李水峰;袁仲鸣;陈文奕;杜宇上 【摘 要】针对当时医疗输液监控体系存在的问题,规划了一套依据嵌入式 STM32 智能医疗输液监控体系;该体系经过智能输液监控设备检测输液的流速和输液瓶的 液位,操控步进电机设备主动调理到设定的流速;经过无线传输模块将信息及时传送 到上位机长途监控渠道,医护作业人员经过上位机长途监控渠道,完结对多个房间的 智能输液监控设备进行监控和办理;一起本体系还具有声光报警、长途断液和个人 信息查询等功用;经过测验,本体系作业安稳牢靠,具有广泛的运用价值和发展远景. 【期刊称号】《核算机丈量与操控》 【年(卷),期】2018(026)005 【总页数】4 页(P62-65) 【关键词】输液监控;STM32;WIFI;红外检测 【作 者】李水峰;袁仲鸣;陈文奕;杜宇上 【作者单位】广东工业大学试验教学部,广州 510006;广东工业大学资料与动力学 院,广州 510006;广东工业大学资料与动力学院,广州 510006;广东工业大学试验教 学部,广州 510006 【正文语种】中 文 【中图分类】TP212.9
现在，大多数国内医院依然依托人工监督输液状况，人工监督方法增加了医护作业 人员的作业量。仅在 ICU 病房才运用全智能的输液监控体系，而且这些全智能输 液监控体系根本选用进口的 [1-3]。因为进口的全智能输液监控产品十分贵重，普 通医院无法承当大笔费用开销，这给国内医院临床医疗点滴监控智能化体系办理带 来了较大困难 [4-5]。针对当时医疗输液监控体系存在的问题，本文首要介绍一种 依据嵌入式 STM 32 智能医疗输液监控体系，该体系分为智能输液监控设备(下位 机)和长途监控渠道(上位机)，经过无线 WIFI 模块完结上位机与下位机之间的通讯。 下位机的主控单元和上位机的总站监控器选用嵌入式 STM32F103X 单片机作为主 控芯片，担任收集和处理各种信号。长途监控渠道选用 C#言语开发，医护作业人 员经过长途监控渠道，能够完结对多个房间的下位机进行监控和办理。一起，该系 统在完结输液监控、声光报警、长途断液和个人信息查询等功用的前提下，尽量减 少产品本钱、节约人力资源、进步输液办理的作业效率，来满意医疗机构和社会的 需求。 1 体系总体规划 智能医疗输液监控体系从功用结构上首要由智能输液监控设备(下位机)、无线网络 传输设备以及上位机长途监控渠道三部分组成。图 1(a)、(b)别离给出了智能输液 监控设备(下位机)、无线网络传输设备和上位机长途监控渠道的体系功用组成框图。 图 1 智能医疗输液监控体系组成框图 智能输液监控设备(下位机)经过按键设定点滴的流速，一起监控体系选用红外发射 接纳设备来检测点滴的实时流速，当点滴的设定流速与实测流速有较大差错时，监 控体系将经过步进电机设备主动调理到设定的流速。智能输液监控体系还实时监控 输液瓶的液位，当液位低于警戒线时，监控体系会声光报警，一起会向上位机长途 监控渠道宣布信号，提示医务作业人员及时替换输液瓶，并在上位机长途监控渠道 上显现地址。 一起医务作业人员能够经过上位机长途监控渠道宣布断液指令，控
制步进电机设备封闭输液。当患者有突发状况时，也能够手动封闭输液并按下报警 按钮告诉医护人员前来处理。 各个房间的智能输液监控设备经过无线传输模块完结与总站监控器的数据通讯，总 站监控器经过 USB 接口与 PC 上位机衔接，选用 USB 适配器 PDIUSBD12 使得 PC 上位机具有 USB 接口通讯功用。PC 上位机的长途监控渠道由 C#开发的实时 输液监控体系软件组成，经过实时输液监控体系软件，完结 PC 上位机与智能输液 监控设备(下位机)之间的无线数据通讯，一起对多个房间的下位机进行监控和办理。 