喬洪勇，黃丹飛，孫 靜

(長(zhǎng)春理工大學(xué) 生物醫(yī)學(xué)工程系，吉林 長(zhǎng)春130022)

醫(yī)院信息系統(tǒng)HIS(Hospital Information System)亦稱“醫(yī)院管理信息系統(tǒng)”，是指利用計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等現(xiàn)代化手段，對(duì)醫(yī)院及其所屬各部門的人流、物流、財(cái)流進(jìn)行綜合管理，從而為醫(yī)院的整體運(yùn)行提供全面的、自動(dòng)化的管理及各種服務(wù)的信息系統(tǒng)?，F(xiàn)有的HIS系統(tǒng)已初步實(shí)現(xiàn)了財(cái)務(wù)管理、人事管理、藥品庫(kù)存管理等功能。但在傳統(tǒng)的醫(yī)護(hù)流程中，HIS與病人沒有直接關(guān)系，醫(yī)護(hù)人員需要通過紙質(zhì)病歷查看病人信息；在執(zhí)行醫(yī)囑過程中，需要人工判斷該病人和藥品是否正確等信息；在詢問病人信息時(shí)，需要用筆記錄病人信息，最后回到護(hù)士站后進(jìn)行電腦登記。這種落后的信息傳遞方式，加重了護(hù)士工作，且極易造成由于人工判斷錯(cuò)誤或書寫錯(cuò)誤而造成的醫(yī)療事故。

為了解決傳統(tǒng)醫(yī)護(hù)流程中的系列問題，本文提出了一種基于HIS的移動(dòng)護(hù)士終端的設(shè)計(jì)。該移動(dòng)護(hù)士終端以HIS為支撐平臺(tái)，以手持設(shè)備(PDA)為硬件平臺(tái)，以無(wú)線局域網(wǎng)為網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)HIS向病房的擴(kuò)展和延伸，極大地推動(dòng)了醫(yī)院的無(wú)紙化、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)化辦公[1]。該設(shè)計(jì)還集成了RFID識(shí)別技術(shù)，簡(jiǎn)化護(hù)士的登錄操作，提高了整個(gè)系統(tǒng)的安全性。目前，HIS的應(yīng)用大多局限在管理層，移動(dòng)護(hù)士終端在國(guó)內(nèi)的醫(yī)院還沒有得到推廣應(yīng)用。隨著社會(huì)的發(fā)展，大部分醫(yī)院終將HIS系統(tǒng)覆蓋到醫(yī)囑執(zhí)行的全過程，因而設(shè)計(jì)移動(dòng)護(hù)士終端具有非常重要的臨床意義和巨大的市場(chǎng)需求[2]。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

基于HIS的移動(dòng)護(hù)士終端主要由ARM11系列的Samsung S3C6410嵌入式芯片、RIFD讀卡器系統(tǒng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WiFi組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該移動(dòng)護(hù)士終端采用Wince6.0作為其操作系統(tǒng)，使用戶可以體驗(yàn)到友好的用戶操作界面，并且該系統(tǒng)具有完善、規(guī)范的底層驅(qū)動(dòng)，使得整個(gè)系統(tǒng)更為穩(wěn)定。此外，該移動(dòng)護(hù)士終端還集成了RIFD讀卡器系統(tǒng)，使得護(hù)士的操作更為方便。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WiFi使護(hù)士終端能夠連接到醫(yī)院信息管理系統(tǒng)，讓護(hù)士能夠提交醫(yī)囑執(zhí)行情況且能實(shí)時(shí)更新醫(yī)囑的變化。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于HIS的移動(dòng)護(hù)士終端由嵌入式的軟硬件構(gòu)成。其中硬件主要包括S3C6410處理器及其基本外設(shè)和RIFD讀卡器。

2.1 嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于S3C6410的移動(dòng)護(hù)士終端具有體積小、功耗低、易于擴(kuò)展升級(jí)等特點(diǎn)。S3C6410處理器外設(shè)電路主要有JTAG口、RAM、Flash、供電模塊、復(fù)位電路、觸摸屏控制、WiFi模塊以及RIFD讀卡器，其中RIFD讀卡器與S3C6410以串口的方式連接。硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 硬件結(jié)構(gòu)框圖

2.2 RFID讀卡器的原理及設(shè)計(jì)

RFID技術(shù)俗稱電子標(biāo)簽，絕大多數(shù)RFID技術(shù)根據(jù)電感耦合的原理進(jìn)行工作[3]。RFID技術(shù)具有高效、快速、可靠、非視距讀取和可工作于惡劣環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)采集和信息識(shí)別領(lǐng)域[4]。

