基于藍(lán)牙技術(shù)的醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

郭方達(dá)

寧波市醫(yī)療中心李惠利醫(yī)院 設(shè)備科，浙江 寧波 315041

基于藍(lán)牙技術(shù)的醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

郭方達(dá)

寧波市醫(yī)療中心李惠利醫(yī)院 設(shè)備科，浙江 寧波 315041

目的基于藍(lán)牙技術(shù)開(kāi)發(fā)醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)，解決目前新生兒在醫(yī)院可能出現(xiàn)的各種安全問(wèn)題。方法本系統(tǒng)采用無(wú)線通信技術(shù)為數(shù)據(jù)傳輸途徑，通過(guò)擴(kuò)展藍(lán)牙模塊建立醫(yī)院內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)；新生兒腕帶由藍(lán)牙傳感器和醫(yī)用硅橡膠帶組成。結(jié)果當(dāng)醫(yī)院端添加新生兒腕帶時(shí)，只需要增加藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)婦及陪同家屬與醫(yī)院護(hù)理人員實(shí)時(shí)對(duì)新生兒身份進(jìn)行核實(shí)和跟蹤監(jiān)定位的功能。結(jié)論該系統(tǒng)的應(yīng)用，可有效地防止新生兒發(fā)生被盜、抱錯(cuò)等醫(yī)療事故的發(fā)生，為新生兒的安全提供了保障。

新生兒安保系統(tǒng)；新生兒腕帶；藍(lán)牙傳感器；定位跟蹤

0 前言

我國(guó)目前各級(jí)醫(yī)院現(xiàn)有的新生兒管理方式還比較傳統(tǒng)，管理存在較多弊端，一般只在剛出生的新生兒腕帶中寫(xiě)上嬰兒姓名、體重、身高、母親信息等基本信息；而且腕帶標(biāo)識(shí)不易防水，人為容易解開(kāi)，特別是新生兒皮膚細(xì)嫩，有些腕帶的材質(zhì)容易引起新生兒皮膚過(guò)敏[1]。護(hù)理人員在查房和對(duì)新生兒進(jìn)行洗澡等護(hù)理的過(guò)程中也只是機(jī)械的核對(duì)新生兒腕帶以及床頭產(chǎn)婦病歷卡信息，在這個(gè)過(guò)程中可能發(fā)生新生兒抱錯(cuò)現(xiàn)象，而且婦產(chǎn)病房病人家屬及人流較大，無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)和杜絕新生兒被盜事故的發(fā)生[2]。因此，急需設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種醫(yī)院新生兒安保裝置來(lái)實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控定位新生兒的位置。

1 方法

1.1 藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介

醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)基于藍(lán)牙技術(shù)開(kāi)發(fā)。藍(lán)牙技術(shù)是一種支持設(shè)備短距離通信的無(wú)線電技術(shù)，作為一種完全開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，使得它在所有的地方都可實(shí)現(xiàn)近距離無(wú)線數(shù)據(jù)交換[3]。藍(lán)牙規(guī)范的關(guān)鍵部分就是藍(lán)牙協(xié)議棧，該協(xié)議棧允許藍(lán)牙設(shè)備互相連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備間互操作的交互式應(yīng)用，如移動(dòng)電話、PDA、無(wú)線耳機(jī)、筆記本電腦及相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線信息交換[4]。利用藍(lán)牙技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信方式，也能夠成功地簡(jiǎn)化設(shè)備與因特網(wǎng)（Internet）之間的通信，從而使數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無(wú)線通信拓寬了道路。

藍(lán)牙4.0版本是藍(lán)牙3.0+HS版本的補(bǔ)充，它將傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)、高速技術(shù)和低耗能技術(shù)集為一體，可滿足對(duì)成本和功耗都有較高要求的無(wú)線方案[5]，適合用于衛(wèi)生保健、體育健身、家庭娛樂(lè)、安全保障等諸多領(lǐng)域。藍(lán)牙低耗能技術(shù)是基于藍(lán)牙低耗能無(wú)線技術(shù)核心規(guī)格的升級(jí)版，為遠(yuǎn)程控制、醫(yī)療保健應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)[6-8]。

