物聯(lián)網(wǎng)及其在健康監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用研究

張娜娜，鄒遠(yuǎn)文，張虎軍

物聯(lián)網(wǎng)及其在健康監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用研究

張娜娜，鄒遠(yuǎn)文，張虎軍

簡單闡述了物聯(lián)網(wǎng)的概念、發(fā)展以及健康監(jiān)護(hù)儀的發(fā)展歷程，重點(diǎn)介紹了基于有線網(wǎng)和無線通信網(wǎng)的遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)的應(yīng)用研究，最后指出穿戴式健康監(jiān)護(hù)儀和基于4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是最近及未來一段時(shí)間內(nèi)健康監(jiān)護(hù)發(fā)展的必然趨勢。

物聯(lián)網(wǎng)；健康監(jiān)測；無線通信技術(shù)；穿戴式健康監(jiān)護(hù)儀

0 引言

隨著社會的進(jìn)步和人們生活水平的提高，越來越多的人對自身健康的關(guān)注已從以前的有病看醫(yī)轉(zhuǎn)變成提前預(yù)防、及早治療。因此，健康監(jiān)測成為了醫(yī)療領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近年來，由于平均壽命的增長以及人口出生率的下降，世界人口老齡化問題凸顯。因?yàn)獒t(yī)療資源有限，患者不可能長期留在醫(yī)院治療，所以多數(shù)患者采取了定期回醫(yī)院進(jìn)行復(fù)診的治療方式。這種治療方式不僅使患者缺乏長期有效的病情監(jiān)控與護(hù)理，還浪費(fèi)了患者大量時(shí)間和金錢，增加了患者的精神壓力。目前，越來越多的老年人和健康者都迫切需要日常的健康監(jiān)測來實(shí)現(xiàn)疾病的早期預(yù)防和治療。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使這一問題得到了有效的解決。繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)之后，物聯(lián)網(wǎng)成為推動(dòng)社會發(fā)展和提升信息化水平的又一信息化浪潮。世界各國政府對物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展都非常重視，現(xiàn)已有很多國家將其納入國家整體發(fā)展戰(zhàn)略層面。

1 物聯(lián)網(wǎng)簡介

1.1 物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）又稱傳感網(wǎng)，簡稱IOT。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)最早可追溯到1995年比爾·蓋茨的《未來之路》一書。但是，其真正意義上的概念是在1999年由美國麻省理工學(xué)院（MIT）的Auto-ID實(shí)驗(yàn)室提出的，即物聯(lián)網(wǎng)可通過射頻識別等信息傳感設(shè)備與任何物品相連，從而實(shí)現(xiàn)對物品的智能化識別和管理[1]。2005年，國際電信聯(lián)盟發(fā)布的《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》[2]對物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵進(jìn)行了擴(kuò)展并指出，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，人類將可以從任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連接任何人擴(kuò)展到連接任何物品。ITU的報(bào)告推動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)概念的發(fā)展，但并未給物聯(lián)網(wǎng)一個(gè)清晰的定義。

至今，關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的概念還沒有一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的定義。但是相對來說，李航[3]一文中給出的定義是目前較普遍認(rèn)可的，即物聯(lián)網(wǎng)是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的，可以通過射頻識別（radio frequency identification，RFID）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、紅外感應(yīng)器等技術(shù)，按照一定的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對任何物品的識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的網(wǎng)絡(luò)。

1.2 全球物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展概況

目前，對物聯(lián)網(wǎng)的研究主要集中在美、歐、日、韓、中等國家[1，4]。

美國非常重視物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略地位。2009年1月，IBM公司提出的“智慧地球”構(gòu)想中把物聯(lián)網(wǎng)作為其不可或缺的重要組成部分。2009年2月，美國總統(tǒng)奧巴馬就職后，又把物聯(lián)網(wǎng)提升到國家級發(fā)展層面。現(xiàn)今，物聯(lián)網(wǎng)已成為影響美國利益的6種關(guān)鍵技術(shù)之一。

2005年，歐盟委員會提出了i2010計(jì)劃，意在創(chuàng)建無所不在的網(wǎng)絡(luò)社會。2009年6月，歐盟委員遞

交的《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃》指出：歐洲應(yīng)加快發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)，并在物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建中占據(jù)主導(dǎo)地位。2009年9月，歐盟對2010、2015、2020年3個(gè)階段的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進(jìn)行了規(guī)劃，并指出了不同應(yīng)用領(lǐng)域、不同方面物聯(lián)網(wǎng)需要突破的關(guān)鍵技術(shù)。為了達(dá)到物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)領(lǐng)先全球的目的，歐盟委員會對外發(fā)布物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略，并投入大量資金用于支持物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目建設(shè)。

