專利名稱：基于ZigBee技術與Android手機平臺的醫(yī)療感知平臺及病患狀態(tài)監(jiān)測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于ZigBee技術與Android手機平臺的醫(yī)療感知平臺及病患狀態(tài)監(jiān)測方法，屬于醫(yī)療器械領域。
背景技術：
便攜式醫(yī)療感知平臺，是指可隨身攜帶，實時監(jiān)測并存儲人體生理指標的醫(yī)療傳感網絡。它由不同功能的醫(yī)療傳感器、通信模塊、顯示和存儲平臺組成。目前被廣泛采用的方案是由單一功能的醫(yī)療傳感器采集某項人體信息，再通過藍牙或WI-FI上傳PDA或存儲芯片。一段時間后由GPRS或直接通過數據線傳輸到醫(yī)院的上位機中。以上系統(tǒng)存在以下幾點缺點第一，成套的監(jiān)護系統(tǒng)體積仍然較大，不便于監(jiān)護人員隨身攜帶。第二，醫(yī)療傳感器傳輸協(xié)議采用的藍牙與WI-FI都存在較大弱點藍牙技術只是一種短距離的無線數據傳輸，不能將被監(jiān)護者的生理參數實時傳輸到遠程監(jiān)護中心，缺少實時監(jiān)控的功能；藍牙在傳輸數據時耗電量較大，需經常更換電源或充電；藍牙只支持一對一傳輸，不能同時接收多個醫(yī)療傳感器傳過來的信號，功能擴展性弱；而WI-FI協(xié)議雖然傳輸速度非?？欤瑐鬏敺秶鷱V，但無線通信質量不好，數據安全性能比藍牙還要差一些， 而且功耗非常大，很明顯他不適合僅有電池供電的移動監(jiān)護系統(tǒng)。第三，便攜式監(jiān)護系統(tǒng)使用PDA接收無線模塊發(fā)送來的監(jiān)測數據，雖方便于可視化數據和通過GPRS模塊上傳數據， 但使監(jiān)護系統(tǒng)的價格過高，患者需單獨購買，不利于廣泛應用。第四，上述系統(tǒng)與手機網絡結合并不緊密，使得移動和實時體現得并不明顯。綜上，現有的醫(yī)療感知平臺存在體積較大，價格昂貴，功能擴展性不強，無線傳輸協(xié)議耗能較高等諸多弊端。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的是為了解決現有的醫(yī)療感知平臺存在體積較大，價格昂貴，功能擴展性不強，無線傳輸協(xié)議耗能較高的問題，提供了一種基于ZigBee技術與Android手機平臺的醫(yī)療感知平臺及病患狀態(tài)監(jiān)測方法。ZigBee技術是IEEE 802. 15. 4協(xié)議的代名詞。根據這個協(xié)議規(guī)定的技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和”嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的”舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率、低成本。主要適合用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。簡而言之， ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網通訊技術。在中國被譯為“紫蜂”，它與藍牙相類似。是一種新興的短距離無線技術。Android:是基于Linux內核的操作系統(tǒng)，是Google公司在2007年11月5日公布的手機操作系統(tǒng)。Android手機平臺是指安裝有Android手機操作系統(tǒng)的智能手機平臺。本發(fā)明基于ZigBee技術與Android手機平臺的醫(yī)療感知平臺，它包括1個遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器和η個病患終端，每個病患終端包括m個醫(yī)療信息感知器、1個無線串口和1 個Android手機平臺，每個病患終端的m個醫(yī)療信息感知器實時監(jiān)測該病患的m種生理特征指標信息， 并通過ZigBee通訊將所述m種生理特征指標信息發(fā)送給無線串口，無線串口將接收的該病患的m種生理特征信息打包發(fā)送給Android手機平臺，當病患攜帶的Android手機平臺判斷該病患的生理特征信息異常時聲光報警，同時，Android手機平臺給醫(yī)護端相關醫(yī)護人員手機發(fā)送短信提醒；Android手機平臺定時將該病患的生理特征指標信息數據包及該病患的GPS位置信息通過GPRS方式上傳給遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器備案，當遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器的系統(tǒng)或遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器值守的專家判定該病患的生理特征信息異常時，遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器通過GPRS方式命令該病患攜帶的Android手機平臺聲光報警，同時，Android手機平臺給醫(yī)護端相關醫(yī)護人員手機發(fā)送短信提醒；其中，m、n為自然數。