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可穿戴远程医疗监测系统

发布时间:2016-03-01作者:智汇张瑜

  1 系统结构设计

  考虑到对生命信号采集的要求以及其对病人活动自由的要求,系统采用基于 Windows Mobile 的个人数字助理 PDA 作为病人客户端,通过 PDA 外接各种接口的医疗传感器对病人的生命指标进行监测。基于移动平台的远程医疗监测系统分为两大模块:随身模块和临床模块。系统结构如图 1 所示。

可穿戴远程医疗监测系统

  2 随身模块结构设计

  随身模块用于采集病患生理信息,处理后发送到远程医疗中心,接收远程诊断结果并提示用户。

  PDA 软件分为三部分:数据采集子系统、数据管理和指令处理子系统、数据发送与指令接收子系统。

  2.1 数据采集子系统

  数据采集子系统主要完成各种医疗设备传感器的驱动,将传感器用驱动的形式抽象出来,使得上层应用程序与传感器硬件无关,可以灵活的配置和更换各种传感器,而上层应用不需改动。

  随身生命信号监测系统采用了USB 接口的医疗传感器,其数据采集子系统的层次结构如图 2 所示。

  2.2 数据管理与指令处理子系统

  数据管理模块将数据采集子系统的生命信号数据按照随身监测协议的规则进行封装,并将其发送至数据发送与指令接收子系统,同时将数据存入 PDA 上的移动数据库中;病人通过指令处理模块对移动数据库进行访问,可以对数据库中的数据进行添加、删除、修改等操作,同时还可以通过交互模块对数据以图线、文本的形式显示;交互模块还接收由数据发送和指令接收子系统的返回的医生的治疗建议信息,并以声音、图像、文本等方式展现给病人用户。

  指令处理模块还可以接收来自数据发送与指令处理子系统返回的监测修改信息,对传感器的采集数据进行控制,比如修改传感器的采集频率等。虽然无法在硬件级及驱动级对传感器的数据采集进行修改,但可以通过在数据处理模块中对所有获得的采集数据按照时间要求进行筛选,有规则进行取舍发送,来实现采集频率的改变。

  2.3 数据发送与指令接收子系统

  如图 2 所示,子系统要保证上层的应用与底层具体的网络连接无关,系统的物理网络实现形式不应影响生命信号数据的传输,就需要制定随身监测协议在应用层实现对数据传输的可靠性保证,从而使得基于蓝牙、WiFi、GPRS、红外等网络数据发送模块具有一定的通用性,并且减少发送的数据量,减小对网络带宽的需求。

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  3 基于移动平台的随身监测协议

  在随身生命信号监测系统中,随身模块基于资源受限的移动平台,并且需要与临床模块进行病患生命信号数据的交互,所传输的数据为病人的生命信号,该数据直接影响着医院服务器端对病患的健康状态做出正确的判断,因此需要对数据传输进行约束,保证数据的可靠性。

  在远程医疗监测领域,传输的数据是病人的各项生命信号,对于医生做出正确的诊疗意见有着及其重要的影响,因此往往不允许出现数据丢失或数据错误等情况,并且临床模块可能同时获得大量不同用户的、不同类型的并包含一些其它相关信息的生命信号数据,在采用的基于移动平台的随身生命信号监测系统中,多种无线网络的应用,使得 TCP/IP 等可靠性传输协议不再适用,因此需要对数据内容进行规范,方便于临床模块对数据的识别,同时要求保证数据的可靠传输。

  数据包中应包含所采集的某种生命信号的原始数据本身,假设为 n 个字节的数据 data。其中字节数 n 是不定的,n 的取值取决于生命信号本身的类型以及精度,这与所采用的医疗传感器密切相关。

  得到该数据后,需根据其所属的生命信号类型对其进行信号类型的数据格式封装,如表 1 所示。

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  4 结束语

  针对现有远程医疗系统存在的种种不足,设计了基于移动平台的生命信号监测系统,并对其随身模块进行了软件结构的设计,提出了在应用层对数据格式进行规范,并对数据传输可靠性进行保证的随身监测协议。

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