2 体系的硬件规划 智能输液监控设备(下位机)首要由主控单元、流速检测电路、液位监测电路、步进 电机设备、声光报警、无线传输模块、按键电路、显现电路等组成，其结构框图如 图 2 所示。上位机的硬件电路首要由 PC 机、总站监控器、USB 适配器和无线传 输模块构成。其间下位机的主控单元和上位机的总站监控器选用 STM32F103X 单 片机作为主控芯片，担任收集和处理各个信号。 图 2 下位机结构框图 2.1 输液流速和液位监测电路 考虑到本体系是作为医疗用处，规划中的电子元件不能直接与输液瓶内的液体触摸， 所以选用红外发射接纳设备来完结点滴的流速丈量，图 3 给出了输液流速检测电 路。把红外发光二极管和红外接纳设备 TFMS5380 别离放置于滴斗两边，液滴从 两管之间经过。红外发光二极管宣布红外光，当无液滴滴下时，TFMS 5380 中的 光电管收到的光强较强，输出较强的光电流，TFMS5380 的 3 脚输出低电平，送 给 STM32F 103X 单片机的 P1.0 口；当有液滴滴下时，下落的液滴对红外光有较 强的漫反射、吸收及必定的发散效果，TFMS5380 中的光电管收到的光强较弱， 输出较弱的光电流，TFMS5380 的 3 脚输出高电平，送给 STM32F103X 单片机 的 P1.0 口。STM32F103X 单片机选用相关算法核算出每秒流过的液滴量，终究
经过 WIFI 无线模块进行通讯将数据传送到上位机长途监控渠道中[6]。 图 3 输液滴速检测电路 输液瓶液位监测原理相同，当液位降到警戒线以下时，红外光由被遮挡变为彻底照 射到红外接纳设备，TFMS5380 的 3 脚发生电压跳变, 经过单片机宣布声光报警， 一起会向上位机长途监控渠道宣布信号，提示医务作业人员及时替换输液瓶，并在 长途监控渠道上显现地址。 2.2 步进电机驱动电路 输液流速的操控和输液封闭操控首要由步进电机设备和电机驱动电路组成。步进电 机驱动电路首要作业原理是以 STM32F103X 单片机作为操控芯片，依据按键电路 输入的流速设定值送到单片机，单片机将设定流速与实测的流速进行比较，操控电 机驱动电路作业，然后完结步进电机的正转、回转、中止、持续和暂停 5 种作业 状况，终究监控体系经过步进电机设备完结主动调理到设定的流速。该体系由按键 电路、单片机、电机驱动电路和步进电机设备组成。电机驱动电路选用 SGS 公司 的 L298N，其内部包含 4 通道逻辑驱动电路，是一种二相和四相电机的专用驱动 器，即内含二个 H 桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接纳规范 TTL 逻辑电平信 号，可驱动 46 V、2A 以下的电机。图 4 给出了 L298N 内部 H 桥驱动电路的作业 原理图。同一侧的两个晶体管不能一起导通。当 T1、T4 导通， T2、T3 截止时， 电流流过 T1，由电机正极流入电机，再经由 T4 流入，此刻电机正转；当 T2、T3 导通， T1、T4 截止时，电流由电机负极流入电机，电机回转。当 T1 和 T3 或 T2 和 T4 一起导通时，电机处于制动(刹车)状况[7]。 图 4 L298N H 桥驱动电路作业原理图 2.3 无线传输模块 智能输液监控设备将收集到的实测流速、设定流速、输液瓶液位状况、紧迫报警等 信息经过无线传输模块发送到上位机长途监控渠道上， 医务作业人员经过调查这