醫(yī)療信息感知器包括感知信息處理器、ZigBee發(fā)射模塊、感知數據存儲器和生理特征信息傳感器，生理特征信息傳感器實時監(jiān)測病患的一種生理特征指標信息，并輸出給感知信息處理器，感知信息處理器將該病患的該種生理特征指標信息存儲在感知數據存儲器中，感知信息處理器還將該病患的該種生理特征指標信息通過ZigBee發(fā)射模塊發(fā)射出去。生理特征信息傳感器為心率傳感器、體溫傳感器、血氧傳感器、血壓傳感器、心電傳感器或呼吸傳感器。無線串口包括無線串口處理器、ZigBee接收模塊和串口數據存儲器，ZigBee接收模塊接收每個醫(yī)療信息感知器發(fā)送的病患的生理特征指標信息，并將每個病患的生理特征信息輸出給無線串口處理器，無線串口處理器將所述每個病患的生理特征信息處理與融合，并將處理后的數據存儲在串口數據存儲器，無線串口處理器還將處理后的數據打包發(fā)送給Android手機平臺?；谏鲜鲠t(yī)療感知平臺的病患狀態(tài)監(jiān)測方法，該方法包括以下步驟步驟一、每個被監(jiān)護的病患身上配帶m個醫(yī)療信息感知器、1個無線串口和1個 Android手機平臺，每個醫(yī)療信息感知器監(jiān)測一種生理特征信息，m個醫(yī)療信息感知器中采集該病患的m種生理特征指標信息，并通過ZigBee通訊將所述生理特征指標信息發(fā)送給無線串口 ；步驟二、無線串口將接收的該病患的m種生理特征指標信息進行打包處理，然后發(fā)送給Android手機平臺；步驟三、當病患攜帶的Android手機平臺判斷該病患的生理特征信息異常時聲光報警，同時，Android手機平臺給醫(yī)護端相關醫(yī)護人員手機發(fā)送短信提醒；步驟四、Android手機平臺定時將該病患的生理特征指標信息數據包及該病患的 GPS位置信息通過GPRS方式上傳給遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器備案，當遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器的系統(tǒng)或遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器值守的專家判定該病患的生理特征信息異常時，遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器通過GPRS方式命令該病患攜帶的Android手機平臺聲光報警，同時，Android手機平臺給醫(yī)護端相關醫(yī)護人員手機發(fā)送短信提醒。本發(fā)明的優(yōu)點1、本發(fā)明使用ZigBee無線通信協(xié)議，較之藍牙和WI-FI，無線通信更節(jié)能，信號質量更好，功能擴展性更強，可掛載若干不同功能的醫(yī)療信息感知器。2、本發(fā)明使用Android手機平臺，使得醫(yī)療感知平臺與手機網絡結合得更緊密， 也更好的利用了手機自身的顯示功能，并減少了 PDA的成本。


圖1為基于ZigBee技術與Android手機平臺的醫(yī)療感知平臺的結構示意圖；圖2為基于ZigBee技術與Android手機平臺的醫(yī)療感知平臺的方法的工作流程。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述基于ZigBee技術與Android手機平臺的醫(yī)療感知平臺，它包括1個遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器4和η個病患終端，每個病患終端包括m個醫(yī)療信息感知器1、1個無線串口 2和1個Android手機平臺3，每個病患終端的m個醫(yī)療信息感知器1實時監(jiān)測該病患的m種生理特征指標信息，并通過ZigBee通訊將所述m種生理特征指標信息發(fā)送給無線串口 2，無線串口 