基于蓝牙技术的移动医疗监测系统

基于蓝牙技术的移动医疗监测系统摘要：随着现代信息技术的发展，以及人们对自我保健质量要求的提高，医疗保健业日益朝着移动、无线、便利方向发展。医疗保健机构正逐步通过各种通信方式从测试现场获得被测人员信息并更新他们的数据库［1］。采用蓝牙技术就可以实现数据的短距离无线传输，从而达到实时监测的效果。一旦监测到人体异常，就可以通过GPS定位发送给医疗机构，以便实施及时的救援。关键词：蓝牙技术；无线传输；GPS定位1.蓝牙技术蓝牙是无线数据和语音传输的开放式标准，它将各种通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统、甚至家用电器采用无线方式联接起来。它的传输距离为10cm〜10m，如果增加功率或是加上某些外设便可达到100m的传输距离。蓝牙设备工作在2.4GHz的工科医频段(ISM,Industrial,ScienceandMedica)⑵采用调频、跳频技术，使用权向纠错编码、ARQ、TDD和基带协议。TDMA每时隙为0.625迈，基带符合速率为1Mb/s。蓝牙支持64kb/s实时语音传输和数据传输，语音编码为CVSD，发射功率分别为1mW、2.5mW和100mW，并使用全球统一的48比特的设备识别码。由于蓝牙采用无线接口来代替有线电缆连接，具有很强的移植性，并且适用于多种场合，加上该技术功耗低、对人体危害小，而且应用简单、容易实现，所以易于推广。2•选择蓝牙的原因目前市场上有的几种短距离无线通信方式：蓝牙、zigbee、WiFi、IrDA、NFC、UWBZigbee主要应用在短距离范围内并且数据传输速率不是很高的各种电子设备之间。工作在三个免执照频段。但缺点有普及度相对较低，没有和手机直接相连的功能。WiFi：IEEE802.11b，与蓝牙工作频段一样，传输速率高，功耗大，所以不便于随身携带的迷你型设备使用。IrDA技术：它是以红外线为物理介质的无线传输技术，一个致命的缺点是视距传输，用于移动的设备上有一定的难度。NFC、UWB等技术由于在手机上普及的范围小，普通大众使用不方便，所以也不以利用。3．国内外研究现状目前国内的清华大学医学院生物医学工程系的王硕等人进行基于手机的血压无线监测系统研制及初步应用的项目研究。中国科学院计算技术研究所也开发了一种基于无线传感器网络的远程医疗监护系统。天津医科大学吕恒勇等人研发了便携式心电监护仪的信号采集和蓝牙无线传输系统。澳大利亚，悉尼技术大学的PeterLeijdekkers和ValerieGay正在开发一款名为“PersonalHealthMonitor"的移动心率测速监控系统。系统工作原理蓝牙医疗监测系统功能需求：该无线蓝牙医疗报警系统有以下几个部分组成：蓝牙监听器，一个具有蓝牙、GPS功能的手机。医疗服务中心(位于医院)。蓝牙监听器是一个类似于手表的腕部设备，美观，便于携带。腕部的监听器将心率、体温、血压等数据经过蓝牙传送给手机，手机上的软件对这些数据进行处理。当发现异常现象时，手机将对患者进行GPS定位，通过移动互联网把数据发送到医院(也可将病人家属包括在内)。医院进行相关处理措施，并迅速做出紧急救治。它能使医生随时监测冠心病人，高血压患者的身体情况，以便及时指导病人或其家属采取对症的药物救治措施。病人家属可以随时主动发送查询指令到病人手机检测身体情况，以得到反馈信息。判断内容包括如下四点：体温是否正常(36.5-37.2°C)；心率是否正常(60-100次，此数据因人而异)；血压是否正常(60-90/90-140mmHg为正常范围)；网络状况是否正常；本系统的三个工作阶段：数据采集：通过温度传感器、血压传感器、计数器等采集数据，通过单片机计算处理后显示在腕部LED屏上，并且将数据同步传给手机。(2)数据处理和分析：手机通过蓝牙接收到数据后进行分析，并作出相应的判断。

