信息管理系统应用于静脉输液监护的研究与实现

摘 要：在临床医疗监护中，静脉输液是一个重要治疗手段。在不同的治疗方案中，静脉输液的进度和滴液速度都需要严格的监控，否则将导致严重的医疗事故。现有的人工监护方法增加了患者、家属和医护人员的工作负担，且容易因疲劳、疏忽出错。本文研究基于无线传感器网络技术的静脉输液监控系统，利用无线传感器进行输液数据的采集和传输，实现了一种低成本、易于部署、应用灵活的静脉输液监控系统。

关键词：医疗监护；静脉输液；无线传感器网络；Zigbee；耦合式红外对管

中图分类号：TP393 文献标识码：A

Abstract：Intravenous infusion is an important method in real clinic medical care.During different medical treatments，the process of intravenous infusion and the speed of drops should be strictly guarded，for it could cause serious medical accidents.Current artificial monitoring method made burdens for patients， their relatives，and medical staff， which would also make mistakes due to body strain and fatigue of negligence.The WSN enabled intravenous infusion monitoring and information management system presented in the paper enjoys the following characteristics：convenient for reuse，as it adopts non-contact droplet monitoring method； accurate and reliable， as it takes multiple protection measures；scalable，as it is able to integrate with HIS in providing extensive reliable information via web service；low-cost，as it facilitates global scale market under the large-scale integrated technology.

Keywords：intravenous infusion monitoring；wireless sensor network；Zigbee；fork-type light barrier

1 引言（Introduction）

静脉输液是临床医学中的一个重要治疗手段，这种医疗方式主要通过静脉注射，将治疗的药物或人体需要的营养滴注输入体内，从而达到诊治的目的。其快捷、高效的治疗效果，已被广大患者验证。在临床医学中，静脉输液法作为最重要的治疗和抢救措施，已被广泛应用，并日益深入。

然而，这种方法的局限性也非常明显。首先，在输液过程中，如果使用人工来观察和监控滴速，仍然有较高的不可靠性，要达到精确的要求，必须采用计算机来实现科学管理，并结合护理人员的具体操作，使安全隐患降到最低，充分保证输液的可靠性和安全性。其次，输液一旦完成，必须要及时处置，否则会导致血液回流，使皮肤肿胀，给输液安全造成巨大的隐患，极易带来医患纠纷，造成一系列的后续问题。此外，在输液的整个过程中，护理人员需要全程陪同，这消耗了护理人员大量的精力，增加了护理工作的难度和强度，容易因疲劳、疏忽出错，种种的因素使得静脉输液的管理难度增加[1]。

随着无线传感器网络通信技术的日益发展，设计实现一个既能精确控制滴液速度，避免医患纠纷；又能提升医院输液科的工作效率，降低护理人员的工作强度，防止交叉感染，减轻医院管理压力；还能对众多分散的输液设备进行网络化管理，并能纳入到医院管理系统中的输液监测系统，具有极大的实际应用价值。

2 系统整体框架设计（Design of the overall systemframework）

2.1 系统整体框架

系统总体设计框架如图1所示，主要由四部分组成：（1）数据采集发送部分；（2）网络传输部分；（3）数据汇集部分；（4）护士站监控中心部分。

本系统整体框架中，数据采集部分负责采集输液滴管中的滴液数据，然后通过无线传感器网络将采集的数据发送到监控数据汇集节点；网络传输部分负责整个网络的建立和维护，同时还转发监控端数据。数据汇集部分负责接收无线传感网中的数据和发送护士站监控中心的命令；护士站监控中心负责呈现当前网络中各病患所用的滴液管中的情况，并给予智能提示和异常报警。

2.2 系统方案描述

本文所设计的系统是一个软件与硬件相结合的系统，涉及用于采集输液滴管实时状态的无线传感器节点和用于收集传感器网络上数据的汇集节点。因此，该系统所使用的滴液数据采集方案、节点控制方案和网络传输方案需要有统一合理的设计，必须满足低成本、低功耗、可靠性、灵活性和扩展性的要求。

