醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

.名稱名稱內(nèi)容提要：本文依據(jù)公司董事會(huì)和營(yíng)銷部門(mén)提出的市場(chǎng)需求進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)。主題詞指標(biāo)功能設(shè)計(jì)更改欄更改單號(hào)更改日期更改人更改辦法目次1技術(shù)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)及指導(dǎo)原則31.1醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)31.2醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則32基本要求32.1醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫檢測(cè)系統(tǒng)用途32.2醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫檢測(cè)系統(tǒng)功能42.2.1終端監(jiān)護(hù)儀功能42.2.2無(wú)線中繼器功能42.2.3PC機(jī)功能42.3醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫檢測(cè)系統(tǒng)性能指標(biāo)4終端監(jiān)護(hù)儀性能指標(biāo)4無(wú)線中繼器性能指標(biāo)5無(wú)線中繼器性能指標(biāo)53方案設(shè)計(jì)63.1醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫檢測(cè)系統(tǒng)組成63.2體溫終端監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)方案63.3無(wú)線中繼器設(shè)計(jì)方案93.4PC機(jī)管理軟件124質(zhì)量保證和質(zhì)量控制12..醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1技術(shù)設(shè)計(jì)的主要依據(jù)及指導(dǎo)原則1.1醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫檢測(cè)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的依據(jù)是CCS201、CCS202無(wú)線體溫檢測(cè)儀的技術(shù)要求、技術(shù)指標(biāo)和目前市場(chǎng)常見(jiàn)醫(yī)用監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的功能、性能。1.2醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則1、借鑒、繼承CCS20*系列產(chǎn)品成熟技術(shù),并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高技術(shù)設(shè)計(jì)水平,并采用自主研發(fā)和系統(tǒng)集成相結(jié)合方式；2、增加終端檢測(cè)儀與監(jiān)護(hù)中心的無(wú)線通訊技術(shù)設(shè)計(jì)；3、增加監(jiān)護(hù)中心PC機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)、查詢軟件設(shè)計(jì)；4、貫徹產(chǎn)品的可靠性、電磁兼容性和易維修性要求；5、終端監(jiān)護(hù)儀采用"傻瓜"式,操作使用簡(jiǎn)單,監(jiān)護(hù)中心要求功能完善、需求資源低、界面人性化。2基本要求2.1醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫檢測(cè)系統(tǒng)用途醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于醫(yī)療機(jī)構(gòu)的各科室病房護(hù)士站,主要用于實(shí)時(shí)采集每個(gè)病人的體溫,同時(shí)可定時(shí)檢測(cè)病人靜息體溫然后實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳送到護(hù)士站,由護(hù)士站配備的PC電腦接收、存儲(chǔ),并提供隨機(jī)查詢功能。