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 ph
Trang 1MỤC LỤC
MỤC LỤC 1 ĐẶT VAN ĐỀ 2
CHƯƠNG 1: KHẢO SÁT CÁC HỆ THỐNG VỚI YÊU CẦU THỰC TẾ VÀ
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 THIÉT KẾ HỆ THỐNG 5
IV P HƯƠNG ÁN THIẾT KỂ CỦA ĐỀ TÀI NÀY 6 CHƯƠNG 2: XÂY DỤNG PHƯƠNG THỨC GIAO TIẾP GIỮA CÁC PHẦN
ĐẶT VẤN ĐÈ
Cùng vói sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các hệ thống hồ 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 ngưòi bệnh Vai trò của các hệ thống báo khấn 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 vói các mạng bên ngoài Hoặc có nhũng 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 noi sử dụng nên một số tính năng vẫn còn chưa phù họp, 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 giói Ở nước ta, việc thiết kế chế tạo hệ thống báo khấn vẫn còn khá mới mẻ, cho dù đã
có một số vị đon 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 vói giá thành rất đắt, nhưng hiệu quả đầu tư không cao Việc nghiên cứu, thiết kế hệ thống báo khấn 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
Trang 2CHƯƠNG 1: KHẢO SÁT CÁC HỆ THỐNG VỚI YÊU CẦU THỰC TẾ VÀ XÂY DƯNG 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 noi yêu cầu đến
nơi xử lý yêu cầu nhanh nhất có thế Đối vói hệ thống báo khấn dùng cho bệnh
nhân thì noi 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 khấn cho phép giảm bót việc phải thường xuyên phải túc trực cạnh bệnh nhân của ngưòi chăm sóc
Hình 1: Hệ thong báo khan trong bệnh viện
Đe 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 đon giản mà một số phần tử có cấu trúc khác nhau, và có thể thêm vào hay bỏ bót 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
Trang 3Từ các phân tích trên ta có thể thấy mô hình chung của một hệ thống báo
áặnh nhãn
Hình 2: Mô hình chung của các hệ thống háo khấn
II YÊU CẦU ĐÓI VỚI CÁC HỆ THỔNG BÁO KHẢN CHO CÁC BỆNH VIỆN Ở VIỆT NAM
Đe 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 khấn dùng cho bệnh nhân vói các tiêu chí: Thuận tiện cho ngưòi 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 Đe việc thiết kế đặt các mục tiêu đề ra, chúng tôi đã tống kết một số yêu đối với hệ thống Báo khấn của bệnh viện như sau:
• Yêu cầu từ phía bệnh nhân: Có thế gọi Y tá, Bác sỹ, Người nhà khi cần
thiết ngay tại giường bệnh bằng nút bấm, có thể đàm thoại vói 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
Trang 4III 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 vói 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 lòi bệnh nhân trong quá trình theo dõi khi cần thiết
Các khối có thế liên kết với nhau theo phưong thức không dây hoặc có dây
Hê 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 tói trạm Trung tâm Ưu điếm của hệ thống này là việc lắp đặt ít phức tạp Vói mục đích chỉ báo thông tin yêu cầu thì hệ thống này rất phù họp Tuy nhiên, khi hệ thống này nâng cấp lên khả năng có thể truyền thoại thì yêu cầu kỹ thuật phức tạp hon các hệ thống khác
• Có cấu hình dạng Sao: Vói cấu hình này thì các trạm tại phòng bệnh nhân
được nối trực tiếp tói bộ Trung tâm Ưu điếm của hệ thống này các phòng hoạt động độc lập vói 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
5
Trang 5IV PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CÙA ĐỀ TÀI NÀY
Sau khi tiến hành các tìm hiếu công nghệ, thử nghiệm vói 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 đế 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
Hình 3: Mô hình cấu trúc của 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 họp 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 thế mô tả như sau:
