基于Android平臺的胎兒監(jiān)護系統(tǒng)軟件設(shè)計與實現(xiàn)*

夏頌榮　鄭超偉　凌若藍　陳超敏　常耀華　陳國強

隨著科技的發(fā)展，人們越來越關(guān)注自身的健康狀況，尤其是新生兒的健康狀況。據(jù)統(tǒng)計，我國的剖宮產(chǎn)率高居全球第一，因此控制和降低剖宮產(chǎn)率，倡導(dǎo)自然分娩成為現(xiàn)代婦產(chǎn)科學(xué)發(fā)展的重要課題[1-2]。

近年來，隨著國家對二胎政策放開，高齡孕婦的數(shù)量急劇上升，在一段時間內(nèi)新生兒的數(shù)量將會顯著增加，對母體、家庭和醫(yī)生都將帶來更加嚴峻的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的胎兒監(jiān)護設(shè)備體積龐大，捆綁電線多，操作復(fù)雜，并且受限于在醫(yī)院監(jiān)護中心實施，給行動不便的孕婦帶來諸多的不變?；谀壳盁o線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)滲透到各個領(lǐng)域，便攜式的移動健康監(jiān)護已成為重要的發(fā)展方向[3]。目前，常見的胎兒監(jiān)護設(shè)備的軟件處理系統(tǒng)都是基于PC端，手機、平板等移動手持設(shè)備，并日益普及，為移動醫(yī)療帶來了契機，其低成本、便攜性、易操作等優(yōu)勢將會促進移動醫(yī)療的普及應(yīng)用?；诖?，本研究設(shè)計了基于Android平臺的胎兒監(jiān)護系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對收集到的數(shù)據(jù)進行實時的顯示，使孕婦隨時隨地就可進行胎兒監(jiān)護，解決了孕婦在醫(yī)院排隊難、等待時間長以及在醫(yī)院和家庭之間奔波勞累的問題，同時也解決了醫(yī)院的就醫(yī)壓力大的問題。

1　胎兒監(jiān)護系統(tǒng)總體設(shè)計

無線胎心宮縮探頭獲取的胎心宮縮信號通過藍牙傳輸發(fā)送給Android系統(tǒng)手機，然后Android端應(yīng)用程序(application program，APP)可對胎心數(shù)據(jù)進行查看分析[4-5]。Android平臺的監(jiān)護端主要實現(xiàn)的功能有：①對于首次登錄的系統(tǒng)用戶需進行注冊，填寫個人信息，以對用戶的個人基本信息錄入數(shù)據(jù)庫中；②用戶登錄應(yīng)用程序后，點擊搜索探頭按鈕以尋找無線藍牙探頭并進行連接，無線藍牙探頭將采集到的監(jiān)護數(shù)據(jù)無線發(fā)送至智能監(jiān)護端，從而實現(xiàn)監(jiān)護數(shù)據(jù)的無線傳輸；③智能監(jiān)護端繪制并顯示監(jiān)護數(shù)據(jù)的波形和數(shù)字，以便觀察診斷，并對超過閾值的數(shù)據(jù)進行報警顯示，并對監(jiān)護數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)格式存儲在本地文件中；④用戶基于超文本傳輸協(xié)議(hyper text transfer protocol，HTTP)訪問服務(wù)器，并將監(jiān)護文件上傳至服務(wù)器，以便醫(yī)務(wù)人員進行下載診斷；⑤用戶下載醫(yī)生診斷后的診斷報告，查看診斷結(jié)果。本地無線監(jiān)護端的主要功能如圖1所示。

圖1　智能監(jiān)護端系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2　Android系統(tǒng)架構(gòu)及環(huán)境搭建

2.1　Android系統(tǒng)架構(gòu)

Android系統(tǒng)是基于Linux內(nèi)核的操作系統(tǒng)，具有完全開源、開放和自由等特點，因此各大廠商將Android系統(tǒng)應(yīng)用于各種硬件平臺上，使其得到飛躍式的發(fā)展[6]。中國移動市場研究報告指出，Android系統(tǒng)在中國的市場份額達到76.8%，在歐洲市場份額達到65.5%，Android設(shè)備的使用用戶達14億，已成為全球第一大系統(tǒng)，市場份額居世界第一。Android系統(tǒng)架構(gòu)從上至下主要分為Java應(yīng)用層、java框架、本地代碼(C/C++)框架和Java運行環(huán)境及Linux內(nèi)核驅(qū)動。

2.2　Android系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境搭建

Android系統(tǒng)應(yīng)用程序的開發(fā)需要以下工具：①Eclipse軟件；②Java開發(fā)工具包(Java development kit，JDK)；③Android開發(fā)工具(Android development tool，ADT)插件；④Android軟件開發(fā)工具包(software development kit，SDK)。通過Eclipse平臺安裝JDK、ADT及SDK插件，為Android應(yīng)用程序開發(fā)提供支持[7]。Android系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境原理如圖2所示。