2004年，日本在提前完成了2期E-Japan戰(zhàn)略目標(biāo)之后，又提出了以發(fā)展泛在網(wǎng)絡(luò)社會為目標(biāo)的U-Japan計(jì)劃，并把傳感網(wǎng)列為發(fā)展的重點(diǎn)之一。2008年，日本總務(wù)省提出“U-Japan xICT”政策，該政策把以僅僅關(guān)注居民生活品質(zhì)為重心提升拓展到了以帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)及地區(qū)發(fā)展為重心，即通過各行業(yè)地區(qū)與ICT的深化融合進(jìn)而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長的目的。2009年7月，日本IT戰(zhàn)略部又頒布了以強(qiáng)化物聯(lián)網(wǎng)在醫(yī)療、交通、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域應(yīng)用的I-Japan戰(zhàn)略。

韓國在繼日本提出U-Japan戰(zhàn)略后，提出了意在10 a之內(nèi)將韓國建設(shè)成為全球第一個(gè)泛在社會的U-Korea戰(zhàn)略。2006年，韓國又推出了UIT839計(jì)劃，該計(jì)劃意在全國范圍內(nèi)打造基于寬帶、IPv6網(wǎng)絡(luò)和泛在網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大手機(jī)軟件公司。2009年10月，韓國出臺的《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建基本規(guī)劃》確立了物聯(lián)網(wǎng)在韓國國內(nèi)的市場發(fā)展中的重要地位。

2009年8月7日，溫家寶總理在視察無錫微納物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心時(shí)發(fā)表了重要講話，并指出我國發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的緊迫性與戰(zhàn)略重要性[3]。在此之后，物聯(lián)網(wǎng)概念在國內(nèi)迅速升溫。2010年3月，全國兩會上明確指出：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將作為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的國家經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略支柱之一[5]。

綜上可知，各國政府都非常重視物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，并把其提升到了國家發(fā)展的高度，有力推進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)全國化——全球化的發(fā)展進(jìn)程。時(shí)至今日，物聯(lián)網(wǎng)已不只是一個(gè)學(xué)術(shù)概念，而是有著遍及智能醫(yī)療、智能電網(wǎng)、智能家居、智能交通和智能物流、公共安全等應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)。

2 健康監(jiān)護(hù)儀的發(fā)展歷程

早在20世紀(jì)60年代，健康監(jiān)測就出現(xiàn)在了北美洲醫(yī)院的一些冠心病監(jiān)護(hù)病房（coronary care unit，CCU）。隨后，只監(jiān)測一個(gè)參數(shù)、使用分立系統(tǒng)的心呼吸機(jī)、心電圖儀等監(jiān)護(hù)設(shè)備在臨床上得到了廣泛應(yīng)用[6]。1980年以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，具有友好操作界面和精確的數(shù)據(jù)計(jì)算的監(jiān)控設(shè)備成為研究熱點(diǎn)[7]。監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從個(gè)體到群體、從單生理參數(shù)到多參數(shù)監(jiān)護(hù)、從臨床監(jiān)護(hù)到集中監(jiān)護(hù)、從臥床監(jiān)護(hù)到可自由活動(dòng)的監(jiān)護(hù)、從對患者監(jiān)護(hù)到對健康人的醫(yī)療保健、從醫(yī)院監(jiān)護(hù)到家庭監(jiān)護(hù)等的轉(zhuǎn)變，監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的功能也日趨完善，監(jiān)測方式也越來越人性化[8]。

