嵌入式Linux系统在数字化医疗设备中实践

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摘要：随着时代的飞速发展，医疗设备也越来越先进。现如今，人们都将嵌入式系统和医疗设备相结合，使得医疗的过程可以更加精细，并且为医疗设备的数字化打下基础。目前与嵌入式系统相结合的医疗设备获取了更多的市场份额，成为医疗设备行业的主力军。所以现代化医疗设备要想更加先进，技术人员就应该克服将嵌入式系统与医疗设备相结合过程中的困难。

关键词：数字化医疗设备；嵌入式系统；linux操作系统

时代在持续发展，人们对医疗服务的要求不仅是单纯的临床救治。现如今，医疗行业还发展出了医疗预防、医疗急救、医疗康复等多方面的医疗服务，实现了多元化、多层次的医疗体系。这些转变使得医疗行业的从业人员对医疗设备的要求不断提高。而嵌入式技术已经在国防军事、电子行业、网络通信以及医疗设备等行业都得到了广泛的应用。嵌入系统和医疗设备相结合，提高了医疗服务的准确性。在中国人们对先进医疗器械的需求是巨大的。所以，着重研究和开发出先进的新型医疗设备是相关工作人员的任务重点。

1嵌入式系统和嵌入式操作系统

嵌入式系统的载体是电脑应用。所以其技术支撑是计算机技术。嵌入式系统对系统运行的稳定性有极高的要求，并且技术人员在设计应用软件的时候，还必须考虑系统的能耗以及成本问题。在医疗设备行业中，高端设备领域存在着很多的机遇和挑战。在嵌入式系统的领域中还需要更多的技术人员不断探索和创造。在日常生活中，凡是现代化电子器械一般都有嵌入式系统的存在。而嵌入式系统也有简单型嵌入和复杂型嵌入的区分。简单型嵌入不需要有操作系统的支持，而要维持嵌入式系统运行只需要写入一个循环控制的程序进行处理外部信息就可以了。这种嵌入方式也往往出现在简单的医疗器械中，因为简单的医疗器械对嵌入系统的要求并不是很高，所以一些简单的无操作系统的嵌入方式就可以满足这些医疗器械的需要。复杂型嵌入则必须具备科学可行的操作系统，否则，嵌入的系统就无法运行，造成精力和资源上的浪费。现如今，人们都要求医疗器械功能的多元化。面对越来越复杂的医疗设备，简单型嵌入系统已经无法满足人们的需求。时代也在不断发展，网络是时代的宠儿，不断在人们的生活中普及。所以，具备联网功能也是现代医疗器械所必不可少的功能之一。在医疗行业对系统的要求提高的前提下，工作人员还采用循环控制的方式嵌入复杂的系统，则会导致应用软件的复杂程度放大，进而影响其稳定性和安全性。而若引入操作系统，工作人员把时间精力都投入软件的应用，就保证了系统的稳定性和安全性。工作人员要进行嵌入式操作系统的产品开发，首要任务就是选择系统原型。能够满足要求是硬性条件，性价比又是产品开发人员首要考虑的因素。所以，一个源代码免费开放并且性能稳定，技术先进的操作系统在现如今的市场环境中可以说是相当完美的。综合权衡下，嵌入式Linux操作系统成为现如今医疗设备在进行嵌入式系统应用开发的首要选择。

2嵌入式Linux操作系统的优势

2.1开放内核源代码

GPL是嵌入式Linux操作系统所必须要遵循的原则，其用法律保障了客户可以免费使用嵌入式Linux操作系统以及对其修改的权利。在医疗设备的行业中，不同的应用产品需要嵌入式系统进行不同程度的改造，以保证该应用产品的需求得到满足。由于嵌入式Linux操作系统的源代码免费开放，技术人员可以根据应用产品的需求针对性地对系统内核进行改造。嵌入式Linux操作系统的灵活性也方便了技术人员对嵌入式操作系统进行特殊化的改造。

2.2强大的网络支持

互联网是时代的宠儿，所以医疗设备行业要想得到发展，将医疗设备与互联网相结合是未来发展的必然趋势。技术人员把医疗设备和互联网相结合实现了远程观察、远程诊断、远程监护，甚至远程治疗。在网络上，只要双方愿意，技术就可以互通。在医疗技术不发达的地区可以在网络上接受医疗技术发达地区的技术共享，以此提高医疗服务的水平。现如今有许多高水平的数字化医疗设备实现了医疗设备与互联网的互联。但是，也有许多的医疗设备达不成与互联网互联的条件。网络连接或许可以将自我诊断、自我监控、自我医疗的医疗服务模式成为现实。

