CN108578830A - 一种基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统，该系统包括上位机、单片机主控单元、输液进度采集模块、A/D转换模块、报警模块和显示模块，该自动系统可自动监控输液进度状态并向患者和护理人员提供输液进度显示和提醒输液完毕的震动提示。本发明的自动系统还可包括输液座位红外座位感应模块、压力感应模块、温度采集模块、加热模块和过热安全保护模块，用于精确控制加热模块的加热温度。本发明的自动系统明显缓解了护理服务人员明显不足状况，及时提醒护理人员和患者输液完毕以增加输液过程的安全性并且减少了患者输液过程中感觉发冷。

Description

一种基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动 系统

技术领域

本发明涉及一种医疗系统，更具体地说涉及一种基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统。

背景技术

改革开放以来，我国医疗卫生事业取得了飞速的发展，国家财政对医疗卫生事业的投入持续增加，医疗卫生系统信息化建设得以飞速发展。推进医院信息化建设，完善医疗服务信息化体系，全方位的应用医学信息数字化与网络化已经成为建设数字化医院的重要内容。

根据联合国最新的人口数据预测，2011年以后的30年里，中国人口老龄化将呈现加速发展态势，截止目前，我国60岁以上老年人口超2.3亿，是世界上唯一一个老年人口过两亿的国家。早在1999年，我国就提前进入老龄化社会；2015年以后我国将进入人口老龄化迅速发展时期；预计2020年，我国60岁及以上老年人口比重超过17％，人口总量达到2.48亿； 2020年后，进入加速和重度老龄化发展阶段；2040年60岁及以上人口占比将达28％左右；到2050年，老年人口总量超过4亿，高龄老人达到9500万，高龄老人占老年人比重将从目前的1/8增长到2050年的约1/4。

随着生活水平的提高，人民对健康意识的不断提高，各医疗机构门急诊输液的患者数量呈不断地增长趋势，特别是老年人患者这部分弱势群体的输液过程中的医疗安全更是不容小觑。如何利用高科技的优势在门急诊输液中发明更多的智能化设备，为众多的老年患者在输液过程中提供合理性和安全性更高的服务，是目前亟待解决的问题，而目前医疗机构中适合老年患者应用的智能化服务设备呈空白状态，急需设计开发相应的服务产品来填补，以降低老年人在门急诊输液中的不安全隐患，改善医患关系，提高医院诊疗服务能力。

十九大与“健康中国”2030规划纲要提高了对人民健康的重视程度，同时也将医疗服务行业推入了一个新时代，医改的下一阶段将侧重于提升医疗质量和效率，以适应人们越来越高的健康需求。

对上海市浦东新区多家基层医疗机构门急诊患者的调查结果显示平均每天接受治疗的患者达(4200)人以上，其中60‐75岁的患者达到50％以上；接受输液治疗的患者(2520) 达到60％以上。由于年轻人工作繁忙，致使()以上的老年患者都是直接前来输液。存在的实际问题除了挂号排队等候时间超长以外，治疗护理服务人员明显不足，个别老人在年患者在输液过程中或因为病情因素原因导致昏昏欲睡，或眼力不佳，看输液袋不清以致输液袋中液体输光来不及更换，患者输液出现意外时有发生。另外，输液药品为了保证质量，通常都置于低于常温的状态下保存，以致输入液体的温度低造成整个胳膊有发凉的感觉，使得患者在输液过程始终处于不适状态，增加了患者在接受治疗过程中的痛苦。对一些老年患者在缺少家人陪护的情况下这种情况更加严重。

发明内容

针对目前医院门急诊输液中护理服务人员明显不足，不能及时注意输液完毕的问题，本发明提供了一种采用人工智能的方式利用局域网的优越性将护士工作站和移动PAD相结合，采取先进的单片机和上位机无缝连接的发明，能够明显缓解护理服务人员明显不足，及时提醒护理人员和患者输液完毕的自动系统。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统，该系统包括上位机、单片机主控单元、输液进度采集模块、A/D转换模块、报警模块和显示模块，

