Xây dựng hệ thống báo khẩn

Xây dựng hệ thống báo khẩn

1

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

ĐẶT VẤN ĐỀ 2

CHƯƠNG 1: KHẢO SÁT CÁC HỆ THỐNG VỚI YÊU CẦU THỰC TẾ VÀ XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN 3

I MÔ HÌNH CHUNG CỦA CÁC HỆ THỐNG BÁO KHẨN 3

II YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÁC HỆ THỐNG BÁO KHẨN CHO CÁC BỆNH VIỆN Ở VIỆT NAM 4

III CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 5

IV PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CỦA ĐỀ TÀI NÀY 6

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG PHƯƠNG THỨC GIAO TIẾP GIỮA CÁC PHẦN TỬ 8

I CÁC LIÊN KẾT CÓ TRONG BKFET_NURSECALL 8

II LIÊN KẾT GIỮA NÚT BẤM VÀ TRẠM GỘP ĐẦU PHÒNG 8

III LIÊN KẾT GIỮA TRẠM GỘP VÀ TRẠM TRUNG TÂM 9

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CỦA CÁC MODUL 11

I CÁC MODUL PHẦN CỨNG CÓ TRONG BKFET_NURSECALL 11

II MODUL TRUYỀN NHẬN KHÔNG DÂY 13

III MODUL CÔNG SUẤT ĐIỀU KHIỂN ĐÈN ĐẦU PHÒNG 14

IV KHỐI ĐÀM THOẠI 14

V TRẠM GỘP 20

VI MODUL TRẠM TRUNG TÂM 22

VII MODUL BẢNG LED HIỂN THỊ 23

VIII CHƯƠNG TRÌNH PHẤN MỀM CỦA CÁC IC 24

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ HÌNH ẢNH SẢN PHẨM DEMO 26

I KẾT QUẢ 26

II MỘT SỐ HÌNH ẢNH 26

III KẾT LUẬN 26

TÀI LIỆU THAM KHẢO 27

2

ĐẶT VẤN ĐỀ

Cùng với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các hệ thống hỗ trợ việc chăm sóc bệnh nhân cũng phát triển không ngừng và đóng một vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả chăm sóc của các bác sỹ và y tá đối với người bệnh Vai trò của các hệ thống báo khẩn đó là cho phép bệnh nhân báo thông tin yêu cầu kịp thời khi cần mà không phải luôn túc trực cạnh bệnh nhân Như vậy có nghĩa là bệnh nhân luôn được chăm sóc mà không phải yêu cầu lượng phục vụ nhiều Nó làm cho việc chăm sóc bệnh nhân đỡ mệt mỏi hơn

Hiện nay, ở các nước tiên tiến, hệ thống báo khẩn cho bệnh nhân là một

hệ thống bắt buộc Hệ thống này nó có cấu hình rất đa dạng từ chức năng tối thiểu đến phức tạp Ví dụ như các hệ thống cho phép bệnh nhân khi bấm nút yêu cầu thì thông tin đó sẽ được truyền lên phòng y tá, để được thông báo chỉ bằng

âm thanh hay ánh sáng Nhưng cũng có hệ thống phức tạp hơn như cho các thông tin yêu cầu từ bệnh nhân sẽ được được thông báo bằng máy tính, các cuộc gọi được lưu trữ lại dùng cho mục đích quản lý, hệ thống có chức năng liên kết với các mạng bên ngoài Hoặc có những hệ thống cho phép bệnh nhân và y tá có thể đàm thoại trực tiếp… Các hệ thống nhập ngoại được lắp đặt ở các bệnh viện lớn của Việt Nam hiện nay thường chỉ có cấu hình tối thiểu Bên cạnh đó, khi ứng dụng vào các bệnh viện do nhà sản xuất xa nơi sử dụng nên một số tính năng vẫn còn chưa phù hợp, gây ra những khó khăn trong quá trình triển khai, vận hành và bảo dưỡng

Hệ thống báo khẩn cho bệnh nhân được thiết kế và chế tạo dựa trên những tiến bộ khoa học kỹ thuật và công nghệ cao của một số nước trên thế giới Ở nước ta, việc thiết kế chế tạo hệ thống báo khẩn vẫn còn khá mới mẻ, cho dù đã

có một số vị đơn khảo sát nhưng chưa đưa ra được một hệ thống hoàn chỉnh có cấu hình phong phú nào, để chế tạo, sản xuất, và thương mại hóa rộng rãi Các bệnh viện và cơ sở y tế trong nước phải nhập hệ thống này này từ các hãng sản xuất nước ngoài với giá thành rất đắt, nhưng hiệu quả đầu tư không cao Việc nghiên cứu, thiết kế hệ thống báo khẩn cho bệnh nhân là vô cùng cần thiết nhằm đáp ứng chiến lược quốc gia về trang thiết bị y tế phục vụ nhu cầu trong nước