2將接收的該病患的m種生理特征信息打包發(fā)送給Android手機平臺3，當病患攜帶的Android手機平臺3判斷該病患的生理特征信息異常時聲光報警，同時，Android手機平臺3給醫(yī)護端相關醫(yī)護人員手機發(fā)送短信提醒；Android手機平臺3定時將該病患的生理特征指標信息數據包及該病患的GPS位置信息通過GPRS方式上傳給遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器4備案，當遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器4的系統(tǒng)或遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器4值守的專家判定該病患的生理特征信息異常時，遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器4通過GPRS方式命令該病患攜帶的Android手機平臺3聲光報警，同時，Android手機平臺3給醫(yī)護端相關醫(yī)護人員手機發(fā)送短信提醒；其中，m、n為自然數。GPS為全球定位系統(tǒng)。GPRS是通用分組無線服務技術，為General Packet Radio Service的簡稱。遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器4實時監(jiān)控病患的信息，一旦某個病患的某項生理特征指標超出警戒值，則給以報警，通過GPRS命令該病患手機發(fā)出警報，提醒該病患。遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器4也把該病患的數據存儲起來并建立電子病案，為疾病的早期診斷和發(fā)展變化提供依據。
具體實施方式
二 本實施方式對實施方式一作進一步說明，醫(yī)療信息感知器1包括感知信息處理器l-l、ZigBee發(fā)射模塊1_2、感知數據存儲器1_3和生理特征信息傳感器 1-4，生理特征信息傳感器1-4實時監(jiān)測病患的一種生理特征指標信息，并輸出給感知信息處理器1-1，感知信息處理器1-1將該病患的該種生理特征指標信息存儲在感知數據存儲器1-3中，感知信息處理器1-1還將該病患的該種生理特征指標信息通過ZigBee發(fā)射模塊1-2發(fā)射出去。
具體實施方式
三本實施方式對實施方式二作進一步說明，生理特征信息傳感器 1-4為心率傳感器、體溫傳感器、血氧傳感器、血壓傳感器、心電傳感器或呼吸傳感器。本實施方式中，m = 6，每個病患配帶一套(6個)生理特征信息傳感器1-4，即每個病患配帶1個心率傳感器、1個體溫傳感器、1個血氧傳感器、1個血壓傳感器、1個心電傳感器和1個呼吸傳感器，當然，為了監(jiān)測病患的其它生理特征信息，可以增加其它不同類型的傳感器。
具體實施方式
四本實施方式對實施方式二作進一步說明，感知信息處理器1-1 選用TI公司的MSP430F1611微處理器，ZigBee發(fā)射模塊1_2的核心芯片選用TI公司的 CC2520無線發(fā)射模塊，感知數據存儲器1-3選用ST公司型號為FT23BM的FLASH存儲器。
具體實施方式
五本實施方式對實施方式一作進一步說明，無線串口 2包括無線串口處理器2-l、ZigBee接收模塊2-2和串口數據存儲器2-3，ZigBee接收模塊2-2接收每個醫(yī)療信息感知器1發(fā)送的病患的生理特征指標信息，并將每個病患的生理特征信息輸出給無線串口處理器2-1，無線串口處理器2-1將所述每個病患的生理特征信息處理與融合， 并將處理后的數據存儲在串口數據存儲器2-3，無線串口處理器2-1還將處理后的數據打包發(fā)送給Android手機平臺3。
具體實施方式
六本實施方式對實施方式五作進一步說明，無線串口處理器2-1 選用TI公司的MSP430F1611微處理器，ZigBee接收模塊2_2的核心芯片選用TI公司的 CC2520無線發(fā)射模塊，串口數據存儲器2-3選用ST公司型號為FT23BM的FLASH存儲器。
具體實施方式
七下面結合圖2說明本實施方式，基于實施方式一所述的基于 ZigBee技術與Android手機平臺的醫(yī)療感知平臺的病患狀態(tài)監(jiān)測方法，該方法包括以下步驟步驟一、每個被監(jiān)護的病患身上配帶m個醫(yī)療信息感知器1、1個無線串口 2和1 個Android手機平臺3，每個醫(yī)療信息感知器1監(jiān)測一種生理特征信息，m個醫(yī)療信息感知器1中采集該病患的m種生理特征指標信息，并通過ZigBee通訊將所述生理特征指標信息發(fā)送給無線串口 2;步驟二、無線串口 2將接收的該病患的m種生理特征指標信息進行打包處理，然后發(fā)送給Android手機平臺3 ；步驟三、當病患攜帶的Android手機平臺3判斷該病患的生理特征信息異常時聲光報警，同時，Android手機平臺3給醫(yī)護端相關醫(yī)護人員手機發(fā)送短信提醒；步驟四、Android手機平臺3定時將該病患的生理特征指標信息數據包及該病患的GPS位置信息通過GPRS方式上傳給遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器4備案，當遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器4的系統(tǒng)或遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器4值守的專家判定該病患的生理特征信息異常時，遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器4通過GPRS方式命令該病患攜帶的Android手機平臺聲光報警，同時， Android手機平臺3給醫(yī)護端相關醫(yī)護人員手機發(fā)送短信提醒。步驟一中將每個傳感器探頭放置在人體對應的工作位置，并開啟處理器電源。傳感器探頭將采集到的模擬信號經探頭芯片轉化為數字信號，再通過串口傳入對應傳感器模塊。經去噪，加強等處理之后再通過串口傳入微處理器MSP430F1611。經計算，打包等處理后，通過無線發(fā)射模塊CC2520以ZigBee協(xié)議形式發(fā)射出去。
步驟二中無線串口 2通過CC2520模塊接收每個醫(yī)療信息感知器1上傳的數據，將其分類、壓縮，直接通過數據線上傳至Android手機平臺3中。步驟三中Android手機平臺3將底層各醫(yī)療信息感知器1的數據加以存儲和圖形化的顯示，并在規(guī)定的單位時間間隔或生理指標超出安全閾值的情況下，以短信發(fā)送或 GPRS上傳的方式告知遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器4當前使用者的GPS具體位置和各項生理指標。步驟四中遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器4實時監(jiān)控病患的信息，一旦某個病患的某項身體指標超出警戒值，則給以報警，通過GPRS命令用戶手機發(fā)出警報，提醒該病患，并聯系相關醫(yī)生。遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器4也把該病患的數據存儲起來并建立電子病案，為疾病的早期診斷和發(fā)展變化提供依據。
權利要求
1.基于ZigBee技術與Android手機平臺的醫(yī)療感知平臺，其特征在于，它包括1個遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器(4)和η個病患終端，每個病患終端包括m個醫(yī)療信息感知器(1)、1個無線串口 (2)和1個Android手機平臺(3)，每個病患終端的m個醫(yī)療信息感知器(1)實時監(jiān)測該病患的m種生理特征指標信息， 并通過ZigBee通訊將所述m種生理特征指標信息發(fā)送給無線串口 O)，無線串口(2)將接收的該病患的m種生理特征信息打包發(fā)送給Android手機平臺(3)，當病患攜帶的Android 手機平臺(3)判斷該病患的生理特征信息異常時聲光報警，同時，Android手機平臺(3)給醫(yī)護端相關醫(yī)護人員手機發(fā)送短信提醒；Android手機平臺( 定時將該病患的生理特征指標信息數據包及該病患的GPS位置信息通過GPRS方式上傳給遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器(4)備案，當遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器的系統(tǒng)或遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器(4)值守的專家判定該病患的生理特征信息異常時，遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器(4)通過GPRS方式命令該病患攜帶的Android手機平臺( 聲光報警，同時， Android手機平臺(3)給醫(yī)護端相關醫(yī)護人員手機發(fā)送短信提醒；其中，m、n為自然數。
2.根據權利要求1所述的基于ZigBee技術與Android手機平臺的醫(yī)療感知平臺，其特征在于，醫(yī)療信息感知器(1)包括感知信息處理器(1-1)、ZigBee發(fā)射模塊(1_2)、感知數據存儲器(1-3)和生理特征信息傳感器(1-4)，生理特征信息傳感器(1-4)實時監(jiān)測病患的一種生理特征指標信息，并輸出給感知信息處理器(1-1)，感知信息處理器(1-1)將該病患的該種生理特征指標信息存儲在感知數據存儲器(1-3)中，感知信息處理器(1-1)還將該病患的該種生理特征指標信息通過 ZigBee發(fā)射模塊(1-2)發(fā)射出去。
