一种智能化输液监控管理系统

宋宇+翁新武

摘 要： 介绍了一种医用输液监控管理系统，该系统包括一台输液中心管理PC机、一个输液中心管理器、多个输液监控器、多个护士手持终端和多个中继站。输液监控器利用红外光电传感器检测输液液位和滴速信息，通过无线方式发送至中继站，中继站再将信息转发至输液中心管理器，输液中心管理器将信息集中处理后分发至在线护士手持终端机，并调度处于空闲的护士处理报警，同时通过上位机将数据上传至输液中心管理PC机进行可视化的管理。该系统具有无线接收患者输液和报警信息，统一分配信息，智能调度护士和输液信息集中管理等优势。

关键词： 静脉输液； 远程监控； 无线报警； 软件设计

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）03?0114?03

Intelligent management system for monitoring transfusion

SONG Yu， WENG Xin?wu

（College of Computer Science and Engineering， Changchun University of Technology， Changchun 130012， China）

Abstract： A monitoring and management system for medical transfusion is introduced， which includes one transfusion center management PC， one transfusion center manager， some transfusion monitor， some handheld terminal for nurses and some relay stations. The infrared photoelectric sensors is used in transfusion monitor to detect the information of liquid level and the dripping speed， the information is transmitted to the relay station wirelessly， and then transmitted to the transfusion center manager， after processed the information is sent to transfusion center management PC for visual management through upper computer. The system has the advantages of receiving transfusion and alarm information of patient wirelessly， unified information distribution， intelligent scheduling nurses and transfusion information centralized management， and so on.

Keywords： intravenous infusion； remote monitoring； wireless alarm； software design

0 引 言

目前，公知的输液报警装置都是在患者输液结束后，通过输液监控器以有线或无线方式向护士站或护士手持终端发送报警信号，护士根据收到的报警信号再进行相应的处理。这种方式都是被动式的处理。以护士站为中心接收报警的为例，每次护士都需要回到护士站才能得知有没有新的报警，而没法在处理完一个情况后立即处理下一个情况。以护士手持终端为中心接收报警为例，有时可能几个护士同时都去处理一个情况，而不能指定某一护士去处理。上述两种情况下都没有使护士护理效率最大化。

针对上述不足，本文提出了一种智能化输液监控管理系统。

1 系统总体结构框架

1.1 系统拓扑结构

本文介绍的智能化输液监控管理系统包括一台输液中心管理PC机、一个输液中心管理器、多个输液监控器、多个护士手持终端和多个中继站。输液中心管理PC机和输液中心管理器置于护士站，输液监控器使用时置于病房的输液管上，护士手持终端使用时每位护士一个，中继站每个楼层置一个。输液中心管理器和输液中心管理PC机以串口线相连。考虑到有的病房和护士站距离较远，如直接由输液监控器向输液中心管理器发射信号的话，可能会因为多道墙的阻隔而导致丢包率上升，因此本系统在每层楼道上增加一个中继站，同一楼层病房内的输液监控器向该中继站发送信号，再由中继站向输液中心管理器发射信号，输液中心管理器直接或通过中继站向护士手持终端发射信号，这就减少了无线信号被多道墙阻挡导致丢包的问题，从结构上保证了系统工作的可靠性。因此本系统采用的是树型拓扑结构，如图1所示。

图1 系统拓扑结构图

1.2 系统工作原理

本系统的工作原理为： 输液监控器的传感器把测试到的输液液位、点滴速度信息及呼叫、摘换瓶和欠压信号，由无线模块把信息发送至输液中心管理器，由输液中心管理器对这些数据进行计算处理，再根据相关规则，将这些数据转换为报警处理指示，转发至护士手持终端，医护人员根据护士手持终端提示进行操作，同时输液中心管理器通过上位机将数据上传至输液中心管理PC机，方便查看、管理患者输液情况及调度护士进行报警处理。