2.2醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫檢測(cè)系統(tǒng)功能2.2.1終端監(jiān)護(hù)儀功能1體溫?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；2靜息體溫的定時(shí)檢測(cè)和語(yǔ)音提示；3體溫?cái)?shù)據(jù)的查詢顯示；4體溫?cái)?shù)據(jù)的無(wú)線上傳；5RTC的設(shè)置命令接收和RTC運(yùn)行。2.2.2無(wú)線中繼器功能1采用輪流查詢方式接收終端監(jiān)護(hù)儀的無(wú)線數(shù)據(jù)；2對(duì)下屬終端監(jiān)護(hù)儀數(shù)據(jù)進(jìn)行打包并上傳護(hù)士站PC機(jī)；3可接收PC機(jī)設(shè)置命令并下傳至終端監(jiān)護(hù)儀；4可設(shè)置下屬終端監(jiān)護(hù)儀數(shù)量。2.2.3PC機(jī)功能1實(shí)時(shí)接收上傳檢測(cè)數(shù)據(jù),并完成當(dāng)?shù)赜脖P(pán)存儲(chǔ)；2實(shí)現(xiàn)科室病人的檔案建立；3按病人姓名、檢測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)間段進(jìn)行體溫查詢；4以圖形方式完成單個(gè)病人動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體溫的小時(shí)、日、月趨勢(shì)圖,完成單個(gè)病人靜息體溫的月趨勢(shì)圖。2.3醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫檢測(cè)系統(tǒng)性能指標(biāo)終端監(jiān)護(hù)儀性能指標(biāo)1測(cè)量誤差：誤差范圍±0.5℃,測(cè)量范圍：25℃～45℃；2顯示分辨率：0.1℃；3靜息體溫響應(yīng)時(shí)間：不大于2分鐘；4充電后連續(xù)工作時(shí)間：不小于24小時(shí)；5輸入過(guò)載保護(hù)≥0.5V；650Hz工頻、基線漂移等肌電干擾容差≥99%；7采樣頻率：每次5s～60s〔動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù),每次1s〔靜息體溫；8無(wú)障礙物傳輸距離≥100m；9電源：鋰電池,3.7V,850mAh；10體積：100mm×44mm×19mm；11重量：≤0.2Kg；12使用環(huán)境：5℃～40℃,相對(duì)濕度≤90%；13可靠性：MTBF不低于10000h；14維修性：平均修復(fù)時(shí)間MTTR不大于30min。無(wú)線中繼器性能指標(biāo)無(wú)障礙傳輸距離≥1000m；電源：AC220V±15%功耗≤60W；最大下屬節(jié)點(diǎn)數(shù)：300；傳輸頻次：2次/s；體積≤300mm×200mm×50mm；重量：≤2Kg；使用環(huán)境：5℃～40℃,相對(duì)濕度≤90%；可靠性：MTBF不低于10000h；維修性：平均修復(fù)時(shí)間MTTR不大于30min。無(wú)線中繼器性能指標(biāo)硬盤(pán)容量≥40G；內(nèi)存≥512M；最大下屬節(jié)點(diǎn)數(shù)：600。3方案設(shè)計(jì)3.1醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫檢測(cè)系統(tǒng)組成整個(gè)系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)和概念上由三部分組成：體溫終端監(jiān)測(cè)儀；無(wú)線中繼器；PC機(jī)管理軟件。3.2體溫終端監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)方案3.2.1體溫終端監(jiān)測(cè)儀組成和各模塊功能體溫終端監(jiān)測(cè)儀組成框圖如下圖1按鍵及顯示電路模塊按鍵及顯示電路模塊微控制器鋰電池及電源管理電路Zigbee無(wú)線模塊信號(hào)放大/濾波電路人體體溫輸入信號(hào)USB狀態(tài)字設(shè)置接口USB電源充電接口USB電USB電路模塊體溫體溫傳感器圖1體溫終端監(jiān)測(cè)儀組成框圖體溫終端監(jiān)測(cè)儀按工作原理可分為以下七部分：微控制器模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換/濾波電路模塊、體溫傳感器、鋰電池及電源管理電路模塊、zigbee無(wú)線模塊、USB電路模塊、按鍵及顯示電路模塊。