監(jiān)督控制與報(bào)警在醫(yī)用氣體及手術(shù)室中的應(yīng)用

楊各祥 高士典 黃奕智 郭智榕

1 捷銳企業(yè)集團(tuán)捷輝科技有限公司

2 捷銳企業(yè)(上海)有限公司

0.引言:

醫(yī)用監(jiān)控及報(bào)警設(shè)備的設(shè)置目的在于確保醫(yī)療服務(wù)之安全與有效率的運(yùn)作。從系統(tǒng)功能與需求的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，監(jiān)控報(bào)警在醫(yī)用氣體、吸引及手術(shù)室中的應(yīng)用可分為以下三大區(qū)塊：

I. 供應(yīng)源控制面板及報(bào)警器與使用端之區(qū)域報(bào)警器 (area alarms)；

II. 手術(shù)室監(jiān)督控制面板；

III. 醫(yī)用氣體及吸引中央監(jiān)管系統(tǒng) (central monitoring and management center)。

其中，供給源設(shè)備又包括各個(gè)設(shè)備控制面板(control panels)、設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警器 (local alarms)及主控報(bào)警器 (master alarms)(請(qǐng)參見(jiàn)圖1)：

各報(bào)警器及控制面板設(shè)備的設(shè)置目的為[1-6]：? 以“視覺(jué)指示”顯示系統(tǒng)運(yùn)作正常。

? 以“視覺(jué)指示”及“聽(tīng)覺(jué)指示”提示操作及維護(hù)人員氣瓶更換、設(shè)備輪替、耗材補(bǔ)換及其他例行設(shè)備運(yùn)作維護(hù)作業(yè)的需求。

? 以“視覺(jué)指示”及“聽(tīng)覺(jué)指示”警示系統(tǒng)有異常狀況，需要緊急應(yīng)變處置。對(duì)這些報(bào)警狀況，各層相關(guān)部門(mén)人員都應(yīng)該做出快速應(yīng)對(duì)措施。

中央監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)置目的在于：

? 監(jiān)督各醫(yī)療區(qū)域整體運(yùn)作狀況，提升品質(zhì)控制（quality control, QC）與品質(zhì)保證（quality assurance, QA）──統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可用以評(píng)估設(shè)備操作性能警示及警報(bào)應(yīng)變作業(yè)效率與操作規(guī)范（SOP）的適應(yīng)性。

? 提升運(yùn)作管理（operational management）效率──趨勢(shì)數(shù)據(jù)可用作統(tǒng)計(jì)分析，更準(zhǔn)確地預(yù)估氣源需求，安排采購(gòu)補(bǔ)充時(shí)程與數(shù)量，了解各設(shè)備運(yùn)作與維護(hù)需求，更有效率安排維修周期與人員調(diào)派。

? 視需求，與醫(yī)院上層網(wǎng)路連接，將醫(yī)療氣體與真空系統(tǒng)運(yùn)作狀況整合于全醫(yī)院的管理系統(tǒng)。并可進(jìn)一步提供相關(guān)負(fù)責(zé)人員緊急召喚（使用語(yǔ)音電話，傳真，電子郵件）及遠(yuǎn)距系統(tǒng)狀況查詢（通過(guò)國(guó)際網(wǎng)絡(luò)）的功能。

值得注意的是：

圖1. 醫(yī)用氣體報(bào)警器的設(shè)置

? 整體系統(tǒng)設(shè)置時(shí)要有階層與風(fēng)險(xiǎn)分散的觀念。垂直整合時(shí)應(yīng)注意維持各階報(bào)警設(shè)備該有的完整獨(dú)立性，也就是不宜將所有報(bào)警功能匯集或轉(zhuǎn)移到中央控制系統(tǒng)，避免一個(gè)點(diǎn)的功能失常而造成大規(guī)模系統(tǒng)癱瘓（請(qǐng)參見(jiàn)后續(xù)討論）。

