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0 引言 藍牙(bluetooth)技術是一種個人無線網絡的通信協議，它起源于是1998年由愛立信、IBM、英特爾、諾基亞、東芝等5家公司聯合推出的一項先進的近距離無線通信技術。 1998年2月，以愛立信為首，聯合東芝、IBM、Intel和諾基亞成立了特別興趣小組(SpecialInterest Group)，共同發布了藍牙無線電接入技術，即在全球范圍內建立和運用通用、先進的無線接口技術標準。到目前為止有數千家的企業參與支持和開發藍牙技術及其相關產品。 藍牙技術的最終目標就是要建立一種全球統一的無線連接標準，使不同廠家生產的各種移動、便攜設備和固定終端，在近距離內用無線電自動連接，實現互操作與資料共享。 藍牙系統一般由天線單元、鏈路控制(固件)單元、鏈路管理(軟件)單元和藍牙軟件(協議棧)單元四個功能單元組成，如圖1所示。 藍牙技術以其獨特、實用的魅力，從開始誕生就吸引了眾多的關注，它通過一個9mm*9mm的微芯片和藍牙無線收發器嵌入各種便攜式設備，傳輸距離為10米，取代所有數字設備上的有線接口。例如計算機、主機、鍵盤、打印機和顯示器之間通過藍牙技術的連接，可以省去紛亂的連接線;手機應用藍牙技術，可以使手機和耳機分離，方便開車和商務活動。由此可見藍牙技術可以隨著人們的需要不斷在擴大使用范圍，日益進入了各行各業之中，同樣在醫療設備中也在逐漸引進該技術。 隨著現代社會不斷發展，現代醫療事業也取得蓬勃發展。醫院病房監護系統和醫療會診系統的出現為現代醫療事業的發展做出突出貢獻。但其最大的弊端就是病人身上的線纜，不但給病人的行動帶來很大的不便，而且在病人需要大面積活動時不得不中斷對病人病情的監控或需要人力監控。 一、藍牙技術在現代醫療電子設備中的應用 1.藍牙最初考慮的多數應用都是用于取代有線連接。醫療設備在醫院每臺設備基本都是獨立的系統，因此各種設備，都配有自己的計算機系統和打印機等外設系統，都是數據線獨立連接，因此，讀取機器狀態、重新配置設備、傳感器數據、病人資料、病人監護、安全訪問數據、資產追蹤等為了安全性考慮，都是獨立的系統，最常見的現象如手術室，放射科室，可以看見到處是電纜線連接，交錯地散在地上，一旦出了儀器故障，要花費醫生很大的功夫順著電線檢查每個接口是否連接好，整理線就很費事，這樣浪費很多時間，時間對搶救病人而語言是十分寶貴的。在有藍牙技術聯接后的各個設備，就解決了醫療設備使用者的麻煩。 2.有些醫療儀器，如腦電圖、心電圖等電生理儀器，是從患者的體表接受電電信號，將生物電信號，通過電纜傳輸到醫療設備中，進行分析。其間，因為電纜的連接，限制了患者的位置和運動，只能在臥位接受體檢，于是不能了解到在其他體位，甚至是運動狀態下患者在一定范圍活動的生物電信號的情況。 3.有些醫療的禁區，如層流病房、手術室、放射攝片室、放療室、搶救室等，不是適宜所有醫務人員的進出，必須要有嚴格的隔離制度，藍牙在這些地方就能發揮很到的作用，醫生可以使有些檢查和治療無線遙控進行，減少了工作人員直接進出的機率，同時不妨礙醫生的治療和會診的工作。 藍牙系統在醫療領域應用的主要模式圖如圖2所示： 二、藍牙在電子醫療設備中的實現條件 1.多機通信中必須保證主機與所選擇的從機進行可靠的通信，而且通信接口必須具有較強的識別能力，對于藍牙多機通信更容易受到干擾，因此除了要求外界的干擾盡可能少外，還需要有比較可靠的通信協議。 2.藍牙協議的組成：藍牙協議作為開放性的近距離高速通信標準，主要包括以下4個方面內容：藍牙核心協議議(BB、LMP、L2CAP、SDP)、電纜替代協議(RFCOMM)、電話控制協議(TSC Binary、AT命令集)以及選用協議(PPP、TCP/IP、DUP/IP、OBEX、WAP、……)。根據具體的應用，藍牙協議可以進行靈活的配置，并鼓勵盡可能利用各種高層協議，保證現有網絡技術與藍牙技術的融合。因此除了藍牙核心協議是必需的，其他三方面協議根據應用的具體需要而定。 