2 硬件电路

本系统主控芯片都采用ATmega16L单片机，外接8 MHz晶振，芯片内有模拟比较器、10位A/D转换、看门狗及电源管理等功能，无线通信模块都采用SRW1012模块，工作频率为435 MHz，GFSK调制方式，采用3.7 V锂电池经XC6206P332MR稳压芯片稳压到3.3 V作为系统电源。

输液监控器采用槽型红外光电开关作为输液液位、点滴速度检测传感器，点滴速度检测传感器检测到的信号作为ATmega16L模拟比较器的负极输入信号，ATmega16L模拟比较器的正极输入作为检测门限，输液液位检测信号作为ATmega16L的A/D转换输入。输液速度调节器采用微型步进电机作为伺服机构，同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，使电机正传或反转带动夹持器夹紧或放松滴管，从而达到调节滴速的目的。并设置4个功能键， 8位数码管作为键盘显示单元，分别显示病房号、床位号及点滴速度。输液监控器硬件原理框图如图2所示。

图3为输液中心管理器硬件原理框图。时钟模块采用DS1302时钟芯片，作为输液信息的记录时间，SD卡用于存储输液和报警信息，UART接口采用MAX232作为上微机电平转换芯片，采用LCD液晶屏作为显示屏，设有4个功能键，声光振动报警单元包括一个LED和一个蜂鸣器。

图2 输液监控器硬件原理框图

图3 输液中心管理器硬件原理框图

图4为护士手持终端硬件原理框图。护士手持终端为方便显示输液信息及报警情况采用 LCD作为显示屏，设有4个功能键，并设有LED提示灯、蜂鸣器和振动马达作为提示。

图4 护士手持终端硬件原理框图

图5为中继站硬件原理框图。中继站主要完成将输液监控器上传的数据转发至输液中心管理器和建立网络的功能，这需要长时间的不间断运行，所以中继站的功耗较大，最好能够工作在有外接电源或容量较大的电池供电的条件下。

图5 中继站硬件原理框图

3 软件设计思想

3.1 通信协议

输液监控器向输液中心管理器发送的输液和报警信息有：病房号、病床号、输液信号、换瓶信号、摘瓶信号、呼叫信号、欠压信号；输液中心管理器向输液监控器发送应答信号。

输液中心管理器向护士手持终端机发送的数据有：护士手持终端机地址、病房号、病床号、输液信号、换瓶信号、摘瓶信号、呼叫信号、欠压信号、报警处理建议信号、撤销报警信号；护士手持终端机向输液中心管理器发送的数据有：护士手持终端机地址、开关机状态、正在处理信号、处理完毕信号、处于空闲信号、应答信号。

3.2 各节点软件设计

3.2.1 输液监控器软件设计

（1） 病房号、病床号设置：按 “设定”键，可依次选择病房号和病床号，选择某一位时，该位数码管将闪烁，按“置数”键在0～9循环改变其数值，设定好后，再按“设定”键，退出病房号、病床号设置，进入滴速设置；

（2） 滴速设置：此时滴速显示数码管将闪烁，置数方法和病房号设置一样，设置好滴速后，液滴速度会自动通过滴速调节器及滴速检测传感器将滴速调节到设定的滴速；

（3） 摘/换瓶报警设置：按“摘换”键，按键按下表示换瓶报警类型，反之，按键弹起表示摘瓶报警类型；

（4） 输液报警：液输完毕，输液监控器的阻断装置将自动阻断输液，防止回血发生，同时蜂鸣器将发出“滴?滴”的鸣叫声， LED指示灯闪烁，提醒患者，并自动向输液中心管理器发送换瓶或摘瓶报警信号；

（5） 一键呼叫：如果患者有特殊护理要求，按“呼叫”键；护士站接到呼叫信号后，指令护士处理。

3.2.2 输液中心管理器软件设计

（1） 报警处理规则：输液中心管理器接到输液和报警信息，发出“滴?滴?滴”的提示声，迅速将报警情况转发给全部在线的护士手持终端机及输液中心管理PC机；按照优先级从高到低的换瓶、摘瓶、呼叫、电池欠压、输液的报警顺序和时间先后顺序进行排序显示，并按照显示的顺序，指令护士轮流处理；

