宋宇+翁新武

摘 要： 介紹了一種醫(yī)用輸液監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一臺輸液中心管理PC機(jī)、一個輸液中心管理器、多個輸液監(jiān)控器、多個護(hù)士手持終端和多個中繼站。輸液監(jiān)控器利用紅外光電傳感器檢測輸液液位和滴速信息，通過無線方式發(fā)送至中繼站，中繼站再將信息轉(zhuǎn)發(fā)至輸液中心管理器，輸液中心管理器將信息集中處理后分發(fā)至在線護(hù)士手持終端機(jī)，并調(diào)度處于空閑的護(hù)士處理報警，同時通過上位機(jī)將數(shù)據(jù)上傳至輸液中心管理PC機(jī)進(jìn)行可視化的管理。該系統(tǒng)具有無線接收患者輸液和報警信息，統(tǒng)一分配信息，智能調(diào)度護(hù)士和輸液信息集中管理等優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞： 靜脈輸液； 遠(yuǎn)程監(jiān)控； 無線報警； 軟件設(shè)計

中圖分類號： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）03?0114?03

Intelligent management system for monitoring transfusion

SONG Yu， WENG Xin?wu

（College of Computer Science and Engineering， Changchun University of Technology， Changchun 130012， China）

Abstract： A monitoring and management system for medical transfusion is introduced， which includes one transfusion center management PC， one transfusion center manager， some transfusion monitor， some handheld terminal for nurses and some relay stations. The infrared photoelectric sensors is used in transfusion monitor to detect the information of liquid level and the dripping speed， the information is transmitted to the relay station wirelessly， and then transmitted to the transfusion center manager， after processed the information is sent to transfusion center management PC for visual management through upper computer. The system has the advantages of receiving transfusion and alarm information of patient wirelessly， unified information distribution， intelligent scheduling nurses and transfusion information centralized management， and so on.

Keywords： intravenous infusion； remote monitoring； wireless alarm； software design

0 引 言

目前，公知的輸液報警裝置都是在患者輸液結(jié)束后，通過輸液監(jiān)控器以有線或無線方式向護(hù)士站或護(hù)士手持終端發(fā)送報警信號，護(hù)士根據(jù)收到的報警信號再進(jìn)行相應(yīng)的處理。這種方式都是被動式的處理。以護(hù)士站為中心接收報警的為例，每次護(hù)士都需要回到護(hù)士站才能得知有沒有新的報警，而沒法在處理完一個情況后立即處理下一個情況。以護(hù)士手持終端為中心接收報警為例，有時可能幾個護(hù)士同時都去處理一個情況，而不能指定某一護(hù)士去處理。上述兩種情況下都沒有使護(hù)士護(hù)理效率最大化。

針對上述不足，本文提出了一種智能化輸液監(jiān)控管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架

1.1 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

本文介紹的智能化輸液監(jiān)控管理系統(tǒng)包括一臺輸液中心管理PC機(jī)、一個輸液中心管理器、多個輸液監(jiān)控器、多個護(hù)士手持終端和多個中繼站。輸液中心管理PC機(jī)和輸液中心管理器置于護(hù)士站，輸液監(jiān)控器使用時置于病房的輸液管上，護(hù)士手持終端使用時每位護(hù)士一個，中繼站每個樓層置一個。輸液中心管理器和輸液中心管理PC機(jī)以串口線相連?？紤]到有的病房和護(hù)士站距離較遠(yuǎn)，如直接由輸液監(jiān)控器向輸液中心管理器發(fā)射信號的話，可能會因為多道墻的阻隔而導(dǎo)致丟包率上升，因此本系統(tǒng)在每層樓道上增加一個中繼站，同一樓層病房內(nèi)的輸液監(jiān)控器向該中繼站發(fā)送信號，再由中繼站向輸液中心管理器發(fā)射信號，輸液中心管理器直接或通過中繼站向護(hù)士手持終端發(fā)射信號，這就減少了無線信號被多道墻阻擋導(dǎo)致丟包的問題，從結(jié)構(gòu)上保證了系統(tǒng)工作的可靠性。因此本系統(tǒng)采用的是樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