進(jìn)入21世紀(jì)后，便攜式、智能化的監(jiān)測設(shè)備越來越受到研究者的青睞。歐盟的IST FP5項(xiàng)目中，嵌入傳感器的編織式的衣服通過傳感器實(shí)現(xiàn)了心電、體溫、呼吸等生理參數(shù)的監(jiān)測。美國佐治亞理工學(xué)院的Smart Shirt可以將金屬纖維和柔性光纖編制到衣物上，然后通過T型連接器與傳感器相連，從而實(shí)現(xiàn)生理參數(shù)的靈活監(jiān)測。受歐盟資助的AMON項(xiàng)目[9]研制了一種監(jiān)測血壓、體溫等生理參數(shù)的腕式醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀器。目前，以美國和德國為主的發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)廠商在監(jiān)護(hù)儀市場中占據(jù)主導(dǎo)地位，其中主要有惠普、太空實(shí)驗(yàn)室、光電、福田、西門子、松下、歐姆龍、博朗和飛利浦等。雖然我國的醫(yī)療監(jiān)護(hù)生產(chǎn)廠商眾多，其中也不乏優(yōu)秀的內(nèi)地企業(yè)，例如深圳邁瑞、天津九安等，但是與這些發(fā)達(dá)國家廠商生產(chǎn)的產(chǎn)品相比，技術(shù)上還是存在很大差距。所以，我們應(yīng)借鑒國外廠商的經(jīng)驗(yàn)，彌補(bǔ)我國產(chǎn)品的不足。

3 物聯(lián)網(wǎng)在健康監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用研究

健康監(jiān)測[10]是指通過一定的監(jiān)護(hù)設(shè)備系統(tǒng)地、連續(xù)地收集與人體健康相關(guān)的生理參數(shù)，然后經(jīng)過歸納、整理、分析，產(chǎn)生相關(guān)的健康信息，再將其發(fā)送到所有應(yīng)該知道的個(gè)體和群體的過程。健康監(jiān)測可以預(yù)防和控制疾病，從而促進(jìn)健康管理，提高健康水平。

物聯(lián)網(wǎng)在遠(yuǎn)程監(jiān)測上的應(yīng)用使得研制的健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)能夠隨時(shí)隨地監(jiān)測人們的健康狀況。根據(jù)是否需要通過電話線或網(wǎng)絡(luò)線接入Internet，遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)可分為基于有線網(wǎng)和基于無線通信網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。

3.1 基于有線網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

由于基于有線網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)在信息傳輸?shù)倪^程中需要通過電話線或者網(wǎng)絡(luò)線接入Internet，故可將其分為基于電話網(wǎng)和Internet 2種遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。下面對其進(jìn)行簡單介紹。

3.1.1 基于電話網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

基于電話網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是利用模擬電話網(wǎng)或者數(shù)字電話網(wǎng)而實(shí)現(xiàn)生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)的系統(tǒng)。目前，電話遠(yuǎn)程傳輸用到的技術(shù)主要有Modem數(shù)字通信技術(shù)和聲耦合FM調(diào)頻模擬傳輸技術(shù)。

安源[11]研制的動(dòng)態(tài)心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)采用Modem數(shù)字通信技術(shù)，通過公用電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)心電信號的實(shí)時(shí)傳輸和處理，為醫(yī)生診斷提供指導(dǎo)。

鄒波[12]研制的遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中，采用Modem數(shù)字通信技術(shù)和聲耦合FM調(diào)頻模擬傳輸技術(shù)，將記錄的心電信號通過電話網(wǎng)絡(luò)傳給醫(yī)院。

3.1.2 基于Internet的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

基于Internet的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是通過撥號上網(wǎng)、ISDN上網(wǎng)、寬帶上網(wǎng)、光纖上網(wǎng)等方式實(shí)現(xiàn)生理參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。這些上網(wǎng)連接都是通過電話線或光纖線接入Internet的。

楊孫永[13]研制了一種單片機(jī)與掌上計(jì)算機(jī)相結(jié)合的便攜式心電血壓監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過掌上計(jì)算機(jī)內(nèi)置的Modem撥號上網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)心電、血壓的遠(yuǎn)程傳輸和監(jiān)護(hù)。

王平[14]設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程多參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)采用嵌入式Internet技術(shù)，通過寬帶上網(wǎng)的方式，以較低的成本實(shí)現(xiàn)了心電、呼吸、血壓等生理參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。

Jaesoon Choi[15]設(shè)計(jì)的人工心臟遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)采用無線局域網(wǎng)技術(shù)（IEEE 802.11）和遙測技術(shù)實(shí)現(xiàn)Internet的連接和數(shù)據(jù)、圖像的傳輸。

