王洋++黃其維

摘 要醫(yī)院采用人工監(jiān)護點滴輸液是目前大部分醫(yī)院的普遍方式，由于采用人工監(jiān)護輸液，人力資源利用效率并不高。而在國外醫(yī)院點滴輸液普遍采用人工智能設備，對點滴輸液過程進行實時監(jiān)控。因此，本系統(tǒng)設計了一款基于無線通信的實時輸液監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用飛思卡爾公司生產(chǎn)的K系列芯片（k60微控制器）作為控制核心。其中數(shù)據(jù)采集模塊采用自帶放大電路的24位高精度A/D轉換模塊HX711完成。子系統(tǒng)與計算機之間的無線通信是通過無線模塊NRF24L01實現(xiàn)，通信協(xié)議自定，采用蠕動泵控制輸液速度。計算機端的應用軟件采用面向對象編程的高級語言C#（C sharp）進行開發(fā)。計算機應用軟件應用用戶界面簡練、功能強大。該應用軟件能夠實現(xiàn)在電腦端實時顯示輸液進度、藥業(yè)余量以及相應病床號，并且對藥業(yè)余量不足2%進行預警。本系統(tǒng)經(jīng)過各項嚴格測試，證明該系統(tǒng)方案，安全可靠，方便使用，具有可執(zhí)行性，可應用性。

【關鍵詞】微控制器 無線通信 應用軟件 智能輸液

目前，國內(nèi)臨床醫(yī)療上使用的普遍是一些低端設備，僅僅具有一些，輸液完成進行聲光報警，輸液完成阻斷輸液等簡單功能。本系統(tǒng)是基于單片機控制技術，無線模塊通信技術，以及液晶顯示，計算機上位機管理。自主挖掘并設計了一套采用分布式原理的智能輸液實時監(jiān)控系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)能夠實現(xiàn)獨立供電獨立獲取數(shù)據(jù)。液晶顯示當前要業(yè)余量、藥液總量以及自動進行聲光報警，遠程呼叫醫(yī)生等功能。計算機上位機同步顯示輸液的藥液余量、藥液總量以及聲光報警等信息。并且計算機端設有歷史記錄系統(tǒng)方便及時查詢輸液記錄。

1 系統(tǒng)設計方案

本系統(tǒng)總體設計可分為兩大主要模塊。

（1）由單片機作為控制核心所構成的子系統(tǒng)；

（2）計算機客戶端設計。

下面對兩大主要模塊進行分模塊介紹。根據(jù)任務設計要求，每個子模塊大致有以下幾部分構成：

（1）主控模塊；

（2）按鍵控制模塊；

（3）電源模塊；

（4）數(shù)據(jù)采集模塊；

（5）液晶顯示模塊；

（6）無線通信模塊；

（7）應力轉換模塊；

（8）輸液速度控制模塊。

本系統(tǒng)設計使用電阻應變片作為應力轉換模塊采集因藥業(yè)余量的變化所產(chǎn)生的應力變化。以此完成對輸液藥業(yè)余量的采集。本系統(tǒng)采用單片機MK60DN512Z作為子系統(tǒng)的控制核心。通過按鍵設定輸液系統(tǒng)的輸液速度以達到對輸液流量的精確控制。當藥液余量低于總藥液量的2%時，系統(tǒng)會自動啟動聲光報警。同時，發(fā)送報警信號到計算機客戶端，以便及時通知醫(yī)護人員進行相應處理。每個子系統(tǒng)統(tǒng)一采用無線通信模塊NRF24L01與電腦端無線接收模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)對接。

計算機端與無線接收模塊采用USB接口為連接方式。計算機端應用軟件通過USB串口及時獲取各個子系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)。計算機編程從串口讀出無線上傳的數(shù)據(jù)，并及時輸出顯示到電腦屏幕上。應用軟件具有用戶修改和設定參數(shù)的特殊端口。計算機客戶端實時顯示各個子系統(tǒng)目前的藥液余量，并且實時顯示報警子系統(tǒng)當前的報警時間緊急程度等等。整個輸液監(jiān)控網(wǎng)絡由眾多智能節(jié)點構成，每一個智能節(jié)點，就是我們的一個智能輸液系統(tǒng)子系統(tǒng)。每個智能節(jié)點都可以獨立控制一個相應的無線收發(fā)模塊。實現(xiàn)各自獨立的與計算機進行數(shù)據(jù)的交互對接。由于采用無線通訊方式，在整體上大大的簡化了系統(tǒng)設計、系統(tǒng)的復雜程度。也使得本系統(tǒng)的實用性、有用性更強，更具有實際意義、實際價值。

2 設計原理

子系統(tǒng)采集藥業(yè)余量的變化是通過將電阻應變片貼于待測金屬表面，通過電阻應變片阻值的變化來檢測藥液量的變化情況。將四片電阻應變片搭建成全橋電路，貼附于輸液架頂端表面，通過測量全橋電路輸出電壓的電壓值大小來測量藥液量的變化量。尋找恰當數(shù)學公式可以實現(xiàn)對藥液量的精確計算。因此，我們通過檢測電阻應變片兩端輸出電壓的大小變化，即可檢測出藥業(yè)余量的變化情況。當子系統(tǒng)檢測到我們的剩余藥液量低于總體藥液量的2%。則通過單片機直接控制發(fā)光二極管以及蜂鳴器進行聲光報警。以及使用LCD液晶顯示器顯示當前的藥液總量、藥液剩余量以及聲光報警的報警時間等各項參數(shù)。

3 系統(tǒng)總結

本系統(tǒng)采用采集電阻應變片阻值變化的方案對藥液余量進行測量。通過單片機控制液晶顯示器對藥液余量進行顯示。本系統(tǒng)經(jīng)過多項測試、多次測試，其測試結果可以得出本方案簡單可靠。在藥業(yè)余量不足2%則自動啟動聲光報警系統(tǒng)，另外因為電阻應變片具有安裝方便、成本低等一系列特點。本系統(tǒng)具有良好的實用性以及經(jīng)濟效益。

智能輸液實時監(jiān)控系統(tǒng)可以方便地通過一臺計算機，遠程監(jiān)控幾十個、上百個病床號的輸液情況。因此，可以方便的實現(xiàn)點滴輸液過程中的集中監(jiān)控與集中管理。改善醫(yī)院醫(yī)護人員的工作環(huán)境，減少應醫(yī)護人員工作量以及監(jiān)護不當所造成的醫(yī)療事故等等。把醫(yī)療監(jiān)護人員徹徹底底的從繁瑣的勞動中解放出來。本設計具有性能穩(wěn)定、響應速度快、成本低廉、操作簡單、使用方便、經(jīng)濟效益良好等優(yōu)點。智能輸液實時監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信穩(wěn)定、準確可靠，具有較高的使用價值以及經(jīng)濟效益，在點滴輸液領域具有良好的實用性以及應用前景。

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作者簡介

王洋（1997-），男，四川省資陽市人，大學本科學歷。

黃其維（1996-）男，四川省南部縣人。大學本科學歷。

作者單位

樂山師范學院電子信息工程 四川省樂山市 614000endprint