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医疗传感器应用现状、设计挑战及发展趋势

医疗传感器应用现状、设计挑战及发展趋势

无线传感器网络(Wireless Sensor Network)是一项综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种领域技术的新兴技术,该技术具有广泛的应用场景。

  随着技术的发展,WSN将会在医疗实践的许多方面产生深远影响。本文主要阐述无线传感器网络医疗监护系统的体系结构以及监护节点设计的一般原则。

  无线传感器网络在医疗中的应用情况

  无线传感器网络利用其自身的优点(如低费用、简便、快速、实时无创的采集患者的各种生理参数等等),使其在医疗研究、医院普通/ICU病房或者家庭日常监护等领域中有很大的发展潜力,是目前研究领域的热点。

  在病人身上放置用于检测人体参数的微型传感器节点,可对病人的心率、血压、心电、心音等生理参数进行远程实时监测,并将信息汇总传送给监护中心,进行及时处理与反馈;利用WSN长期收集被观察者的人体生理数据,对了解人体健康状况以及研究人体**都很有帮助。此外,在**管理和研制新药品、血液管理等诸多方面,也有其独特的应用。总之,无线传感器网络为未来的远程医疗监护系统提供了更加简便、低费用的实现手段。

  医疗传感器节点的设计

  医疗传感器节点的基本结构包括处理模块、传感器模块和无线收发模块以及电源供电模块。

  传感器模块用来进行外部传感器信号的感知、采集、转换。是整个节点真正与外部信号量接触的模块。然而,医用传感器是以生命体为测量对象。尤其是人体,可以说是世界上*复杂的系统,各生理变量间存在着高度的相关性而且不易接近。所以医用传感器要从众多的现象中取出预测生理量,得出可靠而有意义的测量数据,同时又要确保被测对象的**。

  医疗无线传感器网络监护系统存在的挑战

  尽管无线传感器网络在组建医疗监护系统方面有其独有优势,但应用到实际医疗中还存在以下挑战:

  动态组网与大规模网络中节点移动性管理:当监护系统扩展到社区、城市甚至国内时,其网络规模巨大,并且监护节点与基站都具有一定的移动性。因此,必须设计一种合适的网络拓扑管理结构以及节点移动性管理方法。

  数据完整性与数据压缩:节点有时需要长达24小时的监测人体参数,节点所采集到的数据量大,而节点的存储容量小,常采用压缩算法来减少数据的存储与传输量然而,传统数据的压缩算法开销太大不适合传感器节点。另外,压缩算法不能损坏原始数据,否则会造成对病人的错误诊断。

  数据**性:无线传感器网络节点采用自组织方式组网,容易受到攻击,此外,病人的信息需要保密。然而,传感器节点计算能力相当有限,传统的**和加密技术都不适用。因此,必须设计一种适合传感器节点的加算法。

  总结与展望

  随着技术的发展,无线医疗传感器节点逐渐向多参数、智能化、微型化、低功耗等方向发展,无线传感器网络也将逐渐被实际应用于医疗领域。发展与组建具有智能化的病房与社区监护系统是当今国内外医疗发展的趋势。

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