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官方网站-医疗传感器应用现状及设计挑战
时间:2021-05-25 来源:s10世界总决赛押注平台网址 浏览量 26403 次

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无线传感器网络(WSN)是集传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络和无线通信技术、分布式信息处理技术等为一体的新技术。广泛应用于场景。随着技术的发展,WSN(WirelessSensorNetwork)将不会对医疗实践的许多方面产生深远的影响。

本文主要阐述了无线传感器网络医疗监控系统的体系结构和监控节点设计的一般原则。无线传感器网络的体系结构是在监测区域内布置大量的传感器节点,节点采用自组织方式部署组网,无线通信技术部署数据传输。每个节点都具有数据采集和数据融合传输的双重功能。节点对自己收集的信息和其他节点转发给它的信息进行可行的数据处理和信息融合,然后以相邻节点接力赛的形式传输给基站,再通过基站以互联网和卫星的形式传输给最终用户。

节点是无线传感器网络的基本功能单元,其具体应用不同,设计也不同。传感器节点的基本模块有:传感单元、处理单元、通信单元和电源部分。

此外,根据明确的应用拒绝,可以添加到功能单元,如定位系统、移动系统和电力自供电系统。无线传感器网络在医疗中的应用无线传感器网络因其自身的优势(如低成本、简单、缓慢、动态、无创地采集患者的各种生理参数等)在医学研究、医院普通//ICU病房或家庭日常监护等领域具有很大的发展潜力。),是当前研究领域的热点。用于检测人体参数的微传感器节点放置在患者身上,可以远程动态监测患者的心率、血压、心电图、心音等生理参数,并将信息传输到监测中心进行及时处理和系统化;利用WSN采集观察人体多年的生理数据,对了解人体健康和研究人体疾病很有帮助。

此外,它在药物管理、开发新药、血液管理等许多方面都有其独特的应用。总之,无线传感器网络为未来的远程医疗监控系统提供了一种更简单、成本更低的构建方法。

基于无线传感器网络的医疗架构基于无线传感器网络的医疗监护系统主要由医疗传感器节点、医疗监护基站(medical SINK节点)和社区/医院监护中心组成。医疗传感器节点和监控基站构成个人/家庭或病房无线传感器网络,多个这样的网络可以构成社区或整个医院的监控网络,甚至更大范围的远程医疗监控系统。首先,医学传感器节点采集人体生理参数,将采集的参数简单处理后,通过无线通信将数据传输到基站,这是必要的,也可以通过跳跃间接放弃。

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监控基站进一步对数据进行处理并转发给监控中心,监控中心进行分析处理,并及时向患者反馈信息。监控中心还可以使用多种方式(互联网、移动通信网络等。

)启动远程数据传输,与其他监控中心共享信息。医用传感器节点的设计医用传感器节点的基本结构还包括处理模块、传感器模块、无线传输模块和电源模块。传感器模块用于扩展传感器、收集和切换外部传感器信号。是整个节点真正知道外部信号量的模块。

然而,医学传感器以活体为测量对象。尤其在人体内,可以说是世界上最简单的系统,生理变量之间没有很高的相关性,很容易相似。

因此,医学传感器应该将预测的生理量放入许多现象中,并得出可靠而有意义的测量数据,同时保证被测对象的安全。 人体参数多为微弱信号,一般只有几mV甚至更低,不存在各种噪声(测量环境噪声、仪器与人体摩擦噪声、仪器本身噪声等)等不利因素。),工频干扰(由于测量环境周围没有50Hz电磁场造成的)和各种噪声。

因此,在医学传感器节点的确定设计中,又增加了模拟电路处理模块,一般包括以下几个部分:缩放电路、滤波电路、陷波电路和模数(A/D)切换电路等。在节点设计中,缩放电路一般采用多级缩放(三级或四级),最终的缩放电路一般除了缩放之外还有电平提升的功能;滤波电路:应不满足电路简洁、截止频率合理、强弱截止频率调整灵活方便等抑制要求。合理滤除信号中的高频和低频障碍物;陷波电路:目前广泛使用的是对称双t阻容有源陷波器或电源电容器件和不对称阻容网络陷波器。

总之,模拟电路处理模块主要是对采集的信号进行缩放、滤波、陷波等处理。从而去除信号中的噪声和障碍物,提取简单的信号。

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处理器模块是传感器节点的核心,负责管理整个节点的设备控制、任务分配和调度、数据集成和传输。目前处理器模块中广泛使用的有Atmel公司的AVR系列单片机、TI公司的MSP430超低功耗处理器、摩托罗拉公司和Renesas公司的处理器,以及ARM单片机作为32位嵌入式处理器。

在节点设计中,需要对处理器模块进行编程和构建,以采集和控制传感器模块,构建A/D开关和控制无线通信模块的传输。无线传输模块用于节点之间的数据通信。无线领域使用的无线传输模块有Chipcon公司的CCl000、CC2420、CC2430。常用的无线通信技术有:IEEE802.1lb、IEEE802.15.4(ZigBee)、蓝牙、UWB、RFID、IrDA等。

监控系统大多使用IEEE802.15.4(ZigBee)和蓝牙来构建节点和节点与基站之间的数据通信。电源模块为节点获取能量,是整个无线传感器节点的基本模块。然而,由于节点的大小,传感器节点的能量非常有限。

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因此,在整个节点设计中,低功耗和高精度是主要的抑制因素,并采取了一系列有效的节能措施。此外,医用传感器节点不能频繁更换电池,影响人们的长期生活。所以设计的医疗节点要有较长的生命周期。医疗无线传感器网络监控系统没有挑战性。

虽然无线传感器网络在重建医疗监控系统方面有其独特的优势,但应用于实际医疗时并不存在以下挑战:大规模网络中的动态组网和节点移动性管理:当监控系统扩展到社区、城市甚至全国时,其网络规模极其庞大,监控节点和基站都具有一定的移动性。因此,有必要设计合适的网络拓扑管理结构和节点移动性管理方法。

数据完整性和数据压缩:节点有时不得不监视人类参数长达24小时。节点收集的数据量大,而节点的存储容量小。压缩算法通常用于增加数据的存储和传输。然而,传统的数据压缩算法对于传感器节点来说过于昂贵。

另外,压缩算法不能破坏原始数据,否则不会导致对患者的错误诊断。数据安全:无线传感器网络节点利用自组织模式形成网络,使其更容易受到反击。此外,患者信息必须保密。然而,传感器节点的计算能力非常有限,传统的安全和加密技术并不局限于此。

因此,有必要为传感器节点设计合适的加密和解密算法。摘要及未来发展随着技术的发展,无线医疗传感器节点正逐步向多参数、智能化、小型化和低功耗方向发展,无线传感器网络将逐步应用于医疗领域。 开发和改造智能病房和社区监控系统是国内外医学发展的趋势。

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