智能输液检测系统的设计叶宗生

叶宗生

摘要：由于护士频繁的观察不仅会给医护人员带来繁重的负担，还会由于医护人员不足，而容易导致医疗事故的发生。本设计的输液检测系统通过嵌入式开发技术、蓝牙无线传输通信技术、红外对射传感器测量技术相结合，设计了一套用于医院临床输液监测的输液监测系统，解决了医务人员资源少、任务重的问题。

关键词：嵌入式开发技术；蓝牙无线传输通信技术；红外对射传感器

1引言

目前许多医院和诊所对输液监测方面的技术缺乏智能化的管理。如果发生事故，就会给患者及其家属带来严重的身心创伤，甚至会更容易引发医疗方面的纠纷，很大可能会增加医患关系紧张的危险因素。因此，对于推进医疗技术的智能化也符合科学技术和人民发展的总方向。本文的解决方案是基于无线传感器网络的输液监测系统，以无线电传输数据的方式来进行同步的输液检测。

2当今国内外的研究现状

对于在输液检测的研究方面，国外许多组织和机构进行了大量的科学实践，并且也取得了良好的效果。下面则是国内外采取不同的研发方案：

1、基于流量检测的输液检测系统。该系统的原理是利用液体的导电性，通过插入电极来测量莫非式滴管上、中、下三部分中的速度。这种方法虽说可以更准确地测量速度，但由于不同液体的导电性有所不同，容易污染液体，因而在实际的应用上还是比较少的。

2、基于低压电力线载波静脉的输液检测系统。其功能是能够自动检测输液量，并通过低压电源线网络将各床位的输液量传送到护士站，而护士站就可以对多个病房的每张床的输液状态进行观察和操作。而一旦液位低于所设定的下限值时，在护士站和相应的病床上都会发出警报声，以便提醒护士人员及时做出相应的措施。

3、基于数据总线的输液检测系统。这系统主要以单片机为核心，主要原理是多机系统采用主从式的结构。主机和扩展通过总线的相互通信。该系统能自动实时检测输液状态，实现输液观察、滴速的测量、以及病人呼叫等功能，性价比较高，更易于对外推广。

3输液检测方案的选择

光电式的检测，将光电传感器位于莫非式滴管的两侧。当传感器的接收端发生变化时，输出电压信号将进行相应转换，计算出下降速度和预警液位的值。

无线传输方式，对于无线通信传输，避免了有线传输方式中布线所引起的安全风险和可能造成的故障。它是利用电磁波在空间中自由传播的特性进行数据传输的一种方法。

该系统经过多次的筛选后，就使用用以S5P6818芯片的GEC6818开发板为主机节点，以STM32F407Zet6芯片为从机芯片的STM32开发板，通过红外对射传感器与蓝牙无线传输的连接等一系列来完成本次的输液检测系统。

4硬件电路设计

4.1检测终端节点

根据所需功能，设计了如图1所示的监控系统结构。这一节点主要包括滴液测量模块、微处理器、电源电路以及CC2541无线通信的模块。

图1监控系统结构图

4.2液滴速度测量界面

滴速测量主要是采用光电检测技术来实现。光电检测的主要优点是采用非直接接触方式来测量液滴速度。避免液体接触，确保液体不会受到污染。本次使用的光电传感器为：红外对射计数传感器。该传感器是具有以下特点：电路的输出为数字开关，即高电平和低电平。输出信号为低电平时才会有效。也就是说，当存在外物遮挡时，输出的引脚电平为低电平。否则输出高电平。

主要步骤是先将红外对射计数传感器卡在滴管的两侧，当通电后，由红外对射的发送端发送红外线至接收端。当没有液体滴下时或者没有遮挡物时，红外光就能可以正常通过，输出的管脚便为低电平。而当有液滴低下时，液体便会遮挡住红外光线，当输出管脚输出高电平，通过与STM32的连接，通过软件的计算和处理，得到药物的滴速。

图2原理结构图图3监护终端示意图

4.3监护终端（主机）节点

主要选择GEC6818开发板、GEC6818上的LCD、蓝牙传输模块等，对从机发送过来的滴液数据进行分析，对分析后的结果来判断是否需要做异常处理。该环节的示意图如图3。

4.4蓝牙传输模块

对于本系统数据的传输使用的时CC2541低功率蓝牙模块板，该蓝牙模块是由串口通信的，可以直接与GEC6818进行连接，而且稳定性强。该模块最主要的功能是：要保证数据的正确以及稳定的发送和接收，当数据传输时，高频电流转换为电磁波，接收时，电磁波转换为高频电流对外发射。

5系统的软件设计

检测终端（从机）设计流程图如图4，监护终端流程图如图5。

图4检测终端流程图图5监护终端流程图

对于整个项目的检测中，测试所得的滴速与实际检测的滴速基本一致，但还是有一些误差造成。但通过几次改进后，降低误差的产生，所测试得出的数据还是较为准确，误差能保持在允许范围内。

参考文献:

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