莊良婷，潘弟，張文亮，曾加玉，卓海，唐健豪

（1.廣州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院；2.南部戰(zhàn)區(qū)空軍醫(yī)院，廣東 廣州 510000；3.佛山市第一人民醫(yī)院，廣東 佛山 528000）

霧化治療是一種治療呼吸道疾病的經(jīng)濟有效手段，被廣泛用于兒童肺炎支原體肺炎的治療。盡管霧化治療簡單、無創(chuàng)無痛，能有效緩解癥狀，但兒童可能在治療早期產(chǎn)生恐懼，或在持續(xù)治療中出現(xiàn)抵觸情緒，影響治療效果，并給醫(yī)護人員帶來額外壓力。為解決此問題，我們提出了一種兒童霧化游戲系統(tǒng)。此系統(tǒng)將霧化治療與游戲融合，目標是提供一種有趣、安全的兒童游戲體驗，以吸引兒童注意力，提升配合度和治療效果。

1 研究背景與意義

童在霧化治療中的配合度問題引發(fā)了廣泛關注。由于兒童難以理解治療必要性，常?？摁[或配合度差，導致治療效果不理想。這呼吁解決如何提升兒童配合度的問題。游戲化已成為教育和娛樂的流行手段，它能吸引兒童注意力并提升他們的參與度。因此，將游戲化應用于兒童霧化治療，可以有效提升兒童配合度并增強治療效果。進一步地，隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，智能醫(yī)療設備已被廣泛應用?；谶@些技術的兒童霧化系統(tǒng)，不僅能提升治療效果，還可實現(xiàn)遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析，為醫(yī)生提供精準治療方案。

2 現(xiàn)有霧化輔助方式

提高兒童霧化治療配合度的常用方式有音樂輔助和兒童動畫。音樂輔助使用音樂吸引兒童注意力，降低焦慮，提高配合度。然而，此法需要音樂治療師指導，成本高且效果因人而異。兒童動畫通過影片吸引兒童注意力，引導深呼吸，或用互動動畫增加參與度，提高配合度。盡管動畫能穩(wěn)定情緒并增加安全感，但內容單一，可能引發(fā)兒童疲勞。盡管這些方法能提高兒童配合度，但仍有缺陷。為此，我們提出一種基于游戲對戰(zhàn)的兒童霧化系統(tǒng)，目標是通過游戲吸引兒童注意力，提高配合度，進而提升霧化治療效果。

3 兒童霧化游戲系統(tǒng)的設計

兒童霧化游戲系統(tǒng)是一款通過游戲提高兒童霧化治療配合度的系統(tǒng)，旨在提升治療效果。本文將探討系統(tǒng)的硬件設計、功能設計、游戲設計和數(shù)據(jù)分析設計。通過這些設計，系統(tǒng)將吸引兒童的注意力，提升其配合度，從而提高治療效果。

3.1 硬件設計

采集系統(tǒng)主控esp32：主控esp32 是整個系統(tǒng)的核心部件，它負責處理和轉換壓力傳感器采集的數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)顯示在OLED 顯示屏上。此外，它還負責將數(shù)據(jù)通過藍牙模塊傳輸?shù)绞謾C上，實現(xiàn)游戲的控制。主控esp32 具有強大的處理能力和豐富的接口資源，可以滿足系統(tǒng)的需求。

壓力傳感器：壓力傳感器是用于檢測兒童吸氣時的壓力值，它采用高精度的傳感器芯片，能夠準確地檢測吸氣時的壓力值，并將數(shù)據(jù)傳輸給主控esp32 進行處理和轉換。

OLED 顯示屏：OLED 顯示屏是用于顯示處理后的數(shù)據(jù)，它采用高亮度、高對比度的OLED 屏幕，能夠清晰地顯示出數(shù)據(jù)和游戲界面。OLED 顯示屏具有低功耗、高可靠性和長壽命等優(yōu)點，非常適合兒童霧化游戲系統(tǒng)的應用。

兒童霧化游戲系統(tǒng)的硬件運作流程如下：（1）兒童戴上口罩，將口罩與霧化器連接。（2）兒童吸氣時，壓力傳感器檢測到吸氣時的壓力值，并將數(shù)據(jù)傳輸給主控esp32。（3）主控esp32 對數(shù)據(jù)進行處理和轉換，將處理后的數(shù)據(jù)顯示在OLED 顯示屏上。（4）游戲根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)進行控制，如控制吹氣球的高度。（5）游戲結束后，主控esp32 將評分結果顯示在OLED 顯示屏上。

整個系統(tǒng)的硬件設計簡潔，只有主控esp32、壓力傳感器和OLED 顯示屏三個部件，這三個部件卻能夠協(xié)同工作，實現(xiàn)兒童霧化游戲系統(tǒng)的功能，圖1 系統(tǒng)測試運行。

