小议无线传感器网络及传感器在医学上的应用

（本文从传感器网络及传感器两方面在医学上的应用来论述。）

传感器网络

无线传感器网络技术简介

人类进入21世纪以来，微电子机械系统(Micro-electro-mechanism system，MEMS)、计算机、通信、自动控制和人工智能等学科的飞速发展孕育了一种新型的测控网络——无线传感器网络(Wireless Serlsor Networks，WSN)。无线传感器网络(简称WSN)技术是当今计算机科学技术的热门前沿技术之一。其发展和应用，将给人类社会各个领域带来深远影响。美国《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时，将无线传感器网络列为首项技术。

无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。传感器网络是由一组传感器以特定方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布給观察者。无线传感器网络作为新兴的测控网络技术，是能够自主实现数据采集、融合和传输应用的智能网络应用系统。无线传感器网络是逻辑上的信息世界与真实的物理世界紧密结合，从而真正实现“无处不在的计算(普适计算)”模式。无线传感器网络技术是一项涉及多门前沿学科发展的综合性技术，在基础理论和工程技术两个层面向科技工作者提出了大量的挑战性研究课题。

传感器网络的特点

无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。基于MEMS的微传感技术和无线联网技术为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。无线传感技术在医学监护和实验方面具有很大的应用前景和需求。

基础技术：无线传感器网络的基础是微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术。

三要素：传感器网络的三个基本要素是传感器，感知对象，观察者。

基本功能：传感器网络的基本功能是协作地感知、采集、处理和发布感知信息。

无线传感器网络工作原理

附：无线传感器网络在医学上的应用实例

无线传感器网络产业化前景与市场需求

基于无线传感器网络技术的医疗监护系统，可用于监测血压、血糖及血氧等生理数据。该系统由监护基站设备和无线专用传感器节点构成，形成一个微型监护网络。传感器节点上使用中央控制器对所需要监测的生命指标传感器进行控制来采集数据，通过无线通信方式将数据发送至监护基站设备。将无线传感器网络应用于监测血压、血糖及血氧等生理数据的医疗监护系统,同时将其应用于临床观测和医学实验，目前市场上还难以见到相似产品。而该系统还可以采用由专业医疗人员对数据进行远程观察，提供必要的咨询服务的方式，实现远程医疗。使远离医院等医护机构的病员也随时能够得到必要的医疗监护，并且在必要的时候得到远程医生的咨询指导。这在我国，尤其是我省农村缺医少药地区尤为急需。

传感器网络的尚存不足

信噪比有待提高；监测精度有待提高；容错性有待增强；盲区有待减少 其自组织网络存在不确定性

资源受限，包括计算、存储、通讯、能量等方面 动态拓扑存在节点故障，通讯故障，移动性不好， 缺乏网络可靠性，包括适应环境条件，鲁棒性、容错性 没有统一的通信协议平台

传感器

无线传感器在医学上国内外研究现状与发展趋势

鉴于无线传感器网络技术的发展现状，目前，在国内将其应用于医学方面的测量还很少被涉及。但这些问题并不是不能解决的，一些无线传感器网络的产品已经上市，其开发趋势是更微型、更智能化、更节能。利用无线传感器研发医学应用系统，如临床观测和动物实验,可应用于医学仪器的开发，远程医护，病理自然检测等领域。与现有的医学有线传感检测系统相比，可消除线缆的局限性。同时，随着无线传感器产品的日趋成熟，可大幅降低制作成本、提高效率。另外，该监测系统还可以扩展成为远程监护系统，使远离医院等医护机构的病员也随时能够得到必要的医疗监护，并且在必要的时候得到远程医生的咨询指导，比如我国农村的缺医少药地区。因此，基于无线传感器的医学测量技术将具有广阔的应用前景和商业价值。

传感器技术在医学上的应用简介

传感技术在医学监护和实验方面具有很大的应用前景和需求。目前医疗监护仪器可以分为两类，一类是指在医院内由职业医生或专业技术人员使用的专门仪器，对病人进行生理指标的监护;另一类是在普通人员的家庭内或者户外，在医生的指导下，由病人本人或者家属使用远程医疗监护系统对病人进行监护，所得到的生理指标将及时传送给相关医生。

例如，现在医学上对重症患者的临床观测多使用ICU等设施。而ICU具有设备复杂昂贵、线路繁多、难以搬动等缺点，对于病症较轻的病人造成活动限制，对于意识不清楚、不太配合的病人又可能失去作用。复杂的设备，众多的连线，会造成病人心理上的压力和紧张情绪，可能会影响病人身体状况，使得诊断所得到的数据与真实情况有一定差距，给病人和医护人员都带来不便，可能会影响对病情的正确诊断。同时，许多医学手段在应用于临床之前，需要进行动物实验。而用于测量动物体征（温度、心率）的仪器往往也要借助于繁杂的线路，干扰了动物正常的行动，使动物处于不自然的状态，造成测量的数据不准确。如果将无线传感器网络技术用于医学的临床观测和动物实验，则有望解决这些问题。

综上所述，在生物医学工程领域应用无线传感器网络技术，可降低观测和实验成本,也有助于提高医疗设备的使用效率,提升实验数据的精确和可信度，具有很高的研究意义。

传感器在生物医学上的主要用途 提供诊断用信息:

如心音、血压、脉搏、血流等。 医疗监护:

连续测定,监视某些参量是否处于规定的范围内,出现异常报警。手术后病人需监视体温、脉搏、动脉压、静脉压、呼吸和心电等参数变化情况。 人体控制：

利用检测到的生理参数控制人体的生理过程。 例如电子假肢用测得的肌电信号控制人

工肢体的运动等。 临床检验:

从各种体液(血、尿、唾液等)样品获得诊断信息。

医学上用传感器所测量的量

参考资料： 杜建洪：《无线传感器网络及其在医学上的应用实例》 吴红星 彭承琳 吴红梅：《无线传感器网络的生物医学应用》