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基於阿茲海默症患者的感應報警器創新設計

來源 : 中國醫療設備 2018第5期
update : 2018/07/12
引言
阿茲海默症(Alzheimer disease,AD),也稱為老年癡呆症,是一種起病隱匿的進行性發展的神經系統退行性疾病。臨床上以記憶障礙、失語、失用、失認、視空間技能損害、執行功能障礙以及人格和行為改變等全面性癡呆表現為特徵,病因迄今未明[1]。由於行為上的障礙,阿茲海默症患者容易毫無徵兆地在夜裡頻繁“出走”,極易發生走失,這威脅到患者的生命安全。為了避免這個狀況發生,監護人擔心老人出走,需要時不時地監控患病老人的動態,監護人夜晚不敢深睡,直接影響到了監護人的起居和精神狀態。因此,用便捷方式監測老人夜間的行動非常必要。而目前市場上並沒有成熟的商品用於監控阿茲海默症患者的動態,近年來國內外在這方面的研究主要專注于阿茲海默症的治療[2-5]。而在監護方面,傳統的人工監護仍是主流。即使在不久的將來,這類設備得以問世,也必然需要昂貴的代價來換取。

基於上述情況,我們設計了一種感應報警裝置。本裝置佩戴於患者鞋底,實物圖,見圖1。通過壓力感測器對患者的行動進行檢測,設定好壓力後,壓力感測器即時採集並將資訊傳遞給單片機,經過單片機系統信號處理,將所需資訊通過藍牙傳給手機端,手機端記錄並顯示患者行走的步數,當步數達到預設值後實現報警。本裝置在保障患病老人安全的基礎上減去了大部分的家庭護理開銷,減輕了監護人的工作量與起夜壓力。

圖1 感應報警器實物圖

1 設計路線和實現
本系統由電源電路、感應電路和控制電路組成[6]。感應電路包括壓力感測器電路、信號放大電路、A/D 轉換電路,控制電路主要包括單片機電路和藍牙電路(圖2)。其中電源採用USB 供電方式,USB 介面供電方便程式調試。

圖2 電路結構框圖

1.1 感應報警原理
電源供電,使用YZC-161B 半橋感測器對患者夜間行動產生的重力信號進行線性放大,再經A/D 轉換為電信號後傳送到單片機進行處理,後經藍牙電路將信號無線傳輸給手機端[7],手機端實現記步功能,最後判斷是否啟動報警。

1.2 電路設計
1.2.1 感應電路設計
本裝置使用YZC-161B 半橋感測器。應變片測量電橋在測量前使電橋平衡,從而使測量時電橋輸出電壓只與應變片感受的應變所引起的電阻變化有關。原理如下:

則電橋輸出為:

通過對壓力感測器[8] 與電阻應變式感測器比較分析,還考慮到振動和衝擊分量,以及避免超重損壞感測器,所以感測器量程必須大於額定稱重5 kg。

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