基于HIS的移动护士终端的设计

乔洪勇，黄丹飞，孙 静

(长春理工大学 生物医学工程系，吉林 长春130022)

医院信息系统HIS(Hospital Information System)亦称“医院管理信息系统”，是指利用计算机软硬件技术、网络通信技术等现代化手段，对医院及其所属各部门的人流、物流、财流进行综合管理，从而为医院的整体运行提供全面的、自动化的管理及各种服务的信息系统。现有的HIS系统已初步实现了财务管理、人事管理、药品库存管理等功能。但在传统的医护流程中，HIS与病人没有直接关系，医护人员需要通过纸质病历查看病人信息；在执行医嘱过程中，需要人工判断该病人和药品是否正确等信息；在询问病人信息时，需要用笔记录病人信息，最后回到护士站后进行电脑登记。这种落后的信息传递方式，加重了护士工作，且极易造成由于人工判断错误或书写错误而造成的医疗事故。

为了解决传统医护流程中的系列问题，本文提出了一种基于HIS的移动护士终端的设计。该移动护士终端以HIS为支撑平台，以手持设备(PDA)为硬件平台，以无线局域网为网络平台，实现HIS向病房的扩展和延伸，极大地推动了医院的无纸化、无线网络化办公[1]。该设计还集成了RFID识别技术，简化护士的登录操作，提高了整个系统的安全性。目前，HIS的应用大多局限在管理层，移动护士终端在国内的医院还没有得到推广应用。随着社会的发展，大部分医院终将HIS系统覆盖到医嘱执行的全过程，因而设计移动护士终端具有非常重要的临床意义和巨大的市场需求[2]。

1 系统简介

图1 系统结构框图

基于HIS的移动护士终端主要由ARM11系列的Samsung S3C6410嵌入式芯片、RIFD读卡器系统和无线网络WiFi组成，系统结构如图1所示。该移动护士终端采用Wince6.0作为其操作系统，使用户可以体验到友好的用户操作界面，并且该系统具有完善、规范的底层驱动，使得整个系统更为稳定。此外，该移动护士终端还集成了RIFD读卡器系统，使得护士的操作更为方便。无线网络WiFi使护士终端能够连接到医院信息管理系统，让护士能够提交医嘱执行情况且能实时更新医嘱的变化。

2 系统硬件设计

基于HIS的移动护士终端由嵌入式的软硬件构成。其中硬件主要包括S3C6410处理器及其基本外设和RIFD读卡器。

2.1 嵌入式系统结构

基于S3C6410的移动护士终端具有体积小、功耗低、易于扩展升级等特点。S3C6410处理器外设电路主要有JTAG口、RAM、Flash、供电模块、复位电路、触摸屏控制、WiFi模块以及RIFD读卡器，其中RIFD读卡器与S3C6410以串口的方式连接。硬件结构框图如图2所示。

图2 硬件结构框图

2.2 RFID读卡器的原理及设计

RFID技术俗称电子标签，绝大多数RFID技术根据电感耦合的原理进行工作[3]。RFID技术具有高效、快速、可靠、非视距读取和可工作于恶劣环境等优点，因此被广泛应用在数据采集和信息识别领域[4]。

RFID读卡器的硬件主要由以下模块组成：供电模块、晶振模块、微处理器、卡片扫描模块、发光模块、音频模块和串口通信。读卡器的结构框图如图3所示。

图3 读卡器的结构框图

2.2.1 RFID读卡器硬件电路设计

图4 读卡器的硬件电路

RFID读卡器的硬件电路如图4所示。读卡器的微处理器部分采用ATmega 8负责对整个读卡器的控制以及数据的传输。晶振模块采用C8、C9和Y1组成一个无源晶振电路。供电模块选用LM1117-MP-3.3芯片给电路提供稳定的3.3 V电压。卡片扫描模块选用非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片MF RC522，它是一款低电压、低成本、小体积的非接触式读写卡芯片，把MF RC522芯片插入硬件电路Header8处，系统启动，该部分即进入扫描状态。发光模块由发光二极管D2、稳压管D1以及电阻R1、R2组成，打卡机正处于搜索卡片状态时发光二极管以一定的频率闪烁。音频模块由扬声器、电阻R3和三极管组成，有人刷卡时，该部分就会发出“嘀”的一声。处理器S3C6410利用串口对RFID读卡器进行控制及数据的传送。

2.2.2 RFID读卡器的数据格式

读卡器串口通信参数为：波特率9 600 Baud、数据位8位、停止位1位、无检验、无流控制。接口逻辑电平为3.3 V，直接连接在S3C6410板的串口接点上[5]。

在读卡器待机时，读卡器周期性检测附近空间内的RFID卡，每个检测周期都通过串口向外发送一个字符“T”，以示读卡器正常待机。当检测到附近有RFID卡后，读取卡内条码号，通过串口发送出来。发送时，条码号以ASCII字符方式传输，传输格式如图5所示。

