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便携式多参数监护仪在互联网时代的使用设计

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传统技术中，医院大都使用临床式多参数监护仪，将监护仪放在病人床头，可实时查看病人心电，血压，血氧，呼吸和体温等数据，监护仪一般体积较大，搬拿十分不便，且患者为了配合监护往往只能躺在病床上。如何将监护仪设计得轻便，方便携带已成为各医疗器械公司研发的方向之一。

无锡中健科仪有限公司的GW系列多参数监护仪应运而生。它体积小，重量轻，仅为通常多参数监护仪重量的三分之一，便于携带。采用低功耗蓝牙无线传输技术，患者只需佩戴监护仪背包就可在指定区域自由活动，不影响监护数据的实时传输。所有的生理参数通过蓝牙无线传输到指定的平板端显示，同时数据通过平板实时传递到数据服务器中保存，方便医生调取查看。便携式多参数监护仪的系统架构如图1所示。

图1 系统架构图

1 整体设计思想

1.1 便携式多参数监护仪的设计

为了缩小体积，同时保证48小时的监护时间，中健科仪的GW系列监护仪采用低功耗蓝牙设计思想。蓝牙作为一种无线低功耗通信手段，具有低成本、安全可靠的特点，在移动医疗监护系统中被广泛应用[1]。蓝牙模块的选型至关重要，为保证数据传输的可靠性，距离尽可能长，因此选择德国斯图曼公司生产的用于医疗和健康电子产业的蓝牙模块“BlueMod+B20”，其空旷空间覆盖范围达24 m，符合蓝牙“V2.0+EDR”标准，同时数据传输可靠，丢包率可控制在0.05%以内。心电及呼吸采集芯片采用由TI公司生产的ADS1298R芯片，它集成了8路同时取样的24位Delta-Sigma模数转换器（ADC）和内置的可编程增益放大器（PGA），基准电压以及振荡器，集心电图（ECG）、脑电图（EEG）等医疗应用所需功能于一身，同时拟合了呼吸（Resp）数据，使整体设计更加便捷。主处理芯片采用意法半导体的低功耗STM32芯片，功耗更低，有效保证电池的使用时间。在同时监测6路心电信号，血氧信号，呼吸及体温，半小时间隔无创血压测量的情况下，至少可维持48小时持续供电[2]。便携式多参数监护仪的人体佩戴示意图及原理框图如图2所示。

图2 便携式多参数监护仪的人体佩戴示意图及原理框图

1.2 便携式监护仪在“互联网+”中使用设计

通过蓝牙无线传输，可将GW多参数监护仪中的实时监护数据传送到平板端，再通过WiFi或者4G网络将数据发布到服务器上，医护工作者只需用手机连入互联网上的服务器，就可以实时查看该病人的心电图，血氧图，血压数据，呼吸及体温数据，同时还可查看病人的历史数据记录，为接下来的诊断提供参考依据。该设计，无论是采集端，还是手机端都采用当前先进的Android系统或iOS系统（目前已在Android系统上实现并投入使用）上进行APP的设计，操作目标更简洁方便，可实时联网使用，对于社区及居家养老监护有着广泛的市场前景。系统原理实现图如图3所示。

图3 系统原理实现图

2 关键技术点阐述

2.1 蓝牙无线通讯协议的制定

由于GW便携式多参数监护仪的心电波形的采样率为256，血氧和呼吸的采样率为128，数据量相对较大，为保证数据在无线蓝牙上的实时传输，需要设计好应用层的通讯协议。蓝牙的无线通讯在配对连接建立之后即类似于串口正常通讯，采用一问一答方式可有效避免数据传送的不对等错乱问题[3]。

（1）协议添加通讯头尾标识，并增加校验，在数据头后的指定字节传送本报文的长度，以便接收者判定所接收的报文是否收全，是否正确。

（2）协议的召测时序采用主从问答方式，召测频率根据心电，血氧，呼吸的采样率及便携式多参数监护仪的缓冲区空间来设计，经过反复测试，确定为64 ms召测一次，若召测频率较慢，便携式多参数监护仪的缓冲区即会溢出，造成数据丢失，如果太快则CPU占用负荷过高，导致监测时间变短。

（3）通讯超时设计：在通讯过程中增加超时判断，超时时间经反复试验配合确定为200 ms，超时三次则判定为通讯中断，此时便携式监护仪会发出蜂鸣进行报警提示，同时平板采集端也会进行声音及文字报警提示，提示用户及时查看。同时召测程序还在继续运行，一旦有响应立即恢复通讯。

（4）各种指令操作：很多命令通过界面交互下发给便携式多参数监护仪，比如启动或停止血压测量，启动或停止起搏检测等，修改波形显示参数等，无线遥控操作使监护更便捷高效。

文章来源：《临床心电学杂志》网址: http://www.lcxdxzz.cn/qikandaodu/2021/0312/534.html