基于光電檢測與無線傳輸?shù)妮斠罕O(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

文/鄭雨 羅涵瀟 陳紅

在當(dāng)前社會中，物聯(lián)網(wǎng)可以說是非常熱門的，從物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，其到現(xiàn)在全網(wǎng)絡(luò)覆蓋的局面，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對全球信息行業(yè)都帶來了很大的機遇與挑戰(zhàn)。在西方大多數(shù)的發(fā)達國家已經(jīng)廣泛應(yīng)用了移動醫(yī)療成像技術(shù)、傳感器技術(shù)以及射頻識別技術(shù)等，該類新技術(shù)的應(yīng)用使得人們的生活獲得極大的益處，不僅能節(jié)約了很多的醫(yī)療資源，還為醫(yī)療市場的發(fā)展注入了鮮活的動力。醫(yī)療行業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展下為人們提供越來越多的保健服務(wù)，從而對醫(yī)療行業(yè)的整體模式產(chǎn)生了改編。在我國醫(yī)療模式也因此發(fā)生了很大的變化，醫(yī)院逐漸從以往的管理轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)前信息化管理，建立了信息化系統(tǒng)，可以說這種計算機醫(yī)療信息模式的應(yīng)用將會越來越成熟。

在我國的醫(yī)療行業(yè)中，靜脈輸液作為臨床醫(yī)學(xué)的主要治療手段，因其治療方便、刺激小、見效快，已被廣泛應(yīng)用并成為醫(yī)療工作中不可或缺的方法。然而，目前國內(nèi)大多數(shù)醫(yī)院中所使用的靜脈輸液器，大都采用傳統(tǒng)的懸掛方式，并且整個輸液過程中醫(yī)護人員必須不定時地進行巡視，浪費了人力資源，還會出現(xiàn)輸液結(jié)束，醫(yī)護人員卻沒有及時發(fā)現(xiàn)而未進行處理的情況。因此，一款惠及普通百姓、精確度高、適應(yīng)我國社會實際需求的醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)的出現(xiàn)已是大勢所趨，它具有廣闊市場前景和發(fā)展?jié)摿Γ壳斑€沒有便于普及的成熟產(chǎn)品面世。

為此，本文運用對射式光電傳感器技術(shù)，設(shè)計了一種靜脈輸液監(jiān)控系統(tǒng)，實時檢測并顯示輸液過程中藥液滴速、溫度、是否即將完成輸液及病人體征等數(shù)據(jù)，較好地解決了上述問題。

1 輸液監(jiān)護系統(tǒng)設(shè)計

本次設(shè)計利用了單片機控制和光電檢測技術(shù)，在藍牙無線傳輸?shù)哪Ｊ较聦崿F(xiàn)檢測整個輸液過程的目的。功能主要包括：

（1）藍色設(shè)置對輸液速度進行調(diào)控；

（2）對輸液溫度和速度進行調(diào)控；

（3）用、從站設(shè)計對各輸液過程進行集中管理；

（4）當(dāng)輸液臨近結(jié)束或在輸液過程中出現(xiàn)異常時發(fā)出報警。

本文設(shè)計的系統(tǒng)主要分為兩大部分：

（1）主站（病房端監(jiān)控中心），由單片機系統(tǒng)構(gòu)成，完成對某一具體輸液過程的監(jiān)測。它包括：鍵盤與顯示模塊、滴速檢測模塊、液面檢測模塊、溫度檢測模塊、聲光報警模塊及藍牙傳輸設(shè)備。

（2）從站（PC 端監(jiān)控中心），由PC 機和藍牙設(shè)備組成，接收病房端的實時信息并以圖形化的界面進行顯示，并將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 傳感器系統(tǒng)模塊

本文采用的傳感器系統(tǒng)功能是檢測藥液液速、溫度、液面檢測以及病人心率、體溫和血氧。

2.2 單片機系統(tǒng)

本研究采用采用AT89S52-24PU 單片機，主要是因為AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8 位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，支持在線ISP 編程，后期可對設(shè)備進行固件升級。AT89S52 可為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。

2.3 病房顯示、閾值設(shè)定及報警模塊

本文采用L1602 屏作為病房端顯示模塊，按鍵設(shè)定相應(yīng)參數(shù)閾值。其中，為了立即引起病人或醫(yī)護人員的注意，我們采用有刺耳“嘀嘀”聲的蜂鳴器報警，而非語音報警。

2.3.1 從站

從站實時接收病房端輸液監(jiān)控儀數(shù)據(jù)，并對其進行分析和處理。從站包括PC 機和藍牙設(shè)備兩部分，藍牙完成病房端與PC 機間的通信，管理者可以從PC 機用戶界面上看到病房實時輸液狀態(tài)。

2.3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)使用Keil uVision4 集成開發(fā)環(huán)境和C 語言、匯編語言進行工程開發(fā)。編譯好hex 文件以后，最后通過USB 將生成的二進制可執(zhí)行性文件燒寫進單片機。本系統(tǒng)包括了數(shù)據(jù)采集與顯示、閾值設(shè)定、實時報警、恒溫加熱、遠程監(jiān)控、遠程報警、歷史數(shù)據(jù)存儲與查看、云端存儲等功能。

2.3.3 PC 軟件的設(shè)計

上位機是所有在線實時系統(tǒng)監(jiān)測必不可少的一個環(huán)節(jié)，能夠編寫上位機的語言常用的有C++、C#、JAVA、VB、Labview、Delphi 等等，輸液監(jiān)護系統(tǒng)系統(tǒng)的主要功能分為：通信、控制、顯示。PC 端顯示軟件擬采用Labview 編寫，實時顯示病房藥液滴速、溫度、病人心率、體溫、血氧等特征，采用圖形化顯示界面，便于觀察、一目了然。且具有輸液即將完成或異常情況發(fā)生報警的功能。

3 結(jié)語

本次設(shè)計針對現(xiàn)階段存在的輸液監(jiān)控問題，設(shè)計出了基于藍牙傳輸和光電檢測的無線監(jiān)護系統(tǒng)。通過主站的單片機和監(jiān)控儀實現(xiàn)了輸液全過程的有效監(jiān)護。采用藍牙技術(shù)傳輸相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而有效增強了其便捷性和實時性。這一系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對輸液的全過程監(jiān)控，還可以實現(xiàn)對相應(yīng)領(lǐng)域的改造，從而具有很高的應(yīng)用價值。