2. 2 无线数据通信单元
在医院里，所应用的医疗监护设备对电磁辐射的要求很高。对于设备来讲，辐射的电磁波既不能干扰其他设备正常工作，同时也应具有一定的抗干扰能力，不受其他设备辐射出的电磁波干扰。因此，在医院或者使用无线通信的家庭中使用的医疗设备，设计中必须对此进行充分考虑。
在本系统中，所使用的射频通信为全球公开的免费2. 4 GHz的ISM频段，采用的通信标准为802. 15. 4 /ZigBee标准。它是一种低复杂度、低功耗和低成本的无线通信技术，可在10～75 m范围内，以20 ～250 kb / s的传输速率来传输医疗数据。它依据802. 15. 4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需少量能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传至另一个传感器，因此，通信效率非常高。它可用普通干电池作电源，在一般情况下，可支持6～24个月，大大减少了频繁更换电池的麻烦。
为降低成本，ZigBee标准中定义了两种类型的设备：全功能设备（ full function device, FFD）和简化功能设备（ reduced function device, RFD ） 。
FFD可以在3 种不同模式下工作： ①个人网络（personal area network , PAN）协调者； ②协调者；③设备。RFD作为从设备不需要传输大量的数据，且只占用很少的资源。用一个FFD加上一个RFD就可组建一个最简单的WPAN,其中FFD作为PAN协调者来执行通信功能，因此，在任何一个星形网络中都必须至少有一个FFD 来作为PAN协调者。在本系统中， ZigBee设备通常以星形和网状形两种网络结构存在，其网络拓扑结构如图4所示。
图4 ZigBee网络拓扑结构图
2. 3 生理信息与数据采集单元
系统中，医疗传感器模块主要实现以下几种功能：体温、血压、血氧和血糖的测量等。其中，体温测量集成了北京迈创公司所生产的YSI体温探头，血压测量集成了迈创公司的KNM无创血压测量模块，血氧测量集成了迈创公司的SWS01血氧测量模块。
无线节点为传感器的扩展留出了丰富的接口，如果需要其他类型的生理指标数据，如体温、心电等数据，则只需要将相应的传感器接入预留的接口，形成新的无线传感器节点，开发相应的嵌入式控制及处理软件，就可以将节点直接加入到该无线传感器网络中。
3 GPRS /UM TSWLAN网关
相对于WLAN 高传输速率、低覆盖范围而言， GPRS/UMTS具有低传输速率和高覆盖范围的特点。本系统利用GPRS/UMTSWLAN网关实现UMTS与WLAN 之间的无缝连接。这样使得配有UMTS和WLAN 接口的设备可以自由地在这两个网络之间进行切换。
一般来说，WLAN 和UMTS融合的方式有两种：紧耦合和松耦合。在紧耦合体系中，WLAN网关直接连接到UMTS网络。而在松耦合体系中，WLAN网关并不是直接连接到UMTS网络中，而是通过Internet或是IP骨干网作为中介。在本系统中，利用松耦合体系来实现手持移动设备与UMTS网络之间的通信。WLAN和UMTS的松耦合体系结构如图5所示。
图5 WLAN和UMTS的松耦合体系结构
系统在综合测试过程中取得了初步的结果，传感器节点上的生命指标传感器采集到的数据，通过ZigBee无线通信方式将数据发送至监护基站设备，并显示在基站设备的LCD上。每个病人总的数据传输量在22～76 kb / s之间（依据心电图电极的数量而变化） ,常用测量信号的频率范围和数据量如表1所示。由该基站装置将数据传输至所连接的PC或者其他网络设备上，通过In2ternet网络将数据传输至远程医疗监护中心，由专业医疗人员对数据进行统计分析，提供必要的咨询服务，实现远程医疗。如在救护车中，急救人员还可通过GPRS实现急救病人情况的实时传送，以利于医院抢救室及时做好准备工作。
所设计的一种新的网络式监护装置及系统，可以减少监护设备与医疗传感器之间的连线，在获得较准确的测量指标的同时，免除病人在家庭与医院之间奔波的劳苦。同时，在医院病房内建立无线监测网络，很多测试项目可在病床上完成，极大地方便病人就诊。另外，本系统还具有高的灵活性和扩展性，通过Internet可以使远离医院等医护机构的病员也能随时得到必要的医疗监护和远程医生的咨询指导。笔者将进一步开发该系统的软件和硬件，以提高其稳定性和实用性，同时也将根据特殊的需要定制开发上层管理软件以及完善医疗监护管理平台软件。
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