基于光电检测与无线传输的输液监控系统设计

2019-12-02郑雨罗涵潇陈红

电子技术与软件工程 2019年6期

文/郑雨罗涵潇陈红

在当前社会中，物联网可以说是非常热门的，从物联网概念的提出，其到现在全网络覆盖的局面，物联网的发展对全球信息行业都带来了很大的机遇与挑战。在西方大多数的发达国家已经广泛应用了移动医疗成像技术、传感器技术以及射频识别技术等，该类新技术的应用使得人们的生活获得极大的益处，不仅能节约了很多的医疗资源，还为医疗市场的发展注入了鲜活的动力。医疗行业在物联网的发展下为人们提供越来越多的保健服务，从而对医疗行业的整体模式产生了改编。在我国医疗模式也因此发生了很大的变化，医院逐渐从以往的管理转变为当前信息化管理，建立了信息化系统，可以说这种计算机医疗信息模式的应用将会越来越成熟。

在我国的医疗行业中，静脉输液作为临床医学的主要治疗手段，因其治疗方便、刺激小、见效快，已被广泛应用并成为医疗工作中不可或缺的方法。然而，目前国内大多数医院中所使用的静脉输液器，大都采用传统的悬挂方式，并且整个输液过程中医护人员必须不定时地进行巡视，浪费了人力资源，还会出现输液结束，医护人员却没有及时发现而未进行处理的情况。因此，一款惠及普通百姓、精确度高、适应我国社会实际需求的医疗监护系统的出现已是大势所趋，它具有广阔市场前景和发展潜力，但目前还没有便于普及的成熟产品面世。

为此，本文运用对射式光电传感器技术，设计了一种静脉输液监控系统，实时检测并显示输液过程中药液滴速、温度、是否即将完成输液及病人体征等数据，较好地解决了上述问题。

1 输液监护系统设计

本次设计利用了单片机控制和光电检测技术，在蓝牙无线传输的模式下实现检测整个输液过程的目的。功能主要包括：

（1）蓝色设置对输液速度进行调控；

（2）对输液温度和速度进行调控；

（3）用、从站设计对各输液过程进行集中管理；

（4）当输液临近结束或在输液过程中出现异常时发出报警。

本文设计的系统主要分为两大部分：

（1）主站（病房端监控中心），由单片机系统构成，完成对某一具体输液过程的监测。它包括：键盘与显示模块、滴速检测模块、液面检测模块、温度检测模块、声光报警模块及蓝牙传输设备。

（2）从站（PC 端监控中心），由PC 机和蓝牙设备组成，接收病房端的实时信息并以图形化的界面进行显示，并将数据存储在数据库。

2 系统硬件设计

2.1 传感器系统模块

本文采用的传感器系统功能是检测药液液速、温度、液面检测以及病人心率、体温和血氧。

2.2 单片机系统

本研究采用采用AT89S52-24PU 单片机，主要是因为AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，支持在线ISP 编程，后期可对设备进行固件升级。AT89S52 可为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

2.3 病房显示、阈值设定及报警模块

本文采用L1602 屏作为病房端显示模块，按键设定相应参数阈值。其中，为了立即引起病人或医护人员的注意，我们采用有刺耳“嘀嘀”声的蜂鸣器报警，而非语音报警。

2.3.1 从站

从站实时接收病房端输液监控仪数据，并对其进行分析和处理。从站包括PC 机和蓝牙设备两部分，蓝牙完成病房端与PC 机间的通信，管理者可以从PC 机用户界面上看到病房实时输液状态。

2.3.2 系统软件设计

本系统使用Keil uVision4 集成开发环境和C 语言、汇编语言进行工程开发。编译好hex 文件以后，最后通过USB 将生成的二进制可执行性文件烧写进单片机。本系统包括了数据采集与显示、阈值设定、实时报警、恒温加热、远程监控、远程报警、历史数据存储与查看、云端存储等功能。

2.3.3 PC 软件的设计

上位机是所有在线实时系统监测必不可少的一个环节，能够编写上位机的语言常用的有C++、C#、JAVA、VB、Labview、Delphi 等等，输液监护系统系统的主要功能分为：通信、控制、显示。PC 端显示软件拟采用Labview 编写，实时显示病房药液滴速、温度、病人心率、体温、血氧等特征，采用图形化显示界面，便于观察、一目了然。且具有输液即将完成或异常情况发生报警的功能。