基于藍(lán)牙技術(shù)的移動(dòng)醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)研究

移動(dòng)醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)主要由生理參數(shù)監(jiān)護(hù) 、數(shù)據(jù)發(fā)送 單元、無(wú)線數(shù)據(jù)通信單元、控制和顯示單元等組成。與建 立在線纜連接基礎(chǔ)上的傳統(tǒng)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)相比，移動(dòng)醫(yī)療監(jiān) 護(hù)系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)傳輸采用無(wú)線技術(shù)。 藍(lán)牙技術(shù)具有低功耗 、低成本和安全性三大優(yōu)勢(shì)，適 用于醫(yī)療領(lǐng)域【】]，具有相當(dāng)?shù)偷墓?，可確保護(hù)理人員所 使用便攜設(shè)備在整個(gè)輪班工作時(shí)間內(nèi)正常工作。同時(shí)，藍(lán) 牙在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的發(fā)射功率很低 ，對(duì)醫(yī)療儀器的干擾微 弱，也不會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生影響。就安全性而言，藍(lán)牙具有的有限通信距離和Ad—Hoc網(wǎng)絡(luò)的安全特性有助于保護(hù) 病人隱私，其內(nèi)建驗(yàn)證機(jī)制使用加密保證互操作安全性。 另外，藍(lán)牙芯片的成本相對(duì)較低，且有進(jìn)一步下降的趨勢(shì)。

2．1 美國(guó)的Life Guard系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)生命體征的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)需要具備可移動(dòng)性 、小型 化和輕便性?？纱┐飨到y(tǒng)應(yīng)該舒適、無(wú)創(chuàng)且易于使用，必 須能夠持續(xù)記錄人的生命體征 ，并通過(guò)安全可靠的無(wú)線 技術(shù)實(shí)時(shí)地傳輸監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)。為此 ，NASA阿莫斯實(shí)驗(yàn) 室和斯坦福大學(xué)合作開發(fā)了 L；fe Guard系統(tǒng) (見(jiàn)圖 1)， 主要用于監(jiān)測(cè)處于運(yùn)動(dòng)中的宇航員的生理參數(shù) ，由生理 傳感器(ECG、呼吸、血氧、血壓等)、穿戴式生命體征監(jiān)測(cè)器 (crew physiologic observation device，COPD)和基 站 組成。穿戴在身上的COPD能連續(xù)記錄心電、呼吸率、心率、血氧飽和度 、體溫等生理參數(shù)。這些參數(shù)可以通過(guò)內(nèi)置的藍(lán)牙模塊被傳輸?shù)交净虼鎯?chǔ)在 32 MB的內(nèi)存里通過(guò) RS一232串口送人電腦罔。Life Guard系統(tǒng)還可用于臨床監(jiān)護(hù)和家庭監(jiān)護(hù)。

2．2 東芝公司的 Lifeminder系統(tǒng)

東芝公司研發(fā)的 Lifeminder系統(tǒng)(見(jiàn)圖 2)由腕表型的穿戴傳感器模塊和PDA組成。穿戴傳感器模塊集合了加速計(jì)、脈搏計(jì)、溫度計(jì)和皮膚電反應(yīng)電極以及用于和PDA通信的藍(lán)牙模塊?？捎糜诒O(jiān)測(cè)用戶的身體健康情況、運(yùn)動(dòng)情況以及行為活動(dòng)，并可通過(guò) PDA將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)護(hù)中心或遠(yuǎn)端醫(yī)院。很多公司大學(xué)也積極投入到藍(lán)牙無(wú)線醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)研發(fā)中。比如上海大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程研究所研制的無(wú)線醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，其多通道生理參數(shù)采集與收發(fā)模塊(Per.sonal )和數(shù)字醫(yī)療助理模塊 (MDA)t31之間通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 ，MDA與監(jiān)護(hù)工作站之間的連接可通過(guò)基于 IEEE802．11的無(wú)線局域網(wǎng)，也可以通過(guò)專用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。很多公司研制的多導(dǎo)睡眠監(jiān)護(hù)儀、多參數(shù)視腦電監(jiān)護(hù)儀、動(dòng)態(tài)腦電圖儀等均采用無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)替?zhèn)鹘y(tǒng)監(jiān)護(hù)儀中監(jiān)測(cè)端與顯示主機(jī)之間的線纜連接 ，使測(cè)者處于完全自然的狀態(tài)，排除了因心理因素而造成檢測(cè)信息不準(zhǔn)確。當(dāng)然，這些應(yīng)用中還存在一些問(wèn)題。一，這些監(jiān)護(hù)系統(tǒng)體積仍然較大，所以不便于監(jiān)護(hù)人員身攜帶 ，第二，藍(lán)牙技術(shù)只是一種短距離的無(wú)線數(shù)據(jù)輸 ，不能將被監(jiān)護(hù)者的生理參數(shù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)護(hù)心，缺少實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能。第三，便攜式監(jiān)護(hù)系統(tǒng)使PDA接收藍(lán)牙模塊發(fā)送來(lái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，使監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的格過(guò)高，不利于廣泛應(yīng)用。

