摘要：介绍了一种根据GPRS技能的无线长途医疗监护系统。以SPCE061A为主控芯片，将数据收集模块和GPRS通讯模块相结合，以无线的办法衔接到Internet，由监护中心接纳数据并保存到数据库中。运用LabVIEW东西进行监控中心服务器端主面板的规划与处理，完结对患者生理参数的长途监测、剖析及异常情况的判别和报警。论述了系统的整体结构，从硬件和软件两个方面说明晰系统的规划及完结办法。系统具有结构简略、实时性强、传输数据量大，在自然灾害和战役中伤病员的现场抢救等方面，具有杰出的运用远景。
关键词：GPRS；医疗监护；单片机；LabVIEW
长途医疗监护是运用长途通讯技能和计算机技能完结远距离的疾病确诊、疾病医治和健康护理等多种医学功用的一种医疗方法。它实时、接连、长期地监测患者重要的生命体征参数，使得医护人员得悉患者情况，以便做出正确的判别和处理，在患有突发性和风险性疾病患者的监护、战役及自然灾害中伤病员的抢救等范畴均具有重要的效果。现在，长途监护首要根据电话网、Internet及无线通讯网络，因移动通讯网络覆盖广、运转费用低，将无线通讯技能与Internet技能相结合已成为无线长途医疗监护研讨的热门。为了完结低成本、小型化和移动灵敏的特色，系统规划以SPCE061A为主控芯片，将收集模块和GPRS(General Packet Radio Service)通讯模块相结合，完结生理参数的无线传输。数据经过无线网络传到设在中心医院的监护中心，运用中心医院先进的医疗技能和专家部队，确保患者在院内和院外得到及时地、有效地、专业地救治。
1 监护系统的整体结构
系统规划由智能监护终端、GPRS通讯模块(GPRS网络)、Internet公共网络、数据服务器、医院局域网及医院监护中心等部分组成，其框图如图1所示。其间，监护中心服务器端随时处于监听情况，实时响运用户宣布的衔接恳求与读取恳求，与之树立衔接。智能监护终端可运用到家庭、急救车、救灾或战役急救现场，对患者的生理参数进行收集、处理、显现并作远距离传输。在救护车、救灾或战役急救现场监护终端运用GPRS模块以无线的办法衔接到Inteenet；社区及隶属医院经过独立上网或许以无线的办法衔接到Internet；在中心医院内由医院的局域网将数据传输到监护中心，监护中心专家对数据进行计算调查及时地为患者确诊和供给救治辅导，完结长途医疗。
2 监护终端的硬件规划
监护终端以心电收集模块为中心，扩展血压丈量OEM模块、血氧饱满度OEM模块、大容量FLASH存储器和无线传输GPRS模块等外围设备。其间，心电收集模块以16位SPCE061A单片机为操控芯片，扩展前置扩大电路、滤波电路、工频陷波电路及心电导联等部分。SPCE061A是一款台湾凌阳公司推出的具有语音处理μ’nspTM结构的微操控器，选用Soc构架，芯片带有硬件乘法器，可以完结乘法、内积等杂乱运算。CPU时钟为0．32～49．152 MHz(2．4～3．6 V)；内置2K字SRAM和32 K字FLASH；32位可编程的多功用I／O端口；14个中止源；两个16位守时／计数器；可编程音频处理；7通道10位电压模／数转化器；双通道10位DAC办法的音频输入功用，只需外接功放即完结语音播映，便利完结系统的语音功用。
监护终端完结生理信号的收集和处理一方面在现场显现，另一方面发送给GPRS模块，运用单片机操控GPRS模块的发动、衔接、方法转化等，并在材料方法下将经过加密和容错处理后的数据实时发送到监护中心服务器，完结系统功用。硬件结构如图2所示。
2．1 心电收集和调度模块
心电信号是一种低频率的弱小双极性信号，带宽会集在0．05～100 Hz，起伏只要mV量级，快速检测并提取明晰的心电信号是进行监护和剖析确诊的根底。实践收集到的心电信号常混有直流和高频搅扰及人体运动、呼吸引起的基线漂移和肌电搅扰，系统规划运用心电导联线获取心电信号，经AD623差分扩大器完结前置扩大，经后续的多级扩大、滤波电路和陷波电路完结信号的调度，再送入单片机的电压模／数转化器完结心电信号的数字化。在收集端设有导联掉落检测语音报警电路，防止因患者移动构成导联掉落。心电信号的收集调度电路结构如图3所示。
因为心电信号是高内阻的弱小信号源，源阻抗不稳定，受周围电磁搅扰(50 Hz工频信号)大。因而，前置扩大器要求具有高增益且可调理、高输入阻抗和高共模按捺比，以消除工频及电极化电压的搅扰；输入失调电压和偏置电流小、温漂小、以确保信号的稳定性。系统规划选用ADI公司的外表扩大器AD623作为心电信号前置扩大器的中心器材，其内设过压维护和高精度偏置与反应电阻，输入失调电压漂移1μV／ ℃，输入偏置电流最大25 nA，CMRR按捺频率高达200 Hz，只需在1和8引脚间接入适宜电阻Rg，就可以得到1～1 000dB之间的增益。考虑到极化电压的影响，增益不能太高，这一级的增益设定为10，否则会导致扩大器饱满。电路如图4所示。