1.2 系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)的工作原理為： 輸液監(jiān)控器的傳感器把測試到的輸液液位、點滴速度信息及呼叫、摘換瓶和欠壓信號，由無線模塊把信息發(fā)送至輸液中心管理器，由輸液中心管理器對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，再根據(jù)相關(guān)規(guī)則，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為報警處理指示，轉(zhuǎn)發(fā)至護(hù)士手持終端，醫(yī)護(hù)人員根據(jù)護(hù)士手持終端提示進(jìn)行操作，同時輸液中心管理器通過上位機(jī)將數(shù)據(jù)上傳至輸液中心管理PC機(jī)，方便查看、管理患者輸液情況及調(diào)度護(hù)士進(jìn)行報警處理。

2 硬件電路

本系統(tǒng)主控芯片都采用ATmega16L單片機(jī)，外接8 MHz晶振，芯片內(nèi)有模擬比較器、10位A/D轉(zhuǎn)換、看門狗及電源管理等功能，無線通信模塊都采用SRW1012模塊，工作頻率為435 MHz，GFSK調(diào)制方式，采用3.7 V鋰電池經(jīng)XC6206P332MR穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓到3.3 V作為系統(tǒng)電源。

輸液監(jiān)控器采用槽型紅外光電開關(guān)作為輸液液位、點滴速度檢測傳感器，點滴速度檢測傳感器檢測到的信號作為ATmega16L模擬比較器的負(fù)極輸入信號，ATmega16L模擬比較器的正極輸入作為檢測門限，輸液液位檢測信號作為ATmega16L的A/D轉(zhuǎn)換輸入。輸液速度調(diào)節(jié)器采用微型步進(jìn)電機(jī)作為伺服機(jī)構(gòu)，同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，使電機(jī)正傳或反轉(zhuǎn)帶動夾持器夾緊或放松滴管，從而達(dá)到調(diào)節(jié)滴速的目的。并設(shè)置4個功能鍵， 8位數(shù)碼管作為鍵盤顯示單元，分別顯示病房號、床位號及點滴速度。輸液監(jiān)控器硬件原理框圖如圖2所示。

圖3為輸液中心管理器硬件原理框圖。時鐘模塊采用DS1302時鐘芯片，作為輸液信息的記錄時間，SD卡用于存儲輸液和報警信息，UART接口采用MAX232作為上微機(jī)電平轉(zhuǎn)換芯片，采用LCD液晶屏作為顯示屏，設(shè)有4個功能鍵，聲光振動報警單元包括一個LED和一個蜂鳴器。

圖2 輸液監(jiān)控器硬件原理框圖

圖3 輸液中心管理器硬件原理框圖

圖4為護(hù)士手持終端硬件原理框圖。護(hù)士手持終端為方便顯示輸液信息及報警情況采用 LCD作為顯示屏，設(shè)有4個功能鍵，并設(shè)有LED提示燈、蜂鳴器和振動馬達(dá)作為提示。

圖4 護(hù)士手持終端硬件原理框圖

圖5為中繼站硬件原理框圖。中繼站主要完成將輸液監(jiān)控器上傳的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至輸液中心管理器和建立網(wǎng)絡(luò)的功能，這需要長時間的不間斷運行，所以中繼站的功耗較大，最好能夠工作在有外接電源或容量較大的電池供電的條件下。

圖5 中繼站硬件原理框圖

3 軟件設(shè)計思想

3.1 通信協(xié)議

輸液監(jiān)控器向輸液中心管理器發(fā)送的輸液和報警信息有：病房號、病床號、輸液信號、換瓶信號、摘瓶信號、呼叫信號、欠壓信號；輸液中心管理器向輸液監(jiān)控器發(fā)送應(yīng)答信號。

輸液中心管理器向護(hù)士手持終端機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)有：護(hù)士手持終端機(jī)地址、病房號、病床號、輸液信號、換瓶信號、摘瓶信號、呼叫信號、欠壓信號、報警處理建議信號、撤銷報警信號；護(hù)士手持終端機(jī)向輸液中心管理器發(fā)送的數(shù)據(jù)有：護(hù)士手持終端機(jī)地址、開關(guān)機(jī)狀態(tài)、正在處理信號、處理完畢信號、處于空閑信號、應(yīng)答信號。