2.2.1 滴液监测方案

经调查，市场上可用的液滴或者液位监测器件主要可分为：压力传感器、激光传感器、分离式光电对管、耦合式光电对管等。从传感器件的精度、抗干扰能力、监测距离、功耗、尺寸、是否便于安装以及成本角度考虑，本系统最终采用耦合式红外对管。

用红外传感器来检测，在茂菲式滴管处对输液进程进行测量。红外光光线照射到接收端后，如果试管中没有液滴滴下，则红外光纤没有被阻挡，光电三极管接受到的电流就会比较强，而且电流信号基本处于恒定状态；当药液滴落时，红外线被液滴遮挡，此时，接收管只能接受到较弱的光信号，从而电信号也会被影响。因此可以通过监测输出端电压信号的变化来监测出是否有药液滴下。光电三极管的接收端被连接到NE555器件上，从而接受信号会在整形放大之后输入ATMEGA128L单片机处理，从而能够计算出滴液的速度。而红外对管又分为耦合式和分离式。分离式能够监测较远距离，但精度和抗干扰程度不如耦合式红外对管。endprint

2.2.2 剩余药量监测方案

本系统采用计算点滴数量和输液总量来实现，因为这种方式既能够保障输液精度，又能够监测到静脉输液时滴液的速度。医院现有常用的输液管分别为10滴/毫升、15滴/毫升、20滴/毫升三种。目前输液瓶的容量有100毫升、250毫升、500毫升三种。根据输液瓶的容量、点滴计数值、点滴系数，本文设计实现一种能够计算剩余液量的算法。并根据经验设定当前药液的剩余量为药液总量的5%时为输液警戒线，这个时候需要输出报警信号。

2.2.3 传感器节点控制器选型

由于考虑到下位机软件编程的简易性，本设计采用ATMEGA128L芯片作为下位机的控制器。用ATMEGA128L芯片来实现。Atmega128L是一款高性能、低功耗的8位处理器，基于增强型RISC体系架构，内部集成了128kB闪存、4kBEEPROM以及SKBSRAM、2路8比特Timer、4路、8通道10比特ADC、54路可编程I/O口、看门狗等。使用该款单片机可以用软件来实现复杂的算法和控制、数据处理以及数据通信外，还可以同时连接几个电机，实现输液完成时的自动切换功能[2]。

2.2.4 无线通信方式选择

传感器节点与传感器汇集节点的通信采用无线通信。由于本论文所设计的系统，其应用场景是医院环境。无线传感器网络在医院环境进行无线通信，必须遵循特定的协议规范。Zigbee协议主要应用在实现自动控制和远程控制的多种硬件设备之中，它的主要特点是实现简单、功耗较低、短距传输、网络自组织、成本较低、实现距离近等，一般应用在嵌入式设备当中。总之，Zigbee协议以短小、实现简单、通讯距离近、能耗小等特点，在无线组网通讯技术方面获得了大量的应用[3]。

3 下位机硬件的设计与实现（Design and implementation of the slave computer hardware）

3.1 下位机硬件设计原则

下位机负责信息的采集和发送，该系统下位机包括软硬件两个部分，两者相辅相成，不可分割。硬件设计是软件设计的前提和基础，软件设计是硬件功能实现的保障，要使系统达到最佳的实现效果，必须在硬件和软件之间做好权衡。

下位机的硬件在保障系统安全、稳定、可靠性方面发挥着积极的作用，是静脉输液监护系统的主要研究内容。故本系统的设计必须遵循可靠、经济、易用，有一定抗干扰能力的原则。

3.2 下位机硬件设计框架

下位机硬件框架如图2所示。ATMEGA128L单片机是下位机的主控芯片。光电传感器对耦合式红外滴管中的滴速信号进行采集，采集到的信号经过一系列的整形放大后，被送到ATMEGA128L单片机。然后单片机将要发送的内容传送给CC2420 Zigbee传输芯片，该芯片负责将数据传送到汇集节点中。另外该下位机附带电路有硬件复位电路和异常报警电路用于异常处理。电源电路负责为整个下位机供电。SPI通信电路负责两部分任务，一是负责与Zigbee通信电路进行数据交互，二是负责与上位机进行数据交互。SPI通信电路与上位机数据交互时又可以设置为两种模式：（1）下载模式，能够通过PC机更新控制芯片中的控制逻辑；（2）通信模式，能够通过串口与PC机进行数据交换（主要用于与PC相连的汇集节点）[4]。

