物聯網下的醫院用藥監控系統

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摘要：針對病患護理情況不能及時客觀反饋的問題，文中提出了一種用藥監控系統。系統基于物聯網框架，感知層使用UHFRFID讀取病人用藥信息，數據收集器把藥品信息上傳服務器，服務器分析、存儲藥品信息；從開醫囑、配藥、給病人注射，到醫療垃圾丟棄，記錄了藥品的全生命周期，便于醫生查閱病人治療信息，監視病人治療情況。同時，該系統還能夠幫助護士確定用藥正確性，在一定程度上提高了護士的工作效率。該系統對物聯網在醫療中的應用研究具有一定的參考價值。

關鍵詞：物聯網；UHFRFID；藥品生命周期；用藥正確性；醫藥供應鏈；服務器

引言

隨著物聯網的發展，物聯網技術在很多行業得到了廣泛應用。RFID能夠快捷方便的采集數據，是物聯網核心技術之一，可以用于醫藥供應鏈追溯及管理[1-2]。當前RFID技術在藥品管理[3]、藥品物流[4]、醫用耗材管理方面都有一定應用[5]。當前醫院普遍存在無法實時了解重癥病人護理情況、病人用藥時間以及用藥情況的問題，更無法了解配藥時間與用藥時間是否合理。為了解決這些問題，我們開發了基于物聯網的醫院用藥電子監控系統，該系統可監測藥品的生命周期，方便醫生清楚掌握藥品注射時間，病人用藥時間，最大限度確保用藥正確性。

1醫院用藥監控系統的需求分析與處理技術

1.1醫院用藥監控電子系統的需求分析

1.1.1系統的可行性規劃對醫院用藥監控系統進行可行性分析使得系統運行更安全、穩定。對系統要做三方面的可行性分析，包括技術可行性、經濟可行性、操作可行性。用藥電子監控系統需要具備完善的功能，因此要對系統進行可行性規劃。

1.1.2系統的業務需求分析系統業務包括如下幾方面：（1）自動讀取護士標簽，獲取護士信息；（2）自動讀取藥品標簽，獲取藥品信息，通過配藥時間、用藥時間分析病患用藥是否規范合理；（3）能夠輸入醫囑信息，獲得用藥信息。用藥信息、用藥時間、護士與病人的護理關系等數據存儲在服務器中，在一定時間內可以查詢。業務分析見表1所列。

1.2系統處理技術

本系統是基于物聯網架構的典型應用系統[6]，涉及物聯網感知層、傳輸層、數據處理層以及應用層。在感知層使用超高頻（UHF）射頻識別（RFID）進行護士標簽以及藥品標簽識別，數據采集器讀取標簽數據，在對數據進行處理后，將其發送至后臺服務器，由服務器對數據進行存儲、分析，并向應用層發送處理信息與控制命令[7-9]。用藥電子監控系統示例如圖1所示。

2基于物聯網架構的用藥電子監控系統架構設計

2.1用藥監控系統的框架設計

本系統基于物聯網架構設計，分為感知層、傳輸層、數據處理層和應用層。該系統在每一層都有相關的硬件設備支撐，亦有相應軟件系統模塊完成相關功能。感知層由超高頻（UHF）射頻識別（RFID）與數據收集設備組成。UHFRFID可非接觸讀取標簽（標簽分為護士標簽和藥品標簽）；數據收集設備讀取標簽信息，并對數據進行初步判斷與處理，如判斷標簽是否為本設備欲讀取的標簽，判斷標簽是否處于RFID磁場范圍內。數據收集設備設定標簽的讀取頻率，把標簽信息及標簽狀態發給服務器，并確定標簽狀態傳送至服務器所需時間。傳輸層由數據收集設備、路由器和互聯網設備組成。數據收集設備通過WiFi連接路由器，路由器與網絡相連接。數據收集設備將RFID傳來的數據處理后通過網絡傳遞給后臺服務器。數據處理層由服務器和數據庫組成。服務器接收所有采集點的數據，對數據進行分析、計算、存儲、回顯等處理。通過接收的標簽信息和設備TID分析患者用藥是否正確，分析護士與患者的護理關系是否匹配，提示護士未執行的任務，判斷配藥與用藥時間的合理性與藥品生命周期的合理性。關鍵數據存儲到數據庫，醫生、護士、患者、患者家屬等均可實時查詢患者用藥情況，并在患者康復后的3年里都能夠查詢患者在治療期間的用藥情況。應用層由手機、PC電腦、數據大屏以及數據收集設備組成。數據收集設備用于完成醫囑回顯與藥品回顯，以便護士核對。手機與PC電腦主要用于用戶數據查詢，提示護士完成特定任務，安排患者入院等。數據大屏可以實時顯示病患的醫護狀態，科室的病患人數，每個時間段的醫護信息等。系統架構如圖2所示。

