基于ISO/IEEE 11073的设备端软件研究与设计

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近年来,在计算机领域,智慧医疗逐渐成为了一个热门的发展方向。随着技术的发展以及人口的老龄化趋势不断加剧,越来越多的人选择在家中监控生理参数,各种家用医疗保健设备与服务应运而生。这些医疗设备都带有自身配套的管理软件,通讯方式也大不相同,这使得所有设备都必须使用相应的管理端,而无法与其他系统兼容。国际标准化组织ISO及IEEE协会为了该领域的健康发展,制定了IEEE 11073系列医疗协议,该协议详细规定了医用设备与管理系统的数据通信方式,然而,市面上的设备大部分依然不符合协议的规范。另一方面,传感器技术的发展也使得医疗数据的采集更加方便,出现了许多针对生理参数采集的专用传感器,这些模块体积小、便于开发,且支持各种通信方式实现数据的采集。基于此,本文结合传感器技术,设计并实现了一个标准生理参数采集系统,其主要工作如下:首先,选取合适的主处理器和传感器模块,以脉搏、温度和血氧饱和度的采样为例实现生理参数的采集,并对原始数据进行处理,通过人体心脏搏动对血液含氧量的改变进而造成的光强度变化原理得出了心率和血氧饱和度生理数值。其次,对比几种无线通讯方式,选取WiFi作为通信底层,并为系统添加了WiFi模块,实现了系统对外的无线通信。然后基于STM32对嵌入式实时操作系统进行了移植,对IEEE 11073-20601最优化交换协议中定义的模型进行分析,并基于此对系统进行了详细的设计,基于状态机实现了设备端与管理端的通信过程,并对域信息模型中的对象进行了定义,按照脉搏血氧仪和体温计的设备专用化协议中的规定实现了设备的配置和服务模型。最后,对整个系统先后进行了数据采集测试、算法的准确度测试以及借助11073标准测试套件对系统进行了标准化测试。测试结果证明该系统能够直接由人体采集生理信号并转化为具有医学意义的心率、血氧饱和度和体温值,并且能够符合IEEE 11073医疗标准协议,能够完成与标准管理端的实时通信,且具有良好的扩展性和实用性。
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