3.生理電信號傳輸的要求和實現：生理電信號是由生物體在生命活動中由機體、組織、器官、細胞等各級系統產生的特定表征轉化成的電信號，反映特定的生命活動細節。這里主要指的是針對一維生理電信的藍牙數據傳輸，如：心音、心電、腦電、肌電、胃電，以及轉為電信號的血壓、脈搏、呼吸等生理參數。 按照信號的頻率圍可以分成三類： (1)低頻信號，即最高頻率小250Hz,以心電為代表; (2)中高頻信號，主要是心音; (3)寬帶高頻信號，指肌電。 由于藍牙在ACL數據分組共有7種，其中適合生理信號的帶有2種校驗機制的是DMI、DM3、DM5分組，在8位或12位采樣系統中，心電等低頻信號應采用DM1據分組，心音信號應采用DM3數據分組，肌電信號應采DM5數據分組。 三、藍牙在醫療電子設備中的實現目標 1.抑制無線電電磁干擾：藍牙工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工業、科學、醫學)頻段。藍牙的數據速率為1Mb/s.跳頻技術是把頻帶分成若干個跳頻信道(Hop channel)，在一次連接中，無線電收發器按一定的碼序列(偽隨機碼)不斷地從一個信道到另一個通信信道，藍牙系統內地收發雙方是按這個規律進行通信地，而其他無線電設備不可能按同樣地規律進行工作。所以從很大程度上抑止了無線電。 2.建立“個人微型網”(Personal areanet)：藍牙采用了擴頻技術，使整個藍牙頻段內噪聲影響變得最低。與其他工作在相同頻段地系統相比，藍牙調頻更快，藍牙設備與其他無線通信設備相比是低功耗地，藍牙技術地無線電收發器地鏈接距離可達10米，使用高增益天線可以將有效通信范圍擴展到100米。不限制在直線范圍內，甚至設備不在同一個房間內也能相互鏈接，并且可以鏈接多個設備，活動最多可達7個，在線設備可達200個，這樣就可以把用戶身邊地設備都鏈接起來，形成一個“個人微型網”. 3.不使生物電信號受影響：藍牙技術具有傳輸信號穩定、不易受干擾和不受物體阻礙等優點，一般情況下通過藍牙技術，能有效取代傳統病房監護系統中病人身上的醫療傳感器與分析儀、PDA和電腦等分析設備之間的線纜。 對人體生命參數的無線實時監控是廣大醫患的共同愿望，但基于傳統電子技術實現起來有無法避免的缺點。藍牙不僅可以取代個人電腦周邊的數據線纜，也能夠滿足監護病區中的患者周邊無線化的需求。通過病區藍牙網關，可以實現藍牙監護網與有線局域網的無縫連接，從而結合多種不同網絡的優點，帶給患者簡潔舒適的環境。 四、藍牙的使用安全性問題 任何醫療設備的使用，首先要保證對人的絕對安全性，才有可能投入臨床使用，才能被被醫患雙方接受使用。安全性包括信息安全和生態安全。 1.信息安全 有實驗證明，微波爐的使用，會使數據傳送的速度減慢300k/s,除此之外，擴頻設備、跳頻設備、無線LAN等均會使數據傳送速度減慢。但是國際SIG在各種環境中做過實驗，低功率藍牙產品對其他同類產品干擾微乎其微，相反，其他產品對藍牙的干擾可通過軟件或硬件方法解決。所以信息安全問題更多地是在軟件協議棧中加以強調，由軟件工程師去主要解決。 2.生態安全 生態安全問題是指當藍牙設備靠近人體時是否帶來危，主要是否有電離輻射等，這是使用的醫患雙方都十分敏感的問題。由世界衛生組織、IEEE等專家組成的小組表示，檢測中并未發現藍牙產品的輻射對人體有影響。藍牙的問題主要是由于藍牙使用和微波爐一樣的頻率范圍，是否會帶來不良的后果目前雖然尚無定論，但是一些組織分析認為藍牙輸出功率很小，只有1mW,是微波爐使用功率的百萬分之一，也僅是移動電話的輻射的幾分之一，而在這些輸出中僅僅只有一小部分被物體吸收，基本檢測不到局部有溫度增加。由于藍牙理想的連接范圍為5厘米~5米，但是可以通過增大發送電平可以將距離延長至100米，因此可以根據需要進一步減小藍牙輸出功率，縮短其連接范圍，這樣就更為安全了。 長期來看，藍牙取代現有有線系統的機會不斷增加，短期內發展速度將會比較快。通過無線連接來增加產能速度雖然較慢，但長期潛力較大，有很好的發展前景。 |