微控制器模塊作為控制中心主要通過(guò)軟件算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、處理以及信號(hào)的輸入、輸出,同時(shí)實(shí)現(xiàn)各種軟件功能和RTC時(shí)鐘功能；體溫傳感器負(fù)責(zé)將人體體溫信息轉(zhuǎn)換為熱電勢(shì)信號(hào),并將其輸出到信號(hào)轉(zhuǎn)換/濾波電路模塊；信號(hào)轉(zhuǎn)換/濾波電路模塊包括：信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、濾波電路。實(shí)現(xiàn)將溫度傳感器輸入的小信號(hào)經(jīng)處理轉(zhuǎn)換為可識(shí)別電壓信號(hào)傳送到微控制器模塊的A/D〔模/數(shù)轉(zhuǎn)換器；Zigbee無(wú)線模塊主要完成以下功能：實(shí)時(shí)上傳送檢測(cè)數(shù)據(jù)；接收下傳的特性指標(biāo)設(shè)置命令、起始時(shí)鐘設(shè)置命令等功能；USB電路模塊主要完成以下功能：連接PC電腦,通過(guò)PC電腦USB接口下傳狀態(tài)字、特性指標(biāo)設(shè)置、起始時(shí)鐘設(shè)置等功能；通過(guò)USB充電器對(duì)無(wú)線體溫監(jiān)護(hù)儀進(jìn)行充電；按鍵及顯示電路通過(guò)按鍵盤(pán)啟動(dòng)顯示電路進(jìn)行體溫查詢；通過(guò)多色LED指示燈或LCD顯示屏實(shí)時(shí)顯示體溫測(cè)量數(shù)據(jù)、使用狀態(tài)信息和各種告警信息；通過(guò)蜂鳴電路發(fā)出靜息體溫提示語(yǔ)音。鋰電池及電源管理電路由高安全性鋰電池、充電電路、供電電路、電量檢測(cè)電路組成,實(shí)現(xiàn)整機(jī)的充電、供電管理及其狀態(tài)信息輸出的功能。3.2.2體溫終端監(jiān)測(cè)儀工作流程工作流程如下：首先通過(guò)長(zhǎng)按查詢鍵啟動(dòng)測(cè)量工作模式,溫度傳感器采集人體體溫信息并將其轉(zhuǎn)換為熱電勢(shì)小信號(hào),通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換/濾波電路將其轉(zhuǎn)換為微控制器可識(shí)別模擬電壓信號(hào),微控制器通過(guò)其內(nèi)部模/數(shù)轉(zhuǎn)換器將此模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),然后經(jīng)軟件濾波、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理等算法輸出用戶可識(shí)別體溫?cái)?shù)值到zigbee無(wú)線模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳,用戶可通過(guò)輕觸查詢鍵啟動(dòng)顯示電路即時(shí)顯示體溫?cái)?shù)值,另外可通過(guò)電源管理電路實(shí)現(xiàn)充電/供電管理和低電量告警功能,還通過(guò)zigbee無(wú)線模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線連接告警功能。3.2.3體溫終端監(jiān)測(cè)儀具體功能實(shí)現(xiàn)1開(kāi)、關(guān)機(jī)功能：開(kāi)機(jī)功能：長(zhǎng)按2秒開(kāi)機(jī),蜂鳴器發(fā)"嘀"聲提示,開(kāi)機(jī)后電源指示燈紅色常亮；關(guān)機(jī)功能：長(zhǎng)按3秒關(guān)機(jī),蜂鳴器發(fā)"嘟"聲提示,電源指示燈滅；在非測(cè)量狀態(tài)下,30秒無(wú)任何操作,監(jiān)測(cè)儀自動(dòng)關(guān)機(jī)。