（2） 信息共享：当护士处理完指令事项后，护士要发处理完指令事项的信息；输液中心管理器将收到处理完毕信号，此时会向所有在线护士手持终端机发送撤除该条报警信息，并存入FLASH存储器，以备查看；

（3） 异常情况：在有患者输液但没有护士手持终端机在线时，输液中心管理器将发出长“滴?滴”的告警声音，直到有护士手持终端机在线，接受指令后，停止告警。

3.2.3 护士手持终端机软件设计

（1）开关机设置：护士手持终端机开机后，自动向输液中心管理器报告开机信息，护士手持终端机开机的数量将代表护士值班人数，护士手持终端机每次开机时，会接收到输液中心管理器发来的所有当前输液情况；护士手持终端机关机时，将自动发送离线信号到输液中心管理器后再断电，输液中心管理器将不再发送信息至该护士手持终端机；

（2） 报警提示：护士手持终端机接到输液中心管理器发来的指令，第二声光振动报警单元的蜂鸣器会连续发出两次“滴?滴?滴”的声音提示信号，LED指示灯连续闪烁，振动马达会连续发出“嘟?嘟?嘟”的振动提示信号，提醒护士接收报警信息和处理指令；

（3） 处理方法：护士按照输液中心管理器发来的处理建议，通过按“确定”键向输液中心管理器发送接收该处理指令；护士处理完事项后，再按“确定”键，护士手持终端机会自动向输液中心管理器发送指令处理完毕信号，此时该条报警信息将删除；

（4） 状态设置：按“状态”键选择处于工作状态还是空闲状态，“状态”键按下表示处于工作状态，反之，“状态”键弹起表示处于空闲状态，处于工作状态时则不能接收报警处理建议。

3.2.4 中继站软件设计

（1） 转发数据：转发输液监控器输液信息至输液中心管理器，转发输液中心管理器的应答信号至输液监控器；转发护士手持终端所在位置及状态信息至输液中心管理器，转发输液中心管理器的报警信息及处理建议至护士手持终端；

（2） 优先级：优先转发输液监控器给输液中心管理器的信号，其次转发输液中心管理器给护士手持终端的信号，再转发输液中心管理器给输液监控器的信号，最后转发护士手持终端给输液中心管理器的信号；

（3） 工作状态：在未转发数据时处于接收状态，先接收到的数据先转发，未发送成功的，经短暂延迟后再发，直至转发成功，处于发送状态时不接收数据。

3.2.5 上位机软件设计

输液管理中心PC机负责对全部的节点进行可视化的管理，包括对网络节点的实时监控、数据处理、滴速异常报警、输液完毕报警和系统参数设置等功能。软件使用 VB 进行开发，本输液监控管理软件主要适用于静脉输液监控管理系统的全部工作过程的控制，采用菜单式界面，直观明了、操作简单，具备监视、控制、设定、记录、查档、打印、出现输液故障语音提示等功能。

4 结 语

通过实际应用表明，该系统具有精度高、稳定可靠、组网灵活、提前预警、统一分配信息、智能调度护士和输液信息集中管理等优势，护士随时随地对整个病区的所有病房的详细输液信息一目了然，从而为患者能够提供及时有效的护理以及医院的智能化、网络化、规范化的管理提供了极大地保障。该系统可进一步推广使用在其他医疗监护领域，如获取病人的血压、体温、心率及其他病理信号。

参考文献

[1] 姚运萍，张育斌，陈宇，等.基于单片机的智能输液装置控制系统的设计[J].陕西科技大学学报，2010，28（4）：83?87.

[2] 吴飞，杨宏桥，张瞩熹.基于ZigBee的医院病区护理智能化无线监护系统[J].中国医疗设备，2008，28（10）：13?15.

[3] 陈宇，王玺.基于光电技术智能输液监控系统设计[J].核电子学与探测技术，2009，29（5）：1149?1153.

[4] 刘贺，余成波，杨数强，等.自动输液监护系统设计[J].中国测试，2009，35（4）：80?82.