所述输液进度采集模块连接所述A/D转换模块，

所述A/D转换模块、所述报警模块和所述显示模块分别连接所述单片机主控单元，

所述单片机主控单元网络连接所述上位机，

所述输液进度采集模块设置在输液架上，用于采集有关输液瓶/袋的输液进度的模拟信号，

所述A/D转换模块用于将所述输液进度的模拟信号转化成数字信号，

所述显示模块用于显示出所述输液进度，

所述报警模块用于向患者提示输液完毕，

所述上位机设置在护士工作站，用于在其显示屏上显示所述输液进度信息并根据程序中设定的阈值及时向护理人员发出语音提示，

所述输液进度采集模块将采集到的输液进度的模拟信号输送到所述A/D转换模块，所述A/D转换模块将该模拟信号转换成数字信号，并将该数字信号输入到所述单片机主控单元，所述单片机主控单元将接收到的数字信号输送到所述显示模块和所述上位机，并且根据程序中设定的输液阈值启动所述报警模块。

进一步的，所述输液进度采集模块包括一组发射红外光的发光二极管和一组接收红外光的光电二极管，所述发光二极管和所述光电二极管以输液袋/输液瓶的纵轴为轴线对称设置。

更进一步的，每个光电二极管前面都设置有聚光透镜用以聚集透过输液袋/瓶的红外光，每个发光二极管后面设置有聚光镜对发出的红外光进行聚集，以保证数据信号稳定的接收。

进一步的，所述自动系统还包括红外座位感应模块、压力感应模块、温度采集模块、加热模块和过热安全保护模块，所述红外座位感应模块、所述压力感应模块、所述温度采集模块、所述加热模块分别连接所述单片机主控单元，所述红外座位感应模块设置在输液椅的椅座上，用于感应输液椅上的患者人体，所述压力感应模块设置在所述输液椅的左侧和右侧搁板上，用于感应输液椅上的患者胳膊压力，所述加热模块设置在所述输液椅的左侧和右侧搁板上，用于加热患者胳膊，所述温度采集模块设置在所述输液椅的左侧和右侧搁板上，用于感应搁板表面的温度并将该温度传输到所述单片机主控单元，所述过热安全保护模块电连接所述加热模块用于防止所述加热模块过热，所述红外座位感应模块和所述压力感应模块分别将感应到的患者人体信息和胳膊压力信息传输到所述单片机主控单元，所述单片机主控单元判断当接受到的胳膊压力信息和患者人体信息为“与”的逻辑关系时启动输液椅的相应侧的加热模块，所述温度采集模块将采集到的搁板表面的温度传输到所述单片机主控单元，并根据采集到的搁板表面的温度控制所述加热模块的功率，所述单片机主控单元将接收到的温度信息输送到所述显示模块进行显示。

更进一步的，所述过热安全保护模块是固态继电器。

进一步的，所述显示器交替显示搁板表面的温度和输液进度信息以达到电路简单一屏双用的功效。

进一步的，所述自动系统还包括RFID就诊终端和RFID读写装置，所述RFID读写装置连接所述上位机，所述RFID就诊终端由患者携带，用于HIS信息系统准确识别患者的医疗信息和存储患者的基本医疗信息的标识，并且该信息被所述RFID读写装置读取用以传输给所述上位机。保证护士工作站及时通过下位机掌握患者输液状态。

进一步的，所述RFID就诊终端是设置有RFID芯片的医疗卡、社保卡、身份证或腕带， RFID芯片内设置有持有者的基本医疗信息，所述基本医疗信息包括姓名、性别、年龄、身份证号码、过敏药物等。