? 每家醫(yī)院大小功能不同，所需軟硬體系統(tǒng)也不同。同時(shí)，運(yùn)作中的醫(yī)院也很難同時(shí)進(jìn)行工程更新。因此，國(guó)際的主要通行規(guī)范都只在安全防范第一線的報(bào)警器及控制面板設(shè)備上做規(guī)范。這些規(guī)范也不是以硬性法規(guī)形式頒布，而是以建議 (recommendations) 及備忘錄 (memorandums)方式推廣。新版發(fā)行時(shí)，也不回溯過(guò)往而要求現(xiàn)有系統(tǒng)隨之更新。雖然如此，在各先進(jìn)國(guó)家，這些規(guī)范已儼然成為醫(yī)院工程驗(yàn)證單位及使用發(fā)證單位的基本依據(jù)。因此，醫(yī)院工程單位也都視這些規(guī)范為最低設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)──以美國(guó)為例，許多州都有額外的法令與規(guī)定。

? 硬體設(shè)施只是整個(gè)系統(tǒng)的一部分，整體運(yùn)作還需要軟體建設(shè)配合。除了選擇符合需求的電腦軟件外，完整的作業(yè)程序，人員教育訓(xùn)練，狀況演練及設(shè)備定期檢測(cè)校正都應(yīng)該仔細(xì)規(guī)劃與執(zhí)行。

以下筆者將對(duì)監(jiān)督控制報(bào)警器在前述三大區(qū)塊的應(yīng)用，通行國(guó)際規(guī)范，與相關(guān)軟硬體發(fā)展趨勢(shì)做一綜合性討論。

1. 供給源及使用區(qū)域的控制及報(bào)警設(shè)備

? 醫(yī)療氣體及吸引供給系統(tǒng)的分級(jí) 美國(guó)醫(yī)用建筑規(guī)范單位NFPA將醫(yī)療氣體及吸引供給系統(tǒng)，依其分析性分為以下三級(jí)[1,2]：

第一級(jí)：如系統(tǒng)供給中斷，將使受照顧者有立即發(fā)病或致命的危險(xiǎn)。

第二級(jí)：如系統(tǒng)供給中斷，將使受照顧者承受立即但在可控制范圍內(nèi)的發(fā)病或致命的危險(xiǎn)。

第三級(jí)：如系統(tǒng)供給中斷，將使目前醫(yī)療程序中止，但不會(huì)使受照顧者承受立即發(fā)病或致命的危險(xiǎn)。

? 醫(yī)療氣體監(jiān)控及報(bào)警設(shè)備的分類(lèi)

醫(yī)用氣體監(jiān)控及報(bào)警器通常以其使用目的與地點(diǎn)做以下分類(lèi)：

設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警器 (Local Alarm)：

在醫(yī)用氣體吸引供應(yīng)各源頭設(shè)備所在地點(diǎn)(source equipment site) 提供該源頭設(shè)備視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)警示的連續(xù)監(jiān)督與報(bào)警設(shè)備。舉凡空壓設(shè)備、醫(yī)用吸引設(shè)備、匯流排控制閥箱、廢氣、麻醉氣體吸引設(shè)備及工具空壓系統(tǒng)等皆須設(shè)置設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警器。其目的在提供給工程作業(yè)人員各個(gè)設(shè)備運(yùn)作狀況的資訊與系統(tǒng)操作的人機(jī)界面。

主控報(bào)警器 (Master Alarm)：

對(duì)所有醫(yī)用氣體與吸引供應(yīng)源 (source of supply)，備用供應(yīng)源（reserve source）及主管線壓力 (main line pressure) 的運(yùn)作與狀況 (operation and condition) 提供視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)警示的連續(xù)監(jiān)督與報(bào)警設(shè)備。其目的在于整合并集中各源頭設(shè)備運(yùn)作狀況于同一面板，便于迅速識(shí)別有狀況的源頭設(shè)備。主要國(guó)際通行規(guī)范都要求每個(gè)建筑都要有至少兩個(gè)或以上的主控報(bào)警器，分別設(shè)置于機(jī)房工程室及其他一天24小時(shí)皆有人值班的電話交換機(jī)房或警衛(wèi)室。

第一級(jí)及第二級(jí)區(qū)域報(bào)警器 (Level 1 and Level 2 Area Alarms)：

在第一級(jí)與第二級(jí)醫(yī)用氣體與吸引使用區(qū)域提供視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)警示的連續(xù)監(jiān)督與報(bào)警設(shè)備，其目的在第一級(jí)與第二級(jí)使用區(qū)域 (但不是每一病房) 建立最后一道防護(hù)線。因此，其傳感器監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)置于區(qū)域截止閥及區(qū)域閥箱的下游(即使用終端)。

