满足应急医疗救援活动需求的中央监护定位系统设计与应用

潘晓东，费 军，张益明

满足应急医疗救援活动需求的中央监护定位系统设计与应用

潘晓东，费 军，张益明

目的：设计伤员中央监护定位系统，满足应急灾害医疗救援活动的需要。方法：系统由无线数据传输网络，伤员、救援人员移动信息终端，监控服务器组成。伤员移动信息终端接收与获取位置信息，并通过无线数据传输网络将这些参数发送至中央监控服务器；服务器对每名伤员的生命体征参数进行监控。结果：利用该系统，每一名伤员的生命体征信息（含报警信息）以及所处位置可以实时处于监控状态，便于救援人员及时察觉报警，找到伤员，开展救援。结论：该系统具有携运负担小、适用目标多的优点，可以大大提高应急救援工作的效率，挽救更多的生命。

应急医疗救援；定位；生命体征；监控

0 引言

我国是世界上地震灾害最严重的国家之一。我国大陆大部分地区位于地震烈度Ⅵ以上区域，50%的国土位于Ⅶ度以上的地震高烈度地区[1]。地震等重大突发事件到来后，一支支领受不同任务的救援队伍便展开了各种形式的救援工作，在这之中，医疗救援队无疑是比较重要的一支。目前，除了总后勤部配发的特种车辆（如X线车、手术车等），大部分还是采用民用装备为主[2]。面对救援地域复杂的地理条件和多变的自然环境（气象条件、温度、湿度等）、无法有效保障的电源需求，面对大批量伤员需同时救护、许多伤员需要生命体征监护、部分伤员暂时不宜搬动（如外物压迫或伤情不允许搬动）的现实需求，我院自行研发了无人值守伤员监护定位系统，以满足救援现场对伤员进行监护定位的需要。

1 系统架构

系统由无线数据传输网络，伤员、救援人员移动信息终端，监控服务器组成，如图1所示。

图1 系统架构图

1.1 伤员移动信息终端

伤员移动信息终端包含体征参数监测、伤员主动呼叫与终端区域定位3个单元。

1.1.1 生命体征参数采集单元

生命体征参数采集单元主要由低功耗指套式血氧饱和度监测仪、臂式无创血压测试仪组成。低功耗指套式血氧饱和度监测仪以光电式血氧饱和度监测仪作为基础，其工作原理是通过检测交替红光（660 nm）、红外光（940 nm）透射过手指的微弱光线进行光电转换后，进行I-V转换、滤波、放大，再送往A/D转换经微处理器处理[3]。微处理芯片自带模数转换电路对获取的信号进行模数转换、读取、分析、计算，得到血氧饱和度、脉率、脉动波形、末梢血流灌注指数等生命体征参数，并对这些参数进行判断，若超出域值范围，则发出报警声与报警信号。使用指套式血氧饱和度监测仪的目的在于：伤员由于异物压迫，很有可能无法连接胸部导联，而指端相对来说便于连接，且指套式血氧饱和度探头不易脱落。

臂式无创血压测试仪以标准的臂式无创血压测试仪作为基础，其工作原理也称振荡法，通过袖带的导气管将气压传导到压力传感器，在增加或减少静压的过程中，提取、放大动脉搏动引起的袖带内的气压波动并描绘其包络线，然后对包络线的几何形态加以分析。包络线最高点对应的静压为平均压，由平均压通过比值法或拐点法估算收缩压和舒张压[4]。由于标准的臂式无创血压测试仪工作需要人为触发（即需要手工按“开始”键），不能满足实际使用需求。本系统采用555定时器组成的多谐振荡器与继电器组合构成自动定时开关电路来达到实际需求，血压测试结果也通过蓝牙端口与伤员移动信息终端进行数据交换。采用臂式无创血压测试仪的目的在于测量准确，受外界干扰小。

1.1.2 伤员主动呼叫单元（通过按动按钮呼叫救援人员）

病房呼叫系统是患者请求医生或者护士进行诊断护理的紧急呼叫工具，当患者需要医护人员帮助时，可以通过病房呼叫系统发出呼叫请求[5]。本文将此概念引入系统研发中，如需救援人员帮助，可按动信息终端上的组合键，如同手机解锁，输入正确则自动发出呼叫信息，引发信息终端与监控端报警。

1.1.3 终端软件程序

采用Java语言编程，使用Eclipse集成开发环境。前者是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言，具有卓越的通用性、高效性、平台移植性和安全性，广泛应用于个人计算机（personal computer，PC）、数据中心、游戏控制台、超级计算机、移动电话和互联网，同时拥有全球最大的开发者专业社群；后者是一个开放源代码的、基于Java的可扩展开发平台。

1.2 救援人员移动信息终端

救援人员移动信息终端包含终端区域定位与接收监控端发送的位置信息与报警信息2个单元。

1.3 中央监控端

监控服务器屏幕显示每一名伤员的生命体征信息与位置信息（分屏显示），如有伤员有主动呼叫或者生命体征参数超出域值，该伤员的位置高亮显示。数据通信服务基于C/S模式，主要功能是负责监控终端与服务器的数据交换。

