基于ZigBee的輸液提醒遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

何光梅 穆倩倩 丁佳芊 商體佳 鄧甜甜 程玉娟

摘 要：為了使醫(yī)院輸液智能化、方便化，文章設(shè)計(jì)了一套基于ZigBee的輸液提醒遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)減輕醫(yī)護(hù)人員負(fù)擔(dān)，由水位監(jiān)測(cè)模塊、ZigBee遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、K60單片機(jī)等組成。該系統(tǒng)用液位檢測(cè)器監(jiān)控輸液進(jìn)度，步進(jìn)電機(jī)控制換液，輸液工作完成后蜂鳴器自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，ZigBee通信模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的功能。該產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，易于操作，成本低，裝置可重復(fù)使用無(wú)需每次消毒滅菌，操作方便，安全可靠。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)換液;循環(huán)使用;自動(dòng)報(bào)警;ZigBee模塊

0? ? 引言

現(xiàn)國(guó)內(nèi)仍然使用傳統(tǒng)的輸液裝置，該輸液裝置需要護(hù)士頻繁換液，且每位病人至少需要一名看護(hù)陪同。在輸液途中醫(yī)護(hù)人員需要時(shí)刻注意病人的輸液進(jìn)度，防止出現(xiàn)漏針回血等狀況，為此本團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了一套簡(jiǎn)單實(shí)用的醫(yī)療換液報(bào)警裝置。該裝置采用移動(dòng)電源供電，具有功耗小、成本低廉等特點(diǎn)。同時(shí)，該裝置還實(shí)現(xiàn)了安全可靠，操作簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。傳統(tǒng)輸液裝置與本系統(tǒng)的功能對(duì)比如表1所示。

綜上所述，傳統(tǒng)的輸液裝置容易因看護(hù)不利對(duì)患者造成回血傷害，無(wú)形中還會(huì)浪費(fèi)許多人力、物力、財(cái)力，并且增加醫(yī)護(hù)人員工作強(qiáng)度，因此，本團(tuán)隊(duì)研究出了這一款可自動(dòng)換液的裝置。

1? ? 輸液裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)

輸液裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示?，F(xiàn)以3瓶藥水為例，本產(chǎn)品主要是由水位傳感器、升桿電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、舵機(jī)、K60單片機(jī)、ZigBee模塊組成。

2? ? 工作流程

首先，護(hù)士按下啟動(dòng)鍵，升桿電機(jī)收到指令控制針頭自動(dòng)插入輸液瓶開(kāi)始輸液。位于升桿電機(jī)上的水位傳感器，感應(yīng)液面高度到達(dá)最低值之后升桿電機(jī)自動(dòng)下降，步進(jìn)電機(jī)控制升桿電機(jī)以及針頭移動(dòng)到達(dá)第二瓶輸液瓶瓶口位置，移動(dòng)途中輸液管上的舵機(jī)控制開(kāi)關(guān)關(guān)閉，不讓液體流動(dòng)，升桿電機(jī)步進(jìn)電機(jī)舵機(jī)重復(fù)以上指令，直到最后一瓶。當(dāng)位于最后一瓶輸液瓶上的水位傳感器感應(yīng)到液面高度到達(dá)一半時(shí)，通過(guò)ZigBee模塊向護(hù)士端發(fā)出警報(bào)提醒，護(hù)士端顯示病房病床號(hào)，提醒護(hù)士去相應(yīng)的病房，升桿電機(jī)上的水位傳感器感應(yīng)液面高度到達(dá)最低時(shí)候升桿電機(jī)自動(dòng)下降，舵機(jī)控制開(kāi)關(guān)關(guān)閉，步進(jìn)電機(jī)控制升桿電機(jī)以及針頭回到原始位置，護(hù)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(gè)模塊組成，分別是液位傳感器模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊。液位傳感器模塊負(fù)責(zé)監(jiān)控輸液進(jìn)度，驅(qū)動(dòng)模塊負(fù)責(zé)換藥，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)則由ZigBee模塊、蜂鳴器、LCD顯示屏組成，負(fù)責(zé)及時(shí)反饋輸液信息。