4 系统上位机软件设计与实现（Design and realization of the host software system）

为实现医院输液科管理的智能化，提高输液的精度，降低护理人员工作的强度，同时从市场推广的角度考虑，上位机良好的界面设计显得非常重要，为此开发设计了基于Microsoft WPF的动态应用界面，使得其有友好的用户界面、易于操作、方便使用。

4.1 上位机软件体系结构

上位机软件运行在护理工作站PC上，负责提供人机操作界面、输液进度和速度自动监测及可视化告警功能，并提供与其它信息管理系统的接口。该软件记录所有药液在不同液滴速度下的液滴大小，作为调节参数，估算输液进度和速度。在新增输液操作中通过患者标识从现有的医疗信息管理系统中导入。根据监测到的输液进度、速度和异常情况，上位机软件提供可视化的输液监控界面。

上位机软件的实现采用MVP框架模式。MVP框架模式与MVC模式有着非常密切的联系，它是MVC模式的继承和发展，所以两者基本的思想非常相似，特别是在体系结构当中，部分层的功能作用也很相似。同时，它们也有明显的不同之处，主要表现在MVP框架中数据的请求和传递方式等都必须通过Controlle中转，这样做的目的是实现Model和View之间的隔离，从而能够实现系统上位机软件的界面设计和业务逻辑代码的隔离开，使工作效率显著提升。也就是说，药液滴下以后，汇集节点在接收到数据包之后，通过串口向PC端上传数据，PC端分析数据包更改MODEL层内容，然后通过PRESENTER将数据传递给VIEW，VIEW一秒钟刷新一次。另外，系统结合了工厂模式、单件模式等思想，使得系统具有高内聚、松耦合的特征，极大的便于维护与二次开发。

4.2 系统可靠性保障机制

4.2.1 精度保障

为保证系统的可用性，本文对系统的监测精度和可靠性做了大量实验。

首先本文分析了药液性质对液滴大小的影响。本文设定滴液速度、输液管型号等参数，对每种不同的药液反复测试相同容量药液的液滴数，结果如表1所示。

表1数据表明不同的药液种类对每毫升药液的滴数是不同的，所以系统通过微调算法，将药液种类也作为系统输入参数加以考虑。

其次，本文分析了滴速对每毫升药液滴数的影响，如表2所示。

表2表明滴速与每毫升的滴液数之间的关系。通常情况下，速度大将导致较大的液滴，从而每毫升的滴液数会变小，该结果满足Poiseuille等式Q=（p1-p2）/R。其中，Q表示流量，p1-p2表示输液管两端的压强差，R代表流阻。上位机软件的监测模块会自动设置微调参数来匹配实时的滴液速度，从而保障系统精度。

4.2.2 外部故障

在实际应用场景中会发生各式各样的意外故障，例如节点电池没电或意外复位；上位机死机；通信干扰丢包；病人移动导致漏测；由于用的是红外线机制监测滴液滴落，当红外对管接收端被强烈户外光干扰的时候，红外对管失效，针对不同的情况，本文分别考虑并在节点设计与系统设计中采取了对应的解决措施，如表3所示。

5 结论（Conclusion）

本文主要设计了一种基于无线传感器网络的医疗监护系统，主要使用ATMEGA128L与CC2420芯片的组合来实现医疗监护中静脉输液的监测和管理。该系统可以实现对输液过程的自动化监控，医务人员可以通过PC机对整个输液过程进行监控。减轻了医务人员的工作量，能有效避免输液过程中出现的医疗事故，提高医院的自动化水平，增强市场竞争力，具有很好的市场推广价值。

参考文献（References）

[1] 刘宝.ZigBee网络及其在医疗监护系统中的应用研究[D]：[硕士学位论文].兰州：兰州理工大学，2009.