些数据就能够了解每个患者输液的信息。一起医务作业人员宣布断液指令，经过无 线传输模块送到下位机的 STM 32F103X 单片机，然后操控步进电机设备封闭输 液。本体系选用两块 ESP8266 无线 WIFI 模块，一块与下位机的 STM32 F103X 单片机的串口衔接作为 Client 端，别的一块与总站监控器的串口衔接作为 Server 端，然后完结上下位机之间的数据传输。ESP8266 具有强壮的数据传输功用，其 支撑 softAP 形式、station 形式和两者共存形式，使用 ESP 8266 能够灵敏地实 现组网和网络拓扑，即能够完结一个 Server 端一起监控多个 Client 端，完结多对 一的通讯。图 5 给出了 ESP8266 无线 WIFI 模块运用电路。 图 5 ESP8266WIFI 模块运用电路 2.4 声光报警电路 当输液瓶液位降到警戒线以下时，红外光由被遮挡变为彻底照射到红外接纳设备， TFMS5380 的 3 脚发生电压跳变，跳变信号送入下位机的 STM 32F103X 单片机， 单片机 P2. 3 口输出高电平，送至声光报警电路。声光报警电路中 NE555 作业输 出高电平，使蜂鸣器宣布报警声，一起发光二极管发光报警，电路原理如图 6 所 示。 图 6 声光报警电路 3 体系的软件规划 体系软件规划分为智能输液监控设备部分和上位机长途监控渠道部分。智能输液监 控设备部分选用 C 言语编程完结，PC 上位机的长途监控渠道由 C#言语开发。 智能输液监控体系软件部分首要担任数据收集和通讯，其间包含流速设定、流速检 测、输液瓶液位监测、步进电机驱动操控、显现和报警等功用。体系在完结初始化 程序后，开端查询键盘输入状况，检测输液流速并调用流速检测子程序，并完结流 速显现；一起依据实测流速与设定流速的差错核算出电机转向及滚动间隔完结调理 流速。操控软件选用中止处理方法，每逢液滴经过，则触发中止。在中止处理程序
中，进行流速核算并更新显现，并判别输液液位是否低于警戒线以下，假如低于则 发动声光报警。下位机主程序流程图如图 7 所示。 图 7 下位机主程序流程图 实时输液监控体系的办理界面首要由输液流速监控区、剩下容量监控区、当时体系 状况值(如串口端口、波特率、输液瓶容量、WIFI 衔接状况)、断液按钮、个人信 息、串口参数设定、液瓶容量设定和程序运转状况监控等模块组成。其间输液流速 监控区显现了设定流速值和实时流速值。核算机软件体系配有数据库，数据库中录 入患者的个人信息，包含病因、用药阐明及输液方案等，体系具有报警和信息查询 功用。此软件体系界面规划友爱、易操作。当某床位输液瓶液位降到警戒线以下时， 体系弹出窗口提示，而且声响报警，一起显现地址信息。医务作业人员收到提示后， 经过实时输液监控体系宣布断液指令，并及时前往病房处理。 图 8 长途监控渠道办理界面 4 试验成果 智能医疗输液监控体系选用 250 mL 的生理盐水输液瓶进行测验。设定输液流速 50 滴/分，每毫升生理盐水为 20 滴，则设定流速为 0.042 mL/s，而实测流速为 0.0425 mL/s，如图 8 所示。每 20 分钟取一组数据，测验成果显现，输液流速平 均差错为±1 滴/分，液位报警呼应延时均匀时刻为 3.5s，体系功能安稳。 5 总结 本文规划了一种依据嵌入式 STM32 智能医疗输液监控体系，该体系经过下位机敏 能输液监控设备设置输液的流速和实时检测输液的流速、输液瓶的液位，经过步进 电机设备主动调理到设定的流速。经过无线传输模块将信息及时传送到上位机长途 监控渠道，医护作业人员经过上位机长途监控渠道实时输液监控体系，完结对多个 房间的下位机进行监控和办理。一起该体系具有声光报警、长途断液和个人信息查 询等功用。该智能医疗输液监控体系可便利完结多点输液、打针过程中会集监控与
办理，减轻医护作业人员的作业量及监护不妥形成的医疗事故。经过试验测验，该 智能医疗体系具有操作便利、呼应速度快、功能安稳、本钱低价等长处，有较高的 实用价值和经济效益，在医疗卫生领域有广泛的运用远景。
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