張永壽 趙曉辰 朱傳玉 閻洪輝

醫(yī)療設(shè)備在醫(yī)院的救治工作中起到重要作用，醫(yī)療設(shè)備位置追蹤的動(dòng)態(tài)管理應(yīng)成為醫(yī)院管理的重要組成部分[1]。醫(yī)療設(shè)備位置信息管理系統(tǒng)集北斗定位技術(shù)、射頻識(shí)別(radio frequency identification，RFID)無線技術(shù)以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)于一體，用于醫(yī)療設(shè)備位置定位、醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和設(shè)備信息管理等[2-3]。由于衛(wèi)星定位系統(tǒng)自身技術(shù)特性，無法完全實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位及室內(nèi)外定位的無縫對(duì)接[4-5]。為此，本研究設(shè)計(jì)一種組合定位系統(tǒng)，包括醫(yī)療設(shè)備管理軟件及醫(yī)療設(shè)備位置狀態(tài)的追蹤定位儀，將北斗衛(wèi)星定位技術(shù)、無線RFID技術(shù)以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)等融合，建立一套先進(jìn)、規(guī)范、優(yōu)化的管理機(jī)制和系統(tǒng)化軟件，可在室外范圍及一定的室內(nèi)范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的無縫定位導(dǎo)航。

1 醫(yī)療設(shè)備追蹤定位儀設(shè)計(jì)

1.1 功能需求分析

追蹤儀應(yīng)具備7個(gè)功能需求：①實(shí)現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備的精準(zhǔn)實(shí)時(shí)定位，定位數(shù)據(jù)包括平面與空間數(shù)據(jù)兩種；②實(shí)現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備，尤其是急救設(shè)備的使用狀態(tài)監(jiān)測(cè)[6]；③實(shí)現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備自動(dòng)化報(bào)修功能；④實(shí)現(xiàn)追蹤儀數(shù)據(jù)自動(dòng)讀取功能；⑤實(shí)現(xiàn)脫離監(jiān)管區(qū)域自動(dòng)報(bào)警功能[7]；⑥外觀設(shè)計(jì)做到小巧，便攜；⑦閱讀器位置合理安排，做到全方位無縫覆蓋[8]。

1.2 終端及狀態(tài)管理

定位導(dǎo)航主要應(yīng)用無線通信技術(shù)，現(xiàn)已準(zhǔn)備利用非傳統(tǒng)技術(shù)、短波或超短波及北斗終端進(jìn)行人員的定位導(dǎo)航，技術(shù)研究處于起步階段[9]。本研究研制的醫(yī)療設(shè)備追蹤儀借鑒人員定位導(dǎo)航中北斗模塊的設(shè)計(jì)做法，在醫(yī)療設(shè)備空間定位及狀態(tài)動(dòng)態(tài)管理上借鑒國(guó)內(nèi)輸液和監(jiān)護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[10-12]。現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行短距離的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，主要用于穩(wěn)定環(huán)境下的重癥監(jiān)護(hù)室(intensive care unit，ICU)，不適用于野戰(zhàn)環(huán)境[13]。

1.3 開發(fā)環(huán)境及硬件平臺(tái)

本研究研制的醫(yī)療設(shè)備追蹤儀終端是集成室內(nèi)外定位模塊、通信模塊和顯示模塊等，采用STM32核心硬件平臺(tái)，在Keil開發(fā)環(huán)境中完成程序設(shè)計(jì)，主要實(shí)現(xiàn)北斗衛(wèi)星定位信息獲取、RFID定位信息獲取、對(duì)服務(wù)器端授時(shí)及數(shù)據(jù)收發(fā)以及終端各種狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示。

1.4 定位及狀態(tài)采集模塊的組成

(1)精準(zhǔn)定位及狀態(tài)采集部分模塊通過對(duì)醫(yī)療設(shè)備安裝RFID標(biāo)簽及RFID遠(yuǎn)距離讀寫器，采集RFID標(biāo)簽發(fā)送的高頻射頻信號(hào)[14]；讀寫器采集到數(shù)據(jù)后，通過各種傳輸方式，將位置信息及使用狀態(tài)上傳總控制中心固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)平臺(tái)，完成固定資產(chǎn)室內(nèi)定位信息及使用狀態(tài)的采集。

(2)精準(zhǔn)定位及狀態(tài)采集部分模塊主要包括RFID定位、RFID通訊及醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)搜集3部分。操作人員通過模塊上的人機(jī)交互界面錄入設(shè)備狀態(tài)；RFID射頻模塊自動(dòng)識(shí)別RFID芯片位置[15]；共用RFID射頻模塊將醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)信息及位置信息上傳至RFID讀寫器，讀寫器通過局域網(wǎng)將信息匯總至子區(qū)域指揮系統(tǒng)計(jì)算機(jī)。

1.5 系統(tǒng)的構(gòu)成

追蹤定位儀系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為操作平臺(tái)，以固定式RFID讀取終端、手持式RFID信息分析終端和RIFD桌面發(fā)卡終端為輔助工具，構(gòu)成完整的醫(yī)療設(shè)備管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)醫(yī)院裝備器械的綜合管理平臺(tái)，具有地理信息管理、監(jiān)控和查詢功能。追蹤定位儀系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 追蹤定位儀系統(tǒng)構(gòu)成示圖

