1前言

如今随着信息化技术的发展,己进入现代化医疗时代 , 各种创造性模式如雨后春笋般地深入到医疗的各个领域打造出智慧病房与医院。 其中不乏有智能3D打印医疗技术、无线链路医疗应用、物联网革新医疗保健、“大数据+医疗” 跨界融合共筑健康未来等现代化医疗技术的方方面面。在这众多的现代化医疗技术应用中把握这些问题是相关制造厂商与设计工程师研发的重中之重。据此本文将应用高带宽集成式RF收发器技术构建生命体征监视系统以实施智慧病房与医院为例作重点分析说明。

2新型生命体征监视系统的构建与应用

2.1医院护理面临的挑战与应对

应该说当今医院护士护理面临的烦恼可概括为有三个问题。

其一是对病员生命体征的临视。众所周知，医院的护士一个重要任务是每隔1、2或4小时对只患者或病员记录一次血压、体温，血氧饱和度和心率。这个任务被称为临视生命体征。而实际操作中它包含了扫描病人的腕带条码、将设备连接到病人，然后手工记录测试。如果每个病人都有生命体征数据需要读取，比方说一天六次，每次需要花10分钟，那么这项工作会让护理人员在每个病人身上每天花费60分钟的时间，这个结果有点吃惊。

其二是对病员的查房。护士在查房前，要先进行医嘱确认。这项工作看似简单，但要对一张张医嘱进行仔细核对，确认该时段需要量测的患者，并把患者信息手抄到一张纸质表格中，所要耗费的时间并不短，每次都要一两个小时。查房中，护士要一边测量，一边将数据手抄到纸质表格中。回到护理站，她们还要马不停蹄地把纸质数据录入电脑，并制作简易的统计表格，纳入患者病历，提供给医生。每天每位护士要花费两三个小时来处理查房后的数据。即便是护士没有片刻停歇，值班医生也不能实时看到患者当时的各项指标，这让诊疗过程出现了一个时间差。医生因此不能第一时间调整诊疗方案。

其三、上述的烦杂很可能因此造成医护人力紧张，以之于诱发医疗纠纷, 其医病冲突案例层出不穷，从而凸显出医病沟通不足等等连锁反应。由此，如何用怎样的新技术应对上述的挑战，以快速推动这一过程的自动化，这成为医疗机构的迫切需要解决的热点课题。

而呼之而出的生命体征监视系统的开发是最有效的应对。该方案的设计思想就是运用通讯技术，从数字与智能化管理推进到医疗行动化，全面打造以病人为中心的智慧病房与医院，提升患者就医满意度，简化医护工作流程，则满足了医、护、病三方不同需求，以快速推动并实现这一过程的自动化。

而该设计方案的实施是运用基干高带宽集成式RF收发器的无线链路技术构建出现代医疗的生命体征监视系统，从而创建出将量测、传送、存储、管理和分析等流程被整合在一起，取代了原先医护人员、重复性工作的智慧病房与医院。

本文为叙述新型生命体征监视系统的构建与应用思路清晣，首先应对无线链路技术理念作说明。

2.2无线链路技术理念

应该说，无线链路技术是高带宽集成式RF收发器或现场可编程射频(FPRF) 技术的应用。其理念是：用现代无线系统所提供的可靠链路可以将医院设备连接到本地计算机，它是构建智能病房&医院和提升医疗应用效率的设计方案之一。如以Bluetooth Smart为商标的低功耗蓝牙(BLE)就是一个很好的例子，针对特定的医疗应用也有现成的配置规范。低功耗蓝牙的第一个主要局限是覆盖范围，理论上可以扩展到100米左右，但在大楼中使用时实际上可能只能局限于一个房间内;第二个问题是它使用的频谱，即拥挤的2.4000至2.4835GHz频段中的干扰风险。

然而，要想充分发挥集成的无线系统优势，要求在更长距离内有足够的可靠性，以便读取的任何数据都能直接发送到护理站的中心控制系统中，这涉及到信号穿过几个中间病房墙体并且仍能在100-150米左右远的地方检测到。而其射频频率的芯片，比如低于1GHz，可以提供更好的建筑材料穿透性能。据此应用新型高带宽集成式RF收发器芯片或现场可编程射频(FPRF)器件是实施无线链路技术最理想的选择。

2.3应用新型RF收发器芯片是无线链路技术实施的理想选择

在此以最高带宽集成式RF收发器AD9371型芯片为例对其特征与应用作分析。

*最高带宽集成式RF收发器特征与应用

AD9371集成式宽带RF收发器可以说是无线通信的理想之选，它使其无线电系统设计能够快速从概念变为产品。之所以选用它为无线链路的实施其原因有三:

其一、AD9371是一款高度灵活的运营商级片上系统无线电解决方案，在标准工作条件下实现了300 MHz到6 GHz的宽RF调谐范围、支持高达100 MHz的接收机和发射大信号瞬时带宽，高达250 MHz的观测接收机和发射合成带宽，全集成式LO和时钟功能，以及高度先进的片内校准和校正算法;其二、AD9371具有两个独立接收通道和两个独立发射通道，同时增加了侦听通道、并集成了ARM内核实现实时跟踪校准，性能更为强大。而且其接收和发射功耗分别最大是2W，整体功耗最大4.8W，低于5W。而新生态系统的收发器技术可缩减无线电尺寸与重量和功耗，其设计环境提供板级支持包、软件和工具来帮助客户简化并加快各种应用的无线电开发及无线链路的实施;其三、特别需要指出的是，应用RadioVerse提供集成式宽带RF收发器评估板，其可直接与FPGA(可编程门阵列)开发平台相连，是无线链路的实施理想应用。

