无线AP技术的“私人定制”式医疗服务系统设计＊

2015-07-03王政

单片机与嵌入式系统应用 2015年2期

王政

（包头职业技术学院电气工程系，包头014030）

引言

私人医疗服务已经在很多地方得到了实现，其主要是以携带一些医疗仪器实施的“家政服务”模式，从根本上没有脱离医院式的医疗机制——医生带着医疗设备或患者佩戴上医生要求的检测器，对身体的心率、血压等信息进行监测，数据保存在仪器里，到医院后对数据进行采集、分析，最后形成治疗方案。这样，既无法达到服务的标准，也无法实现真正意义的私人定制，很难解决实际问题。

随着无线AP技术不断应用，为“私人定制”式医疗服务系统的实现提供了可能。无线AP（Access Point）技术是基于802.11g协议的无线网络，以无线接入点来连接无线网络客户端和标准有线以太网络、多个无线接入点同时使用以延伸无线网络覆盖范围的一项技术[1]。本文设计一套基于无线AP技术的患者监测模块，作为医疗服务系统的一个终端，它能够随时随地监控患者的身体情况，通过无线AP同步发送到医疗服务系统的服务器端，这样医生能够及时掌握患者情况，最大程度提供“私人定制”服务方案。

1 “私人定制”式医疗服务系统整体设计

本文的“私人定制”式医疗服务系统集模块化、实时化与网络化为一体，包含硬件终端模块和软件服务系统两个部分。硬件终端模块是通用型便携式无线监测仪，主要功能是患者随身携带通用型便携式无线监测仪，其传感器探头监测患者各项数据，如血压、心率等；将监测到的数据通过内部无线AP模块与家里无线AP通信，定时将各项数据通过Internet网络传送到医院数据库服务器中；软件服务系统基于B/S结构，主要功能是接收患者病情数据并存储到数据库服务器中，同时发送到医生的手机或医生手持式终端上，系统整体设计架构如图1所示。

1.1 通用型便携式无线监测仪内部模块组成

通用型便携式无线监测仪是基于嵌入式技术开发的模块电路，其内部组成是无线AP模块、触摸屏模块、通用I/O接口模块、传感器探头接口电路、USB接口电路、可插式心率或血压等监测设备模块和供电模块。其内部组成如图2所示。

（1）无线AP模块

无线AP模块采用深圳奥金瑞公司的GWF-AP04模块[2]，它是一款基于嵌入式的低成本模块，主要用于工控、智能设备上，支持多种接口。其主频在2 412～2 483.5 MHz之间，支持802.11 b/g/n、WPA、WPA2、WMM、WMM-PS、WHQL、Cisco CCX通信协议，是一款性价比较高的无线AP模块，在本便携式终端中，通过该模块将监测数据传输到服务系统中。

图1 “私人定制”式医疗服务系统整体架构

图2 通用型便携式无线监测仪内部模块组成

（2）触摸屏模块

Semtech公司的SX865x系列（SX8654，SX8655和SX8656）是4/5线电阻触摸屏控制器。在2.3～3.6 V工作，低功耗，关断电流仅0.4μA，器件集成了LDO稳压器、4/5线触摸屏接口、12位 ADC，高达5 000（X-Y）坐标/s，主要用于手机、DSC、DVR、POS/POI终端和触摸屏监视器[3]。其硬件支持Android操作系统，以Android操作系统开发本系统的APP软件，方便与后台服务系统进行数据同步。

（3）通用I/O接口模块

为了便于各内部模块无障碍通信，采用Freescale公司的 MC9328MXL通用I/O接口电路，MC9328MXL处理器是一款集低功耗、高集成性、软件兼容性、智能设计技术等优势于一体的处理器，内置支持LCD/触摸屏接口、CMOS Sensor接口、SD卡、串口、I2C、I2S等，适合应用于手持智能设备、医疗电子设备和各种其他移动无线应用。MC9328MXL核心板和扩展板都设置了相应的I/O接口，方便用户进行二次开发。其系统中使用了4个外部申请：以太网卡中断申请、A/D转换模块中断申请、键盘中断申请及按键组中断申请。

（4）传感器探头接口电路

传感器探头监测患者身体血压和心率等信息，将采集到的患者信息输送到心率或血压等仪器监测设备的模块，通过通用I/O接口发送到无线AP模块或USB接口，连接电脑进行数据的获取。

（5）USB接口电路

本监测仪可支持USB接口数据传输，采用CH375通用USB接口芯片[4]。其支持HOST主机方式和SLAVE设备方式，在本地端，具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机/DSP/MCU/MPU等控制器的系统总线上。本模块除了通过无线AP进行数据交互外，也可以通过USB接口在必要情况下与电脑数据交互。

（6）心率或血压等监测设备模块

本监测仪可以支持心率和血压等设备模块，内部监测模块将生理量的测量和生物信号处理技术融合为一体，属于一种集轻型化、一体化、可视化、可控化于一体并能记录相关值的监测仪[6]。根据患者的需求，该模块可以连接不同配置，也就是可以私人定制，这样大大提高了本监测仪的应用范围。现在很多的生产商都可以提供相关模块，如指夹式心率测量模块、血压测量模块等。

（7）供电模块

本监测仪采用容量为3 200 m Ah的可拆卸式锂电池，可以多次充电使用，并提供外部充电电源。

1.2 软件服务系统的设计

本文软件服务系统分为两个部分。一个是基于B/S（浏览器/服务器）架构的医疗服务系统，其内部包含医院信息管理、电子病历、典型案例、财务账目等模块，是基于ASP.NET技术＆SQL SERVER2008数据库开发的一套系统，图3所示是医院某监控患者病历信息情况。另一个是安装在通用型便携式无线监测仪内、基于Android操作系统的APP应用终端，其负责与后台的医疗服务系统进行数据交互。

图3 某患者病历信息界面

图3中阴影部分的患者心率、血压信息就是通过通用型便携式无线监测仪中APP终端实时将患者相关信息传送到医疗服务系统中的。软件服务系统中其他功能模块也有通过无线监测仪获取患者信息等功能，不再赘述。

2 “私人定制”式医疗服务系统实现原理

本文“私人定制”式医疗服务系统是以无线AP接入为主，USB接入为辅。实现流程如图4所示。通过本系统的通用便携式监测仪定时监测患者血压和心率信息，将获取到的数据通过内部通用I/O口进行发送，根据已设置的网络连接，通过无线AP模块将数据进行发送。需要说明的是，发送的数据需校验确认是否为规范格式，本系统采用XML数据格式。同时，对网络的有效性也要进行测试，完全符合规范后，根据设置好的服务器IP地址传送到Internet网络中，送达服务器后对数据进行校验、分析来源、诊断服务器是否可以接收数据等控制，将规范数据存储到数据库服务器中，最后断开连接，从而完成了一次数据服务。

当数据接收后，医疗服务系统会自动提示机制，便于医生对数据的查看，同时了解患者的基本情况，并对相关数据进行分析，确定治疗方案或备案等。

除了通过无线AP接口方式，本监测仪还支持USB方式的数据交互，为数据的安全性和完整性提供补充，在图4中也有相关的流程控制。