欒鳳凱

（武漢理工大學(xué) 信息工程學(xué)院，湖北 武漢430070）

1 簡(jiǎn)介

目前，國(guó)內(nèi)醫(yī)院的特質(zhì)打印機(jī)主要有包埋盒打印機(jī)、玻片打印機(jī)、試管打印機(jī)三種，且普遍體積龐大，價(jià)格昂貴，功能單一。而國(guó)內(nèi)醫(yī)療信息化產(chǎn)業(yè)發(fā)展卻如火如荼，國(guó)家政策導(dǎo)向大力推動(dòng)醫(yī)療信息化建設(shè)，國(guó)民健康意識(shí)不斷提升，醫(yī)療需求不斷增加，使特異性醫(yī)療打印、信息化打印成為現(xiàn)代國(guó)家醫(yī)療體系建設(shè)的剛性需求。

與此同時(shí)，醫(yī)院內(nèi)部云打印系統(tǒng)也尚未成型，信息留存不夠安全，對(duì)于患者來(lái)說(shuō)，信息查詢與信息留存都不安全。醫(yī)療打印產(chǎn)品短缺的情況，會(huì)導(dǎo)致患者信息不能以更快速度流動(dòng)到患者手上，增加患者的等待時(shí)間，提高醫(yī)院的運(yùn)營(yíng)成本，降低醫(yī)院的運(yùn)營(yíng)效率。同時(shí)，信息流通的速度與信息的時(shí)效性也會(huì)在一定程度上影響醫(yī)患關(guān)系。在這一前提下，本文提出了一種解決方案：基于一物一碼技術(shù)的特異性醫(yī)療打印機(jī)，可以為醫(yī)院提供更加便捷的醫(yī)療信息打印方式，為用戶提供更加安全的醫(yī)療信息留存與查詢方案。

2 醫(yī)療打印機(jī)的基本概念

本文所介紹的醫(yī)療打印機(jī)，其終端設(shè)備以打印機(jī)的打印功能為前提，通過(guò)無(wú)線方式將打印的數(shù)據(jù)發(fā)送到無(wú)線打印機(jī)，用戶終端獲得打印狀態(tài)和相關(guān)消息。對(duì)于用戶終端，無(wú)線打印機(jī)就像另一個(gè)終端或服務(wù)器，打印的數(shù)據(jù)以IEEE802.11 協(xié)議的形式在局域網(wǎng)中傳輸并由打印系統(tǒng)打印二維碼。

最終用戶的打印數(shù)據(jù)和命令通過(guò)無(wú)線模式傳輸?shù)綗o(wú)線打印模塊或APP，隨后無(wú)線打印模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為打印機(jī)主控制器接受的數(shù)據(jù)格式，并響應(yīng)相應(yīng)的調(diào)用，其打印出的二維碼可通過(guò)打印機(jī)自身掃碼功能進(jìn)行識(shí)別，并提取對(duì)應(yīng)存在云端中的信息。在整個(gè)過(guò)程中，本系統(tǒng)則作為無(wú)線用戶終端和打印機(jī)之間的橋梁，一端通過(guò)無(wú)線信號(hào)模式在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并與用戶終端或AP 通信，另一端與云平臺(tái)相連，其整體設(shè)計(jì)方案如圖1 所示。

圖1 整體設(shè)計(jì)方案

無(wú)線打印模塊的外觀和端口是一端通過(guò)天線建立的無(wú)線接口，另一端是用于有線打印時(shí)與打印系統(tǒng)通信的USB總線接口。其通過(guò)無(wú)線信號(hào)與用戶交換數(shù)據(jù)，并通過(guò)USB總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱蛴∠到y(tǒng)進(jìn)行打印。同時(shí)，打印進(jìn)度和情況通過(guò)總線反饋給主機(jī)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 整體設(shè)計(jì)

目前要解決的關(guān)鍵問(wèn)題為特異性打印、打印器械的信息存儲(chǔ)、實(shí)現(xiàn)物與碼的對(duì)應(yīng)、信息共享、數(shù)據(jù)保密等。本文所設(shè)計(jì)的醫(yī)療打印系統(tǒng)采用壓電式噴墨打印技術(shù)、二維碼識(shí)別技術(shù)、分布式賬本技術(shù)、加密技術(shù)等來(lái)解決這些問(wèn)題。

本系統(tǒng)以手持打印機(jī)為基礎(chǔ)，增加了Wi-Fi 模塊、藍(lán)牙模塊、光電傳感器等部分。Wi-Fi 模塊和藍(lán)牙模塊分別用于遠(yuǎn)程和近程聯(lián)機(jī)打印，即在異地遠(yuǎn)程的情況下，通過(guò)Wi-Fi模塊可以控制另一臺(tái)機(jī)器打?。蝗绻嚯x較近，則可以直接用藍(lán)牙模塊進(jìn)行信息傳輸。打印驅(qū)動(dòng)部分主要依靠FPGA 驅(qū)動(dòng)墨盒進(jìn)行噴墨打印。

