医护达人

杨凌杰+李思达+吴鹏+李小卿+侯占强

摘 要：根据现实需求，文中设计了一款“医护达人”系统。该系统由控制模块、摄像头、电机、无线传输、可视化界面组成，具有自动关闭输液管道，防止血液回流的功能，大大提高了医生、护士的工作效率，减轻了医务人员的负担，具有良好的社会效益与广阔的市场前景。

关键词：LabVIEW；血液回流

1 作品简介

该系统主要由控制模块、摄像头、电机、无线传输、可视化界面构成，如图1所示。

（1）控制模块：使用k60单片机作为控制枢纽，利用图像处理程序判断液面、控制电机转动以及通过蓝牙串口向电脑发送数据。

（2）摄像头模块：本模块由摄像头、莫菲氏滴管和照明设备组成。利用摄像头采集莫菲氏滴管内液面高度图像，通过单片机分析来控制电机转动。照明设备用于提高图像清晰度。

（3）电机模块：使用步进电机对输液管的流通进行控制，通过单片机控制电机每次旋转90°，实现液体的流通转换；最后旋转45°，关闭所有输液管，以防止血液回流。

（4）无线传输模块：利用无线传输模块实现单片机与电脑之间的数据传输。每次换瓶的同时，单片机发送数字信号到电脑，LabVIEW对信号进行采集处理后显示在屏幕上。

（5）LabVIEW可视化模块：通过LabVIEW编写出可视化界面，方便医护人员时刻关注病人的输液进程，并在输液完毕后进行提醒。

2 工作原理

该产品基本实现了基于k60的自动换瓶功能以及基于LabVIEW的“互联网病房”功能。

2.1 基于k60的自动换瓶功能

由电机上的转子推开挤压板，使得该管（A管）内液体顺畅留下，其余管仍继续处于封闭状态，如图2所示。

通过摄像头监测缓冲瓶内的液面位置，并利用k60单片机相应程序对采集的图像进行处理。当液面出现明显下降时，说明药瓶中药品已经流空，此時通过单片机给电机发送PWM信号，使电机旋转90°，从而使下一瓶吊瓶流通，如此重复直至最后一瓶药品。

当最后一瓶药品流完时，单片机给电机发送数字信号，使电机旋转45°，将转子偏向角落，从而使得四个药瓶都处于关闭状态，该动作可防止输液完成后血液回流，使系统更具安全性、实用性。

2.2 基于LabVIEW的“互联网病房”功能

为方便医生护士对于病房的实时监控，我们利用软件LabVIEW设计了可视化监控模块。

该模块通过无线蓝牙串口与k60单片机相连，可以接收由k60图像处理后返回的数据。当一瓶药品流完时，单片机给电脑发送数字信号，LabVIEW程序采集USB接口收到的信号后，使前面板中相应药瓶的状态转变为空，当四个药瓶都为空时输液结束的灯亮起。

该模块还具有记录病人姓名、年龄、病情等简要信息的功能，有利于医生掌握病人情况，提高了设计的人性化。

由多个“医护达人”进行组网，可实现“互联网病房”。

3 创新点

（1）可靠的稳定性和灵活的适应性。自动换瓶输液装置主要使用红外传感器记录下落的液滴数，当外界环境干扰较大时会严重影响记录效果，且输液瓶规格不同也会影响记录的液滴数，从而降低装置的可靠性。“医护达人”使用摄像头实时监控液面高度，即使是微小的变化也能轻易捕捉，在增加可靠性的同时还能满足不同规格输液瓶的要求。

（2）强大的软件平台。“医护达人”不仅有可靠的机械装置，还有强大的软件支持。医护人员可以通过软件平台实时了解每个病人输液瓶的情况，不仅节约了时间，提高了工作效率，还有助于医生随时掌握病人的情况，在输液结束后能自动发出警报，避免忘记拔吊瓶的情况发生。

（3）人性化的设计。一些医护人员偶尔会因为忙乱忘记或来不及给病人拔掉针头，导致血液回流。而“医护达人”在输完液后能封闭管子，达到防止血液回流的目的。

4 市场前景

（1）目前市场上现有的智能输液装置主要利用液滴检测法，但外界干扰对其影响很大。而“医护达人”采用图像处理方法，通过判断液面位置进行换瓶，即使在外界晃动很大的情况下依然能够做出准确判断。

（2）医疗设备对于精度要求很高，否则首先就会遭到病人的拒绝。因此“医护达人”的高稳定性和良好的交互性势必受到医生和病人的青睐，竞争力强，市场前景广阔。

（3）“医护达人”的成本主要集中在单片机、摄像头和电机部分，而这些成分都具有较长的使用寿命。从长远角度考虑，该装置不仅可以极大地节省医疗机构的人力成本，提高效率，还可以节约患者和医生的时间，大步提升医疗服务水平。更重要的是，在一些缺少医护人员或者病人比较多的情况（如抗震救灾、战场救护）下能更好地发挥智能化的优势，保障病人健康。endprint