圖2　Android系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境原理框圖

3　Android系統(tǒng)智能監(jiān)護端功能模塊實現(xiàn)

3.1　胎監(jiān)信息模塊

胎監(jiān)信息模塊主要包括孕婦姓名、孕次、既往史、身高體重等基本信息，可以訪問數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)對用戶信息的查看、修改、刪除、保存等操作。在應(yīng)用程序開發(fā)過程中，通過新建一個訪問網(wǎng)絡(luò)的類，并繼承線程(Thread)類[8]。把需要訪問的參數(shù)封裝成Map對象，并傳入到網(wǎng)絡(luò)線程中。在線程的Run()方法中實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的訪問，主線程訪問網(wǎng)絡(luò)會阻塞UI線程。定義Http Url Connection的對象conn，并按照HTTP的post請求封裝數(shù)據(jù)，然后向服務(wù)器發(fā)送post請求，服務(wù)器收到post請求后，提取客戶端傳過來的訪問參數(shù)，將參數(shù)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化查詢語言(structured query language，SQL)的語句，訪問胎監(jiān)信息數(shù)據(jù)庫，并獲取用戶的基本信息。獲取到的用戶個人信息通過json的數(shù)據(jù)格式響應(yīng)客戶端的Request請求?？蛻舳颂崛『徒馕鯮esponse的json數(shù)據(jù)，得到用戶的個人基本信息，胎監(jiān)信息表如圖3所示。

圖3　胎監(jiān)信息表界面圖

3.2　胎監(jiān)報告模塊

孕婦將監(jiān)護文件通過網(wǎng)絡(luò)上傳到服務(wù)器中，醫(yī)生通過網(wǎng)頁下載該監(jiān)護文件，并通過專門的計算機評估軟件對監(jiān)護數(shù)據(jù)進行診斷和分析[9]；然后填寫用戶的監(jiān)護病歷報告，并上傳到服務(wù)器中。用戶發(fā)送Http協(xié)議訪問服務(wù)器，服務(wù)器以json的數(shù)據(jù)格式將病歷報告的各參數(shù)發(fā)送至手機。手機通過解析json數(shù)據(jù)，得到各項評估參數(shù)，并顯示在界面上，胎監(jiān)報告界面如圖4所示。

3.3　實時監(jiān)護模塊

監(jiān)護端APP與無線胎心探頭連接后，實時接收發(fā)送過來的監(jiān)護參數(shù)，并繪制波形和數(shù)字顯示在屏幕上。通過重寫該Activity類的onBind()和onUnbind()方法，實現(xiàn)與監(jiān)護界面的通信[10]。程序在初始化中首先定義該設(shè)備的藍牙適配器(BluetoothAdapter)對象，并得到該對象的實例調(diào)用startLeScan()方法，重寫掃描設(shè)備的回調(diào)函數(shù)LeScanCallback，在該函數(shù)中將掃描到的設(shè)備添加到動態(tài)數(shù)組(ArrayList＜BluetoothDevice＞)中。onConnectionStateChange()是藍牙設(shè)備的連接狀態(tài)，當探頭連接、斷開等狀態(tài)改變時會回調(diào)該函數(shù)。onCharacteristicChanged()函數(shù)主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收，當探頭向一個特性值寫數(shù)據(jù)，則應(yīng)用程序會回調(diào)該函數(shù)，從該函數(shù)中提取探頭發(fā)送過來的監(jiān)護參數(shù)，完成數(shù)據(jù)的無線藍牙傳輸。本系統(tǒng)開發(fā)的Android應(yīng)用程序監(jiān)護主界面如圖5所示。

圖4　胎監(jiān)報告界面圖

圖5　實時監(jiān)護模塊界面圖

4　結(jié)語

基于Android平臺的胎兒監(jiān)護軟件系統(tǒng)以Eclipse搭建的Android開發(fā)環(huán)境，終端系統(tǒng)為Android 4.4版本作為開發(fā)平臺，使用輕量級且占用資源非常小的SQlite數(shù)據(jù)庫，可存儲大量采集到的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對孕婦個人信息管理、胎心宮縮信號的實時監(jiān)護以及孕婦胎監(jiān)健康報告的管理。該系統(tǒng)具有設(shè)備體積小、無線傳輸、Android系統(tǒng)設(shè)備普遍使用以及易于操作等優(yōu)點。此外，在當前“大數(shù)據(jù)時代”及“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景下，對于開展遠程胎兒實時監(jiān)護帶來機遇[11-12]。同時，為以后開發(fā)胎兒監(jiān)護智能分析系統(tǒng)具有非常廣泛的意義和前景，促進“病發(fā)后到醫(yī)院”的傳統(tǒng)就醫(yī)模式向“及早預(yù)防和及早主動治療”的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。