[2] 蹇强，龚正虎，朱培栋.无线传感器网络MAC协议研究进展[J].软件学报，2008，19（2）：389-403.

[3] 严君.基于ZIGBEE的心电监护系统的研究[D]：[硕士学位论文].兰州：兰州理工大学，2009.

[4] 郑学梅，邬春明，曲朝阳.基于ZIGBEE无线传感器网络的病患监护系统[J].科学创新导报，2009，33（2）：11-16.

作者简介：

沈勤丰（1979-），男，硕士，讲师.研究领域：软件开发，计算机软件教学.endprint

2.2.2 剩余药量监测方案

本系统采用计算点滴数量和输液总量来实现，因为这种方式既能够保障输液精度，又能够监测到静脉输液时滴液的速度。医院现有常用的输液管分别为10滴/毫升、15滴/毫升、20滴/毫升三种。目前输液瓶的容量有100毫升、250毫升、500毫升三种。根据输液瓶的容量、点滴计数值、点滴系数，本文设计实现一种能够计算剩余液量的算法。并根据经验设定当前药液的剩余量为药液总量的5%时为输液警戒线，这个时候需要输出报警信号。

2.2.3 传感器节点控制器选型

由于考虑到下位机软件编程的简易性，本设计采用ATMEGA128L芯片作为下位机的控制器。用ATMEGA128L芯片来实现。Atmega128L是一款高性能、低功耗的8位处理器，基于增强型RISC体系架构，内部集成了128kB闪存、4kBEEPROM以及SKBSRAM、2路8比特Timer、4路、8通道10比特ADC、54路可编程I/O口、看门狗等。使用该款单片机可以用软件来实现复杂的算法和控制、数据处理以及数据通信外，还可以同时连接几个电机，实现输液完成时的自动切换功能[2]。

2.2.4 无线通信方式选择

传感器节点与传感器汇集节点的通信采用无线通信。由于本论文所设计的系统，其应用场景是医院环境。无线传感器网络在医院环境进行无线通信，必须遵循特定的协议规范。Zigbee协议主要应用在实现自动控制和远程控制的多种硬件设备之中，它的主要特点是实现简单、功耗较低、短距传输、网络自组织、成本较低、实现距离近等，一般应用在嵌入式设备当中。总之，Zigbee协议以短小、实现简单、通讯距离近、能耗小等特点，在无线组网通讯技术方面获得了大量的应用[3]。

3 下位机硬件的设计与实现（Design and implementation of the slave computer hardware）

3.1 下位机硬件设计原则

下位机负责信息的采集和发送，该系统下位机包括软硬件两个部分，两者相辅相成，不可分割。硬件设计是软件设计的前提和基础，软件设计是硬件功能实现的保障，要使系统达到最佳的实现效果，必须在硬件和软件之间做好权衡。

下位机的硬件在保障系统安全、稳定、可靠性方面发挥着积极的作用，是静脉输液监护系统的主要研究内容。故本系统的设计必须遵循可靠、经济、易用，有一定抗干扰能力的原则。

3.2 下位机硬件设计框架

下位机硬件框架如图2所示。ATMEGA128L单片机是下位机的主控芯片。光电传感器对耦合式红外滴管中的滴速信号进行采集，采集到的信号经过一系列的整形放大后，被送到ATMEGA128L单片机。然后单片机将要发送的内容传送给CC2420 Zigbee传输芯片，该芯片负责将数据传送到汇集节点中。另外该下位机附带电路有硬件复位电路和异常报警电路用于异常处理。电源电路负责为整个下位机供电。SPI通信电路负责两部分任务，一是负责与Zigbee通信电路进行数据交互，二是负责与上位机进行数据交互。SPI通信电路与上位机数据交互时又可以设置为两种模式：（1）下载模式，能够通过PC机更新控制芯片中的控制逻辑；（2）通信模式，能够通过串口与PC机进行数据交换（主要用于与PC相连的汇集节点）[4]。

