基于HIS的移動護士終端的設計

喬洪勇，黃丹飛，孫 靜

(長春理工大學 生物醫學工程系，吉林 長春130022)

醫院信息系統HIS(Hospital Information System)亦稱“醫院管理信息系統”，是指利用計算機軟硬件技術、網絡通信技術等現代化手段，對醫院及其所屬各部門的人流、物流、財流進行綜合管理，從而為醫院的整體運行提供全面的、自動化的管理及各種服務的信息系統。現有的HIS系統已初步實現了財務管理、人事管理、藥品庫存管理等功能。但在傳統的醫護流程中，HIS與病人沒有直接關系，醫護人員需要通過紙質病歷查看病人信息；在執行醫囑過程中，需要人工判斷該病人和藥品是否正確等信息；在詢問病人信息時，需要用筆記錄病人信息，最后回到護士站后進行電腦登記。這種落后的信息傳遞方式，加重了護士工作，且極易造成由于人工判斷錯誤或書寫錯誤而造成的醫療事故。

為了解決傳統醫護流程中的系列問題，本文提出了一種基于HIS的移動護士終端的設計。該移動護士終端以HIS為支撐平臺，以手持設備(PDA)為硬件平臺，以無線局域網為網絡平臺，實現HIS向病房的擴展和延伸，極大地推動了醫院的無紙化、無線網絡化辦公[1]。該設計還集成了RFID識別技術，簡化護士的登錄操作，提高了整個系統的安全性。目前，HIS的應用大多局限在管理層，移動護士終端在國內的醫院還沒有得到推廣應用。隨著社會的發展，大部分醫院終將HIS系統覆蓋到醫囑執行的全過程，因而設計移動護士終端具有非常重要的臨床意義和巨大的市場需求[2]。

1 系統簡介

圖1 系統結構框圖

基于HIS的移動護士終端主要由ARM11系列的Samsung S3C6410嵌入式芯片、RIFD讀卡器系統和無線網絡WiFi組成，系統結構如圖1所示。該移動護士終端采用Wince6.0作為其操作系統，使用戶可以體驗到友好的用戶操作界面，并且該系統具有完善、規范的底層驅動，使得整個系統更為穩定。此外，該移動護士終端還集成了RIFD讀卡器系統，使得護士的操作更為方便。無線網絡WiFi使護士終端能夠連接到醫院信息管理系統，讓護士能夠提交醫囑執行情況且能實時更新醫囑的變化。

2 系統硬件設計

基于HIS的移動護士終端由嵌入式的軟硬件構成。其中硬件主要包括S3C6410處理器及其基本外設和RIFD讀卡器。

2.1 嵌入式系統結構

基于S3C6410的移動護士終端具有體積小、功耗低、易于擴展升級等特點。S3C6410處理器外設電路主要有JTAG口、RAM、Flash、供電模塊、復位電路、觸摸屏控制、WiFi模塊以及RIFD讀卡器，其中RIFD讀卡器與S3C6410以串口的方式連接。硬件結構框圖如圖2所示。

圖2 硬件結構框圖

2.2 RFID讀卡器的原理及設計

RFID技術俗稱電子標簽，絕大多數RFID技術根據電感耦合的原理進行工作[3]。RFID技術具有高效、快速、可靠、非視距讀取和可工作于惡劣環境等優點，因此被廣泛應用在數據采集和信息識別領域[4]。

RFID讀卡器的硬件主要由以下模塊組成：供電模塊、晶振模塊、微處理器、卡片掃描模塊、發光模塊、音頻模塊和串口通信。讀卡器的結構框圖如圖3所示。

圖3 讀卡器的結構框圖

2.2.1 RFID讀卡器硬件電路設計

圖4 讀卡器的硬件電路

RFID讀卡器的硬件電路如圖4所示。讀卡器的微處理器部分采用ATmega 8負責對整個讀卡器的控制以及數據的傳輸。晶振模塊采用C8、C9和Y1組成一個無源晶振電路。供電模塊選用LM1117-MP-3.3芯片給電路提供穩定的3.3 V電壓。卡片掃描模塊選用非接觸式通信中高集成度讀寫卡系列芯片MF RC522，它是一款低電壓、低成本、小體積的非接觸式讀寫卡芯片，把MF RC522芯片插入硬件電路Header8處，系統啟動，該部分即進入掃描狀態。發光模塊由發光二極管D2、穩壓管D1以及電阻R1、R2組成，打卡機正處于搜索卡片狀態時發光二極管以一定的頻率閃爍。音頻模塊由揚聲器、電阻R3和三極管組成，有人刷卡時，該部分就會發出“嘀”的一聲。處理器S3C6410利用串口對RFID讀卡器進行控制及數據的傳送。

2.2.2 RFID讀卡器的數據格式

讀卡器串口通信參數為：波特率9 600 Baud、數據位8位、停止位1位、無檢驗、無流控制。接口邏輯電平為3.3 V，直接連接在S3C6410板的串口接點上[5]。

在讀卡器待機時，讀卡器周期性檢測附近空間內的RFID卡，每個檢測周期都通過串口向外發送一個字符“T”，以示讀卡器正常待機。當檢測到附近有RFID卡后，讀取卡內條碼號，通過串口發送出來。發送時，條碼號以ASCII字符方式傳輸，傳輸格式如圖5所示。

