一種基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的遠程醫療監護系統

　醫療監護基站設備主要包括:處理器、存儲器、人機交互模塊、通信模塊接口等幾個(gè)部分。醫療監護設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(diǎn)，非常適合用于需要超低功耗以及高速的嵌入式設備。人機交互接口包括用戶(hù)輸入指令的鍵盤(pán)以及顯示數據結果和操作過(guò)程的LCD顯示屏兩個(gè)部分。

　　為了增強系統的適用性和兼容性，監護基站設備上設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內無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)進(jìn)行近距離通信，其他通信接口用于和主機服務(wù)器進(jìn)行通信。例如，在家中沒(méi)有Internet網(wǎng)絡(luò )接入的情況下，用戶(hù)可以使用modem模塊接入電話(huà)線(xiàn)進(jìn)行撥號，將數據傳輸至服務(wù)器端。在戶(hù)外沒(méi)有其他連接方式的情況下，用戶(hù)可以使用GSM短消息的方式，將數據傳輸至服務(wù)器端。

當處于醫院或者社區醫療中心的服務(wù)器端接收到監護基站設備所發(fā)送來(lái)的數據信息的時(shí)候，則可以對數據進(jìn)行存儲以及必要的分析，醫生則可以根據這些數據進(jìn)行相應的判斷和處理。對于在家中使用的醫療監護設備，用戶(hù)還可以根據需要，通過(guò)RS-232接口，將設備連接在家中的PC機上，這樣，就可以將監護基站設備的數據傳輸至計算機中，進(jìn)行更靈活的管理，家庭成員可以根據數據自己判斷被監護人員的身體狀況，同時(shí)也可以將數據傳輸到主服務(wù)器上，由專(zhuān)業(yè)醫療人員進(jìn)行分析與管理。圖4所示為本工作開(kāi)發(fā)的監護基站設備的硬件照片。

　　監護基站設備在正常工作狀態(tài)下使用電池進(jìn)行供電，因此在設計過(guò)程中尤其注意了低功耗的管理與控制在不工作的時(shí)刻，系統會(huì )進(jìn)入低功耗以及休眠狀態(tài)來(lái)節省系統能量。

監護傳感器節點(diǎn)設計

醫療無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)主要功能為采集人體生理指標數據，或者對某些醫療設備的狀況或者治療過(guò)程情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監測，并通過(guò)射頻通信的方式，將數據傳輸至監護基站設備。如圖5所示，醫療傳感器節點(diǎn)主要包括4部分:處理器部分、數據存儲部分、傳感器模塊和RF射頻通信部分。處理器部分根據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(shí)數據，在處理器將數據傳輸之后，傳感器節點(diǎn)內不做數據的大量存儲。在本文所設計的系統中，醫療傳感器模塊主要實(shí)現了以下幾種功能，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)為血糖測量節點(diǎn)，圖6(b)為血壓測量節點(diǎn)，圖6(c)為血氧和脈搏測量節點(diǎn)。在本系統的設計中，無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)為傳感器擴展留出了豐富的接口，如果需要其它類(lèi)型的生理指標數據，如體溫、心電等數據，則只需要將相應的傳感器接入預留的接口，就可以形成新的無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)，開(kāi)發(fā)相應的嵌入式控制及處理軟件，就可以將節點(diǎn)直接加入到該無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中。