1.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

新生兒出生后，在新生兒的腳腕上安裝新生兒腕帶。按照腕帶的編號(hào)，將腕帶與護(hù)士站醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)連接好，在醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)中輸入嬰兒的基本信息、產(chǎn)婦的基本信息及陪同家屬信息。醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)便可實(shí)時(shí)定位跟蹤新生兒位置。醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)的保護(hù)距離比藍(lán)牙手機(jī)保護(hù)距離長(zhǎng)，并且護(hù)士站在病區(qū)的中心位置，如果配有腕帶的新生兒超過(guò)新生兒安保系統(tǒng)規(guī)定的距離，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警。醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)的配套報(bào)警軟件發(fā)出報(bào)警音、軟件在新生兒狀態(tài)欄邊顯示紅色(在設(shè)定范圍內(nèi)顯示綠色)并提供文字提醒。同時(shí)陪同家屬的手機(jī)端軟件也會(huì)收到報(bào)警[9-10]。

產(chǎn)婦陪同家屬可以在醫(yī)院網(wǎng)站上下載手機(jī)版的新生兒安保系統(tǒng)軟件，安裝在智能手機(jī)上，然后開(kāi)啟手機(jī)藍(lán)牙功能，將藍(lán)牙手機(jī)與新生兒腕帶進(jìn)行配對(duì)，配對(duì)成功后便可以實(shí)時(shí)定位跟蹤新生兒的位置。因?yàn)樾律鷥夯顒?dòng)范圍很小，新生兒安保系統(tǒng)默認(rèn)將安全距離設(shè)定較近，當(dāng)遇到有人偷盜新生兒或新生兒脫離陪同家屬安全距離后及時(shí)報(bào)警。

新生兒腕帶上帶有一個(gè)電容傳感器，當(dāng)人與腕帶距離很近時(shí)，電容值會(huì)增大。這是因?yàn)橥髱д５馁N覆在嬰兒腳腕上時(shí)，腕帶上與藍(lán)牙芯片相連的電容傳感器為高電容值。當(dāng)腕帶內(nèi)的藍(lán)牙傳感器與陪同家屬的藍(lán)牙手機(jī)或醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)在預(yù)設(shè)的安全范圍內(nèi)，且藍(lán)牙芯片感知到電容傳感器處于高電容值狀態(tài)時(shí)，藍(lán)牙芯片將會(huì)切換到藍(lán)牙4.0標(biāo)準(zhǔn)，使藍(lán)牙芯片處于低功耗狀態(tài)，用以減少耗電量，降低了腕帶內(nèi)充電電池的實(shí)際功耗，延長(zhǎng)腕帶的監(jiān)控時(shí)間。

當(dāng)有人試圖拆下新生兒身上的腕帶時(shí)，腕帶上的電容傳感器的電容值會(huì)變減小，便會(huì)向藍(lán)牙芯片發(fā)送信號(hào)，藍(lán)牙芯片經(jīng)控制電路將信號(hào)發(fā)送到家屬藍(lán)牙手機(jī)端和醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)，新生兒安保系統(tǒng)收到信息后向藍(lán)牙手機(jī)端以及新生兒安保系統(tǒng)發(fā)出聲音及文字報(bào)警。

當(dāng)護(hù)理人員在對(duì)新生兒進(jìn)行護(hù)理治療、洗澡后，只需要與新生兒的腕帶進(jìn)行配對(duì)，便可通過(guò)醫(yī)院藍(lán)牙終端及時(shí)了解新生兒的基本信息，能最大限度地避免因抱錯(cuò)造成的醫(yī)療事故。同時(shí)也能夠通過(guò)腕帶及時(shí)查找到產(chǎn)婦以及陪同親屬的信息。基于藍(lán)牙的醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)連接示意圖，見(jiàn)圖1。