3.2 各節(jié)點軟件設(shè)計

3.2.1 輸液監(jiān)控器軟件設(shè)計

（1） 病房號、病床號設(shè)置：按 “設(shè)定”鍵，可依次選擇病房號和病床號，選擇某一位時，該位數(shù)碼管將閃爍，按“置數(shù)”鍵在0～9循環(huán)改變其數(shù)值，設(shè)定好后，再按“設(shè)定”鍵，退出病房號、病床號設(shè)置，進(jìn)入滴速設(shè)置；

（2） 滴速設(shè)置：此時滴速顯示數(shù)碼管將閃爍，置數(shù)方法和病房號設(shè)置一樣，設(shè)置好滴速后，液滴速度會自動通過滴速調(diào)節(jié)器及滴速檢測傳感器將滴速調(diào)節(jié)到設(shè)定的滴速；

（3） 摘/換瓶報警設(shè)置：按“摘換”鍵，按鍵按下表示換瓶報警類型，反之，按鍵彈起表示摘瓶報警類型；

（4） 輸液報警：液輸完畢，輸液監(jiān)控器的阻斷裝置將自動阻斷輸液，防止回血發(fā)生，同時蜂鳴器將發(fā)出“滴?滴”的鳴叫聲， LED指示燈閃爍，提醒患者，并自動向輸液中心管理器發(fā)送換瓶或摘瓶報警信號；

（5） 一鍵呼叫：如果患者有特殊護(hù)理要求，按“呼叫”鍵；護(hù)士站接到呼叫信號后，指令護(hù)士處理。

3.2.2 輸液中心管理器軟件設(shè)計

（1） 報警處理規(guī)則：輸液中心管理器接到輸液和報警信息，發(fā)出“滴?滴?滴”的提示聲，迅速將報警情況轉(zhuǎn)發(fā)給全部在線的護(hù)士手持終端機(jī)及輸液中心管理PC機(jī)；按照優(yōu)先級從高到低的換瓶、摘瓶、呼叫、電池欠壓、輸液的報警順序和時間先后順序進(jìn)行排序顯示，并按照顯示的順序，指令護(hù)士輪流處理；

（2） 信息共享：當(dāng)護(hù)士處理完指令事項后，護(hù)士要發(fā)處理完指令事項的信息；輸液中心管理器將收到處理完畢信號，此時會向所有在線護(hù)士手持終端機(jī)發(fā)送撤除該條報警信息，并存入FLASH存儲器，以備查看；

（3） 異常情況：在有患者輸液但沒有護(hù)士手持終端機(jī)在線時，輸液中心管理器將發(fā)出長“滴?滴”的告警聲音，直到有護(hù)士手持終端機(jī)在線，接受指令后，停止告警。

3.2.3 護(hù)士手持終端機(jī)軟件設(shè)計

（1）開關(guān)機(jī)設(shè)置：護(hù)士手持終端機(jī)開機(jī)后，自動向輸液中心管理器報告開機(jī)信息，護(hù)士手持終端機(jī)開機(jī)的數(shù)量將代表護(hù)士值班人數(shù)，護(hù)士手持終端機(jī)每次開機(jī)時，會接收到輸液中心管理器發(fā)來的所有當(dāng)前輸液情況；護(hù)士手持終端機(jī)關(guān)機(jī)時，將自動發(fā)送離線信號到輸液中心管理器后再斷電，輸液中心管理器將不再發(fā)送信息至該護(hù)士手持終端機(jī)；

（2） 報警提示：護(hù)士手持終端機(jī)接到輸液中心管理器發(fā)來的指令，第二聲光振動報警單元的蜂鳴器會連續(xù)發(fā)出兩次“滴?滴?滴”的聲音提示信號，LED指示燈連續(xù)閃爍，振動馬達(dá)會連續(xù)發(fā)出“嘟?嘟?嘟”的振動提示信號，提醒護(hù)士接收報警信息和處理指令；

（3） 處理方法：護(hù)士按照輸液中心管理器發(fā)來的處理建議，通過按“確定”鍵向輸液中心管理器發(fā)送接收該處理指令；護(hù)士處理完事項后，再按“確定”鍵，護(hù)士手持終端機(jī)會自動向輸液中心管理器發(fā)送指令處理完畢信號，此時該條報警信息將刪除；

（4） 狀態(tài)設(shè)置：按“狀態(tài)”鍵選擇處于工作狀態(tài)還是空閑狀態(tài)，“狀態(tài)”鍵按下表示處于工作狀態(tài)，反之，“狀態(tài)”鍵彈起表示處于空閑狀態(tài)，處于工作狀態(tài)時則不能接收報警處理建議。