2 醫(yī)療設(shè)備追蹤定位儀工作原理與功能

2.1 追蹤定位儀工作原理

每件醫(yī)療設(shè)備都附有具有唯一ID號(hào)碼的電子標(biāo)簽，當(dāng)資產(chǎn)進(jìn)入RFID識(shí)別區(qū)域時(shí)，天線通過發(fā)送微波信號(hào)激活電子標(biāo)簽電路，電子標(biāo)簽發(fā)送回波信號(hào)，二者進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，讀寫器獲取相關(guān)信息。同時(shí)將該設(shè)備相關(guān)信息實(shí)時(shí)上傳到RFID系統(tǒng)服務(wù)器，進(jìn)行相應(yīng)的格式轉(zhuǎn)化、過濾和相關(guān)后續(xù)統(tǒng)計(jì)處理，作為其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、查詢等功能的數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備日常管理變動(dòng)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控、記錄和自動(dòng)更新。

2.2 追蹤定位儀功能

RFID無線標(biāo)簽及單片機(jī)通過電池供電，單片機(jī)與RFID無線標(biāo)簽之間通過總線通訊。RFID讀寫器在讀取RFID無線標(biāo)簽信息時(shí)，同時(shí)讀取單片機(jī)內(nèi)信息，達(dá)到醫(yī)療設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)讀取功能。精準(zhǔn)定位及狀態(tài)采集部分模塊工作原理如圖2所示。

圖2 精準(zhǔn)定位及狀態(tài)采集部分模塊工作原理示圖

3 醫(yī)療設(shè)備追蹤定位儀的應(yīng)用

追蹤定位儀可粘貼在所有醫(yī)療設(shè)備上，主要應(yīng)用于急救類醫(yī)療設(shè)備，如監(jiān)護(hù)儀、呼吸機(jī)、輸注泵和除顫儀等，并通過上位機(jī)將醫(yī)療設(shè)備與追蹤定位儀在系統(tǒng)內(nèi)綁定(如圖3所示)。

圖3 追蹤定位儀示圖

當(dāng)醫(yī)護(hù)人員將醫(yī)療設(shè)備放入手術(shù)間或其他位置時(shí)，放置于房間門框內(nèi)的RFID讀卡器會(huì)自動(dòng)讀取并記錄醫(yī)療設(shè)備所在位置。醫(yī)護(hù)人員取用醫(yī)療設(shè)備上粘貼的追蹤儀標(biāo)識(shí)為“可使用”狀態(tài)的醫(yī)療設(shè)備時(shí)，設(shè)備開機(jī)后，追蹤儀可自動(dòng)采集設(shè)備開機(jī)信號(hào)，或由醫(yī)護(hù)人員按壓“使用中”按鈕，此時(shí)設(shè)備將處于使用狀態(tài)。當(dāng)醫(yī)療設(shè)備使用完畢斷電后，追蹤儀可采集到設(shè)備的斷電信號(hào)，或由醫(yī)護(hù)人員按壓“可使用”按鈕，這時(shí)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)顯示該醫(yī)療設(shè)備處于空閑狀態(tài)。如果醫(yī)護(hù)人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備使用異樣，可立即按壓“保養(yǎng)、維修”按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)接受維修信息，并上傳處理，相關(guān)部門對(duì)待使用的醫(yī)療設(shè)備處理完畢后，儀器恢復(fù)可使用狀態(tài)。設(shè)備科人員可在后臺(tái)系統(tǒng)對(duì)醫(yī)療設(shè)備位置信息、狀態(tài)信息一目了然。后臺(tái)系統(tǒng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)醫(yī)療設(shè)備使用時(shí)間，并對(duì)達(dá)到保養(yǎng)狀態(tài)的醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行報(bào)警提示。

本研究設(shè)計(jì)的醫(yī)療設(shè)備追蹤定位儀，利用新技術(shù)、新方法，打破傳統(tǒng)的衛(wèi)星定位技術(shù)，結(jié)合新技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)療設(shè)備位置的空間定位及狀態(tài)采集，使醫(yī)療設(shè)備管理動(dòng)態(tài)化。北斗定位導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用于室外定位，定位精度能達(dá)到10 m，無線射頻技術(shù)應(yīng)用于室內(nèi)定位，定位精度能達(dá)到1 m，由此可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)、室外精確定位的無縫銜接，且終端小巧，安裝方便，適合野戰(zhàn)醫(yī)院使用。不同模塊的數(shù)據(jù)完成采集后，通過各種傳輸方式將信息上傳給總控制中心的固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)平臺(tái)，平臺(tái)將對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、存儲(chǔ)和判斷等，完成固定資產(chǎn)的全面、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理。

4 結(jié)語(yǔ)

醫(yī)院內(nèi)的醫(yī)療設(shè)備安裝設(shè)備追蹤定位儀后，設(shè)備管理科室可實(shí)時(shí)了解醫(yī)療設(shè)備的位置及使用情況，尤其是通過監(jiān)測(cè)急救設(shè)備的使用狀態(tài)和位置，可方便急救設(shè)備的借用。醫(yī)療設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，設(shè)備追蹤儀可自動(dòng)報(bào)修，醫(yī)護(hù)人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備使用異樣，按壓“保養(yǎng)、維修”按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)接受維修信息并上傳處理，處理完畢后儀器恢復(fù)可使用狀態(tài)。醫(yī)療設(shè)備追蹤定位儀的應(yīng)用，可實(shí)時(shí)掌握醫(yī)療設(shè)備的位置及使用情況，監(jiān)測(cè)急救設(shè)備的使用狀態(tài)和位置。