趙 明 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 天津 300222洛陽(yáng)鐵路信息工程學(xué)校 河南洛陽(yáng) 471000

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光電監(jiān)控技術(shù)在智能醫(yī)療中的應(yīng)用探討

趙 明 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 天津 300222
洛陽(yáng)鐵路信息工程學(xué)校 河南洛陽(yáng) 471000

【文章摘要】

目前，對(duì)輸液醫(yī)療進(jìn)行處理的過(guò)程中，很多醫(yī)院使用的還是人工的方式。這種方式比較落后，不僅不能滿足精確度的要求，而且經(jīng)常出現(xiàn)輸液反常、不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)完成輸液的情況，這些會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的醫(yī)療事故。進(jìn)入新世紀(jì)后，信息化技術(shù)發(fā)展速度不斷加快，這在數(shù)字化醫(yī)療發(fā)展過(guò)程中起到了極大的促進(jìn)作用，讓醫(yī)療的智能化水平不斷提升。不僅讓醫(yī)院實(shí)現(xiàn)了信息化管理，也讓醫(yī)療事務(wù)全面走向智能化、人性化。在這樣的大背景下，筆者在文中就主要在輸液中使用光電監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行深入的探討。

【關(guān)鍵詞】

數(shù)字醫(yī)療；光電監(jiān)控；智能輸液；信息化

就當(dāng)前的實(shí)際情況而言，護(hù)士人工管控的方式是當(dāng)前醫(yī)院在對(duì)病人進(jìn)行輸液過(guò)程中使用的主要方式，也就是說(shuō)輸液的速度由護(hù)士人工進(jìn)行調(diào)整。要是滴定的過(guò)程中出現(xiàn)異常亦或者完成輸液后，護(hù)士沒有及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并采取措施，就會(huì)造成凝血、血管沖入空氣等情況。輕則讓醫(yī)療契機(jī)耽誤，重的會(huì)導(dǎo)致醫(yī)療事故。當(dāng)前臨床上使用的輸液器械比較單一，結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，幾乎談不上智能化，筆者認(rèn)為輸液監(jiān)控系統(tǒng)是最佳的選擇，筆者在本文中就其進(jìn)行深入的研究。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

組成智能輸液管理系統(tǒng)的主要是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、PC機(jī)主控等多個(gè)模塊。無(wú)線網(wǎng)接入技術(shù)是系統(tǒng)所支持的，對(duì)節(jié)點(diǎn)和總節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制的是主機(jī)，以便于智能化的輸液控制得以實(shí)現(xiàn)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)和總節(jié)點(diǎn)之間的通信，這讓行程的監(jiān)控系統(tǒng)具有較強(qiáng)的分布式。其工作過(guò)程為：紅外信號(hào)由輸液現(xiàn)場(chǎng)的節(jié)點(diǎn)管理器發(fā)射，對(duì)發(fā)自傳感器的信息進(jìn)行接收，通俗的講就是對(duì)輸液瓶中的液體位置、輸液的速度等信息利用傳感器進(jìn)行采集。單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)一組輸液節(jié)點(diǎn)進(jìn)行集中地管理是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控子節(jié)點(diǎn)的管理方式，并分析和處理采集到的實(shí)施信息。以采集到的信息為基礎(chǔ)單片機(jī)自動(dòng)的控制節(jié)點(diǎn)輸液器的滴定速度，實(shí)現(xiàn)這一操作需要借助步進(jìn)電機(jī)。和設(shè)定的液位相比較，一旦輸液瓶中的液位定于此值，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行警報(bào)操作，或者是播放具有提醒性質(zhì)的音樂，以便于護(hù)士等人員采取行動(dòng)。每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)對(duì)輸液信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的收集并借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向輸液監(jiān)控總點(diǎn)傳輸，在USB接口幫助下實(shí)現(xiàn)上位機(jī)系統(tǒng)和總結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系。A T89C51單片機(jī)是該系統(tǒng)在總節(jié)點(diǎn)上使用的單片機(jī)，相對(duì)來(lái)講一般的計(jì)算機(jī)就可以充當(dāng)上位機(jī)的角色，總站的控制器和上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的方式與上位機(jī)和總節(jié)點(diǎn)通信的方式一樣，都是采用USB接口，在計(jì)算機(jī)前醫(yī)護(hù)工作者可以監(jiān)控和管理全部的輸液子站。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與原理