RFID讀卡器的硬件主要由以下模塊組成：供電模塊、晶振模塊、微處理器、卡片掃描模塊、發(fā)光模塊、音頻模塊和串口通信。讀卡器的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

圖3 讀卡器的結(jié)構(gòu)框圖

2.2.1 RFID讀卡器硬件電路設(shè)計(jì)

圖4 讀卡器的硬件電路

RFID讀卡器的硬件電路如圖4所示。讀卡器的微處理器部分采用ATmega 8負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)讀卡器的控制以及數(shù)據(jù)的傳輸。晶振模塊采用C8、C9和Y1組成一個(gè)無(wú)源晶振電路。供電模塊選用LM1117-MP-3.3芯片給電路提供穩(wěn)定的3.3 V電壓?？ㄆ瑨呙枘K選用非接觸式通信中高集成度讀寫卡系列芯片MF RC522，它是一款低電壓、低成本、小體積的非接觸式讀寫卡芯片，把MF RC522芯片插入硬件電路Header8處，系統(tǒng)啟動(dòng)，該部分即進(jìn)入掃描狀態(tài)。發(fā)光模塊由發(fā)光二極管D2、穩(wěn)壓管D1以及電阻R1、R2組成，打卡機(jī)正處于搜索卡片狀態(tài)時(shí)發(fā)光二極管以一定的頻率閃爍。音頻模塊由揚(yáng)聲器、電阻R3和三極管組成，有人刷卡時(shí)，該部分就會(huì)發(fā)出“嘀”的一聲。處理器S3C6410利用串口對(duì)RFID讀卡器進(jìn)行控制及數(shù)據(jù)的傳送。

2.2.2 RFID讀卡器的數(shù)據(jù)格式

讀卡器串口通信參數(shù)為：波特率9 600 Baud、數(shù)據(jù)位8位、停止位1位、無(wú)檢驗(yàn)、無(wú)流控制。接口邏輯電平為3.3 V，直接連接在S3C6410板的串口接點(diǎn)上[5]。

在讀卡器待機(jī)時(shí)，讀卡器周期性檢測(cè)附近空間內(nèi)的RFID卡，每個(gè)檢測(cè)周期都通過串口向外發(fā)送一個(gè)字符“T”，以示讀卡器正常待機(jī)。當(dāng)檢測(cè)到附近有RFID卡后，讀取卡內(nèi)條碼號(hào)，通過串口發(fā)送出來(lái)。發(fā)送時(shí)，條碼號(hào)以ASCII字符方式傳輸，傳輸格式如圖5所示。

圖5 RFID讀卡器數(shù)據(jù)格式

其中，待機(jī)時(shí)，約每300 ms發(fā)送一次待機(jī)位T，讀卡器正常工作時(shí)，待機(jī)位T會(huì)一直出現(xiàn)，因此可以用來(lái)確認(rèn)讀卡器工作狀態(tài)。但在條碼數(shù)據(jù)傳輸過程中，不會(huì)穿插出現(xiàn)待機(jī)位T。

條碼數(shù)據(jù)的傳輸過程以“S”作為開始標(biāo)志，以“P”作為結(jié)束標(biāo)志。S出現(xiàn)以后，最先傳輸?shù)氖? B表示的有效數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，范圍是1～99。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的計(jì)算方式為：Data字節(jié)數(shù)+CRC7字節(jié)數(shù)。由于通信采用ASCII字符方式傳輸，即將條碼號(hào)及CRC7校驗(yàn)碼以16進(jìn)制表示后傳輸，所以對(duì)于一般RFID卡，條碼號(hào)占8 B，CRC7校驗(yàn)碼占2 B，共計(jì)10 B。在停止標(biāo)志P以前的保留數(shù)據(jù)沒有意義，忽略即可。例如條碼號(hào)為8855426F的RFID卡，通信時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)如圖6所示。

圖6 串口數(shù)據(jù)示例

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)主要包括基于嵌入式芯片S3C6410的Wince6.0系統(tǒng)的應(yīng)用程序和基于ATmega8的RFID讀卡器控制程序。兩者之間通過UART串口通信的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，保證系統(tǒng)有條不紊地運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.1 RFID讀卡器控制程序設(shè)計(jì)

基于ATmega8的RFID讀卡器控制程序由AVR Studio開發(fā)、C語(yǔ)言編寫。其主要作用是通過SPI通信控制MF RC522工作，利用UART通信實(shí)現(xiàn)RFID讀卡器與Wince6.0應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)傳遞，以及提示該模塊是否正常工作。其程序構(gòu)架如圖7所示。

