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(shè)備，對點滴輸液過程進(jìn)行實時監(jiān)控。因此，本系統(tǒng)設(shè)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(zhuǎn)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(yīng)用軟件采用面向?qū)ο缶幊痰母呒壵Z言C#（C sharp）進(jìn)行開發(fā)。計算機應(yīng)用軟件應(yīng)用用戶界面簡練、功能強大。該應(yīng)用軟件能夠?qū)崿F(xiàn)在電腦端實時顯示輸液進(jìn)度、藥業(yè)余量以及相應(yīng)病床號，并且對藥業(yè)余量不足2%進(jìn)行預(yù)警。本系統(tǒng)經(jīng)過各項嚴(yán)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(yīng)用性。

【關(guān)鍵詞】微控制器 無線通信 應(yīng)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(shè)備，僅僅具有一些，輸液完成進(jìn)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(shù)，無線模塊通信技術(shù)，以及液晶顯示，計算機上位機管理。自主挖掘并設(shè)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?qū)崿F(xiàn)獨立供電獨立獲取數(shù)據(jù)。液晶顯示當(dāng)前要業(yè)余量、藥液總量以及自動進(jìn)行聲光報警，遠(yuǎn)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(shè)有歷史記錄系統(tǒng)方便及時查詢輸液記錄。

1 系統(tǒng)設(shè)計方案

本系統(tǒng)總體設(shè)計可分為兩大主要模塊。

（1）由單片機作為控制核心所構(gòu)成的子系統(tǒng)；

（2）計算機客戶端設(shè)計。

下面對兩大主要模塊進(jìn)行分模塊介紹。根據(jù)任務(wù)設(shè)計要求，每個子模塊大致有以下幾部分構(gòu)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(yīng)力轉(zhuǎn)換模塊；

（8）輸液速度控制模塊。

本系統(tǒng)設(shè)計使用電阻應(yīng)變片作為應(yīng)力轉(zhuǎn)換模塊采集因藥業(yè)余量的變化所產(chǎn)生的應(yīng)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(shè)定輸液系統(tǒng)的輸液速度以達(dá)到對輸液流量的精確控制。當(dāng)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(jìn)行相應(yīng)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(yīng)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(yīng)用軟件具有用戶修改和設(shè)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(dāng)前的報警時間緊急程度等等。整個輸液監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)由眾多智能節(jié)點構(gòu)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(yīng)的無線收發(fā)模塊。實現(xiàn)各自獨立的與計算機進(jìn)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(shè)計、系統(tǒng)的復(fù)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(shè)計原理

子系統(tǒng)采集藥業(yè)余量的變化是通過將電阻應(yīng)變片貼于待測金屬表面，通過電阻應(yīng)變片阻值的變化來檢測藥液量的變化情況。將四片電阻應(yīng)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(dāng)數(shù)學(xué)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(yīng)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(dāng)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(jìn)行聲光報警。以及使用LCD液晶顯示器顯示當(dāng)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(jié)

本系統(tǒng)采用采集電阻應(yīng)變片阻值變化的方案對藥液余量進(jìn)行測量。通過單片機控制液晶顯示器對藥液余量進(jìn)行顯示。本系統(tǒng)經(jīng)過多項測試、多次測試，其測試結(jié)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(yīng)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(yuǎn)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(yīng)醫(yī)護人員工作量以及監(jiān)護不當(dāng)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(shè)計具有性能穩(wěn)定、響應(yīng)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(zhǔn)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(lǐng)域具有良好的實用性以及應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第5 版）[M].高等教育出版社，2006.

[2]牛百齊.基于單片機的電容測量儀設(shè)計[J].儀器儀表用戶，2005，12（04）：29-30

[3]華成英，童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第4 版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[4]劉明亮.振蕩器的原理和應(yīng)用[M].北京： 高等教育出版社，1983.

[5]閆玉德等.MCS：51單片機原理與應(yīng)用：C語言版[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[6]丁金林.智能LRC測量儀的設(shè)計[J].蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010（06）.

[7]李華等.MCS-51單片機實用接口技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011.

[8]黃川.智能電阻、電容、電感測試儀設(shè)計[J].科技資訊，2009（08）.

[9]周民德.微機原理與接口技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2002.

[10]劉新如何正確使用LRC測試儀測量電子元件[J].計量與測試技術(shù)，2006，33（05）：2-4.

作者簡介

王洋（1997-），男，四川省資陽市人，大學(xué)本科學(xué)歷。

黃其維（1996-）男，四川省南部縣人。大學(xué)本科學(xué)歷。

作者單位

樂山師范學(xué)院電子信息工程 四川省樂山市 614000endprint