王政 包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系

一、引言

運(yùn)動(dòng)性猝死現(xiàn)象是指在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于心臟負(fù)荷的增加，引起心臟泵血功能障礙，出現(xiàn)突發(fā)心律失常而導(dǎo)致心臟停掉的現(xiàn)象。近幾年，由于人們的壓力越來(lái)越大，時(shí)常出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)性猝死現(xiàn)象，而且這類(lèi)猝死一般沒(méi)有任何征兆，預(yù)防難度高。

隨著我國(guó)人民對(duì)個(gè)人健康意識(shí)的提升，個(gè)性化醫(yī)療服務(wù)得到了廣泛的踐行。但是針對(duì)突發(fā)性猝死的監(jiān)測(cè)還缺乏對(duì)應(yīng)的儀器或服務(wù)系統(tǒng)，因此，本文根據(jù)未來(lái)醫(yī)療發(fā)展需求和趨勢(shì)，構(gòu)建個(gè)性化服務(wù)醫(yī)療系統(tǒng)，作為常規(guī)醫(yī)療系統(tǒng)的一個(gè)重要補(bǔ)充提供個(gè)性化的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

二、個(gè)性化服務(wù)醫(yī)療系統(tǒng)的整體架構(gòu)

本文研究的個(gè)性化服務(wù)醫(yī)療系統(tǒng)是基于實(shí)時(shí)化、網(wǎng)絡(luò)化為一體的系統(tǒng)。包含硬件架構(gòu)部分和軟件集成系統(tǒng)兩個(gè)部分組成。硬件前端主要是一種穿戴式監(jiān)測(cè)裝置，日常就可以佩戴到使用者的手腕或其他部位，可以隨身監(jiān)測(cè)，內(nèi)置傳感器可以感應(yīng)身體各項(xiàng)數(shù)據(jù)，如血糖、心率以及血壓等；當(dāng)出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)通過(guò)內(nèi)部無(wú)線(xiàn)路由模塊與家里無(wú)線(xiàn)WIFI進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，及時(shí)將數(shù)據(jù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳送到服務(wù)醫(yī)院的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中；軟件集成系統(tǒng)構(gòu)建于B/S結(jié)構(gòu)和手機(jī)APP兩種訪(fǎng)問(wèn)模式，主要功能是可以實(shí)時(shí)管理人體各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，使本人或家人隨時(shí)查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，同時(shí)將接收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在醫(yī)院數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，支持發(fā)送到主治醫(yī)生的手機(jī)上，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 個(gè)性化服務(wù)醫(yī)療系統(tǒng)的整體架構(gòu)

（一）便攜式監(jiān)測(cè)裝置主要組成

服務(wù)系統(tǒng)的前端是一個(gè)便攜式監(jiān)測(cè)裝置，是基于ARM架構(gòu)的集成模塊，內(nèi)置無(wú)線(xiàn)AP模塊、顯示屏、通用I/O接口模塊、人體感應(yīng)芯片、便攜式心率、血壓等監(jiān)測(cè)設(shè)備的模塊、USB接口電路以及內(nèi)置供電模塊。終端主要組成如圖2所示。

圖2 便攜式監(jiān)測(cè)裝置的組成示意圖

（1）無(wú)線(xiàn)AP模塊

無(wú)線(xiàn)AP模塊是基于GWF-AP04模塊，它是一種嵌入式、集成化低成本的模塊；主要用于工業(yè)控制、智能設(shè)備上，可支持多種接口，其主頻在2412-2483.5MHz之間，支持802.11b/g/n、WPA、WPA2等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

（2）顯示屏

顯示屏采用的是可穿戴式的駿顯的JM-PO120，分辨率是128X32，亮度是130cd/m2，點(diǎn)距為0.167X0.167（mm），支持Android操作系統(tǒng)，本文系統(tǒng)就是基于Android系統(tǒng)研制了一套App軟件，支持與后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)同步。

（3）通用I/O接口模塊

本便攜式無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀選擇的通用I/O接口模塊主要功能是協(xié)同各內(nèi)部模塊的通訊。本系統(tǒng)I/O架構(gòu)是MC9328MXLCVP15通用I/O接口電路。MC9328MXL處理器采用先進(jìn)且節(jié)能的ARM920T以高達(dá)200MHz的速度運(yùn)行的磁芯。集成模塊包括一個(gè)USB設(shè)備、一個(gè)LCD控制器和一個(gè)MMC/SD主機(jī)控制器，支持一套外圍設(shè)備，以增強(qiáng)尋求提供豐富多媒體體驗(yàn)的便攜式產(chǎn)品。它封裝在256觸點(diǎn)模具陣列工藝球網(wǎng)格陣列（MAPBGA）或225觸點(diǎn)MAPBGA封裝中。

MC9328MXLCVP15支持多種應(yīng)用，包括以下功能：ARM920T微處理器核心；AHB到IP總線(xiàn)接口（AIPI）；外部接口模塊（EIM）；SDRAM控制器（SDRAM）；DPLL時(shí)鐘和電源控制模塊；兩個(gè)通用異步接收器/發(fā)射器（UART 1和UART 2）；兩個(gè)通用32位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器；實(shí)時(shí)時(shí)鐘/采樣定時(shí)器（RTC）·LCD控制器（LCDC）·脈寬調(diào)制（PWM）模塊·通用串行總線(xiàn)（USB）；主機(jī)控制器模塊；同步串行接口和IC間聲音（SSI/I2S）模塊·IC間（I2C）總線(xiàn)模塊等。

