1 系統(tǒng)結構及工作原理

　　該系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分構成。硬件主要包括PC機和三種獨立的模塊，即心電模塊、血氧模塊和血壓模塊，這三種模塊都是由OEM模塊和控制顯示傳輸模塊組成。心電模塊主要用來測量心電、呼吸率、體溫等參數；血氧模塊主要用來測量血氧飽和脈率等參數；血氧模塊主要用來測量血氧飽和度和脈率等參數；血壓模塊用來測量血壓參數。軟件部分主要是上位機的中央監(jiān)護軟件，包括數據庫部分和用戶界面。圖1是無線集散醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)的結構框圖。

　　圖1中，各OEM模塊都和PC機通過無線傳輸模塊進行串口通訊來交換信息。各OEM模塊采集的數據在PC機上進行處理后被存儲。用戶可以在中央監(jiān)護軟件界面上選擇任意模塊查看實時采集來的數據或波形，軟件可對數據自動作出分析，發(fā)現異常及時發(fā)出報警信號。

　　2 各模塊功能與特點

　　2．1 控制顯示傳輸模塊

　　控制顯示傳輸模塊以Atmega161單片機為核心，外接WGM-12864圖形LCD模塊、按鍵和NRF903無線收發(fā)模塊。其電路結構如圖2所示。

　Atmega161 是Atmel公司生產的一款低功耗CMOS RISC的8位單片機，其具有1MIPS/MHz的性能，16K字節(jié)的FLASH，512字節(jié)的EEPROM，1K字節(jié)的存儲器，35個通用I/O口,32個通用工作寄存器，三個定時器，內外中斷源，兩個可編程的UART、SPI口以及三種可以通過軟件選擇的節(jié)電模式。

　　WGM -12864B模塊是單色圖形點陣液晶顯示模塊，點陣數為64×128。其8位數據線與Atmega161的PA口相連，D/I表示數據總線上的信號是點陣數還是控制命令字，R/W表示當前操作是讀或寫操作，E是使能控制端，RST是復位端，CS1、CS2是左右點陣區(qū)選端。PC1、PC2、PB1、 PB0為功能選擇鍵，可以和LCD一起形成菜單方式的人機交互界面，控制相應的OEM模塊。在工作模式下LCD可以顯示從OEM模塊獲取的相關數據信息。

　　NRF903 模塊是無線收發(fā)模塊。NRF903是NORDIC公司推出的單片無線收/發(fā)一體芯片，它采用Bluetooth（藍牙）核心技術設計，在一個32腳的芯片中包括了三段高頻發(fā)射、高頻接收、PLL合成、I/Q調制、I/Q解調、多頻道切換、異步通訊接口等，其編程接口CFG_CLK（配置寄存器時鐘）、 CFG_DATA（配置寄存器數據）、CS（配置寄存器片選）分別和Atmega161的SPI口PB7（SCK）、PB5（MOSI）、PB4（SS）相連，可對工作頻率、通道、輸出功率和輸出時鐘頻率等參數進行編程設置。設置CS為高電平，來自單片機的14位控制字，在每個CFG_CLK編程模式時鐘信號的上升沿，將CFG_DATA端上的邏輯值寫入組態(tài)寄存器，編程信息被裝入，參數設置完成。STBY、PWR_DWN分別和Atmega161的 PD6、PD5相連，可以設置為待機或掉電模式。數據接口DATA和Atmega161的一個UART1口相連，用來接收和發(fā)送數據。TXEN腳和PD7 相連，用來控制數據的收發(fā)。

