基于游戏对战的儿童雾化系统设计与实现

庄良婷，潘弟，张文亮，曾加玉，卓海，唐健豪

（1.广州医科大学附属第一医院；2.南部战区空军医院，广东 广州 510000；3.佛山市第一人民医院，广东 佛山 528000）

雾化治疗是一种治疗呼吸道疾病的经济有效手段，被广泛用于儿童肺炎支原体肺炎的治疗。尽管雾化治疗简单、无创无痛，能有效缓解症状，但儿童可能在治疗早期产生恐惧，或在持续治疗中出现抵触情绪，影响治疗效果，并给医护人员带来额外压力。为解决此问题，我们提出了一种儿童雾化游戏系统。此系统将雾化治疗与游戏融合，目标是提供一种有趣、安全的儿童游戏体验，以吸引儿童注意力，提升配合度和治疗效果。

1 研究背景与意义

童在雾化治疗中的配合度问题引发了广泛关注。由于儿童难以理解治疗必要性，常常哭闹或配合度差，导致治疗效果不理想。这呼吁解决如何提升儿童配合度的问题。游戏化已成为教育和娱乐的流行手段，它能吸引儿童注意力并提升他们的参与度。因此，将游戏化应用于儿童雾化治疗，可以有效提升儿童配合度并增强治疗效果。进一步地，随着人工智能和物联网技术的发展，智能医疗设备已被广泛应用。基于这些技术的儿童雾化系统，不仅能提升治疗效果，还可实现远程监控和数据分析，为医生提供精准治疗方案。

2 现有雾化辅助方式

提高儿童雾化治疗配合度的常用方式有音乐辅助和儿童动画。音乐辅助使用音乐吸引儿童注意力，降低焦虑，提高配合度。然而，此法需要音乐治疗师指导，成本高且效果因人而异。儿童动画通过影片吸引儿童注意力，引导深呼吸，或用互动动画增加参与度，提高配合度。尽管动画能稳定情绪并增加安全感，但内容单一，可能引发儿童疲劳。尽管这些方法能提高儿童配合度，但仍有缺陷。为此，我们提出一种基于游戏对战的儿童雾化系统，目标是通过游戏吸引儿童注意力，提高配合度，进而提升雾化治疗效果。

3 儿童雾化游戏系统的设计

儿童雾化游戏系统是一款通过游戏提高儿童雾化治疗配合度的系统，旨在提升治疗效果。本文将探讨系统的硬件设计、功能设计、游戏设计和数据分析设计。通过这些设计，系统将吸引儿童的注意力，提升其配合度，从而提高治疗效果。

3.1 硬件设计

采集系统主控esp32：主控esp32 是整个系统的核心部件，它负责处理和转换压力传感器采集的数据，并将处理后的数据显示在OLED 显示屏上。此外，它还负责将数据通过蓝牙模块传输到手机上，实现游戏的控制。主控esp32 具有强大的处理能力和丰富的接口资源，可以满足系统的需求。

压力传感器：压力传感器是用于检测儿童吸气时的压力值，它采用高精度的传感器芯片，能够准确地检测吸气时的压力值，并将数据传输给主控esp32 进行处理和转换。

OLED 显示屏：OLED 显示屏是用于显示处理后的数据，它采用高亮度、高对比度的OLED 屏幕，能够清晰地显示出数据和游戏界面。OLED 显示屏具有低功耗、高可靠性和长寿命等优点，非常适合儿童雾化游戏系统的应用。

儿童雾化游戏系统的硬件运作流程如下：（1）儿童戴上口罩，将口罩与雾化器连接。（2）儿童吸气时，压力传感器检测到吸气时的压力值，并将数据传输给主控esp32。（3）主控esp32 对数据进行处理和转换，将处理后的数据显示在OLED 显示屏上。（4）游戏根据接收到的数据进行控制，如控制吹气球的高度。（5）游戏结束后，主控esp32 将评分结果显示在OLED 显示屏上。

