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社会的进步和科学技术的发展,促进了医疗体系的改革和医学模式的转变。国家中长期发展规划在人口与健康领域提出了“战略前移”和“重心下移”的发展战略,即将健康保障体系放在首位,将医疗卫生事业的重心从医院转移到基层和社区。其中,数字化远程医疗技术、小型诊疗和移动式医疗服务装置等方面被列入了优先发展领域。传统的有线方式生理监护仪容易引起患者的不舒适和不自然,以致情绪不安或心情紧张,进而影响检测数据的准确性。蓝牙、ZigBee等具有低功耗和高可靠性等特点的短距离无线通信技术的推广应用,极大的推动了无线医疗监护技术的研究和应用。
本文首先从家庭远程医疗监护的角度提出了基于ZigBee技术的穿戴式无线监护系统。此系统由穿戴式生理信号检测、ZigBee无线数据传输网络和中央信号处理等三部分组成,采用了穿戴式检测、ZigBee无线通讯等新式研究技术。本文主要针对穿戴式检测系统的ZigBee无线传感网络部分进行研究。
在分析无线监护系统具体应用环境的基础上,本文成功研制了可以融合传感器检测和ZigBee通讯的无线传感器节点,具有PC数据传输接口的ZigBee中心节点。所有节点均采用TI-Chipcon公司的SoC式ZigBee芯片CC2430作为节点的控制核心。具有构建成本低,体积小,低功耗的特点,符合穿戴式系统的要求。
基于TI Zstack协议栈的框架设计了无线个域网(WPAN)系统的通信协议应用部分,通过用户对网络中节点的预先匹配,进而组建网络,加强了网络的灵活性和稳定性,同时设计了分时段数据群发的传输模式,避免了传感器节点向中心节点上报数据时的数据碰撞问题,完成了生理参数的信号采集和无线传输。
最后利用本文构建的WPAN系统,对人体的生理参数进行采集实验,利用Visual C++可视化编程软件作为开发平台,实现了数据的实时显示。同时,对于系统在真实环境下的通讯距离进行测试,提出了加入路由节点作为信号中继,增加了网络覆盖和生理信息的无线传输能力。对于WPAN系统的抗干扰和功耗方面的测试和优化分析,表明了WPAN的低功耗,抗干扰性和稳定性,符合组建穿戴式无线监护系统的要求。