蓝牙无线通信技术在医疗监护中的应用

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       目前医疗监护中无法动态掌握患者信息,一旦患者病情恶化,无法在第一时间实施抢救,对数据信息维护效率低。

       文中首先阐述了蓝牙技术及其在医疗监护中应用的可行性,然后设计了系统框架,给出了具体功能,BlueTooth Wireless Communication Technology Application in Medical Monitoring包括数据采集和语音报警,最后对蓝牙信号在传输过程中抗干扰特性进行了分析。  
 

       引言

       目前的医疗监控设备多数是由独立设备构成,通过打印或屏幕显示信息。获取患者信息需要大量工作,护士需要不断到患者床边观察监视器上的重要数据并将它们记录下来,可能产生输入错误。如何从医疗设备直接自动收集患者信息并通过网络传输到数据库,实时、远程监护患者情况,成为当前医疗护理迫切解决问题。蓝牙技术具有跳频快、数据包短、功率低、稳定、抗干扰能力强、辐射小等特点,非常适合解决上述问题。文中基于蓝牙技术特点,提出了无线监控系统设计方案,并对方案的关键部分进行了研究。

       1蓝牙技术及其特征

       1.1蓝牙技术

       SIG组织于1999年7月26日推出了蓝牙技术规范1.0版本。蓝牙技术的系统结构分为三大部分:底层硬件模块、中间协议层和高层应用。 底层硬件部分包括无线跳频[1](RF)、基带(BB)和链路管理(LM)。无线跳频层通过2.4GHz无需授权的ISM频段的微波,实现数据位流的过滤和传输,本层协议主要定义了蓝牙收发器在此频带正常工作所需要满足的条件。基带负责跳频以及蓝牙数据和信息帧的传输。链路管理负责连接、建立和拆除链路并进行安全控制。

       蓝牙技术结合了电路交换与分组交换的特点,可以进行异步数据通信,可以支持多达3个同时进行的同步话音信道,还可以使用一个信道同时传送异步数据和同步话音。

       中间协议层包括逻辑链路控制和适应协议、服务发现协议、串口仿真协议和电话通信协议。逻辑链路控制和适应协议具有完成数据拆装、控制服务质量和复用协议的功能,该层协议是其它各层协议实现的基础。服务发现协议层为上层应用程序提供一种机制来发现网络中可用的服务及其特性。

       主机控制接口层(HCI)是蓝牙协议中软硬件之间的接口,它提供了一个调用基带、链路管理、状态和控制寄存器等硬件的统一命令接口。蓝牙设备之间进行通信时,HCI以上的协议软件实体在主机上运行,而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成,二者之间通过一个对两端透明的传输层进行交互。在蓝牙协议栈的最上部是各种高层应用框架。

       蓝牙系统一般由4个功能单元组成,如图1所示。

图1 蓝牙系统功能单元

       1.2蓝牙技术特征

       (1)工作在2.56GHz ISM频段

       (2)使用跳频扩频[2]FHSS技术

       (3)一个微微网中可支持8个设备

       (4)全向传输,设备不须定向

       (5)范围为10米到100米

       (6)成本低,每片蓝牙技术芯片约20美元

       (7)功率为1mW

       (8)使用外部功放可将有效范围扩展到100米左右

       2蓝牙技术在医疗监护中的应用

       2.1系统硬件结构设计

图2 医疗监护系统框架图

       医疗监护系统硬件结构由中央处理芯片MSP430F449、蓝牙芯片以及其它外围模块(语音模块、数据提取模块、键盘和液晶显示屏等组成)。医疗监护系统的整体结构框架如图2所示。

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