基于蓝牙技术的医院新生儿安保系统的设计与应用
郭方达
宁波市医疗中心李惠利医院 设备科，浙江 宁波 315041
[摘 要]目的基于蓝牙技术开发医院新生儿安保系统，解决目前新生儿在医院可能出现的各种安全问题。方法本系统采用无线通信技术为数据传输途径，通过扩展蓝牙模块建立医院内部网络；新生儿腕带由蓝牙传感器和医用硅橡胶带组成。结果当医院端添加新生儿腕带时，只需要增加蓝牙节点，就可以实现产妇及陪同家属与医院护理人员实时对新生儿身份进行核实和跟踪监定位的功能。结论该系统的应用，可有效地防止新生儿发生被盗、抱错等医疗事故的发生，为新生儿的安全提供了保障。
[关键词]新生儿安保系统；新生儿腕带；蓝牙传感器；定位跟踪
0 前言
我国目前各级医院现有的新生儿管理方式还比较传统，管理存在较多弊端，一般只在刚出生的新生儿腕带中写上婴儿姓名、体重、身高、母亲信息等基本信息；而且腕带标识不易防水，人为容易解开，特别是新生儿皮肤细嫩，有些腕带的材质容易引起新生儿皮肤过敏[1]。护理人员在查房和对新生儿进行洗澡等护理的过程中也只是机械的核对新生儿腕带以及床头产妇病历卡信息，在这个过程中可能发生新生儿抱错现象，而且妇产病房病人家属及人流较大，无法及时发现和杜绝新生儿被盗事故的发生[2]。因此，急需设计开发一种医院新生儿安保装置来实时跟踪监控定位新生儿的位置。
1 方法
1.1 蓝牙技术简介
医院新生儿安保系统基于蓝牙技术开发。蓝牙技术是一种支持设备短距离通信的无线电技术，作为一种完全开放的标准，使得它在所有的地方都可实现近距离无线数据交换[3]。蓝牙规范的关键部分就是蓝牙协议栈，该协议栈允许蓝牙设备互相连接并进行数据传输，从而实现设备间互操作的交互式应用，如移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑及相关外设等众多设备之间进行无线信息交换[4]。利用蓝牙技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信方式，也能够成功地简化设备与因特网（Internet）之间的通信，从而使数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽了道路。
蓝牙4.0版本是蓝牙3.0+HS版本的补充，它将传统蓝牙技术、高速技术和低耗能技术集为一体，可满足对成本和功耗都有较高要求的无线方案[5]，适合用于卫生保健、体育健身、家庭娱乐、安全保障等诸多领域。蓝牙低耗能技术是基于蓝牙低耗能无线技术核心规格的升级版，为远程控制、医疗保健应用奠定了基础[6-8]。
1.2 系统的设计思路
新生儿出生后，在新生儿的脚腕上安装新生儿腕带。按照腕带的编号，将腕带与护士站医院新生儿安保系统连接好，在医院新生儿安保系统中输入婴儿的基本信息、产妇的基本信息及陪同家属信息。医院新生儿安保系统便可实时定位跟踪新生儿位置。医院新生儿安保系统的保护距离比蓝牙手机保护距离长，并且护士站在病区的中心位置，如果配有腕带的新生儿超过新生儿安保系统规定的距离，系统将发出报警。医院新生儿安保系统的配套报警软件发出报警音、软件在新生儿状态栏边显示红色(在设定范围内显示绿色)并提供文字提醒。同时陪同家属的手机端软件也会收到报警[9-10]。
产妇陪同家属可以在医院网站上下载手机版的新生儿安保系统软件，安装在智能手机上，然后开启手机蓝牙功能，将蓝牙手机与新生儿腕带进行配对，配对成功后便可以实时定位跟踪新生儿的位置。因为新生儿活动范围很小，新生儿安保系统默认将安全距离设定较近，当遇到有人偷盗新生儿或新生儿脱离陪同家属安全距离后及时报警。
新生儿腕带上带有一个电容传感器，当人与腕带距离很近时，电容值会增大。这是因为腕带正常的贴覆在婴儿脚腕上时，腕带上与蓝牙芯片相连的电容传感器为高电容值。当腕带内的蓝牙传感器与陪同家属的蓝牙手机或医院新生儿安保系统在预设的安全范围内，且蓝牙芯片感知到电容传感器处于高电容值状态时，蓝牙芯片将会切换到蓝牙4.0标准，使蓝牙芯片处于低功耗状态，用以减少耗电量，降低了腕带内充电电池的实际功耗，延长腕带的监控时间。
当有人试图拆下新生儿身上的腕带时，腕带上的电容传感器的电容值会变减小，便会向蓝牙芯片发送信号，蓝牙芯片经控制电路将信号发送到家属蓝牙手机端和医院新生儿安保系统，新生儿安保系统收到信息后向蓝牙手机端以及新生儿安保系统发出声音及文字报警。
当护理人员在对新生儿进行护理治疗、洗澡后，只需要与新生儿的腕带进行配对，便可通过医院蓝牙终端及时了解新生儿的基本信息，能最大限度地避免因抱错造成的医疗事故。同时也能够通过腕带及时查找到产妇以及陪同亲属的信息。基于蓝牙的医院新生儿安保系统连接示意图，见图1。
图1 基于蓝牙的医院新生儿安保系统的连接示意图
1.3 系统实现技术
1.3.1 系统功能模块
医院新生儿安保系统安装在医院病区计算机终端，系统软件包括新生儿信息模块、新生儿状态查询模块、新生儿数据报表及系统设置模块（图2）。其功能是实现在系统中实时查询已经与系统相连的新生儿相关信息。
图2 医院新生儿安保系统构成图
1.3.2 新生儿腕带与蓝牙传感器
