醫(yī)療設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張艷霞

（山西省中醫(yī)院，太原 030012）

醫(yī)療設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)是基于無線或有線網(wǎng)絡(luò)的智能監(jiān)控系統(tǒng)，可監(jiān)測(cè)供電電壓、電壓頻率、每路輸出電流、有功功率及無功功率等參數(shù)，其是利用智能監(jiān)控單元實(shí)現(xiàn)有效地遠(yuǎn)程監(jiān)控的電源監(jiān)控器，同時(shí)具備電源分配、防浪涌雷擊和電源管理功能[1-2]。智能監(jiān)控單元能夠支持遠(yuǎn)程控制，具有集中式管理、自動(dòng)周期控制、安全性管理、授權(quán)開關(guān)設(shè)備、設(shè)備利用率統(tǒng)計(jì)以及設(shè)備效益統(tǒng)計(jì)等功能[3]。

1 醫(yī)療設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

本文以輸液設(shè)備為研究對(duì)象，對(duì)其智能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)患者的輸液進(jìn)行智能控制。輸液設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)是為解決輸液速度過大和輸液時(shí)間長(zhǎng)且無人看護(hù)等問題，本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)和藍(lán)牙無線傳輸技術(shù)之間進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，有效提高了輸液的安全性，間接地減少了醫(yī)護(hù)人員的體力和精力損耗。

1.1 醫(yī)療設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的硬件開發(fā)

輸液設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)原則應(yīng)遵循安全可靠、具有非常強(qiáng)的抗干擾能力、在使用過程中，要通俗易懂，經(jīng)濟(jì)合理，能夠在患者身邊普及，減少患者的二次傷害[4]。其軟件的主要有單片機(jī)模塊、A/D轉(zhuǎn)換、聲光報(bào)警和LED模塊等部分構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 輸液系統(tǒng)智能監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

其中，每部分的作用如下。

1.1.1 單片機(jī)的選型

單片機(jī)具有功能多樣、價(jià)格低廉、多種拓展和性能優(yōu)越等特點(diǎn)，在手機(jī)、電腦、上位機(jī)等設(shè)備上得到廣泛應(yīng)用。輸液監(jiān)控系統(tǒng)的單片機(jī)采用哈佛型低8位的CMOS微控制器，其芯片的引腳示意圖如圖2所示。

1.1.2 電源電路

該監(jiān)控系統(tǒng)的電源模塊是一個(gè)非常重要的部分，直接關(guān)系到其監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，一般將家庭的交流電220V接入電源模塊，再將220V的電壓降低至12V和5V，分別接入對(duì)應(yīng)的各個(gè)控制部分。在轉(zhuǎn)換過程中，每個(gè)電源的輸入端都需要接入濾波器和穩(wěn)壓器，以此提高電源的穩(wěn)定性。

1.2 醫(yī)療設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

從該系統(tǒng)整體來分析，軟件系統(tǒng)主要由上位機(jī)、顯示器、滴速控制模塊、鍵盤輸出模塊、藍(lán)牙模塊和定時(shí)中斷模塊等部分組成。在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程中，各個(gè)模塊的作用如下。

圖2 單片機(jī)的引腳示意圖

1.2.1 滴液檢測(cè)模塊

滴液檢測(cè)模塊是依靠紅外傳感器感知信號(hào)，并將信號(hào)傳輸至單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換模塊。若傳感器檢測(cè)到有液滴滴下時(shí)，就會(huì)對(duì)A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出電壓信號(hào)，此時(shí)，單片機(jī)的電壓就會(huì)發(fā)生改變，并發(fā)出脈沖信號(hào)，將計(jì)時(shí)器進(jìn)行調(diào)整和累加。

1.2.2 LED 顯示模塊

LED顯示模塊的芯片選擇為ST7920，該芯片采用串行模式通信，能夠較好地與單片機(jī)進(jìn)行通信，性能穩(wěn)定，LED的程序編寫分為L(zhǎng)ED初始化、寫數(shù)據(jù)、寫命令、讀數(shù)據(jù)、串口接收和串口發(fā)送等部分。

1.2.3 藍(lán)牙傳輸模塊

該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)使用的藍(lán)牙模塊是通過TXD與RXD端與單片機(jī)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。而藍(lán)牙模塊是通過RS232模塊與上位機(jī)進(jìn)行串口通信。該系統(tǒng)的藍(lán)牙模塊與單片機(jī)進(jìn)行通信之前一般需要對(duì)單片機(jī)的參數(shù)進(jìn)行初始化定義，其中，包括波特率設(shè)定、接收器和發(fā)送器模塊的初始化設(shè)置。

2 醫(yī)療設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)試

在醫(yī)療設(shè)備智能化監(jiān)控系統(tǒng)的測(cè)試之前，必須先檢查硬件電路中各個(gè)芯片的引腳是否存在缺陷和錯(cuò)誤，尤其是焊接是否存在虛焊等現(xiàn)象，以及各個(gè)模塊是否能夠正常工作。在進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)測(cè)試時(shí)，需要對(duì)己經(jīng)設(shè)計(jì)完成的每個(gè)硬件進(jìn)行靜態(tài)檢查，分析各個(gè)模塊的功能，以此排除人為疏忽的誤差，最后確定硬件設(shè)計(jì)沒有錯(cuò)誤后，再接入軟件模塊，進(jìn)行下一步調(diào)試。最后，通過軟件的控制，程序的運(yùn)行，下位機(jī)的鍵盤輸入患者信息，如需要點(diǎn)滴的速度、時(shí)間等。根據(jù)流體力學(xué)的原理，液體形成液滴滴下時(shí)，1ml的液體可以滴20滴，因此，液滴輸入的剩余時(shí)間可以通過如下公式得到：

這樣能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)輸液進(jìn)度信息，并隨時(shí)進(jìn)行反饋，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，其結(jié)果具有準(zhǔn)確性和高效性。

3 總結(jié)

通過對(duì)醫(yī)療設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使醫(yī)院和保健院對(duì)醫(yī)療設(shè)備的使用和管理實(shí)現(xiàn)了無紙化數(shù)據(jù)傳輸和儲(chǔ)存，能夠降低醫(yī)院的醫(yī)療成本，縮短了家屬的陪護(hù)時(shí)間，有效提高了醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備的使用，間接體現(xiàn)了該智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有安全可靠、操作簡(jiǎn)單和性能優(yōu)越，進(jìn)一步推動(dòng)醫(yī)院信息化水平建設(shè)，提高患者的滿意度。可見，對(duì)醫(yī)療設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析，能夠?yàn)獒t(yī)療設(shè)備的完善奠定良好基礎(chǔ)。