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随着可穿戴微电子技术、无线通信技术、远程监测技术以及微弱信号检测技术和材料科学的进一步发展,集成各种传感器、无线通信模块和微控制处理单元,可供用户在家庭、社区等环境中使用的可穿戴健康监测预警系统(Wearable Healthcare Systems,WHS)已成为国内外研究人员关注的热点。WHS在不影响受试者正常生活和工作的情况下可为老年人群体提供适用于家庭或社区范围内活动的24小时动态心电、呼吸、脉率和血氧饱和度等生理参数监测和跌倒预警,并能在智能终端上显示用户健康数据,对提高人们的生活健康水平将具有重要意义。为此,本文采用模块化设计的方法,提出并开发了一套新型可穿戴设备,用于老年人防跌倒监测及预警。该系统集成了多种生理异常评价算法及老年人姿态跌倒预警机制,在多场景实现对老年人群体的多模态监测。该系统由基于MSP430的可穿戴腕表终端节点(Wearable wrist terminal nod,WWTD)、基于STM32的协调控制节点(Coordinated control node,CCN)和基于VC++6.0的软件系统(Systems software,SS)组成,可实时将人体的心电图(electrocardiogram,ECG),脉搏波(Photoplethysmography,PPG),呼吸信号(Respiration,RESP)及人体姿态(Body posture,BP)等多种信号进行信号调理,模数转换,然后在基于MSP430的数字信号处理平台进行多路传感器健康数据融合,最终打包成固定格式的串口数据包,并通过低功耗蓝牙(Bluetooth low energy,BLE)进行无线传输;此外,CCN通过BLE对接收到的WWTD采集到的数据包进行解析和软件滤波,随后通过OLED进行数据显示,SD卡存储,再通过WiFi、RS232或ENC28J60网络接口模块将生理参数及人体姿态跌倒信息经网络传送给远程医疗数据中心服务器进行存储、管理和云计算。而本文仅在PC端进行了上位机软件编程,数据库及服务器端的实现将作为下一步工作。通过对本系统进行相关性能测试和跌倒模拟实验,结果证明:本WHS可对心电、呼吸、脉率、血氧饱和度进行连续实时监测,并能在人体健康参数异常或发生跌倒险情时,发出警告。与多款便携式同类产品比较,本WHS测量电路抗干扰能力强,噪声低、准确度高,且对跌倒及生理异常状态实现有效识别。该系统具有可穿戴性、实时性、准确性、智能性等特点,具有较高的理论研究价值及广阔的应用前景。