体感音乐治疗仪上位机软件系统设计与实现

倪原，魏静，刘朝辉，周伦，王宇坤

（1. 西安工业大学，电子信息工程学院，西安710021；2. 第四军医大学唐都医院，西安710038）

体感音乐治疗仪是通过“身体感知音乐”的方式，将音乐中16～150Hz的低频信号，经过物理换能器转换成机械振动，通过“骨传导作用”和心理、生理的双重刺激，能够在短时间内激活大脑中枢，使人迅速获得高质量的身心愉悦与放松，有效改善失眠、焦虑、抑郁、身心失调等症状，并实现一系列的康复理疗作用及保健效果。

由于需要对病人的生理指标进行提取、显示和记录，并保存大量的病人档案、医师资料，设计了音乐治疗床上位机系统。VB系统具有很强的数据库管理功能，利用VB提供的数据库控件可以对数据库进行基本的操作，例如：病人资料的输入、存储、查询等操作功能。并利用VB实现了上下位机串口通信、动态连接数据库以及人机界面等功能。

1 体感音乐治疗仪系统总体概述

体感音乐治疗仪由音乐治疗床和上位机软件系统两部分组成，包括四个模块：振动模块、生理指标检测模块、下位单片机控制模块和上位机软件系统[1]。系统整体结构设计如图1所示：上位机发出音乐信息给振动模块，振动模块对患者施加机械振动，生理指标检测模块通过对特定生理指标进行检测，检测信号经A/D转换传送至单片机，转换为数字量后传送至计算机进行处理，并通过上位机监测生理指标变化。

2 功能模块的界面设计

体感音乐治疗仪上位机软件系统包含5个模块，分别为系统用户管理模块、病人档案管理模块、音乐治疗模块、串口通信设置模块以及打印病历模块。

系统用户管理模块实现对系统的权限控制；病人档案管理模块实现对病人基本信息、病例和音乐治疗信息库进行管理；音乐治疗模块实现对治疗音乐的选择和播放；生理参数的实时显示，治疗次数、时间、日期、部位等的记录和储存；串口通信设置模块实现对串口通信格式的设置，上下位机之间通信等功能；打印模块实现打印纸质病历的功能[2]。音乐治疗仪管理系统构成图如图2所示。

图1系统整体结构图

图2音乐治疗仪管理系统构成图

Visual Basic提供了可视化设计工具，开发者只需要按设计要求的屏幕布局，用系统提供的控件，在屏幕上画出各种“部件”，即图形对象，并设置这些图形对象的属性[3]。Visual Basic自动产生界面设计代码，程序设计人员按照需要编写实现程序功能的那部分代码。

本系统主要由系统主界面、登陆界面、音乐治疗界面、病人档案界面、治疗详情界面、用户信息管理界面以及串口通信设置界面组成。由这7个界面共同实现系统的功能。

系统主要功能界面如图3、图4所示。

在主界面的左上方菜单选项中有四个菜单选项，分别可进入不同的界面。在病人管理菜单下进入病人档案及音乐治疗界面；系统管理菜单下进入用户信息管理及串口通信设置界面。点击登陆菜单进入用户登陆界面。

用户需要在登陆界面输入用户名及密码，系统根据输入的信息判断用户类型并赋予其相应的权限控制。

图3上位机系统主界面

图4上位机系统主界面菜单

图5上位机系统病人资料界面

病人资料界面由搜索栏以及查询结果组成，用户可根据病人姓名及时间快速查找所需的资料，并通过添加、修改、删除对病人基本信息进行管理。

图6上位机系统治疗详情界面

治疗详情界面显示了该病人的治疗信息、病例摘要及诊断结果、过去的治疗次数、日期等信息。

用户信息管理界面用于查看修改用户信息，系统管理员还可添加、删除用户。

3 系统数据库创建与连接

本系统采用VB+Access作为上位机软件系统设计开发的平台，并采用ADO数据库访问方式。通过OLE DB提供的方法对数据源连接。数据源可以是SQL Server、Access等数据库应用程序，也可以是Excel表格、文本文件、图形文件等[4]。

3.1 数据库的创建

采用数据库开发应用程序，首先都需要安装各种需要的数据库，然后创建数据库，最后成功连接数据库[5]。本文采用Access数据库以及ADO数据库访问方式设计应用程序。

