CN105978771B - 一种移动管理端与多种家用医疗仪器数据通信的通用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动管理端与多种家用医疗仪器数据通信的通用方法；实现家用医疗健康设备（包括血压仪、血糖仪、体重计及体温计四种）与移动端管理系统的数据传输。移动设备（如手机、平板电脑）采集数据后，可以传送至服务器端并进行记录、分析和管理。该方法描述了医疗设备与管理系统建立连接、医疗设备向系统传输数据及传输完成后断开连接的过程，并提供了数据传输过程中的统一格式。这种方法实现简单，可以被集成在现有家用医疗设备中并应用于家用医疗设备数据的采集和管理。

Description

一种移动管理端与多种家用医疗仪器数据通信的通用方法

技术领域

本发明涉及医疗仪器数据通信领域，具体来讲一种个人医疗终端设备与移动设备(如手机、平板电脑)之间的连接与传输，尤其适用于现有的家用医疗设备，包括血压仪、血糖仪、体重计及体温计等。

背景技术

我国经济日益发展，人口老龄化趋势逐渐严重，为防患于未然，家用医疗设备（血压仪、血糖仪、体重计及体温计）的应用已经十分广泛，随之而来的是市面上居家健康设备变得种类繁多。而随着互联网技术的发展，采用移动管理端收集并存储健康设备的测量结果，进而通过网络上传至远程服务器已成为一种新的趋势。目前，各个医疗公司提供的医疗设备大多自带移动管理端，这种方式存在一个严重的问题就是各个健康设备与终端之间数据计量单位与格式不统一，而且各个医疗设备传输方式不尽相同，导致在采集数据时，存在很大的障碍，IEEE 11073标准应运而生。

然而，尽管IEEE 11073提出了一整套健康设备与移动管理端的数据格式与传输规则，该标准并没有被广泛的应用，其原因在于：其一，11073协议定义了所涉及的所有对象（如事件、配置信息、有限机的状态、数据包类型等），并对这些对象进行了统一编码，所有数据都需要用预先定义好的这几种对象表示，使得数据的定义非常繁琐复杂；其二，11073需要将数据进行一层一层的封装，支持复杂的扩展配置方式，并支持多种数据组织形式，这些信息都需要从医疗设备发送到管理端。管理端根据这些配置信息对传入的数据进行解析，使得数据的传输量非常大，处理难度也高；其三，由于实现的复杂度，11073对健康设备的硬件环境要求很高，而现有的大部分家用健康设备依然基于简单的硬件环境，如八位单片机，在这样的硬件资源下无法实现IEEE11073标准。基于这些原因，目前大部分医疗设备厂家还是选择放弃采用IEEE 11073,各自为政，导致收集数据的移动管理端的软件互相不统一的现象依然大量存在。

基于这种情况，需要提出一种方法，使之既能够集成多种健康设备的需求，将数据按照统一的方式传送至管理端，并发送至服务器存储，又能满足于简单的硬件环境，方便厂家集成至自身的产品中而不存在成本或技术问题。该方法的提出能够使不同的健康设备与统一的移动管理端连接，为健康设备数据的收集与传输带来极大的便利。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，在此提供一种移动管理端与多种家用医疗仪器数据通信的通用方法；实现家用医疗健康设备（包括血压仪、血糖仪、体重计及体温计四种）与移动管理端移动管理端的数据传输。移动设备（如手机、平板电脑）采集数据后，可以传送至服务器端并进行记录、分析和管理。该方法描述了医疗设备与移动管理端建立连接、医疗设备向系统传输数据及传输完成后断开连接的过程，并提供了数据传输过程中的统一格式。这种方法实现简单，可以被集成在现有家用医疗设备中并应用于家用医疗设备数据的采集和管理。