3.根據權利要求2所述的基于ZigBee技術與Android手機平臺的醫(yī)療感知平臺，其特征在于，生理特征信息傳感器(1-4)為心率傳感器、體溫傳感器、血氧傳感器、血壓傳感器、 心電傳感器或呼吸傳感器。
4.根據權利要求2所述的基于ZigBee技術與Android手機平臺的醫(yī)療感知平臺，其特征在于，感知信息處理器(1-1)選用TI公司的MSP430F1611微處理器，ZigBee發(fā)射模塊 (1-2)的核心芯片選用TI公司的CC2520無線發(fā)射模塊，感知數據存儲器(1_3)選用ST公司型號為FT23BM的FLASH存儲器。
5.根據權利要求1所述的基于ZigBee技術與Android手機平臺的醫(yī)療感知平臺，其特征在于，無線串口(2)包括無線串口處理器0-1)、ZigBee接收模塊(2_2)和串口數據存儲器0-3)，ZigBee接收模塊(2- 接收每個醫(yī)療信息感知器(1)發(fā)送的病患的生理特征指標信息，并將每個病患的生理特征信息輸出給無線串口處理器，無線串口處理器 (2-1)將所述每個病患的生理特征信息處理與融合，并將處理后的數據存儲在串口數據存儲器0-3)，無線串口處理器(2-1)還將處理后的數據打包發(fā)送給Android手機平臺(3)。
6 根據權利要求5所述的基于ZigBee技術與Android手機平臺的醫(yī)療感知平臺，其特征在于，無線串口處理器(2-1)選用TI公司的MSP430F1611微處理器，ZigBee接收模塊 (2-2)的核心芯片選用TI公司的CC2520無線發(fā)射模塊，串口數據存儲器(2_3)選用ST公司型號為FT23BM的FLASH存儲器。
7.基于權利要求1所述的基于ZigBee技術與Android手機平臺的醫(yī)療感知平臺的病患狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、每個被監(jiān)護的病患身上配帶m個醫(yī)療信息感知器(1)、1個無線串口(2)和1 個Android手機平臺(3)，每個醫(yī)療信息感知器(1)監(jiān)測一種生理特征信息，m個醫(yī)療信息感知器(1)中采集該病患的m種生理特征指標信息，并通過ZigBee通訊將所述生理特征指標信息發(fā)送給無線串口(2)；步驟二、無線串口( 將接收的該病患的m種生理特征指標信息進行打包處理，然后發(fā)送給Android手機平臺(3)；步驟三、當病患攜帶的Android手機平臺(3)判斷該病患的生理特征信息異常時聲光報警，同時，Android手機平臺(3)給醫(yī)護端相關醫(yī)護人員手機發(fā)送短信提醒；步驟四、Android手機平臺(3)定時將該病患的生理特征指標信息數據包及該病患的 GPS位置信息通過GPRS方式上傳給遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器(4)備案，當遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器 (4)的系統(tǒng)或遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器(4)值守的專家判定該病患的生理特征信息異常時，遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器(4)通過GPRS方式命令該病患攜帶的Android手機平臺聲光報警，同時，Android手機平臺(3)給醫(yī)護端相關醫(yī)護人員手機發(fā)送短信提醒。
全文摘要
基于ZigBee技術與Android手機平臺的醫(yī)療感知平臺及病患狀態(tài)監(jiān)測方法，屬于醫(yī)療器械領域，本發(fā)明為解決現有的醫(yī)療感知平臺存在體積較大，價格昂貴，功能擴展性不強，無線傳輸協(xié)議耗能較高的問題。本發(fā)明中，每個病患終端配帶的醫(yī)療信息感知器實時監(jiān)測該病患的m種生理特征指標信息，并通過ZigBee通訊將其發(fā)送給無線串口，再打包發(fā)送給Android手機平臺，當該病患的生理特征信息異常時聲光報警，并給醫(yī)護端相關醫(yī)護人員手機發(fā)送短信提醒；Android手機平臺定時將該病患的信息通過GPRS方式上傳給遠程醫(yī)療監(jiān)護服務器備案，當遠程專家判定該病患信息異常時，命令該病患攜帶的Android手機平臺聲光報警。
文檔編號G06F19/00GK102270272SQ20111013247
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權日2011年5月20日
發(fā)明者沈毅, 王強, 王昌宏 申請人:哈爾濱工業(yè)大學