第三級(jí)區(qū)域報(bào)警器 (Level 3 Area Alarm)：

在使用第三級(jí)醫(yī)用氣體與吸引系統(tǒng)的區(qū)域提供視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)警示的連續(xù)監(jiān)督設(shè)備。

? 報(bào)警器的一些共同功能需求

（1）除了下面（2）所列狀況外，對(duì)每一監(jiān)視項(xiàng)目必須要有單獨(dú)的視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)警示。

（2）主控報(bào)警器對(duì)每一個(gè)供應(yīng)源頭設(shè)備至少要有一個(gè)監(jiān)視信號(hào) (即系統(tǒng)失效，F(xiàn)aulty System)。也就是說(shuō)該供應(yīng)源頭設(shè)備的自身報(bào)警器 (設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警器) 的信號(hào)可匯整成單一信號(hào) (通過(guò)“或”的邏輯運(yùn)算，“ORed”)。

（3）每一報(bào)警器均須有可靜音 (可暫時(shí)關(guān)閉)的聽(tīng)覺(jué)警示裝置，在0.92 m的距離提供至少80 dBA 聲音信號(hào)。

（4）報(bào)警器的視覺(jué)警示顯示應(yīng)維持在報(bào)警狀態(tài)直至異?，F(xiàn)象消除為止。

（5）聽(tīng)覺(jué)警示在靜音時(shí)，如果有其他新警示狀況產(chǎn)生時(shí)，應(yīng)立即重新啟動(dòng)。

（6）應(yīng)提供指示燈或LED失效的方法(如捷銳報(bào)警器使用雙色LED，正常與否皆有顯示顏色，LED失效可立即察覺(jué))。

（7）如果所監(jiān)視設(shè)備接線脫落，應(yīng)該觸發(fā)視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)警示。

（8）所有顯示均應(yīng)清楚標(biāo)示對(duì)應(yīng)的監(jiān)視項(xiàng)目。

（9）每一報(bào)警器面板均應(yīng)清楚標(biāo)示監(jiān)視地區(qū)，并經(jīng)負(fù)責(zé)人員的確認(rèn)。

（10）電力失去10秒后再恢復(fù)，報(bào)警器應(yīng)不需人力干預(yù)而自動(dòng)啟動(dòng)，恢復(fù)正常運(yùn)作，并且不可制造錯(cuò)誤報(bào)警信號(hào)。

? 報(bào)警器的發(fā)展趨勢(shì)

多樣少量的特性，驗(yàn)證要求嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纫蛩厮斐傻母哐邪l(fā)成本，是醫(yī)用設(shè)備研發(fā)常遇到的難題。從其他工業(yè)的類(lèi)似應(yīng)用平移，使用現(xiàn)有設(shè)計(jì)與組件是常用的降低成本方法。大多數(shù)傳統(tǒng)的報(bào)警器就有類(lèi)似轉(zhuǎn)移的明顯痕跡。然而，IC設(shè)計(jì)的快速發(fā)展及許多工程人員的創(chuàng)新努力，使得新一代報(bào)警器有了新的改變。茲將一些新的發(fā)展趨勢(shì)介紹如下(請(qǐng)參見(jiàn)圖2及3)：

（1）使用可模組化面板模塊，電路模塊及機(jī)殼模塊堆疊組合而成。（2）可隨需求改變組合方式。 （3）標(biāo)簽可定制化，更換容易。（4）系統(tǒng)通過(guò)CE醫(yī)療設(shè)備、高電壓電機(jī)和機(jī)械力沖擊驗(yàn)證。（5）除了使用指撥開(kāi)關(guān)選擇內(nèi)建傳感器輸入范圍及單位，亦可通過(guò)其迷你通訊埠或連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)定或更改傳感器參數(shù)。整個(gè)軟件也可以同樣方式升級(jí)。（6）設(shè)定軟件也用以取得傳感器之線性或非線性校正曲線。