本发明是这样实现的，构造一种移动管理端与多种家用医疗仪器数据通信的通用方法，其特征在于： 按照如下流程运行；

a）、当医疗设备完成一次测量后，将测量数据保存在本地存储中；

b）、医疗设备与移动设备通过其支持的连接方式，完成双方间的物理连接；

c）、医疗设备端向移动管理端移动管理端发送应用层的连接请求，置连接请求AR位为1，并将自身设备ID填充至数据包中；

d）、移动管理端接收到连接请求，回复连接确认（确认位ACK置1）或不回复；

e）、医疗设备端接收到连接确认后，置相应数据块标识位为1，将自身测量数据按格式填入数据包中发送给移动管理端移动管理端。若长时间没有连接确认响应（超过设备默认超时时限），则判超时，并返回；

f）、移动管理端接收到数据包后进行解析，若数据有误，则发送数据出错信息（出错位ERR置1）指示医疗设备重新发送，否则返回确认信息；若医疗设备长时间未得到回复，则判超时，将重新发送数据；

g）、数据确认发送成功后，医疗设备清除本次测量数据或使用其他方式处理；

h）、医疗设备判断无可发送数据后，发送释放连接请求，此次数据发送完成。

根据本发明所述移动管理端与多种家用医疗仪器数据通信的通用方法，其特征在于：个人医疗设备与移动设备的连接传输过程中具有如下的状态转换；

对于医疗设备而言，具有如下状态；

状态1：医疗设备的初始状态，表示未进行连接，在进行物理连接后进入此状态；

状态2：医疗设备发送连接请求后，将转入本状态并不断循环等待系统发回的确认信息；

状态3：设备接收到移动管理端回复的确认信息后，将转入本状态，表示进入连接状态；

本状态分为两个子状态：

状态31：表示此时设备正准备系统发送测量数据，是医疗设备进入连接状态并进行数据打包时的状态；

状态32：表示此时设备在等待移动管理端回复，回复可能为出错或者确认，设备根据自身环境和回复信息选择重新传输出错数据或继续传输其他数据或发出释放连接请求；

状态4：当医疗设备无可发送数据时，向系统发送释放连接请求，并将自身从状态3转入本状态，同时不断循环等待系统确认；

当医疗设备收到系统确认后释放连接并转移至状态1，断开物理连接；

对于移动设备而言，具有如下状态；

状态1: 移动设备的初始状态，表示未进行连接，在进行物理连接后进入此状态；

状态2：移动管理端接收到连接请求后，将转入本状态并产生回复信息；

状态3：移动管理端回复确认信息后，将转入本状态，表示进入连接状态；

状态3分为两个子状态：

状态31：表示此时系统正等待医疗设备端发送测量数据；

状态32：表示系统接收到数据，进行数据校验，产生回复。若校验出错，则回复出错，否则回复确认；

状态4：当接收到释放连接请求时，移动管理端移动管理端将自身从状态3转入本状态，并产生回复信息；

移动管理端回复确认信息后转移至状态1。

根据本发明所述移动管理端与多种家用医疗仪器数据通信的通用方法，其特征在于：对应的移动管理端能够连接多个医疗设备，所以移动管理端移动管理端对一个已物理连接的医疗设备需要保存一个状态副本，副本根据一个医疗设备与移动管理端的互动改变状态。

本发明的优点在于：本方法相对于现有的医疗设备数据采集过程具有以下优点：

1）将数据集成在统一格式中，简化数据打包、解包以及传输过程。本专利涉及的方法所支持的几种医疗设备仅涉及简单数据并且具有一些共通性，根据这个特点设计了数据包格式，方便传输也方便移动管理端解析。

2）采用单层式结构，这样大大简化了设备端的软件结构。

3）支持一对多通信。一个移动管理端可以与多个医疗设备进行连接。系统通过设备ID进行识别。

4）本方法软件实现规模小，可以很容易的集成在存储空间较小的医疗设备中。

5）简化用户操作过程。用户几乎不需要人为影响家用医疗设备与移动管理端的交互过程，数据的发送在连接建立后可以自动发生，在数据传输结束后自动断开连接。

附图说明

图1 是本发明中数据包格式示意图

图2 是本发明中标识位格式示意图

图3 是本发明中血压数据块示意图

图4 是本发明中血糖数据块示意图

图5 是本发明中体重数据块示意图

图6 是本发明中体温数据块示意图

图7是本发明中流程图

图8是本发明中医疗设备的状态转换图

图9是本发明中移动设备的状态转换图

图10是本发明中时序图。

具体实施方式

下面将结合附图1-10对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明在此提供一种移动管理端与多种家用医疗仪器数据通信的通用方法；实现家用医疗健康设备（包括血压仪、血糖仪、体重计及体温计四种）与移动管理端移动管理端的数据传输。移动设备（如手机、平板电脑）采集数据后，可以传送至服务器端并进行记录、分析和管理。该方法描述了医疗设备与移动管理端建立连接、医疗设备向系统传输数据及传输完成后断开连接的过程，并提供了数据传输过程中的统一格式。这种方法实现简单，可以被集成在现有家用医疗设备中并应用于家用医疗设备数据的采集和管理；可以按照如下实现；

