物聯(lián)網(wǎng)輸液報警器

（北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 光電成像技術(shù)與系統(tǒng)教育部重點實驗室珠海分室 廣東 珠海 519088）

張 凱（通訊作者），陳林凱，馬 萍，陳嘉穎

1 引言

如今靜脈輸液在臨床醫(yī)學(xué)中已被廣泛應(yīng)用[1-5]，而國內(nèi)外目前醫(yī)學(xué)上對輸液的監(jiān)護方法包括：傳統(tǒng)人工監(jiān)護法；液體通電法式輸液報警，即通過將兩根并行排列的不銹鋼針，分別作為正負極，插入莫菲氏滴管，當(dāng)液滴通過時，與電極針接觸，使電路接通，產(chǎn)生一次脈沖信號，完成信息提取；質(zhì)量改變感應(yīng)輸液報警，當(dāng)液滴即將滴完，滴管重量發(fā)生改變時，能報警提醒；液面檢測法式輸液報警器，利用輸液瓶中液位的變化引起電容變化來監(jiān)測輸液瓶中的液位改變，當(dāng)液面低于設(shè)定值時會報警；和使用輸液泵報警提醒等。輸液中傳統(tǒng)的人工監(jiān)護法是指在輸液即將結(jié)束或輸液流速過快時人為的通知護士進行處理，這是當(dāng)前醫(yī)院最常見且病人最依賴的基本方法。而這種監(jiān)護法需要病人或陪護家屬不定時的觀察輸液情況，以免帶來更大危險[6-10]。因此，設(shè)計出一款安全可靠、實用方便的輸液報警裝置具有重要意義。

聯(lián)網(wǎng)輸液報警器運用近紅外光做傳感器，抗干擾能力強，儀器體積小、造價低，使用時直接附在現(xiàn)有的莫菲氏滴管上，屬于非接觸性測量，不對滴注過程造成任何影響，滴注一旦停止或出現(xiàn)輸液流速過快的情況，馬上可以進行聲光報警，同時通過串口WIFI無線模塊，再通過一個無線路由器連接到因特網(wǎng)。使用任何一個預(yù)設(shè)置好NetAssist軟件、有網(wǎng)絡(luò)連接的電腦，都可以接收來自輸液報警器所發(fā)出具體病房號、病床號輸液的報警信息，并且在計算機的終端上進行顯示，這樣便能及時地提醒醫(yī)護人員盡快進行相應(yīng)的處理，避免引起“回血”，甚至空氣栓塞等不良反應(yīng)。通過使用這種物聯(lián)網(wǎng)型的輸液報警器，能大大減輕醫(yī)護人員、病人及陪護人員的壓力負擔(dān)，為病人護理工作帶來極大的便利性，而且還能及時獲知輸液結(jié)束或輸液出現(xiàn)故障的信息。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 輸液報警器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

圖1 輸液報警器系統(tǒng)框圖

（1）單片計算機：采用STM32單片計算機，不斷對來自近紅外線光電傳感器的信號進行判斷處理

（2）近紅外光電傳感器：采用LM393芯片、對射式紅外頭，檢測到液滴滴落時輸出低電平信號

（3）WIFI無線模塊：采用ESP8266串口WIFI無線收發(fā)模塊，在檢測到液滴停止后，自動連入無線網(wǎng)絡(luò)向電腦管理軟件發(fā)送警報命令

（4）OLED顯示屏：顯示該儀器所工作的病房號與病床號等信息

（5）可充電鋰電池：3.7V聚合物鋰電池，350mAH

（6）充電管理電路：采用TP4056芯片，具有保護電路功能，為鋰電池充電

（7）蜂鳴器：在檢測到液滴停止后，發(fā)出聲音報警

（8）按鍵：手動按鍵，通過按鍵可以設(shè)置輸液報警器所工作的病房號及病床號，首次使用時設(shè)置WIFI無線模塊所連入的無線網(wǎng)絡(luò)的ID及密碼

