高階生醫電子整合平台｜Android-BMEP II

             遠距醫療照護與監測被照護者生理訊號系統的型態可依照不同型態與技術予以區分，包含心臟、血糖與血壓量測等單一參數監測系統(single parameter monitoring systems)，以及將多種生理監測整合至單一器材的多參數監測系統(multi-parameter monitoring systems)。
    Android-BMEP II（Biomedical Electronics Platform）本平台藉由嵌入式 Android 系統上層軟體，結合各種生醫模組可以檢測心電、血壓、血氧飽和度、呼吸、脈搏和體溫等參數達到多參數監護設備的功能，並可藉由無線通訊的方式傳到監控端或是遠端監控中心，以方便用於診斷和做各方面的整合應用。一般的多參數監護設備還是使用傳統式的顯示，設備的應用上比較沒有那麼多地發展空間，所以在應用中往往無法整合各種周邊及其監控訊息而變得有所限制。所以本生醫整合平台以 Android 為作業系統，以有線、藍芽（BT）無線通訊、ZigBee CC2530 無線通訊、nRF24L01 無線通訊連接生醫模組和嵌入式主機的各種通訊，並由嵌入式平台整合 WiFi 無線通訊、3G 通訊，結合各種醫療模組以達到健康照護、生醫影像處理判斷等各方面的整合應用。

    本平台的心電測量模組、血壓測量模組和血氧測量模組用於測量心電、血壓和血氧等資料，其資料皆由串列輸出，本系統可同時整合多個生醫模組的串列資料後並透過一個串列介面送入中央處理模組（Embeded ARM）來進行處理，處理後的數據顯示在各種嵌入式監控主機的TFT LCD 顯示器上，可以以一個主控介面控制多個生醫模組的資訊，有別於目前都是單一主控器控制單一生醫模組無法整合到一顯示介面以利分析。所以其通訊介面在整個系統中處於特別重要的位置，它是主控制器和各功能模組進行資料交換的媒介，其通訊傳輸的性能的優劣決定著整個系統的性能好壞。

本高階生醫電子整合平台的軟、硬體組成可分為：

1.生醫模組主板：包含心電測量模組、血氧測量模組、血壓測量模組及整合這三種模組的六合一生醫模組整合底板。
2.高精密度CO2 二氧化碳生醫模組。（Option）
3.內嵌ARM 嵌入式主板 PAD210：顯示各生醫模組的狀態及監控功能，並可擴接各種無線通訊、WiFi、3G、網路達到
  遠距醫療照護或配合雲端計算的整合功能。
4.遠端ARM嵌入式平台：可透過藍芽（BT）通訊模組、ZigBee 2530 通訊模組或是nRF24L01 通訊模組與生醫電子整合
  平台結合，達到遠端接收及監控的功能，並可擴接各種無線通訊、WiFi、3G、網路達到遠距離醫療照護或是配合雲
  端計算的整合功能。
5.無線通訊傳輸模組：包含藍芽BT無線通訊、點對點ZigBee 2530無線通訊、nRF24L01+無線組網通訊模組
 （以上模組皆有發射及接收配對模組）。
6.Android 作業系統及其配合生醫模組顯示的 UI 介面軟體。
7.PC Windows作業系統及其配合生醫模組顯示的 UI 介面軟體。（Option）