圖1 基于藍(lán)牙的醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)的連接示意圖

1.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1.3.1 系統(tǒng)功能模塊

醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)安裝在醫(yī)院病區(qū)計(jì)算機(jī)終端，系統(tǒng)軟件包括新生兒信息模塊、新生兒狀態(tài)查詢模塊、新生兒數(shù)據(jù)報(bào)表及系統(tǒng)設(shè)置模塊（圖2）。其功能是實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)中實(shí)時(shí)查詢已經(jīng)與系統(tǒng)相連的新生兒相關(guān)信息。

圖2 醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)構(gòu)成圖

1.3.2 新生兒腕帶與藍(lán)牙傳感器

腕帶由藍(lán)牙傳感器、醫(yī)用硅橡膠帶組成。腕帶中間的藍(lán)牙傳感器是由藍(lán)牙芯片、電容傳感器、控制電路、充電電池組成，外面用醫(yī)用聚丙烯材料封裝而成。藍(lán)牙傳感器包括電容傳感器、信號(hào)放大器、信號(hào)濾波器、控制器、藍(lán)牙模塊（圖3）。其中控制器選用PIC單片機(jī)，C語(yǔ)言編寫(xiě)代碼，實(shí)現(xiàn)控制器功能；藍(lán)牙模塊選用 HC-07新型藍(lán)牙模塊，它采用CSR主流藍(lán)牙芯片（藍(lán)牙V2.0協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)）為主從分開(kāi)的藍(lán)牙串口模塊，內(nèi)置存儲(chǔ)芯片，功能齊全，性價(jià)比高，容量略小于HC-05和HC-06。本設(shè)計(jì)中使用的模塊為市場(chǎng)上新推出的產(chǎn)品，各項(xiàng)功能和性能及引腳封裝，相比HC-06來(lái)說(shuō)，減少了一個(gè)存儲(chǔ)芯片，而把程序內(nèi)置于藍(lán)牙芯片中，相當(dāng)于CPU與存儲(chǔ)器二合為一。

圖3 藍(lán)牙傳感器構(gòu)成圖

嬰兒的皮膚是很嫩的，只要有任何的刺激，即可能有皮疹出現(xiàn)，因此腕帶材料的選擇就至關(guān)重要的。腕帶選用醫(yī)用硅橡膠制品，它具有無(wú)色、無(wú)毒、耐高溫、耐氧化、柔韌性及透明性高等特性。經(jīng)臨床實(shí)驗(yàn)證實(shí)：毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合醫(yī)用要求；臨床應(yīng)用中生物相容性好，無(wú)過(guò)敏反應(yīng)，無(wú)致畸變作用，具有優(yōu)良的韌性和彈性，并且成本比較低。

2 結(jié)果

2.1 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

打開(kāi)醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)或新生兒家屬藍(lán)牙手機(jī)上的控制軟件，與新生兒腕帶建立藍(lán)牙通訊，設(shè)定安全距離（表1），如新生兒實(shí)際距離超出系統(tǒng)設(shè)定的安全距離則發(fā)出報(bào)警。

表1 設(shè)定距離與實(shí)際報(bào)警距離（m）

由表1的數(shù)據(jù)可以看出，控制軟件在10 m以內(nèi)范圍，所測(cè)數(shù)據(jù)精度較高。當(dāng)距離＞10 m，由于醫(yī)院病房結(jié)構(gòu)和測(cè)量方位等問(wèn)題，還是存在一定的誤差，需要進(jìn)一步改進(jìn)系統(tǒng)精確度。

