生命体征自动采集系统设计及其在移动医疗中的应用刘坤尧① 杜一华① 郝泽余①基金项目：四川省科技厅科技支撑计划（编号：2012SZ0110）①泸州医学院附属医院，646000，摘 要 诸如体温、脉搏、呼吸、血压、血氧饱和度等生命体征信息的采集是一项重要的临床护理工作。

传统的采集方式费时费力，且容易出错。

目前，只有少数的应用系统与重症监护系统结合，才能实现全院的生命体征的自动采集。

针对这种情况，提出了一种基于移动医疗的生命体征自动采集系统，介绍了关键技术，对其进行了架构设计和业务流程设计，并在移动医疗中进行了全院部署应用，实现了生命体征信息的自动采集和数据共享。

有效的优化了采集流程，进一步提高了信息采集的效率和准确度，具有很好的临床应用价值。

关键词 生命体征、数据采集中间件、移动医疗、无线网络随着计算机技术和信息技术的高速发展，移动互联技术正加速向各行各业渗透。

尤其是近几年来，随着智能平板电脑的普及及无线网络技术的成熟，移动医疗已在医院逐渐成为一种应用趋势[1,2]。

借助移动医疗平台，实现了无纸化查房和床旁检验、检查信息电子化传输，患者生命体征采集也由传统的手抄再转录，转变到了利用手持设备床旁录入方式，提高了医护人员的工作效率，降低了差错概率。

而直接录入方式又分为手工录入和自动录入两种，目前，除重症系统外，只有极少数移动应用产品能够做到自动采集数据，大多数基于移动医疗的生命体征采集还是采用护士床旁手工录入的方式。

受平板电脑尺寸的限制，人工床旁录入效率还是相对低下且容易出错。

因此，如何进一步提高采集效率，提高采集数据的准确性，受到了医院管理者、信息技术人员的极大关注[2,4,5]。

2012年，我院依托四川省科技厅科技支撑计划，开始了移动医疗系统平台建设。

本文介绍的一种生命体征自动采集系统，作为移动医疗平台的子系统，已在我院临床实际应用。

1关键技术——数据采集中间件中间件[3,6]是一种位于操作系统之和应用程序之间的软件，它屏蔽了底层操作系统的复杂性，降低了应用程序的开发技术难度和技术成本。

针对医院内种类繁多的医疗设备，我们设计了一种能够屏蔽设备底层差异的、对生命体征信号自动采集的数据采集中间件。

数据采集中间件由信息采集、信息存储、信息处理和信息服务四个组件组成。

信息采集组件由设备感知、设备管理和信息读写三部分组成，能够感知不同医疗设备的协议连接请求，自动建立连接，并在连接建立后对相应的传感器进行消息读写操作，最后将收到的消息传递给信息存储组件。

信息存储组件由消息链表、消息管理部件和消息报文库组成。

通过创建消息链表接收信息采集组件发来的消息；通过消息管理，将收到的消息从源头按顺序传递到指定的缓冲区，能够对消息进行广播、缓存和删除等操作；消息报文库用于对采集到的消息进行定期存放。

信息处理组件主要由传感器规则库、规则解析两部分组成，将存储的消息按规则库的规则进行解析和处理，提供给信息服务组件调用。

信息服务组件主要是向应用程序提供信息服务，主要有的服务类型有：API调用、消息队列、WebService、Socket等。

2 系统总体架构系统采用多层架构设计，应用服务功能可通过Web Service技术发布，并能为第三方应用系统提供服务，具体良好的安全机制；采用Oracle数据库，支持主流厂商的硬件及操作系统平台，支持数据库并行操作所需技术，包括多服务器协同技术事务处理的完整性控制技术。

系统总体架构如图1所示：图 1系统架构图硬件层：主要包含各种床旁医疗监护设备（多参数心电监护仪），便携式体征监护设备，是患者生命体征的信号数据来源，是整个系统的必须的硬件基础。

网络层：主要包括医院现有的有线网络、无线局域网络、监护设备组建的监护网络、传感网络以及3G等网络，它主要实现对底层硬件测量的体征数据传输。

数据采集层：它是系统的核心部分，由数据采集中间件的各个组件组成，主要负责数据的采集接收、数据解析、数据整合、数据存储等功能，同时它还为第三方应用系统提供数据交换、集成服务等功能。

应用层：可根据医院的业务需要，进行相关应用的扩充，为医护人员提供灵活的移动化监护功能，医护人员可以随时随地的了解监护患者的各项体征数据。

主要的应用有患者实时监护、体征参数查询及预警等。

3系统业务流程设计系统的总体业务流程大致分为信息采集、缓存、处理和信息服务四个步骤，如图2所示：图 2 系统总体业务流程简图3.1体征数据采集 无线体征采集设备，主要是市场一些主流的便携式无线医疗设备包括便携式心电监护仪、血压计、血氧、血糖、多参数监护仪以及医院现有监护设备仪通过增加无线采集组件等方式实现患者体征参数的自动采集，同时这些设备还带有患者身份识别组件，通过身份识别组件可以将当前测量患者的身份信息自动识别后封装在数据报文中；最后通过无线通讯模块将数据发送到采集中间件中。