图1 为本发明通信的数据包格式；在个人医疗设备与移动设备之间进行通信时，所有的数据都以图1所示格式进行传输与处理：

其中：

Device ID:个人医疗设备的设备号，唯一标识一个医疗设备，占64位。

Time-stamp:时间戳，标识当前数据包内数据的测量时间，占64位。

State Flag:四位标识位，分别为连接请求AR、释放请求RR、错误标示ERR及确认位ACK。

图2 为对应的标识位格式示意图；

Check-sum:校验和，占四位。

图3 位血压数据块示意图；

Blood Pulse:血压数据块，共占40位。其中按顺序依次为1位标志位F，1位单位U，9位收缩压(systolic)，9位舒张压(diastolic)，9位平均动脉压MAP(mean arterypressure)，1位脉搏标识位F，1位单位位U，9位脉搏数据Pulse。其中，标志位为1代表当前传送的是血压数据，为0表示此部分数据无意义；血压有两种单位，单位位用于区分不同的单位使用，单位位置1表示血压单位为千帕(KPa)，置0表示血压单位为毫米汞柱(mmhg)。脉搏标识位为1代表当前血压计具有脉搏测量功能，数据包含脉搏信息，为0标示当前数据不含脉搏信息，脉搏单位位置1，表示脉搏单位为BPM(beats-per-minute)。

图4 血糖数据块示意图；

Blood Glucose:血糖数据块，占16位。按顺序依次为1位标志位F，1位单位U，1位表示空腹/非空腹测量E，13位数据位Blood Glucose，其中最后两位为小数位。其中标示位F为1代表当前数据包为血糖数据，为0表示此部分数据无意义。单位位U为0表示毫克/分升(mg/dl)，为1表示毫摩尔/升(mmol/L)。

图5 体重数据块示意图；

Weight:体重数据，占16位。按顺序依次为1位标志位F，1位单位U，14位数据位Weight，其中最后两位为小数。标志位为1表示当前数据为体重数据，为0表示此部分数据无意义。单位位为0表示kg，为1表示pound。

图6 体温数据块示意图；

Body Temperature:体温数据，占16位。按顺序依次为1位标志位F，1位单位U，14位数据位Body Temperature，其中最后两位为小数。标志位为1表示当前数据为体重数据，为0表示此部分数据无意义。单位位为0表示摄氏，为1表示华氏温度。

实现的流程为：

医疗设备厂商可根据自身产品特性或者使用者特点来设置超时时限，和选择合适的物理连接方式。医疗设备与移动设备之间的交互是一个有序的流程，可以用流程图表示一次完整的过程，如图7所示。

（1）家用医疗测量设备完成一次测量，发出提示信号，使用者将其与移动设备进行连接（如，USB、Bluetooth），暂将其称之为物理连接。物理连接之后双方之间可进行通常意义上的数据传输。

（2）医疗设备向移动设备上的移动管理端请求建立应用层数据传输连接，此后，双方间的数据以数据包的形式发送。若移动设备回复连接确认，之后医疗设备才可以开始发送测量数据，否则医疗设备等待响应。若移动设备长时间无回复，对医疗设备设置超时动作，重发请求。

（3）移动管理端回复确认后，医疗设备打包数据，向移动管理端移动管理端发送测量数据，并等待移动管理端的反馈信息。移动管理端接收到测量数据，校验数据的正确性。

（4）若数据校验出错，移动管理端移动管理端返回错误信息，医疗设备重发数据，否则若移动管理端返回确认信息，医疗设备删除本次发送内容，以减少其存储空间的占用。

（5）经过一次或多次传输，测量数据传输结束，医疗设备请求释放连接。移动管理端回复确认，则连接中断。

状态转换：在整个过程中，有多次确认动作，为了连接传输过程不产生二义性，医疗设备与移动管理端都需要根据当前状态来确认数据的正确含义。

有限状态机FSM(Finite State Machine),是表示有限状态以及在这些状态之间转移和动作等行为的一种数学模型，有两种常用表示方式：状态转移表和状态转换图。个人医疗设备与移动设备的连接传输过程用状态转换图可以清楚地表示。

