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基于物联网技术的医疗设备运行状态监测系统研究

2024-09-26 73 上传者：管理员

摘要：对于现代医疗设备而言，特别是大型医疗设备，均运用前沿科技成果，其结构复杂且构成部件多样，因此兼具多种诊断与治疗功能。然而，正是设备结构功能的复杂化，要求在实际使用过程中必须严格遵守操作规范。基于物联网技术的医疗设备运行状态监测系统能够对设备故障及维修信息进行详细记录，并在运行状态库与信息反馈系统的作用下为设备故障的诊断提供必要参考。基于此，将重点研究医疗设备运行状态监测系统，并阐述物联网技术在系统设计中的具体应用。

关键词：
医疗器械
医疗设备
物联网技术
监测系统
运行状态
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近年来，科技发展与社会进步使医疗单位内部的医疗器械更加先进、精密，这些设备的应用虽然提升了医院的诊疗水平和经济效益，但同时也提高了设备使用的风险。为此，医疗机构管理层与医学工程工作者应高度重视医疗设备运行的安全性，并对其使用风险严加控制。物联网是新时代发展衍生出来的全新技术，也就是物互联技术。这种技术在医疗领域方面的应用非常广泛，通过对医疗设备运行状态的实时检测，能够保证医疗工作的顺利完成。同时，也能对医疗设备的管理模式进行优化。将物联网技术运用到医疗设备的监管工作中，能够进一步提高管理水平。因此，深入分析研究物联网技术在医疗设备运行状态检测管理工作中的应用具有非常重要的意义。

1、医疗设备运行状态监测分析

在新时代背景下，现代化技术融入医疗领域，使医疗水平及医疗设备管理水平都得到了显著提高，医院也在迎合时代发展，不断创新现代化技术应用，这在一定程度上推动了医院的发展。但是，从多角度分析医院在医疗设备运行状态检测工作中的表现情况来看，还存在诸多问题，其中现代化设备更新较慢是一个突出的问题。该问题直接导致医疗设备运行状态监测和医院实际管理水平相差较大，难以满足新时代的发展需求。究其根本，主要是现在大部分医院的医疗设备运行管理理念不够先进，还停滞在设备故障维修和保养层面[1]。

1.1医疗设备运行管理模式

医疗设备的维修管理大致可分为2个部分，即事后维修和预防性维修。其中，事后维修就是在设备发生故障之后，结合故障情况进行针对性的维修保养。在此模式下，仅在设备必须维修的情况下开展，应用较为广泛，但缺陷较多[2]。而预防性维修则具有主动性与计划性，工作者可结合个人经验与医疗设备风险系数、运行环境及故障发生率等有周期地检查部分设备，并在出现故障征兆的情况下及时采取处理措施，以规避故障的出现。

1.2基于状态维修

所谓基于状态维修，即根据医疗设备实施运行状态采取的维修方法，此模式融合了多个学科技术（检测技术、计算机技术与在线诊断技术等）。该模式的核心工作理念就是在设备运行过程中，在不影响或者将影响降到最低的基础上，借用在线测量方式获取到设备运行各类参数的一种技术手段。在这种模式下，能够对设备运行的具体特征进行明确分析，进而准确判断故障点、故障深度与故障发展趋势等，合理制订检修计划，为医疗设备提供有效的维修与保养服务[3]。

2、物联网与医疗设备运行状态监测系统

物联网实现了物与物之间的联系，其借助信息传感设备，特别是激光扫描器、射频识别、全球定位系统及红外感应器等，以既定协议为依据连接互联网和任一物品。在信息交换与通信的基础上，即可达到识别、定位、跟踪及监管的智能化目的。而医疗领域对于物联网的运用也更加普及，应用前景十分可观。

2.1物联网

根据基本架构，物联网主要包括感知层、网络层、应用层3个部分。

感知层能够使医疗设备终端根据监控的物理量差异对温湿传感器、光敏传感器及压力传感器等作出部署，在智能传感网络和检测数据采集设备的综合作用下，保证获取到设备运行过程中的实际数据信息。

智能检测设备可以通过网络层将运行信息归纳在一起，并对这些信息进行进一步分析，再借助无线或者有线网络向服务器及设备运行检测中心实时传输设备运行的具体信息[4]。

应用层在医疗设备运行状态检测系统平台和辅助系统采集这些数据信息的基础上，对收集到的信息进行全方面分析，从而总结分析出有效的故障处理和预防措施。

2.2医疗设备运行状态监测系统

基于物联网技术的医疗设备运行状态监测系统，主要是在医院内部搭建一个局域网，并利用物联网技术将设备连入此网络中，以此来对医疗设备的运行状态进行全程监控，并获取运行数据，为后续管理工作提供支持。在科学运用网络技术的基础上，实现分散医疗设备的网络互联，进而实现对区域内所有医疗设备的集中化管理，而且还能将各设备中的数据在管理平台上共享。