Mục tiêu của đề tài là xây dựng hệ thống báo khẩn với cấu hình phong phú, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và các tiêu chuẩn an toàn trong y tế Sản phẩm tạo ra có khả năng thay thế các hệ thống nhập ngoại và tạo điều kiện triển khai rộng rãi hệ thống báo khẩn cho các bệnh viện trong cả nước

3

CHƯƠNG 1: KHẢO SÁT CÁC HỆ THỐNG VỚI YÊU CẦU THỰC TẾ VÀ XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN

I MÔ HÌNH CHUNG CỦA CÁC HỆ THỐNG BÁO KHẨN

Nhiệm vụ của hệ thống báo khẩn là truyền thông tin từ nơi yêu cầu đến

nơi xử lý yêu cầu nhanh nhất có thể Đối với hệ thống báo khẩn dùng cho bệnh nhân thì nơi yêu cầu là bệnh nhân, còn nơi xử lý yêu cầu là y tá, bác sỹ, và người nhà bệnh nhân Việc sử dụng các hệ thống báo khẩn cho phép giảm bớt việc phải thường xuyên phải túc trực cạnh bệnh nhân của người chăm sóc

Các yêu cầu từ bệnh nhân có thể ở nhiều vị trí khác nhau trong cùng một đơn vị điều trị, và các yêu cầu cũng có nhiều loại khác nhau như: Yêu cầu khẩn cấp cần được ưu tiên, hoặc yêu cầu thường, Do đó hệ thống báo khẩn cần phải chỉ rõ vị trí cũng như loại yêu cầu khi có

Để đưa ra một mô hình chung của một hệ thống báo khẩn chúng tôi đã khảo sát các mô hình báo khẩn cho bệnh nhân của nước ngoài Thấy rằng: Những phần tử bắt buộc phải có đó là giao diện bệnh nhân, mạng truyền thông tin, khối xử lý trung tâm và thiết bị báo hiệu Tùy theo cấu hình phức tạp hay đơn giản mà một số phần tử có cấu trúc khác nhau, và có thể thêm vào hay bỏ bớt đi

Thông tin yêu cầu cũng có thể được xử lý khác nhau như hiển thị bằng bảng LED (bên cạnh có dán số hiệu vị trí) và báo âm thanh (với nhạc hiệu khác nhau) Hoặc có thể được lưu trữ lại làm căn cứ cho các công việc quản lý đánh giá chất lượng phục vụ, hay thu phí phục vụ, …

4

Từ các phân tích trên ta có thể thấy mô hình chung của một hệ thống báo khẩn như dưới đây:

II YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÁC HỆ THỐNG BÁO KHẨN CHO CÁC BỆNH VIỆN Ở VIỆT NAM

Để thực hiện đề tài này chúng tôi đã đến một số bệnh viện như: Bệnh viện Việt Tiệp Hải Phòng, bệnh viện Bạch Mai Hà Nội, bệnh viện Bưu Điện, … để tiến hành khảo sát các điều kiện thực tế Dựa vào các kết quả khảo sát thu được chúng tôi nghiên cứu xây dựng hệ thống Báo khẩn dùng cho bệnh nhân với các tiêu chí: Thuận tiện cho người sử dụng, tin cậy, giá thành hạ, dễ dàng nâng cấp,

dễ dàng sửa chữa và bảo dưỡng và trong thiết kế sẽ ứng dụng các công nghệ số tiên tiến Để việc thiết kế đặt các mục tiêu đề ra, chúng tôi đã tổng kết một số yêu đối với hệ thống Báo khẩn của bệnh viện như sau:

• Yêu cầu từ phía bệnh nhân: Có thể gọi Y tá, Bác sỹ, Người nhà khi cần

thiết ngay tại giường bệnh bằng nút bấm, có thể đàm thoại với các y, bác

sỹ khi cần Giao diện phải thuận tiện, tin cậy, dễ dàng trong khi sử dụng

• Yêu cầu từ phía y tá: Xác định được bệnh nhân ở giường nào, phòng nào

gọi, có khả năng đàm thoại với từng bệnh nhân, thuận tiện trong công việc đáp ứng các cuộc gọi

