楊凌杰+李思達(dá)+吳鵬+李小卿+侯占強(qiáng)

摘 要：根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求，文中設(shè)計(jì)了一款“醫(yī)護(hù)達(dá)人”系統(tǒng)。該系統(tǒng)由控制模塊、攝像頭、電機(jī)、無(wú)線傳輸、可視化界面組成，具有自動(dòng)關(guān)閉輸液管道，防止血液回流的功能，大大提高了醫(yī)生、護(hù)士的工作效率，減輕了醫(yī)務(wù)人員的負(fù)擔(dān)，具有良好的社會(huì)效益與廣闊的市場(chǎng)前景。

關(guān)鍵詞：LabVIEW；血液回流

1 作品簡(jiǎn)介

該系統(tǒng)主要由控制模塊、攝像頭、電機(jī)、無(wú)線傳輸、可視化界面構(gòu)成，如圖1所示。

（1）控制模塊：使用k60單片機(jī)作為控制樞紐，利用圖像處理程序判斷液面、控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以及通過(guò)藍(lán)牙串口向電腦發(fā)送數(shù)據(jù)。

（2）攝像頭模塊：本模塊由攝像頭、莫菲氏滴管和照明設(shè)備組成。利用攝像頭采集莫菲氏滴管內(nèi)液面高度圖像，通過(guò)單片機(jī)分析來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。照明設(shè)備用于提高圖像清晰度。

（3）電機(jī)模塊：使用步進(jìn)電機(jī)對(duì)輸液管的流通進(jìn)行控制，通過(guò)單片機(jī)控制電機(jī)每次旋轉(zhuǎn)90°，實(shí)現(xiàn)液體的流通轉(zhuǎn)換；最后旋轉(zhuǎn)45°，關(guān)閉所有輸液管，以防止血液回流。

（4）無(wú)線傳輸模塊：利用無(wú)線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與電腦之間的數(shù)據(jù)傳輸。每次換瓶的同時(shí)，單片機(jī)發(fā)送數(shù)字信號(hào)到電腦，LabVIEW對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集處理后顯示在屏幕上。

（5）LabVIEW可視化模塊：通過(guò)LabVIEW編寫(xiě)出可視化界面，方便醫(yī)護(hù)人員時(shí)刻關(guān)注病人的輸液進(jìn)程，并在輸液完畢后進(jìn)行提醒。

2 工作原理

該產(chǎn)品基本實(shí)現(xiàn)了基于k60的自動(dòng)換瓶功能以及基于LabVIEW的“互聯(lián)網(wǎng)病房”功能。

2.1 基于k60的自動(dòng)換瓶功能

由電機(jī)上的轉(zhuǎn)子推開(kāi)擠壓板，使得該管（A管）內(nèi)液體順暢留下，其余管仍繼續(xù)處于封閉狀態(tài)，如圖2所示。

通過(guò)攝像頭監(jiān)測(cè)緩沖瓶?jī)?nèi)的液面位置，并利用k60單片機(jī)相應(yīng)程序?qū)Σ杉膱D像進(jìn)行處理。當(dāng)液面出現(xiàn)明顯下降時(shí)，說(shuō)明藥瓶中藥品已經(jīng)流空，此時(shí)通過(guò)單片機(jī)給電機(jī)發(fā)送PWM信號(hào)，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)90°，從而使下一瓶吊瓶流通，如此重復(fù)直至最后一瓶藥品。

當(dāng)最后一瓶藥品流完時(shí)，單片機(jī)給電機(jī)發(fā)送數(shù)字信號(hào)，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)45°，將轉(zhuǎn)子偏向角落，從而使得四個(gè)藥瓶都處于關(guān)閉狀態(tài)，該動(dòng)作可防止輸液完成后血液回流，使系統(tǒng)更具安全性、實(shí)用性。