Trang 6bus 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 thế tiếp tục được đưa lên máy tính đế lưu trữ và xử lý tiếp
Yêu cầu đàm thoại: Khi bệnh nhân có nhu cầu đàm thoại, hệ thống sẽ tụ’ động xử lý phân phối tài nguyên để cho phép kết nối một kênh đàm thoại hai
7
CHƯƠNG 2: XÂY DựNG PHƯƠNG THỨC GIAO TIẾP GIỮA
CÁC PHẦN TỬ
I CÁC LIÊN KẾT CÓ TRONG B KFET_NƯRSEC ALL
Hình 4: Các loại liên kết chính trong hệ thống
Trong hệ thống BKFET_NURSECALL có 2 liên kết chính:
Do modul đàm thoại được tích họp luôn trên trạm gộp nên không tách ra thành một liên kết Các liên kết này có phưong thức trao đối thông tin khác nhau
và tuân theo các chuẩn hỗ trợ giống nhau và khác nhau Chúng em sẽ trình bày
II LIÊN KẾT GIỮA NÚT BÁM VÀ TRẠM GỘP ĐÀU PHÒNG
Đe 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
Định dạng của dữ liệu:
8
Đối vói nút bấm không dây, do vị trí không cố định nên sử dụng 12 bit đế
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 vói 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 vói 8
Định dạng của dữ liệu:
Sau khi các nút được kích hoạt thì các giá trị ID này được phân giải có thể bằng phần mềm (nút cố định), và bằng phần cứng vơi nút bấm không dây để tách lấy giá trị cần thiết Giá trị đó sẽ được tống hợp để chuyến tiếp
III LIÊN KẾT GIỮA TRẠM GỘP VÀ TRẠM TRUNG TÂM
Gửi thông tin vị trí yêu cầu
Trong hệ thống BKFET_NƯRSECALL, 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 Đe 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 hỏi: Trạm trung tâm liên tục gửi lần lưọt địa trị của các trạm lên bus
Định dạng của dữ liệu hỏi:
Trong đó:
9
Quá trình trả lời: Sau khi có dữ liệu cần chuyến lên, bộ gộp sẽ chò’ 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 ngưòi chăm sóc đến (không nhận được đáp ứng chăm sóc khi có yêu cầu), thì hệ thống sẽ hủy cuộc goi đó
Định dạng của dữ liệu trả lời:
Trong đó:
Thông tin đàm thoại
Tín hiệu thoại được bộ biến đối 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 chuấn 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 chuyến qua bộ biến đối số - tương
10
Trang 7CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CỦA CÁC MODUL
I CÁC MODUL PHẦN CỨNG CÓ TRONG B KFET_NƯRSECALL
Để thực hiện các chức năng của hệ thống, BKFET_NƯRSECALL 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.
Trang 8* Sơ đô khôi của trạm trung tâm.
12
Trang 9II MODƯL 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 tói sức khỏe ngưòi bệnh
Các nút bấm không dây chúng tôi sử dụng một mạch điều chế phát sóng
* Mạch khối phát:
HT12E
Hình 5: Bộ phát tín hiệu không dây
Đe 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 đế 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 tói IC
Mạch khối thu:
Hình 6: Bộ thu tín hiệu không dây
Trang 10III MODƯL CÔNG SUẤT ĐIỀU KHIỂN ĐÈN ĐẦU PHÒNG
Được lắp đặt tại phòng phía trên cửa phòng bệnh nhân Khi có yêu cầu từ một trong các bệnh nhân ở trong phòng thì nó sẽ điều khiến cho một bóng điện mầu nhấp nháy, báo hiệu là trong phòng đó có yêu cầu Đèn này sẽ nhấp nháy tói khi yêu cầu được đáp ứng hoặc hết thời gian thông báo (hủy yêu cầu)
Đèn được điều khiển là loại đèn 220V/50Hz, modul này sử dụng phần tửR200
Hình 7: Mạch nguyên lý moduỉ điều khiến đền
IV KHỐI ĐÀM THOẠI
Đây là khối quan trọng nhất và tạo nên sự khác biệt cũng như ưu điểm nổi bật của hệ thống này so với các hệ thống báo khấn có cấu hình tối thiểu có tại Việt Nam Đê thực hiện được chức năng đàm thoại giữa y, bác sỹ trực với từng bệnh nhân, khối đàm thoại có khá nhiều các modul nhỏ thành phần Sau đây là một số modul chính:
Khối khuếch đại Mic