本系统根据实际需要创建了三个表为Message、People和User，分别保存病人的治疗病例资料（例如治疗使用的音乐、主治医师、治疗部位等信息）、病人的个人资料（例如性别、年龄、申请医师、挂号类别等）和音乐治疗仪的用户信息（分为两个等级分别是系统管理员和医疗师，不同的身份登录会有不同的权限）。创建后的表Message、People、User分别如图7、图8、图9所示。

图7表Message图

图8表People图

图9表User图

3.2 数据库与应用程序的连接

数据库创建完毕后，需在应用程序中连接该数据库[6]。只有连接到数据库，才能真正进行有效的数据库开发。使用ADO 访问数据库主要有两种方法：一是通过 ADO Data 控件非编程访问数据库；二是利用 ADO 对象库编程访问数据库[7]。本系统采用第二种方法来连接Access数据库。数据库的访问流程如图10所示。

5 MSComm串口通信设置

串口通信设置模块实现对串口通信格式的设置，上下位机之间通信等功能。本系统采用Microsoft公司的MSComm控件来实现串口通信，在实现通信功能时采用事件驱动方式[8]。系统程序运行后，第一就要对串口进行配置，包括串口号、波特率、校验位、串口状态、数据位、停止位等的配置[9]。本系统采用的通信格式为：波特率9600bps，数据位：8，奇偶校验位：none，停止位：1。串口通信的流程如图11所示。

图10数据库访问流程图

图11串口通信流程图

界面中还设置了串口状态一栏以显示选择的串口的工作情况。串口正确设置后，上下位机就可以实现通信。通信时数据传输有两种形式：二进制和字符形式。本系统设定控制指令传输采用字符形式，生理参数传输采用二进制。上位机先向下位机发送控制指令，后接受下位机返回的相应生理参数数据，对数据进行一系列判断和类型转换后一方面实时显示在音乐治疗模块上，另一方面存储在detail表中[10]。在治疗结束后，关闭串口，以方便其他程序使用该串口。

5 软件测试实验

实验验证了上位机软件的病人信息管理功能、治疗监控功能（含音乐播放功能、通信功能、皮肤温度和皮肤阻抗值的获取功能以及显示功能）、治疗信息管理功能。

如图12所示，打开系统软件进入音乐治疗界面。在病历查询框输入病人姓名查询病人以往病历信息在病历显示框显示。由于音乐类型达115类之多，选择其中具有代表性的三种类型的曲子，分别是（1）节奏缓慢抒情的、悠扬的；（2）中等节奏；（3）节奏感强的（迪斯科）。本次试验分别采用久石让的《天空之城》、王菲的《我愿意》及《it's my life》。分别添加音乐后点击播放，治疗监控界面显示音乐播放的进度，下位单片机系统实时检测人体的皮肤温度及皮肤阻抗数据，并能够将数据发送给上位机，上位机在生理参数测试栏显示皮肤阻抗以及皮肤温度值。治疗完成后在本次治疗信息栏内添加本次治疗次数、日期、音乐名字、医疗师、ID号以及治疗原则、方法、剂量及部位等信息保存到病历中。

图12上位机系统音乐治疗界面

实验中取样本四人进行验证，播放三种不同音乐分别为《天空之城》、《我愿意》以及《it's my life》。在不同类型音乐理疗情况下，重复以上操作得到对应数据。受测人在三种不同类型音乐下测试如下表1、表2。实验过程中上位机软件系统实现了病人病历的快速提取，并在病历显示框内显示详细的病历信息；治疗监控部分实现对治疗音乐的播放、生理参数的提取及显示；治疗信息可以保存到病历信息中。

实验显示，在音乐治疗仪作用下，皮肤温度明显升高，皮肤阻抗减小。说明该音乐体感治疗对人体起到了理疗作用。

表1皮肤温度变化表

表2皮肤阻抗变化表

6 结论

本文设计了一套音乐治疗仪上位机软件系统，运用MSComm控件进行上下位机之间的通信，实现了对人体生理指标的提取、观测。运用数据库与ADO技术的使用实现了对病人信息、病例资料的高效管理。并且设计了简洁明了的操作界面，方便用户的使用。该系统可以很好的进行资料管理，减少错漏信息的产生，大大提高了治疗效率。

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