进一步的，所述上位机还显示所述患者的基本医疗信息和从HIS服务器获取的所述患者的输液药品的剂量，药品名称和配伍禁忌等一系列信息。

进一步的，所述红外座位感应模块是HC-SR501红外座位感应模块。

进一步的，所述温度采集模块是温度传感器。

更进一步的，所述温度传感器是DS18B20数字温度传感器。

进一步的，所述报警模块是通过声音和/或震动和/或灯光闪烁提示输液完毕的喇叭和 /或振动器和/或闪烁灯。

进一步的，所述加热模块是与输液椅的左侧和右侧搁板形状相适应的加热片。进一步的，所述加热片是PTC加热片。

进一步的，所述显示模块是SCM1602数码管。

进一步的，所述单片机主控单元是Arduino Mega2560单片机。

进一步的，所述自动系统还包括电源模块，用于给所述自动系统供电，并且当在设定的时间内没有接受到座位红外感应和射频输入的状态下时，自动进入节电模式。

进一步的，所述自动系统还包括输液紧急停止模块，用于通知护理人员患者需要紧急停止输液。

更进一步的，所述输液紧急停止模块是输液紧急停止按钮。

本发明的基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统采用了装配在输液架上的输液进度采集模块，该模块用于采集输液瓶/袋的输液进度的模拟信号。所述输液进度采集模块将采集到的输液进度的模拟信号通过液体部位变化导致光线的信号的变化号转换成电平不等的模拟信号，然后将该信号输入到所述单片机主控单元，所述单片机主控单元再将接收到的数字信号经由软件的设置输送到所述显示模块进行数据显示和输送到所述上位机以便护理人员看到输液进度(同时也可以通过上位机的语音播报系统进行提示)，并且根据程序中设定的输液阈值启动所述报警模块以提示患者输液完毕。这样，明显的提高了工作效率，患者除了在输液治疗环境上得以改善，不用抬头随时可以掌握输液的进度；巡回护士不用到现场就可以在工作站上随时了解患者当前输液的状态。

本发明的基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统还可采用加热模块，用于加热因输液造成患者胳膊发凉。由于患者在治疗中输液胳膊的不确定性，(护士在输液室根据血管的状况进行选择)设计为左右侧均配置加热片，通过人体感应配合胳膊压力感应双重信号进行加热功能控制。所述红外座位感应模块和所述压力感应模块分别将感应到的患者人体信息和胳膊压力信息传输到单片机主控单元，单片机主控单元判断当接受到的胳膊压力信息和患者人体信息为“与”的逻辑关系时启动所述输液椅相应侧的加热模块(即输液的胳膊在哪侧，程序就会通过安装在加热片上的微型开关启动该侧的加热模块)，所述温度采集模块将采集到的搁板表面的温度传输到所述单片机主控单元，并根据采集到的搁板表面温度控制加热模块的功率。所述单片机主控单元将接收到的温度信息输送到所述显示模块进行显示。这样，明显缓解的输液过程中，患者发冷的不舒服感觉。

本发明的基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统还可采用RFID就诊终端和RFID读写装置，RFID是一种非接射频卡，寿命长，储存量大，读取快速可靠。就诊终端的信息被所述RFID读写装置读取用以传输给所述上位机。患者通过射频卡输入信息，护理人员可以很方便地从上位机看到患者的基本医疗信息。所述主机还可连接的HIS服务器查看到输液的药品，主机可以瞬间显示患者输液药品名称和配伍禁忌等一系列信息，通过双重核对确保安全。以便护理人员看到，减少了护理人员的可能的出错率，增加了输液过程中的安全性和提高工作效率。

本发明的基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统还可采用输液紧急停止模块，这样可及时通知护理人员患者需要紧急停止输液。

