物聯網技術在醫療領域中實施遠程監護的應用研究

蔡洪濤

[摘要]在物聯網技術快速發展的今天，醫療領域已經成為物聯網應用的一個重要領域。醫療領域的遠程監護系統利用先進的便攜式數字醫療物聯傳感器，并融合多媒體相關技術及短途無線通信技術，在醫院中對病人的身體狀況進行遠程監護，使病人可以得到及時有效的醫療救助。

[關鍵詞]物聯網；遠程監護；傳感技術；醫療救助

[DOI]1013939/jcnkizgsc201619054

新興的物聯網技術是指通過信息傳感器（對信息進行監控）、GPRS、激光掃描器等技術，對各時間段的信息進行有效監控及有效采集。數據采集主要指聲音、光能、熱能等各種實體的物理現象，通過對數據的綜合處理，并利用網絡信息傳輸，實現人與物之間的連接和識別。物聯網及其相應技術應用到醫療領域，可實現物資管理的可視化、醫療信息的數字化和醫療過程的數字化。

1物聯網技術概述

物聯網產業一般分為標識、感知、信息傳送和數據處理四個環節。其核心技術主要包括射頻識別技術、傳感技術、網絡與通信技術等。

11射頻識別技術

射頻識別技術（即RFID技術）是一種無接觸的自動識別技術，利用射頻信號及其空間耦合傳輸特性，實現對靜態或移動待識別物體的自動識別，用于對監控對象的信息進行系統化標識。RFID與互聯網、通信技術相結合，能夠對監控對象在大范圍領域跟蹤及信息共享，在物聯網識別信息和短途無線通信上有重要的作用。

12傳感技術

物聯網的基礎是信息采集，信息采集主要是通過傳感器、傳感節點和電子標簽等方式完成的。利用傳感器及傳感網技術，對監控的物體或環境進行實時監控，將傳感器收集到的大量數據傳輸到數據服務中心，存儲到大型數據庫，然后進行智能化處理和顯示，形成傳感信息系統。

13網絡與通信技術

物聯網在信息傳遞方面包括短途通信技術和遠距離通信技術兩個方面。短途通信技術包括射頻識別技術、藍牙傳輸等方面的技術。遠距離通信技術則涵蓋互聯網的組網、網關等相關技術。

2物聯網在醫療領域遠程監護中的應用

像體溫、脈搏、呼吸和血壓等人體生命體征的參數是人體內在活動的客觀反映，是判斷人體健康狀態的基本依據和指標。當人體受到傷害時各項指標如體溫、脈搏、呼吸、血壓及血氧飽和度首先出現不同程度的異常，通過獲取人體內這些相關的數據可以反映出病情的發展變化。通過給病人佩戴無線傳感器進行遠程監護，利用這些傳感器實時采集病人的體溫、脈搏、血壓等生理數據，再通過無線接入AP傳輸到數據服務中心后進行綜合處理，醫生能夠通過監護系統及時獲取有關的數據，掌握監護病人的病情變化，及時救治。目前，常用的遠程監護形式有以下兩種。

1腕帶式佩戴手環

通過物聯網及RFID技術，可以幫助我們實現對病人進行遠程監護管理。

目前，醫院監護系統通常采用固定的醫療監護設備，首先利用傳感器來采集人體的生理參數數據，然后通過線纜把采集到的數據傳輸到監護中心，進而進行數據的分析。這種傳統的監護系統，因為是建立在線纜連接基礎上的，往往設備體積大、功耗大，非常不方便攜帶；同時，也在一定程度上限制了病人和醫護人員的行動，不僅增加了他們的負擔，而且風險巨大，這種傳統的醫療監護方法容易增加病人心理壓力和緊張情緒，如果影響到病人身體狀況，那么診斷數據與病人真實的生理狀況會產生差異，影響對病情的正確診斷，尤其是對病人進行連續、長時間的監測，數據容易失真。

因此，無線醫療監護技術越來越受到關注，尤其是經常需要測量生理參數的患者，如果能夠在隨意運動的狀態下接受監護，那將會大大提高醫療數據的質量。以無線局域網技術和RFID技術為基礎，通過采用智能型手持數據終端為移動中的人員提供隨身數據，可以實現智能化無線醫療監護服務。

我們可以將腕式RFID標簽佩戴于工作人員和病人手腕。病人出現緊急情況時，可通過標簽上的緊急按鈕進行呼叫。這樣可以實現對醫護人員和患者的定位和追蹤。腕式標簽應具有防拆卸功能，預防病人佩戴的標簽被非法拆卸或破壞。