腕带由蓝牙传感器、医用硅橡胶带组成。腕带中间的蓝牙传感器是由蓝牙芯片、电容传感器、控制电路、充电电池组成，外面用医用聚丙烯材料封装而成。蓝牙传感器包括电容传感器、信号放大器、信号滤波器、控制器、蓝牙模块（图3）。其中控制器选用PIC单片机，C语言编写代码，实现控制器功能；蓝牙模块选用 HC-07新型蓝牙模块，它采用CSR主流蓝牙芯片（蓝牙V2.0协议标准）为主从分开的蓝牙串口模块，内置存储芯片，功能齐全，性价比高，容量略小于HC-05和HC-06。本设计中使用的模块为市场上新推出的产品，各项功能和性能及引脚封装，相比HC-06来说，减少了一个存储芯片，而把程序内置于蓝牙芯片中，相当于CPU与存储器二合为一。
图3 蓝牙传感器构成图
婴儿的皮肤是很嫩的，只要有任何的刺激，即可能有皮疹出現，因此腕带材料的选择就至关重要的。腕带选用医用硅橡胶制品，它具有无色、无毒、耐高温、耐氧化、柔韧性及透明性高等特性。经临床实验证实：毒性实验结果符合医用要求；临床应用中生物相容性好，无过敏反应，无致畸变作用，具有优良的韧性和弹性，并且成本比较低。
2 结果
2.1 系统测试结果
打开医院新生儿安保系统或新生儿家属蓝牙手机上的控制软件，与新生儿腕带建立蓝牙通讯，设定安全距离（表1），如新生儿实际距离超出系统设定的安全距离则发出报警。
表1 设定距离与实际报警距离（m）
由表1的数据可以看出，控制软件在10 m以内范围，所测数据精度较高。当距离＞10 m，由于医院病房结构和测量方位等问题，还是存在一定的误差，需要进一步改进系统精确度。
2.2 新生儿安保系统操作流程
将新生儿腕带绑在新增新生儿脚腕上，并通过密码遥控锁锁定，使腕带表面的电容传感器贴在新生儿皮肤表面。医院安保系统设备与蓝牙传感器配对连接，使医院安保系统设备与腕带上的蓝牙传感器之间实现双向传输信息。医院安保系统设备连接其报警器组件，医院安保系统设备向报警器组件发送信息。与配对蓝牙传感器配对连接，使蓝牙配对手机与蓝牙传感器之间实现双向传输信息。若陪同家属手机上的蓝牙通讯与蓝牙传感器通信中断或通信异常，则手机报警器组件发送报警信息。若蓝牙传感器判断电容传感器的电容值处于高位，则可证明腕带正常佩戴在新生儿脚腕上；否则，腕带未佩戴在新生儿脚腕上，报警器组件发出声音和文字信息警报。医护人员可持有巡查终端与所述的蓝牙传感器连接，方便护士巡查。新生儿安保系统操作流程，见图4。
图4 新生儿安保系统操作流程图
3 结论
基于蓝牙技术的医院新生儿安保系统的设计，充分考虑到医院病房的实际情况。因为节点通信虽然距离有限，但分布均匀，而且本系统只需要进行数据传输，并且要求节点具有功耗低和组网方便的特点，蓝牙技术最为合适。本系统结合护理人员与家属共同看护的理念，减少了传统医院护理人员的巡查时间；对新生儿身份进行核实和实时跟踪监控定位的功能保证了新生儿在病房的安保，可有效防止新生儿发生被盗、抱错等医疗事故的发生。本设计已获得国家实用新型专利。
本安保系统目前作为单独的一套控制系统，下一步可根据实际需要继续扩展系统应用功能，并将其与医院信息管理系统集成，充分发挥其功能作用。
[参考文献]
[1] 杨兵芬,袁爱华.住院新生儿安全身份识别[J].健康必读,2012, (8):307.
[2] 刘灿萍.母婴同室中新生儿的安全管理探讨[J].健康之路, 2014,(10):391.
[3] 何戟.蓝牙技术及其在无线传感器网络系统中的应用研究[D].西安:西北工业大学,2006.
[4] 王华亮.基于蓝牙传输的便携式脉搏信号检测与分析系统[D].兰州:兰州理工大学,2011.
[5] 李晓芳.基于蓝牙的病房多生理参数无线监护系统[D].天津:天津工业大学,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] 冯艳红,何加铭,杨任尔,等.基于Android蓝牙技术的健康服务系统设计[J].无线电通信技术,2014,(1):61-65.
[9] 王磊,严枫.一种胎儿中央监护系统工作站的扩展设计与实践[J].中国医疗设备,2015,30(1):85-86
[10] 袁晓峰,赵越,李岩,等.一种基于蓝牙技术的嵌入式防盗系统设计[J].现代电子技术,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
Abstract：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.
[中图分类号]TP277
[文献标志码]A
doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2016.02.025
[文章编号]1674-1633(2016)02-0097-03
收稿日期：2015-08-10
修回日期：2015-12-18专利：国家实用新型专利（ZL201320564426.0）。
Abstract:: newborn security system; newborn wrist band; bluetooth sensor; locating and tracking