圖5 RFID讀卡器數據格式

其中，待機時，約每300 ms發送一次待機位T，讀卡器正常工作時，待機位T會一直出現，因此可以用來確認讀卡器工作狀態。但在條碼數據傳輸過程中，不會穿插出現待機位T。

條碼數據的傳輸過程以“S”作為開始標志，以“P”作為結束標志。S出現以后，最先傳輸的是2 B表示的有效數據的長度，范圍是1～99。數據長度的計算方式為：Data字節數+CRC7字節數。由于通信采用ASCII字符方式傳輸，即將條碼號及CRC7校驗碼以16進制表示后傳輸，所以對于一般RFID卡，條碼號占8 B，CRC7校驗碼占2 B，共計10 B。在停止標志P以前的保留數據沒有意義，忽略即可。例如條碼號為8855426F的RFID卡，通信時傳輸的數據如圖6所示。

圖6 串口數據示例

3 系統軟件設計

軟件設計主要包括基于嵌入式芯片S3C6410的Wince6.0系統的應用程序和基于ATmega8的RFID讀卡器控制程序。兩者之間通過UART串口通信的方式進行數據的傳送，保證系統有條不紊地運轉。

3.1 RFID讀卡器控制程序設計

基于ATmega8的RFID讀卡器控制程序由AVR Studio開發、C語言編寫。其主要作用是通過SPI通信控制MF RC522工作，利用UART通信實現RFID讀卡器與Wince6.0應用程序的數據傳遞，以及提示該模塊是否正常工作。其程序構架如圖7所示。

圖7 RFID讀卡器程序構架

3.2 Windows CE6.0應用程序設計

Windows CE6.0是非常可靠和實時性很好的操作系統，特別適合于有限資源的硬件平臺[6]。本設計的應用程序由VS2005開發、C++語言編寫，其主要作用是控制整個移動護士終端系統的運轉、響應RFID讀卡器的請求以及允許護士在權限范圍內執行相應的修改操作。Wince6.0應用程序結構如圖8所示。

圖8 Wince6.0應用程序結構

當系統啟動之后，程序首先進入登錄界面并提示護士選擇登錄方式：RFID卡登錄或賬戶密碼登錄，護士可以任選一種登錄方式進入移動護士終端；然后護士可以看到自己的相關信息，除此之外，護士還可以選擇病人信息的查看方式(查看療區所有患者、病房查看及通過電子標簽查看)；最后，護士就進入到病人信息界面，在這里護士可以查看病人的基本信息、診斷結果、醫囑信息、就診記錄和生命體征等相關信息。軟件設計流程如圖9所示。

4 系統功能及實現

該設計實現了護士刷卡登錄、病人電子標簽掃描、護士查看病人醫囑、護士記錄相應信息等功能。

（1）護士通過讀RFID卡的方式登錄移動護士終端。RFID卡登錄界面如圖10所示。

（2）除了RFID卡登錄之外護士還可以通過用戶名加密碼認證。賬戶密碼登錄如圖11所示。

圖9 軟件設計流程

圖10 RFID打卡登錄

圖11 賬戶密碼登錄

（3）可以通過3種方式查看登記的病人：RFID掃碼方式、根據病房查找、根據患者列表查找。查看患者方式選擇如圖12所示。

圖12 3種查看患者方式

（4）護士進入患者信息界面后，即可查看病人的相關信息：基本信息、照片、醫囑信息、診斷結果、生理指標、入院記錄等。病人信息如圖13所示。

圖13 病人信息

本設計主要由S3C6410嵌入式芯片及其基本外設、Windows CE6.0操作系統和RFID讀卡器組成，實現了電子卡片掃描、電子病歷的查看及醫囑執行情況的反饋等功能。這一設計優化了護士的工作流程，提高了護理工作質量和效率；推動了護理管理的創新與發展，加大了對護理環節質量控制的力度，利于護士長掌握全科的護理工作狀態；責任護士能及時有效地為患者提供各種治療與護理信息，有利于建立良好的護患關系；移動護士終端的設計將現有HIS覆蓋到護士執行醫囑的全過程，實現了醫囑生命周期內的數字化管理。但本設計也存在它的局限性，如本設計存儲電量的能力有限，應該進一步增加電池容量，延長其工作時間。目前國外移動護士終端在臨床醫護方面的應用已經相對成熟，國內在這方面的應用還處于開始階段，其功能有待于進一步開發和完善，以期能更加方便地應用于臨床護理工作，推動我國護理事業的發展。

[1]吳燕玲，張海燕，王洪干.移動護士工作站在臨床護理工作中的應用[J].齊魯護理雜志，2009，15(7)：89-90.

[2]梁福鵬.分布式住院部護士工作站[D].長春：長春理工大學，1998.

[3]單承贛，單玉峰，姚磊.射頻識別(RFID)原理與應用[M].北京：電子工業出版社，2008.

[4]龐明.物聯網條碼技術與射頻識別技術[M].北京：中國財富出版社，2011.

[5]彭力.無線射頻識別(RFID)技術基礎[M].北京：北京航空航天大學出版社，2012.

[6]何宗健.Windows CE嵌入式系統[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.