整个系统的硬件设计简洁，只有主控esp32、压力传感器和OLED 显示屏三个部件，这三个部件却能够协同工作，实现儿童雾化游戏系统的功能，图1 系统测试运行。

图1 系统测试运行

3.2 系统软件设计

（1）游戏系统设计。游戏系统使用Android Studio 进行开发，主要功能是实现气球游戏。游戏的主要逻辑是通过控制气球的高度来吸引儿童的注意力，同时实现雾化治疗的效果。游戏开始时，游戏系统向ESP32 发送游戏开始指令，并开始接收ESP32 发送的压力传感器数据。根据压力传感器的数据，游戏系统实时计算气球的高度。当游戏结束时，游戏系统将游戏得分和游戏时间等数据保存为CSV 文件，并通过WIFI 通讯将CSV 文件上传至服务器上。

（2）桌面程序设计。桌面程序使用C#进行开发，主要功能是对儿童雾化游戏系统的数据进行分析。程序可以从服务器上下载CSV 数据文件，并对数据进行分析和统计。程序的主要功能包括数据导入、数据处理、数据分析和数据可视化等。数据导入模块用于从CSV 文件中读取数据，并将数据导入程序中进行处理。数据处理模块用于对数据进行清洗和处理，去除异常数据和重复数据等。数据分析模块用于对数据进行统计和分析，如计算平均得分、游戏时间等。数据可视化模块用于将数据以图表的形式展示出来，方便分析和比较。

（3）总体流程。儿童使用雾化游戏系统进行雾化治疗，esp32 采集压力传感器数据并进行处理。

移动设备接收esp32 发送的数据，并根据数据控制气球的高度，实现游戏的效果。当游戏结束时，移动设备将游戏得分和游戏时间等数据保存为CSV 文件，并通过WIFI 通讯将CSV 文件上传至服务器上。桌面程序从服务器上下载CSV 数据文件，并对数据进行分析和统计，生成统计报告和图表。

4 系统应用与前景展望

随着医疗技术的不断发展，儿童雾化游戏系统的应用前景也变得更加广阔。该系统可以为儿童提供一种有趣的、安全的、教育性的游戏体验，同时提高雾化治疗的效果，解决儿童在治疗过程中的不适和配合度低的问题。

未来，随着游戏技术的不断创新和发展，儿童雾化游戏系统也将不断升级和完善。可以通过引入更多的游戏元素，如角色扮演、任务系统等，增加游戏的趣味性和可玩性。同时，可以利用虚拟现实技术，将儿童带入一个更加真实的游戏世界，提高游戏的沉浸感和互动性。

此外，儿童雾化游戏系统还可以与医疗机构、医生和家长等进行深度合作，建立完善的医疗服务体系。通过数据共享和分析，可以实现对儿童治疗过程的全面监测和分析，为医生和家长提供更加精准的治疗方案和建议，见图2 雾化数据分析。

图2 雾化数据分析

5 结语

本文提出的基于游戏对战的儿童雾化系统为解决儿童在雾化治疗过程中的不适和配合度低的问题提供了一种新的解决方案。该系统通过引入游戏元素，以吸引儿童的注意力，提高儿童的配合度，同时提高雾化治疗的效果。实验结果表明，该系统具有良好的游戏性能，可以为儿童提供一种有趣的、安全的、教育性的游戏体验。

该系统还可以与医疗机构、医生和家长等进行深度合作，建立完善的医疗服务体系。通过数据共享和分析，可以实现对儿童治疗过程的全面监测和分析，为医生和家长提供更加精准的治疗方案和建议。

综上所述，基于游戏对战的儿童雾化系统为儿童雾化治疗提供了一种全新的解决方案，具有广阔的应用前景和发展空间。未来，该系统将不断升级和完善，为儿童提供更加有趣、安全、教育性的游戏体验，同时提高雾化治疗的效果，为儿童的健康成长保驾护航。