3嵌入式Linux系统在医疗设备中的应用实例

嵌入式Linux操作系统在远程医疗领域中的应用在于远程医疗监护体系的主要服务器端口以及监护病人的终端设备之中。在医疗过程当中，每个监护患者的终端设备必然由位于医院中心的服务器端口进行控制和调节。而监护端口则实时向中央服务端口发送患者的生命体征，用于专业医疗人员进行专业的医疗分析，并且对患者的情况想好针对的策略。而监护病人的端口要将收集的信息进行传递则必须通过各种途径，其中最常见的就是通讯信道，比如，光纤、局域网等。嵌入式Linux系统的医疗软件设计会在很多不同的平台中进行实验，其中最普遍被使用的就是Hm701ESP嵌入式系统实验平台。Hm701ESP嵌入式系统实验平台还没有一个苹果大，但是，其却具备了很完备的功能，比如，系统存储器、显示系统、工业级动态存储器以及固态存储器等。更加令人惊喜的是其具备波特率为921.6Kps的全功能串口。专业的技术人员进行嵌入式Linux操作系统的医疗软件开发时，为了使得最终的医疗设备能够投入使用并且可以很好地帮助医院以及患者，他们可以把自己的设计任务进行切割，根据实际情况进行随时的调整，甚至可以多线程并行执行，如此大大增强了嵌入式Linux操作系统的稳定性，保障了医疗的稳定进行，以及患者的生命安全。其次，嵌入式操作系统必须要对接收的任务进行优先级的排序。优先级别高的任务就应该最先受到处理。而如何判断优先级的高低的解决方案是让嵌入式Linux操作系统通过其重要程度以及实时性要求是否严格进行判断。在嵌入式Linux操作系统的运行中，每个任务的优先级都是固定的，一旦由嵌入式Linux操作系统进行判断并且分类后就不再改变。首先，优先级最高的任务是系统的监视。其次，是键盘的扫描以及LGD显示，接下来是数据的接收、数据的发送，还有数据的预处理等等。接下来的预警任务、报警任务以维持通信相对于前几个任务而言对于嵌入式Linux操作系统的重要性以及实时性的要求就没那么高。而系统监视任务主要是监视嵌入式Linux操作系统是否可以正常稳定工作，当嵌入式Linux操作系统无法正常稳定地工作时，系统监视任务便可以及时向中央服务端口的计算机传递信息，并及时将嵌入式Linux操作系统发生的错误进行修正，使得出错的嵌入式Linux操作系统重新正常工作。

4嵌入式Linux操作系统的实时性

但是，值得强调的一点是嵌入式Linux操作系统一开始并不是专门以嵌入式系统设计的操作程序，所以嵌入式Linux操作系统在发展初期存在各式各样的问题，其中就包含实时性不强的问题。但是，随着技术发展，硬件水平也随之得到提高，系统的内存容量增大，很好地解决了嵌入式Linux操作系统实时性不强的问题。具备实时性其实并不是一个通用操作系统要具备的性能，嵌入式Linux操作系统甚至也不需要实时性。但是，在医疗设备行业中，要想实现医疗设备的数字化，在某些特定场合，数字化的医疗设备要发挥作用就必须具备良好的实时性能。当对重症患者进行心电监护时，数字化医疗设备的实时性就至关重要。为了保证医疗患者的安全，技术人员需要保证系统可以对重症患者心电的异常情况及时做出反应，并且可以及时传递信息。此时，医疗器械行业的从业人员就必须提高对嵌入式Linux操作系统实时性的要求。嵌入式Linux操作系统作为本身源代码免费开放的操作系统，有数不胜数的程序员对其进行了程序的完善，甚至为其附加了更多的功能，使得嵌入式Linux操作系统更加高效。更加重要的是推进嵌入式Linux操作系统发展的不是商业和资本，取而代之的是网络爱好者的爱好和兴趣。在网络上，爱好者为了嵌入式Linux操作系统的发展投入了大量的时间和精力，也提供了一般系统运行错误时的解决方法。

5结语

国内的制造企业所生产出来的高水平医疗设备达不到人们的要求。所以技术人员应当积极利用嵌入式Linux操作系统开发具备自主知识产权的先进高水平的医疗设备。技术人员要怀着“雄关漫道真如铁”的决心在高水平医疗设备的研发领域里不断探索和创造。

参考文献：

[1]吴宗涛.嵌入式Linux操作系统在数字化医疗设备中的实践[J].数字技术与应用,2015,000(008):215-215.

[2]王伟,杨仲乐,马振玲.嵌入式Linux操作系统在数字化医疗设备中的应用[J].医疗设备信息,2004,19(10):26-28.

[3]王伟,杨仲乐,马振玲.嵌入式Linux操作系统在数字化医疗设备中的应用[J].医疗设备信息,2004(10):29-31+23.

[4]嵌入式Linux在数字化变电站实时采样单元中的应用[J].电力系统自动化,2010.

作者:王楠 单位:西安高新科技职业学院