就單獨(dú)的輸液監(jiān)測(cè)站來(lái)講，其采集輸液信息（輸液速度、液位等）的技術(shù)為光電檢測(cè)。具體上講，使用三極管或者二極管等器件當(dāng)成發(fā)射/接收管在滴定瓶上安裝。由發(fā)生管發(fā)射的信號(hào)在穿過(guò)輸液瓶后被三極管接收，然后形成可以轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)的光電信號(hào)。當(dāng)?shù)味ǖ乃俣冗^(guò)快時(shí)，發(fā)射信號(hào)的二極管就會(huì)變得衰弱，會(huì)形成弱化三極管光電信號(hào)的作用。只有對(duì)三極管的輸出電流進(jìn)行檢測(cè)，然后轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，就可以獲取比較精確的輸液熟讀，然后再次根據(jù)分析、處理變換成新的輸液速度。同樣，檢測(cè)液位的原理也和此有相似之處。當(dāng)輸液瓶的液位下降到警戒線下方后，紅外線就會(huì)完全穿透，這樣會(huì)急劇的改變電壓信號(hào)，讓其出現(xiàn)較大的改變（跳變），此時(shí)有單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)就會(huì)向輸液節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生警報(bào)，讓警報(bào)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)聲音。

該系統(tǒng)控制步進(jìn)電機(jī)的是單片機(jī)系統(tǒng)，其也會(huì)對(duì)節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)步電機(jī)對(duì)輸液瓶的液面高度進(jìn)行檢測(cè)以便于輸液速度的調(diào)節(jié)；同時(shí)，醫(yī)護(hù)人員還可以通過(guò)鍵盤進(jìn)行自定義輸液速度，在顯示器上顯示實(shí)時(shí)的輸液速度；一旦輸液瓶中的高度低于預(yù)定的高度，單片機(jī)就會(huì)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)變成改變輸液速度的信號(hào)。該系統(tǒng)極大的方便了醫(yī)護(hù)人員，具有很好的效果。

3 智能輸液控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1主要硬件模塊設(shè)計(jì)

組成智能輸液監(jiān)管系統(tǒng)的模塊主要有：現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)控制設(shè)施、節(jié)點(diǎn)總站控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)主機(jī)等。詳細(xì)的講，我們可以細(xì)化為對(duì)應(yīng)的模塊：檢測(cè)輸液的電路、檢測(cè)輸液瓶?jī)?nèi)液位的電路、有步進(jìn)電機(jī)調(diào)控的電路、警報(bào)電路、顯示控制電路等等。筆者在本文中主要以步進(jìn)電機(jī)控制的電路為例對(duì)其控制的原理進(jìn)行詳細(xì)的介紹。第一，控制旋轉(zhuǎn)角度要以步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)量為主，對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)度數(shù)、輸液瓶下降的速度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系進(jìn)行控制。然后對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度使用分段檢測(cè)的形式進(jìn)行，最后，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和角度進(jìn)行確定的是由AT89C51組成的單片機(jī)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)電路讓電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，完成預(yù)定的角度。

3.2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能化輸液系統(tǒng)的核心是軟件系統(tǒng)，沒有軟件系統(tǒng)做基礎(chǔ)醫(yī)護(hù)人員就無(wú)從操作。對(duì)輸液瓶的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集的是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)，在節(jié)點(diǎn)總站之間互換信息，與此同時(shí)護(hù)士可以直接的對(duì)輸液過(guò)程管控進(jìn)行操作。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的軟件的具體功能主要有：檢測(cè)滴定的速度、設(shè)置滴定的速度、檢測(cè)輸液瓶中的液位、控制步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)警報(bào)等。在初始化程序后，輸液現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)開始對(duì)鍵盤的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，在對(duì)輸液速度進(jìn)行檢測(cè)的同時(shí)又控制速度，不僅如此還會(huì)對(duì)輸液的速度進(jìn)行數(shù)字化的顯示；檢測(cè)到的輸液速度對(duì)比預(yù)設(shè)的輸液速度，來(lái)對(duì)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)控制輸液速度的目的。以中斷的方式對(duì)硬件進(jìn)行控制是現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)控制軟件的控制方式，當(dāng)二極管光信號(hào)檢測(cè)到液滴的時(shí)候，就會(huì)把中斷處理程序激活，對(duì)輸液的速度進(jìn)行技術(shù)檢測(cè)，然后把新的輸液速度顯示出。要是沒有完成輸液，系統(tǒng)會(huì)處于軟中斷，要是輸液完成，系統(tǒng)就會(huì)觸發(fā)警報(bào)系統(tǒng)，進(jìn)行報(bào)警。

4 結(jié)束語(yǔ)

在醫(yī)療控制和管理中運(yùn)用光電監(jiān)控技術(shù)，可以管控多點(diǎn)輸液，對(duì)多個(gè)病人的輸液進(jìn)行統(tǒng)一的管控和管理，使用該系統(tǒng)不僅可以有效地提升醫(yī)療人員的工作環(huán)境，更會(huì)杜絕潛在醫(yī)療事故的發(fā)生，讓醫(yī)護(hù)人員從繁重的勞動(dòng)中解放出，醫(yī)療管理的智能化、信息化水平有效的提升。未來(lái)，信息化在醫(yī)療系統(tǒng)上的發(fā)展的方向必然會(huì)是智能化醫(yī)療，對(duì)此進(jìn)行研究會(huì)極大地提升醫(yī)療的水平，極大的促進(jìn)國(guó)內(nèi)醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展，為人們的身體健康做出更大的貢獻(xiàn)。

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