本发明的电源模块，用于给所述自动系统供电。在无人状态下，通过红外感应和软件编程使整个系统进入低功耗的休眠模式，节省能量。

附图说明

图1是本发明的用于门急诊输液监控加温和报警的自动系统连接结构示意图。

图2是本发明的输液进度采集模块的结构示意图。

图3是本发明的一个具体实施方式的加热模块的工作示意图。

具体实施实施方式

输液进度采集模块

本发明的输液进度采集模块采用一组发射红外光的发光二极管和一接收红外光的光电二极管实现对光束透光率数据的采集，然后计算输液的进度状态。接收红外光的光电二极管的工作原理是基于光电开关能够稳定灵敏的处理光的强度变化，发光二极管和光电二极管之间的媒介(输液袋/输液瓶)在有液体和无液体两种状态下，光束发生变化，利用穿过液体光束的强弱，光电二极管的电平信号随之发生变化。本发明的输液进度采集模块的结构是在输液架上与输液袋/输液瓶相应的高度位置，以输液袋/输液瓶的纵轴为轴线对称地、均匀地设置一排发光二极管和一排光电二极管(例如，每排是5、6或7个发光二极管或光电二极管)。发光二极管简称为LED。由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；由一个PN结组成，具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P 区的空穴复合，不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。受光管和发光管相反它所使用的管芯是一个具有光敏特征的PN结，这种PN结具有单向导电性，因此它在工作的时候需加上反向电压，没有光照的时候，它有很小的饱和反向漏电流，当受到光照的时候，里面的饱和反向漏增大，形成光电流,电流的强度随入射光强度的变化而变化。当光线照射到PN结时，透过液体的强度随着液体量的变化PN结中产生电子一空穴对也发生变化，使少数载流子的密度增加。在输液架里我们利用光照强弱来改变电路中的电流大小。另外，为了确保信号接收的效果，每个光电二极管前面都设置有聚光透镜，用以聚集透过输液袋/瓶的红外光以保证信号稳定的接收。为了进一步增强信号接收的效果，每个发光二极管后面设置有聚光镜对发出的红外光进行聚集以便光电二极管接受。更佳地，发光二极管用带有聚光镜的圆管(例如，长度约为8mm，直径大约为5mm)罩住，聚光镜用于对发光二极管发出的红外光进行聚集，圆管对发光二极管外围光起到遮蔽的效果，以防止外界光的干扰，测试的结果显示在光电二极管和发光二极管前使用这样聚光透镜和聚光镜使电流增加10‐18％之间。光电二极管接收到的模拟信号通过检测滤波整形直接通过 Aduino平台的ATmega2560的A/D输入端口PK0-PK5(ADC8—ADC13)输入，输出的数字信号通过软件编程直接通过I/O口SCM1602数码管以数字百分比的形式显示出对应输液液体的变化。

报警模块

单片机根据预先设定的输液阀值判断是否启动输液椅上的报警模块进行报警。例如，当单片机主控单元判断接收到的输液进度小于预定输液阀值(例如5％)时就启动安装在输液椅上的振动器(例如，1020扁平振动马达微型)发出告警提示，以便给一些输液过程中进入睡眠状态的老年患者或者因为眼力不佳看不清输液袋里面液体的状况发出温馨提示，以避免在巡回护士照顾不周的情况下出现输液意外。同时上位机也可判断接收到的输液进度小于预定输液阀值(例如5％)时向护士(或护理人员)发出告警提示，这样就避免了由于输液患者太多，护士工作太忙而造成的失误。

单片机主控单元

本发明采用Arduino平台来实现本发明的目的。该操作系统具有轻量和实时性特点，采用了开源软硬件的特点，是操作系统或是嵌入式操作系统的经典案例，由于Arduino具有上述特征，既开发简单、完全开源、支持函数库丰富。Arduino ATmega2560单片机功能强大，它最大特点就是具有多达54路数字输入输出，Arduino ATmega2560的处理器核心是ATATmega2560，在54路数字I/O口(其中16路可作为PWM输出)，16路模拟输入， 4路UART接口，一个16MHz晶体振荡器，一个ICSP header和一个复位按钮。在AREF处增加了两个管脚SDA和SCL，支持I2C接口；增加IOREF和一个预留管脚，具备的USB接口芯片由ATmega16U2替代了ATmega8U2。有效地提高了信号传输的速率。主处理器具有 14路数字输入输出口：工作电压为5V，每一路能输出和接入最大电流为40mA。每一路配置了20‐50K欧姆内部上拉电阻(默认不连接)。14路脉冲宽度调制PWM(0‐‐13)：提供 14路8位PWM输出。方便的16路模拟输入：每一路具有10位的分辨率(即输入有1024 个不同值)，默认输入信号范围为0到5V。主处理器ATATmega2560芯片的工作电压5V。 Flash Memory 256KB，SRAM 8KB，EEPROM 4KB，工作时钟16MHz。ATmega2560内置的 4路UART可以与外部实现串口通信；ATmega16U2可以访问串口0实现USB上的虚拟串口。芯片同时具备TWI(兼容I2C)接口和SPI接口。开发方式简单可靠适合用于交互产品开发中对工作过程中的各种参数进行实时采集、分析、处理以达到对整个治疗过程的实时监控。 ATmega2560的一只重要特点当外部直流电源接入电源插座时,可以通过VIN向外部供电；也可以通过此引脚向ATmega2560直接供电。

