张永寿 赵晓辰 朱传玉 阎洪辉

医疗设备在医院的救治工作中起到重要作用，医疗设备位置追踪的动态管理应成为医院管理的重要组成部分[1]。医疗设备位置信息管理系统集北斗定位技术、射频识别(radio frequency identification，RFID)无线技术以及计算机系统技术于一体，用于医疗设备位置定位、医疗设备状态监测和设备信息管理等[2-3]。由于卫星定位系统自身技术特性，无法完全实现室内定位及室内外定位的无缝对接[4-5]。为此，本研究设计一种组合定位系统，包括医疗设备管理软件及医疗设备位置状态的追踪定位仪，将北斗卫星定位技术、无线RFID技术以及计算机系统技术等融合，建立一套先进、规范、优化的管理机制和系统化软件，可在室外范围及一定的室内范围内，实现对目标的无缝定位导航。

1 医疗设备追踪定位仪设计

1.1 功能需求分析

追踪仪应具备7个功能需求：①实现医疗设备的精准实时定位，定位数据包括平面与空间数据两种；②实现医疗设备，尤其是急救设备的使用状态监测[6]；③实现医疗设备自动化报修功能；④实现追踪仪数据自动读取功能；⑤实现脱离监管区域自动报警功能[7]；⑥外观设计做到小巧，便携；⑦阅读器位置合理安排，做到全方位无缝覆盖[8]。

1.2 终端及状态管理

定位导航主要应用无线通信技术，现已准备利用非传统技术、短波或超短波及北斗终端进行人员的定位导航，技术研究处于起步阶段[9]。本研究研制的医疗设备追踪仪借鉴人员定位导航中北斗模块的设计做法，在医疗设备空间定位及状态动态管理上借鉴国内输液和监护监测系统设计[10-12]。现有的监测系统利用网络进行短距离的数据监测，主要用于稳定环境下的重症监护室(intensive care unit，ICU)，不适用于野战环境[13]。

1.3 开发环境及硬件平台

本研究研制的医疗设备追踪仪终端是集成室内外定位模块、通信模块和显示模块等，采用STM32核心硬件平台，在Keil开发环境中完成程序设计，主要实现北斗卫星定位信息获取、RFID定位信息获取、对服务器端授时及数据收发以及终端各种状态的实时显示。

1.4 定位及状态采集模块的组成

(1)精准定位及状态采集部分模块通过对医疗设备安装RFID标签及RFID远距离读写器，采集RFID标签发送的高频射频信号[14]；读写器采集到数据后，通过各种传输方式，将位置信息及使用状态上传总控制中心固定资产管理系统平台，完成固定资产室内定位信息及使用状态的采集。

(2)精准定位及状态采集部分模块主要包括RFID定位、RFID通讯及医疗设备状态搜集3部分。操作人员通过模块上的人机交互界面录入设备状态；RFID射频模块自动识别RFID芯片位置[15]；共用RFID射频模块将医疗设备状态信息及位置信息上传至RFID读写器，读写器通过局域网将信息汇总至子区域指挥系统计算机。

1.5 系统的构成

追踪定位仪系统以计算机为操作平台，以固定式RFID读取终端、手持式RFID信息分析终端和RIFD桌面发卡终端为辅助工具，构成完整的医疗设备管理系统，实现医院装备器械的综合管理平台，具有地理信息管理、监控和查询功能。追踪定位仪系统构成如图1所示。

图1 追踪定位仪系统构成示图

2 医疗设备追踪定位仪工作原理与功能

2.1 追踪定位仪工作原理

每件医疗设备都附有具有唯一ID号码的电子标签，当资产进入RFID识别区域时，天线通过发送微波信号激活电子标签电路，电子标签发送回波信号，二者进行双向数据交换，读写器获取相关信息。同时将该设备相关信息实时上传到RFID系统服务器，进行相应的格式转化、过滤和相关后续统计处理，作为其他系统数据统计、查询等功能的数据源，实现对设备日常管理变动信息的实时监控、记录和自动更新。

2.2 追踪定位仪功能

RFID无线标签及单片机通过电池供电，单片机与RFID无线标签之间通过总线通讯。RFID读写器在读取RFID无线标签信息时，同时读取单片机内信息，达到医疗设备状态自动读取功能。精准定位及状态采集部分模块工作原理如图2所示。

图2 精准定位及状态采集部分模块工作原理示图

3 医疗设备追踪定位仪的应用

追踪定位仪可粘贴在所有医疗设备上，主要应用于急救类医疗设备，如监护仪、呼吸机、输注泵和除颤仪等，并通过上位机将医疗设备与追踪定位仪在系统内绑定(如图3所示)。

图3 追踪定位仪示图

当医护人员将医疗设备放入手术间或其他位置时，放置于房间门框内的RFID读卡器会自动读取并记录医疗设备所在位置。医护人员取用医疗设备上粘贴的追踪仪标识为“可使用”状态的医疗设备时，设备开机后，追踪仪可自动采集设备开机信号，或由医护人员按压“使用中”按钮，此时设备将处于使用状态。当医疗设备使用完毕断电后，追踪仪可采集到设备的断电信号，或由医护人员按压“可使用”按钮，这时后台监控系统显示该医疗设备处于空闲状态。如果医护人员发现设备使用异样，可立即按压“保养、维修”按钮，系统自动接受维修信息，并上传处理，相关部门对待使用的医疗设备处理完毕后，仪器恢复可使用状态。设备科人员可在后台系统对医疗设备位置信息、状态信息一目了然。后台系统自动统计医疗设备使用时间，并对达到保养状态的医疗设备进行报警提示。

本研究设计的医疗设备追踪定位仪，利用新技术、新方法，打破传统的卫星定位技术，结合新技术实现对医疗设备位置的空间定位及状态采集，使医疗设备管理动态化。北斗定位导航技术应用于室外定位，定位精度能达到10 m，无线射频技术应用于室内定位，定位精度能达到1 m，由此可实现室内、室外精确定位的无缝衔接，且终端小巧，安装方便，适合野战医院使用。不同模块的数据完成采集后，通过各种传输方式将信息上传给总控制中心的固定资产管理系统平台，平台将对各种数据进行分析、处理、存储和判断等，完成固定资产的全面、实时动态管理。

4 结语

医院内的医疗设备安装设备追踪定位仪后，设备管理科室可实时了解医疗设备的位置及使用情况，尤其是通过监测急救设备的使用状态和位置，可方便急救设备的借用。医疗设备出现故障时，设备追踪仪可自动报修，医护人员发现设备使用异样，按压“保养、维修”按钮，系统自动接受维修信息并上传处理，处理完毕后仪器恢复可使用状态。医疗设备追踪定位仪的应用，可实时掌握医疗设备的位置及使用情况，监测急救设备的使用状态和位置。