图8表示医疗设备的状态转换

Disassociated: 医疗设备的初始状态，表示未进行连接，在进行物理连接后进入此状态。

Associating：医疗设备发送连接请求后，将转入Associating状态并不断循环等待系统发回的确认信息。

Associated：设备接收到移动管理端回复的确认信息后，将转入Associated状态，表示进入连接状态。Associated分为两个子状态：Data-Transmission状态和Wait-for-Feedback状态。

Data-Transmission：表示此时设备正准备系统发送测量数据，是医疗设备进入连接状态并进行数据打包时的状态。

Wait-for-Feedback：表示此时设备在等待移动管理端回复。回复可能为出错或者确认，设备根据自身环境和回复信息选择重新传输出错数据或继续传输其他数据或发出释放连接请求。

Disassociating：当医疗设备无可发送数据时，向系统发送释放连接请求，并将自身从Associated状态转入Disassociating状态，同时不断循环等待系统确认。

Disassociated：医疗设备收到系统确认后释放连接并转移至Disassociated状态，断开物理连接。

图9表示移动设备的状态装好，可以看出与图8之间有一部分同样的状态。

Disassociated: 移动设备的初始状态，表示未进行连接，在进行物理连接后进入此状态。

Associating：移动管理端接收到连接请求后，将转入Associating状态并产生回复信息。

Associated：移动管理端回复确认信息后，将转入Associated状态，表示进入连接状态。Associated分为两个子状态：Wait-for-Data-Transmission状态和Feedback状态。

Wait-for-Data-Transmission：表示此时系统正等待医疗设备端发送测量数据。

Feedback：表示系统接收到数据，进行数据校验，产生回复。若校验出错，则回复出错，否则回复确认。

Disassociating：当接收到释放连接请求时，移动管理端移动管理端将自身从Associated状态转入Disassociating状态，并产生回复信息。

Disassociated：移动管理端回复确认信息后转移至Disassociated状态。

由于移动管理端可连接多个医疗设备，所以移动管理端移动管理端对一个已物理连接的医疗设备需要保存一个状态副本，副本根据一个医疗设备与移动管理端的互动改变状态。

如图10所示；时序交互如下：

医疗设备与移动设备的连接都是由医疗设备主动发起建立连接，当医疗设备完成数据测量，需要将测量数据发送到移动管理端，它的应用层程序决定开始建立连接，在最开始的连接请求数据包中医疗设备将其设备号放入其中以便移动设备对其进行保存，和后续动作中对数据来源的判断。图10表示了双方间交互的时序过程。

a）、当医疗设备完成一次测量后，将测量数据保存在本地存储中。

b）、医疗设备与移动设备通过其支持的连接方式，完成双方间的物理连接。

c）、医疗设备端向移动管理端移动管理端发送应用层的连接请求，置连接请求AR位为1，并将自身设备ID填充至数据包中。

d）、移动管理端接收到连接请求，回复连接确认（确认位ACK置1）或不回复。

e）、医疗设备端接收到连接确认后，置相应数据块标识位为1，将自身测量数据按格式填入数据包中发送给移动管理端移动管理端。若长时间没有连接确认响应（超过设备默认超时时限），则判超时，并返回。

f）、移动管理端接收到数据包后进行解析，若数据有误，则发送数据出错信息（出错位ERR置1）指示医疗设备重新发送，否则返回确认信息；若医疗设备长时间未得到回复，则判超时，将重新发送数据。

