基于NFC的移動(dòng)導醫系統設計

　　掛號難、排隊久、單據繁多、找不到診室”等就醫問(wèn)題日益凸顯。隨著(zhù)NFC 技術(shù)即近距離無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，加上 Android手機的普及，移動(dòng)醫療將成為改善目前就醫狀況的一種良好方式。將NFC技術(shù)與Android平臺相結合，利用M/M/c排隊模型設計最優(yōu)就診路線(xiàn)方案課實(shí)現就醫無(wú)卡化、無(wú)紙化、可視化地圖助行等，構建移動(dòng)醫療導醫平臺。

　　新醫改啟動(dòng)以來(lái)，中國醫療衛生行業(yè)信息化的需求和發(fā)展潛力巨大。居民對醫藥衛生服務(wù)和產(chǎn)品的需求彈性很低，且我國醫療衛生體制中存在諸多問(wèn)題。其中，以看病難的問(wèn)題最為突出，集中體現為掛號難、排隊時(shí)間長(cháng)、支付過(guò)程繁瑣、醫院大找不到診室、單據過(guò)多易丟失等，移動(dòng)醫療將成為改善目前就醫狀況的一種良好方式。

　　移動(dòng)醫療在國外發(fā)展迅猛，越來(lái)越多的醫療健康類(lèi)App應用走進(jìn)人們的生活。數據顯示，2013－2017年全

　　球移動(dòng)醫療市場(chǎng)規模預計由45億美元增至230億美元。目前顯著(zhù)成果有：日本NTT DoCoMo研發(fā)的“智能管道”；卡塔爾電信的專(zhuān)用于用戶(hù)支付移動(dòng)醫療費用的Mobile-Health專(zhuān)用賬號等。而中國的“好大夫”網(wǎng)站，也推出了 iphone客戶(hù)端。用戶(hù)可以通過(guò)手機檢索到醫院、醫生的相關(guān)信息。在廣東，客戶(hù)可在12580預約掛號，用手機支付掛號費，在收到二維碼后，到醫院自助終端刷碼打印掛號憑證即可就診。與此同時(shí)，移動(dòng)醫療在我國也存在局限性：３Ｇ網(wǎng)絡(luò )的不給力、互聯(lián)網(wǎng)帶寬限制的影響，以及基層醫院設備落后在一定程度上限制了移動(dòng)醫療的發(fā)展。

　　然而隨著(zhù)NFC手機的普及與信息技術(shù)的不斷發(fā)展，目前多款手機可以實(shí)現NFC標簽功能的良好應用，手機可在駕駛模式、靜音模式、臥室模式、會(huì )議模式、WLAN Display與應用程序等不同的場(chǎng)景模式之中自如切換。在美國的菲利浦斯球館，顧客可以用NFC手機在特許經(jīng)營(yíng)店里買(mǎi)東西、下載電影、查看海報。在法國諾曼底的卡昂，居民可以使用NFC手機在選定的零售點(diǎn)、公園設備上進(jìn)行支付，下載著(zhù)名旅游景點(diǎn)信息、電影宣傳片以及汽車(chē)班次表等。

　　因此，考慮將NFC技術(shù)與Android平臺相結合，將其應用于移動(dòng)醫療中。主要功能表現如下：預約掛號、支付醫藥費用、看地圖尋診室、查看醫院醫生信息、查看個(gè)人病歷、查看最佳就診方案路線(xiàn)、打印各類(lèi)單據等。

　?。薄FC技術(shù)

　?。保薄FC基本概念

　　NFC（Near Field Communication）即近距離無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，由非接觸式射頻識別（RFID）演變而來(lái)，在單一芯片上結合感應式讀卡器、感應式卡片和點(diǎn)對點(diǎn)的功能，是一種短距高頻的無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，能在短距離內與兼容設備進(jìn)行識別和數據交換。在13.56MHz頻率運行于10cm 距離內，允許電子設備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對點(diǎn)數據傳輸。NFC終端主要有３種工作模式，其通訊過(guò)程如圖１所示［１］。