（4）人體感應(yīng)芯片

人體感應(yīng)芯片是一種特制的檢測(cè)傳感器，通過(guò)感應(yīng)芯片感知血壓和心率等，將獲取到的信息輸送到心率或血壓等儀器監(jiān)測(cè)設(shè)備的模塊，通過(guò)通用I/O接口發(fā)送到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸，也支持直連電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。

（5）USB接口電路

USB，是英文Universal Serial Bus（通用串行總線(xiàn)）的縮寫(xiě)，最新一代是USB 3.1，傳輸速度為10Gbit/s，三段式電壓5V/12V/20V，最大供電100W。

本文采用CH340G通用USB接口芯片。在串口方式下，CH340G提供常用的MODEM聯(lián)絡(luò)信號(hào)，用于為計(jì)算機(jī)擴(kuò)展異步串口，或者將普通的串口設(shè)備直接升級(jí)到USB總線(xiàn)。在紅外方式下，CH340G外加紅外收發(fā)器即可構(gòu)成USB紅外線(xiàn)適配器，實(shí)現(xiàn)SIR紅外線(xiàn)通訊，可以方便地掛接到單片機(jī)/DSP/MCU/MPU等控制器的系統(tǒng)總線(xiàn)上。本模塊以無(wú)線(xiàn)WiFi模式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互外，也支持在必要情況下與電腦直連交互。

（6）心率或血壓儀器監(jiān)測(cè)設(shè)備的模塊

本模塊可以支持心率和血壓等獲取，內(nèi)置檢測(cè)模塊是基于生理量的測(cè)量、生物信號(hào)處理技術(shù)融合為一體，屬于一種集輕型化、一體化、可視化、可控化并能記錄相關(guān)值的監(jiān)測(cè)儀。根據(jù)使用者的需求，支持不同配置的連接模式，也可以采用自定式模式，可以有效提升監(jiān)測(cè)儀的寬泛性?，F(xiàn)在常見(jiàn)的MKB0803心率血壓模塊，它可以實(shí)現(xiàn)高集成和高穩(wěn)定、自動(dòng)脫落檢測(cè)、脫落無(wú)數(shù)據(jù)輸出、自動(dòng)膚色識(shí)別等功能，該心率血壓監(jiān)測(cè)模塊是由一個(gè)YK1801脈搏傳感器芯片、一個(gè)前端MN8802脈搏芯片以及一個(gè)SFB9712算法芯片構(gòu)成。它可以基于PCB板架構(gòu)，是非常方便二次架構(gòu)的芯片組。

（7）設(shè)備供電

本監(jiān)測(cè)儀采用容量為6000mAh 內(nèi)置式鋰電池，以外接充電裝置進(jìn)行充電。

（二）軟件集成系統(tǒng)的主要功能

本文軟件集成系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，一個(gè)是基于B/S架構(gòu)的軟件集成系統(tǒng)。主要針對(duì)監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)的管理服務(wù)系統(tǒng)，基于JAVA/SQL SERVER數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)研發(fā)，如圖3所示是某監(jiān)控人員病歷信息情況。另一個(gè)是安裝在基于Android系統(tǒng)的手機(jī)App應(yīng)用程序，其功能負(fù)責(zé)與后臺(tái)的醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，如圖4所示為手機(jī)顯示應(yīng)用。

圖3 某患者病歷信息界面

圖4 服務(wù)系統(tǒng)手機(jī)應(yīng)用主要功能

圖3中選中行是某人的心率、血壓信息，就是通過(guò)通用型手腕式監(jiān)測(cè)儀中App軟件實(shí)時(shí)將使用者心率等數(shù)據(jù)發(fā)送到醫(yī)療集成系統(tǒng)中的。

三、個(gè)性化服務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理

本文個(gè)性化服務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理及基本控制工作方式如圖5所示。通過(guò)手腕式監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)使用者心率、血壓等數(shù)據(jù)，同時(shí)將獲取到的數(shù)據(jù)通過(guò)輸入/輸出接口進(jìn)行傳輸，根據(jù)預(yù)設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)通信連接方式將數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，需要指出的是，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)需進(jìn)行有效性校驗(yàn)，確認(rèn)是否是規(guī)范格式。本文采用XSL數(shù)據(jù)格式。一般來(lái)講，網(wǎng)絡(luò)通信的有效性也是需要測(cè)試的，需要設(shè)置專(zhuān)用VPN加密，將數(shù)據(jù)傳送到公共網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，服務(wù)器獲取到數(shù)據(jù)后，首先也需要進(jìn)行校驗(yàn)和分析，確定是有效數(shù)據(jù)方可接收數(shù)據(jù)，然后依據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)范，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，這樣就完成了一次數(shù)據(jù)交互服務(wù)。

圖5 個(gè)性化服務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理流程圖

四、結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前移動(dòng)醫(yī)療儀器已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，基于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用也有大量研究，本文的個(gè)性化服務(wù)醫(yī)療系統(tǒng)旨在多類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)模式條件下，可以讓使用者整體狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋到醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)中，呈現(xiàn)在醫(yī)生面前，為現(xiàn)在越來(lái)越多需要得到自主服務(wù)的人群提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。隨著大數(shù)據(jù)等技術(shù)的不斷完善和應(yīng)用，未來(lái)移動(dòng)式醫(yī)療裝置會(huì)出現(xiàn)更為先進(jìn)的模式。