模組化硬體設(shè)計(jì)：

傳統(tǒng)報(bào)警器的設(shè)計(jì)源自于歐美使用環(huán)境。最明顯的例子就是在美國(guó)墻板間木支柱標(biāo)準(zhǔn)尺寸為2×4寸。所以4寸成為美制嵌入式報(bào)警器采用的厚度規(guī)格，而寬度只要小于一般木支柱的間距即可。然而，許多亞洲國(guó)家建筑可用空間就可能緊迫多了。模塊化硬件設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)就是整個(gè)報(bào)警器的長(zhǎng)寬尺寸可隨需要增減或改變配置方式。然而，其最大隱藏的好處在于內(nèi)部電路模塊的共通性與可交換性。這使得供貨商可在不增加制作及庫(kù)存成本下，快速提供不同規(guī)格的定制化系統(tǒng)。這些系統(tǒng)安裝后，可以隨需求增加輕易擴(kuò)充，并可以模塊抽換方式進(jìn)行快速維修或做系統(tǒng)變更。

開(kāi)放式軟件設(shè)計(jì)：

市場(chǎng)上現(xiàn)有報(bào)警器大都使用有限指撥開(kāi)關(guān)，選擇幾個(gè)通常為壓力傳感器的內(nèi)建偵測(cè)范圍與單位，因而也限制了可使用傳感器類(lèi)型與型號(hào)。新一代報(bào)警器除了保留原有指撥開(kāi)關(guān)做快速設(shè)定外，還采用了先進(jìn)的開(kāi)放式的軟件及硬件設(shè)計(jì)。設(shè)定時(shí)，工程人員可使用個(gè)人或手提電腦及所提供的免費(fèi)圖控軟件，通過(guò)內(nèi)建通訊端口或連接的網(wǎng)絡(luò)輸入各傳感器參數(shù)。

接線電路板也可接受各種不同電壓(單端，single-ended，或差動(dòng)，differential)及電流信號(hào)。如此一來(lái)，可使用傳感器的類(lèi)型(正負(fù)壓，溫度，濕度，流量，氣體濃度等)、制造廠牌、型號(hào)幾乎沒(méi)有限制。報(bào)警器也可使用來(lái)同時(shí)獲取壓力以外的數(shù)據(jù)，并將之通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳。

圖2. 新一代醫(yī)用氣體報(bào)警器

圖3. 模塊化醫(yī)用氣體報(bào)警器產(chǎn)品圖

必要時(shí)，通過(guò)軟件，設(shè)定報(bào)警高低限與靜音時(shí)間等系統(tǒng)參數(shù)，或產(chǎn)生非線性傳感器校正曲線。在校正傳感器時(shí)，更新計(jì)算參數(shù)顯然比調(diào)整傳感器硬件本身要簡(jiǎn)易可行多了。事實(shí)上，整個(gè)軟件也可以使用相同通訊方法予以升級(jí)。

有些傳統(tǒng)報(bào)警器對(duì)每個(gè)監(jiān)督項(xiàng)目提供一個(gè)繼電器輸出，可用以啟動(dòng)其他附屬設(shè)備 (如設(shè)置于其他區(qū)域的蜂鳴器，緊急轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等)或通知其他系統(tǒng)該監(jiān)督項(xiàng)目有異?，F(xiàn)象的產(chǎn)生。模塊化硬件與開(kāi)放式軟件設(shè)計(jì)，可隨時(shí)根據(jù)客戶需求，對(duì)數(shù)量和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行更新或改變。一般的報(bào)警器通常不具備以下功能，包括系統(tǒng)自我除錯(cuò)監(jiān)督機(jī)制(watchdog mechanism)、噪聲處理、假警報(bào)判斷排除、自我功能測(cè)試等。

圖4. 模塊化與智能型醫(yī)用氣體報(bào)警器之組合

圖5. 智能型醫(yī)用氣體報(bào)警器產(chǎn)品例

內(nèi)建網(wǎng)絡(luò)能力：

如前段所示，新一代報(bào)警器的核心模塊皆有不同層次的內(nèi)建網(wǎng)絡(luò)能力，主要支持標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU (使用RS-485串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)) 及Modbus-TCP (使用一般計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，需另附加一轉(zhuǎn)換接頭)等通訊協(xié)議。

定制化觀感 (look and feel)：

模塊化的設(shè)計(jì)概念也被擴(kuò)充至外形設(shè)計(jì)及面板標(biāo)示放置方法，讓數(shù)字或信號(hào)燈顯示更明顯，更容易識(shí)別。使用單位可以自由選換標(biāo)示顯示單位、文字內(nèi)容等，讓整體觀感更人性化，更符合使用需求(請(qǐng)參見(jiàn)圖3)。