3.2 無線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

基于無線網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是一種采用無線通信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、音頻和視頻信號傳輸?shù)倪h(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。其中，無線通信技術(shù)主要有通用分組無線服務(wù)技術(shù)[16]（general packet radioservice，GPRS）、藍(lán)牙、CDMA、ZigBee和第三代移動(dòng)通信技術(shù)（3G）等，這些技術(shù)不但覆蓋范圍廣、傳輸速度快、用戶活動(dòng)范圍不受限制，而且與其他通信方式相比，在抗干擾能力、可靠性、安全性等方面都具有無法比擬的優(yōu)勢。下面對這些技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)中的應(yīng)用分別進(jìn)行介紹。

3.2.1 基于GPRS的無線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)

GPRS最早是在1993年由英國BT Cellnet公司提出的，是介于第二代移動(dòng)通信技術(shù)（2G）和3G之間的過渡技術(shù)，所以被稱為第2.5代技術(shù)。GPRS是在GSM系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展出來的一種具有分布式、集散型、網(wǎng)絡(luò)化、開放式特點(diǎn)的新的承載業(yè)務(wù)。

雖然我國在基于GPRS的無線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)方面的研究相對較晚，但是到目前為止，已經(jīng)有很多人在這方面進(jìn)行研究。 例如李鳳[16]、姚湘平[17]、曾松偉[18]、高鳳梅[19]、馮娟[20]等，除此之外，還有以下人員的研究。

張迪[21]設(shè)計(jì)了一種基于GPRS的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)心電無線監(jiān)護(hù)儀，患者通過將其佩戴在身上來獲取心電信號，然后利用GPRS網(wǎng)和Intemet上傳到醫(yī)院監(jiān)護(hù)中心，從而實(shí)現(xiàn)心電信號連續(xù)不間斷地遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)。

施敏敏[22]設(shè)計(jì)了一種基于飛思卡爾 DSC和GPRS的遠(yuǎn)程無線心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對患者的心電信號進(jìn)行長時(shí)間的實(shí)時(shí)采集和分析，然后由GPRS無線模塊發(fā)送至醫(yī)院監(jiān)測中心，從而實(shí)現(xiàn)對患者心電信號的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

彭勝華[23]設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)報(bào)警系統(tǒng)采用GPS技術(shù)和無線通信GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不僅可以傳輸醫(yī)療信息，還能實(shí)時(shí)傳輸患者的位置信息，實(shí)現(xiàn)了患者位置和生理信號的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)。

以上這些監(jiān)護(hù)系統(tǒng)不僅適用于醫(yī)院，而且可以用于家庭，利于患者的院外監(jiān)測和跟蹤。

3.2.2 基于藍(lán)牙技術(shù)的無線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)

在醫(yī)療儀器互聯(lián)方面，藍(lán)牙技術(shù)取代了以前的電纜連接，實(shí)現(xiàn)了近距離內(nèi)的無線傳輸。為了避免其他無線通信技術(shù)或藍(lán)牙設(shè)備的干擾，藍(lán)牙技術(shù)采用跳頻技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，且其跳頻速度比其他相同頻段的系統(tǒng)更快。近幾年，由于藍(lán)牙技術(shù)不僅具有跳頻快、功率低、成本低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且能夠在通信范圍內(nèi)檢測到其他藍(lán)牙設(shè)備，支持點(diǎn)對點(diǎn)或點(diǎn)對多點(diǎn)的連接，使得基于藍(lán)牙通信的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)逐漸成為研究的熱點(diǎn)。

國內(nèi)呂恒勇[24]、陳軼煒[25]、孟淑琴[26]、蔣程鵬[27]、杜旭柯[28]、王子洪[29]等人在這個(gè)領(lǐng)域均作了深入研究。除此之外，還有以下相關(guān)研究：

喬建濱[30]研制了一種具有藍(lán)牙傳輸功能的便攜式老年健康監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過GC-02藍(lán)牙模塊將MSP430單片機(jī)采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到藍(lán)牙手機(jī)，然后藍(lán)牙手機(jī)發(fā)送短信或者通過WiFi連接到無線局域網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)老年人的遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)。

秦秀真[31]設(shè)計(jì)了一種基于MSP430芯片的空巢老人實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)終端。該終端采用織物式心電傳感器、三維加速度傳感器和藍(lán)牙無線通信技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)老人跌倒或心率失常時(shí)，有效檢測這些意外、緊急情況，并對他們實(shí)施有效救助。

黃欣榮[32]設(shè)計(jì)了一個(gè)基于無線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)與便攜式健康監(jiān)護(hù)設(shè)備的暢通連接，從而可以及時(shí)傳輸患者的生理數(shù)據(jù)和治療方案。