红外座位感应模块

本发明的采用HC‐SR501红外座位感应模块作为输液座椅的位置传感器。HC‐SR501是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口LH1778探头设计。这是一种能够检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。早在1938年就有科学家提出过利用热释电效应探测红外辐射。真正应用是到了60年代激光红外。应用HC‐SR501具有价格低廉运行稳定和识别效果稳定可靠等一系列特点。模块在电路应用中有多种触发方式，不是通过跳线选择。在本发明中我的选用H方式(这是一种重复触发方式，通过感应放出高电平，在延时时间段内，只要人体在其感应区域内存在，其输出一直保持高电状态，直到人体离开后才延时将高电平经过短暂的延时转变为低电平，这个模块在静止状态时，电流小于 50ma，工作时增压范围宽4.5V～20V均可，发明人在此选择了5V，适应系统尺寸为23mm。由于HC‐SR501的灵敏度很高，因此发明人在输出端口设置了一个可调电位器，用来调整因元件的离散型和电路灵敏度差异造成的感应距离，通常发明人把灵敏度调整在12Cm (+/‐1Cm)，距离太高太低都不好，在正常工作距离范围内能够稳定工作。

加热模块的实时温度控制

为了采用结构简单功能强大的温度传感器对加热片温度实施控制，本发明选用了DS18B20数字温度传感器。DS18B20是美国DALLAS半导体公司在开发生产DS1820之后推出的一种改进型智能温度传感器，DS18B20具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用接口线少等优点。从单片机主控芯片到DS18B20仅需一条线(和地线)，DS18B20的电源可以由数据线提供而不需要外部电源。因为每一个DS18B20在出厂时已经给定了唯一的序号，因此任意多个DS18B20可以连接在同一条单线总线上。它的测量范围从‐55℃到+125℃增量值为0.5℃，可在1s(典型值)内把温度变换成数字。简单的理解DS18B20片把感知到的温度换成数值放在数据寄存器里面，要想得到寄存器里面的数据，只有按照DALLAS时序才能正确传出数据，这种时序被称为单总线，CPU就可通过单总线协议，取得DS18B20传感器输出的信号经过处理，直接送到SCM1602显示模块，实时显示当前的温度。为了加强系统的稳定性，提高其抗干扰能力，在软件和硬件上都采取了相应的措施。电路中采用固态继电器来控制加热片件避免加热片过热，由于固态继电器是可控硅做输出的器件，体积小功率大，避免电流信号对系统的干扰。本发明中，加热片选用的是24V低压PTC加热片，其具有恒温发热特性。该PTC加热片的原理是加热片加电后升温使阻值升高进入跃变区，PTC 加热片表面温度将保持恒定值，该温度只与PTC加热片的居里温度和外加电压有关，而与环境温度基本无关。即使在非正常工作的情况下，由于PTC元件自身的调节作用，输入功率可降得很低，工作在安全电压环境下，不会产生过热的意外情况。温度传感对温度数据进行采集，并进行数字滤波，根据所采集到的温度值来控制输出端PMW波的占空比，这样就可以控制加热功率点。

电源模块

本发明的一个实施例中使用NCP1337芯片控制电源模块。根据人体安全第一的原则，发明人为了确保系统的稳定安全，在给患者连接的所有设备供电中，全部使用了国家规定的安全电压24V。为了在空载状态下节省能源发明人在电路中采用了安森美半导体设计的 NCP1337芯片，能提供低于1瓦的待机能耗，符合低待机能耗的规范。NCP1337集成了真正的电流模式调制器和去磁检测器，可确保在任何负载/线路上均得到完整的边界线/临界导电模式。该器件提供了内部变压器磁芯去磁检测后，不需要任何外部信号。NCP1337适用于多种要求高能效和低EMI的电源。当系统在设计的时间内没有接受到座位红外感应和射频输入的状态下，自动断开加热程序进入节电模式。