智能型系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)：

目前市面上的醫(yī)用報(bào)警器幾乎都是使用相對(duì)低價(jià)的微處理器當(dāng)核心計(jì)算器，其運(yùn)算能力因此而受限。如前所述，報(bào)警器處理功能越來(lái)越多，越來(lái)越復(fù)雜，加以醫(yī)院未來(lái)趨勢(shì)在建筑布局、室內(nèi)設(shè)計(jì)甚至服務(wù)都以“人性化”為訴求。負(fù)責(zé)監(jiān)督報(bào)警器的可能是護(hù)理人員、警衛(wèi)、電話機(jī)房操作員等非工程人員(請(qǐng)參見(jiàn)圖1)，人機(jī)接口也應(yīng)更人性化、易懂易操作。

觸控面板的使用讓所有負(fù)責(zé)監(jiān)看的人員可以屏幕點(diǎn)選方式進(jìn)行所有操作。高效能工業(yè)計(jì)算機(jī)則可趨動(dòng)人性化之智能型圖控軟件，更清楚顯示系統(tǒng)狀況(可使用多頁(yè)面屏幕顯示)，以互動(dòng)方式提示監(jiān)管人員應(yīng)采取措施，并阻止其做出錯(cuò)誤動(dòng)作。

2.手術(shù)室控制面板

? 手術(shù)室控制面板的功能

手術(shù)室控制面板的目是，將手術(shù)經(jīng)常使用設(shè)備的調(diào)節(jié)與控制集中在一方便位置，提高手術(shù)的應(yīng)變效率。傳統(tǒng)實(shí)體式面板監(jiān)督及調(diào)控的基本項(xiàng)目通常包括：

(1) 時(shí)鐘、定時(shí)器──用以控管麻醉藥施用及手術(shù)進(jìn)行時(shí)程。

(2) 溫濕度設(shè)定及顯示──提供病患及醫(yī)護(hù)人最舒適合宜的環(huán)境。

(3) 控制天花板室內(nèi)照明系統(tǒng)。

(4) 手術(shù)燈調(diào)控──可以從最簡(jiǎn)單的手動(dòng)開(kāi)關(guān)到全電動(dòng)照明強(qiáng)度與角度調(diào)整。

(5) 空調(diào)設(shè)備開(kāi)關(guān)。

(6) 麻醉廢棄回收機(jī)組開(kāi)關(guān)。

(7) 免提對(duì)講機(jī)組──可迅速與外界相關(guān)單位取得溝通，同時(shí)避免影響手術(shù)房純凈度與避免增加維持手術(shù)室正壓所需負(fù)載。

控制面板常也對(duì)一些會(huì)影響手術(shù)進(jìn)行的外部異常事件提供視覺(jué)及聽(tīng)覺(jué)警示，例如：

(1)空調(diào)機(jī)組故障。

(2)高效過(guò)濾器失效。

(3)火災(zāi)警報(bào)。

(4)醫(yī)用氣體區(qū)域報(bào)警啟動(dòng)報(bào)。

傳統(tǒng)實(shí)體式控制面板依需求設(shè)計(jì)面板配置，將控制輸入及輸出信號(hào)連接至面板之實(shí)體開(kāi)關(guān)、按鈕及顯示器。新一代系統(tǒng)則充分利用先進(jìn)計(jì)算機(jī)與軟件技術(shù)，以觸控面板與虛擬硬件取代實(shí)體面板，并利用多媒體影音及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加入醫(yī)學(xué)圖像處理能力。以下項(xiàng)目已逐漸整合至控制面板，成為其必要功能：

(1) 頂置攝影機(jī)控制。

(2) 實(shí)時(shí)影像顯示控制。

(3) 影像路由器控制。

(4) 影像存取選擇。

此外，為了消除地面走線，可移動(dòng)的懸吊安置方式逐漸成為趨勢(shì)。

? 智能型控制面板──虛擬硬件與面向?qū)ο筌浖畱?yīng)用

傳統(tǒng)實(shí)體式控制面板的最大限制是在安裝后，更改變動(dòng)或擴(kuò)充很不方便。使用智能型控制面板則只需修改軟件，便可改變系統(tǒng)的使用功能及界面操作。在新軟件安裝之前，可使用其他仿真系統(tǒng)測(cè)試與驗(yàn)證，幾乎不會(huì)影響手術(shù)室的正常使用。若更換或擴(kuò)增控制設(shè)備，系統(tǒng)升級(jí)通常只須變動(dòng)計(jì)算機(jī)與設(shè)備間的接配線與換補(bǔ)軟件的驅(qū)動(dòng)程序即可。

