王政 包头职业技术学院电气工程系

一、引言

运动性猝死现象是指在运动过程中由于心脏负荷的增加，引起心脏泵血功能障碍，出现突发心律失常而导致心脏停掉的现象。近几年，由于人们的压力越来越大，时常出现运动性猝死现象，而且这类猝死一般没有任何征兆，预防难度高。

随着我国人民对个人健康意识的提升，个性化医疗服务得到了广泛的践行。但是针对突发性猝死的监测还缺乏对应的仪器或服务系统，因此，本文根据未来医疗发展需求和趋势，构建个性化服务医疗系统，作为常规医疗系统的一个重要补充提供个性化的优质服务。

二、个性化服务医疗系统的整体架构

本文研究的个性化服务医疗系统是基于实时化、网络化为一体的系统。包含硬件架构部分和软件集成系统两个部分组成。硬件前端主要是一种穿戴式监测装置，日常就可以佩戴到使用者的手腕或其他部位，可以随身监测，内置传感器可以感应身体各项数据，如血糖、心率以及血压等；当出现异常数据时，会将监测到的数据通过内部无线路由模块与家里无线WIFI进行数据交互，及时将数据通过互联网传送到服务医院的数据库系统中；软件集成系统构建于B/S结构和手机APP两种访问模式，主要功能是可以实时管理人体各项指标数据，使本人或家人随时查看实时数据和历史数据，同时将接收到的数据存储在医院数据库服务器中，支持发送到主治医生的手机上，系统整体设计架构如图1所示。

图1 个性化服务医疗系统的整体架构

（一）便携式监测装置主要组成

服务系统的前端是一个便携式监测装置，是基于ARM架构的集成模块，内置无线AP模块、显示屏、通用I/O接口模块、人体感应芯片、便携式心率、血压等监测设备的模块、USB接口电路以及内置供电模块。终端主要组成如图2所示。

图2 便携式监测装置的组成示意图

（1）无线AP模块

无线AP模块是基于GWF-AP04模块，它是一种嵌入式、集成化低成本的模块；主要用于工业控制、智能设备上，可支持多种接口，其主频在2412-2483.5MHz之间，支持802.11b/g/n、WPA、WPA2等网络协议。

（2）显示屏

显示屏采用的是可穿戴式的骏显的JM-PO120，分辨率是128X32，亮度是130cd/m2，点距为0.167X0.167（mm），支持Android操作系统，本文系统就是基于Android系统研制了一套App软件，支持与后台服务系统数据同步。

（3）通用I/O接口模块

本便携式无线监测仪选择的通用I/O接口模块主要功能是协同各内部模块的通讯。本系统I/O架构是MC9328MXLCVP15通用I/O接口电路。MC9328MXL处理器采用先进且节能的ARM920T以高达200MHz的速度运行的磁芯。集成模块包括一个USB设备、一个LCD控制器和一个MMC/SD主机控制器，支持一套外围设备，以增强寻求提供丰富多媒体体验的便携式产品。它封装在256触点模具阵列工艺球网格阵列（MAPBGA）或225触点MAPBGA封装中。

MC9328MXLCVP15支持多种应用，包括以下功能：ARM920T微处理器核心；AHB到IP总线接口（AIPI）；外部接口模块（EIM）；SDRAM控制器（SDRAM）；DPLL时钟和电源控制模块；两个通用异步接收器/发射器（UART 1和UART 2）；两个通用32位计数器/定时器；实时时钟/采样定时器（RTC）·LCD控制器（LCDC）·脉宽调制（PWM）模块·通用串行总线（USB）；主机控制器模块；同步串行接口和IC间声音（SSI/I2S）模块·IC间（I2C）总线模块等。

（4）人体感应芯片

人体感应芯片是一种特制的检测传感器，通过感应芯片感知血压和心率等，将获取到的信息输送到心率或血压等仪器监测设备的模块，通过通用I/O接口发送到无线网络传输，也支持直连电脑进行数据读取。

（5）USB接口电路

USB，是英文Universal Serial Bus（通用串行总线）的缩写，最新一代是USB 3.1，传输速度为10Gbit/s，三段式电压5V/12V/20V，最大供电100W。

本文采用CH340G通用USB接口芯片。在串口方式下，CH340G提供常用的MODEM联络信号，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通的串口设备直接升级到USB总线。在红外方式下，CH340G外加红外收发器即可构成USB红外线适配器，实现SIR红外线通讯，可以方便地挂接到单片机/DSP/MCU/MPU等控制器的系统总线上。本模块以无线WiFi模式进行数据交互外，也支持在必要情况下与电脑直连交互。

（6）心率或血压仪器监测设备的模块

本模块可以支持心率和血压等获取，内置检测模块是基于生理量的测量、生物信号处理技术融合为一体，属于一种集轻型化、一体化、可视化、可控化并能记录相关值的监测仪。根据使用者的需求，支持不同配置的连接模式，也可以采用自定式模式，可以有效提升监测仪的宽泛性。现在常见的MKB0803心率血压模块，它可以实现高集成和高稳定、自动脱落检测、脱落无数据输出、自动肤色识别等功能，该心率血压监测模块是由一个YK1801脉搏传感器芯片、一个前端MN8802脉搏芯片以及一个SFB9712算法芯片构成。它可以基于PCB板架构，是非常方便二次架构的芯片组。

（7）设备供电

本监测仪采用容量为6000mAh 内置式锂电池，以外接充电装置进行充电。

（二）软件集成系统的主要功能

本文软件集成系统分为两个部分，一个是基于B/S架构的软件集成系统。主要针对监测到数据的管理服务系统，基于JAVA/SQL SERVER数据库架构研发，如图3所示是某监控人员病历信息情况。另一个是安装在基于Android系统的手机App应用程序，其功能负责与后台的医疗服务系统进行数据的交互，如图4所示为手机显示应用。

图3 某患者病历信息界面

图4 服务系统手机应用主要功能

图3中选中行是某人的心率、血压信息，就是通过通用型手腕式监测仪中App软件实时将使用者心率等数据发送到医疗集成系统中的。

三、个性化服务系统的实现原理

本文个性化服务系统的实现原理及基本控制工作方式如图5所示。通过手腕式监测装置实时监测使用者心率、血压等数据，同时将获取到的数据通过输入/输出接口进行传输，根据预设置的网络通信连接方式将数据进行发送，需要指出的是，传输的数据需进行有效性校验，确认是否是规范格式。本文采用XSL数据格式。一般来讲，网络通信的有效性也是需要测试的，需要设置专用VPN加密，将数据传送到公共网络环境中，服务器获取到数据后，首先也需要进行校验和分析，确定是有效数据方可接收数据，然后依据数据规范，将数据存储到数据库中，这样就完成了一次数据交互服务。

图5 个性化服务系统的实现原理流程图

四、结语

当前移动医疗仪器已经得到广泛应用，基于无线网络的应用也有大量研究，本文的个性化服务医疗系统旨在多类型网络模式条件下，可以让使用者整体状态数据实时反馈到医疗服务系统中，呈现在医生面前，为现在越来越多需要得到自主服务的人群提供更为优质的服务。随着大数据等技术的不断完善和应用，未来移动式医疗装置会出现更为先进的模式。