上位机

本发明通过在护士工作站的上位机安装控制软件SYGL.EXE(输液管理)实现对患者输液状态实施监控管理。下位机(功能)控制单元和护士工作站之间提供一个可交互平台。单片机接收到的输液状态信息和加热片温度信息通过网络向上位机传输，该系统主要由温度采集模块、A/D转换模块、输液采集模块、均由下位机部分组成。硬件电路设计主要包括单片机电路、温度传感器电路、输液传感器电路采集到的温度信号送给单片机的连接的温度控制电路，信号经CPU进行计算处理，计算出相应的数据在液晶屏上显示。随着高速度USB串行数据传输接口协议的广泛应用和专门针对USB接口的单片机技术的发展，为确保疗效和患者安全，采用微处理器控制的加热片和输液控制以精确控制输液状态和温度调整等。这些通过上位机中安装的SYGL.EXE程序软件来实现监控。由Arduino ATmega2560 平台中的TXD(P3.1)、RXD(P3.0)两个串行口和P1等口中的两位作为RTS、CTS可以通过 USB接口进行通讯，从而很容易实现将采集的各种数据送入上位机进行快速处理。

输液紧急停止模块

为避免一些特殊情况下发生的不良事件，(如输液延迟反应、滚针或意外)，本发明的自动系统还包括与单片机主控单元连接的输液紧急停止模块。输液紧急停止模块发出的信息传输给单片机主控单元，单片机主控单元再将该信号传输给上位机，上位机发出声音报警以提示护理人员患者需要停止输液。在本发明的一个实施方案中，输液紧急停止模块是设置在输液椅左侧或右侧搁板前端的红色按钮。

基于RFID技术的信息读取

本发明采用腕带RFID芯片的读取，实现了与座位信息双重保护。RFID技术经过近20 多年的发展已经非常成熟，价格也不断地下降。尽管比起条形码、磁条卡以及IC卡来还是贵了些。RFID技术在国内外被称为“PC、INTNETER、WI‐FI”之后信息产业的第4次新技术革命。本发明在设计中为方便中老年患者在社区卫生中心接受服务时使用，充分考察了目前信息卡的信息输入的模式，为了彻底克服条码卡磁条卡的弊端，增设了RFID射频感应卡以腕带的形式实施应用，采用RF的非接触方式，具有读写速度快，使用效率高，无方向性要求，标签一进入磁场，加热片侧面安装的解读器就可以实时自动读取患者手臂上RFID 卡中的信息，通常在几毫秒就完成一次读写，信息量大，稳定可靠，识别精确率高。经过座位红外感应和RFID射频卡的双重应用，在护士工作站的上位机上已经完整的显示出患者座位信息，加热片期待的状态，输液袋的输液进度信息和与HIS无缝链接后获取的患者输液药品的剂量，药品名称和配伍禁忌等一系列信息。

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图，进一步阐述本发明。

如图1所述，本发明的基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统包括上位机100、单片机主控单元200、红外座位感应模块300、压力感应模块310、温度采集模块400、加热模块500、输液进度采集模块600、报警模块700，显示模块800、电源模块900、输液紧急停止模块1000、语音播报装置101、RFID读写装置102和REID就诊终端103。单片机主控单元200单元网络连接上位机100。语音播报装置101和RFID读写装置102连接上位机100。

输液进度采集模块600连接设置在单片机主控单元200端口的A/D转换模块(未显示)。报警模块700连单片机主控单元200。输液进度采集模块600将采集到的输液进度的模拟信号输送到所述A/D转换模块，所述A/D转换模块将接收到模拟信号转换成数字信号，并将该数字信号输入到单片机主控单元200，单片机主控单元200将接收到的数字信号输送到显示模块800和上位机100，并且根据程序中设定的输液阈值，判断是否启动报警模块700，一旦输液进度小于该输液阈值，就启动报警模块700以提醒患者输液完毕。显示模块800按照百分比显示当前的输液进度以便患者随时可以看到输液进度状况。上位机100将输液进度信息显示在显示屏上以方便护理人员看到，上位机100也设定有输液阀值，一旦输液进度小于该输液阀值，进行语音播报提醒护理人员输液完毕。

