醫護達人

楊凌杰+李思達+吳鵬+李小卿+侯占強

摘 要：根據現實需求，文中設計了一款“醫護達人”系統。該系統由控制模塊、攝像頭、電機、無線傳輸、可視化界面組成，具有自動關閉輸液管道，防止血液回流的功能，大大提高了醫生、護士的工作效率，減輕了醫務人員的負擔，具有良好的社會效益與廣闊的市場前景。

關鍵詞：LabVIEW；血液回流

1 作品簡介

該系統主要由控制模塊、攝像頭、電機、無線傳輸、可視化界面構成，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、控制電機轉動以及通過藍牙串口向電腦發送數據。

（2）攝像頭模塊：本模塊由攝像頭、莫菲氏滴管和照明設備組成。利用攝像頭采集莫菲氏滴管內液面高度圖像，通過單片機分析來控制電機轉動。照明設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90°，實現液體的流通轉換；最后旋轉45°，關閉所有輸液管，以防止血液回流。

（4）無線傳輸模塊：利用無線傳輸模塊實現單片機與電腦之間的數據傳輸。每次換瓶的同時，單片機發送數字信號到電腦，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，方便醫護人員時刻關注病人的輸液進程，并在輸液完畢后進行提醒。

2 工作原理

該產品基本實現了基于k60的自動換瓶功能以及基于LabVIEW的“互聯網病房”功能。

2.1 基于k60的自動換瓶功能

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

通過攝像頭監測緩沖瓶內的液面位置，并利用k60單片機相應程序對采集的圖像進行處理。當液面出現明顯下降時，說明藥瓶中藥品已經流空，此時通過單片機給電機發送PWM信號，使電機旋轉90°，從而使下一瓶吊瓶流通，如此重復直至最后一瓶藥品。

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

2.2 基于LabVIEW的“互聯網病房”功能

為方便醫生護士對于病房的實時監控，我們利用軟件LabVIEW設計了可視化監控模塊。

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據。當一瓶藥品流完時，單片機給電腦發送數字信號，LabVIEW程序采集USB接口收到的信號后，使前面板中相應藥瓶的狀態轉變為空，當四個藥瓶都為空時輸液結束的燈亮起。

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

由多個“醫護達人”進行組網，可實現“互聯網病房”。

3 創新點

（1）可靠的穩定性和靈活的適應性。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，當外界環境干擾較大時會嚴重影響記錄效果，且輸液瓶規格不同也會影響記錄的液滴數，從而降低裝置的可靠性。“醫護達人”使用攝像頭實時監控液面高度，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格輸液瓶的要求。

（2）強大的軟件平臺。“醫護達人”不僅有可靠的機械裝置，還有強大的軟件支持。醫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，不僅節約了時間，提高了工作效率，還有助于醫生隨時掌握病人的情況，在輸液結束后能自動發出警報，避免忘記拔吊瓶的情況發生。

（3）人性化的設計。一些醫護人員偶爾會因為忙亂忘記或來不及給病人拔掉針頭，導致血液回流。而“醫護達人”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確判斷。

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

（3）“醫護達人”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省醫療機構的人力成本，提高效率，還可以節約患者和醫生的時間，大步提升醫療服務水平。更重要的是，在一些缺少醫護人員或者病人比較多的情況（如抗震救災、戰場救護）下能更好地發揮智能化的優勢，保障病人健康。endprint