Khối khuếch đại Mic có nhiệm vụ là khuếch đại tín hiệu âm thanh thu vào trực tiếp từ micro trước khi đi vào bộ khuếch đại thứ hai là một bộ khuếch đại thuật toán Khối này là một mạch khuếch đại sơ bộ tín hiệu thu từ mic, vì vậy yêu cầu phải có hệ số khuếch đại lớn, ổn định và ít nhiễu
Phương án khuếch đại được chọn ở đây là chúng ta sử dụng một mạch
14
Trang 11Hình 8: Mạch khuếch đại Mic
Trong mạch ở Hình 8, các điện trở R26, R28, R29, R32, R33 xác định điểm làm việc tĩnh cho transistor khuếch đại Tụ C20 nối tắt toàn bộ tín hiệu xoay chiều tại điếm mắc trở hồi tiếp R32 xuống mass mà không làm thay đổi mạch phân cực một chiều, vì vậy nó có giá trị khá lớn, khoảng 100uF Tụ C16 chuyển tín hiệu đã khuếch đại sang tầng tiếp theo và cách li một chiều, vì vậy giá trị được chọn khoảng 10uF
Khối mạch khuếch đại đệm tín hiệu Mic
Tín hiệu thu từ Mic sau khi được khuếch đại bằng transistor đã có biên độ lớn hơn khá nhiều nhưng vẫn chưa đủ đế đưa sang mạch lọc và biến đổi ADC
Hình 9: Mạch khuếch đại đệm sau mạch khuếch đại Mic
Mạch khuếch đại được chọn là một mạch khuếch đại thuật toán sử dụng
IC khuếch đại thuật toán LM358 (Hình 9) Đây là một IC khuếch đại khá phổ biến, có đặc tuyến khuếch đại điện áp khá thắng, và đồng đều trong toàn bộ dải
âm tần Mồi IC LM358 được tích họp 2 bộ khuếch đại riêng, rất thuận tiện cho
Trang 12Điện trở R24 và biến trở R36 xác định mức điện áp một chiều tại đầu vào
bộ khuếch đại thuật toán Giả thiết nếu không có các điện trở này, ta thấy tín hiệu ra từ tụ c 16 có cả phần âm và phần dưong được đưa vào cửa thuận, do đặc tính nguồn nuôi cho IC LM358 không phải là nguồn đối xứng, nên chỉ có phần dương của tín hiệu được khuếch đại còn phần âm sẽ bị mất Rõ ràng khi đó tín hiệu âm thanh sẽ bị méo rất lớn
Vì vậy điện trở R24 và R36 có tác dụng cộng thêm một mức điện áp một chiều vào cửa thuận Giá trị của chúng được chọn sao cho điện áp tại cửa thuận luôn dương ngay cả vói tín hiệu âm nhất tói từ mạch Mic Biến trở R36 dùng để tinh chỉnh mức điện áp này Giá trị của các điện trở và biến trở khá lớn (R24 =
IM, R36 = 20k) đế ít ảnh hưởng đến trở kháng của mạch
Cặp điện trở R10 và Rll dùng để làm mạch hồi tiếp và xác định hệ số khuếch đại của mạch Bằng việc điều chỉnh tỉ lệ giá trị của cặp điện trở này chúng ta có thế dễ dàng điều chỉnh hệ số khuếch đại của mạch Thực tế cho thấy tầng khuếch đại này cần có hệ số khuếch đại khoảng 20 lần Vì vậy theo công thức hệ số khuếch đại của mạch: Ku = 1 + RlO/Rll
Nên cặp giá trị R10 = 47k, Rll = 2.2k là khá phù họp, khi đó Ku = 19, đảm bảo cho mục đích khuếch đại chúng ta có thể tăng, giảm tỉ lệ R10/R11 đế tăng giảm độ nhạy của mạch khuếch đại nói riêng và toàn mạch khuếch đại Mic nói chung
Khối lọc thông thấp
Sau khi ra từ mạch khuếch đại đệm sử dụng bộ khuếch đại thuật toán, tín hiệu lúc này đã có biên độ đủ lớn đế có thể biến đối ADC Nhưng nếu chúng ta đưa trực tiếp tín hiệu này vào bộ ADC, sẽ xảy ra hiện tượng chồng phổ khi khôi phục lại tín hiệu Nguyên nhân là do khi đó có cả các thành phần tín hiệu có tần
số cao đi vào bộ ADC, trong khi tốc độ biến đổi ADC là có hạn và không đáp ứng được Hậu quả của việc này là sẽ gây méo âm thanh tại đầu ra và trong trường họp xấu có thế không khôi phục lại được âm thanh
16
• Băng thông đường truyền
• Tốc độ xử lý của mạch
Ớ đây, do mạch lấy mẫu phía sau bị giói hạn về tốc độ lấy mẫu và xử lýc
Hình 10: Sơ đồ nguyên lýt mạch lọc tích cực Bessel
Chúng ta có thế mắc nhiều tầng lọc nối tiếp nhau đế cho độ dốc lớn tại tần
số cắt và độ gợn nhỏ trong dải thông Các hệ số kl và k2 được cho trong bảng dưói đây