2通過(guò)按鍵進(jìn)入檢測(cè)狀態(tài)功能：在非監(jiān)測(cè)狀態(tài)按"監(jiān)測(cè)"鍵2秒,開(kāi)始進(jìn)入監(jiān)測(cè)模式,數(shù)據(jù)指示燈綠色閃爍；在監(jiān)護(hù)狀態(tài)按"監(jiān)測(cè)"鍵3秒,退出監(jiān)護(hù)狀態(tài),數(shù)據(jù)指示燈滅；3靜息體溫測(cè)量功能：通過(guò)PC機(jī)下傳靜息體溫測(cè)量啟動(dòng)時(shí)間3個(gè),RTC在到達(dá)此啟動(dòng)時(shí)間后啟動(dòng)靜息體溫測(cè)量,完成后發(fā)出體溫提示語(yǔ)音,并上傳此數(shù)據(jù),測(cè)量過(guò)程中監(jiān)測(cè)儀數(shù)據(jù)指示燈呈綠色常量,測(cè)量完畢監(jiān)測(cè)儀數(shù)據(jù)指示燈滅。4電池電量嚴(yán)重不足、不足狀態(tài)顯示和充電狀態(tài)顯示功能電池電量不足：電源開(kāi)關(guān)指示燈呈黃色常亮〔此時(shí)監(jiān)護(hù)儀可正常工作20分鐘；電池電量嚴(yán)重不足：電源開(kāi)關(guān)指示燈呈黃色閃爍；充電狀態(tài)顯示：USB充電且未充滿狀態(tài),電源開(kāi)關(guān)指示燈呈紅色閃爍；充滿狀態(tài)呈紅色常亮。5測(cè)溫探頭脫落告警顯示功能當(dāng)測(cè)溫探頭脫落后,數(shù)據(jù)指示燈呈紅色閃爍,且監(jiān)測(cè)儀連續(xù)發(fā)出"嘀"聲音2分鐘之后停止,在報(bào)警過(guò)程中重新插好探頭插頭后,監(jiān)護(hù)儀恢復(fù)正常使用狀態(tài)。6體溫超限告警顯示功能和體溫上下限設(shè)置功能體溫超限告警：當(dāng)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)超出設(shè)置的體溫告警范圍后,數(shù)據(jù)指示燈呈黃色閃爍,且監(jiān)護(hù)儀斷續(xù)發(fā)出"嘟"聲音2分鐘之后停止,同時(shí)通過(guò)藍(lán)牙向手機(jī)發(fā)出告警信息；體溫上下限設(shè)置：通過(guò)PC機(jī)進(jìn)行設(shè)置。3.2.4體溫終端監(jiān)測(cè)儀結(jié)構(gòu)整機(jī)結(jié)構(gòu)由上蓋、底座、主板、電池、電池蓋組成,外形圖如下圖2所示。上蓋、底座、電池蓋材料采用PVC+ABS。圖2無(wú)線終端監(jiān)護(hù)儀結(jié)構(gòu)外形圖3.2.5體溫終端監(jiān)測(cè)儀研發(fā)方式自主研發(fā)與合作研發(fā)相結(jié)合,zigbee無(wú)線模塊采用合作研發(fā)方式,其余設(shè)計(jì)自主研發(fā)。3.3無(wú)線中繼器設(shè)計(jì)方案3.3.1無(wú)線中繼器工作原理無(wú)線中繼器工作原理框圖如下圖3。最多300點(diǎn)最多300點(diǎn)無(wú)線中繼器1無(wú)線中繼器2無(wú)線中繼器3PCusb圖3無(wú)線中繼器工作原理示意圖無(wú)線中繼器分為兩種,圖3中無(wú)線中繼器1、無(wú)線中繼器2兩個(gè)中繼器為無(wú)線傳輸接力中繼器,主要起到傳輸功率放大作用,增加數(shù)據(jù)穿透能力和傳輸距離。圖3種無(wú)線中繼器3為數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換中繼器,起到接收上傳數(shù)據(jù)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換,再通過(guò)USB接口傳至PC電腦。無(wú)線傳輸接力中繼器采用輪巡查詢方式向各終端監(jiān)護(hù)儀索取體溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),波特率采用115200bit/s,輪詢周期為0.5s,每個(gè)1.5ms查詢一個(gè)終端監(jiān)護(hù)儀,然后將所有終端監(jiān)護(hù)儀的上傳數(shù)據(jù)整合打包發(fā)送至出去。無(wú)線傳輸接力中繼器對(duì)每個(gè)終端監(jiān)護(hù)儀的數(shù)據(jù)索取步驟分為兩步,首先依次向下發(fā)送終端監(jiān)護(hù)儀的地址碼,此時(shí)所有下屬終端監(jiān)護(hù)儀接收后與本機(jī)地址比較,相同的即時(shí)上傳體溫?cái)?shù)據(jù)依次,當(dāng)無(wú)線傳輸接力中繼器接收上傳數(shù)據(jù)后再依次查詢下一個(gè)地址監(jiān)測(cè)終端,知道達(dá)到自設(shè)置的最大監(jiān)測(cè)終端數(shù)量為止。數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換中繼器無(wú)線接口為can總線,采用總線仲裁數(shù)據(jù)接收方式,將2個(gè)或多個(gè)〔可鍵盤(pán)自設(shè)置或PC機(jī)USB設(shè)置無(wú)線傳輸接力中繼器的上傳數(shù)據(jù)再次打包并通過(guò)USB接口上傳PC電腦。