3.2.3 基于CDMA的無線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)

碼分多址（code division multiple access，CDMA）是一種基于擴(kuò)頻通信技術(shù)的新的無線通信技術(shù)。CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)不僅結(jié)合了擴(kuò)頻、多址接入、蜂窩組網(wǎng)和頻率復(fù)用等技術(shù)，而且能處理頻域、時(shí)域和碼域三維信號。與其他通信系統(tǒng)相比，CDMA具有以下優(yōu)勢[33]：（1）覆蓋范圍廣；（2）系統(tǒng)容量大；（3）通話質(zhì)量更佳；（4）建網(wǎng)成本低；（5）隱蔽性和保密性好；（6）頻率利用率高。正是因?yàn)榫哂羞@些優(yōu)勢，才使作為3G標(biāo)準(zhǔn)基本技術(shù)的CDMA在當(dāng)今多種無線通信技術(shù)并存的市場中占據(jù)一席之地。

目前，基于CDMA的無線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)研究主要有以下幾個(gè)：

賀國權(quán)[34]充分利用CDMA覆蓋范圍廣的特性研制了一種遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了CDMA覆蓋范圍內(nèi)患者心電數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取和遠(yuǎn)程傳輸。

周玉彬[35]采用CDMA無線通信技術(shù)設(shè)計(jì)的便攜

式無線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)使得隨身攜帶便攜監(jiān)護(hù)設(shè)備的患者可以在CDMA覆蓋的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)無論在任何時(shí)間和地點(diǎn)都可以與醫(yī)生直接交互和多種生理參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。經(jīng)試用，該系統(tǒng)得到了市場和同行的廣泛認(rèn)可，為以后的市場推廣奠定了基礎(chǔ)。

蘇維嘉[36]設(shè)計(jì)了一種適用于心臟病患者長時(shí)間、院外遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)的心電監(jiān)護(hù)儀。該監(jiān)護(hù)儀采用Internet傳輸技術(shù)和CDMA通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在監(jiān)護(hù)過程中心電信號的無線傳輸和醫(yī)生可隨時(shí)切換導(dǎo)聯(lián)方式等功能。

3.2.4 基于ZigBee的無線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)

ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個(gè)域網(wǎng)協(xié)議，是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)，其特點(diǎn)是低功耗、低成本、近距離、低復(fù)雜度、自組織、低數(shù)據(jù)速率、支援多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。藍(lán)牙是面向移動(dòng)電話的，而ZigBee是面向網(wǎng)絡(luò)的。ZigBee主要適用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備[37]。

陳延慧[38]研制了一種新型的基于CC2430的穿戴式呼吸檢測模塊。該模塊采用CC2430單片機(jī)實(shí)現(xiàn)整體控制，并采用ZigBee無線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)呼吸信號的無線傳輸。該模塊對呼吸的變化具有較高的靈敏性，且結(jié)構(gòu)簡單、易使用、成本低、功耗低，非常適用于家庭便攜式監(jiān)護(hù)儀器的開發(fā)。

王粉花[39]設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于ZigBee技術(shù)的人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測人體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并報(bào)告警情。經(jīng)試驗(yàn)證明，該系統(tǒng)能夠滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和行為準(zhǔn)確判斷的要求。

3.2.5 基于3G的無線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)

目前，基于ZigBee、藍(lán)牙、GPRS等技術(shù)的健康監(jiān)測系統(tǒng)雖然都占據(jù)著一定的市場，但是ZigBee和藍(lán)牙只適用于短距離傳輸，而GPRS雖然可遠(yuǎn)距離傳輸，但是其帶寬有限，所以，基于這些技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)都存在一定的局限性。3G的出現(xiàn)，使健康監(jiān)測系統(tǒng)可以擺脫帶寬和覆蓋面的限制，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能。

曾繁貳[40]設(shè)計(jì)了一種基于3G網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)健康監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過藍(lán)牙將采集的多種生理參數(shù)（如ECG、PPG、HR、BP等）上傳至手機(jī)，然后手機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和展現(xiàn)，最后將經(jīng)過處理的生理數(shù)據(jù)等信息通過3G網(wǎng)絡(luò)上傳至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)分析平臺。