3.2 主控模塊

本文設(shè)計(jì)的醫(yī)療打印機(jī)以ARM 作為主控設(shè)備，以其為核心，設(shè)計(jì)并簡(jiǎn)化了外圍電路，提高了系統(tǒng)的集成度，所用的ARM 型號(hào)為S5P4418，可提供快速的數(shù)據(jù)處理和流暢的界面切換。該產(chǎn)品自帶2 路UART、4 路USB、1 路OTG、1 路千兆以太網(wǎng)、2 路LVDS、1 路HDMI 等接口，具有強(qiáng)大的通訊功能。結(jié)合相應(yīng)的平臺(tái)設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)時(shí)可通過(guò)選擇產(chǎn)品重新優(yōu)化功能、存儲(chǔ)器、性能和引腳數(shù)量，以最小的硬件變化來(lái)滿足個(gè)性化的應(yīng)用需求。

在整個(gè)流程中，ARM 作為主要的控制器件，對(duì)屏幕、光電傳感器、無(wú)線信號(hào)收發(fā)器、打印驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行控制。它可以從云服務(wù)器上下載編碼信息并生成噴碼噴涂于包埋盒、玻片等相應(yīng)位置處，工作流程如圖2 所示。

圖2 主控模塊控制流程圖

3.3 云端交互設(shè)計(jì)

用戶使用從云服務(wù)器下載的編碼信息生成的噴碼噴涂于包埋盒、玻片等相應(yīng)位置處。編碼信息可支持從外部導(dǎo)入用戶已有的編碼，也可支持自定義規(guī)則生成編碼，這樣可方便用戶根據(jù)實(shí)際需求下載編碼信息。在完成噴碼工作后，用戶可使用例如具有攝像功能的手機(jī)等智能終端下載包括編碼信息在內(nèi)的數(shù)據(jù)列表，根據(jù)列表中的信息和編碼對(duì)應(yīng)關(guān)系完成一物一碼的關(guān)聯(lián)，也就是包埋盒或玻片與碼的關(guān)聯(lián)，生成關(guān)聯(lián)結(jié)果，并將其上傳至云服務(wù)器，由云服務(wù)器完成信息存儲(chǔ)與更新，使下一步具有相關(guān)權(quán)限的其他智能終端可實(shí)時(shí)獲取相關(guān)的一些信息。

工作流程如圖3 所示。

圖3 云端交互和數(shù)據(jù)傳輸流程圖

3.4 藍(lán)牙與Wi-Fi 驅(qū)動(dòng)部分設(shè)計(jì)

藍(lán)牙與Wi-Fi 驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)流程如圖4 所示。藍(lán)牙模塊與Wi-Fi 模塊用的都是標(biāo)準(zhǔn)的串口通信協(xié)議。串口通信的數(shù)據(jù)包由ARM 處理器通過(guò)自身的TXD 接口傳輸?shù)剿{(lán)牙或者Wi-Fi 的RXD 接口。在通信過(guò)程中主要分為發(fā)送和接收兩個(gè)過(guò)程。

發(fā)送過(guò)程：在發(fā)送過(guò)程中，CPU 將數(shù)據(jù)寫(xiě)入發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器，發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器將數(shù)據(jù)一次性發(fā)送給移位寄存器，然后再根據(jù)波特率將數(shù)據(jù)一位一位地移出，發(fā)給藍(lán)牙或Wi-Fi。

接收過(guò)程：在接收過(guò)程中，它經(jīng)過(guò)編解碼模塊，然后直接進(jìn)入到接收移位寄存器，接收移位寄存器一位一位地接收數(shù)據(jù)，然后再將接收到的數(shù)據(jù)一次性寫(xiě)到接收數(shù)據(jù)寄存器中，這樣，CPU 處理器就可以通過(guò)讀取接收數(shù)據(jù)寄存器來(lái)讀到接收的數(shù)據(jù)。

圖4 藍(lán)牙與Wi-Fi 的驅(qū)動(dòng)流程圖

3.5 一物一碼關(guān)聯(lián)系統(tǒng)和方法

現(xiàn)有的一物一碼關(guān)聯(lián)系統(tǒng)主要應(yīng)用于大型制造企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)線上，通常包括工控機(jī)PC、附碼設(shè)備、高速高解析的攝像頭、機(jī)械臂與服務(wù)器等。一套一物一碼關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的價(jià)格十分高昂，實(shí)現(xiàn)成本較高，并不適用于僅具有中小型生產(chǎn)線的企業(yè)。