　?。ǎ保┲鲃?dòng)模式。NFC終端可以作為一個(gè)讀卡器，發(fā)出射頻場(chǎng)去識別、讀／寫(xiě)其它NFC設備信息。

　?。ǎ玻┍粍?dòng)模式。NFC終端被模擬成一張卡，在其它設備發(fā)出的射頻場(chǎng)中被動(dòng)響應，被讀或者寫(xiě)信息。

　?。ǎ常╇p向模式。NFC終端雙方都主動(dòng)發(fā)出射頻場(chǎng)來(lái)建立點(diǎn)對點(diǎn)的通信，相當于兩個(gè)NFC設備都處于主動(dòng)模式。

　　圖１　NFC通信過(guò)程

　?。保病ndroid與NFC

　　Android是由Google設計的開(kāi)源智能操作系統，在移動(dòng)設備領(lǐng)域有著(zhù)普遍應用。據艾媒咨詢(xún)《2013 Q2中國智能手機市場(chǎng)操作系統分布狀況》數據顯示（見(jiàn)圖２），Android份額擴大至74.5％，目前占據了最大的市場(chǎng)份額。Android不僅提供了基于Java開(kāi)發(fā)的SDK，而且源代碼是開(kāi)放。

　　圖２　2013 Q2中國智能手機市場(chǎng)操作系統分布狀況

　　NFC則提供了一種簡(jiǎn)單、非觸控式的解決方案，可以讓消費者快捷交換信息、訪(fǎng)問(wèn)其內容與服務(wù)［２］。手機和NFC技術(shù)的結合，將會(huì )給消費者的生活帶來(lái)極大便利，如移動(dòng)支付、身份識別、移動(dòng)醫療等。同時(shí)，Android系統的開(kāi)放性及其強大的通信功能，使得NFC的各種應用能在A(yíng)ndroid上便捷實(shí)現。據中國行業(yè)資訊統計顯示，如圖２所示，2012年全球NFC手機出貨量約為1.25億，2013年將達到2.85億，增速達到128％，而未來(lái)兩年 NFC手機數量將會(huì )快速增長(cháng)，2015年NFC手機市場(chǎng)滲透率將達到51％。而且，現在很多三星、小米、黑莓、索尼等手機均帶NFC功能。

　　圖３　近年來(lái)NFC手機出廠(chǎng)趨勢

　?。病∠到y結構設計

　?。玻薄】傮w架構設計

　　整個(gè)系統采用客戶(hù)機／服務(wù)器（Client/Server）模式，如圖４所示，系統前端包括客戶(hù)端和系統后臺?？蛻?hù)端主要是手機端，本文采用普及最廣的 Android系統作為平臺，用于向用戶(hù)提供整個(gè)服務(wù)。同時(shí)，系統還采用熱門(mén)的NFC技術(shù)，移動(dòng)端和NFC讀寫(xiě)設備之間采用NFC15693協(xié)議，以確保信息能快速在手機端和PC端上進(jìn)行傳輸，完成各種業(yè)務(wù)需求。醫院PC端則用于維護系統信息以及完成前臺信息對接工作，采用J2EE框架進(jìn)行開(kāi)發(fā)。移動(dòng)端和醫院后臺端，都采用TCP通信協(xié)議，以保障通信的穩定與快速。

　　系統后端服務(wù)器采用Windows server 2003+Apache+PHP+Mysql的經(jīng)典組合進(jìn)行搭建，PHP和 Mysql的開(kāi)源性降低了系統開(kāi)發(fā)成本，同時(shí)兩者間的無(wú)縫銜接為前端提供穩定而高效的服務(wù)。同時(shí)后端還包含醫療平臺的數據庫以及各醫院私有數據庫，保證了醫院隱私信息的安全，而平臺服務(wù)器和醫院私有服務(wù)器的的分離則保證了醫院數據庫的安全，同時(shí)也保證了醫院業(yè)務(wù)信息的私有化。