• Yêu cầu từ phía bác sỹ quản lý: Cho phép thiết lập các dịch vụ cho

giường có yêu cầu, quản lý được cuộc gọi của bệnh nhân, lưu lại được nhật ký các cuộc gọi, sắp xếp để thuận tiện cho bác sỹ khi kiểm tra

• Yêu cầu từ phía bệnh viện: Dễ dàng trong khi lắp đặt hệ thống, hệ thống

chạy ổn định, giá thành và chi phí có thể chấp nhận được

5

III CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Qua phân tích các yêu cầu cũng như các điều kiện thực tế ở Việt Nam đối với hệ thống Báo khẩn, chúng tối đưa ra cấu trúc của hệ thống sẽ bao gồm các khối sau đây:

• Khối giao diện bệnh nhân: Cho phép bệnh nhân thông báo khi có yêu cầu

Khối báo hiệu của một phòng bệnh nhân có các chức năng: Tập trung các yêu cầu của bệnh nhân trong phòng đó, báo bằng đèn sáng tại cửa phòng khi trong phòng có yêu cầu Trong thực tế khối này còn có yêu cầu là có khả năng giúp bệnh nhân đàm thoại trực tiếp với bác sỹ hoặc y tá trực để trao đổi hoặc họi các vấn đề quan tâm trong quá trình điều trị

• Khối báo hiệu y tá: Báo hiệu cho y tá biết được vị trí phòng, giường và

yêu cầu của bệnh nhân Và đàm thoại với bênh nhân một cách riêng biệt, nhằm mục đích nhắc nhở hoặc trả lời bệnh nhân trong quá trình theo dõi khi cần thiết

Các khối có thể liên kết với nhau theo phương thức không dây hoặc có dây

H ệ thống dùng dây:

• Có cấu hình dạng Bus: Với cấu hình này thì các trạm tại phòng bệnh nhân

được nối với nhau theo một trục và nối tới trạm Trung tâm Ưu điểm của hệ thống này là việc lắp đặt ít phức tạp Với mục đích chỉ báo thông tin yêu cầu thì hệ thống này rất phù hợp Tuy nhiên, khi hệ thống này nâng cấp lên khả năng có thể truyền thoại thì yêu cầu kỹ thuật phức tạp hơn các hệ thống khác

• Có cấu hình dạng Sao: Với cấu hình này thì các trạm tại phòng bệnh nhân

được nối trực tiếp tới bộ Trung tâm Ưu điểm của hệ thống này các phòng hoạt động độc lập với nhau Khi nâng cấp thêm tính năng thoại cho hệ thống rất dễ dàng Tuy nhiên hệ thống này lại phức tạp khi triển khai và rất cồng kềnh

6

IV PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CỦA ĐỀ TÀI NÀY

Sau khi tiến hành các tìm hiểu công nghệ, thử nghiệm với các modul chức năng nhỏ chúng tôi đã so sánh và đưa ra một cấu hình của hệ thống có tính khả thi nhất Cấu hình có các tính năng và ưu điểm sau như:

• Sử dụng cả hai loại nút bấm cố định và nút bấm di động (không dây)

• Báo được vị trí có yêu cầu (báo sáng tại phòng bệnh nhân và báo vị trí giường và phòng bằng đèn LED chỉ số) Có khả năng thiết lập mức độ ưu tiên của từng vị trí giường bệnh nhân

• Có khả năng đàm thoại giữa bệnh nhân và bác sỹ một cách dễ dàng

• Có khả năng mở rộng để nâng cao một số tính năng như; Quản lý cơ sở

dữ liệu các thông tin yêu cầu về thời gian - số cuộc nhỡ trên máy tính PC

Có thể quay số gửi tin nhắn đến người nhà bệnh nhân khi cần

• Dễ dàng triển khai, vận hành, và lắp đặt

• Giao diện người dùng đơn giản thuận tiện

• Giá cả thấp hơn nhiều so với hệ thống ngoại nhập

Hệ thống này chúng tôi đặt tên là BKFET_NURSECALL

Trong hệ thống này chúng tôi dùng cấu hình mạng sao cho các nút bấm ở trong phòng, tại mỗi phòng và bàn y tá trực tích hợp các modul cho phép đàm thoại theo công nghệ số, và cấu hình mạng bus cho các bộ gộp dữ liệu tại đầu phòng Hoạt động của hệ thống có thể mô tả như sau:

Yêu cầu báo khẩn của bệnh nhân sẽ được chuyển từ nút bấm tới các bộ gộp đầu phòng để báo đèn tại đầu phòng và chuyển lên trạm trung tâm qua một

