白士宇 李鶴 姜德文 侯東旭 沈陽工學(xué)院

智能醫(yī)療監(jiān)護機器人

白士宇 李鶴 姜德文 侯東旭 沈陽工學(xué)院

醫(yī)院進行治療時，對患者進行的監(jiān)控，需要由陪侍人員或者醫(yī)務(wù)工作者實時陪伴照顧，這樣既加重了醫(yī)護工作者的工作負(fù)擔(dān)，也讓病區(qū)的綜合管理變得不便利。隨著科技的不斷進步，實時醫(yī)療監(jiān)控已成為現(xiàn)代醫(yī)療中應(yīng)該具備的一部分。隨著單片機在監(jiān)測和報警技術(shù)中的發(fā)展，其在提高電子醫(yī)療設(shè)備性價比，促進電子醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展和普及中起到越來越重要的作用。

STM32單片機 醫(yī)療監(jiān)護 智能監(jiān)護

該設(shè)計智能醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)研究主體功能有三個：輸液監(jiān)控、智能藥箱、語音陪伴。其中輸液監(jiān)控和智能藥箱分別位于機器人的兩側(cè)。該智能監(jiān)護系統(tǒng)主要利用高性能STM32單片機作為核心，通過程序控制高精度紅外滴速監(jiān)測模塊，智能控溫加熱模塊，可調(diào)控氣泵加壓模塊，人工智能語音識別模塊來實現(xiàn)更加精確監(jiān)測與控制。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 硬件設(shè)計

系統(tǒng)的硬件主要包括智能藥盒，LCD屏，音響，高精度紅外滴速監(jiān)測模塊，智能控溫加熱模塊，可調(diào)控氣泵加壓模塊，人工智能語音識別模塊。

除了傳統(tǒng)的監(jiān)控功能，我們的監(jiān)護機器人還能增加一鍵報警功能，出現(xiàn)異常情況時，病人或家屬可以通過報警按鍵或語音，呼叫醫(yī)護人員及時處理，避免危險發(fā)生。

單片機會將處理好的程序通過無線模塊發(fā)送給接收端，接收端通過解碼將數(shù)據(jù)傳給電腦，并在上位機軟件中顯示出來。輸出的PWM信號控制驅(qū)動模塊的電壓輸出，從而控制氣泵的轉(zhuǎn)速，起到控壓的作用，達(dá)到不用高懸吊瓶且能正常輸液的效果。

圖1 實物結(jié)構(gòu)圖

圖2 上位機設(shè)計圖

1.2 軟件設(shè)計

上位機軟件使用VB．net進行開發(fā)，與機器人通過無線的方式進行通信，既能完成輸液情況的遠(yuǎn)程實時監(jiān)控，還能方便的設(shè)置藥箱提醒時間。上位機分別設(shè)置有“智能藥箱”和“輸液控制”兩個模塊。在“智能藥箱”模塊體中有12個按鈕分別代表對應(yīng)位置的藥盒。點擊藥盒按鈕后，窗體會顯示一個界面，界面中包括藥品名稱，每次劑量以及服藥時間三個關(guān)鍵信息。完整輸入信息并點擊確定，該藥盒就會在設(shè)定的時間提醒病人用藥。

使用時首先利用上位機軟件設(shè)置用藥信息，并通過無線通信方式下載到監(jiān)控機器人的處理器上，到了規(guī)定的用藥時間，處理器控制藥盒的數(shù)碼管循環(huán)發(fā)光顯示，并且有提示語音，病人可根據(jù)提示打開對應(yīng)藥盒。

2 系統(tǒng)測試

滴速監(jiān)測情況（20分鐘）見表1。

表1 滴速監(jiān)測情況

加熱測試情況（100次）見表2。

表2 加熱測試情況

3 總結(jié)

智能機器人技術(shù)是未來技術(shù)發(fā)展的制高點，是未來新興產(chǎn)業(yè)的支撐點，是未來社會服務(wù)的最佳幫手。

此產(chǎn)品運用低成本氣泵解決吊瓶高掛的缺陷，高精度傳感器實現(xiàn)滴速監(jiān)控，多級溫度控制，并將信息傳給無線終端。智能藥盒功能可以提前設(shè)置用藥提醒。利用語音識別功能與機器人進行簡單交談，或播放音樂等舒緩患者情緒。

發(fā)展智能機器人產(chǎn)業(yè)集群，面向新興制造業(yè)，深入研究分析產(chǎn)學(xué)研用之道，提高集成技術(shù)，使智能機器人發(fā)展真正做到產(chǎn)業(yè)化，系統(tǒng)集成化，實現(xiàn)資源優(yōu)勢互補。

該產(chǎn)品可廣泛的應(yīng)用于醫(yī)院與診所和家庭私人護理。由于產(chǎn)品體積小、成本低、性能優(yōu)異，便于市場推廣，更可以針對不同層次的用戶，定制更復(fù)雜的監(jiān)護功能，提升用戶的體驗感。

白士宇，男，本科在讀，研究方向為嵌入式開發(fā)。李鶴（通訊作者），男，沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院專業(yè)教師，研究方向為人工智能，嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。