基于藍牙技術的醫院新生兒安保系統的設計與應用

郭方達

寧波市醫療中心李惠利醫院 設備科，浙江 寧波 315041

基于藍牙技術的醫院新生兒安保系統的設計與應用

郭方達

寧波市醫療中心李惠利醫院 設備科，浙江 寧波 315041

目的基于藍牙技術開發醫院新生兒安保系統，解決目前新生兒在醫院可能出現的各種安全問題。方法本系統采用無線通信技術為數據傳輸途徑，通過擴展藍牙模塊建立醫院內部網絡；新生兒腕帶由藍牙傳感器和醫用硅橡膠帶組成。結果當醫院端添加新生兒腕帶時，只需要增加藍牙節點，就可以實現產婦及陪同家屬與醫院護理人員實時對新生兒身份進行核實和跟蹤監定位的功能。結論該系統的應用，可有效地防止新生兒發生被盜、抱錯等醫療事故的發生，為新生兒的安全提供了保障。

新生兒安保系統；新生兒腕帶；藍牙傳感器；定位跟蹤

0 前言

我國目前各級醫院現有的新生兒管理方式還比較傳統，管理存在較多弊端，一般只在剛出生的新生兒腕帶中寫上嬰兒姓名、體重、身高、母親信息等基本信息；而且腕帶標識不易防水，人為容易解開，特別是新生兒皮膚細嫩，有些腕帶的材質容易引起新生兒皮膚過敏[1]。護理人員在查房和對新生兒進行洗澡等護理的過程中也只是機械的核對新生兒腕帶以及床頭產婦病歷卡信息，在這個過程中可能發生新生兒抱錯現象，而且婦產病房病人家屬及人流較大，無法及時發現和杜絕新生兒被盜事故的發生[2]。因此，急需設計開發一種醫院新生兒安保裝置來實時跟蹤監控定位新生兒的位置。

1 方法

1.1 藍牙技術簡介

醫院新生兒安保系統基于藍牙技術開發。藍牙技術是一種支持設備短距離通信的無線電技術，作為一種完全開放的標準，使得它在所有的地方都可實現近距離無線數據交換[3]。藍牙規范的關鍵部分就是藍牙協議棧，該協議棧允許藍牙設備互相連接并進行數據傳輸，從而實現設備間互操作的交互式應用，如移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦及相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換[4]。利用藍牙技術，能夠有效地簡化移動通信終端設備之間的通信方式，也能夠成功地簡化設備與因特網（Internet）之間的通信，從而使數據傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬了道路。

藍牙4.0版本是藍牙3.0+HS版本的補充，它將傳統藍牙技術、高速技術和低耗能技術集為一體，可滿足對成本和功耗都有較高要求的無線方案[5]，適合用于衛生保健、體育健身、家庭娛樂、安全保障等諸多領域。藍牙低耗能技術是基于藍牙低耗能無線技術核心規格的升級版，為遠程控制、醫療保健應用奠定了基礎[6-8]。

1.2 系統的設計思路

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，將腕帶與護士站醫院新生兒安保系統連接好，在醫院新生兒安保系統中輸入嬰兒的基本信息、產婦的基本信息及陪同家屬信息。醫院新生兒安保系統便可實時定位跟蹤新生兒位置。醫院新生兒安保系統的保護距離比藍牙手機保護距離長，并且護士站在病區的中心位置，如果配有腕帶的新生兒超過新生兒安保系統規定的距離，系統將發出報警。醫院新生兒安保系統的配套報警軟件發出報警音、軟件在新生兒狀態欄邊顯示紅色(在設定范圍內顯示綠色)并提供文字提醒。同時陪同家屬的手機端軟件也會收到報警[9-10]。

產婦陪同家屬可以在醫院網站上下載手機版的新生兒安保系統軟件，安裝在智能手機上，然后開啟手機藍牙功能，將藍牙手機與新生兒腕帶進行配對，配對成功后便可以實時定位跟蹤新生兒的位置。因為新生兒活動范圍很小，新生兒安保系統默認將安全距離設定較近，當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報警。

新生兒腕帶上帶有一個電容傳感器，當人與腕帶距離很近時，電容值會增大。這是因為腕帶正常的貼覆在嬰兒腳腕上時，腕帶上與藍牙芯片相連的電容傳感器為高電容值。當腕帶內的藍牙傳感器與陪同家屬的藍牙手機或醫院新生兒安保系統在預設的安全范圍內，且藍牙芯片感知到電容傳感器處于高電容值狀態時，藍牙芯片將會切換到藍牙4.0標準，使藍牙芯片處于低功耗狀態，用以減少耗電量，降低了腕帶內充電電池的實際功耗，延長腕帶的監控時間。

當有人試圖拆下新生兒身上的腕帶時，腕帶上的電容傳感器的電容值會變減小，便會向藍牙芯片發送信號，藍牙芯片經控制電路將信號發送到家屬藍牙手機端和醫院新生兒安保系統，新生兒安保系統收到信息后向藍牙手機端以及新生兒安保系統發出聲音及文字報警。

當護理人員在對新生兒進行護理治療、洗澡后，只需要與新生兒的腕帶進行配對，便可通過醫院藍牙終端及時了解新生兒的基本信息，能最大限度地避免因抱錯造成的醫療事故。同時也能夠通過腕帶及時查找到產婦以及陪同親屬的信息。基于藍牙的醫院新生兒安保系統連接示意圖，見圖1。