对于系统新增无线采集设备，首先需要将设备的通讯方式，设备ID、设备分类、数据报文格式以及设备驱动等添加到数据采集中间件的设备管理组件中，方便有序采集时调用相应的参数及驱动获取数据及解析对应的报文。

系统启动后，数据采集中间件自动识别设备传感器的网络协议（如WIFI、蓝牙等），加载相关配置文件，对前端采集设备进行主动探测，如发现有新设备加入，主动加载设备对应的驱动，并实时侦听设备的连接状态。

数据采集分两种模式，一种是通过与前端设备保持连接，前端设备主动将测量的数据通过通讯端口发送到采集系统中，采集系统只需要根据不同设备进行数据接收命令回复；另一种是采集系统设备感知件探测到有新的检测设备接入，通过命令方式主动向前端检测设备发送数据请求命令，设备收到命令后主动将数据发回给采集系统。

系统根据不同设备的采集方式进行数据采集，并将采集到的数据参数给后续的数据存储层进行相关处理。

采集流程如图3所示：图 3数据采集流程图3.2 体征报文信息缓存 为了响应即时的数据采集，信息存储组件提供专门的数据缓存机制，将采集到前端设备传回的的数据报文进行临时存储，为后续的数据处理业务提供数据源，同时也是很好的保障数据的实时完整的接收。

体征报文信息缓存的业务流程图如图 4所示：图 4体征报文信息缓存业务流程图3.3 体征数据处理 主要处理接收到的缓存数据，对数据进行一系列的操作，这些操作包括：数据检验、数据过滤、数据转换以及数据存储等，系统将处理后的直接存储数据或通过对外提供服务层提供数据。

体征数据处理业务流程如图 5所示。

图 5 数据处理流程3.4 体征数据采集服务 采集系统以多种服务方式对外发布数据服务接口，其他系统可以通过对接的接口调用方式获取患者的体征数据，为临床数据共享应用提供调用服务。

如：API 调用模式、WebService 模式等。

4 系统应用实例以我院应用为例，将生命体征自动采集系统部署在专用的内网服务器，并安装体征数据库服务器（用于存储采集系统处理后的体征数据信息），现有的体征监护设备组成的监护网络通过网络协议与我院住院区域的无线网络相连。

采集系统通过webservice 与移动医疗系统接口对接，医护人员将监护设备ID 与患者ID 绑定后，就可以利用移动终端和PC 终端，一键获取采集系统发来的患者生命体征数据信息，或连续的检测患者的诸如体温、脉搏、血压、血氧饱和度等生命体征信息，去掉了过去人工转录的环节，节约了人力成本和纸张等成本，提高了效率。

具体部署如图6所示：护理终端监护中心数据库移动终端医生终端监护仪双网卡网关监护仪便携式监护仪监护中心图6 应用部署图图7所示的是采集系统在我院移动医疗中的实际效果，在手持终端上，护理人员在生命体征采集页面中的对应时段的点击任一空白位置，在弹出的对话框中点击自动采集，就可以获取相应时间的体征信息；在监护页面，可以实时连续的查看患者的体征及心电图形信息；通过读取体征监护中心数据库，在生命体征查看页面中就可以显示患者的三测表信息。

经过实际测试，基本和监护仪上的信息一致。

图7 实际应用效果图5小结本生命体征自动采集系统初步实现了针对现有医院的监护设备的患者体征监护数据的自动采集、处理和存储，为移动医疗系统平台实时提供体征数据，医院其他系统通过统一的集成平台获取患者的体征数据，实现了体征数据“一次录入、全程共享”的效果。

然而，面对众多的体征采集设别和众多的通讯方式，系统的兼容性还有待进一步完善。

在采集速度和数据处理效能上，系统还有很多功能组件需要继续优化。

参考文献：[1] 毛中亮，应俊，周丹等.国人健康档案卡终端数据采集系统的设计与开发[A].医院数字化,2013,34(8):47-50[2] 戴文娟,丁旭辉等.医院成本核算下大型医疗设备投资效益分析[J].卫生经济研究,2011,(4):49-51.[3] Luis Garces-Erice. Admission control for a responsive distributed middleware using decision trees to model run-time parameters. Parallel computing. 2011,37(8).[4] 詹红菊SPOT生命体征测量仪的临床应用[J].临床护理杂志,2007,6(4):53.[5] 李战明，瞿华，丁磊.基于GSM网络的人体生命体征远程监护系统的研究与实现[J].微计算机信息,2006,22 (2):150-152.[6] 张云勇，张智江，刘锦德,等. 中间件技术原理与应用. 清华大学出版社，2004.。