《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于面向家庭的遠程健康監(jiān)護醫(yī)療系統(tǒng)的設(shè)計

2017-06-23

  遠程醫(yī)療監(jiān)護是指通過通信網(wǎng)絡(luò)將遠端的生理和醫(yī)學(xué)信號傳送到監(jiān)護中心進行分析,并給出診斷意見的一種技術(shù)手段。他是隨著計算機技術(shù),、現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的,。計算機技術(shù)與現(xiàn)代通訊的發(fā)展為遠程醫(yī)療服務(wù)帶來新的機遇,,使得人們可通過應(yīng)用計算機技術(shù)和現(xiàn)代通信,,實現(xiàn)個人與醫(yī)院間,,醫(yī)院和醫(yī)院間的醫(yī)學(xué)信息的遠程傳輸和監(jiān)控,,遠程會診,、醫(yī)療急救、遠程醫(yī)療教育與交流等,。其中面向家庭的遠程醫(yī)療健康監(jiān)護是在配備先進適宜的醫(yī)療設(shè)備的條件下,,將千家萬戶和醫(yī)療機構(gòu)聯(lián)系起來,實現(xiàn)醫(yī)療進入家庭,,在病人家中實施監(jiān)護,、診斷、治療,、康復(fù)和保健多位一體的一種新的遠程醫(yī)療模式,。遠程病人監(jiān)護已經(jīng)越來越引起人們的極大關(guān)注。其快速發(fā)展有很強的社會現(xiàn)實背景:

  (1)隨著環(huán)境污染的加劇,、人民生活習(xí)慣的改變,,工作壓力的增強,威脅人類健康的疾病也出現(xiàn)了新的情況,。惡性疾病和慢性疾病如心血管疾病,、腦血管疾病及惡性新生物已成為威脅人類健康的頭號殺手。

  (2)隨著生活水平的提高,,醫(yī)療衛(wèi)生條件的改善,,人類壽命日益延長,老齡化趨勢非常明顯,。

  (3)現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展,,尤其是移動通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展為遠程監(jiān)護提供了強有力的技術(shù)支持。

  這種新的遠程醫(yī)療模式是一項非常重要的技術(shù),,且具有很多的優(yōu)點,。首先他極大地方便了廣大的病患者,尤其是一些特殊的人群,,如:行動不便的殘疾病人和患慢性的老人,,需要定期檢查的孕婦和兒童,需要長期到醫(yī)院復(fù)查病情的慢性病患者(如糖尿病,,心臟病患者),,遠離醫(yī)院交通不便的病人等。其次這種新的遠程醫(yī)療模式也有效地降低醫(yī)院門診的工作負荷,,使得醫(yī)院門診可集中精力于危急重癥和疑難雜癥,,有效地配置和使用有限的醫(yī)療資源,,為生活節(jié)奏緊張時間緊迫的城市人提供了一個隨時隨地的家庭醫(yī)療保健。人們攜帶無線傳感設(shè)備可以自由地移動,,可以在熟悉的環(huán)境中時刻監(jiān)護他們的生理參數(shù)而無需去醫(yī)院,。他不僅可以輔助治療,還能在患者病情突然惡化時報警,。醫(yī)護人員可以在遠端的監(jiān)護中心觀察病人的健康狀況并提供實時的診斷和建議,,也可以長期對病人進行監(jiān)護。另一方面,,對健康人群的遠程監(jiān)護,,還可以發(fā)現(xiàn)疾病的早期癥狀,從而達到保健和預(yù)防疾病的目的,。

  本文設(shè)計的是一種新的網(wǎng)絡(luò)式監(jiān)護裝置及系統(tǒng),,他基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù),由傳感器采集人體各種健康參數(shù),。這些模擬信號經(jīng)過前置電路的處理,,以數(shù)字信號的形式輸入微控制器,通過無線數(shù)據(jù)傳輸和計算機通用串行總線接口進入PC機,,由Internet發(fā)送到遠程監(jiān)護中心,,為專業(yè)醫(yī)療人員提供各種重要的生理參數(shù)變化。然后由其對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計觀察,,提供必要的咨詢服務(wù),,實現(xiàn)遠程醫(yī)療。目的是利用高頻率的無線多通道數(shù)據(jù)傳輸方式,,傳遞醫(yī)療傳感器與監(jiān)護控制儀器之間的信息,,減少監(jiān)護設(shè)備與醫(yī)療傳感器之間的連線,使得被監(jiān)護人能夠擁有較多的自由活動空間,。