4 系统上位机软件设计与实现（Design and realization of the host software system）

为实现医院输液科管理的智能化，提高输液的精度，降低护理人员工作的强度，同时从市场推广的角度考虑，上位机良好的界面设计显得非常重要，为此开发设计了基于Microsoft WPF的动态应用界面，使得其有友好的用户界面、易于操作、方便使用。

4.1 上位机软件体系结构

上位机软件运行在护理工作站PC上，负责提供人机操作界面、输液进度和速度自动监测及可视化告警功能，并提供与其它信息管理系统的接口。该软件记录所有药液在不同液滴速度下的液滴大小，作为调节参数，估算输液进度和速度。在新增输液操作中通过患者标识从现有的医疗信息管理系统中导入。根据监测到的输液进度、速度和异常情况，上位机软件提供可视化的输液监控界面。

上位机软件的实现采用MVP框架模式。MVP框架模式与MVC模式有着非常密切的联系，它是MVC模式的继承和发展，所以两者基本的思想非常相似，特别是在体系结构当中，部分层的功能作用也很相似。同时，它们也有明显的不同之处，主要表现在MVP框架中数据的请求和传递方式等都必须通过Controlle中转，这样做的目的是实现Model和View之间的隔离，从而能够实现系统上位机软件的界面设计和业务逻辑代码的隔离开，使工作效率显著提升。也就是说，药液滴下以后，汇集节点在接收到数据包之后，通过串口向PC端上传数据，PC端分析数据包更改MODEL层内容，然后通过PRESENTER将数据传递给VIEW，VIEW一秒钟刷新一次。另外，系统结合了工厂模式、单件模式等思想，使得系统具有高内聚、松耦合的特征，极大的便于维护与二次开发。

4.2 系统可靠性保障机制

4.2.1 精度保障

为保证系统的可用性，本文对系统的监测精度和可靠性做了大量实验。

首先本文分析了药液性质对液滴大小的影响。本文设定滴液速度、输液管型号等参数，对每种不同的药液反复测试相同容量药液的液滴数，结果如表1所示。

表1数据表明不同的药液种类对每毫升药液的滴数是不同的，所以系统通过微调算法，将药液种类也作为系统输入参数加以考虑。

其次，本文分析了滴速对每毫升药液滴数的影响，如表2所示。

表2表明滴速与每毫升的滴液数之间的关系。通常情况下，速度大将导致较大的液滴，从而每毫升的滴液数会变小，该结果满足Poiseuille等式Q=（p1-p2）/R。其中，Q表示流量，p1-p2表示输液管两端的压强差，R代表流阻。上位机软件的监测模块会自动设置微调参数来匹配实时的滴液速度，从而保障系统精度。

4.2.2 外部故障

在实际应用场景中会发生各式各样的意外故障，例如节点电池没电或意外复位；上位机死机；通信干扰丢包；病人移动导致漏测；由于用的是红外线机制监测滴液滴落，当红外对管接收端被强烈户外光干扰的时候，红外对管失效，针对不同的情况，本文分别考虑并在节点设计与系统设计中采取了对应的解决措施，如表3所示。

5 结论（Conclusion）

本文主要设计了一种基于无线传感器网络的医疗监护系统，主要使用ATMEGA128L与CC2420芯片的组合来实现医疗监护中静脉输液的监测和管理。该系统可以实现对输液过程的自动化监控，医务人员可以通过PC机对整个输液过程进行监控。减轻了医务人员的工作量，能有效避免输液过程中出现的医疗事故，提高医院的自动化水平，增强市场竞争力，具有很好的市场推广价值。

参考文献（References）

[1] 刘宝.ZigBee网络及其在医疗监护系统中的应用研究[D]：[硕士学位论文].兰州：兰州理工大学，2009.

[2] 蹇强，龚正虎，朱培栋.无线传感器网络MAC协议研究进展[J].软件学报，2008，19（2）：389-403.