　?。玻病ndroid支持下的NFC架構

　　該系統在窗口掛號、診室就診、繳費取藥、打印單據等環(huán)節利用NFC技術(shù)，進(jìn)行快速數據傳輸及身份驗證，由于作用距離短、響應時(shí)間快，使用NFC通信更加安全、簡(jiǎn)便、快速?？捎檬謾C代替現有的“就醫卡”，實(shí)現病例、藥單等單據的無(wú)紙化。

　　Android系統自2.3版本開(kāi)始支持NFC技術(shù)，在4.0、4.1和4.2版本中都進(jìn)行了更新，SDK 中增加了一些接口。為了支持NFC功能，Android允許應用程序讀取標簽中的數據，并以NDEF（NFC Data Exchange Format）格式進(jìn)行交互。Ａｎｄｒｏｉｄ系統支持下的NFC功能實(shí)現采用的是封裝調用的分層架構模型。

　　圖４　系統總體架構

　?。场∠到y功能設計

　　移動(dòng)導醫系統基于NFC技術(shù)和Android系統而建立，針對醫療行業(yè)所研發(fā)的解決患者在尋診、就診過(guò)程中所面臨的問(wèn)題，達到高效、方便、靈活就醫，實(shí)現病歷“無(wú)紙化”。

　　該系統前端主要實(shí)現患者瀏覽醫院信息、查詢(xún)最近醫院、一鍵撥號、在線(xiàn)掛號、利用NFC窗口掛號、查詢(xún)電子病歷、查詢(xún)藥單、利用NFC打印藥單、在線(xiàn)支付、詳細就診路線(xiàn)、最優(yōu)路線(xiàn)方案等；系統后端為醫生端，可以實(shí)現病歷錄入、開(kāi)藥單、查詢(xún)患者歷史病歷等功能，而對于平臺管理員端，則可以進(jìn)行醫院管理、用戶(hù)管理、病歷管理及地圖管理等。系統功能結構如圖５所示。

　　圖５　系統功能結構

　?。础∽顑?yōu)就診路線(xiàn)方案實(shí)現

　　患者到達醫院是隨機的、相互獨立的［３］，相繼到達的間隔也是隨機的，患者到達過(guò)程一般服從Poisson流，即到任一時(shí)刻到達的患者數都是參數為λｔ（λ為平均到達率）的泊松分布。在ｔ時(shí)段內到達ｎ 個(gè)顧客的概率為Pn（t）：

　　而患者到達的間隔時(shí)間概率分布服從負指數分布，即：

　　M/M/c排隊模型則正是指患者的到達規律服從泊松分布即患者的到達間隔時(shí)間分布服從負指數分布，服務(wù)時(shí)間服從負指數分布，服務(wù)機構為ｃ個(gè)服務(wù)臺。該系統利用M/M/c模型，分時(shí)間段收集數據，模型擬合，應用Excel程序中加載宏Queueing Tool Pack進(jìn)行參數估計，得出每個(gè)時(shí)間段、每個(gè)診室的的擬合指標。

　　通過(guò)對數據的采集，集合M/M/c排隊模型，分時(shí)間段算出待估參數。再根據患者就診時(shí)所要前往檢查診室的等候人數及相應診室服務(wù)時(shí)間，動(dòng)態(tài)計算出每個(gè)診室的等候時(shí)間，為患者提供最優(yōu)就診路線(xiàn)方案。

　?。怠〗Y語(yǔ)

　　該系統所提供的功能，能夠在很大程度上解決目前普遍存在的就診問(wèn)題，患者借助該軟件可以實(shí)現輕松就醫問(wèn)診。目前，NFC技術(shù)逐漸趨于成熟，且其在智能手機上的應用日益廣泛，移動(dòng)醫療與NFC技術(shù)的緊密結合，使得該系統具有廣闊的應用前景。