專門針對(duì)高壓氧艙內(nèi)生命體征多參數(shù)監(jiān)測(cè)及健康監(jiān)護(hù)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，提出了一種基于IEEE802.15.4協(xié)議的無(wú)線傳感檢測(cè)技術(shù)系統(tǒng)解決方案，闡述了無(wú)線傳感檢測(cè)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)以及主控制節(jié)點(diǎn)與生命體征參數(shù)采集傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)方法，給出了軟件系統(tǒng)架構(gòu)、軟件設(shè)計(jì)流程及監(jiān)護(hù)軟件工作界面，對(duì)MAC層幀結(jié)構(gòu)、物理層幀結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)時(shí)問(wèn)同步策略進(jìn)行了詳細(xì)分析和設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)樣機(jī)已進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn)階段，文中還給出了患者的臨床檢測(cè)數(shù)據(jù)，并與實(shí)用的進(jìn)口監(jiān)護(hù)設(shè)備的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了臨床應(yīng)用的可行性。
隨著無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)和傳感器等技術(shù)發(fā)展，醫(yī)療監(jiān)護(hù)技術(shù)和方式將發(fā)生根本變化。高壓氧艙已廣泛應(yīng)用于臨床疾病救治，艙內(nèi)生理監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是高壓氧治療過(guò)程中對(duì)危重病員進(jìn)行生理指標(biāo)監(jiān)護(hù)的重要設(shè)備。由于高壓氧艙內(nèi)的特殊環(huán)境，現(xiàn)有監(jiān)護(hù)設(shè)備對(duì)艙內(nèi)病人的心電、血壓、呼吸、脈搏及血氧飽和度等參數(shù)的監(jiān)護(hù)存在局限性，主要表現(xiàn)在：①多個(gè)傳感器通過(guò)有線的方式和處理器相連接;②獨(dú)立的傳感器間缺乏系統(tǒng)整合;③不支持信號(hào)的持續(xù)采集和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理;④分別的監(jiān)護(hù)設(shè)備間無(wú)法共享無(wú)線通信資源。研制一種基于無(wú)線傳感技術(shù)的可穿戴式多參數(shù)監(jiān)護(hù)設(shè)備，可更好地適應(yīng)高壓氧艙特殊環(huán)境和臨床救治的需要。該監(jiān)護(hù)儀要求心電、血壓、血氧飽和度、脈搏、呼吸、體溫檢測(cè)等電路模塊采用超低功耗器件，并結(jié)合硬、軟件省電設(shè)計(jì)，使氧艙內(nèi)監(jiān)護(hù)終端可采用電池供電;信號(hào)采集轉(zhuǎn)換后，一方面在艙內(nèi)監(jiān)護(hù)終端(子機(jī))上顯示，并通過(guò)Zigbee等無(wú)線傳輸技術(shù)將采集信號(hào)送入艙外中央監(jiān)護(hù)PC終端(主機(jī))上，實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)外同步監(jiān)測(cè)。
1系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與硬件設(shè)計(jì)
小封裝、低功耗、無(wú)線通信、安全性和互操作是醫(yī)療可穿戴式監(jiān)護(hù)設(shè)備設(shè)計(jì)的基本要求。本文所設(shè)計(jì)的生命特征監(jiān)護(hù)設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)主要由監(jiān)護(hù)PC主機(jī)、艙外主節(jié)點(diǎn)(coor—dinatornode)和艙內(nèi)的多參數(shù)采集傳感器子節(jié)點(diǎn)(sensornodes)等三個(gè)部分組成，主節(jié)點(diǎn)和各子節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)IEEE802.15.4無(wú)線通信協(xié)議構(gòu)成一套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定，運(yùn)行可靠的星型無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。
主節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)高壓氧艙內(nèi)各無(wú)線醫(yī)療傳感器子節(jié)點(diǎn)與艙外監(jiān)護(hù)主機(jī)PC之間的數(shù)據(jù)通信，提供透明的通信接口。無(wú)線通信接口主要功能包括網(wǎng)絡(luò)配置和網(wǎng)絡(luò)管理兩個(gè)方面。網(wǎng)絡(luò)配置階段主要完成傳感器節(jié)點(diǎn)的注冊(cè)和初始化，以確定傳感器節(jié)點(diǎn)的歸屬、數(shù)量和采樣頻率等。網(wǎng)絡(luò)配置完成后，主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和管理，包括信道共享、時(shí)間同步、數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)融合與處理等。子節(jié)點(diǎn)分別負(fù)責(zé)心電、血壓、呼吸、血氧、體溫等生理信號(hào)的采集、檢測(cè)和監(jiān)護(hù)，并通過(guò)無(wú)線接口向主節(jié)點(diǎn)傳輸，進(jìn)而由監(jiān)護(hù)主機(jī)存儲(chǔ)、處理采集數(shù)據(jù)，主機(jī)可按監(jiān)護(hù)要求進(jìn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示和異常狀態(tài)告警。
