一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)

　醫(yī)療監(jiān)護基站設(shè)備主要包括:處理器、存儲器、人機交互模塊、通信模塊接口等幾個部分。醫(yī)療監(jiān)護設(shè)備的主處理器采用了TI公司的MSP430系列的低功耗處理器，該系列處理器具有超低功耗、處理速度高、接口豐富等特點，非常適合用于需要超低功耗以及高速的嵌入式設(shè)備。人機交互接口包括用戶輸入指令的鍵盤以及顯示數(shù)據(jù)結(jié)果和操作過程的LCD顯示屏兩個部分。

　　為了增強系統(tǒng)的適用性和兼容性，監(jiān)護基站設(shè)備上設(shè)計了多種通信模塊接口，其中包括RS-232接口、modem接口模塊、GSM短消息接口模塊和射頻接口模塊。其中射頻接口模塊用于和系統(tǒng)內(nèi)無線傳感器節(jié)點進行近距離通信，其他通信接口用于和主機服務(wù)器進行通信。例如，在家中沒有Internet網(wǎng)絡(luò)接入的情況下，用戶可以使用modem模塊接入電話線進行撥號，將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器端。在戶外沒有其他連接方式的情況下，用戶可以使用GSM短消息的方式，將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器端。

當(dāng)處于醫(yī)院或者社區(qū)醫(yī)療中心的服務(wù)器端接收到監(jiān)護基站設(shè)備所發(fā)送來的數(shù)據(jù)信息的時候，則可以對數(shù)據(jù)進行存儲以及必要的分析，醫(yī)生則可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的判斷和處理。對于在家中使用的醫(yī)療監(jiān)護設(shè)備，用戶還可以根據(jù)需要，通過RS-232接口，將設(shè)備連接在家中的PC機上，這樣，就可以將監(jiān)護基站設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸至計算機中，進行更靈活的管理，家庭成員可以根據(jù)數(shù)據(jù)自己判斷被監(jiān)護人員的身體狀況，同時也可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鞣?wù)器上，由專業(yè)醫(yī)療人員進行分析與管理。圖4所示為本工作開發(fā)的監(jiān)護基站設(shè)備的硬件照片。

　　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。

監(jiān)護傳感器節(jié)點設(shè)計

醫(yī)療無線傳感器節(jié)點主要功能為采集人體生理指標(biāo)數(shù)據(jù)，或者對某些醫(yī)療設(shè)備的狀況或者治療過程情況進行動態(tài)監(jiān)測，并通過射頻通信的方式，將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)護基站設(shè)備。如圖5所示，醫(yī)療傳感器節(jié)點主要包括4部分:處理器部分、數(shù)據(jù)存儲部分、傳感器模塊和RF射頻通信部分。處理器部分根據(jù)低功耗和處理能力的需要，采用了TI公司的MSP430系列單片機。存儲器部分主要用于存儲傳感器所采集的臨時數(shù)據(jù)，在處理器將數(shù)據(jù)傳輸之后，傳感器節(jié)點內(nèi)不做數(shù)據(jù)的大量存儲。在本文所設(shè)計的系統(tǒng)中，醫(yī)療傳感器模塊主要實現(xiàn)了以下幾種功能，包括血氧、脈搏、血壓和血糖的測量等。其中，血氧和脈搏測量集成了上海貝瑞公司所生產(chǎn)的BCI血氧脈搏測量模塊;血壓測量集成了臺灣TaiDoc公司所生產(chǎn)的血壓測量模塊，血糖測量集成了TaiDoc公司所生產(chǎn)的血糖測量模塊。

圖6顯示了這3種模塊的硬件電路照片。其中，圖6(a)為血糖測量節(jié)點，圖6(b)為血壓測量節(jié)點，圖6(c)為血氧和脈搏測量節(jié)點。在本系統(tǒng)的設(shè)計中，無線節(jié)點為傳感器擴展留出了豐富的接口，如果需要其它類型的生理指標(biāo)數(shù)據(jù)，如體溫、心電等數(shù)據(jù)，則只需要將相應(yīng)的傳感器接入預(yù)留的接口，就可以形成新的無線傳感器節(jié)點，開發(fā)相應(yīng)的嵌入式控制及處理軟件，就可以將節(jié)點直接加入到該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。