值得注意的是，準(zhǔn)備軟件的工作可能會(huì)相當(dāng)耗費(fèi)人力與時(shí)間。尤其是使用傳統(tǒng)程序編碼方式書(shū)寫(xiě)定制程序，其代價(jià)通常相當(dāng)昂貴，來(lái)回測(cè)試修改所需時(shí)間也較難掌握。伴隨各硬件而來(lái)的套裝軟件則可能有整合與使用彈性的問(wèn)題，也未必比較經(jīng)濟(jì)。為解決此問(wèn)題，最近有設(shè)備廠商取得美國(guó)一圖控軟件快速產(chǎn)生平臺(tái)之授權(quán)，用以所需之醫(yī)用智能型設(shè)備控制軟件(請(qǐng)參見(jiàn)圖5到圖7)。

圖6. 圖控軟件快速產(chǎn)生平臺(tái)──以功能設(shè)計(jì)取代傳統(tǒng)式程序編碼

圖7. 使用圖控軟件快速產(chǎn)生平臺(tái)，制作報(bào)警器軟件

使用該平臺(tái)制作軟件時(shí)，工程師先使用點(diǎn)選方式，從對(duì)象圖庫(kù)選取合適的虛擬硬件，如各種數(shù)字或趨勢(shì)圖顯示器、時(shí)鐘、定時(shí)器、按鍵、旋鈕、開(kāi)關(guān)等設(shè)計(jì)，多頁(yè)面的交互式用戶接口(虛擬控制面板)，再以參數(shù)設(shè)定方式指定各對(duì)象外觀、任務(wù)、功能與操作。內(nèi)建繪圖工具與圖檔輸入能力可用以增強(qiáng)操作接口的人性化與可操作性，其他相對(duì)復(fù)雜的智能型互動(dòng)功能與作業(yè)流程控制則可用內(nèi)建工具繪制方塊圖于背景執(zhí)行?？墒褂玫牧鞒炭刂品綁K(Control Block)包含各種文字及數(shù)

3.醫(yī)用氣體及吸引中央監(jiān)管系統(tǒng)

字邏輯運(yùn)算，數(shù)字及模擬輸入與輸出，通訊功能控制，檔案輸入與輸出控制，使用者對(duì)話等控制步驟(Control Step)。

因此，軟件的產(chǎn)生不需程序工程師編寫(xiě)程序代碼，而是使用預(yù)編譯與經(jīng)長(zhǎng)期驗(yàn)過(guò)的對(duì)象庫(kù)(Object Library)直接“設(shè)計(jì)”程序，大幅提高工作效率與軟件穩(wěn)定度，降低成本。許多軟件的功能與接口的外觀都可以在客戶端直面討論，進(jìn)行修改與做最后的確認(rèn)。這是傳統(tǒng)程序編譯方式很難辦到的。

圖8. 醫(yī)用氣體及吸引中央監(jiān)管系統(tǒng)：可增設(shè)作業(yè)計(jì)算機(jī)以進(jìn)一步處理打印資料

圖9. 使用觸控面板的中央監(jiān)管站主機(jī)

? 系統(tǒng)的軟硬組件

構(gòu)建醫(yī)用氣體及吸引中央監(jiān)管系統(tǒng)通常至少需要以下關(guān)鍵組件(請(qǐng)參見(jiàn)圖8)：

（1）設(shè)備層區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Intranet)──包含① 中央監(jiān)管站計(jì)算機(jī)與第一線端報(bào)警控制設(shè)備之間的實(shí)體網(wǎng)絡(luò) ② 通信協(xié)議支持。

（2）中央監(jiān)管站──包含 ① 一部或多部中央監(jiān)管站計(jì)算機(jī) ② 區(qū)域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存取管理與數(shù)據(jù)顯示軟件 ③ 資料上傳上層網(wǎng)絡(luò)之作業(yè)軟件。

? 設(shè)備層區(qū)域網(wǎng)絡(luò)