3.1? 液位傳感器模塊

本裝置使用兩個(gè)液位傳感器，分別負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)輸液軟管內(nèi)藥液高度和檢測(cè)末尾一瓶輸液剩余量。液位傳感器監(jiān)測(cè)到一瓶藥輸完時(shí)，顯示一個(gè)低電平，單片機(jī)接收到液位傳感器電位變化控制升桿電機(jī)下降，步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)到下一瓶口。輸液接近尾聲時(shí)及時(shí)提醒護(hù)士拔針。

3.2? 驅(qū)動(dòng)模塊

驅(qū)動(dòng)模塊的升桿電機(jī)收到啟動(dòng)、輸液完畢的指令后就會(huì)上升或下降。液位傳感器監(jiān)測(cè)到輸液軟管內(nèi)沒(méi)有藥液時(shí)，舵機(jī)關(guān)閉開(kāi)關(guān)，防止液體繼續(xù)流動(dòng)。當(dāng)升桿電機(jī)下降時(shí)，步進(jìn)電機(jī)按照設(shè)置好的角度移動(dòng)到下一藥瓶處，升桿電機(jī)重復(fù)以上指令，舵機(jī)開(kāi)關(guān)打開(kāi)。

3.3? 遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊

遠(yuǎn)程監(jiān)控主要由ZigBee技術(shù)[1]、LCD顯示屏、蜂鳴器組成。ZigBee是無(wú)線傳感通信應(yīng)用最廣泛的通信技術(shù)，該技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)低功耗、低成本的通信網(wǎng)絡(luò)。該技術(shù)比藍(lán)牙、WiFi傳輸范圍更廣泛，其傳輸距離可達(dá)到100 m，可容納254個(gè)從設(shè)備和1個(gè)主設(shè)備，該技術(shù)運(yùn)用到醫(yī)院是足夠的。LCD顯示屏的作用是顯示輸液完畢的病房號(hào)及病床號(hào)，蜂鳴器為提醒作用。輸液完畢時(shí)蜂鳴器報(bào)警，提醒護(hù)士及時(shí)關(guān)閉，最大限度保障輸液安全[2-5]。

4? ? 結(jié)語(yǔ)

本遠(yuǎn)程輸液監(jiān)控系統(tǒng)，采用的是無(wú)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(diǎn)，保證了輸液過(guò)程不對(duì)藥品造成污染，規(guī)避了醫(yī)療衛(wèi)生麻煩。而且本裝置能耗少，操作便捷，普通的醫(yī)護(hù)人員也能夠快速熟悉操作步驟。ZigBee可以同時(shí)連接多個(gè)服務(wù)器，將醫(yī)院的輸液系統(tǒng)同時(shí)覆蓋實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確檢測(cè)各病人輸液情況。同時(shí)，本裝置最大的優(yōu)勢(shì)能夠重復(fù)使用，主動(dòng)改換輸液藥瓶，提高病院工作效率，操作便捷。綜上所述，醫(yī)院使用更加安全可靠的醫(yī)療器械可以最大程度地提高醫(yī)院護(hù)士的工作效率，減少了不必要的人員浪費(fèi)，利用科技發(fā)展使醫(yī)院輸液工作變得自動(dòng)化和信息化。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]趙浩宇，周琳，吳昊.智能輸液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志，2018（9）：36-40.

[4]倪圣喆.基于ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的輸液進(jìn)程監(jiān)控系統(tǒng)[D].上海：上海交通大學(xué)，2014.

[5]黃瑩，徐立群，潘曉東.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的輸液監(jiān)控系統(tǒng)在病區(qū)輸液閉環(huán)管理中的應(yīng)用[J].解放軍護(hù)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