图5 RFID读卡器数据格式

其中，待机时，约每300 ms发送一次待机位T，读卡器正常工作时，待机位T会一直出现，因此可以用来确认读卡器工作状态。但在条码数据传输过程中，不会穿插出现待机位T。

条码数据的传输过程以“S”作为开始标志，以“P”作为结束标志。S出现以后，最先传输的是2 B表示的有效数据的长度，范围是1～99。数据长度的计算方式为：Data字节数+CRC7字节数。由于通信采用ASCII字符方式传输，即将条码号及CRC7校验码以16进制表示后传输，所以对于一般RFID卡，条码号占8 B，CRC7校验码占2 B，共计10 B。在停止标志P以前的保留数据没有意义，忽略即可。例如条码号为8855426F的RFID卡，通信时传输的数据如图6所示。

图6 串口数据示例

3 系统软件设计

软件设计主要包括基于嵌入式芯片S3C6410的Wince6.0系统的应用程序和基于ATmega8的RFID读卡器控制程序。两者之间通过UART串口通信的方式进行数据的传送，保证系统有条不紊地运转。

3.1 RFID读卡器控制程序设计

基于ATmega8的RFID读卡器控制程序由AVR Studio开发、C语言编写。其主要作用是通过SPI通信控制MF RC522工作，利用UART通信实现RFID读卡器与Wince6.0应用程序的数据传递，以及提示该模块是否正常工作。其程序构架如图7所示。

图7 RFID读卡器程序构架

3.2 Windows CE6.0应用程序设计

Windows CE6.0是非常可靠和实时性很好的操作系统，特别适合于有限资源的硬件平台[6]。本设计的应用程序由VS2005开发、C++语言编写，其主要作用是控制整个移动护士终端系统的运转、响应RFID读卡器的请求以及允许护士在权限范围内执行相应的修改操作。Wince6.0应用程序结构如图8所示。

图8 Wince6.0应用程序结构

当系统启动之后，程序首先进入登录界面并提示护士选择登录方式：RFID卡登录或账户密码登录，护士可以任选一种登录方式进入移动护士终端；然后护士可以看到自己的相关信息，除此之外，护士还可以选择病人信息的查看方式(查看疗区所有患者、病房查看及通过电子标签查看)；最后，护士就进入到病人信息界面，在这里护士可以查看病人的基本信息、诊断结果、医嘱信息、就诊记录和生命体征等相关信息。软件设计流程如图9所示。

4 系统功能及实现

该设计实现了护士刷卡登录、病人电子标签扫描、护士查看病人医嘱、护士记录相应信息等功能。

（1）护士通过读RFID卡的方式登录移动护士终端。RFID卡登录界面如图10所示。

（2）除了RFID卡登录之外护士还可以通过用户名加密码认证。账户密码登录如图11所示。

图9 软件设计流程

图10 RFID打卡登录

图11 账户密码登录

（3）可以通过3种方式查看登记的病人：RFID扫码方式、根据病房查找、根据患者列表查找。查看患者方式选择如图12所示。

图12 3种查看患者方式

（4）护士进入患者信息界面后，即可查看病人的相关信息：基本信息、照片、医嘱信息、诊断结果、生理指标、入院记录等。病人信息如图13所示。

图13 病人信息

本设计主要由S3C6410嵌入式芯片及其基本外设、Windows CE6.0操作系统和RFID读卡器组成，实现了电子卡片扫描、电子病历的查看及医嘱执行情况的反馈等功能。这一设计优化了护士的工作流程，提高了护理工作质量和效率；推动了护理管理的创新与发展，加大了对护理环节质量控制的力度，利于护士长掌握全科的护理工作状态；责任护士能及时有效地为患者提供各种治疗与护理信息，有利于建立良好的护患关系；移动护士终端的设计将现有HIS覆盖到护士执行医嘱的全过程，实现了医嘱生命周期内的数字化管理。但本设计也存在它的局限性，如本设计存储电量的能力有限，应该进一步增加电池容量，延长其工作时间。目前国外移动护士终端在临床医护方面的应用已经相对成熟，国内在这方面的应用还处于开始阶段，其功能有待于进一步开发和完善，以期能更加方便地应用于临床护理工作，推动我国护理事业的发展。

[1]吴燕玲，张海燕，王洪干.移动护士工作站在临床护理工作中的应用[J].齐鲁护理杂志，2009，15(7)：89-90.

[2]梁福鹏.分布式住院部护士工作站[D].长春：长春理工大学，1998.

[3]单承赣，单玉峰，姚磊.射频识别(RFID)原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2008.

[4]庞明.物联网条码技术与射频识别技术[M].北京：中国财富出版社，2011.

[5]彭力.无线射频识别(RFID)技术基础[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012.

[6]何宗健.Windows CE嵌入式系统[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.