在此層網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶匦允牵好看蝹鬏斀粨Q的數(shù)據(jù)很少，通常不超過(guò)數(shù)十字節(jié)，但是交換頻率很高，通常交換只在已知特定對(duì)象，非常類(lèi)似工業(yè)控制的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。所以，工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議Modbus-RTU，迅速被醫(yī)用設(shè)備廠商采用。如圖3及4所示，新一代報(bào)警器的硬件及軟件，以及圖6與圖7所示，圖控軟件，快速產(chǎn)生平臺(tái)都支持此通訊協(xié)議。Modbus-RTU 采用主從(master and slave) 架構(gòu)，在網(wǎng)絡(luò)里，由“網(wǎng)主”(network master，控制主機(jī))采取主動(dòng)，以一問(wèn)一答方式，有紀(jì)律的將數(shù)據(jù)匯集到控制主機(jī)。因?yàn)橥粫r(shí)間內(nèi)，只會(huì)有一組數(shù)據(jù)流通，所以可使用RS-485接線方式，以一條RS-485纜線從主機(jī)向下逐一串接所有所監(jiān)督設(shè)備，經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)易，而且獨(dú)立于其他網(wǎng)絡(luò)，安全度高。筆者建議在建構(gòu)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮此選項(xiàng)。

如果上述接線方式不可行，在中央監(jiān)管站計(jì)算機(jī)和各下游設(shè)備附加一轉(zhuǎn)換頭，可利用現(xiàn)有普通網(wǎng)絡(luò)線與Modbus-TCP通訊協(xié)議。但是每個(gè)設(shè)備都須有一條獨(dú)立通訊線接到路由器，否則傳輸效率會(huì)較低，而且可能受路由器負(fù)載影響，安全隔離度較低。其他如利用建筑之電力線傳輸、無(wú)線傳輸?shù)刃驴萍级伎赡艹蔀槲磥?lái)選項(xiàng)，但需累積更多實(shí)用驗(yàn)證。

? 中央監(jiān)管站

中央監(jiān)管站計(jì)算機(jī)主要任務(wù)是，綜合整理各控制報(bào)警器數(shù)據(jù)，加以存盤(pán)顯示、上傳，并對(duì)異?，F(xiàn)象提供必要的視覺(jué)及聽(tīng)覺(jué)警示。觸控屏幕計(jì)算機(jī)及圖標(biāo)用戶界面(graphic user interface, GUI)應(yīng)是最理想平臺(tái)(請(qǐng)參見(jiàn)圖9與圖10例)。多頁(yè)面顯示可讓操作員了解全區(qū)域運(yùn)作狀況，自動(dòng)跳頁(yè)，文字提示及動(dòng)畫(huà)應(yīng)用(如閃爍的燈號(hào)及位置標(biāo)示線框)，更可讓操作員迅速察覺(jué)異常狀況及掌握突發(fā)事件的位置。

然而，常被低估的是軟件開(kāi)發(fā)所需資源與人力。尤其是，幾乎每家醫(yī)院都有不同的建筑布局與使用設(shè)備，軟件必須依不同需求予以定制化。如前文所介紹，面臨同樣問(wèn)題的工業(yè) (及學(xué)術(shù))界所引進(jìn)的圖控軟件，快速產(chǎn)生平臺(tái)具備有一定的經(jīng)濟(jì)與效率競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

此外，個(gè)人計(jì)算機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)常使人產(chǎn)生一些錯(cuò)覺(jué)，而忽略了計(jì)算機(jī)計(jì)算速度也有負(fù)載極限。使用個(gè)人計(jì)算機(jī)時(shí)，人機(jī)互動(dòng)常是速度的瓶頸，而監(jiān)督顯示計(jì)算機(jī)則須連續(xù)不斷地與大量其他設(shè)備交換控制指令與數(shù)據(jù)，并需同步將數(shù)據(jù)加以處理、分析、決定與執(zhí)行應(yīng)有的反應(yīng)，顯示并存盤(pán)，其負(fù)載相當(dāng)大──事實(shí)上，微軟窗口操作系統(tǒng)，因其本身壟斷過(guò)多系統(tǒng)資源，而被排除在許多工業(yè)及學(xué)術(shù)研究應(yīng)用之外。因此，系統(tǒng)設(shè)置前，應(yīng)先評(píng)估合理可接受反應(yīng)時(shí)間，決定是否需要使用一部以上的顯示計(jì)算機(jī)。如果需在中央監(jiān)管站使用其他軟件，進(jìn)一步處理與打印取得數(shù)據(jù)，筆者會(huì)建議另增一部作業(yè)計(jì)算機(jī)(請(qǐng)參見(jiàn)圖8例)，顯示計(jì)算機(jī)的正常工作才不會(huì)受干擾或中斷。