  2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  面向家庭的遠程健康監(jiān)護醫(yī)療系統(tǒng)主要由2大部分組成:遠程醫(yī)療儀器感測系統(tǒng)和通信傳遞系統(tǒng),。遠程醫(yī)療儀器感測系統(tǒng)作用是采集用戶的身體狀態(tài)資料,,作為網(wǎng)絡(luò)化居家生理監(jiān)視理療器具,,遠程監(jiān)護系統(tǒng)必須穩(wěn)定、可靠,,有一定的自檢功能,,操作簡單。從病人的安全角度考慮,,應(yīng)盡量使用成熟,、可靠的技術(shù),并且盡量能和現(xiàn)成的系統(tǒng)兼容并共享數(shù)據(jù),,并根據(jù)需要進行擴展,。而通信技術(shù)則為實現(xiàn)遠程醫(yī)療提供強而有力的技術(shù)支持,,根據(jù)遠程醫(yī)療應(yīng)用中傳送的信息量大小和實時性要求的不同,可采用不用的通信技術(shù),。本文的面向家庭的健康監(jiān)護系統(tǒng)中,,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸是各種監(jiān)測設(shè)備與計算機及遠程主干通信網(wǎng)的主要連接方式。與有線傳輸相比,,他的的優(yōu)點是:

  (1)具有足夠快的速度,,能夠滿足設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸需要;

  (2)具有很好的擴展性,,系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備進行增加或減少都不會影響其他設(shè)備的使用,;

  (3)具有很好的適應(yīng)性,便捷性和移動能力,,不受物理環(huán)境的約束,。

  本文設(shè)計的監(jiān)護系統(tǒng)由監(jiān)護基站和傳感器節(jié)點構(gòu)成一個微型監(jiān)護網(wǎng)絡(luò);傳感器節(jié)點對使用者的各項生命指標(biāo)進行數(shù)據(jù)采集,,通過無線通信方式將數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)護基站,,并由該基站將數(shù)據(jù)傳輸至所連接的PC機,通過Internet網(wǎng)絡(luò)可以將數(shù)據(jù)傳輸至遠程醫(yī)療監(jiān)護中心,,由專業(yè)醫(yī)療人員對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計觀察,,提供必要的咨詢服務(wù),實現(xiàn)遠程醫(yī)療,。

  用戶還可以通過個人PC對所采集數(shù)據(jù)進行一個初步的分析,,并通過電腦所給出的一個初步判斷采取應(yīng)急的措施。醫(yī)療生物傳感器節(jié)點可以根據(jù)不同的需要而設(shè)置,,因此該系統(tǒng)具有極大的靈活性和擴展性,。同時,將該系統(tǒng)接Internet網(wǎng)絡(luò),,可以形成更大的社區(qū)醫(yī)療監(jiān)護網(wǎng)絡(luò),、醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)乃至整個城市和全國的醫(yī)療監(jiān)護網(wǎng)絡(luò)。圖1為本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖,。

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  3 監(jiān)護傳感器節(jié)點和監(jiān)護基站設(shè)計

  傳感器節(jié)點用于測量生理參數(shù),,所取得的數(shù)據(jù)通過無線傳感網(wǎng)傳送到基站。而所組成的網(wǎng)絡(luò)所需要的傳感器節(jié)點可以根據(jù)需要進行擴展,。圖2是傳感器節(jié)點的框圖器節(jié)點的框圖,,他由傳感器、信號調(diào)理電路,、處理器,、無線通信模塊共4個主要部分組成。其中無線通信模塊是實現(xiàn)無線監(jiān)護的關(guān)鍵,。