[5] 陈劲松，徐学群.基于以太网的医院病人体温远程自动检测系统设计[J].现代电子技术，2011，34（11）：60?62.

[6] 崔智军，朱伟.基于ZigBee的无线呼叫医疗监护系统[J].现代电子技术，2012，35（23）：32?33.

（4） 状态设置：按“状态”键选择处于工作状态还是空闲状态，“状态”键按下表示处于工作状态，反之，“状态”键弹起表示处于空闲状态，处于工作状态时则不能接收报警处理建议。

3.2.4 中继站软件设计

（1） 转发数据：转发输液监控器输液信息至输液中心管理器，转发输液中心管理器的应答信号至输液监控器；转发护士手持终端所在位置及状态信息至输液中心管理器，转发输液中心管理器的报警信息及处理建议至护士手持终端；

（2） 优先级：优先转发输液监控器给输液中心管理器的信号，其次转发输液中心管理器给护士手持终端的信号，再转发输液中心管理器给输液监控器的信号，最后转发护士手持终端给输液中心管理器的信号；

（3） 工作状态：在未转发数据时处于接收状态，先接收到的数据先转发，未发送成功的，经短暂延迟后再发，直至转发成功，处于发送状态时不接收数据。

3.2.5 上位机软件设计

输液管理中心PC机负责对全部的节点进行可视化的管理，包括对网络节点的实时监控、数据处理、滴速异常报警、输液完毕报警和系统参数设置等功能。软件使用 VB 进行开发，本输液监控管理软件主要适用于静脉输液监控管理系统的全部工作过程的控制，采用菜单式界面，直观明了、操作简单，具备监视、控制、设定、记录、查档、打印、出现输液故障语音提示等功能。

4 结 语

通过实际应用表明，该系统具有精度高、稳定可靠、组网灵活、提前预警、统一分配信息、智能调度护士和输液信息集中管理等优势，护士随时随地对整个病区的所有病房的详细输液信息一目了然，从而为患者能够提供及时有效的护理以及医院的智能化、网络化、规范化的管理提供了极大地保障。该系统可进一步推广使用在其他医疗监护领域，如获取病人的血压、体温、心率及其他病理信号。

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（4） 状态设置：按“状态”键选择处于工作状态还是空闲状态，“状态”键按下表示处于工作状态，反之，“状态”键弹起表示处于空闲状态，处于工作状态时则不能接收报警处理建议。

3.2.4 中继站软件设计

（1） 转发数据：转发输液监控器输液信息至输液中心管理器，转发输液中心管理器的应答信号至输液监控器；转发护士手持终端所在位置及状态信息至输液中心管理器，转发输液中心管理器的报警信息及处理建议至护士手持终端；

（2） 优先级：优先转发输液监控器给输液中心管理器的信号，其次转发输液中心管理器给护士手持终端的信号，再转发输液中心管理器给输液监控器的信号，最后转发护士手持终端给输液中心管理器的信号；

（3） 工作状态：在未转发数据时处于接收状态，先接收到的数据先转发，未发送成功的，经短暂延迟后再发，直至转发成功，处于发送状态时不接收数据。

3.2.5 上位机软件设计

输液管理中心PC机负责对全部的节点进行可视化的管理，包括对网络节点的实时监控、数据处理、滴速异常报警、输液完毕报警和系统参数设置等功能。软件使用 VB 进行开发，本输液监控管理软件主要适用于静脉输液监控管理系统的全部工作过程的控制，采用菜单式界面，直观明了、操作简单，具备监视、控制、设定、记录、查档、打印、出现输液故障语音提示等功能。

4 结 语

通过实际应用表明，该系统具有精度高、稳定可靠、组网灵活、提前预警、统一分配信息、智能调度护士和输液信息集中管理等优势，护士随时随地对整个病区的所有病房的详细输液信息一目了然，从而为患者能够提供及时有效的护理以及医院的智能化、网络化、规范化的管理提供了极大地保障。该系统可进一步推广使用在其他医疗监护领域，如获取病人的血压、体温、心率及其他病理信号。

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