3、基于物联网技术的医疗设备运行状态监测系统

以物联网技术为基础的医疗设备监测系统，其在末端部署了多个传感器，这样能够更方便地对医疗设备的运行情况进行监控，并采集其中形成的数据。这些数据的传输一般采取有线或无线方式，对医院内部既有局域网络加以改动，使所有传感器形成“网”，同时，向数据指令服务器传送所采集的监控数据信息[5]。而指令服务器则能够对传输数据进行实时记录和分析，并通过Web形式发布医疗设备的运行情况。通过浏览网页即可实时分析这些数据。在指令服务器对医疗设备运行过程中产生的数据进行对比分析时，能够清楚地发现医疗设备运行过程中存在的问题和可能发生的潜在问题，进而针对异常情况采取相应的解决对策[6]。通常可利用GSM/CDMA接口模块，向医学工程技术工作者的手机发送报警短信，保证其能够及时了解医疗设备的异常状况并加以处理，以免设备异常运行引发故障，亦或是因设备的局部小故障引起整体故障。

3.1数据采集端

数据采集器是数据采集端的主要组成部分，采集的数据内容主要有温湿度、压力、液位与通断等，要使用多种类型传感器。通常会在采集器预留若干标准传感器接口，以实现传感器和采集器之间的有效对接。为确保数据采集工作的顺利开展，需要选用精度更高并符合标准需求的传感器，对医疗设备的数据采集部位进行准确定位。同时，还要对数据采集工具中的各个参数进行校对，以保证其采集参数能够和医疗设备的各项功能参数相对应。

如果数据采集装置所检测的医疗设备连接部位有网络接口，就可以利用预留的标准以太网的RJ45接口完成对接，再通过医院内网，将采集器和服务器之间完成互联[7]。这种情况下，不仅能够向服务器传输发现的异常信号，还能够利用服务器进行定时检测，从而采集更多的医疗设备，进而更加准确地监测医疗设备的运行状态。

如果检测的医疗设备没有固定接口，那么就需要采取无线连接的方式。数据采集器自身是具备无线连接功能的，在该项功能启动之后，其连接模式也将切换到无线模式，进而实现无线数据传输的目的。在无线数据传输的基础上，还可以与临近的无线接发器建立联系，从而达到数据互通的目的。一般情况下，一个接收器的数据接收范围是固定的，这样能够减少无用布线的出现。使无线收发器的RJ45接口直接和医院内的局域网相连接，也就能解决无线和有线相矛盾的问题。采集器内的处理器以嵌入式处理器为主，其结构一般选择为ARM或MSP430，便于软件编程，在灵活度方面也有所改善。

3.2构建网络

Internet网络主要负责传输系统控制指令与数据信息，数据传感器采集到的数据经过转换后，可以对固定的及可移动的端口进行网络连接，以便将数据通过服务器传输进行分析[8]。而服务器发送信息可经Web服务形式与Internet网络进行发布，亦可利用服务器接口（CDMA或GSM）向手机或其他智能终端发送，以逆向传输控制信息。

以当下医院既有Internet网络为基础可实现数据的整体传输，此方法可同时对传输网络进行有效控制。通过对有线、无线组网的合理运用，将有线设备添加至既有网络即可。采用此方法的施工费用低且能够保证组网的灵活性。利用移动网络进行数据通信，只需要将不同网络运营商所提供的网络接口接入服务器就可以实现。

3.3 Web服务器、数据、指令服务器

Web服务器的主要功能是数据的查询以及对医疗设备运行情况的控制。为了实现这些功能，需要选择B/S编程模式。此外，对于服务器软件系统，选择免费的Tomcat。Tomcat通过JavaWeb技术就能够完成网站的开发，而且这种方式需要投入的成本更少。C/S模式编程应用于指令服务器与数据方案中，其功能包括巡检医疗设备、存储和分析数据内容、执行有限报警任务等。而医疗设备运行状态监测系统在开发服务器软件时主要选择.NET框架，具体的目标是构建网络程序并完成移动网络接入点驱动编程。

3.4数据信息的发布

医疗设备运行状态监测系统通过Web服务形式可将数据内容发布出来，进而对设备实施管理。网页可以将医疗设备运行状态下的数据信息实时发布出来，并且用户可以在网页中完成数据的监测和故障报警[9]。

3.5 GSM/CDMA接口、移动终端系统

在CDMA或GSM接口的辅助下，服务器系统能够使用移动网络，将数据与警报等信息发布给指定的移动设备或手机。而移动终端则负责通过固定短消息的方式向各故障点发送针对性控制措施。对于CDMA/GSM接口方案，需要选择移动运营商提供的网络接口，因为这种方式的技术相对成熟，并且能够保证通信程序的完整性和规范性。而对于移动系统方案而言，由于其以短信信息业务为主要业务类型，因此能够节省更多的投资。如果选择使用智能终端，那么只需要开发客户端的软件就能够基本实现既定目标[10]。