李強(qiáng)[41]研究并設(shè)計(jì)的低功耗遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)可將實(shí)時(shí)采集的生理數(shù)據(jù)（如血壓、脈搏等）經(jīng)Zig-Bee PRO-3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)平臺，此平臺對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理后，可及時(shí)反饋給醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行分析處理。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了跌倒監(jiān)測、心率監(jiān)測、體溫監(jiān)測等功能，使被監(jiān)護(hù)對象有更多的自由活動(dòng)空間，適用于家庭、社區(qū)的遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷和監(jiān)護(hù)。

冼啟源[42]設(shè)計(jì)的健康監(jiān)測系統(tǒng)充分利用了云計(jì)算和3G網(wǎng)絡(luò)帶寬、覆蓋面的優(yōu)勢，完成了多生理參數(shù)的采集和處理，且該系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性。

宋莉[43]通過采用3G、多媒體和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)研制了一種遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了ECG數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收、分析和顯示，并在檢測到病變或可疑的心電信號時(shí)給出提示和預(yù)警。除此之外，該系統(tǒng)還可以通過遠(yuǎn)程雙向音視頻等技術(shù)對遠(yuǎn)離醫(yī)療設(shè)施的環(huán)境中的患者進(jìn)行急救處理。

總之，GPRS、藍(lán)牙技術(shù)、CDMA、ZigBee和3G這5種無線通信技術(shù)各有其特點(diǎn)和適用范圍。例如：藍(lán)牙能較好地工作于語音連接、文件傳輸?shù)鹊退贅I(yè)務(wù)；ZigBee技術(shù)適用于低功耗、低傳輸速率的應(yīng)用；蜂窩通信（GPRS、CDMA、3G）則是那些經(jīng)常在不同區(qū)域漫游應(yīng)用的最好選擇。所以，要想實(shí)現(xiàn)更加完善、便捷的遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)就需要研制多種無線技術(shù)相結(jié)合的健康監(jiān)測系統(tǒng)。

4 健康監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)技術(shù)無論是在監(jiān)護(hù)的對象、內(nèi)容、指標(biāo)還是在監(jiān)護(hù)的設(shè)備上都有了很大的發(fā)展。其中，遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)的監(jiān)護(hù)對象幾乎可以覆蓋傷者、慢性病患者、孕婦、老年人、殘疾人、急癥患者以及健康人等在內(nèi)的所有人群；監(jiān)護(hù)參數(shù)既可以是生理參數(shù)，也可以是日常的生活狀態(tài)；應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸從以急診救護(hù)和極限狀態(tài)下人體的生理狀態(tài)研究為主發(fā)展到了以提高邊遠(yuǎn)地區(qū)的醫(yī)療水平和面向家庭的健康保健為主；健康監(jiān)測設(shè)備也在朝著多功能集成、便攜式、體積小、功耗低、實(shí)時(shí)性的方向發(fā)展。下面是近年來以及未來一段時(shí)間內(nèi)健康監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展的2大趨勢：

（1）穿戴式遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。

近年來，隨著醫(yī)療儀器越來越微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和個(gè)性化，基于可穿戴技術(shù)的健康監(jiān)護(hù)設(shè)備呼之欲出，已成為目前各國健康監(jiān)測研究的重點(diǎn)[44]。

在穿戴式健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)方面，國內(nèi)外很多學(xué)者都給予了很大的關(guān)注，并進(jìn)行了一定的研究，當(dāng)然也取得了一些成果，例如：俞夢孫設(shè)計(jì)了一個(gè)穿戴式多參數(shù)協(xié)同監(jiān)測系統(tǒng)，香港中文大學(xué)設(shè)計(jì)了一種以電子織物為載體的保健衫（Health Shirt，h-Shirt），美國VivoMetrics公司研發(fā)了一種生命衫（Life Shirt）等。穿戴式健康監(jiān)測系統(tǒng)具有便攜、無創(chuàng)、體積小、質(zhì)量輕、成本低等特點(diǎn)，可以在低生理、心理負(fù)荷條件下對患者進(jìn)行測試，從而長時(shí)間獲取、傳輸生理參數(shù)。所以，在未來的發(fā)展中，基于穿戴式技術(shù)和遠(yuǎn)程醫(yī)療的健康監(jiān)測系統(tǒng)將在不影響患者的正常生活、工作下，無論任何時(shí)間和地點(diǎn)，都可實(shí)現(xiàn)對患者生理參數(shù)的隨時(shí)監(jiān)測，達(dá)到及早發(fā)現(xiàn)、診斷和治療的目的。

