楊凌杰+李思達+吳鵬+李小卿+侯占強

摘 要：根據(jù)現(xiàn)實需求，文中設(shè)計了一款“醫(yī)護達人”系統(tǒng)。該系統(tǒng)由控制模塊、攝像頭、電機、無線傳輸、可視化界面組成，具有自動關(guān)閉輸液管道，防止血液回流的功能，大大提高了醫(yī)生、護士的工作效率，減輕了醫(yī)務(wù)人員的負擔(dān)，具有良好的社會效益與廣闊的市場前景。

關(guān)鍵詞：LabVIEW；血液回流

1 作品簡介

該系統(tǒng)主要由控制模塊、攝像頭、電機、無線傳輸、可視化界面構(gòu)成，如圖1所示。

（1）控制模塊：使用k60單片機作為控制樞紐，利用圖像處理程序判斷液面、控制電機轉(zhuǎn)動以及通過藍牙串口向電腦發(fā)送數(shù)據(jù)。

（2）攝像頭模塊：本模塊由攝像頭、莫菲氏滴管和照明設(shè)備組成。利用攝像頭采集莫菲氏滴管內(nèi)液面高度圖像，通過單片機分析來控制電機轉(zhuǎn)動。照明設(shè)備用于提高圖像清晰度。

（3）電機模塊：使用步進電機對輸液管的流通進行控制，通過單片機控制電機每次旋轉(zhuǎn)90°，實現(xiàn)液體的流通轉(zhuǎn)換；最后旋轉(zhuǎn)45°，關(guān)閉所有輸液管，以防止血液回流。

（4）無線傳輸模塊：利用無線傳輸模塊實現(xiàn)單片機與電腦之間的數(shù)據(jù)傳輸。每次換瓶的同時，單片機發(fā)送數(shù)字信號到電腦，LabVIEW對信號進行采集處理后顯示在屏幕上。

（5）LabVIEW可視化模塊：通過LabVIEW編寫出可視化界面，方便醫(yī)護人員時刻關(guān)注病人的輸液進程，并在輸液完畢后進行提醒。

2 工作原理

該產(chǎn)品基本實現(xiàn)了基于k60的自動換瓶功能以及基于LabVIEW的“互聯(lián)網(wǎng)病房”功能。

2.1 基于k60的自動換瓶功能

由電機上的轉(zhuǎn)子推開擠壓板，使得該管（A管）內(nèi)液體順暢留下，其余管仍繼續(xù)處于封閉狀態(tài)，如圖2所示。

通過攝像頭監(jiān)測緩沖瓶內(nèi)的液面位置，并利用k60單片機相應(yīng)程序?qū)Σ杉膱D像進行處理。當(dāng)液面出現(xiàn)明顯下降時，說明藥瓶中藥品已經(jīng)流空，此時通過單片機給電機發(fā)送PWM信號，使電機旋轉(zhuǎn)90°，從而使下一瓶吊瓶流通，如此重復(fù)直至最后一瓶藥品。

當(dāng)最后一瓶藥品流完時，單片機給電機發(fā)送數(shù)字信號，使電機旋轉(zhuǎn)45°，將轉(zhuǎn)子偏向角落，從而使得四個藥瓶都處于關(guān)閉狀態(tài)，該動作可防止輸液完成后血液回流，使系統(tǒng)更具安全性、實用性。

2.2 基于LabVIEW的“互聯(lián)網(wǎng)病房”功能

為方便醫(yī)生護士對于病房的實時監(jiān)控，我們利用軟件LabVIEW設(shè)計了可視化監(jiān)控模塊。

該模塊通過無線藍牙串口與k60單片機相連，可以接收由k60圖像處理后返回的數(shù)據(jù)。當(dāng)一瓶藥品流完時，單片機給電腦發(fā)送數(shù)字信號，LabVIEW程序采集USB接口收到的信號后，使前面板中相應(yīng)藥瓶的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭?，?dāng)四個藥瓶都為空時輸液結(jié)束的燈亮起。

該模塊還具有記錄病人姓名、年齡、病情等簡要信息的功能，有利于醫(yī)生掌握病人情況，提高了設(shè)計的人性化。

由多個“醫(yī)護達人”進行組網(wǎng)，可實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)病房”。

3 創(chuàng)新點

（1）可靠的穩(wěn)定性和靈活的適應(yīng)性。自動換瓶輸液裝置主要使用紅外傳感器記錄下落的液滴數(shù)，當(dāng)外界環(huán)境干擾較大時會嚴(yán)重影響記錄效果，且輸液瓶規(guī)格不同也會影響記錄的液滴數(shù)，從而降低裝置的可靠性?！搬t(yī)護達人”使用攝像頭實時監(jiān)控液面高度，即使是微小的變化也能輕易捕捉，在增加可靠性的同時還能滿足不同規(guī)格輸液瓶的要求。

（2）強大的軟件平臺?！搬t(yī)護達人”不僅有可靠的機械裝置，還有強大的軟件支持。醫(yī)護人員可以通過軟件平臺實時了解每個病人輸液瓶的情況，不僅節(jié)約了時間，提高了工作效率，還有助于醫(yī)生隨時掌握病人的情況，在輸液結(jié)束后能自動發(fā)出警報，避免忘記拔吊瓶的情況發(fā)生。

（3）人性化的設(shè)計。一些醫(yī)護人員偶爾會因為忙亂忘記或來不及給病人拔掉針頭，導(dǎo)致血液回流。而“醫(yī)護達人”在輸完液后能封閉管子，達到防止血液回流的目的。

4 市場前景

（1）目前市場上現(xiàn)有的智能輸液裝置主要利用液滴檢測法，但外界干擾對其影響很大。而“醫(yī)護達人”采用圖像處理方法，通過判斷液面位置進行換瓶，即使在外界晃動很大的情況下依然能夠做出準(zhǔn)確判斷。

（2）醫(yī)療設(shè)備對于精度要求很高，否則首先就會遭到病人的拒絕。因此“醫(yī)護達人”的高穩(wěn)定性和良好的交互性勢必受到醫(yī)生和病人的青睞，競爭力強，市場前景廣闊。

（3）“醫(yī)護達人”的成本主要集中在單片機、攝像頭和電機部分，而這些成分都具有較長的使用壽命。從長遠角度考慮，該裝置不僅可以極大地節(jié)省醫(yī)療機構(gòu)的人力成本，提高效率，還可以節(jié)約患者和醫(yī)生的時間，大步提升醫(yī)療服務(wù)水平。更重要的是，在一些缺少醫(yī)護人員或者病人比較多的情況（如抗震救災(zāi)、戰(zhàn)場救護）下能更好地發(fā)揮智能化的優(yōu)勢，保障病人健康。endprint