關(guān)于2個(gè)或多個(gè)無(wú)線傳輸接力中繼器無(wú)線數(shù)據(jù)相互干擾問(wèn)題有兩種解決方法：a查詢命令采用終端監(jiān)護(hù)儀地址碼+接力中繼器自身編碼方式〔通過(guò)自身鍵盤(pán)設(shè)置,此方式需調(diào)整無(wú)線接力中繼器的位置,使交叉地區(qū)兩者的發(fā)射功率不同,此方法的可行性需與產(chǎn)品設(shè)計(jì)外包方共同確認(rèn)。b2個(gè)或多個(gè)無(wú)線傳輸接力中繼器采用不同的載波頻率〔通過(guò)自身鍵盤(pán)設(shè)置,以減弱相互干擾,但此方法需不同區(qū)域終端監(jiān)護(hù)儀的zigbee無(wú)線模塊的載波頻率不同,造成終端監(jiān)護(hù)儀設(shè)計(jì)型號(hào)不一致,對(duì)生產(chǎn)、安裝和銷售造成很大的麻煩。所以2個(gè)或多個(gè)無(wú)線傳輸接力中繼器無(wú)線數(shù)據(jù)相互干擾問(wèn)題需與產(chǎn)品設(shè)計(jì)外包方共同探討解決。3.3.2無(wú)線中繼器工作流程兩種無(wú)線中繼器的數(shù)據(jù)傳輸方式有兩種,上傳數(shù)據(jù)方式和下傳數(shù)據(jù)方式。上傳數(shù)據(jù)方式由無(wú)線傳輸接力中繼器采用輪巡方式循環(huán)逐一索取每一個(gè)終端監(jiān)護(hù)儀的體溫?cái)?shù)據(jù),再打包上傳；然后數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換中繼器以總線仲裁方式接收器上傳數(shù)據(jù),再次打包并通過(guò)USB接口繼續(xù)上傳至PC電腦〔在PC機(jī)有索取數(shù)據(jù)命令時(shí)-0.5s索取一次。上傳數(shù)據(jù)分為連續(xù)體溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和靜息體溫測(cè)量數(shù)據(jù)。在有靜息體溫測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí),選擇上傳靜息體溫?cái)?shù)據(jù),舍棄本次連續(xù)體溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸格式采用ASCII碼。下傳數(shù)據(jù)方式由PC機(jī)停止索取數(shù)據(jù)命令,下傳狀態(tài)字?jǐn)?shù)據(jù)至數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換中繼器,再有其將此數(shù)據(jù)下傳至無(wú)線傳輸接力中繼器,然后由無(wú)線傳輸接力中繼器停止輪巡操作,插入狀態(tài)字?jǐn)?shù)據(jù)的下傳,最后由所有終端監(jiān)測(cè)儀接收。下傳數(shù)據(jù)分為實(shí)時(shí)時(shí)鐘、三次靜息體溫啟動(dòng)時(shí)間、體溫報(bào)警上下限等。數(shù)據(jù)傳輸格式采用ASCII碼。3.3.3無(wú)線中繼器研發(fā)方式合作研發(fā)。3.4PC機(jī)管理軟件3.4.1軟件項(xiàng)目?jī)?nèi)容1界面UI設(shè)計(jì)；2小型數(shù)據(jù)庫(kù)SYBASE設(shè)計(jì)；3功能設(shè)計(jì)。3.4.2軟件項(xiàng)目過(guò)程按軟件開(kāi)發(fā)流程和定義功能完成整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。3.4.2軟件項(xiàng)目研發(fā)方式自主研發(fā)。4質(zhì)量保證和質(zhì)量控制4.1采用成熟技術(shù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)體溫檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)繼承了CCS20*系列無(wú)線體溫監(jiān)測(cè)儀自主研發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù),無(wú)線中繼器與具有相關(guān)成熟技術(shù)的外包廠商合作研發(fā),另外選用成熟標(biāo)準(zhǔn)件和集