基于无线传感器网络的医疗健康护理系统.

引言传感器网络在医疗系统和健康护理方面的应用：人体各种生理数据的监测医院内医生和患者行动的跟踪和监控医院的药物管理……引言传感器网络在医疗系统和健康护理方面的应用：在病人身上安装特殊用途的传感器节点(医疗用节点)，如心率和血压监测设备;医生利用传感器网络以及网管和服务器甚至手持设备实时获取病人的病情信息，以保证发现异常后能够迅速采取相应措施。案例南京邮电大学医疗健康护理系统UbiCell节点专有的平台软件终端设备监控管理软件11.3基于无线传感器网络的医疗健康护理系统11.3.2总体系统架构无线传感器节点，(集成体温、脉搏、血氧传感器)通过无线传感器网络向基站发送数据。总体系统架构负责生理数据的实时采集、显示和保存.1无线医疗传感节点的设计与实现无线医疗传感节点的硬件系统结构血氧传感部件连接情况指夹式血氧探头可兼容大多数监护仪品牌，应用部位为手指指尖。无线医疗传感节点通过USB接口同血氧传感部件连接.无线医疗传感节点的硬件系统结构脉搏传感器探头采集病人的脉搏数据并将数据及时传输到节点的中央处理器。采用高度集成化工艺，将力敏元件（PVDF压电膜）、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内。1无线医疗传感节点的设计与实现脉搏传感部件应用电路图（单电源供电）无线医疗传感节点的硬件系统结构体温传感部件采用DA-02-ET1型医用温度传感器。采用Atmega128L微处理器作为数据控制与处理模块。具有高性能，低功耗，程序可移植性强等诸多优点。考虑到集成性和低功耗的具体要求，采用TI公司的CC2420作为医疗节点的无线通信模块。该模块符合IEEE802.15.4标准，是业界第一款适用于ZigBee射频器件。在保证可穿戴医疗传感器节点稳定性能的基础上，实现了多种可控的硬件电源管理模式下的协作能量供应与能耗控制。主要包括可再生节点能源供应方式、可存储节点能源供应方式、可补充节点能源供应方式及实现智能化的医疗传感器节点能量管理。1无线医疗传感节点的设计与实现微型化与可穿戴策略从微型化到便携化到可穿戴化，是传统医学仪器结合无线网络步入社区与家庭的必由之路。微型化与可穿戴策略为实现医疗传感节点的可穿戴性，系统从以下几个方面开展相关设计：为体现医疗传感应用的实时性，系统集成了具备较短响应时间的医疗传感部件，以实现可穿戴模式下的及时传感。为实现医疗节点的微型化，系统实现了多层电路布线方式与微型IC基础上的可嵌入节点，以方便医疗节点灵活嵌入于各种医疗护理器材中。为进一步优化节点的可穿戴性，本系统还在硬件实现方式上，采用硬件整合策略。如内置PCB天线、实现传感模块的可选配与可组合。节点采用绑带式的可穿戴方案，依据医疗传感模块各自的功能，分别采用接触式（如体温）、封闭式（如血氧）、贴近式（如脉搏）的穿戴方式。可穿戴的无线医疗传感节点实现结构2无线传感器网络网关设备的设计与实现网关系统以ARM920T为核心用DM9000AEP网络芯片接入以太网用USB接口无线网卡RT73接入无线局域网用符合IEEE802.15.4协议的2.4GHz芯片CC2420接入ZigBee网络。无线传感器网络网关设备的设计与实现网关设备总体结构2无线传感器网络网关设备的设计与实现网关设备实物图网关与传感器节点的通信过程传感器节点发出数据传输请求网关节点接收到请求后发出确认信息传感器节点收到确认信息后开始发送数据直至结束网关接收完数据后会发回确认信息网关与管理基站的通信在为网关的操作系统加载无线通信包后，再将无线网卡驱动移植到网关嵌入式Linux内核，网关就可以通过无线局域网与管理基站通信了。3泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现3.1．医疗传感器与嵌入式操作系统的接口模块设计者必须考虑集成在一个医疗节点上的3种不同类型的传感器协同工作的问题。3泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现(1)高精度医疗脉搏传感器嵌入式软件的程序结构包括采样次数i_num，采样时间i_time等工作模式参数的传值及脉冲计数器count值清零。包括关中断、模数转换输入端口的选择、端口输入方向的设置、开中断及其它嵌入式软件中间临时变量的设置。在将通信模块的工作模式设置为发送之后，启动一次脉冲测量过程，节点在采样时间内累加脉搏探头捕获到的脉冲次数，最后封装入自定义的通信报文，经过无线射频的方式发送出去。3泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现(2)医疗血氧传感器的嵌入式软件的程序结构包括测量血氧时工作模式参数的传值及各项中间变量的赋值包括关中断、模数转换输入端口的选择、端口输入方向的设置、开中断。在将通信模块的工作模式设置为发送之后，启动一次模数转换，节点读取血氧探头捕获到的的血氧数值，通过后台函数的处理，最后封装入自定义的通信报文，经无线射频的方式发送回基站。3泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现(3)医疗体温传感器嵌入式软件的程序结构3泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现3.2医疗健康护理基站软件系统接收无线传感器网络采集的医疗健康护理数据;提供向无线传感器网络发布查询和管理命令的功能;完成医疗健康护理数据的实时动态图形化显示;提供历史健康护理传感数据的查询与变化趋势分析;当数据超出正常范围时，生成报警信息，向主管医生报警;通过无线网络和移动终端设备（PDA等）进行交互，完成数据的实时共享和无线传感器网络的远程控制。3泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现医疗健康护理基站软件的初始界面3泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现医疗健康护理基站软件系统的历史护理数据查询页面3泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现医疗健康护理基站软件系统的实时护理数据显示页面3泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现医疗健康护理基站软件系统的信息管理页面3泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现3.3．医疗健康护理移动终端（PDA）软件系统医疗健康护理移动终端（PDA）软件系统的登录页面3泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现3.3．医疗健康护理移动终端（PDA）软件系统医疗健康护理移动终端（PDA）软件系统的历史数据查询页面3泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现3.3．医疗健康护理移动终端（PDA）软件系统医疗健康护理移动终端（PDA）软件系统的实时数据显示页面