（2）基于IPV6和4G的健康監(jiān)測系統(tǒng)。

隨著生活水平的提高，近年來，人們的健康觀念發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變，越來越多的人已經(jīng)從以前的有病看醫(yī)轉(zhuǎn)變成提早預(yù)防，從而開拓了健康監(jiān)護(hù)領(lǐng)域的廣闊市場。因?yàn)楝F(xiàn)在基于物聯(lián)網(wǎng)的健康監(jiān)測系統(tǒng)大多數(shù)都是基于IP地址的無線網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行生理參數(shù)的傳輸，所以，隨著人們對健康監(jiān)測設(shè)備需求的增加以及對傳輸信息的質(zhì)量和速度的要求越來越高，基于IPV4和3G的健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)將不能滿足人們?nèi)遮呍鲩L的需求，具有更廣地址范圍的IPV6以及具有更快的通信速度、更寬的網(wǎng)絡(luò)頻譜、更好的通信質(zhì)量的4G的出現(xiàn)，使得基于IPV6和4G的健康監(jiān)測系統(tǒng)必將成為未來發(fā)展的主流。目前，美國已經(jīng)有基于IPV6和4G的健康監(jiān)測方面的應(yīng)用，大大提高了健康監(jiān)測系統(tǒng)的信息傳輸量和傳輸速度。

[1]王亞唯.物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展綜述[J].科技信息，2010（3）：13，43.

[2]ITU Strategy and Policy Unit（SPU）.ITU Internet Reports2005：The Internet of Things[R].Geneva：International Telecommunication U-nion（ITU），2005.

[3]李航，陳后金.物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用前景[J].中國科技論壇，2011（1）：81-85.

[4]黃濤.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展的探討[J].信息通信技術(shù)，2010（2）：9-13.

[5]劉強(qiáng)，崔莉，陳海明.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2010（6）：1-4.

[6]張海軍.多參數(shù)家庭健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].長沙：中南大學(xué)，2011.

[7]Ray P，Parameswaran N.Mobile e-Health monitoring：an agentbased approach[J].IET Commun，2008，2（2）：223-230.

[8]陳敏連.多參數(shù)生理監(jiān)護(hù)儀的系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化研究[D].上海：上海大學(xué)，2001.

[9]Anliker U，Ward J A，Lukowicz P，et al.AMON：a wearable multiparameter medical monitoring and alert system[J].IEEE Trans Inf Technol Biomed，2004，8（4）：415-427.

[10]編輯部.全科醫(yī)生小詞典——健康管理和健康監(jiān)測[J].中國全科醫(yī)學(xué)，2008（6）：490.

[11]安源，沙洪，王慧艷，等.電話傳輸式心電遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研制[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2001，22（3）：5-7.

[12]鄒波，柴繼紅.遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研制[J].深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003（3）：1-5.

[13]楊孫永，張永紅，白凈，等.一種基于掌上電腦的便攜心電血壓監(jiān)護(hù)儀[J].航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程，2005（1）：66-71.

[14]王平，汪金剛，何為，等.基于遠(yuǎn)程多參數(shù)的嵌入式監(jiān)護(hù)系統(tǒng)研究[J].計(jì)算機(jī)仿真，2006（7）：223-227.

[15]Jaesoon Choi，Park J W，Jinhan Chung，et al.An intelligent remote monitoring system for artificial heart[J].IEEE Transactions on Information Technology in Biomedicine，2005，9（4）：564-573.

[16]李鳳.基于GPRS的社區(qū)病人遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)系，2010.

[17]姚湘平，張躍，代少升，等.基于GPRS的遠(yuǎn)程心電實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)終端[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2006（4）：77-79.

[18]曾松偉，劉敬彪，周巧娣，等.GPRS在遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2007（8）：1 947-1 949.

[19]高鳳梅，李振新，秦鑫.基于無線嵌入式Internet的多生理參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2008（7）：54-56.

[20]馮娟.家用便攜式遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)[J].中國科技信息，2009（4）：200-201.

[21]張迪，吳水才.社區(qū)醫(yī)療遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)心電監(jiān)護(hù)儀的研制[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2008，23（11）：1-3.

[22]施敏敏.基于飛思卡DSC和GPRS的遠(yuǎn)程無線心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)[D].南京：南京理工大學(xué)，2011.

[23]彭勝華，余曉鍔，賴勝圣.基于GPS和GPRS遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].中國組織工程研究，2012（13）：2 328-2 331.