♦.以嵌入式 Embeded ARM 平台同時結合心電、血壓、血氧醫療模組達到監控及多工顯示整合介面設計功能。
♦.本平台及作業系統可接單個生醫模組亦可同時接多個生醫模組使用，方便單獨或是使用多個生醫模組整合，可以達到
  多參數監護的功能。
♦.配合嵌入式 ARM Cortex A9 Exynos4412 / Cortex A8 S5PV210 系列平台主機的Google Androoid 作業系統與醫療模
  組結合，生醫電子平台透過各種不同地通訊方式，達到圖形監控與收集資料的各方面應用如：
  1﹒提供有線的 RS232 介面連接各種不同平台使用。
  2﹒藍芽（BT）無線通訊傳輸至遠端平台。
  3﹒點對點 ZigBee CC2530 無線通訊傳輸至遠端平台。
  4﹒nRF24L01 無線通訊傳輸至遠端平台。
♦.提供Android 的AP 開發介面軟體包括六合一顯示軟體，有各種生醫模組的曲線圖及資料採集的數值顯示
♦.提供藍芽（BT）無線傳輸模組及其驅動和顯示介面。
♦.提供點對點 ZigBee CC2530 通訊傳輸模組及其驅動和顯示介面，包括發射／接收器，內建USB 除錯、調適、模擬、
   燒錄等功能。
♦.提供nRF24L01 無線通訊組網模組及其驅動和顯示介面。
♦.平台支援嵌入式 ARM Cortex A9 Exynos4412 Android 4.0.4 / ARM Cortex-A8 Android 2.3.4 作業系統
♦.平台支援 PC X86 Windows作業系統
♦.平台支援遠端監控系統（Option）

                                             生醫電子整合平台示意圖

                                            高階生醫電子整合平台實體圖

生醫平台的本地與遠端的監控畫面

• 本地監控：
  ＊.由 PC 端監控生醫平台心率、血氧、血壓主畫面（與生醫平台的 RS232、ZigBee CC2530、藍芽BT 等方式連線）
  
       
  
  
  ＊.由 PC 端監控高精密呼吸二氧化碳生醫模組主畫面（與生醫平台的 RS232、ZigBee CC2530、藍芽BT、RF 等方式
     連線）
  
  
  ＊.由Android 手機監控生醫平台主畫面（與生醫平台的藍芽 BT 無線連線）
  
  
       
  
  
  ＊.由ARM 嵌入式 PAD210S 人機介面監控生醫平台主畫面（與生醫平台的 RS232、   ZigBee CC2530、藍芽BT 等方
     式連線）
  
  
       
  
  
  ＊.由ARM 嵌入式 PAD210 平板電腦裝置(編號：DMA-210P)人機介面監控生醫平台主畫面（與生醫平台的RS232、ZigBee
     CC2530、藍芽BT 等方式連線）
  
  

• 遠端監控
  ＊.由 PC 端的遠端上網，監控本地的生醫平台主畫面（本地的監控器可與生醫平台的 RS232、ZigBee CC2530、藍芽
      BT等方式連線，監控器可以為 PC、Android 手機、ARM 平台）
  
       
  
  
  ＊.由Android 手機端的遠端藉由 WiFi、3G 無線上網，監控本地的生醫平台主畫面（本地的監控器可與生醫平台的
     RS232、ZigBee CC2530、藍芽BT 等方式連線，監控器可以為PC、Android 手機、ARM 平台）

生醫平台之遠端監控系統（Option）

功能特色

1、透過網路，病人和醫生沒有距離的限制。
2、透過網路可以遙控遠端 PC 系統或是 ARM 嵌入式系統的生醫電子整合平台，觀看即時的各種生醫模組測量資料。
3、透過對攝像頭和麥克風的音視頻採集，可以做到即時的交互（可以在 Cortex-A8 S5P210的Android 2.2系統完成）。
4、越來越多的智慧設備可以和生醫模組連接，例如：可以是自己訂製化的嵌入式設備，或者是智慧手機，等等。
5、多種多樣的生醫模組和智慧設備的組合，例如：訂製化的嵌入式設備可以把生醫模組和設備結合在一起（使用RS232
   的有線式連接）；智慧手機和單獨的生醫模組（使用藍芽無線傳輸）。