3.2.4 中繼站軟件設(shè)計

（1） 轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)發(fā)輸液監(jiān)控器輸液信息至輸液中心管理器，轉(zhuǎn)發(fā)輸液中心管理器的應(yīng)答信號至輸液監(jiān)控器；轉(zhuǎn)發(fā)護(hù)士手持終端所在位置及狀態(tài)信息至輸液中心管理器，轉(zhuǎn)發(fā)輸液中心管理器的報警信息及處理建議至護(hù)士手持終端；

（2） 優(yōu)先級：優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)輸液監(jiān)控器給輸液中心管理器的信號，其次轉(zhuǎn)發(fā)輸液中心管理器給護(hù)士手持終端的信號，再轉(zhuǎn)發(fā)輸液中心管理器給輸液監(jiān)控器的信號，最后轉(zhuǎn)發(fā)護(hù)士手持終端給輸液中心管理器的信號；

（3） 工作狀態(tài)：在未轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時處于接收狀態(tài)，先接收到的數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)發(fā)，未發(fā)送成功的，經(jīng)短暫延遲后再發(fā)，直至轉(zhuǎn)發(fā)成功，處于發(fā)送狀態(tài)時不接收數(shù)據(jù)。

3.2.5 上位機(jī)軟件設(shè)計

輸液管理中心PC機(jī)負(fù)責(zé)對全部的節(jié)點進(jìn)行可視化的管理，包括對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理、滴速異常報警、輸液完畢報警和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等功能。軟件使用 VB 進(jìn)行開發(fā)，本輸液監(jiān)控管理軟件主要適用于靜脈輸液監(jiān)控管理系統(tǒng)的全部工作過程的控制，采用菜單式界面，直觀明了、操作簡單，具備監(jiān)視、控制、設(shè)定、記錄、查檔、打印、出現(xiàn)輸液故障語音提示等功能。

4 結(jié) 語

通過實際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)具有精度高、穩(wěn)定可靠、組網(wǎng)靈活、提前預(yù)警、統(tǒng)一分配信息、智能調(diào)度護(hù)士和輸液信息集中管理等優(yōu)勢，護(hù)士隨時隨地對整個病區(qū)的所有病房的詳細(xì)輸液信息一目了然，從而為患者能夠提供及時有效的護(hù)理以及醫(yī)院的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)范化的管理提供了極大地保障。該系統(tǒng)可進(jìn)一步推廣使用在其他醫(yī)療監(jiān)護(hù)領(lǐng)域，如獲取病人的血壓、體溫、心率及其他病理信號。

參考文獻(xiàn)

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[5] 陳勁松，徐學(xué)群.基于以太網(wǎng)的醫(yī)院病人體溫遠(yuǎn)程自動檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（11）：60?62.

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（4） 狀態(tài)設(shè)置：按“狀態(tài)”鍵選擇處于工作狀態(tài)還是空閑狀態(tài)，“狀態(tài)”鍵按下表示處于工作狀態(tài)，反之，“狀態(tài)”鍵彈起表示處于空閑狀態(tài)，處于工作狀態(tài)時則不能接收報警處理建議。

3.2.4 中繼站軟件設(shè)計

（1） 轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)發(fā)輸液監(jiān)控器輸液信息至輸液中心管理器，轉(zhuǎn)發(fā)輸液中心管理器的應(yīng)答信號至輸液監(jiān)控器；轉(zhuǎn)發(fā)護(hù)士手持終端所在位置及狀態(tài)信息至輸液中心管理器，轉(zhuǎn)發(fā)輸液中心管理器的報警信息及處理建議至護(hù)士手持終端；

（2） 優(yōu)先級：優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)輸液監(jiān)控器給輸液中心管理器的信號，其次轉(zhuǎn)發(fā)輸液中心管理器給護(hù)士手持終端的信號，再轉(zhuǎn)發(fā)輸液中心管理器給輸液監(jiān)控器的信號，最后轉(zhuǎn)發(fā)護(hù)士手持終端給輸液中心管理器的信號；

（3） 工作狀態(tài)：在未轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時處于接收狀態(tài)，先接收到的數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)發(fā)，未發(fā)送成功的，經(jīng)短暫延遲后再發(fā)，直至轉(zhuǎn)發(fā)成功，處于發(fā)送狀態(tài)時不接收數(shù)據(jù)。