2.2 基于LabVIEW的“互聯(lián)網(wǎng)病房”功能

為方便醫(yī)生護(hù)士對(duì)于病房的實(shí)時(shí)監(jiān)控，我們利用軟件LabVIEW設(shè)計(jì)了可視化監(jiān)控模塊。

該模塊通過(guò)無(wú)線藍(lán)牙串口與k60單片機(jī)相連，可以接收由k60圖像處理后返回的數(shù)據(jù)。當(dāng)一瓶藥品流完時(shí)，單片機(jī)給電腦發(fā)送數(shù)字信號(hào)，LabVIEW程序采集USB接口收到的信號(hào)后，使前面板中相應(yīng)藥瓶的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭?，?dāng)四個(gè)藥瓶都為空時(shí)輸液結(jié)束的燈亮起。

該模塊還具有記錄病人姓名、年齡、病情等簡(jiǎn)要信息的功能，有利于醫(yī)生掌握病人情況，提高了設(shè)計(jì)的人性化。

由多個(gè)“醫(yī)護(hù)達(dá)人”進(jìn)行組網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)病房”。

3 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）可靠的穩(wěn)定性和靈活的適應(yīng)性。自動(dòng)換瓶輸液裝置主要使用紅外傳感器記錄下落的液滴數(shù)，當(dāng)外界環(huán)境干擾較大時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響記錄效果，且輸液瓶規(guī)格不同也會(huì)影響記錄的液滴數(shù)，從而降低裝置的可靠性。“醫(yī)護(hù)達(dá)人”使用攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控液面高度，即使是微小的變化也能輕易捕捉，在增加可靠性的同時(shí)還能滿足不同規(guī)格輸液瓶的要求。

（2）強(qiáng)大的軟件平臺(tái)。“醫(yī)護(hù)達(dá)人”不僅有可靠的機(jī)械裝置，還有強(qiáng)大的軟件支持。醫(yī)護(hù)人員可以通過(guò)軟件平臺(tái)實(shí)時(shí)了解每個(gè)病人輸液瓶的情況，不僅節(jié)約了時(shí)間，提高了工作效率，還有助于醫(yī)生隨時(shí)掌握病人的情況，在輸液結(jié)束后能自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，避免忘記拔吊瓶的情況發(fā)生。

（3）人性化的設(shè)計(jì)。一些醫(yī)護(hù)人員偶爾會(huì)因?yàn)槊y忘記或來(lái)不及給病人拔掉針頭，導(dǎo)致血液回流。而“醫(yī)護(hù)達(dá)人”在輸完液后能封閉管子，達(dá)到防止血液回流的目的。

4 市場(chǎng)前景

（1）目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的智能輸液裝置主要利用液滴檢測(cè)法，但外界干擾對(duì)其影響很大。而“醫(yī)護(hù)達(dá)人”采用圖像處理方法，通過(guò)判斷液面位置進(jìn)行換瓶，即使在外界晃動(dòng)很大的情況下依然能夠做出準(zhǔn)確判斷。

（2）醫(yī)療設(shè)備對(duì)于精度要求很高，否則首先就會(huì)遭到病人的拒絕。因此“醫(yī)護(hù)達(dá)人”的高穩(wěn)定性和良好的交互性勢(shì)必受到醫(yī)生和病人的青睞，競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，市場(chǎng)前景廣闊。

（3）“醫(yī)護(hù)達(dá)人”的成本主要集中在單片機(jī)、攝像頭和電機(jī)部分，而這些成分都具有較長(zhǎng)的使用壽命。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度考慮，該裝置不僅可以極大地節(jié)省醫(yī)療機(jī)構(gòu)的人力成本，提高效率，還可以節(jié)約患者和醫(yī)生的時(shí)間，大步提升醫(yī)療服務(wù)水平。更重要的是，在一些缺少醫(yī)護(hù)人員或者病人比較多的情況（如抗震救災(zāi)、戰(zhàn)場(chǎng)救護(hù)）下能更好地發(fā)揮智能化的優(yōu)勢(shì)，保障病人健康。endprint