基于安卓平台的糖尿病监护系统的研究及实现

周 艳,曾松伟，2,寿国忠，2* ,王佩欣，2,陈 浩

(1.浙江农林大学 信息工程学院，浙江 临安 311300; 2.浙江农林大学 浙江省林业智能监控和信息技术研究重点实验室，浙江 临安 311300; 3.浙江农林大学 工程学院，浙江 临安 311300)

基于安卓平台的糖尿病监护系统的研究及实现

周 艳1,曾松伟1，2,寿国忠1，2*,王佩欣1，2,陈 浩2，3

(1.浙江农林大学 信息工程学院，浙江 临安 311300; 2.浙江农林大学 浙江省林业智能监控和信息技术研究重点实验室，浙江 临安 311300; 3.浙江农林大学 工程学院，浙江 临安 311300)

基于目前针对糖尿病的研究主要集中在健康管理及血糖浓度监测方面，在糖尿病病情控制方面并不乐观的现状，设计开发了一套能够实时监护老年患者注射药物情况的远程家庭医疗系统;该系统由智能检测硬件系统，手机客户端和WEB信息管理端组成，不仅可以解决独孤老人时常忘记注射胰岛素的问题，也有利于解决我国老年患者糖尿病监护难的问题，同时也能提醒青壮年实时携带注射针剂盒，缓解糖尿病并发症的发生;通过实时实验测试，该糖尿病监护系统可靠、稳定，且具有良好的实际应用价值。

糖尿病；胰岛素；监护系统

0 引言

糖尿病是一种常见的内分泌代谢障碍性疾病，是当今严重威胁人类健康的多发病、常见病，在老年群体中尤为常见[1]。随着经济和社会迅速发展，生活节奏的加快，青壮年的工作压力增大，日常工作繁忙，没有时间运动加之饮食中摄入的热量过高，导致糖尿病患病率显著增加，糖尿病患者也越来越趋于年轻化。根据统计，全世界的糖尿病患者正在以年增长率2.5%的速度逐年增加，受到糖尿病困扰的人越来越多。开展糖尿病的研究，对患者的健康起着重要作用[2-4]。目前，糖尿病还没有彻底治愈的办法，其主要治疗方法是通过胰岛素注射将血液葡萄糖含量控制在正常水平，以控制对器官的损伤，延迟并发症的发生。因此，实时了解患者药物注射情况，并提醒患者按时注射胰岛素，对控制患者血糖含量，缓解并发症的发生起着至关重要的作用。

目前，糖尿病研究主要针对健康管理和血糖浓度监测，对于糖尿病患者用药实时监护方面尚有待于研究。因此设计实现一种能够实时监护青老年患者注射药物情况的远程家庭医疗设备迫在眉睫，它不仅可以解决独孤老年糖尿病患者时常忘记注射胰岛素的问题，也有利于解决我国老年患者糖尿病监护难的问题，同时也能提醒青壮年糖尿病患者实时携带注射针剂盒，缓解糖尿病带来的并发症的发生。

针对国内青老年糖尿病患者时常忘记注射治疗，设计了一款糖尿病治疗监护系统，该系统由智能终端硬件系统、基于手机android的系统以及基于WEB的远程监控系统三部分组成。

1 总体方案设计

糖尿病治疗监护系统总体框架图如图1所示。系统分为3个部分，分别是智能检测系统、基于android的手机客户端系统以及基于WEB的信息管理系统。智能检测系统负责处理检测患者是否注射药物治疗，随后通过434 MHz无线通信模块传输检测信号(即：患者注射治疗情况)到手机客户端；手机客户端通过434 MHz无线通信模块实时接收患者的注射治疗情况信号，并将患者的个人信息及治疗情况发送到WEB信息管理系统。WEB信息管理系统负责存储和处理智能检测系统采集到的患者信息以及医生输入的患者信息，实现医生对患者病情治疗情况的实时监控[5]。

图1 系统框架

2 智能检测系统硬件设计

智能检测系统由注射检测终端，无线信号处理终端两部分组成。注射检测终端负责处理检测患者是否注射药物治疗以及传输检测信号(即：患者注射治疗情况)到无线信号处理端；射频无线信号处理端则接收注射器检测端发送的检测信号(即：患者注射治疗情况)，同时负责建立WIFI热点与手机客户端进行数据交互。

2.1 注射检测终端

注射检测终端由微处理器模块、注射检测模块与无线通信模块三部分组成。微处理器模块负责检测患者是否进行注射治疗；注射检测模块安装在注射器中，若患者进行注射治疗则触发信号到微处理器模块上；无线射频模块负责发送患者注射治疗情况到射频无线信号处理端。微处理器模块由单片机MSP430G2553及相关电源、时钟、复位等模块组成，模块电路如图2所示。