服务器信息管理程序采用异步Socket编程，有效地解决了传输控制协议（transmission control protocol，TCP）多连接问题[6]。信息浏览程序通过框架异步刷新HTML文件，实现了生命体征参数与定位地图的动态更新。服务器信息管理程序采用C#语言进行编写，使用Microsoft Visual Studio 2008集成开发环境，是面向单个开发人员的用于构建高性能、多层的Microsoft Windows、Web或移动解决方案的环境[7]。

2 系统在自然灾害救援中的应用

自然灾害发生后，救援人员携带一定数量的伤员终端与救援人员终端以及组建网络必需的组件（如果救援地域无移动网络信号，则需携带），这些终端与组件固定存放于一普通行李箱内。这些携带物品体积小、质量轻，可以比较方便地随时携带。由于终端传感器以及网络组件都基于低功耗设计，只需配置5号电池即可。

抵达展开地域后，如果无第三方公司数据传输链路（比如移动、联通公司的3G网络）信号，则自行展开Wi-Fi网络，构建无线局域网；如有信号，则直接利用。

将伤员移动信息终端放置于伤员身边，同时接好血氧饱和度指套，遇到有可能大出血或者其他有使用需求的伤员，也可戴上血压监测模块；终端把各个伤员的多种信息实时传输给中央监控服务器，以便指挥人员掌握。

如某伤员的血氧饱和度降至90%以下，超出域值范围，生命体征参数采集单元的微处理器除了收到体征参数外，还判断有异常产生，促发声光报警；报警信息与体征参数一起封装后，通过被动式蓝牙传输发送至伤员终端；伤员终端通过无线网络传输信息（体征参数信息、报警信息、位置信息）至中央监控服务器；服务器获悉报警信息后，激活并放大此伤员的信息内容（包括体征参数与位置），同时产生声光报警；值守人员根据就近原则将相关信息发送至救援人员；救援人员根据救援终端上的地图信息找到该名伤员。

3 结语

由于终端及其包含的各类传感器、信息终端体积小、质量轻，所用的监控服务器可以使用便携式计算机，数据传输网络可以直接使用第三方公司的数据传输链路进行数据传输，所以，系统具有携运负担小、适用目标多的优点。

本系统成为应急救援活动的一种利器，可以让每个伤病员（特别是由于各种原因无法移动的伤员，比如被异物压迫）获得有效的生命体征监护并拥有主动呼叫救援人员的权利；可以让救援人员实时了解每名伤员的信息，包括他们所处的位置，拥有第一时间发现异常、找到患者的机会。本系统的问世必将大大提高应急救援工作的效率，挽救更多本已脆弱

（▶▶▶▶）（◀◀◀◀）的生命。

在完善系统的基础上，可以借助现有的系统平台，进一步扩展使用范围，对救援队伍、救援物资、救援车辆、伤员信息等进行更为有效的管理，以达到灾害救援工作的整体性和科学性，提高灾害救援的信息化水平。

[1] 胡卫建，尚红，司洪波，等．我国应对大震巨灾应急救援装备的技术需求研究[J]．北京大学学报：自然科学版，2010，46（5）：844-850．

[2] 费军，潘晓东．应急救援工作的卫生装备与技术需求[J]．医疗卫生装备，2012，33（9）：102，104．

[3] 杨东明，万频，张伯威，等．血氧仪核心硬件电路设计及Multismi仿真[J]．电子科技，2011，24（2）：60-61．

[4] 刘欣．监护仪无创血压有效准确测量方法的探讨[J]．中国医疗设备，2011，26（11）：82-84．

[5] 丑灿，许建明．基于单片机的病床呼叫系统设计[J]．电子制作，2013（3）：57．

[6]徐祗祥．深入．NET平台和C#编程[M]．北京：科学技术文献出版社，2008．

[7] 何玉香，许晓华．日光温室生产技术信息化服务平台的构建研究[J]．安徽农业科学，2010，38（25）：14 122-14 124．

（收稿：2013-08-02 修回：2013-12-20）

Design and application of central monitoring and location system for emergency medical rescue

PAN Xiao-dong,FEI Jun,ZHANG Yi-ming
（The 117th Hospital of the PLA,Hangzhou 310013,China）

ObjectiveTo design a central monitoring and location system for emergency medical rescue.MethodsThe system was composed of a wireless data transmission network,mobile information terminal for casualty or rescueman, and a monitor server.The information terminal received and acquired location information,then transmitted it to the central monitor server through the wireless network,and the server monitored the vital signs of each patient.ResultsThe casualty information on the vital signs and location could be monitored at real time.ConclusionThe system has low logistics load and high adaptability,and thus can enhance the efficiency of emergency rescue.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（9）：41-42，45]

emergency medical rescue;location;vital signs;monitoring

R318；TP311.1

A

1003-8868（2014）09-0041-03

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.09.041

潘晓东（1978—），男，工程师，主要从事生物传感器应用方面的研究工作，E-mail：panxiao1386745@sina.com。

310013杭州，解放军117医院（潘晓东，费 军，张益明）

张益明，E-mail：hz117zym@163.com