3.6故障诊断技术

对医疗设备故障进行诊断，可通过以下4个步骤完成：①采集信号。可以使用数据采集和传感器技术对医疗设备的运行状态进行检测，并以此为主要对象建立数据库，即初始模式。②加工处理。当状态信号被采集到之后，就可以进行针对性处理，具体处理内容包含对噪声干扰的放大、削弱或去除等，进而构建出一个待检的模式。③异常分析。利用数据库管理技术创建故障数据库。首先对故障信息进行分析和处理，然后对比分析待检信号数据库和基准数据库，完成类别划分，并对设备的异常情况和正常状态进行系统分析。④预报决策。在判别的基础上，继续监控设备运行的正常状态，实现上述程序的重复性。而针对处于异常运行状态的医疗设备，则需查明具体的故障，同时分析故障发展趋势，预测可持续运行时间，并且要根据故障的具体分析结果采取对应的措施，保证维修工作的顺利开展。

4、医疗设备运行状态监测系统效果分析

首先，对医疗设备运行状态监测设计方案进行分析，总结出对成熟技术的应用，同时也建设了局域网，一定程度上增强了系统自身的安全性与实用性。

其次，该系统的运用能够集中对医疗设备实施监测与管理控制，能够突破多平台物理间隔约束，实现互通管理，使管理工作者可监控平台中心，更好地掌握管理系统运行期间产生的数据信息与实际工作进程。

再次，系统能够实现自主报警，并且能够对部分故障情况进行管控。该系统在数据传输方面主要应用的技术包括终端突发报警与服务器巡检2种。前者的数据流在优先级方面的优势比后者更明显，服务器能够向指定的故障排除工作者传送警报数据信息。智能终端针对设备的简易故障，能够主动管控问题，并向服务器发送管控后状态的数据信息，进而完成建档工作。

最后，预测判断设备故障，对检修工作者加以指导，以定期开展巡检工作。医疗设备运行状态监测系统针对容易发生故障的医疗设备创建档案，对其具体使用时间及检修记录等做出系统统计，从而完成对预警工作内容的分析，以医疗设备检修周期为重要参考数据。对预警周期进行规定，让其能够定期提醒检修工作人员并对相关工作进行专业指导，以此来保证相关工作执行的安全性、科学性。

5、结束语

综上所述，将物联网技术融入医疗设备运行状态检测系统中，在实际运用过程中能够降低相关技术保障工作者的劳动强度，利于其实际工作效率的提升，有效保障医疗设备运行期间的安全程度，实现设备使用风险下降的目标。该系统在新时代发展背景的医院信息化建设工作中发挥着非常重要的作用，在规划和落实的过程中，让医疗设备技术的应用水平得到了显著提升，保障能力也得到了全面提升，同时，利于设备管理工作精益化水平的提升。

参考文献:

[1]廖伟光.基于实时状态电流的医疗设备运行状况监测技术及其应用研究[D].广州:南方医科大学,2022.

[2]羊月祺.基于物联网的医疗设备运行环境与状态监测系统设计与实现[D].南京:东南大学,2019.

[3]黎子衡,陈柏东,余沐钊,等.物联网技术在手术室医疗设备精细化管理的应用研究[J].科学与信息化,2023(2):152-155.

[4]陈俏均,黄耀盛,陈佳玲,等.高性价比非介入式物联网系统促动大型影像类医疗设备(以CT为例)单机精细化管理[J].医疗装备,2022,35(17):45-50.

[5]廖伟光,周凌宏,陈宏文.基于实时状态电流的数字诊疗设备运行状况监测系统及其应用研究[J].中国医疗设备,2022,37(2):19-23,28.

[6]宋景国,牟强善,郭洪栋,等.基于物联网技术的大型医疗设备安全监测系统的研发与应用[J].医疗装备,2020,33(11):5-7.

[7]万莉,王大珅,郭建民.基于物联网技术的医疗设备在线监测与生命周期预测研究[J].现代医院管理,2018,16(5):82-84.

[8]张紫缘,衣颖,张宗兴,等.基于物联网的正压生物防护服远程监控系统研究[J].中国医疗设备,2022,37(2):112-116.

[9]黄家祥,周文琴,唐一骏,等.以JCI为抓手基于物联网的急救生命支持类设备管理探索[J].外科研究与新技术,2019,8(3):197-204.

[10]饶季勇,李聪,钱雪忠.基于Spark的医疗设备运维信息挖掘分析研究[J].计算机与数字工程,2021,49(3):525-529.

文章来源:孟雪.基于物联网技术的医疗设备运行状态监测系统研究[J].科技与创新,2024,(18):61-63+67.