2.2系統工作流程

數據流從采集層開始，通過傳輸層傳遞到數據處理層，數據處理層對數據進行處理后，根據數據處理結果向應用層發送控制命令。系統數據流程如圖3所示。

3基于物聯網架構的醫院用藥監控系統的實現與應用

3.1用藥監控系統的實現

系統傳輸層僅需使用現有的網絡設備將數據進行透傳即可。系統使用B/S架構對服務器端數據進行顯示與設置。系統開發的重點在于感知層與數據處理層，即數據采集器的實現以及服務器端數據處理的實現。

3.1.1數據采集器的實現數據采集器的主要功能包括向標簽的User區寫入所需信息，例如護士信息和藥品信息等；使用UHFRFID非接觸方式讀取標簽，顯示患者信息，并與醫護人員交互，將標簽數據進行處理后上傳服務器。采集器硬件結構如圖4所示。

3.1.2服務器端軟件系統的實現數據處理功能在服務器端實現。服務器負責數據分析、存儲、處理、回顯等。數據處理層負責系統邏輯的處理，是系統的核心。用藥監控系統結構如圖5所示。

3.2用藥監控系統的部署應用

本系統的作用是跟蹤藥品的流向，正確、客觀地反應護士的工作狀態。配藥室安裝一個采集器，用于獲取藥品形成時間以及配藥護士的信息；病房安裝一個采集器，重癥監護室每個病床安裝一個采集器，用于獲取病患用藥時間及用藥持續時間；醫療垃圾回收處安裝一個采集器，用于獲取藥品銷毀時間。系統可以跟蹤藥品的全生命周期。系統界面如圖6所示。本系統應用于醫院，可以大幅減少護士的工作量，提高護理工作的正確性，客觀真實地記錄病患的護理情況。

3.3用藥監控系統的運行測試

標簽數據讀取成功率（DTRR），即讀卡器每次讀卡成功的概率；標簽識別成功率（LRR），即一定時間內標簽在讀卡器范圍內的識別概率。系統部署之前進行專項測試，在50cm處讀取標簽時，DTRR為100%；在100cm處讀取標簽時，DTRR為97.8%，LRR為100%；在120cm處讀取標簽時，DTRR為89.3%，LRR為100%；在150cm處讀取標簽時，DTRR為35.1%，LRR為98.5%。通過調查醫院護士的工作情況，預計使用該系統后可以節省護士15%的精力，護士按時執行任務率提升8%，關鍵藥品的配藥準確率提高20%。系統測試數據統計見表2所列。

4結語

本系統針對醫院護士工作量大且任務繁雜，關鍵藥品配藥時間不準確，護理工作管理不完善等問題進行研發。系 統可自動讀取護士信息及藥品信息，為醫院的護理工作提供了極大方便，在很大程度上減少了護理工作量，能夠客觀反應患者的護理情況。本系統還存在不足之處，如讀取標簽的距離有限，目前無法實現病房和配藥室全覆蓋。未來可考慮通過人臉識別技術識別護士[11]，使得系統更加智能化與人性化。

參考文獻

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作者：李學輝 王海峰 劉三榮 單位：棗莊學院