圖7 RFID讀卡器程序構(gòu)架

3.2 Windows CE6.0應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

Windows CE6.0是非?？煽亢蛯?shí)時(shí)性很好的操作系統(tǒng)，特別適合于有限資源的硬件平臺(tái)[6]。本設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序由VS2005開發(fā)、C++語(yǔ)言編寫，其主要作用是控制整個(gè)移動(dòng)護(hù)士終端系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)、響應(yīng)RFID讀卡器的請(qǐng)求以及允許護(hù)士在權(quán)限范圍內(nèi)執(zhí)行相應(yīng)的修改操作。Wince6.0應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8 Wince6.0應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)

當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)之后，程序首先進(jìn)入登錄界面并提示護(hù)士選擇登錄方式：RFID卡登錄或賬戶密碼登錄，護(hù)士可以任選一種登錄方式進(jìn)入移動(dòng)護(hù)士終端；然后護(hù)士可以看到自己的相關(guān)信息，除此之外，護(hù)士還可以選擇病人信息的查看方式(查看療區(qū)所有患者、病房查看及通過電子標(biāo)簽查看)；最后，護(hù)士就進(jìn)入到病人信息界面，在這里護(hù)士可以查看病人的基本信息、診斷結(jié)果、醫(yī)囑信息、就診記錄和生命體征等相關(guān)信息。軟件設(shè)計(jì)流程如圖9所示。

4 系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn)

該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了護(hù)士刷卡登錄、病人電子標(biāo)簽掃描、護(hù)士查看病人醫(yī)囑、護(hù)士記錄相應(yīng)信息等功能。

（1）護(hù)士通過讀RFID卡的方式登錄移動(dòng)護(hù)士終端。RFID卡登錄界面如圖10所示。

（2）除了RFID卡登錄之外護(hù)士還可以通過用戶名加密碼認(rèn)證。賬戶密碼登錄如圖11所示。

圖9 軟件設(shè)計(jì)流程

圖10 RFID打卡登錄

圖11 賬戶密碼登錄

（3）可以通過3種方式查看登記的病人：RFID掃碼方式、根據(jù)病房查找、根據(jù)患者列表查找。查看患者方式選擇如圖12所示。

圖12 3種查看患者方式

（4）護(hù)士進(jìn)入患者信息界面后，即可查看病人的相關(guān)信息：基本信息、照片、醫(yī)囑信息、診斷結(jié)果、生理指標(biāo)、入院記錄等。病人信息如圖13所示。

圖13 病人信息

本設(shè)計(jì)主要由S3C6410嵌入式芯片及其基本外設(shè)、Windows CE6.0操作系統(tǒng)和RFID讀卡器組成，實(shí)現(xiàn)了電子卡片掃描、電子病歷的查看及醫(yī)囑執(zhí)行情況的反饋等功能。這一設(shè)計(jì)優(yōu)化了護(hù)士的工作流程，提高了護(hù)理工作質(zhì)量和效率；推動(dòng)了護(hù)理管理的創(chuàng)新與發(fā)展，加大了對(duì)護(hù)理環(huán)節(jié)質(zhì)量控制的力度，利于護(hù)士長(zhǎng)掌握全科的護(hù)理工作狀態(tài)；責(zé)任護(hù)士能及時(shí)有效地為患者提供各種治療與護(hù)理信息，有利于建立良好的護(hù)患關(guān)系；移動(dòng)護(hù)士終端的設(shè)計(jì)將現(xiàn)有HIS覆蓋到護(hù)士執(zhí)行醫(yī)囑的全過程，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)囑生命周期內(nèi)的數(shù)字化管理。但本設(shè)計(jì)也存在它的局限性，如本設(shè)計(jì)存儲(chǔ)電量的能力有限，應(yīng)該進(jìn)一步增加電池容量，延長(zhǎng)其工作時(shí)間。目前國(guó)外移動(dòng)護(hù)士終端在臨床醫(yī)護(hù)方面的應(yīng)用已經(jīng)相對(duì)成熟，國(guó)內(nèi)在這方面的應(yīng)用還處于開始階段，其功能有待于進(jìn)一步開發(fā)和完善，以期能更加方便地應(yīng)用于臨床護(hù)理工作，推動(dòng)我國(guó)護(hù)理事業(yè)的發(fā)展。

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[4]龐明.物聯(lián)網(wǎng)條碼技術(shù)與射頻識(shí)別技術(shù)[M].北京：中國(guó)財(cái)富出版社，2011.

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