（9）電腦管理軟件：采用NetAssist.exe軟件作為接收輸液結(jié)束或出現(xiàn)故障時對應(yīng)病房號、病床號警報命令顯示界面

為了實時監(jiān)測輸液的進行情況，利用近紅外線光電傳感器對有液滴滴落時輸出低電平，沒有液滴滴落時輸出高電平的特性，通過STM32單片計算機監(jiān)測高低電平的變化，若一段時間內(nèi)沒有監(jiān)測到低電平，系統(tǒng)將在OLED液晶顯示屏上提示并通過蜂鳴器報警，同時向預(yù)設(shè)置好NetAssist軟件、有網(wǎng)絡(luò)連接的電腦發(fā)出的報警信息，并且在計算機的終端上進行顯示對應(yīng)的病房號及病床號，醫(yī)護人員可在軟件界面處看到相應(yīng)信息，及時地進行相應(yīng)的處理。當(dāng)再次輸液時，可通過按鍵重新啟動儀器系統(tǒng)，同時自動開始監(jiān)測。

2.2 各個組成部分的電路原理圖如圖2所示。

圖2 各個組成部分的電路原理圖

2.3 電腦管理軟件NetAssist.exe顯示界面如圖3所示。

圖3 電腦顯示界面

3 結(jié)果及討論

3.1 整個系統(tǒng)設(shè)計完成后，裝配在一片37mm×22mm的雙面印刷電路板上，并配以用3D打印技術(shù)完成的機殼，整機重量大約為40克，尺寸為52×32×26毫米。

（1）輸液報警器采用近紅外波長的發(fā)光二極管作光源，檢測液滴信號，檢測所用的光敏二極管敏感范圍也選用近紅外波長范圍，與前述的光源匹配使用，以減少外界噪聲干擾。

（2）整個儀器直接附在莫非氏滴管的外表面，信號檢測過程不對藥物滴注過程有任何影響。

（3）整個儀器可設(shè)置所監(jiān)測的病人對應(yīng)的病房號及病床號，液滴停止后，系統(tǒng)將對應(yīng)的病房號與病床號輸液結(jié)束命令發(fā)送到電腦管理軟件界面上實時顯示。

（4）液滴停止后的系統(tǒng)判斷報警時間，可由用戶根據(jù)需要自行調(diào)節(jié)。

（5）系統(tǒng)采用3.7V充電鋰電池供電，對病人絕對安全。

3.2 關(guān)于對是否配置輸液報警器，護士到達同一間病房對不同病床處，處理所用時間進行了對比。配置有輸液報警器時護士到達病房病號處所用時間如表1所示。

表1 有輸液報警器時護士到達時間統(tǒng)計

3.3 沒有配置輸液報警器時護士到達病房病號處所用時間如表2所示。

表2 沒有輸液報警器時護士到達時間統(tǒng)計

3.4 對100次配置輸液報警器輸液時出現(xiàn)假陰性或假陽性報警故障次數(shù)進行檢測如表3所示。

表3 假陰性和假陽性報警次數(shù)統(tǒng)計

對出現(xiàn)了兩次假陰的情況進行分析，故障在于輸液時速度過快，儀器發(fā)出聲光報警并向電腦管理軟件發(fā)出輸液過快的警報信息。

4 結(jié)語

本項目所研制的具有無線網(wǎng)絡(luò)傳輸功能的輸液報警器，采用近紅外光作為液滴傳感器，在任何有無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域都可以使用，大大減少了醫(yī)護人員的工作量，降低了醫(yī)療事故發(fā)生率，技術(shù)成熟可靠，報警器已經(jīng)過大量臨床測試，系統(tǒng)穩(wěn)定且具有安全、可靠、操作簡單、成本低、可直接用于現(xiàn)有的輸液袋等優(yōu)點，適合推向醫(yī)學(xué)儀器市場。

[1]麥毅源，吳偉斌，史曉裕，張凱.一種新型輸液報警器[J].醫(yī)療裝備，2015，（18）：48.

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[4]董莎莉.基于服務(wù)與體驗的智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計研究[J].包裝工程，2016，（18）：125-128.

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