2.2 新生兒安保系統(tǒng)操作流程

將新生兒腕帶綁在新增新生兒腳腕上，并通過(guò)密碼遙控鎖鎖定，使腕帶表面的電容傳感器貼在新生兒皮膚表面。醫(yī)院安保系統(tǒng)設(shè)備與藍(lán)牙傳感器配對(duì)連接，使醫(yī)院安保系統(tǒng)設(shè)備與腕帶上的藍(lán)牙傳感器之間實(shí)現(xiàn)雙向傳輸信息。醫(yī)院安保系統(tǒng)設(shè)備連接其報(bào)警器組件，醫(yī)院安保系統(tǒng)設(shè)備向報(bào)警器組件發(fā)送信息。與配對(duì)藍(lán)牙傳感器配對(duì)連接，使藍(lán)牙配對(duì)手機(jī)與藍(lán)牙傳感器之間實(shí)現(xiàn)雙向傳輸信息。若陪同家屬手機(jī)上的藍(lán)牙通訊與藍(lán)牙傳感器通信中斷或通信異常，則手機(jī)報(bào)警器組件發(fā)送報(bào)警信息。若藍(lán)牙傳感器判斷電容傳感器的電容值處于高位，則可證明腕帶正常佩戴在新生兒腳腕上；否則，腕帶未佩戴在新生兒腳腕上，報(bào)警器組件發(fā)出聲音和文字信息警報(bào)。醫(yī)護(hù)人員可持有巡查終端與所述的藍(lán)牙傳感器連接，方便護(hù)士巡查。新生兒安保系統(tǒng)操作流程，見(jiàn)圖4。

圖4 新生兒安保系統(tǒng)操作流程圖

3 結(jié)論

基于藍(lán)牙技術(shù)的醫(yī)院新生兒安保系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，充分考慮到醫(yī)院病房的實(shí)際情況。因?yàn)楣?jié)點(diǎn)通信雖然距離有限，但分布均勻，而且本系統(tǒng)只需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且要求節(jié)點(diǎn)具有功耗低和組網(wǎng)方便的特點(diǎn)，藍(lán)牙技術(shù)最為合適。本系統(tǒng)結(jié)合護(hù)理人員與家屬共同看護(hù)的理念，減少了傳統(tǒng)醫(yī)院護(hù)理人員的巡查時(shí)間；對(duì)新生兒身份進(jìn)行核實(shí)和實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控定位的功能保證了新生兒在病房的安保，可有效防止新生兒發(fā)生被盜、抱錯(cuò)等醫(yī)療事故的發(fā)生。本設(shè)計(jì)已獲得國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利。

本安保系統(tǒng)目前作為單獨(dú)的一套控制系統(tǒng)，下一步可根據(jù)實(shí)際需要繼續(xù)擴(kuò)展系統(tǒng)應(yīng)用功能，并將其與醫(yī)院信息管理系統(tǒng)集成，充分發(fā)揮其功能作用。

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Design and Application of the Hospital Newborn Security System Based on Bluetooth Technology

GUO Fang-da
Department of Equipment, Ningbo Medical Treatment Center Lihuili Hospital, Ningbo Zhejiang 315041, China

ObjectiveTo develop the hospital newborn security system so as to solve the security problems that may arise in the current neonatal hospital based on Bluetooth technology.MethodsThe system used wireless communication technology as the main transport route. By extending the Bluetooth module, the intranet in the hospital was established. The newborn wrist band contains a Bluetooth transmitter and a medical silicone rubber band.ResultsWhen the hospital terminal of the system is connected to the newborn bracelet, the Bluetooth node can be activated and added so as to help the postpartum women, family members, and health care providers with real-time monitoring, such as identity verification and realtime location and tracking of newborns.ConclusionThe system can effectively prevent the occurrence of neonatal abduction, and other medical accidents such as wrong identification of newborns. The application of the system can effectively improve hospital newborn security.

TP277

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.02.025

1674-1633(2016)02-0097-03

2015-08-10

2015-12-18專(zhuān)利：國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利（ZL201320564426.0）。

作者郵箱：guofangda@hotmail.com

Abstract:: newborn security system; newborn wrist band; bluetooth sensor; locating and tracking