　　2.2 心電OEM模塊

　　心電OEM模塊采用北京邁創(chuàng)通元電子儀器有限公司的BT007七通道心電板。BT007能夠自動測量人體的心電波、呼吸波、心率、呼吸等、體溫等參數，具有如下特點：同步七通道心電波，四級程控增益，三級濾波方式（診斷方式、監(jiān)護方式、手術方式），起博脈沖抑制功能，導聯脫落報警，心率范圍 20～250BPM，抗除顫及電刀干擾，阻抗呼吸，呼吸率范圍5～99BPM；采用雙體溫測量，測量范圍為0～50℃，顯示精度0.1℃,測量精度 0.2℃。與用戶的通訊接口與UART串口通訊方式，內部有兩種通訊協(xié)議：同步三通道心電協(xié)議與同步七通道心電協(xié)議，可以通過跳線選擇。同步三通道心電協(xié)議的特點為：19200波特率，8位數據，1個起始位，一個停止位，無奇偶校驗位；同步七通道心電協(xié)議的特點為：28800波特率，8位數據，1個起始位，一個停止位，無奇偶校驗位。可以通過MCU向該模塊發(fā)送控制字，控制心電增益、濾波方式等；心電板向MCU傳送的數據，以1個字節(jié)數據頭加若干字節(jié)數據為一組，成組發(fā)送，其中數據頭為251～254，數字字節(jié)為0～250。MCU可以對這些數據進行歸類存儲、分析、顯示并實時傳送給PC機.

2.3 血氧OEM模塊

　　血氧OEM模塊采用北京邁創(chuàng)通元電子儀器有限公司的DIGISAT脈搏血氧模塊。該模塊通過TTL電平的UART口與MCU進行通訊。它可以提供如下數據：動脈血氧飽和度、脈率、體積掃描圖、棒圖、信號強度和狀態(tài)信息。它的通訊協(xié)議和BCI通訊協(xié)議兼容，數據傳送波特率為4800bps，傳送格式為：8位數據+奇偶傳送波特率為4800bps，傳送格式為：8位數據+奇偶校驗位+1個停止位。每秒鐘向MCU發(fā)送60個數據包，每個數據包為5個字節(jié)。

　　2.4 血壓OEM模塊

　　血壓OEM模塊采用北京邁創(chuàng)通元電子儀器有限公司的BTN602無創(chuàng)血壓測量模塊。該模塊也通過TTL電平的UART口與UCM進行通訊。其接收外部命令后，完成相應操作，返回系統(tǒng)狀態(tài)和相應數據。數據格式為：起始位+8位數據位+1位停止位，無奇偶校驗位，波特率為4800bps。

　　3 軟件系統(tǒng)的設計——中央監(jiān)護軟件

　　該軟件采用VC語言進行設計。在同醫(yī)院以往管理系統(tǒng)結合的前提下，按照統(tǒng)一規(guī)范的原則，實現了新老系統(tǒng)的有機結合，充分保證了原有系統(tǒng)的獨立可靠性，實現了軟件結構的模塊化和重構性。該系統(tǒng)首先需要管理員將入院病人信息手工錄入到計算機系統(tǒng)，其中關鍵信息保存到中央數據庫服務器中；然后對數據庫中的關鍵數據進行排序、統(tǒng)計、分類。按照類別把數據復制到各個部門的監(jiān)護中心數據庫中，當啟動監(jiān)護需求時，開始對病人進行監(jiān)護并記錄。病人的監(jiān)護數據報警級別可根據監(jiān)護需要進行調節(jié)。查詢時，可分別顯示關鍵數據和圖像，并中對查詢的關鍵數據進行備注，對圖像進行批注，還可批量打印輸出關鍵數據和圖像文件。其軟件系統(tǒng)結構如圖3所示。

　　系統(tǒng)的安全控制主要從三方面來保證：數據庫的安全性、圖像文件的安全性、用戶權限的安全性。建立在NT Server上的數據庫服務器SQL Server使用戶和數據庫操作人員登陸時都需要身份驗證。只有用數據庫用戶的帳號和密碼登陸的用戶才能管理和維護數據庫，用戶對不同的表有不同級別的權限。文件服務器采用端口控制訪問，保證了文件服務器的安全性。

　　系統(tǒng)軟件通過無線收發(fā)模塊，采用輪詢的方式采集低端各模塊數據，如果系統(tǒng)在查詢病人信息時超時，則跳過本模塊查詢，進入其它模塊的查詢，軟件會記錄查詢失敗次數，當查詢失敗次數超過一定的閾值后，系統(tǒng)會發(fā)出報警信號.