[24]呂恒勇，趙秋生，徐明智，等.基于藍(lán)牙技術(shù)的心電監(jiān)護(hù)模塊設(shè)計(jì)[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2007，28（9）：21-22.

[25]陳軼煒，張永紅，白凈.基于藍(lán)牙通訊的便攜式心電監(jiān)護(hù)儀的研制[J].北京生物醫(yī)學(xué)工程，2008（2）：173-177.

[26]孟淑琴，王磊.基于DSP的家庭健康監(jiān)護(hù)儀的設(shè)計(jì)[J].國際生物醫(yī)學(xué)工程雜志，2009（5）：280-282.

[27]蔣程鵬.健康監(jiān)護(hù)儀設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究——基于BF533 DSP處理器[J].醫(yī)療裝備，2010，23（1）：41-45.

[28]杜旭柯.eHealthCare系統(tǒng)下健康伴侶的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué)，2012.

[29]王子洪.新型穿戴式人體狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究[D].重慶：第三軍醫(yī)大學(xué)，2010.

[30]喬建濱，王濤，貝太學(xué).基于藍(lán)牙技術(shù)的老年健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù)與信息化，2011（1）：19-22.

[31]秦秀真，汪豐，周平，等.基于MSP430芯片的胸帶式老人無線健康監(jiān)護(hù)終端的設(shè)計(jì)[J].中國醫(yī)療器械雜志，2012（3）：192-193.

[32]黃欣榮.基于無線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2012（27）：10-12.

[33]廖建國，夏靖波.基于寬帶CDMA的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)[J].無線電工程，2008（11）：41-44.

[34]賀國權(quán)，朱斌.基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研制[J].微計(jì)算機(jī)信息，2008（9）：130-131.

[35]周玉彬，吳鋒，成起明，等.基于CDMA的患者無線遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研制[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2008，29（10）：21-23.

[36]蘇維嘉，殷志國，張倩怡.遠(yuǎn)程心電監(jiān)護(hù)儀的設(shè)計(jì)[J].世界科技研究與發(fā)展，2012（2）：237-239.

[37]馬駒.ZigBee在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用[J].科協(xié)論壇：下半月，2011（2）：34-36.

[38]陳延慧，吳效明，趙麒，等.基于CC2430的穿戴式呼吸檢測模塊的研制[J].微計(jì)算機(jī)信息，2009（14）：272-273.

[39]王粉花，年忻，郝國梁，等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生命狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2010（9）：3 375-3 377.

[40]曾繁貳，鐘清華，張靜萌，等.移動(dòng)健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2011（7）：149-151.

[41]李強(qiáng)，郭興，王春山.基于ZigBee PRO的低功耗遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2012，27（2）：28-31.

[42]冼啟源，李天豪，麥松濤，等.基于云計(jì)算及3G網(wǎng)絡(luò)的健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2011（S2）：200-203.

[43]宋莉，孟慶建，張光玉，等.3G雙處理器遠(yuǎn)程心電實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的研制[J].中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2010（2）：1 758-1 761.

[44]鄭捷文.可穿戴實(shí)時(shí)診斷、報(bào)警、移動(dòng)健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)[D].北京：中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院，2008.

（收稿：2013-03-11 修回：2013-06-10）

Internet of Things Applied for Health Monitor

ZHANG Na-na1,ZOU Yuan-wen1,ZHANG Hu-jun2
(1.Institute of Material Science and Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,China; 2.General Hospital of Chengdu Military Area Command,Chengdu 610083,China)

The concept and development of IOT and the history of the health monitor are described in brief.The application based on wired network and wireless network for remote health monitoring is introduced in detail.It's pointed out that wearable health monitor and 4G-based health monitoring system will gain their advantages in the near future. [Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（1）：122-126]

IOT;health monitoring;wireless communication technology;wearable health monitor

R318；TP393

A

1003-8868（2014）01-0122-05

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.01.122

成都軍區(qū)總醫(yī)院院管課題（424121D8）

張娜娜（1987—），女，碩士，主要從事生物醫(yī)學(xué)信息及儀器方面的研究工作，E-mail：zhangnanaxh@126.com。

610065成都，四川大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系（張娜娜，鄒遠(yuǎn)文）；610083成都，成都軍區(qū)總醫(yī)院（張虎軍）

張虎軍，E-mail：zhanghujun1971@126.com