7

bus chung Tại trạm trung tâm, thông tin yêu cầu sẽ được xử lý để báo hiệu vị trí

và loại yêu cầu cho y tá trực biết Và thông tin này có thể tiếp tục được đưa lên máy tính để lưu trữ và xử lý tiếp

Yêu cầu đàm thoại: Khi bệnh nhân có nhu cầu đàm thoại, hệ thống sẽ tự động xử lý phân phối tài nguyên để cho phép kết nối một kênh đàm thoại hai chiều giữa bệnh nhân và y, bác sỹ Nếu trong trường hợp khẩn cấp hệ thống có thể kèm các chức năng như gửi thông tin vị trí của yêu cầu đàm thoại

8

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG PHƯƠNG THỨC GIAO TIẾP GIỮA

CÁC PHẦN TỬ

I CÁC LIÊN KẾT CÓ TRONG BKFET_NURSECALL

Từ sơ đồ cấu trúc của hệ thống mà chúng em lựa chọn thiết kế, chúng em đưa ra mô hình đơn giản của hệ thống như sau:

Hình 4: Các lo ại liên kết chính trong hệ thống

Trong hệ thống BKFET_NURSECALL có 2 liên kết chính:

1 Liên kết giữa các nút bấm có dây và không dây với trạm gộp

2 Liên kết giữa các trạm gộp và trạm trung tâm

Do modul đàm thoại được tích hợp luôn trên trạm gộp nên không tách ra thành một liên kết Các liên kết này có phương thức trao đổi thông tin khác nhau

và tuân theo các chuẩn hỗ trợ giống nhau và khác nhau Chúng em sẽ trình bày

kỹ hơn trong các phần dưới đây

II LIÊN KẾT GIỮA NÚT BẤM VÀ TRẠM GỘP ĐẦU PHÒNG

Để bệnh nhân có thể thông báo yêu cầu thì bệnh nhân phải bấm một nút bấm ở gần giường bệnh nhân Nút bấm cho bệnh nhân trong hệ thống BKFET_NURSECALL có hai loại đó là: Nút bấm có dây và không dây

Nút bấm có dây được nối trực tiếp bằng dây dẫn đến bộ gộp đầu phòng

ID của mỗi vị trí được đánh số bằng 8 bit Trong đó có 5 bít dự trự và 3 bít sử dụng để đánh địa chỉ riêng biệt của các vị trí nối dây (như vậy mỗi bộ gộp hỗ trợ

8 nút bấm có dây)

Định dạng của dữ liệu:

B 0 B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7

9

Đối với nút bấm không dây, do vị trí không cố định nên sử dụng 12 bit để

mã hoa ID của nút bấm đó Trong đó 8 bít đầu là địa chỉ tương ứng của bộ gộp đầu phòng, 4 bít sau tương ứng với số hiệu của nút trong phòng đó Các nút chỉ truyền được thông tin cho bộ gộp nào đó khi 8 bít đầu có giá trị tương ứng với 8 bít địa chỉ mà bộ gộp hỗ trợ

III LIÊN KẾT GIỮA TRẠM GỘP VÀ TRẠM TRUNG TÂM

Gửi thông tin vị trí yêu cầu

Trong hệ thống BKFET_NURSECALL, trạm trung tâm liên kết với tất cả các trạm gộp thông qua một bus chung Các trạm gộp được định sẵn một địa chỉ

Dữ liệu được truyền nối tiếp trên bus Để tránh xung đột trong quá trình truyền

nhận thông tin và do đặc trưng của hệ thống chúng tôi dùng mô hình hỏi và trả

lời

* Quá trình h ỏi: Trạm trung tâm liên tục gửi lần lượt địa trị của các trạm lên bus

chung Giá trị này sẽ được truyền tới tất cả bộ gộp Tại các bộ gộp sẽ so sánh địa chỉ mà trạm chủ gửi tới để biết mình có được chiếm dụng bus hay không Sau khi được chiếm dụng bus truyền lên thì nó có thể gửi dữ liệu lên trạm trung tâm khi có nhận yêu cầu được từ nút bấm Còn khi không có dữ liệu thì bus đó được giải phóng cho trạm gộp khác sau một khoảng thời gian nhất định

Định dạng của dữ liệu hỏi:

