远程健康监控系统的分析

远程健康监控系统的分析

The Analysis of Remote Health Monitoring System

邵毅* 于治楼** 张桂红

SHAO Yi YU Zhi-lou ZHANG Gui-hong

摘 要 本文首先分析了远程健康监控系统的可行性及国内外的技术架构，然后提出了一套基于

嵌入式的家庭远程健康监控系统，该系统利用带有蓝牙功能的健康医疗设备终端实现血压、血氧、血糖等健康数据采集，通过网络传递给远端数据中心，并对健康数据进行预分析和存储，专家、医生定期查看数据中心的数据并给予健康指导建议。

关键词 远程健康监控 嵌入式系统 蓝牙 健康数据 专家系统 医电传感器

Abstract This paper first analyzes the feasibility of remote medical monitoring system architecture and technology at home and abroad, and then put forward a set of embedded based remote medical monitoring system. The system uses the health care equipment with Bluetooth terminal to achieve blood pressure, blood oxygen, glucose and other health data collected, passed through the network to the remote data center, and pre-analysis of health data and storage. Expert and doctor regularly view the data of the data center and give health guidance recommendations.

Keywords Remote health monitoring Embedded systems Bluetooth Health data Expert system Medical electronic sensor

doi: 10. 3969/j. issn. 1672 - 9528. 2013. 17 .

1 研究背景

现行医学模式和医疗观念正逐渐发生着改变，以医院为中心转变为以病人、家庭为中心，以治疗为中心转变为以预防、保健为中心。其中精确的便携式家用监测系统，包括胆固醇、血液、血压监测以及其它便携式健康监护终端，让使用者可以居家照顾并监测自己的健康状况，不需完全依赖医护人员或住进医院。

然而当前医疗信息化水平还是比较低，家庭虽然拥有电子诊断仪，但是自己测得的血压、血糖数据医生无法及时获得第一手资料，病人仍然无法获得及时救助。介于以上的需求并随着物联网、云计算、传感技术和无线通讯技术的发展，家庭健康监护技术在近年来得到了极大的发展。这些健康监护终端可以让患者在家里轻松完成各项健康指标测

* 山东大学 山东济南 250000** 浪潮集团有限公司 250101

量，帮助患者进行健康分析，生成健康报告，并且可以和医生进行视频通话，使患者在家里就能检查、看医生，家庭健康监控系统服务模式框图如图1所

图1 家庭健康监控系统服务模式

医疗电子系统的开发需跨越多个开发平台，从而完成项目设计中的不同阶段，并且在各部分完成独立开发之后，再做一定的整合与集成。例如，医电信号的采集工作需要设计针对医电传感器的采集电路；需要设计硬件调理电路以增强有用信号；软件开发过程中则需要考虑数据格式转换以满足

程平台，后端的信号处理算法的开发也可以通过图形化的开发方式实现，对于前端医电系统的设计而言，自定义的板级电路设计往往是主要部分，通常用于一些采集后的前端调试等。这些调试电路的设计，可以通过专业的电子电路设计与仿真平台—NlELVIS 实现。

LabVIEW 软件平台是图形化医疗电子设计平台的另一大优势，它提供了高效的编程方式，不仅将硬件I/O引入算法设计，直接调用图形化硬件平台上采集的数据，而且内置了强大的信号处理开发工具，实现高效的算法开发，还通过代码重用，调用成熟算法，简化构建系统的复杂性，使得设计阶段的实时采集与分析成为可能。

设计平台的要求；在核心算法开发与仿真中，需要调用大量的信号处理和数学方面的算法；最后则是算法的硬件实现。目前提供家庭健康医疗监控系统解决方案的国外公司有飞思卡尔、微软、Intel、美国Qualcomm Life、DOCOBO等。国内公司有东软、中兴通讯、益体康、山东诺和诺泰公司、希盟CIM、新元素、东南大学、武汉思创等。

2 设计方案

家庭健康监控系统通过带蓝牙的无线健康监护终端获取人体健康指标参数；通过无线监护模块接收这些健康指标参数后利用互联网传输至后台服务器，利用服务器中现有分析软件进行数据分析，并将分析数据反馈给医生或使用者及其家人进行参考，同时医生可查看测量的原始数据，进行病情分析并给出健康指导建议。2.1 康体佳健康联盟技术架构