*基于RF收发器芯片AD9371构建无线链路生命体征监视系统中应用

AD9371是应用于支持多模式、多频段应用医疗服务机构测试的及测量设备等的理想选择。其图1为最高带宽集成式RF收发器 AD937与中央控制器(或FPGA)所构建的无线链路生命体征监视系统示意框图。

图1为基于RF收发器芯片AD9371的无线链路的生命体征监视系统示意框图

值此对带无线链路在生命体征监视系统抅建应用方案作说明。从图1中看出，该无线链路在生命体征监视系统设计方案由三大部份组成：其一是中央控制系统(或FPGA);其二是RF收发器芯片AD9371(或RadioVerse提供的RF收发器评估扳或FPRF器件);其三是智能生命体征传感器或其构建的各体征测量仪及PDA、平扳电脑、显示系统、外部存储器等外部设备。

该无线链路在生命体征监视系统的智能生命体征传感器结合微控制器，可以精确测量、监控和分析各种健康状况指标，使人们能够在医疗保健领域发挥联网的作用，这些指标可以包括心率和血压，以及血糖或血氧饱和度水平等基本生命体征。智能传感器甚至可以放入药瓶中，并连接到网络，指示病人是否已按时按量服用了药物。而中央控制器可自动对人体特征信号(脉博、血压、血糖及体温等)进行检测、釆集、传送、存储、管理和分析等流程并被整合在一起，取代了原先医护人员、重复性的工作。

由此护士医生在查房时，护士只要通过PDA扫描患者的条码、核对身份后，就可以开始量测。量测的数据，如血糖、血压和体温等会自动、实时地通过蓝牙(BLE)技术传至护士的手持PDA上，也能同时展现在医院中的平板电脑、行动护理车以及电子白板等不同医疗终端上。这些数据还通过无线或有线方式，连接到医院后端管理系统如电子病历中，省去了之前重复性的手抄或录入工作。而且还能对数据进行分析，以图表形式直观展现结累。

期间,很重要的其RF收发器芯片AD9371通过对MIMO的支持，它可以提供医疗应用要求的可靠性和信号完整性。为了增强系统的可靠性，中央控制系统可以设计为向生命体征监测系统回送确认信号，信号的回送也可以使用独立的射频信道。发送节点等待接收来自护理站接入点时确认数据包。除此之外该方案外部设备还有可人机对话的面扳显示及条码扫描系统。

除应用上述AD9371芯片外还可应用现场可编程射频器件(如LMS7002M)高度可编程的全集成、多频段、多标准RF收发器。

这种芯片在从100kHz至3，800MHz的扩展范围内是用户可编程的，因此也很容易覆盖用户感兴趣的频率。除了可编程频率外，用户还可以实时控制带宽和增益。FPRF芯片采用双收器架构，其RSSI为接收信号强度指示器，SPI为串行外设接口。在应用方案上与AD9371芯片技术相同，即该无线链路生命体征监视系统由中央控制器(FPGA)与LMS7002M器件及及基于生命体征传感器构建的各体征测量仪等外部设备三大部份组成。

2.4应用的优越性

该设计方案以简单的应用新型RF收发器芯片实施的是无线链路技术可以快速推动这一过程的自动化, 从而可以提供值得使用的最新电子创新功能，达到提高处于困境的医疗护理人员的效率。具体呈现的优越性有三个方面：其一、节省30%左右的时间, 继而可以直接节省费用;其二、在所传数据的精度和可用性可以避免抄写读数的错误，从而减少错误诊断的可能性;其结果还可以直接记录到电子表格中，数据可以用表格或图形化的方式显示。这种方法可以为医生的日常事务提供帮助，并显示随时间变化的结果。由此医生无论置身何处，都能登陆系统，实时查询并掌握相关病患的生命体征信息，以便迅速做出响应，及早避免可能的风险。其三、可在生命体征监视系统永久连接病人的情况下(比如重症监护室中)，中央控制器可以在需要时命令设备读取数据，可确保每个监视系统仪只响应与本机有关的消息，而不受其它设备信息的干扰或影响。

3 前景与趋势

3.1上述只是应用带宽集成式RF收发器技术的生命体征监视系统只是实施智慧病房与医院多种方案中的一例。该解决方案以增加简单的无线链路可以快速推动这一过程的自动化, 从而可以提供值得使用的最新电子创新功能，达到提高处于困境的医疗护理人员的效率。

由此可知应，同属无线网络的无线链路技术打破了以太网和USB等传统有线解决方案的物理限制。而其微控制器可以支持基于主流无线标准的无线连接，包括供个人设备使用的局域网(PAN)、蓝牙低功耗(BLE)以及医院局域网(LAN)、Wi-Fi等通讯平台的连接。

3.2实际上在创建智慧病房与医院中，有串连病房、护理站、移动医护工作站、行动装置与远程管理等多种举措与方案。为此可整合各项设备之通讯平台，让病患需求可更迅速传达医护端，而医护人员也可透过系统分流加速处理，并释放至更细致的病患照护工作，以达到医病双赢、沟通零距离的效益。智慧病房系统的接口设计以病人及家属为中心，所有功能透过医用Touch Panel或手机App，一指即可完成，大幅提高服务质量和住院满意度。

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