醫(yī)療傳感器應用現狀及設計挑戰(zhàn)
2011-07-21 10:23:24 來源:互聯(lián)網  

  線傳感器網絡(Wireless Sensor Network)是一項綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等多種領域技術的新興技術,該技術具有廣泛的應用場景。

  隨著技術的發(fā)展,WSN(Wireless Sensor Network)將會在醫(yī)療實踐的許多方面產生深遠影響。本文主要闡述無線傳感器網絡醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)的體系結構以及監(jiān)護節(jié)點設計的一般原則。

無線傳感器網絡的體系結構

  在監(jiān)測區(qū)域內布置大量傳感器節(jié)點,節(jié)點間采用自組織方式進行組網以及利用無線通信技術進行數據轉發(fā),每個節(jié)點都具有數據采集與數據融合轉發(fā)雙重功能。節(jié)點對本身采集到的信息和其它節(jié)點轉發(fā)給它的信息進行初步的數據處理和信息融合之后以相鄰節(jié)點接力傳送的方式傳送到基站,然后通過基站以互聯(lián)網、衛(wèi)星等方式傳送給最終用戶。

節(jié)點是無線傳感器網絡的基本功能單元,具體應用不同,節(jié)點的設計也不盡相同。傳感器節(jié)點的基本組成模塊有:傳感單元、處理單元、通信單元以及電源部分。此外,根據具體應用要求可以添加功能單元,如:定位系統(tǒng)、移動系統(tǒng)以及電源自供電系統(tǒng)等。

無線傳感器網絡在醫(yī)療中的應用情況

  無線傳感器網絡利用其自身的優(yōu)點(如低費用、簡便、快速、實時無創(chuàng)的采集患者的各種生理參數等等),使其在醫(yī)療研究、醫(yī)院普通/ICU病房或者家庭日常監(jiān)護等領域中有很大的發(fā)展?jié)摿Γ悄壳把芯款I域的熱點。

  在病人身上放置用于檢測人體參數的微型傳感器節(jié)點,可對病人的心率、血壓、心電、心音等生理參數進行遠程實時監(jiān)測,并將信息匯總傳送給監(jiān)護中心,進行及時處理與反饋;利用WSN長期收集被觀察者的人體生理數據,對了解人體健康狀況以及研究人體疾病都很有幫助。此外,在藥物管理和研制新藥品、血液管理等諸多方面,也有其獨特的應用??傊瑹o線傳感器網絡為未來的遠程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)提供了更加簡便、低費用的實現手段。

基于無線傳感器網絡的醫(yī)療體系結構

  基于無線傳感器網絡的醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)主要由醫(yī)療傳感器節(jié)點、醫(yī)療監(jiān)護基站(醫(yī)療SINK節(jié)點)以及社區(qū)/醫(yī)院監(jiān)護中心這幾個部分組成。

  醫(yī)療傳感器節(jié)點與監(jiān)護基站組成個人/家庭或者病房無線傳感器網絡,多個這樣的網絡可以組成社區(qū)或整個醫(yī)院監(jiān)護網絡,甚至更大范圍的遠程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)。首先,醫(yī)療傳感器節(jié)點采集人體生理參數,并對采集到參數簡單處理后,通過無線通信的方式直接或者間接逐跳方式把數據傳輸到基站上。監(jiān)護基站對數據進行進一步處理后轉發(fā)給監(jiān)護中心,監(jiān)護中心進行分析處理,并及時對病人進行信息反饋。監(jiān)護中心還可以采用多種方式(Internet,移動通信網絡等)進行遠程數據傳輸,與其它監(jiān)護中心共享信息。

醫(yī)療傳感器節(jié)點的設計

  醫(yī)療傳感器節(jié)點的基本結構包括處理模塊、傳感器模塊和無線收發(fā)模塊以及電源供電模塊。

  傳感器模塊用來進行外部傳感器信號的感知、采集、轉換。是整個節(jié)點真正與外部信號量接觸的模塊。然而,醫(yī)用傳感器是以生命體為測量對象。尤其是人體,可以說是世界上最復雜的系統(tǒng),各生理變量間存在著高度的相關性而且不易接近。所以醫(yī)用傳感器要從眾多的現象中取出預測生理量,得出可靠而有意義的測量數據,同時又要確保被測對象的安全。