基于无线传感器网络医疗健康护理系统

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,应用案例分析：基于无线传感器网络的医疗健康护理系统,引言,传感器网络在医疗系统和健康护理方面的应用,：,人体各种生理数据的监测,医院内医生和患者行动的跟踪和监控,医院的药物管理,引言,传感器网络在医疗系统和健康护理方面的应用,：,在病人身上安装特殊用途的,传感器节点,(,医疗用节点,),，如,心率和血压监测设备,;,医生利用,传感器网络,以及,网管,和,服务器,甚至,手持设备,实时获取病人的病情信息，,以,保证发现异常,后,能够迅速,采取相应措施,。,案例,南京邮电大学医疗健康护理系统,UbiCell,节点,专有的平台软件,终端设备,监控管理软件,11.3,基于,无线传感器网络,的医疗健康护理系统,11.3.2,总体系统架构,无线传感器节点，,(,集成体温、脉搏、血氧传感器,),通过无线传感器网络向基站发送数据。,总体系统架构,负责生理数据的实时采集、显示和保存,.,1,无线医疗传感节点的设计与实现,无线医疗传感节点的硬件系统结构,血氧传感部件连接情况,指夹式血氧探头可兼容大多数监护仪品牌，应用部位为手指指尖,。,无线医疗传感节点通过,USB,接口同血氧传感部件连接,.,无线医疗传感节点的硬件系统结构,脉搏传感器探头,采,集,病人,的脉搏数据并将数据及时传输到节点的中央处理器。,采用,高度集成化,工艺,，,将,力敏元件（,PVDF,压电膜）、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内,。,1,无线医疗传感节点的设计与实现,脉搏传感部件应用电路图,（单电源供电）,无线医疗传感节点的硬件系统结构,体温传感部件采用,DA-02-ET1,型医用温度传感器。,采用,Atmega128L,微处理器作为数据控制与处理模块。具有高性能，低功耗，程序可移植性强等诸多优点,。,考虑到集成性和低功耗的具体要求，,采用,TI,公司的,CC2420,作为医疗节点的无线通信模块。该模块符合,IEEE 802.15.4,标准，是业界第一款适用于,ZigBee,射频器件。,在保证可穿戴医疗传感器节点稳定性能的基础上，实现了多种可控的硬件电源管理模式下的协作能量供应与能耗控制。主要包括,可再生节点能源供应方式、可存储节点能源供应方式、可补充节点能源供应方式,及,实现智能化的医疗传感器节点能量管理,。,1,无线医疗传感节点的设计与实现,微型化与可穿戴策略,从微型化到便携化到可穿戴化，是传统医学仪器结合无线网络步入社区与家庭的必由之路。,微型化与可穿戴策略,为实现医疗传感节点的可穿戴性，系统从以下几个方面开展相关设计,：,为体现医疗传感应用的实时性，系统集成了具备,较短响应时间的医疗传感部件,，以实现可穿戴模式下的,及时传感,。,为实现医疗节点的,微型化,，,系统实现了多层电路布线方式与微型,IC,基础上的可嵌入节点,，以方便医疗节点灵活嵌入于各种医疗护理器材中。,为进一步优化节点的可穿戴性，本系统还在硬件实现方式上，,采用硬件整合策略,。如内置,PCB,天线、实现传感模块的可选配与可组合。,节点采用,绑带式的可穿戴方案,，依据医疗传感模块各自的功能，分别采用接触式（如体温）、封闭式（如血氧）、贴近式（如脉搏）的穿戴方式。,可穿戴的无线医疗传感节点实现结构,2,无线传感器网络网关设备的设计与实现,网关系统以,ARM920T,为核心,用,DM9000AEP,网络芯片接入以太网,用,USB,接口无线网卡,RT73,接入无线局域网,用符合,IEEE802.15.4,协议的,2.4GHz,芯片,CC2420,接入,ZigBee,网络,。,无线传感器网络网关设备的设计与实现,网关设备总体结构,2,无线传感器网络网关设备的设计与实现,网关设备实物图,网关与传感器节点,的,通信过程,传感器节点发出数据传输请求,网关节点接收到请求后发出确认信息,传感器节点收到确认信息后开始发送数据直至结束,网关接收完数据后会发回确认信息,网关与管理基站的通信,在为网关的操作系统加载无线通信包后，再将无线网卡驱动移植到网关嵌入式,Linux,内核，网关就可以通过无线局域网与管理基站通信了。,3,泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现,3.1,医疗传感器与嵌入式操作系统的接口模块,设计者必须考虑集成在一个医疗节点上的,3,种不同类型的传感器协同工作的问题。,3,泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现,(1),高精度医疗脉搏传感器嵌入式软件的程序结构,包括采样次数,i_num,，采样时间,i_time,等工作模式参数的,传值,及脉冲计数器,count,值,清零,。,包括关中断、模数转换输入端口的选择、端口输入方向的设置、开中断及其它嵌入式软件中间临时变量的设置。,在将通信模块的工作模式设置为,发送,之后，启动一次脉冲测量过程，节点在采样时间内累加脉搏探头捕获到的脉冲次数，最后封装入自定义的通信报文，经过无线射频的方式发送出去。,3,泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现,(2),医疗血氧传感器的嵌入式软件的程序结构,包括测量血氧时工作模式参数的传值及各项中间变量的赋值,包括关中断、模数转换输入端口的选择、端口输入方向的设置、开中断。,在将通信模块的工作模式设置为发送之后，启动一次模数转换，节点读取血氧探头捕获到的的血氧数值，通过后台函数的处理，最后封装入自定义的通信报文，经无线射频的方式发送回基站。,3,泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现,(3),医疗体温传感器嵌入式软件的程序结构,3,泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现,3.2,医疗健康护理基站软件系统,接收无线传感器网络采集的医疗健康护理数据,;,提供向无线传感器网络发布查询和管理命令的功能,;,完成医疗健康护理数据的实时动态图形化显示,;,提供历史健康护理传感数据的查询与变化趋势分析,;,当数据超出正常范围时，生成报警信息，向主管医生报警,;,通过无线网络和移动终端设备（,PDA,等）进行交互，完成数据的实时共享和无线传感器网络的远程控制。,3,泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现,医疗健康护理基站软件的初始界面,3,泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现,医疗健康护理基站软件系统的历史护理数据查询页面,3,泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现,医疗健康护理基站软件系统的实时护理数据显示页面,3,泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现,医疗健康护理基站软件系统的信息管理页面,3,泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现,3.3,医疗健康护理移动终端（,PDA,）软件系统,医疗健康护理移动终端（,PDA,）软件系统的登录页面,3,泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现,3.3,医疗健康护理移动终端（,PDA,）软件系统,医疗健康护理移动,终端（,PDA,）软件系统的历史数据查询页面,3,泛在无线医疗信息传感系统的设计与实现,3.3,医疗健康护理移动终端（,PDA,）软件系统,医疗健康护理移动终端（,PDA,）软件系统的实时数据显示页面,Thanks&Any questions?,