10

* Quá trình tr ả lời: Sau khi có dữ liệu cần chuyển lên, bộ gộp sẽ chờ gọi đến địa

chỉ của mình Và khi nhân được địa chỉ cho phép chiếm dụng bus nó sẽ gửi dữ liệu lên trạm trung tâm Khi trạm gộp đã gửi dữ liệu cuộc gọi thường lên mà không nhận được tín hiệu đáp ứng từ nút ấn khi người chăm sóc đến (không nhận được đáp ứng chăm sóc khi có yêu cầu), thì hệ thống sẽ hủy cuộc goi đó bằng mã cuộc gọi nhỡ sau một khoảng thời gian nhất định

Định dạng của dữ liệu trả lời:

T

Các bít mã hóa trạng thái cuộc gọi Với các giá trị của TT

00 : Cuộc gọi thường 10: Cuộc gọi khẩn cấp 01: Cuộc gọi nhỡ 11: Cuộc gọi được đáp ứng

D 1: kết nối đàm thoại

0: không đảm thoại

Thông tin đàm thoại

Tín hiệu thoại được bộ biến đổi tương tự - số lấy mẫu liên tục và truyền song công giữa hai trạm (trung tâm và trạm gộp đầu phòng ) sau khi liên kết cho phép đàm thoại được thiết lập Sử dụng một bít phụ (bit số 9 để xác định đây là

dữ liệu cuộc gọi hay dữ liệu thường) Tín hiệu thoại được thực hiện nén sơ bộ bằng thuật toán xấp xỉ tuyến tính hóa từng đoạn theo chuẩn A sau khi lấy mẫu trực tiếp và trước khi truyền đi Dữ liệu đàm thoại dạng số nhận được được tách

bỏ các dữ liệu địa chỉ đi kèm rồi giải nén và chuyển qua bộ biến đổi số - tương

tự để khôi phục lại âm thanh rồi khuếch đại đưa ra loa

11

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CỦA CÁC MODUL

I CÁC MODUL PHẦN CỨNG CÓ TRONG BKFET_NURSECALL

Để thực hiện các chức năng của hệ thống, BKFET_NURSECALL có các modul phần cứng (phân chia theo chức năng) sau:

• Giao diện bệnh nhân: Có các nút bấm không dây và nút bấm có dây

• Giao diện Y tá: Bóng đèn báo đầu phòng, bảng LED chỉ thị số hiệu, và

loa

• Khối đàm thoại: Cho phép số hóa và giải số hóa các tín hiệu thoại

• Gộp yêu cầu tại đầu phòng: Bộ gộp

• Bộ xử lý các cuộc gọi và lưu trữ trung tâm: Trạm trung tâm

Để thực hiện được các môdul có chức năng như trên chúng tôi thiết các các môdul có chức năng chuyên biệt, có cấu hình đáp ứng được yêu cầu Với sơ

đồ khối như dưới đây:

* S ơ đồ khối của trạm gộp đầu phòng:

12

* S ơ đồ khối của trạm trung tâm:

13

II MODUL TRUYỀN NHẬN KHÔNG DÂY

Để truyền phát tín hiệu RF, hệ thống sử dụng tần số 315 MHz, đây là tần

số dân sinh (Cục tần số cho phép khai thác miễn phí) Tần số này sẽ không bị ảnh hưởng bởi các thiết bị khác, và cũng không ảnh hưởng tới sức khỏe người bệnh

Các nút bấm không dây chúng tôi sử dụng một mạch điều chế phát sóng đơn giản dùng Transistor Tín hiệu phát ra có tần số 315MHz, công suất phát +6 đến +15 dBm Dữ liệu trước khi truyền đi được mã hóa hởi một IC mã hóa chuyên dụng PT2262 Thời gian phát tín hiệu RF là 100 ms cho mỗi lần bấm yêu cầu hay hủy yêu cầu

* M ạch khối phát:

M ạch phát (Transmitter Circuit) M ạch mã hóa địa chỉ

Hình 5: B ộ phát tín hiệu không dây

Để nhận được tín hiệu cao tần truyền đi, dùng một modul thu cộng hưởng với tần số 315MHz, độ nhạy thu -103dBm đến -105 dBm Sử dụng một IC giải điều chế RF0088M Sau khi tách được tín hiệu thì tín hiều này sẽ được đưa qua một IC giải mã chuyên dụng PT2272 để xác định xem dữ liệu gửi đến có phải là cho nó không (đúng địa chỉ chưa) Tín hiệu từ khối này sẽ được truyền tới IC ATmega16 ở bộ gộp đầu phòng

M ạch khối thu:

M ạch thu (Receiver Circuit) M ạch giải mã địa chỉ

Hình 6: B ộ thu tín hiệu không dây