  基站單元可以采集并顯示測試得到的數(shù)據(jù)信息,,并能夠?qū)Ξ惓G闆r進行報警,。如果必要的話,數(shù)據(jù)將自動被發(fā)送給遠程的監(jiān)護中心,,尋求醫(yī)生的建議和幫助,。因此本系統(tǒng)中的監(jiān)護基站設(shè)備被設(shè)計成一種隨身攜帶設(shè)備,同時監(jiān)護基站設(shè)備可以和系統(tǒng)中的多個傳感器節(jié)點進行通信以完成數(shù)據(jù)的采集和顯示等功能,。在使用過程中,,監(jiān)護基站設(shè)備通過無線信道向傳感器節(jié)點發(fā)送控制命令來啟動傳感器節(jié)點,傳感器節(jié)點接收到命令后進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集動作采集人體生理指標(biāo)數(shù)據(jù),,采集結(jié)束后通過無線通信的方式將數(shù)據(jù)返回到監(jiān)護基站,,由監(jiān)護基站進行進一步地顯示、存儲等操作,?;镜闹饕煞职ㄓ脩艚换ソ缑婺K、無線通信模塊,、報警模塊及數(shù)據(jù)傳輸模塊,。與遠程監(jiān)護中心的通信方式可以根據(jù)應(yīng)用需要、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況進行選擇,。圖3是基站的框圖,。

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  無線通信模塊主要完成和傳感器節(jié)點間的數(shù)據(jù)交互?;究梢酝ㄟ^串口,、USB接口及網(wǎng)絡(luò)適配器接入本地計算機,然后再通過因特網(wǎng)傳輸?shù)竭h程監(jiān)護中心,。監(jiān)護基站設(shè)備在正常工作狀態(tài)下使用電池進行供電,,因此在設(shè)計過程中尤其注意了低功耗的管理與控制。在不工作的時刻,,系統(tǒng)會進入低功耗以及休眠狀態(tài)來節(jié)省系統(tǒng)能量,。

  4 用戶自診斷系統(tǒng)的設(shè)計

  在本系統(tǒng)中,PC機不僅是一個負責(zé)客戶登陸網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器并和醫(yī)生進行實時通訊交流的工具,。他還擔(dān)任了一個很重要的工作,,即提供一個自診斷信息數(shù)據(jù)庫并為用戶實現(xiàn)自診斷服務(wù)功能。

  診斷系統(tǒng)的主要功能就是在把由傳感器采集來的體溫,、脈搏,、血壓等數(shù)據(jù)發(fā)送給醫(yī)院之前對數(shù)據(jù)進行一個初步的分析,。在對數(shù)據(jù)進行完一個設(shè)定好的信號處理分析并計算出對應(yīng)的人體信息數(shù)據(jù)后,,通過對得出的人體數(shù)據(jù)進行判斷決定是否將數(shù)據(jù)發(fā)送出去,同時用戶端的診斷軟件還提供類似與專家系統(tǒng)作用的白診斷功能,,提供給用戶參考使用,。圖4是自診斷分析系統(tǒng)的流程圖,。

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  5 結(jié) 語

  遠程監(jiān)護利用傳感技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)將病人的監(jiān)護范圍從醫(yī)院內(nèi)擴展到通信網(wǎng)絡(luò)可以到達的任何地方,從而實現(xiàn)病人與診所,、診所與醫(yī)院或醫(yī)院間醫(yī)療信息的傳送,。遠程監(jiān)護提供一種通過對被監(jiān)護者生理參數(shù)進行連續(xù)監(jiān)測研究遠地對象生理功能的方法,他縮短了醫(yī)生和病人之間的距離,,醫(yī)生可以根據(jù)這些遠地傳來的生理信息為患者提供及時的醫(yī)療服務(wù),,遠程監(jiān)護系統(tǒng)不僅能提高老人的生活質(zhì)量,而且能夠及時捕捉老人的發(fā)病先兆,,結(jié)合重要生理參數(shù)的遠程監(jiān)護,,可以提高老年人的家庭護理水平。這對于患者獲得高水平的醫(yī)療服務(wù)及在緊急情況時的急救支援,,具有重要意義,。遠程監(jiān)護系統(tǒng)是順應(yīng)信息社會發(fā)展和人們對醫(yī)療保健的需求而產(chǎn)生和發(fā)展起來的。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,,其形式將更加多樣,,無線、移動和傳感技術(shù)融合而成的微型化無線智能傳感網(wǎng)絡(luò)必將為遠程監(jiān)護系統(tǒng)的發(fā)展帶來新的突破,。


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