手持式打印機(jī)和智能終端如圖5 所示，本文設(shè)計(jì)的一物一碼關(guān)聯(lián)系統(tǒng)包括手持式打印機(jī)和智能終端。

圖5 手持式打印機(jī)和智能終端

所述手持式打印機(jī)，用于從云服務(wù)器下載編碼信息，根據(jù)所述編碼信息生成噴碼，所述噴碼包括產(chǎn)品碼以及箱碼，并將所述產(chǎn)品碼噴涂于對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品上，以及將所述箱碼噴涂于所述產(chǎn)品所裝入的箱體上。

所述智能終端，用于根據(jù)自身權(quán)限下載包括所述編碼信息的工單列表，根據(jù)所述工單列表掃描所述產(chǎn)品碼和所述箱碼，并對(duì)所述產(chǎn)品碼和所述箱碼完成關(guān)聯(lián)，生成關(guān)聯(lián)結(jié)果，并將所述關(guān)聯(lián)結(jié)果上傳至云服務(wù)器。

在這期間中，操作人員可使用手持式噴碼機(jī)，將根據(jù)從云服務(wù)器下載的編碼信息生成的噴碼噴涂于產(chǎn)品、箱體等相應(yīng)位置處。在完成噴碼工作后，操作人員可使用例如具有攝像功能的手機(jī)等智能終端下載包括編碼信息在內(nèi)的工單列表，并逐次掃描產(chǎn)品碼、箱碼等噴碼，根據(jù)工單列表中的工單產(chǎn)品信息和編碼對(duì)應(yīng)關(guān)系完成一物一碼關(guān)聯(lián)，也就是產(chǎn)品與碼的關(guān)聯(lián)，生成關(guān)聯(lián)結(jié)果，并將其上傳至云服務(wù)器，由云服務(wù)器完成信息存儲(chǔ)與更新，使下一步工序或具有相關(guān)權(quán)限的其他智能終端可實(shí)時(shí)獲取產(chǎn)品的入庫(kù)、出庫(kù)等關(guān)聯(lián)狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)小型生產(chǎn)線產(chǎn)品的高效關(guān)聯(lián)與追溯。

另外，由于不需要在生產(chǎn)線上使用價(jià)格高昂的大型工控機(jī)、專(zhuān)用服務(wù)器、高速高解析識(shí)別設(shè)備與剔除設(shè)備等相關(guān)設(shè)備，本文應(yīng)用的這一技術(shù)大幅降低了一物一碼關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本，使更多企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)與追溯，幫助企業(yè)提高產(chǎn)品管理質(zhì)量。

3.6 打印模塊測(cè)試結(jié)果

本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的硬件設(shè)備需要一個(gè)單核I686 CPU，并至少具有一個(gè)USB2.0 端口的PC，IEEE 802.11b AP，Marvell 88w8782 芯片組WLAN 無(wú)線打印收發(fā)器卡SWL-2440U；軟件要求是具有Linux 內(nèi)核2.6.23.1-42.fc8 的Fedora Core（FC）8 核心系統(tǒng)，USB 8782 驅(qū)動(dòng)程序。

測(cè)試過(guò)程中，設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)后，無(wú)線打印模塊將在AP 之間傳輸無(wú)線打印數(shù)據(jù)，并測(cè)試無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的有效連接，無(wú)線打印模塊和AP 之間的距離設(shè)置為大約2 m。由計(jì)算機(jī)通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)酱蛴C(jī)的固定大小的打印數(shù)據(jù)文件（大約10 M）并進(jìn)行打印。打印機(jī)的無(wú)線接收模式設(shè)置為無(wú)線打印網(wǎng)絡(luò)測(cè)試模式，同時(shí)，打開(kāi)打印傳輸率測(cè)試軟件。在打印數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，打印測(cè)試軟件顯示實(shí)際接收和傳輸?shù)钠骄俾?。共進(jìn)行了20 次測(cè)試，實(shí)際測(cè)試速率與802.11b 協(xié)議中的有所不同。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的基于一物一碼技術(shù)的醫(yī)療手持打印機(jī)通信系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)了打印機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)的模塊化管理。采用本系統(tǒng)后，根據(jù)打印機(jī)的功能不同，打印機(jī)本身可以在有網(wǎng)絡(luò)的情況下輕松地實(shí)現(xiàn)功能的升級(jí)、版本的更替。

醫(yī)院方面，有效降低了醫(yī)院的特異性打印成本，提高了中小型醫(yī)院的特異性打印效率，為提高醫(yī)院的工作效率作出了貢獻(xiàn)。公眾方面，信息對(duì)公眾開(kāi)放，保障了公眾應(yīng)有的知情權(quán)，進(jìn)一步保障了公眾就醫(yī)的安全，增強(qiáng)了公眾對(duì)個(gè)人健康狀況的掌握程度，同時(shí)又使個(gè)人信息高級(jí)加密。政府方面，順應(yīng)了政策導(dǎo)向，幫助政府進(jìn)一步落實(shí)政策，給政府規(guī)范市場(chǎng)提供了解決方案，這些都體現(xiàn)出了本文所設(shè)計(jì)的打印機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際價(jià)值。