基于Android平台的胎儿监护系统软件设计与实现*

夏颂荣　郑超伟　凌若蓝　陈超敏　常耀华　陈国强

随着科技的发展，人们越来越关注自身的健康状况，尤其是新生儿的健康状况。据统计，我国的剖宫产率高居全球第一，因此控制和降低剖宫产率，倡导自然分娩成为现代妇产科学发展的重要课题[1-2]。

近年来，随着国家对二胎政策放开，高龄孕妇的数量急剧上升，在一段时间内新生儿的数量将会显著增加，对母体、家庭和医生都将带来更加严峻的挑战。传统的胎儿监护设备体积庞大，捆绑电线多，操作复杂，并且受限于在医院监护中心实施，给行动不便的孕妇带来诸多的不变。基于目前无线互联网技术已经渗透到各个领域，便携式的移动健康监护已成为重要的发展方向[3]。目前，常见的胎儿监护设备的软件处理系统都是基于PC端，手机、平板等移动手持设备，并日益普及，为移动医疗带来了契机，其低成本、便携性、易操作等优势将会促进移动医疗的普及应用。基于此，本研究设计了基于Android平台的胎儿监护系统，可以实现对收集到的数据进行实时的显示，使孕妇随时随地就可进行胎儿监护，解决了孕妇在医院排队难、等待时间长以及在医院和家庭之间奔波劳累的问题，同时也解决了医院的就医压力大的问题。

1　胎儿监护系统总体设计

无线胎心宫缩探头获取的胎心宫缩信号通过蓝牙传输发送给Android系统手机，然后Android端应用程序(application program，APP)可对胎心数据进行查看分析[4-5]。Android平台的监护端主要实现的功能有：①对于首次登录的系统用户需进行注册，填写个人信息，以对用户的个人基本信息录入数据库中；②用户登录应用程序后，点击搜索探头按钮以寻找无线蓝牙探头并进行连接，无线蓝牙探头将采集到的监护数据无线发送至智能监护端，从而实现监护数据的无线传输；③智能监护端绘制并显示监护数据的波形和数字，以便观察诊断，并对超过阈值的数据进行报警显示，并对监护数据按一定的数据格式存储在本地文件中；④用户基于超文本传输协议(hyper text transfer protocol，HTTP)访问服务器，并将监护文件上传至服务器，以便医务人员进行下载诊断；⑤用户下载医生诊断后的诊断报告，查看诊断结果。本地无线监护端的主要功能如图1所示。

图1　智能监护端系统结构框图

2　Android系统架构及环境搭建

2.1　Android系统架构

Android系统是基于Linux内核的操作系统，具有完全开源、开放和自由等特点，因此各大厂商将Android系统应用于各种硬件平台上，使其得到飞跃式的发展[6]。中国移动市场研究报告指出，Android系统在中国的市场份额达到76.8%，在欧洲市场份额达到65.5%，Android设备的使用用户达14亿，已成为全球第一大系统，市场份额居世界第一。Android系统架构从上至下主要分为Java应用层、java框架、本地代码(C/C++)框架和Java运行环境及Linux内核驱动。

2.2　Android系统开发环境搭建

Android系统应用程序的开发需要以下工具：①Eclipse软件；②Java开发工具包(Java development kit，JDK)；③Android开发工具(Android development tool，ADT)插件；④Android软件开发工具包(software development kit，SDK)。通过Eclipse平台安装JDK、ADT及SDK插件，为Android应用程序开发提供支持[7]。Android系统开发环境原理如图2所示。

图2　Android系统开发环境原理框图

3　Android系统智能监护端功能模块实现

3.1　胎监信息模块

胎监信息模块主要包括孕妇姓名、孕次、既往史、身高体重等基本信息，可以访问数据库实现对用户信息的查看、修改、删除、保存等操作。在应用程序开发过程中，通过新建一个访问网络的类，并继承线程(Thread)类[8]。把需要访问的参数封装成Map对象，并传入到网络线程中。在线程的Run()方法中实现网络协议的访问，主线程访问网络会阻塞UI线程。定义Http Url Connection的对象conn，并按照HTTP的post请求封装数据，然后向服务器发送post请求，服务器收到post请求后，提取客户端传过来的访问参数，将参数实现结构化查询语言(structured query language，SQL)的语句，访问胎监信息数据库，并获取用户的基本信息。获取到的用户个人信息通过json的数据格式响应客户端的Request请求。客户端提取和解析Response的json数据，得到用户的个人基本信息，胎监信息表如图3所示。

图3　胎监信息表界面图

3.2　胎监报告模块

孕妇将监护文件通过网络上传到服务器中，医生通过网页下载该监护文件，并通过专门的计算机评估软件对监护数据进行诊断和分析[9]；然后填写用户的监护病历报告，并上传到服务器中。用户发送Http协议访问服务器，服务器以json的数据格式将病历报告的各参数发送至手机。手机通过解析json数据，得到各项评估参数，并显示在界面上，胎监报告界面如图4所示。

3.3　实时监护模块

监护端APP与无线胎心探头连接后，实时接收发送过来的监护参数，并绘制波形和数字显示在屏幕上。通过重写该Activity类的onBind()和onUnbind()方法，实现与监护界面的通信[10]。程序在初始化中首先定义该设备的蓝牙适配器(BluetoothAdapter)对象，并得到该对象的实例调用startLeScan()方法，重写扫描设备的回调函数LeScanCallback，在该函数中将扫描到的设备添加到动态数组(ArrayList＜BluetoothDevice＞)中。onConnectionStateChange()是蓝牙设备的连接状态，当探头连接、断开等状态改变时会回调该函数。onCharacteristicChanged()函数主要是实现数据的接收，当探头向一个特性值写数据，则应用程序会回调该函数，从该函数中提取探头发送过来的监护参数，完成数据的无线蓝牙传输。本系统开发的Android应用程序监护主界面如图5所示。

图4　胎监报告界面图

图5　实时监护模块界面图

4　结语

基于Android平台的胎儿监护软件系统以Eclipse搭建的Android开发环境，终端系统为Android 4.4版本作为开发平台，使用轻量级且占用资源非常小的SQlite数据库，可存储大量采集到的数据，实现对孕妇个人信息管理、胎心宫缩信号的实时监护以及孕妇胎监健康报告的管理。该系统具有设备体积小、无线传输、Android系统设备普遍使用以及易于操作等优点。此外，在当前“大数据时代”及“互联网+”的背景下，对于开展远程胎儿实时监护带来机遇[11-12]。同时，为以后开发胎儿监护智能分析系统具有非常广泛的意义和前景，促进“病发后到医院”的传统就医模式向“及早预防和及早主动治疗”的现代医学模式的转变。