針對(duì)上述不足，筆者提出一種基于藍(lán)牙技術(shù)的移醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。利用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)近距離數(shù)據(jù)傳輸 ，并用 GSM短消息技術(shù)實(shí)現(xiàn)與監(jiān)護(hù)中心的遠(yuǎn)程無(wú)線通信。系統(tǒng)包括基于藍(lán)牙技術(shù)的生理參數(shù)監(jiān)護(hù)儀、無(wú)線監(jiān)護(hù)端及遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)中心。

生理參數(shù)監(jiān)護(hù)儀采用模塊化設(shè)計(jì)，由插件式監(jiān)護(hù)單元及基座兩部分構(gòu)成。插件式監(jiān)護(hù)單元包括心電監(jiān)護(hù)單元、血壓監(jiān)護(hù)單元、血氧監(jiān)護(hù)單元以及其它生理參數(shù)(體溫、脈搏)監(jiān)護(hù)單元等。插件式模塊具有適應(yīng)性強(qiáng)、使用方便、體積小、功耗低等特點(diǎn)。使用藍(lán)牙技術(shù)使生理參數(shù)監(jiān)護(hù)儀和無(wú)線監(jiān)護(hù)終端分離開，進(jìn)一步減小了監(jiān)護(hù)儀的體積，便于用戶隨身攜帶。無(wú)線監(jiān)護(hù)終端包括藍(lán)牙通信 、GSM通信 、數(shù)據(jù)記錄 、液晶顯示、電源管理等模塊 ，通過(guò)藍(lán)牙模塊接收生理參數(shù)監(jiān)護(hù)儀發(fā)送來(lái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) ，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄保存和實(shí)時(shí)顯示 ，也可以通過(guò) GSM模塊傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)護(hù)中心。使用 自行設(shè)計(jì)的數(shù)字記錄盒替代 PDA實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和顯示 ，大大降低了監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的價(jià)格 ，更便于使用。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸采用 GSM無(wú)線通信技術(shù) ，用戶可以通過(guò) GSM短消息格式與遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)中心進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，也可以將無(wú)線終端保存的歷史數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)中心。由于公眾 GSM網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，系統(tǒng)建立不需再組建專用通信網(wǎng)絡(luò)。所以，具有實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)功能的短信應(yīng)用將得到迅速普及 ，并且比以往使用的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)具有更大的優(yōu)勢(shì)。GSM技術(shù)的使用實(shí)現(xiàn)了監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

本文介紹了目前具有代表性的藍(lán)牙醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，分析了現(xiàn)有監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的不足 ，并在此基礎(chǔ)上提出了一種新的醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，采用插件式監(jiān)護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)多種生理參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) ，利用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)近距離數(shù)據(jù)傳輸 ，無(wú)線監(jiān)護(hù)終端實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)，再通過(guò) GSM模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)中心進(jìn)行監(jiān)督、信息存儲(chǔ)和查詢等，實(shí)現(xiàn)了病人隨身移動(dòng)監(jiān)護(hù)、近距離集中監(jiān)護(hù)以及遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)。各組成硬件便于模塊化設(shè)計(jì)，克服了有線方式的安裝復(fù)雜、體積過(guò)大等缺點(diǎn)。同時(shí)，數(shù)據(jù)通信的可靠性 、實(shí)時(shí)性更好，具有一定的實(shí)用性。

[1】SALTESTEIN B，KRAEMER J．藍(lán)牙技術(shù)在醫(yī)療上的應(yīng)用——可遠(yuǎn)程、安全、輕松地收集和存取病人數(shù)據(jù)[J】．電子產(chǎn)品世界，2OO50 0)：64—65．

[2】MUNDT C W，M0NTG0MERY K N，UDOH U E．A multi-pa-rameter wearable physiologicmonitoring system for space and terrestrial印plications[J]．IEEE Transactions of Information Technology in Biom-edieine，2005，9(3)：382—391． 【3】蔣皆恢，嚴(yán)壯志，施俊．面向 BOP的數(shù)字醫(yī)療助理設(shè)計(jì)[J]．中國(guó)醫(yī)療器械雜志 ，2006，30(3)：320—322．

王彩峰(1980-)。女。碩士生。主研無(wú)線通信技術(shù)及在醫(yī)療儀器中的應(yīng)用；

劉知貴(1966-)．博士．教授 。主要從事自動(dòng)控制理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)及其他用研究；

彭桂力(198l_)．碩士生。主研生物醫(yī)學(xué)的生理儀器儀表的開發(fā)和研制 ；

李 媾(1982-)。女。碩士生。主研生物醫(yī)學(xué)的生理儀器儀表的開發(fā)和研制。