g）、数据确认发送成功后，医疗设备清除本次测量数据或使用其他方式处理。

h）、医疗设备判断无可发送数据后，发送释放连接请求，此次数据发送完成。

下面举例描述：

以蓝牙作为底层传输方式，移动设备以手机为平台举例，描述一个完整的使用血压仪测量数据并发送至系统的过程。

a）、当血压仪完成一次测量后，将测量数据保存在本地存储中。

b）、支持蓝牙连接的血压仪与手机进行蓝牙配对并连接，完成双方间的物理连接。

c）、血压仪向手机发送应用层的连接请求，置连接请求AR位为1，并将自身设备ID填充至数据包中。

d）、手机上的管理软甲接收到连接请求，回复连接确认（确认位ACK置1）或不回复。

e）、血压仪接收到连接确认后，置血压数据块标识位为1，将自身测量数据按格式填入数据包中发送给手机。若长时间没有连接确认响应（超过设备默认超时时限），则判超时，并返回。

f）、手机移动管理端接收到数据包后进行解析，若数据有误，则发送数据出错信息（出错位ERR置1）指示血压仪重新发送，否则返回确认信息，若血压仪长时间未得到回复，则判超时，将重新发送数据。

g）、数据确认发送成功后，血压仪清除本次测量数据。

h）、血压仪判断无可发送数据后，发送释放连接请求，此次数据发送完成。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种移动管理端与多种家用医疗仪器数据通信的通用方法，其特征在于：按照如下方式运行：

a）、当医疗设备完成一次测量后，将测量数据保存在本地存储中；

b）、医疗设备与移动设备通过其支持的连接方式，完成双方间的物理连接；

c）、医疗设备端向移动管理端发送应用层的连接请求，置连接请求AR位为1，并将自身设备ID填充至数据包中；

d）、移动管理端接收到连接请求，回复连接确认或不回复，回复连接确认时确认位ACK置1；

e）、医疗设备端接收到连接确认后，置相应数据块标识位为1，将自身测量数据按格式填入数据包中发送给移动管理端；

若长时间没有连接确认响应，即超过设备默认超时时限时，则判超时，并返回；

f）、移动管理端接收到数据包后进行解析，若数据有误，则发送数据出错信息指示医疗设备重新发送，出错位ERR置1，否则返回确认信息；若医疗设备长时间未得到回复，则判超时，将重新发送数据；

g）、数据确认发送成功后，医疗设备清除本次测量数据或使用其他方式处理；

h）、医疗设备判断无可发送数据后，发送释放连接请求，此次数据发送完成；

个人医疗设备与移动设备的连接传输过程中具有如下的状态转换；

对于医疗设备而言，具有如下状态；

状态1：医疗设备的初始状态，表示未进行连接，在进行物理连接后进入此状态；

状态2：医疗设备发送连接请求后，将转入本状态并不断循环等待系统发回的确认信息；

状态3：设备接收到移动管理端回复的确认信息后，将转入本状态，表示进入连接状态；

本状态分为两个子状态：

状态31：表示此时医疗设备正准备发送测量数据，是医疗设备进入连接状态并进行数据打包时的状态；

状态32：表示此时设备在等待移动管理端回复，回复可能为出错或者确认，设备根据自身环境和回复信息选择重新传输出错数据或继续传输其他数据或发出释放连接请求；

状态4：当医疗设备无可发送数据时，向系统发送释放连接请求，并将自身从状态3转入本状态，同时不断循环等待系统确认；

当医疗设备收到系统确认后释放连接并转移至状态1，断开物理连接；

对于移动设备而言，具有如下状态；

状态1: 移动设备的初始状态，表示未进行连接，在进行物理连接后进入此状态；

状态2：移动管理端接收到连接请求后，将转入本状态并产生回复信息；

状态3：移动管理端回复确认信息后，将转入本状态，表示进入连接状态；

状态3分为两个子状态：

状态31：表示此时系统正等待医疗设备端发送测量数据；

状态32：表示系统接收到数据，进行数据校验，产生回复；若校验出错，则回复出错，否则回复确认；

状态4：当接收到释放连接请求时，移动管理端将自身从状态3转入本状态，并产生回复信息；

移动管理端回复确认信息后转移至状态1。

2.根据权利要求1所述移动管理端与多种家用医疗仪器数据通信的通用方法，其特征在于：对应的移动管理端能够连接多个医疗设备，所以移动管理端对一个已物理连接的医疗设备需要保存一个状态副本，副本根据一个医疗设备与移动管理端的互动改变状态。