图2 微处理模块硬件电路图

无线射频模块采用PT4302收发芯片，该芯片具有低功耗(在315 MHz频率下电流仅为2.7 mA)、高灵敏度(-111 dBm)、高集成度(内置低噪声放大器、中频及限制放大器、幅移键控调制解调器等)。本系统采用传统的434 MHz收发频率，通过调节射频收发模块的晶振为13.226 MHz、带通滤波器频率为10.7 MHz控制收发频率，无线射频模块硬件电路如图3所示。

图3 无线射频模块硬件电路图

2.2 无线信号处理端

无线信号处理端由微处理器模块、无线射频模块及wifi模块三部分组成。微处理器模块负责处理无线射频模块信号以发送wifi模块的AT指令。wifi模块负责建立热点与手机客服终端进行通讯。在硬件电路图上微处理器模块、无线射频模块与注射器检测终端相同，wifi模块采用USR-WIFI232模块。USR-WIFI232模块支持标准的802.11b/g/n无线协议、支持STA/AP/STA+AP共存模式、支持UART/PWM/GPIO数据通讯接口，本系统的wifi模块采用AP模块，该模式是一种基本的组网方式，由一个AP与多个STA组成，其特点是AP处于中心位置，STA之间相互通讯都通过AP转发完成。wifi模块与微处理器件通讯方式采用UART模式，通过串口接收微处理器发送的指令。WIFI模块的硬件电路如图4所示。

图4 wifi模块硬件电路图

3 软件设计

通讯系统是基于无线射频网络、wifi网络、GPS网络开发的，通过对便携终端的逻辑控制，实现数据的采集、传输、存储和监控。

3.1 程序主流程

系统工作首先进行必须的设备初始化，智能检测终端启动后实现对注射器检测终端的实时监听，一旦注射器检测终端的数据缓存获取数据，就通过无线信号进行数据传输。系统主程序流程主要包括注射检测器流程模块、无线信号处理终端流程模块和手机终端流程模块。如图5～7所示。

图5 注射检测器流程图 图6 无线信号处理终端流程图

图7 手机终端流程图

3.2 手机终端客户端设计

基于Adroid的手机终端客户端的设计，是健康管理与移动医疗解决方案的结合，在一定程度上是慢性疾病预防和个人健康管理的发展趋势[6-8]。糖尿病患者在家注射药物，利用手机APP软件记录治疗情况，通过连接无线信号处理端建立的WIFI热点，获取患者的注射治疗情况，同时将患者的个人信息及治疗情况发送到WEB信息管理中心的数据库。整个手机终端的设计中，APP应用程序的作用是：获取配置、采集数据、保存数据、分析处理数据、显示数据、发送数据。

手机终端客户端设计的功能结构如图8所示。

图8 手机终端客户端设计的功能结构图

3.3 WEB信息管理端设计

WEB信息管理系统选择在Dreamweaver中使用PHP开发，主要负责接收手机APP端发送上来的患者信息、治疗的信息及其他信息，并对这些信息进行统计处理。

Dreamweaver是集网页制作和管理网站于一身的网页编辑器，拥有制作效率高，网站管理便捷，兼容性简单易用等优点，利用它制作的跨平台的动感网页非常方便。PHP是一种开放源码软件，遵循GPL许可协议(GNU General Public License)，每个人都可以免费得到和修改PHP的源代码。整个系统采用B/S构架研制设计[9-12]。整个系统功能结构图如图9所示。

图9 WEB信息管理系统功能结构图

WEB信息管理系统的设计包括欢迎界面模块、个人信息查询模块、病情查询模块、病情管理模块和医师通道模块。其中个人信息模块包括基本个人信息和个人历史病例两个子模块，负责管理病人的基本信息；病情查询模块包括治疗进度查询和化验信息查询两个子模块，负责统计查询病人就诊进度、治疗进度等信息；病情管理模块包括在线交流和处方查询两个子模块，负责医生对病人进行跟踪治疗；医师通道模块包括病人信息录入和病情建议两个子模块，负责加强医生对病人信息的管理。

4 试验结果与分析

实验数据采集30天，采集方法按医生规定的实际注射次数(一般1～2次/天)，采集数据如表1所示，通过分析表格得到，老年患者在系统帮助下，能够很好的解决忘记按时注射的问题。