1、監控軟體
   功能描述：透過網路控制遠端的生醫電子平台，並且即時的顯示從遠端電子平台傳送回來的資料。
   連接方式：與遠端執行軟體的連接方式可分為：WiFi、3G、RJ45 有線網路等。
   控制方式：透過網路的連接，控制遠端的執行軟體，再由執行軟體控制生醫模組。
   資料接收：透過網路的連接，從遠端的執行軟體，接收來自生醫模組的資料。
   軟體版本：
             A．PC（Windows 系統）。
             B．ARM 嵌入式開發平台（Android 系統）。
             C．智慧手機（Android 系統）。

2、執行軟體
   功能描述：直接操控生醫模組，和接收生醫模組的測量資料，功能分為兩部分
             A．本地功能，控制和顯示當前的測量資料
             B．遠端功能，能夠和遠端監控軟體配合，使得監控軟體可以控制生醫模組，和傳送資料給監控軟體，讓
                監控軟體即時顯示。
   連接方式：
             A．使用 RS232 線進行有線直接連接。
              B．使用藍芽 BT 進行無線通訊連接。
             C．使用 ZigBee2530 點對點模組進行一對一無線通訊連接。
              D．使用 ZigBee2530 組網模組進行一對多（一個監控軟體可以同時控制多個生醫模組和同時接收多個模
                組發送過來的資料）無線連接。
          控制方式：透過上面的連接方式，軟體直接操控模組。
          資料接收：透過上面的連接方式，軟體直接接收模組的資料。
   軟體版本：
             A．PC（Windows 系統）。
             B．ARM嵌入式開發平台（Android 系統）。
             C．智慧手機（Android 系統）。

3、說明：從“監控軟體”和“執行軟體”這兩類軟體中任意各選擇一個出來，就可以搭配，形成一個“遠端監控”
           的示範軟體。

生醫平台提供之軟體 

• 生醫平台提供的軟體部分說明   光碟內容介紹
• 生醫平台（含遠端監控）提供的軟體部分說明   光碟內容介紹

生醫平台提供之實驗範例 

• 實驗1   建立 Android 虛擬設備(AVD)
• 實驗2  建立Android應用程式
• 實驗3  如何繪製生醫平台各模組信號的曲線於Android 平台的AP顯示
• 實驗4  如何讀取生醫平台各模組的串列埠的資料
• 實驗5  生醫平台透過藍芽BT裝置連接設備
• 實驗6  生醫平台透過ZigBee裝置連接設備
• 實驗7  如何撰寫遠端監控軟體
• 實驗8  血壓監測實作
• 實驗9  血氧監測實作
• 實驗10 心電監測實作
• 實驗11 如何由手機的藍芽取得BMEP監測數據
• 實驗12 ARM開發平台透過藍芽取得BMEP監測數據
• 實驗13 ARM開發平台透過ZigBee點對點模組取得BMEP數據
• 實驗14 ARM開發平台透過ZigBee組網模組與BMEP連接取得數據
• 實驗15 ARM開發平台使用串列埠與BMEP有線連接取得數據
• 實驗16 PC與BMEP連接取得監測數據
• 實驗17 由遠端PC透過網路監控本地的手機(BT)與生醫平台(BT)連接
• 實驗18 由遠端PC透過網路監控本地的ARM平台(BT)與生醫平台(BT)連接
• 實驗19 由遠端PC透過網路監控本地的ARM平台(ZigBee點對點模組)與生醫平台(點對點模組)連接
• 實驗20 由遠端PC透過網路監控本地的ARM平台(ZigBee組網模組)與生醫平台(組網模組)連接
• 實驗21 由遠端PC透過網路監控本地的ARM平台(RS232)與生醫平台(RS232)有線連接
• 實驗22 由遠端PC透過網路監控本地的PC與生醫平台連接
• 實驗23 由遠端手機透過網路監控本地的PC或ARM或手機與生醫平台連接
• 實驗24 生醫平台的串列埠軟體程式的開發
• 實驗25 生醫平台的藍芽軟體程式的開發
  
  

Android 生醫電子平台圖形控制介面

生醫系統主介面	六合一檢測介面	血壓檢測介面

參考手冊及相關工具軟體