第五章(远程医学仪器设计).pptVIP

第五章 远程医学仪器设计 以Internet为代表的信息技术在全球的成功运用和普及，推动了以远程家庭卫生保健(Home Telecare)和远程医疗(Telemedicine)为代表的面向社区和家庭的远程医学仪器的发展。 在美国用于这方面的费用已达数千亿美元 1998年加拿大学者在一份“国际远程家庭卫生保健行动”(International Activities in Tele-homecare)的调查报告中指出，该行动的关键是研制出完全面向家庭环境的医学仪器和系统。 面向家庭的远程医学仪器系统发展阶段 第一代：家庭中设置的个人报警系统、危重呼叫电话等。 第二代：有别于任何传统医疗仪器，是一种完全融入患者日常生活的系统。除基于宽带网络通信系统的支持外，其核心是可佩带传感技术的突破。 第三代：建立一种基于智能家庭(Smart Home)的虚拟社区医疗环境，全方位地向客户（通过多媒体数字交互网络）提供各种医疗监护、保健和护理服务，立足于提高患者的生活质量。 目前以MIT为代表的一些科研机构正努力致力于第三代系统的研究。 远程保健与监护医学仪器需满足的条件 具备标准通信接口且采用统一的通信规程、协议。 采集的医学数字信号格式应该以统一的格式存储、传输。 几种重要的标准 DICOM3.0和DICOM Supplement 30。 欧洲标准化协会推出的完全面向远程家庭卫生保健和监护的CEN ENV13734标准，通常简称为VITAL，代表“生命信号信息表达”(Vital Signals Information Representation)。 在制定中的标准有IEEE1073，提供一种面向家庭的虚拟医学仪器的数据交换语言(MDDL)。 第二节 医学仪器通信接口设计 长距离通信：电话通信网、移动通信网、万维网，通信范围已经可以达到世界的大多少地域。 短距离通信：串行通信、无线局域网(802.11)、HomeRF、蓝牙(Blue-tooth)、红外通讯(IrDA)。 以无线通信为主，采用灵活的通信模式。 基于PC机串口的通信设计 PC机的串行口是RS-232接口，有9针和25针两种 基于DOS的串口通信设计用 BIOS的INT14H功能调用。C语言提供了调用8086软中断的库函数int86。 基于Windows的设计：可采用MSComm控件。 电平转换 主要规定OSI模型中最低两层：数据链路层和物理层的一些特征。 频段分配：三个ISM(Industrial,Scientific and Medical)频段，902~928MHz, 2.400~2.4835GHz, 5.725~5.850GHz。 物理层：涉及传输媒体、选择的频段和调制方式。直接序列扩频技术DSSS，跳频扩频技术FHSS和红外线散射DFIR。 MAC层：每帧数据有三部分：前导码、帧头和数据块。 前导码分两部分：同步码和特征码。同步码有128bits的“1”组成，用于载波锁定和时钟锁定；特征码为16bits，携带建立连接所需要的信息（一组特定码），同时标志一帧的开始。 帧头包括四部分：信息码、服务码、长度指示、CRC校验。信息码(8bits)用来进行调制方式指示，服务码为保留，长度指示(16bits)为本帧数据长度，CRC校验码(16bits)用于CRC校验. 一帧接收正确，接收端将回送应答(ACK)帧，否则重发。 CSMA/CA协议： 局域网采用CSMA/CD（载波侦听多址访问/碰撞监测）方式，通过电压的变化确定信道的占用。 无线局域网采用CSMA/CA（载波侦听多址访问/避免碰撞）方式确定信道的占用，它由MAC层控制，但实际上在物理层完成。 信道空闲检测有三种方法：1）能量检测（信号功率）；2）载波检测，将接收到的信号与PN码进行相关运算，如果相关值超过门限即认为信道被占用；3）上述两种方法的结合。 直接序列扩频技术。 具有伪随机编码调制和信号自相关处理两大特点，从而使其具有抗干扰、抗噪声、抗多经衰落、必威体育官网网址性好等优点。 前导与包头：144bits的前导域和48bits的包头，定义如MAC层数据格式所述。 扰码、解扰和扩展序列：IEEE802.11规定直扩传输需进行扰码处理。扰码包括整个数据包。扰码函数为： 直接序列扩频技术（续） IEEE802.11采用的伪随机码为Barker码，具有理想的自相关特性。 11位码序列为：+1,-1,+1,+1,-1,+1,+1,+1,-1,-1,-1。 调制及速率：定义了两种调制方式，分别为传输速率为1Mbps的DBPSK方式和传输速率为2Mbps的DQPSK方式。 信道空闲设置：检测到功率超过预定门限，检测到伪码序列等提供信道忙信号。 跳频扩频技术 接收端首先从发送来的跳频信号中提取跳频同步信号，使本机伪随机序列控制的频率