醫護人員隨時可利用WiFi無線網絡實時聯機，通過智能型手持數據終端，來獲取全面醫療數據的信息服務系統；同時，可借由病人佩戴在手上的裝有RFID的手環，讀取該患者目前的檢查進度及歷史記錄和臨床檢查結果，與醫院信息系統數據中心的數據交互后，可以對比患者病情的變化情況。

據悉，目前在國際上基于WiFi定位技術的RTLS系統已經成為一種主流技術，主要在醫療領域進行醫院的資產、設備和病人的追蹤，可以及時了解和掌握關鍵工作人員、資產和醫療設備的實時位置信息。

2智慧型藥柜

在醫療方面，慢性病患者與獨居老年人按時服藥尤其重要，為了提醒他們能夠按時吃藥，亞洲大學的研發團隊研發了一種“智慧型藥柜”，所采用的技術是RFID無線射頻技術。首先用戶佩戴有RFID身份辨識的標簽，并把從醫院拿回來的藥進行專屬的RFID標簽配置，智慧型藥柜將會對各種藥品的用法與用量，以及必須服用的時間進行記錄。當需要服藥時，藥柜就會自動發出語音的提示，同時藥柜上的屏幕也會播放出所需服用的藥品照片及名稱。通過采用RFID技術進行監測和記錄藥品取出和返回藥柜的頻率，可以幫助用戶獲取是否已經服藥的信息，防止服藥次數過于頻繁。因為用戶配有RFID身份辨識的標簽，因此，用戶一旦拿錯了藥，藥柜就會發出警示。

3物聯網遠程監護系統的主要設計思路

1實時獲取與傳輸生理數據

遠程監護系統采用物聯網的四層體系結構，從各種醫療傳感器中實時獲取生命體征數據，通過藍牙方式把數據傳輸給PDA，PDA通過3G網或者因特網把數據上傳到數據中心，應用層分析并處理數據中心的數據，為每個病人建立健康模型。病人的生理在指定的NFC設備上進行采集并實時傳輸到中央節點，利用串口連接中央節點模塊發送給ARM控制中心。與遠程數據服務中心連接的方式有兩種，一是通過串中連接GPRS模塊，然后通過GPRS進行數據發送。二是通過USB連接WIFI模塊，通過WIFI數據發送到數據服務中心。

由于GPRS網絡在全球范圍內實現了聯網和漫游，而基于GSM網絡的數據采集與無線傳輸系統，正是借助系統網絡信號，利用短信自助業務實現數據的雙向傳遞。因此可以利用GSM的短信息服務，實現信息在移動網絡上存儲和轉接。通過通信接口在物理層上實現GSM模塊的連接，達到遠程的目的。系統中各模塊相互獨立，彼此又相互依賴，共同完成數據的傳輸。數據收發模塊在系統中起著承上啟下的作用，是系統的核心模塊。人體的生命體征，即體溫、脈搏、呼吸、血壓及血氧飽和度分別由相應電子模塊采集并傳入控制器，控制器通過監護裝置按鍵或超級管理員手機進行顯示和設定。控制器根據設定的手機號碼利用GSM網絡將測得的數據編輯為一條短信發送給監控中心主機進行處理或發送給指定手機。

2遠程監護系統服務器功能的實現

移動端的界面設計通常采用JSP、Servlet、Spring三層架構（Spring Model-View-Controller，Spring MVC）、JS、AJAX、Java Mail。Spring MVC框架是Java EE信息系統開發過程中所使用的一個重要的應用程序編程接口，它提供了構建Web應用程序的全功能MVC模塊。使用Spring MVC構架，可以實現很多功能模塊的分別處理，更加容易實現不同功能的定制處理。此框架還兼容主流媒體移動設備平臺的統一UI接口系統以及前端開發框架。

數據服務器系統構建方式具體方法為：首先配置開發環境，開發硬件需要在服務器端搭建Java開發系統環境，安裝JDK、eclipse、MySQL數據庫；所使用的Web服務器為Tomcat服務器。利用eclipse編寫Java代碼，逐步實現系統功能，進行系統uI設計完成系統頁面制作；連接數據庫，利用Tomcat運行項目并進行測試；在服務器端利用個人電腦搭建站點，將開發機設置為服務器。數據服務中心對數據庫中的數據進行處理，并通過使用動態網頁技術將處理的結果進行實時顯示和報警。

4結論

醫療領域遠程監護系統是通過物聯網技術和無線傳感技術對病人生理特征的相關數據進行獲取、傳輸、綜合處理來實現遠程監護。它對病人的監控提供更方便、更快捷的技術實現方法和途徑。此外，監護對象也可以是正常人，如我國已經步入了老齡化社會，利用遠程監護系統對老人的健康進行監護的需求也日趨擴大。

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