便携式医疗仪器的研究综述

关于便携式健康监护仪研究的综述

摘要：随着人们生活质量的提高，对身体健康的要求越来越高，传统的健康监护仪已经不能够满足人们的需求，为了得到生理参数的实时性检测，实时了解身体的状况，对便携式、微型化的健康监护仪进行大力的研究与开发。本文简述了传统的监护仪的特性与其研究发展状况，并着重分析了多参数健康监护仪的研究与发展，并强调了基于容积脉搏波的人体体征信号的研究，最后提出了对未来便携式健康监护仪、微型化监护仪的看法，得出便携式健康监护仪将有很好的发展前景的结论。

关键字：便携式生理参数容积脉搏波集成传感

1 引言

目前全球人口面临老龄化问题、人们的生活水平得到了提高，偏远地区对医疗服务需求也在增加，对病人的生理参数的实时性监控，这些有形无形的因素正促使传统医疗方式的变革，促使移动性和便携性的医疗电子器械不断发展。

中国报告网发布的《2011-2015年中国便携式医疗器械行业市场调研与投资方向研究报告》[1]采用国家统计数据，海关总署，问卷调查数据，商务部分采集数据等数据库。介绍了世界便携式医疗器械行业整体运营状况、中国便携式医疗器械行业市场发展环境等，分析了中国便携式医疗器械行业市场运行的现状以及介绍了中国便携式医疗器械市场竞争格局，报告对中国便携式医疗器械做了重点企业经营状况分析，该报告还分析了中国便携式医疗器械行业发展趋势与投资战略。

国内外对便携式医疗仪器的研究都有一定的进步，在不同的医疗领域，针对不同医疗健康监护，不同的医疗救治相关的医疗仪器，都有逐步走向便携式，简单化，多功能，准确性高的趋势。特别是在医疗健康监护方面，人们更希望对人体的各种生理参数进行同时的、实时的监测，这样更有利于人们及时了解自身的身体缺陷以及病变，以便于进行及时的治疗，特别是针对老年群体的身体的实时监护尤为重要。

对于便携式健康监护仪的发展，需在实时监护、多参数同时监护的前提下保

证监护仪的便携以及信息的准确性。国内外的学者在便携式医疗仪器的研究方面还需做出更大的努力。

2 常用人体生理参数监测仪的研究状况

2.1 心电监测仪的研究

1960年，心电监护仪首次应用于病人，当时只能监测心电信号，称作单参数监护仪，随着大规模集成集成电路和微处理器技术的出现，以及新监护技术的不断发明和网络技术的发展，可以将众多心电监护仪通过无线或有线网络组成中央监护系统[2]。使用心电监护仪实时监控病人病情，提高治疗和护理质量，降低了危重病人的死亡率，提高了护理工作效率。

1957年美国物理学家NormanJ．Holter发明了动态心电图机[3]，随着电子技术、医学工程学和心电图诊断技术的飞速发展，按照心电图的记录方式，可以将心电监护系统的历经分为两个阶段，第一阶段为盒式磁带记录系统，第二阶段为固态记录系统。

目前，国内外研究的心电监护系统主要是固态记录系统，产品种类可分为3种[4-6]：第一种为Holter，Holter系统由存储记录器和回放仪两部分组成，利用存储记录器将心电数据记录在存储介质中，将记录器设置好并佩带在患者身上后，可以记录下佩戴者24小时的心电图，然后再送回医院。第二种为TTM(电话传输心电图监测系统)。第三种为心电实时监护系统，心电实时监护系统是针对Holter和TTM缺乏实时监测功能而研究的一种心电监护系统。

对于常规住院病人，心电实时监护操作起来比较方便，而对于不需住院的患者，要实现实时的动态监护，到目前为止基本还不能实现，要到到对于移动人体的实施监护，就必须有便携的心电监护仪。魏珑在《便携式心电监护仪采集系统设计》一文中提到了便携式心电监护仪[7]的理念，基于这一前提，程楠在研究生项目设计中采用了Samsung公司的ARM9系列S3C2440A处理器，利用ARM9设计实现了便携式的动态心电监护仪的实验，并且对系统实现的低功耗的处理。张凌志在基于MSP430单片机的便携式动态心电监护仪研制中初步实现了便携式心电监护的雏形。在便携式医疗仪器中很重要的一点是低功耗，目前研究的常用的低功耗处理方法有[8-10]，第一，采用低功耗器件；第二，采用门控时钟方法；第三，降低时钟频率，这三种方法各有自己的优缺点。

目前常用的心电信号的检测仍然是采用了传统的3导联或12导联模式，基于目前的心电监护，人们已经设计出了穿戴式的便携式心电监护仪[11] ，郭劲松研究了一种可用于移动条件下对重要生命信号心电、呼吸等无损检测的可穿戴式传感器及其测量和传输系统的监护背心[12]，其可以通过蓝牙实现短距离的数据传输，使得其应用范围受到限制。

现行研制的便携式心电监护的仪器中，都没有涉及到远程的传输，没有解决心电导联线带来的不便等一些基于“便携”的问题。未来的心电监护仪将向着精准、舒适、智能化、网络化的方向发展。

2.2 血压监测仪的研究

动脉血压的测量已经形成了一套完整的测量技术体系，可以分为直接法和间接法两种。直接法测量血压结果准确，能进行连续、实时测量，但必须经皮肤将导管插入血管内，是一种创伤性的方法。间接法是从体表测出相应的压力值，不需要剖切的外科手术，测量简便，在临床上得到广泛的应用，其缺点是测量精度低，难以准确测定心脏、静脉系统的压力。

危小军在《24h动态血压监测与高血压病左室肥厚的相关性及临床意义的研究》一文中讲到通过动态血压的检测，分析动态血压监测结果可以发现心脏的夜间收缩压、舒张压、平均动脉压水平与左室肥厚关系密切，非杓型高血压、较杓型高血压易发生左室肥厚[13]，这一研究说明动态血压的检测对于某些方面的疾病有很好的诊断作。传统的血压仪到目前为止通用的还是绷带式的血压仪，而，目前最先进的是动态血压监测仪，是一种用来监测动态、连续血压的医疗设备，应用于医院是比较方便的，但是体积还是相对较大，不便于携带，且仍然是在绷带式的前提下，通过振荡示波的原理，充放气迅速，噪音极低，方法实现的，但没有找到实现便携式的监测方法。因此，许多国内外学者致力于血压测量的研究，希望在原理上作进一步改进，在仪器上进一步提高测量精度和抗干扰能力，在运用上摆脱充气袖带传统模式，发展实时、动态血压测量。

2.3 血糖检测仪的研究

钱莺《血糖监测方法的研究进展》中提到传统检测血糖的方法有[14]：第一，静脉血浆葡萄糖测定，用从体内抽取静脉血液通过生化监测进行分析；第二，毛细血管全血糖测定，目前大多采用针刺采血检验仪即通常所说的便携式血糖仪，