基于ZigBee的輸液提醒遠程監控系統設計與實現

何光梅 穆倩倩 丁佳芊 商體佳 鄧甜甜 程玉娟

摘 要：為了使醫院輸液智能化、方便化，文章設計了一套基于ZigBee的輸液提醒遠程監控系統減輕醫護人員負擔，由水位監測模塊、ZigBee遠程監控系統、K60單片機等組成。該系統用液位檢測器監控輸液進度，步進電機控制換液，輸液工作完成后蜂鳴器自動發出警報，ZigBee通信模塊實現遠程監測的功能。該產品設計方案整體結構簡單，體積小，易于操作，成本低，裝置可重復使用無需每次消毒滅菌，操作方便，安全可靠。

關鍵詞：自動換液;循環使用;自動報警;ZigBee模塊

0? ? 引言

現國內仍然使用傳統的輸液裝置，該輸液裝置需要護士頻繁換液，且每位病人至少需要一名看護陪同。在輸液途中醫護人員需要時刻注意病人的輸液進度，防止出現漏針回血等狀況，為此本團隊設計并開發了一套簡單實用的醫療換液報警裝置。該裝置采用移動電源供電，具有功耗小、成本低廉等特點。同時，該裝置還實現了安全可靠，操作簡單，實時監控等功能。傳統輸液裝置與本系統的功能對比如表1所示。

綜上所述，傳統的輸液裝置容易因看護不利對患者造成回血傷害，無形中還會浪費許多人力、物力、財力，并且增加醫護人員工作強度，因此，本團隊研究出了這一款可自動換液的裝置。

1? ? 輸液裝置系統設計

輸液裝置系統的設計結構如圖1所示。現以3瓶藥水為例，本產品主要是由水位傳感器、升桿電機、步進電機、舵機、K60單片機、ZigBee模塊組成。

2? ? 工作流程

首先，護士按下啟動鍵，升桿電機收到指令控制針頭自動插入輸液瓶開始輸液。位于升桿電機上的水位傳感器，感應液面高度到達最低值之后升桿電機自動下降，步進電機控制升桿電機以及針頭移動到達第二瓶輸液瓶瓶口位置，移動途中輸液管上的舵機控制開關關閉，不讓液體流動，升桿電機步進電機舵機重復以上指令，直到最后一瓶。當位于最后一瓶輸液瓶上的水位傳感器感應到液面高度到達一半時，通過ZigBee模塊向護士端發出警報提醒，護士端顯示病房病床號，提醒護士去相應的病房，升桿電機上的水位傳感器感應液面高度到達最低時候升桿電機自動下降，舵機控制開關關閉，步進電機控制升桿電機以及針頭回到原始位置，護士拔針，具體流程如圖2所示。

3? ? 輸液器模塊

本輸液裝置由以下幾個模塊組成，分別是液位傳感器模塊、驅動模塊、遠程監控模塊。液位傳感器模塊負責監控輸液進度，驅動模塊負責換藥，遠程監控系統則由ZigBee模塊、蜂鳴器、LCD顯示屏組成，負責及時反饋輸液信息。

3.1? 液位傳感器模塊

本裝置使用兩個液位傳感器，分別負責監測輸液軟管內藥液高度和檢測末尾一瓶輸液剩余量。液位傳感器監測到一瓶藥輸完時，顯示一個低電平，單片機接收到液位傳感器電位變化控制升桿電機下降，步進電機移動到下一瓶口。輸液接近尾聲時及時提醒護士拔針。

3.2? 驅動模塊

驅動模塊的升桿電機收到啟動、輸液完畢的指令后就會上升或下降。液位傳感器監測到輸液軟管內沒有藥液時，舵機關閉開關，防止液體繼續流動。當升桿電機下降時，步進電機按照設置好的角度移動到下一藥瓶處，升桿電機重復以上指令，舵機開關打開。

3.3? 遠程監控模塊

遠程監控主要由ZigBee技術[1]、LCD顯示屏、蜂鳴器組成。ZigBee是無線傳感通信應用最廣泛的通信技術，該技術構建了一個低功耗、低成本的通信網絡。該技術比藍牙、WiFi傳輸范圍更廣泛，其傳輸距離可達到100 m，可容納254個從設備和1個主設備，該技術運用到醫院是足夠的。LCD顯示屏的作用是顯示輸液完畢的病房號及病床號，蜂鳴器為提醒作用。輸液完畢時蜂鳴器報警，提醒護士及時關閉，最大限度保障輸液安全[2-5]。

4? ? 結語

本遠程輸液監控系統，采用的是無接觸式的液位傳感器，避免了其他液位傳感器都需要接觸以及滲入液體的特點，保證了輸液過程不對藥品造成污染，規避了醫療衛生麻煩。而且本裝置能耗少，操作便捷，普通的醫護人員也能夠快速熟悉操作步驟。ZigBee可以同時連接多個服務器，將醫院的輸液系統同時覆蓋實現準確檢測各病人輸液情況。同時，本裝置最大的優勢能夠重復使用，主動改換輸液藥瓶，提高病院工作效率，操作便捷。綜上所述，醫院使用更加安全可靠的醫療器械可以最大程度地提高醫院護士的工作效率，減少了不必要的人員浪費，利用科技發展使醫院輸液工作變得自動化和信息化。

[參考文獻]

[1]嚴林波.基于ZigBee技術的無線通信模塊研究[J].科學技術創新，2020（29）：88-89.

[2]魏嘉暢，李賢良，閆勃，等.自動換液報警靜脈輸液器[J].科技風，2020（19）：15，19.

[3]趙浩宇，周琳，吳昊.智能輸液監測系統設計與應用[J].醫學信息學雜志，2018（9）：36-40.

[4]倪圣喆.基于ZigBee無線傳感網絡的輸液進程監控系統[D].上海：上海交通大學，2014.

[5]黃瑩，徐立群，潘曉東.基于物聯網技術的輸液監控系統在病區輸液閉環管理中的應用[J].解放軍護理雜志，2014（22）：55-57.

（編輯 姚 鑫）

Design and implementation of remote monitoring system of

infusion reminder based on ZigBee

He Guangmei， Mu Qianqian， Ding Jiaqian， Shang Tijia， Deng Tiantian， Cheng Yujuan

（School of Mathematics and Big Data， Guizhou Normal University， Guiyang 550018， China）

Abstract：In order to make the hospital infusion intelligent and convenient， our team designed a set of infusion reminder remote monitoring system based on ZigBee to reduce the burden of medical staff， which is composed of water level monitoring module， ZigBee remote monitoring system， K60 MCU， etc. In this system， liquid level detector is used to monitor the infusion progress， step motor is used to control the liquid change， and the buzzer will give an alarm automatically after the infusion is completed. ZigBee communication module realizes the function of remote monitoring. The design scheme of the product has the advantages of simple overall structure， small volume， easy operation， low cost， reusable device， no need of disinfection and sterilization every time， convenient operation， safe and reliable.

Key words：automatic liquid change; recycling; automatic alarm; ZigBee module