基于蓝牙技术的移动医疗监护系统研究

1 引言

移动医疗监护系统主要由生理参数监护 、数据发送 单元、无线数据通信单元、控制和显示单元等组成。与建立在线缆连接基础上的传统监护系统相比，移动医疗监护系统的优势在于数据传输采用无线技术。 蓝牙技术具有低功耗 、低成本和安全性三大优势，适用于医疗领域，具有相当低的功耗 ，可确保护理人员所 使用便携设备在整个轮班工作时间内正常工作。同时，蓝牙在标准状态下的发射功率很低 ，对医疗仪器的干扰微 弱，也不会对人体健康产生影响。就安全性而言，蓝牙具有的有限通信距离和Ad—Hoc网络的安全特性有助于保护病人隐私，其内建验证机制使用加密保证互操作安全性。另外，蓝牙芯片的成本相对较低，且有进一步下降的趋势。

2 蓝牙医疗监护系统的研发实例

2．1 美国的Life Guard系统

监测生命体征的监护系统需要具备可移动性 、小型化和轻便性。可穿戴系统应该舒适、无创且易于使用，必 须能够持续记录人的生命体征 ，并通过安全可靠的无线 技术实时地传输监测到的数据。为此 ，NASA阿莫斯实验 室和斯坦福大学合作开发了Life Guard系统 (见图1)， 主要用于监测处于运动中的宇航员的生理参数 ，由生理传感器(ECG、呼吸、血氧、血压等)、穿戴式生命体征监测器 (crew physiologic observation device，COPD)和基站组成。穿戴在身上的COPD能连续记录心电、呼吸率、心率、血氧饱和度 、体温等生理参数。这些参数可以通过内置的蓝牙模块被传输到基站或存储在 32 MB的内存里通过 RS一232串口送人电脑罔。Life Guard系统还可用于临床监护和家庭监护。

2．2 东芝公司的Lifeminder系统

东芝公司研发的Lifeminder系统(见图 2)由腕表型的穿戴传感器模块和PDA组成。穿戴传感器模块集合了加速计、脉搏计、温度计和皮肤电反应电极以及用于和PDA通信的蓝牙模块。可用于监测用户的身体健康情况、运动情况以及行为活动，并可通过 PDA将监测到的数据传输到监护中心或远端医院。很多公司大学也积极投入到蓝牙无线医疗监护系统研发中。比如上海大学生物医学工程研究所研制的无线医疗监护系统，其多通道生理参数采集与收发模块(Per.sonal)和数字医疗助理模块 (MDA)t31之间通过蓝牙技术进行数据传输 ，MDA与监护工作站之间的连接可通过基于 IEEE802．11的无线局域网，也可以通过专用无线网络。很多公司研制的多导睡眠监护仪、多参数视脑电监护仪、动态脑电图仪等均采用无线蓝牙技术替传统监护仪中监测端与显示主机之间的线缆连接 ，使测者处于完全自然的状态，排除了因心理因素而造成检测信息不准确。当然，这些应用中还存在一些问题。一，这些监护系统体积仍然较大，所以不便于监护人员身携带 ，第二，蓝牙技术只是一种短距离的无线数据输 ，不能将被监护者的生理参数实时传输到远程监护心，缺少实时监控的功能。第三，便携式监护系统使PDA接收蓝牙模块发送来的监测数据，使监护系统的格过高，不利于广泛应用。

3 基于蓝牙技术的移动监护系统

针对上述不足，笔者提出一种基于蓝牙技术的移医疗监护系统。利用蓝牙技术实现近距离数据传输 ，并用 GSM短消息技术实现与监护中心的远程无线通信。系统包括基于蓝牙技术的生理参数监护仪、无线监护端及远程监护中心，结构如图3所示。

生理参数监护仪采用模块化设计，由插件式监护单元及基座两部分构成。插件式监护单元包括心电监护单元、血压监护单元、血氧监护单元以及其它生理参数(体温、脉搏)监护单元等。插件式模块具有适应性强、使用方便、体积小、功耗低等特点。使用蓝牙技术使生理参数监护仪和无线监护终端分离开，进一步减小了监护仪的体积，便于用户随身携带。无线监护终端包括蓝牙通信 、GSM通信 、数据记录 、液晶显示、电源管理等模块 ，通过蓝牙模块接收生理参数监护仪发送来的监测数据 ，可以对数据进行记录保存和实时显示 ，也可以通过 GSM模块传输到远程监护中心。使用 自行设计的数字记录盒替代 PDA实现数据的转发和显示 ，大大降低了监护系统的价格 ，更便于使用。远程数据的传输采用 GSM无线通信技术 ，用户可以通过 GSM短消息格式与远程监护中心进行实时数据传输，也可以将无线终端保存的历史数据上传到远程监护中心。由于公众 GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游，系统建立不需再组建专用通信网络。所以，具有实时传输数据功能的短信应用将得到迅速普及 ，并且比以往使用的远距离数据传输技术具有更大的优势。GSM技术的使用实现了监护系统的远程实时监控。

4 小结

本文介绍了目前具有代表性的蓝牙医疗监护系统，分析了现有监护系统的不足 ，并在此基础上提出了一种新的医疗监护系统，采用插件式监护方式，实现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 GSM模块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。