3.2.5 上位機(jī)軟件設(shè)計

輸液管理中心PC機(jī)負(fù)責(zé)對全部的節(jié)點進(jìn)行可視化的管理，包括對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理、滴速異常報警、輸液完畢報警和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等功能。軟件使用 VB 進(jìn)行開發(fā)，本輸液監(jiān)控管理軟件主要適用于靜脈輸液監(jiān)控管理系統(tǒng)的全部工作過程的控制，采用菜單式界面，直觀明了、操作簡單，具備監(jiān)視、控制、設(shè)定、記錄、查檔、打印、出現(xiàn)輸液故障語音提示等功能。

4 結(jié) 語

通過實際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)具有精度高、穩(wěn)定可靠、組網(wǎng)靈活、提前預(yù)警、統(tǒng)一分配信息、智能調(diào)度護(hù)士和輸液信息集中管理等優(yōu)勢，護(hù)士隨時隨地對整個病區(qū)的所有病房的詳細(xì)輸液信息一目了然，從而為患者能夠提供及時有效的護(hù)理以及醫(yī)院的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)范化的管理提供了極大地保障。該系統(tǒng)可進(jìn)一步推廣使用在其他醫(yī)療監(jiān)護(hù)領(lǐng)域，如獲取病人的血壓、體溫、心率及其他病理信號。

參考文獻(xiàn)

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（4） 狀態(tài)設(shè)置：按“狀態(tài)”鍵選擇處于工作狀態(tài)還是空閑狀態(tài)，“狀態(tài)”鍵按下表示處于工作狀態(tài)，反之，“狀態(tài)”鍵彈起表示處于空閑狀態(tài)，處于工作狀態(tài)時則不能接收報警處理建議。

3.2.4 中繼站軟件設(shè)計

（1） 轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)發(fā)輸液監(jiān)控器輸液信息至輸液中心管理器，轉(zhuǎn)發(fā)輸液中心管理器的應(yīng)答信號至輸液監(jiān)控器；轉(zhuǎn)發(fā)護(hù)士手持終端所在位置及狀態(tài)信息至輸液中心管理器，轉(zhuǎn)發(fā)輸液中心管理器的報警信息及處理建議至護(hù)士手持終端；

（2） 優(yōu)先級：優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)輸液監(jiān)控器給輸液中心管理器的信號，其次轉(zhuǎn)發(fā)輸液中心管理器給護(hù)士手持終端的信號，再轉(zhuǎn)發(fā)輸液中心管理器給輸液監(jiān)控器的信號，最后轉(zhuǎn)發(fā)護(hù)士手持終端給輸液中心管理器的信號；

（3） 工作狀態(tài)：在未轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時處于接收狀態(tài)，先接收到的數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)發(fā)，未發(fā)送成功的，經(jīng)短暫延遲后再發(fā)，直至轉(zhuǎn)發(fā)成功，處于發(fā)送狀態(tài)時不接收數(shù)據(jù)。

3.2.5 上位機(jī)軟件設(shè)計

輸液管理中心PC機(jī)負(fù)責(zé)對全部的節(jié)點進(jìn)行可視化的管理，包括對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理、滴速異常報警、輸液完畢報警和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等功能。軟件使用 VB 進(jìn)行開發(fā)，本輸液監(jiān)控管理軟件主要適用于靜脈輸液監(jiān)控管理系統(tǒng)的全部工作過程的控制，采用菜單式界面，直觀明了、操作簡單，具備監(jiān)視、控制、設(shè)定、記錄、查檔、打印、出現(xiàn)輸液故障語音提示等功能。

4 結(jié) 語

通過實際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)具有精度高、穩(wěn)定可靠、組網(wǎng)靈活、提前預(yù)警、統(tǒng)一分配信息、智能調(diào)度護(hù)士和輸液信息集中管理等優(yōu)勢，護(hù)士隨時隨地對整個病區(qū)的所有病房的詳細(xì)輸液信息一目了然，從而為患者能夠提供及時有效的護(hù)理以及醫(yī)院的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)范化的管理提供了極大地保障。該系統(tǒng)可進(jìn)一步推廣使用在其他醫(yī)療監(jiān)護(hù)領(lǐng)域，如獲取病人的血壓、體溫、心率及其他病理信號。

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