为了使信号能满意A／D转化要求，须将信号扩大至数伏量级，设置次级扩大的增益为100倍左右，规划选用具有宽增益、低失调电压和漂移的运算扩大器OP2335。为了消除高频搅扰、低频搅扰和50 Hz的工频搅扰，在次级扩大电路的前端选用二阶有源带通滤波器滤除0．03 Hz以下和100 Hz以上的低高频噪声。一起，选用经典的双T有源陷波电路滤除50 Hz工频搅扰。限于篇幅，详细电路就不逐个介绍。
2．2 血压与血氧模块
血压模块与血氧模块别离选用北京迈创通元电子仪器有限公司的BTN602无创血压丈量模块和BTN604血氧模块。BTN602模块可以测到收缩压、均匀压、舒张压和脉压，其接纳外部指令后，完结相应操作，回来系统情况和相应数据。BTN604模块单电源3．3 V供电，可以检测到动脉血氧饱满度、脉率、体积扫描图、棒图、信号强度和情况信息，它的通讯协议和BCI通讯协议兼容、数据传送波特率为4 800 bps，传送格局为：8位数据位+奇偶校验位+1个中止位，每秒向MCU发送60个数据包，每个数据包为5个字节。因为两个模块均选用串口协议与MCU通讯，信号电平为TTL电平，可以直接与心电模块单片机SPCE061A相连，运用单片机一般I／O口模仿串口协议别离与两模块通讯。
2．3 GPRS传输通讯模块
智能监护终端心电、血压及血氧模块收集的数据经单片机处理后，以数据流方法经过串行办法衔接到GPRS通讯模块SIM300上，SIM300模块以TCP／IP数据包的方法经过GPRS网络与中国移动的内部网，由中国移动GPRS服务节点(GSN)，把数据发送到Internet上一个指定的IP地址服务器即系统监控中心服务器，监控中心专家经过Internet拜访Web服务器，就可以阅读到监护患者的各种生理参数信息。
SIM300是Simcom公司研发的GSM／GPRS通讯产品，内嵌强壮的TCP／IP协议栈，完结语音、SMS、数据和传真信息的高速传输。SIM300模块上电后就会主动附着在GPRS网络上，经过按键对SIM300的PowerKEY引脚输入一个大于1 500 ms的低脉冲，敞开SIM300模块。模块敞开后，规划选用SPCE061A作为微处理器发送AT指令，完结对SIM300模块的操控和数据的收发。运用电路如图5所示。
2．4 显现与存储模块
系统规划选用MSP-G320240DBCW-211N大规模点阵式液晶显现模块，完结各监护参数和波形的显现。该液晶显现模块选用功用强壮的SED 1335FOA操控器，具有较强的I／O口缓冲器和丰厚的指令系统，最大驱动才能达640×256点阵，可以完结图形和文本的混合显现。因为SPCE061 A片内的Flash存储器只要32K字，不能满意长期丈量的需求，系统扩展了一片4Mb总线闪存器SPR4096。硬件衔接如图5所示。
3 监护系统软件规划
系统软件规划首要包含监护终端的软件规划和监护中心监控软件的开发。监护终端软件由C言语编写，首要完结各收集模块的数据收集、显现和存储以及串行口数据的接纳和发送。由单片机心电收集程序、单片机与血压及血氧模块的软串口程序、根据GPRS模块的通讯程序、数据存储与显现程序、语音报警程序组成。为了实时有效地完结多参数的收集，充分运用了多种中止办法来完结系统功用，包含守时中止、串口中止、键盘输入中止等。
监护中心监控软件部分首要由数据通讯模块、数据处理显现模块、确诊报警模块、医学数据库模块等组成，经过LabVIEW渠道树立Web服务器，便利医院局域网里的专家对监测数据进行调用和处理，运用软件开发框图如图6所示。
客户端界面是供给给医师和患者运用的软件界面，运用暗码进行登录，不同的用户给予不同的权限。医师用户可以检查到他所办理的一切患者的信息、生理参数丈量值和波形图；患者用户则只能看到丈量信息和医师的主张。数据通讯模块随时处于监听情况，呼应智能终端的衔接恳求，接纳终端传输的加密数据，并存入相应的缓冲区。数据处理显现模块依托LabVIEW供给的各种剖析函数和显现控件将接纳到的生理参数及处理的成果显现在计算机的屏幕上，使医护人员可以实时了解患者的生理情况。当生理信号出现异常时，确诊报警模块将宣布报警信息，提示医护人员。数据库模块记录了医师信息、患者信息及各丈量参数，便利查询和确诊，为树立患者病历、剖析长期生理检测成果供给保证。
4 结束语
根据GPRS技能和Internet技能的无线长途医疗监护系统，经屡次测验根本完结了生理信号的收集、数据处理、存储、显现和传输功用。系统结构简略、功耗低、成本低，可实时、接连、长期地监测患者心电、血压、脉息、血氧等生理参数。GPRS技能和Internet技能的运用完结了将中心医院的先进医疗技能、医疗服务扩展到家庭、社区、救灾或战役急救，构成一种全新的根据网络的医疗系统。一起，有助于缓解我国社区及广阔农村地区医疗力量薄弱，医疗资源散布不均的对立，完结医疗资源的同享。