圖1 系統(tǒng)測試運行

3.2 系統(tǒng)軟件設計

（1）游戲系統(tǒng)設計。游戲系統(tǒng)使用Android Studio 進行開發(fā)，主要功能是實現(xiàn)氣球游戲。游戲的主要邏輯是通過控制氣球的高度來吸引兒童的注意力，同時實現(xiàn)霧化治療的效果。游戲開始時，游戲系統(tǒng)向ESP32 發(fā)送游戲開始指令，并開始接收ESP32 發(fā)送的壓力傳感器數(shù)據(jù)。根據(jù)壓力傳感器的數(shù)據(jù)，游戲系統(tǒng)實時計算氣球的高度。當游戲結束時，游戲系統(tǒng)將游戲得分和游戲時間等數(shù)據(jù)保存為CSV 文件，并通過WIFI 通訊將CSV 文件上傳至服務器上。

（2）桌面程序設計。桌面程序使用C#進行開發(fā)，主要功能是對兒童霧化游戲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行分析。程序可以從服務器上下載CSV 數(shù)據(jù)文件，并對數(shù)據(jù)進行分析和統(tǒng)計。程序的主要功能包括數(shù)據(jù)導入、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化等。數(shù)據(jù)導入模塊用于從CSV 文件中讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)導入程序中進行處理。數(shù)據(jù)處理模塊用于對數(shù)據(jù)進行清洗和處理，去除異常數(shù)據(jù)和重復數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)分析模塊用于對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，如計算平均得分、游戲時間等。數(shù)據(jù)可視化模塊用于將數(shù)據(jù)以圖表的形式展示出來，方便分析和比較。

（3）總體流程。兒童使用霧化游戲系統(tǒng)進行霧化治療，esp32 采集壓力傳感器數(shù)據(jù)并進行處理。

移動設備接收esp32 發(fā)送的數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)控制氣球的高度，實現(xiàn)游戲的效果。當游戲結束時，移動設備將游戲得分和游戲時間等數(shù)據(jù)保存為CSV 文件，并通過WIFI 通訊將CSV 文件上傳至服務器上。桌面程序從服務器上下載CSV 數(shù)據(jù)文件，并對數(shù)據(jù)進行分析和統(tǒng)計，生成統(tǒng)計報告和圖表。

4 系統(tǒng)應用與前景展望

隨著醫(yī)療技術的不斷發(fā)展，兒童霧化游戲系統(tǒng)的應用前景也變得更加廣闊。該系統(tǒng)可以為兒童提供一種有趣的、安全的、教育性的游戲體驗，同時提高霧化治療的效果，解決兒童在治療過程中的不適和配合度低的問題。

未來，隨著游戲技術的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，兒童霧化游戲系統(tǒng)也將不斷升級和完善?？梢酝ㄟ^引入更多的游戲元素，如角色扮演、任務系統(tǒng)等，增加游戲的趣味性和可玩性。同時，可以利用虛擬現(xiàn)實技術，將兒童帶入一個更加真實的游戲世界，提高游戲的沉浸感和互動性。

此外，兒童霧化游戲系統(tǒng)還可以與醫(yī)療機構、醫(yī)生和家長等進行深度合作，建立完善的醫(yī)療服務體系。通過數(shù)據(jù)共享和分析，可以實現(xiàn)對兒童治療過程的全面監(jiān)測和分析，為醫(yī)生和家長提供更加精準的治療方案和建議，見圖2 霧化數(shù)據(jù)分析。

圖2 霧化數(shù)據(jù)分析

5 結語

本文提出的基于游戲對戰(zhàn)的兒童霧化系統(tǒng)為解決兒童在霧化治療過程中的不適和配合度低的問題提供了一種新的解決方案。該系統(tǒng)通過引入游戲元素，以吸引兒童的注意力，提高兒童的配合度，同時提高霧化治療的效果。實驗結果表明，該系統(tǒng)具有良好的游戲性能，可以為兒童提供一種有趣的、安全的、教育性的游戲體驗。

該系統(tǒng)還可以與醫(yī)療機構、醫(yī)生和家長等進行深度合作，建立完善的醫(yī)療服務體系。通過數(shù)據(jù)共享和分析，可以實現(xiàn)對兒童治療過程的全面監(jiān)測和分析，為醫(yī)生和家長提供更加精準的治療方案和建議。

綜上所述，基于游戲對戰(zhàn)的兒童霧化系統(tǒng)為兒童霧化治療提供了一種全新的解決方案，具有廣闊的應用前景和發(fā)展空間。未來，該系統(tǒng)將不斷升級和完善，為兒童提供更加有趣、安全、教育性的游戲體驗，同時提高霧化治療的效果，為兒童的健康成長保駕護航。