圖1 基于藍牙的醫院新生兒安保系統的連接示意圖

1.3 系統實現技術

1.3.1 系統功能模塊

醫院新生兒安保系統安裝在醫院病區計算機終端，系統軟件包括新生兒信息模塊、新生兒狀態查詢模塊、新生兒數據報表及系統設置模塊（圖2）。其功能是實現在系統中實時查詢已經與系統相連的新生兒相關信息。

圖2 醫院新生兒安保系統構成圖

1.3.2 新生兒腕帶與藍牙傳感器

腕帶由藍牙傳感器、醫用硅橡膠帶組成。腕帶中間的藍牙傳感器是由藍牙芯片、電容傳感器、控制電路、充電電池組成，外面用醫用聚丙烯材料封裝而成。藍牙傳感器包括電容傳感器、信號放大器、信號濾波器、控制器、藍牙模塊（圖3）。其中控制器選用PIC單片機，C語言編寫代碼，實現控制器功能；藍牙模塊選用 HC-07新型藍牙模塊，它采用CSR主流藍牙芯片（藍牙V2.0協議標準）為主從分開的藍牙串口模塊，內置存儲芯片，功能齊全，性價比高，容量略小于HC-05和HC-06。本設計中使用的模塊為市場上新推出的產品，各項功能和性能及引腳封裝，相比HC-06來說，減少了一個存儲芯片，而把程序內置于藍牙芯片中，相當于CPU與存儲器二合為一。

圖3 藍牙傳感器構成圖

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，因此腕帶材料的選擇就至關重要的。腕帶選用醫用硅橡膠制品，它具有無色、無毒、耐高溫、耐氧化、柔韌性及透明性高等特性。經臨床實驗證實：毒性實驗結果符合醫用要求；臨床應用中生物相容性好，無過敏反應，無致畸變作用，具有優良的韌性和彈性，并且成本比較低。

2 結果

2.1 系統測試結果

打開醫院新生兒安保系統或新生兒家屬藍牙手機上的控制軟件，與新生兒腕帶建立藍牙通訊，設定安全距離（表1），如新生兒實際距離超出系統設定的安全距離則發出報警。

表1 設定距離與實際報警距離（m）

由表1的數據可以看出，控制軟件在10 m以內范圍，所測數據精度較高。當距離＞10 m，由于醫院病房結構和測量方位等問題，還是存在一定的誤差，需要進一步改進系統精確度。

2.2 新生兒安保系統操作流程

將新生兒腕帶綁在新增新生兒腳腕上，并通過密碼遙控鎖鎖定，使腕帶表面的電容傳感器貼在新生兒皮膚表面。醫院安保系統設備與藍牙傳感器配對連接，使醫院安保系統設備與腕帶上的藍牙傳感器之間實現雙向傳輸信息。醫院安保系統設備連接其報警器組件，醫院安保系統設備向報警器組件發送信息。與配對藍牙傳感器配對連接，使藍牙配對手機與藍牙傳感器之間實現雙向傳輸信息。若陪同家屬手機上的藍牙通訊與藍牙傳感器通信中斷或通信異常，則手機報警器組件發送報警信息。若藍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，報警器組件發出聲音和文字信息警報。醫護人員可持有巡查終端與所述的藍牙傳感器連接，方便護士巡查。新生兒安保系統操作流程，見圖4。

圖4 新生兒安保系統操作流程圖

3 結論

基于藍牙技術的醫院新生兒安保系統的設計，充分考慮到醫院病房的實際情況。因為節點通信雖然距離有限，但分布均勻，而且本系統只需要進行數據傳輸，并且要求節點具有功耗低和組網方便的特點，藍牙技術最為合適。本系統結合護理人員與家屬共同看護的理念，減少了傳統醫院護理人員的巡查時間；對新生兒身份進行核實和實時跟蹤監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生被盜、抱錯等醫療事故的發生。本設計已獲得國家實用新型專利。

本安保系統目前作為單獨的一套控制系統，下一步可根據實際需要繼續擴展系統應用功能，并將其與醫院信息管理系統集成，充分發揮其功能作用。

[1] 楊兵芬,袁愛華.住院新生兒安全身份識別[J].健康必讀,2012, (8):307.

[2] 劉燦萍.母嬰同室中新生兒的安全管理探討[J].健康之路, 2014,(10):391.

[3] 何戟.藍牙技術及其在無線傳感器網絡系統中的應用研究[D].西安:西北工業大學,2006.

[4] 王華亮.基于藍牙傳輸的便攜式脈搏信號檢測與分析系統[D].蘭州:蘭州理工大學,2011.

[5] 李曉芳.基于藍牙的病房多生理參數無線監護系統[D].天津:天津工業大學,2012.

[6] Mao F,Jiang T,Zhou Z,et al.Bluetooth-based wireless sensor networks[J].Systems Engineering and Electronics,2005, 27(6):1142-1144.

[7] Soo-Hwan Choi,Byung-Kug Kim,Jinwoo Park,et al.An implementation of wireless sensor network for security system using Bluetooth[J].IEEE Transactions on Consumer Electronics, 2004,50(1):236-244．

[8] 馮艷紅,何加銘,楊任爾,等.基于Android藍牙技術的健康服務系統設計[J].無線電通信技術,2014,(1):61-65.

[9] 王磊,嚴楓.一種胎兒中央監護系統工作站的擴展設計與實踐[J].中國醫療設備,2015,30(1):85-86

[10] 袁曉峰,趙越,李巖,等.一種基于藍牙技術的嵌入式防盜系統設計[J].現代電子技術,2014,(4):45-52.

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專利：國家實用新型專利（ZL201320564426.0）。

作者郵箱：guofangda@hotmail.com

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