（3）数据的发送：手机通过程序分析数据并做出判断，若异常（即不符合上述标准）则进行GPS定位，并将详细数据通过移动互联网传给医院和老人的亲属，并且自动播放录音寻求患者周围人的救助。系统工作流程图：传感器采集数据单片机进行数据处理I腕式装置上显示即时信息V图1系统工作流程图图1系统工作流程图单片机模块:MSP430系列单片机是一种16位超低功耗、具有精简指令集（RISC）的混合信际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上。[4]本次项目采用MSP430f149芯片，它的软件结构针对低功耗而设计，从备用模式唤醒MCU仅需要6卩S。终端和子程序调用无层次限制，这种丰富的中断能力减少了系统查询的需要，可以方便地设计出基于中断结构的数据采集。采用MSP430F149作为本次项目腕部设备的中央控制单元，提升了系统的先进性、可靠性和集成度。

蓝牙模块单片机MSP430F149LED显示带通滤波放大电路气泵二次放大蓝牙模块单片机MSP430F149LED显示带通滤波放大电路气泵二次放大血压脉冲触发键盘图2单片机操控系统在单片机上要连接压力传感器、温度传感器、蓝牙模块等元件，具体电路比较多，现只列出血压传感电路及滤波和放大电路:(1)血压传感电路图3血压传感电路本电路采用BP01型压力传感器和运放MAX4472。BP01型压力传感器是为检测血压而专门设计的，主要用于便携式电子血压计。滤波和放大电路如图7所示，电路由滤波和放大两部分组成。其中MAX267是MAXIM公司出产的一个集成滤波器，可以构成低通、带通、高通、等多种方式，使用灵活，性能远远优于采用集成运放组成的滤波电路。MAX4471是MAXIM公司的一款低功耗的放大器。滤波电路采用MAX267构成带通滤波器(允许0.8〜38Hz的信号通过)，滤掉信号中的直流成分和电源以及皮肤与袖带摩擦的高频噪声和工频干扰，然后经过MAX4471进行进一步放大，得到单片机匹配的电压信号，进入ADC2，监视血压的交流分量。同时该信号通过低功耗比较器MAX9028转换成脉冲信号，触发ADC1工作。图4滤波放大电路蓝牙模块:蓝牙技术已将非常成熟，最新版本是4.1版，本系统使用的是非标准版的BLE低功耗蓝牙。这种蓝牙的优势在于功耗低，适合对于脉搏、体温等小数据长时间的监测。设备采用有CC2540低功耗设备蓝牙芯片的蓝牙模块，是一款高性能物联网无线收发器，可广泛应用于各种场合的短距离物联网无线通信领域。具有功耗低、体积小、传输距离远、抗干扰能力强等特点。CC2540开发套件提供了完整的硬件性能测试平台和通用的软件开发环境的单模蓝牙低功耗(BLE)应用程序。该套件包括两个基于CC2540RF评估模块、一个基于CC2540-USB加密狗、软件和硬件原型、电缆、天线和文档，运行快速，轻松地与CC2540的通用开发板(SmartRF05EB)相兼容。小结本文介绍了目前具有代表性的蓝牙医疗监护系统,实现体温、心率、脉搏多种生理参数的实时监测,利用蓝牙技术实现近距离数据传输,无线监护终端实时接收数据,再通过手机将数据传输到远程医疗监护中心进行监督、信息存储和查询等,实现了病人随身移动监护、近距离集中监护以及远程医疗监护。各组成硬件便于模块化设计,克服了有线方式的安装复杂、体积过大等缺点。同时,数据通信的可靠性、实时性更好,具有一定的实用性。[3]参考文献：(1)ChoiKyoungho,KinDoYoung,JungSungJ,KimHW.ArecordingoftheRadialpulsewavesystemusingphotoplethysmogram[J],SICEAnnualConference2005inOkayama,2005,11(2):8-10周玮宁，施荣，沈丰