Continua 健康联盟产品的应用范围从一般常见的温度计、血压计、血糖测试仪、体重计、以及健康器材像是跑步机、到各种医疗照护装置如监测器等等，都涵盖在CHA 的技术架构中，连接方法在符合ISO/IEEE 11073通讯协议的前提下，采用包含蓝牙、USB与ZigBee 的连接技术作为装置间讯息传输的方式。简单来说，就是将这些装置记录下的身体讯息通过蓝牙、USB或是ZigBee 的技术传输到计算机端整理后，再透过信息网或是Wi-Fi 等方式传输到远距医疗中心，形成完整的医疗信息系统，以持续记录并监测患者的健康状态。2.2 开发平台

一般来说，医疗电子的系统开发一般可以分为三个阶段:算法设计、原型验证以及产品发布。算法设计主要是对产品本身以及其中牵涉到的算法、概念进行设计，原型验证是对设计的可行性进行验证或评估，发布是产品的最终实现。在一个开发平台下集成从算法设计、软件开发到硬件实现这一整套的流程，对于开发资源有限的研发团队而言，可以快速地实现创新的概念与算法而不是纠结于频繁的代码开发与调试。

健康监护终端硬件平台不仅可以连接各类医电传感器，快速实现医电信号的测量，还可以实现自定义的前端电路开发，包括板级电路或者是可编程的硬件逻辑电路。另外，结合开放的LabVIEW 编

3 设计方法

3.1 家庭健康监控系统组成模块介绍

一般来说，家庭健康监控系统由三个主要模块组成，包括用于采集生理信息的采集模块、用于接收并处理生理信息的监护终端模块以及远程医疗服务平台模块。

其中监测数据的传输方式是整个系统的设计关键，这包括采集模块与监护终端模块的数据传输、监护终端模块与远程医疗服务平台模块的数据传输。具体来说，就是将这些模块记录下的生理信号通过蓝牙、USB或是ZigBee 的技术传输到计算机端整理后，再通过信息网或是Wi-Fi 等方式传输到远程医疗中心，形成完整的远程医疗监控系统。监护仪中采集模块与监护终端模块使用线缆连接, 即通过串口来传输监测数据，当前无线蓝牙技术正在逐渐替代传统线缆连接方式。

图2 家庭健康监控系统框图

生理信号采集模块：由传感器来采集生理信号，可以监护心电、血压、血氧以及其它生理参数(血糖、体温、脉搏等)。

无线监护终端：包括蓝牙通信、数据记录、液晶显示、电源管理等模块。蓝牙模块接收生理信号监护设备发送来的监测数据，这些数据可以记录保存和实时显示, 也可以传输到远程监护中心。

远程监护中心：用户可以通过有线网络与远

程监护中心进行实时数据传输, 也可以将无线终端保存的历史数据上传到远程监护中心。

3.2 基于嵌入式系统的家庭远程健康监控系统设计

基于嵌入式系统的移动家庭医疗电子信息处理系统，包括信号采集模块、主控模块、信号处理模块、显示模块、通信模块和存储模块。系统通过传感器来采集生理健康信号，以嵌入式处理器ARM9作为主控芯片，并对信号做相应处理。另外，为符合医疗服务的远程化和网络化的发展需求，将分析监测结果通过计算机网络传输到远程的医疗服务机构，形成一个完整的远程家庭健康服务体系。

通过电话线或计算机网络连接到远端的监护服务中心，不需再组建专用通信网络，更易于实现监护系统的远程实时监控。

5 结束语

以家庭中的老年人群体、亚健康的中年人及慢性病患者为适用对象，结合物联网、云计算、传感技术和通信技术，组建了一套基于嵌入式系统的家庭健康监测系统。该系统通过传感器来采集生理信号，以嵌入式处理器，通过计算机网络将分析监测结果传输到远程的医疗服务机构，形成一个完整的远程家庭健康服务体系。

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图3 嵌入式家庭健康监控系统

4 设计特点

嵌入式家庭健康监测系统采用蓝牙技术将生理信号采集模块和无线健康监护终端分离开，这减小了生理信号采集模块的体积，便于用户随身携带，也消除了用户的心理压力，使采集数据更加准确。另外使用嵌入式系统替代PDA 实现数据的转发和显示，大大降低了监护系统的价格并更加便于普及。

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（收稿日期：2013-01-27）

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