[3] 严君.基于ZIGBEE的心电监护系统的研究[D]：[硕士学位论文].兰州：兰州理工大学，2009.

[4] 郑学梅，邬春明，曲朝阳.基于ZIGBEE无线传感器网络的病患监护系统[J].科学创新导报，2009，33（2）：11-16.

作者简介：

沈勤丰（1979-），男，硕士，讲师.研究领域：软件开发，计算机软件教学.endprint

2.2.2 剩余药量监测方案

本系统采用计算点滴数量和输液总量来实现，因为这种方式既能够保障输液精度，又能够监测到静脉输液时滴液的速度。医院现有常用的输液管分别为10滴/毫升、15滴/毫升、20滴/毫升三种。目前输液瓶的容量有100毫升、250毫升、500毫升三种。根据输液瓶的容量、点滴计数值、点滴系数，本文设计实现一种能够计算剩余液量的算法。并根据经验设定当前药液的剩余量为药液总量的5%时为输液警戒线，这个时候需要输出报警信号。

2.2.3 传感器节点控制器选型

由于考虑到下位机软件编程的简易性，本设计采用ATMEGA128L芯片作为下位机的控制器。用ATMEGA128L芯片来实现。Atmega128L是一款高性能、低功耗的8位处理器，基于增强型RISC体系架构，内部集成了128kB闪存、4kBEEPROM以及SKBSRAM、2路8比特Timer、4路、8通道10比特ADC、54路可编程I/O口、看门狗等。使用该款单片机可以用软件来实现复杂的算法和控制、数据处理以及数据通信外，还可以同时连接几个电机，实现输液完成时的自动切换功能[2]。

2.2.4 无线通信方式选择

传感器节点与传感器汇集节点的通信采用无线通信。由于本论文所设计的系统，其应用场景是医院环境。无线传感器网络在医院环境进行无线通信，必须遵循特定的协议规范。Zigbee协议主要应用在实现自动控制和远程控制的多种硬件设备之中，它的主要特点是实现简单、功耗较低、短距传输、网络自组织、成本较低、实现距离近等，一般应用在嵌入式设备当中。总之，Zigbee协议以短小、实现简单、通讯距离近、能耗小等特点，在无线组网通讯技术方面获得了大量的应用[3]。

3 下位机硬件的设计与实现（Design and implementation of the slave computer hardware）

3.1 下位机硬件设计原则

下位机负责信息的采集和发送，该系统下位机包括软硬件两个部分，两者相辅相成，不可分割。硬件设计是软件设计的前提和基础，软件设计是硬件功能实现的保障，要使系统达到最佳的实现效果，必须在硬件和软件之间做好权衡。

下位机的硬件在保障系统安全、稳定、可靠性方面发挥着积极的作用，是静脉输液监护系统的主要研究内容。故本系统的设计必须遵循可靠、经济、易用，有一定抗干扰能力的原则。

3.2 下位机硬件设计框架

下位机硬件框架如图2所示。ATMEGA128L单片机是下位机的主控芯片。光电传感器对耦合式红外滴管中的滴速信号进行采集，采集到的信号经过一系列的整形放大后，被送到ATMEGA128L单片机。然后单片机将要发送的内容传送给CC2420 Zigbee传输芯片，该芯片负责将数据传送到汇集节点中。另外该下位机附带电路有硬件复位电路和异常报警电路用于异常处理。电源电路负责为整个下位机供电。SPI通信电路负责两部分任务，一是负责与Zigbee通信电路进行数据交互，二是负责与上位机进行数据交互。SPI通信电路与上位机数据交互时又可以设置为两种模式：（1）下载模式，能够通过PC机更新控制芯片中的控制逻辑；（2）通信模式，能够通过串口与PC机进行数据交换（主要用于与PC相连的汇集节点）[4]。

4 系统上位机软件设计与实现（Design and realization of the host software system）

为实现医院输液科管理的智能化，提高输液的精度，降低护理人员工作的强度，同时从市场推广的角度考虑，上位机良好的界面设计显得非常重要，为此开发设计了基于Microsoft WPF的动态应用界面，使得其有友好的用户界面、易于操作、方便使用。