表1 5组试验在某个时间范围内接受治疗情况结果分析表

注：监测数据：是指按规定时间段完成治疗情况监测得到的数据；修正数据：是指经过提醒以后完成治疗情况监测到的数据。

5 结论

经过系统的搭建与测试，糖尿病治疗监护系统监控精度高、多点接入、低成本、低功耗，同时具有良好的交互界面，可以实现远程监控，能够解决独孤老人时常忘记注射胰岛素及青年患者时常忘记携带针剂盒的问题，也为解决我国青老年患者糖尿病监护难的问题提供了帮助。因此，设计实现能够实时监护老年患者注射药物情况的远程家庭医疗设备，是一项很有意义和应用价值的课题。

[1] 黄相刚,李英华,李 莉,等.我国6省糖尿病患者糖尿病信息获取及网络利用现状调查[J].中国健康教育,2014(1):20-22.

[2] 魏 萍. 糖尿病社区健康教育的研究进展[J]. 护理实践与研究,2011(3):100-102.

[3] Adjei D N, Agyemang C, Dasah J B, et al. The effect of electronic reminders on risk management among diabetic patients in low resourced settings[J]. Journal of Diabetes and its Complications, 2015,29(6):818-821.

[4] Caralise W Hunt.Technology and diabetes self-management: An integrativereview[J].WorldJournal of Diabetes,2015,6(2):225-233.

[5] 刘 玲.糖尿病网络管理平台的设计及研究[D].成都：电子科技大学,2011.

[6] 史玉珍,马 丽.物联网下的智能血糖监控系统的研究[J].计算机与控制,2012(2):374-376.

[7] 柳维生.糖尿病中心数据库管理系统的设计与实现[D].长沙：中南大学,2009.

[8] 陈 欣.基于智能手机Android平台的远程医疗监护系统的设计[D].成都：成都理工大学,2013.

[9] 郭辰生. 社区人口信息管理系统的设计与实现[D].内蒙古：内蒙古大学,2014.

[10] 刘胜林,张叙天,王国宏,等. 基于BS模式的医疗设备维护信息平台的开发与应用[J]. 中国医疗器械杂志,2012(2):145-148.

[11] Castellano N N, Gazquez J A, Salvador R M G, et al. Design of a real-time emergency telemedicine system for remote medical diagnosis[J]. Biosystems Engineering, 2015,138:23-32.

[12] 刘 宁.移动远程医疗系统硬件平台设计与实现[D].北京：北京邮电大学,2009.

[13] 陈 疆.基于Web的远程医疗系统的研究与实现[D].长沙：中南大学,2008.

[14] Niyato D, Hossain A Z E, Camorlinga S G. System and method for remote and mobile patient monitoring service using heterogeneous wireless access networks[P]. U.S. Patent 9,007,908, 2015-4-14.

Research and Implementation of Diabetes Monitoring System Based on Android Platform

Zhou Yan1, Zeng Songwei1，2, Shou Guozhon,1,2, Wang Peixin1,2, Chen Hao2,3

(1.College of Information Engineering, Zhejiang A &F university,Lin’an 311300,China; 2.Zhejiang Key Laboratory of Forestry Intelligent Monitoring and Information Technology Research, Zhejiang A &F university,Lin’an 311300,China; 3.College of Engineering, Zhejiang A &F university, Lin’an 311300,China)

In recent years, the number of diabetic patients in China is still increasing rapidly, and the situation of controlling diabetes is not optimistic as well. The current study focused on health management and blood glucose monitoring, medication for elderly patients with real-time monitoring aspect has yet to be studied. This paper presents a remote home medical equipment which can realize real-time monitoring of injecting drugs of elderly patients. It can not only solve the problem that lone elderly patients often forget to inject insulin, but also help to solve the difficulty of monitoring the aging diabetics. It will remind young people to carry injections box, which will ease the complications of diabetes. This diabetes monitoring equipment is proved to be a reliable, stable system during experiment tests, and it has a good practical value.

diabetes; insulin; monitoring system

2016-07-12；

2016-08-19。

周 艳(1989-)，女，浙江奉化人，硕士研究生，主要从事无线传感技术方向的研究。

曾松伟(1975-)，男，浙江丽水人，副教授，硕士研究生导师，主要从事电子信息系统集成、复杂模型建立、图像处理与机器视觉等方向的研究。

1671-4598(2017)01-0050-04

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.01.015

TN99

A

寿国忠(1960-)，男，浙江萧山人，教授，硕士研究生导师，主要从事无线传感技术、近红外快速检测技术、3D打印技术及材料方向的研究。。