圖10. 中央監(jiān)管站主機(jī)多屏幕人機(jī)接口例

圖11. 中央監(jiān)管站與主控報(bào)警器一些正確與不正確聯(lián)機(jī)方法

? 其他設(shè)計(jì)考慮

圖12. 醫(yī)用氣體及真空中央監(jiān)管系統(tǒng)與數(shù)字化醫(yī)院(藍(lán)色陰影區(qū)為本文討論范圍)

中央監(jiān)管系統(tǒng)與各級(jí)報(bào)警設(shè)備有不同目的，其設(shè)置應(yīng)架構(gòu)于第一線防護(hù)報(bào)警層之上，不可向下延伸，取代或干擾下層各報(bào)警器的獨(dú)立運(yùn)作功能，尤其不可因布線方便而破壞此原則(請(qǐng)參見(jiàn)圖 8 及 11)。

此外，醫(yī)院數(shù)字化已是發(fā)展趨勢(shì)，醫(yī)用氣體及吸引中央監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)置時(shí)，應(yīng)有進(jìn)一步向上整合的準(zhǔn)備(請(qǐng)參見(jiàn)圖12例)。在全院整合時(shí)，則應(yīng)秉持階層原則，要注意不可發(fā)生與其他系統(tǒng)產(chǎn)生交叉而破壞分層防護(hù)的情形。

4.結(jié)論

在醫(yī)用氣體及吸引供應(yīng)源頭、危急病患照護(hù)區(qū)及各手術(shù)室的監(jiān)督控制及報(bào)警設(shè)備直接關(guān)系到病患生命安危。各級(jí)報(bào)警器的設(shè)置應(yīng)參考國(guó)際通行規(guī)范的安全預(yù)警，秉持風(fēng)險(xiǎn)分散、實(shí)時(shí)性、連續(xù)性、重復(fù)監(jiān)督、分層防護(hù)的原則。設(shè)備選用時(shí)，對(duì)硬件可靠度，軟件及硬件效能，乃至設(shè)計(jì)人性化及未來(lái)擴(kuò)充性的考慮，都應(yīng)凌駕于單純價(jià)格的比較之上。

中央監(jiān)管系統(tǒng)應(yīng)架構(gòu)于第一線防護(hù)報(bào)警層之上，不可取代或干擾下層各報(bào)警器的獨(dú)立運(yùn)作功能。隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)科技的發(fā)展與普及，醫(yī)院數(shù)字化已成發(fā)展趨勢(shì)。雖然，其建構(gòu)分層需分期實(shí)現(xiàn)，跨單位協(xié)商與共識(shí)，應(yīng)提早實(shí)現(xiàn)于早期建立宏觀規(guī)劃。醫(yī)用氣體及吸引中央監(jiān)管站居于向上整合的樞紐位置，其設(shè)置時(shí)，應(yīng)在軟硬件預(yù)做向上整合的準(zhǔn)備。此外，軟件在整個(gè)系統(tǒng)中扮演最關(guān)鍵角色。因此，軟件科技的發(fā)展值得特別注意，才能正確評(píng)比不同產(chǎn)品與選項(xiàng)的優(yōu)勢(shì)，選擇最佳方案。

[1]NFPA 99(2005), 美國(guó)全國(guó)防火協(xié)會(huì)(National Fire Protection Agency, USA), 2005

[2]NFPA 70(2005), 美國(guó)全國(guó)防火協(xié)會(huì)(National Fire Protection Agency, USA), 2005

[3]HTM 2022 (Health Technical Memorandum 2022), 英國(guó)衛(wèi)生建康部(Department of Health, UK), 1997

[4]HTM 02-01 (Health Technical Memorandum 02-01), 英國(guó)衛(wèi)生建康部(Department of Health, UK), 2006

[5]ISO7396-1-2007, International Organization for Standardization, 2007

[6]ISO7396-2-2007, International Organization for Standardization, 2007