基于物聯網技術的智能醫護腕表設計

陳杰

【摘 要】物聯網技術的發展給醫療衛生行業帶來了深遠的影響。本文以STM32與CC2530芯片為核心，進行基于物聯網技術的醫護腕表的設計。該腕表可以根據需求擴展各類用于患者生理信息采集傳感器，并將各類傳感器采集到的信息通過移動通信網絡發送到指定服務器便于醫生隨時實時查看。

【關鍵詞】物聯網；傳感器；ZigBee

The Design of The Intelligent Medical Watch Based on The Internet of Things

CHEN Jie

（Suzhou Vocational University，Suzhou Jiangsu 215104，China）

【Abstract】The development of Internet technology brings deep influence to medical and health industry.Based on the STM32 and CC2530，the health watch designs based on the technology of Internet of things.According to demand， the watch can expand many kinds of sensor which used to collect all the physiological information，then send the information to the specified server to facilitate the doctor real-time view at any time.

【Key words】Internet of things；Sensor；ZigBee

0 引言

物聯網Internet of things（IOT），采用智能感知、射頻識別、全球定位、無線通信等技術，將任何物品、任何信息與互聯網結合起來，形成的一個巨大網絡，實現人與人、人與物、物與物之間的通信和互動，被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。隨著傳感器技術、微系統技術與通信技術等相關技術的高速發展，物聯網已開始逐漸改變了人類的生活方式。

目前，在對病人進行檢測或監護時，往往需要將連接在監測儀器上的傳感器探頭與病人相連，通過有線通信的在監測儀器上進行顯示，然后通過工作人員進行記錄。固定的儀器、復雜的連線、特定的檢測環境，一方面，限制了病人的行動自由，特別是在一些需要長時間監測時；另一方面，從生理和心理會影響病人身體狀況，使得診斷所得到的數據與真實情況有一定差距，從而會對后續的病情的正確診斷造成影響。

為了克服上述醫療中存在的問題，通過物聯網技術，利用現代傳感器技術，將傳感器固定在患者各個相應部位進行信息采集，通過佩戴在手腕上的智能腕表無線采集各傳感器信號后，通過現有的4G移動通信網絡將數據傳輸到指定服務器，醫生可以通過自己的手機或電腦實時地實現對病人全天候、遠程的檢查、監測、診斷以及治療。

1 系統總體設計

目前，醫學上用于輔助診斷的檢測主要有心電監護、心肺功能、呼吸監測、血糖、關節形變、患者運動量等，醫生通過患者這些數據實時或長期檢測得到數據進行病情診斷或治療。用于該信息檢測的傳感器有些可以安裝在腕表內，有些需要安裝在特定的身體部位，隨著技術的發展，有些傳感器甚至可以植入人體內部。根據設計要求，系統總體框架如下圖所示：

2 各模塊功能

2.1 stm32系統

該模塊是腕表信息處理的中心，主要功能包括：1）與腕表內置傳感器進行信息交換獲取傳感器采集到的信息；2）與CC2530模塊通信，獲取CC2530通過ZigBee網絡獲得的外圍傳感器采集到的信息；3）將上述信息與患者特定編號融合后定時發布到指定服務器進行存儲，便于醫生隨時查閱；4）其余功能，如設定患者編號，連接服務器查閱自身生理信息或預約掛號等。

2.2 傳感器模塊

該部分主要包括能夠通過佩戴的手腕部分進行的人體信息的檢測，主要包括脈搏、心電、皮電等信息。采集該類信息的傳感器可以直接安裝在腕表內，直接與STM32芯片進行通信，信息傳遞，更為便利、節能。

2.3 CC2530模塊

系統中的CC2530芯片是用于2.4 GHz的ZigBee網絡的通信，它能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網絡節點，適應超低功耗要求的系統。

由于布置在人體其余部位的傳感器，特別是植入人體的傳感器，絕大多數都采用無線通信與腕表進行信息交換，它們的能量補充困難，因此，在此采用ZigBee無線傳感器網絡來進行各外圍傳感器與腕表間的通信。ZigBee網絡的特點在于其低功耗性，是外圍的傳感器模塊在沒有電源補充或電源補充困難的前提下，能保持更長的生命周期。

2.4 移動通信模塊

為了保證信息的順利交互，腕表內加入了用于與放置在醫院等地的指定服務器進行數據交互的4G通信模塊。

存在了該模塊，后續也可以通過功能擴展，實現與醫生之間的語音通信，視頻通信等功能。

2.5 外圍傳感器模塊

很多傳感器安置有特定的部位，例如關節姿態檢測的傳感器，往往需要安裝人體各關節處；用于測量血糖的，往往檢測人體手指部分；有些無電池的植入式傳感器，往往植入到人體的前胸、鎖骨或胳膊內等等。這些模塊往往沒有固定能量來源，為了節約能耗，該模塊同樣采用CC2530，構成無線傳感器網絡節點，通過ZigBee網絡與腕表上CC2530構成的協調器進行通信。

該類傳感器不但能檢測人體各類生理信息，還能用于測量各類放置在人體內的假肢、心臟起搏器等的狀態。在該類醫療一起出現問題前，能及時通過腕表進行報警。

3 總結

該設計將物聯網技術引入到智能醫療系統中，通過智能傳感器技術、無線傳感器網絡技術、無線通信等使患者的生理信息更加方便高效。該設計還存在許多可以擴展的地方便于后續的開發。

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[責任編輯：田吉捷]