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[原创] 蓝牙技术在现代医疗电子设备中的应用

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发表于 2019-5-9 15:11:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
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蓝牙技术在现代医疗电子设备中的应用
1.蓝牙最初考虑的多数应用都是用于取代有线连接。医疗设备在医院每台设备基本都是独立的系统,因此各种设备,都配有自己的计算机系统和打印机等外设系统,都是数据线独立连接,因此,读取机器状态、重新配置设备、传感器数据、病人资料、病人监护、安全访问数据、资产追踪等为了安全性考虑,都是独立的系统,最常见的现象如手术室,放射科室,可以看见到处是电缆线连接,交错地散在地上,一旦出了仪器故障,要花费医生很大的功夫顺着电线检查每个接口是否连接好,整理线就很费事,这样浪费很多时间,时间对抢救病人而语言是十分宝贵的。在有蓝牙技术联接后的各个设备,就解决了医疗设备使用者的麻烦。
2.有些医疗仪器,如脑电图、心电图等电生理仪器,是从患者的体表接受电电信号,将生物电信号,通过电缆传输到医疗设备中,进行分析。其间,因为电缆的连接,限制了患者的位置和运动,只能在卧位接受体检,于是不能了解到在其他体位,甚至是运动状态下患者在一定范围活动的生物电信号的情况。
3.有些医疗的禁区,如层流病房、手术室、放射摄片室、放疗室、抢救室等,不是适宜所有医务人员的进出,必须要有严格的隔离制度,蓝牙在这些地方就能发挥很到的作用,医生可以使有些检查和治疗无线遥控进行,减少了工作人员直接进出的机率,同时不妨碍医生的治疗和会诊的工作。
二、蓝牙在电子医疗设备中的实现条件
1.多机通信中必须保证主机与所选择的
从机进行可靠的通信,而且通信接口必须具有较强的识别能力,对于蓝牙多机通信更容易受到干扰,因此除了要求外界的干扰尽可能少外,还需要有比较可靠的通信协议。(陈德军 左伟姜德生,蓝牙技术应用,中文核心期刊《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2007年第23卷第4-2期,262-264)2.蓝牙协议的组成:蓝牙协议作为开放性的近距离高速通信标准,主要包括以下4个方面内容:蓝牙核心协议议(BB、LMP、L2CAP、SDP)、电缆替代协议(RFCOMM)、电话控制协议(TSC Binary、AT命令集)以及选用协议(PPP、TCP/IP、DUP/IP、OBEX、WAP、……)。根据具体的应用,蓝牙协议可以进行灵活的配置,并鼓励尽可能利用各种高层协议,保证现有网络技术与蓝牙技术的融合。因此除了蓝牙核心协议是必需的,其他三方面协议根据应用的具体需要而定。
3.生理电信号传输的要求和实现:生理电信号是由生物体在生命活动中由机体、组织、器官、细胞等各级系统产生的特定表征转化成的电信号,反映特定的生命活动细节。这里主要指的是针对一维生理电信的蓝牙数据传输,如:心音、心电、脑电、肌电、胃电,以及转为电信号的血压、脉搏、呼吸等生理参数。
按照信号的频率围可以分成三类:(1)低频信号,即最高频率小250Hz,以心电为代表;(2)中高频信号,主要是心音;(3)宽带高频信号,指肌电。由于蓝牙在ACL数据分组共有7种,其中适合生理信号的带有2种校验机制的是DMI、DM3、DM5分组,在8位或12位采样系统中,心电等低频信号应采用DM1据分组,心音信号应采用DM3数据分组,肌电信号应采DM5数据分组。
三、蓝牙在医疗电子设备中的实现目标
1.抑制无线电电磁干扰:蓝牙工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学)频段。蓝牙的数据速率为1Mb/s.跳频技术是把频带分成若干个跳频信道(Hop channel),在一次连接中,无线电收发器按一定的码序列(伪随机码)不断地从一个信道到另一个通信信道,蓝牙系统内地收发双方是按这个规律进行通信地,而其他无线电设备不可能按同样地规律进行工作。所以从很大程度上抑止了无线电。
2.建立“个人微型网”(Personal areanet):蓝牙采用了扩频技术,使整个蓝牙频段内噪声影响变得最低。与其他工作在相同频段地系统相比,蓝牙调频更快,蓝牙设备与其他无线通信设备相比是低功耗地,蓝牙技术地无线电收发器地链接距离可达10米,使用高增益天线可以将有效通信范围扩展到100米。不限制在直线范围内,甚至设备不在同一个房间内也能相互链接,并且可以链接多个设备,活动最多可达7个,在线设备可达200个,这样就可以把用户身边地设备都链接起来,形成一个“个人微型网”。
3.不使生物电信号受影响:蓝牙技术具有传输信号稳定、不易受干扰和不受物体阻碍等优点,一般情况下通过蓝牙技术,能有效取代传统病房监护系统中病人身上的医疗传感器与分析仪、PDA和电脑等分析设备之间的线缆。
对人体生命参数的无线实时监控是广大医患的共同愿望,但基于传统电子技术实现起来有无法避免的缺点。蓝牙不仅可以取代个人电脑周边的数据线缆,也能够满足监护病区中的患者周边无线化的需求。通过病区蓝牙网关,可以实现蓝牙监护网与有线局域网的无缝连接,从而结合多种不同网络的优点,带给患者简洁舒适的环境。
四、蓝牙的使用安全性问题
任何医疗设备的使用,首先要保证对人的绝对安全性,才有可能投入临床使用,才能被被医患双方接受使用。安全性包括信息安全和生态安全。
1.信息安全
有实验证明,微波炉的使用,会使数据传送的速度减慢300k/s,除此之外,扩频设备、跳频设备、无线LAN等均会使数据传送速度减慢。但是国际SIG在各种环境中做过实验,低功率蓝牙产品对其他同类产品干扰微乎其微,相反,其他产品对蓝牙的干扰可通过软件或硬件方法解决。所以信息安全问题更多地是在软件协议栈中加以强调,由软件工程师去主要解决。
2.生态安全
生态安全问题是指当蓝牙设备靠近人体时是否带来危,主要是否有电离辐射等,这是使用的医患双方都十分敏感的问题。由世界卫生组织、IEEE等专家组成的小组表示,检测中并未发现蓝牙产品的辐射对人体有影响。蓝牙的问题主要是由于蓝牙使用和微波炉一样的频率范围,是否会带来不良的后果目前虽然尚无定论,但是一些组织分析认为蓝牙输出功率很小,只有1mW,是微波炉使用功率的百万分之一,也仅是移动电话的辐射的几分之一,而在这些输出中仅仅只有一小部分被物体吸收,基本检测不到局部有温度增加。由于蓝牙理想的连接范围为5厘米~5米,但是可以通过增大发送电平可以将距离延长至100米,因此可以根据需要进一步减小蓝牙输出功率,缩短其连接范围,这样就更为安全了。
长期来看,蓝牙取代现有有线系统的机会不断增加,短期内发展速度将会比较快。通过无线连接来增加产能速度虽然较慢,但长期潜力较大,有很好的发展前景。
(上述文章阐述归伦茨科技公司所有,转载请注明出处,更多相关信息欢迎关注微信公众号:lenze_tech或微信号:lenzetech)

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