4.1 上位机软件体系结构

上位机软件运行在护理工作站PC上，负责提供人机操作界面、输液进度和速度自动监测及可视化告警功能，并提供与其它信息管理系统的接口。该软件记录所有药液在不同液滴速度下的液滴大小，作为调节参数，估算输液进度和速度。在新增输液操作中通过患者标识从现有的医疗信息管理系统中导入。根据监测到的输液进度、速度和异常情况，上位机软件提供可视化的输液监控界面。

上位机软件的实现采用MVP框架模式。MVP框架模式与MVC模式有着非常密切的联系，它是MVC模式的继承和发展，所以两者基本的思想非常相似，特别是在体系结构当中，部分层的功能作用也很相似。同时，它们也有明显的不同之处，主要表现在MVP框架中数据的请求和传递方式等都必须通过Controlle中转，这样做的目的是实现Model和View之间的隔离，从而能够实现系统上位机软件的界面设计和业务逻辑代码的隔离开，使工作效率显著提升。也就是说，药液滴下以后，汇集节点在接收到数据包之后，通过串口向PC端上传数据，PC端分析数据包更改MODEL层内容，然后通过PRESENTER将数据传递给VIEW，VIEW一秒钟刷新一次。另外，系统结合了工厂模式、单件模式等思想，使得系统具有高内聚、松耦合的特征，极大的便于维护与二次开发。

4.2 系统可靠性保障机制

4.2.1 精度保障

为保证系统的可用性，本文对系统的监测精度和可靠性做了大量实验。

首先本文分析了药液性质对液滴大小的影响。本文设定滴液速度、输液管型号等参数，对每种不同的药液反复测试相同容量药液的液滴数，结果如表1所示。

表1数据表明不同的药液种类对每毫升药液的滴数是不同的，所以系统通过微调算法，将药液种类也作为系统输入参数加以考虑。

其次，本文分析了滴速对每毫升药液滴数的影响，如表2所示。

表2表明滴速与每毫升的滴液数之间的关系。通常情况下，速度大将导致较大的液滴，从而每毫升的滴液数会变小，该结果满足Poiseuille等式Q=（p1-p2）/R。其中，Q表示流量，p1-p2表示输液管两端的压强差，R代表流阻。上位机软件的监测模块会自动设置微调参数来匹配实时的滴液速度，从而保障系统精度。

4.2.2 外部故障

在实际应用场景中会发生各式各样的意外故障，例如节点电池没电或意外复位；上位机死机；通信干扰丢包；病人移动导致漏测；由于用的是红外线机制监测滴液滴落，当红外对管接收端被强烈户外光干扰的时候，红外对管失效，针对不同的情况，本文分别考虑并在节点设计与系统设计中采取了对应的解决措施，如表3所示。

5 结论（Conclusion）

本文主要设计了一种基于无线传感器网络的医疗监护系统，主要使用ATMEGA128L与CC2420芯片的组合来实现医疗监护中静脉输液的监测和管理。该系统可以实现对输液过程的自动化监控，医务人员可以通过PC机对整个输液过程进行监控。减轻了医务人员的工作量，能有效避免输液过程中出现的医疗事故，提高医院的自动化水平，增强市场竞争力，具有很好的市场推广价值。

参考文献（References）

[1] 刘宝.ZigBee网络及其在医疗监护系统中的应用研究[D]：[硕士学位论文].兰州：兰州理工大学，2009.

[2] 蹇强，龚正虎，朱培栋.无线传感器网络MAC协议研究进展[J].软件学报，2008，19（2）：389-403.

[3] 严君.基于ZIGBEE的心电监护系统的研究[D]：[硕士学位论文].兰州：兰州理工大学，2009.

[4] 郑学梅，邬春明，曲朝阳.基于ZIGBEE无线传感器网络的病患监护系统[J].科学创新导报，2009，33（2）：11-16.

作者简介：

沈勤丰（1979-），男，硕士，讲师.研究领域：软件开发，计算机软件教学.endprint