红外座位感应模块300和压力感应模块310连接单片机主控单元200。温度采集模块400 连接加热模块500，同时两者又分别连接单片机主控单元200。红外座位感应模块300和压力感应模块310分别将感应到的患者人体信息和胳膊压力信息传输到单片机主控单元200，单片机主控单元200判断当接受到的胳膊压力信息和患者人体信息为“与”的逻辑关系时启动输液椅的相应侧的加热模块500。温度采集模块400将采集到的搁板表面的温度传输到单片机主控单元200，并根据采集到的搁板表面的温度控制加热模块500的功率。单片机主控单元200将接收到的温度信息输送到显示模块800进行显示以便患者看到。

RFID读写装102连接上位机100，RFID就诊终端103由患者携带，用于存储包括姓名、性别、年龄、身份证号码、过敏药物等的患者的基本医疗信息，并且这些基本医疗信息被RFID读写装置102读取用以传输给上位机100以供护理人员看到。上位机100还可从HIS服务器获取患者的输液药品的剂量，药品名称和配伍禁忌等一系列信息并将这些信息显示在显示屏上，以便护理人员看到更完善的患者信息，减少出错率，增加输液过程的安全性。

如图2所示，本发明的输液进度采集模块包括在输液架1上与输液袋/输液瓶2相应的高度位置上，以输液袋/输液瓶2的纵轴为轴线对称地、均匀地设置的一排发光二极管3-1和一排光电二极管3-2(图中各是6个)。另外，为了确保信号接收的效果，每个光电二极管3-2 前面可设置有光学透镜(未显示)，用以聚集透过输液袋/瓶的红外光以保证信号稳定的接收。同时为了增强发射光效果，每个发光二极管3-1可用一端带有聚光镜的圆管(未显示)罩住，该聚光镜对发光二极管发出的红外光进行聚集，该圆管还起到对发光二极管外围光起到遮蔽的效果。光电二极管3-2接收到的模拟信号通过检测滤波整形直接通过Aduino平台的ATmega2560的A/D输入端口36-41(A0-A5)输入，输出的数字信号直接通过I/O口SCM1602数码管以数字百分比的形式显示出对应输液液体的变化。

本发明从软硬件功能的综合开发上实现输液监控管理，并设计了加热片的应用，改善了输液环境。应用单片机现代技术和上位机的管理软件无缝链接，能对每个患者的输液状态加热片温度进行实时监控，适合作为老年患者服务的设备。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统，该系统包括上位机、单片机主控单元、输液进度采集模块、A/D转换模块、报警模块和显示模块，

所述输液进度采集模块连接所述A/D转换模块，

所述A/D转换模块、所述报警模块和所述显示模块分别连接所述单片机主控单元，

所述单片机主控单元网络连接所述上位机，

所述输液进度采集模块设置在输液架上，用于采集有关输液袋/输液瓶的输液进度的模拟信号，

所述A/D转换模块用于将所述输液进度的模拟信号转化成数字信号，

所述显示模块用于显示出所述输液进度，

所述报警模块用于向患者提示输液完毕，

所述上位机设置在护士工作站，用于在其显示屏上显示所述输液进度信息并根据程序中设定的阈值及时向护理人员发出语音提示，

所述输液进度采集模块将采集到的输液进度的模拟信号输送到所述A/D转换模块，所述A/D转换模块将接收到的模拟信号转换成数字信号，并将该数字信号输送到所述单片机主控单元，所述单片机主控单元将接收到的数字信号输送到所述显示模块和所述上位机，并且根据程序中设定的输液阈值启动所述报警模块。

2.根据权利要求1所述的基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统，其中所述输液进度采集模块包括一组发射红外光的发光二极管和一组接收红外光的光电二极管，所述发光二极管和所述光电二极管以输液袋/输液瓶的纵轴为轴线对称设置。

3.根据权利要求1或2所述的基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统，其中所述自动系统还包括红外座位感应模块、压力感应模块、温度采集模块、加热模块和过热安全保护模块，

所述红外座位感应模块、所述压力感应模块、所述温度采集模块、所述加热模块分别连接所述单片机主控单元，

所述红外座位感应模块设置在输液椅的椅座上，用于感应输液椅上的患者人体，

所述压力感应模块设置在所述输液椅的左侧和右侧搁板上，用于感应输液椅上的患者胳膊压力，

所述加热模块设置在所述输液椅的左侧和右侧搁板上，用于加热患者胳膊，

所述温度采集模块设置在所述输液椅的左侧和右侧搁板上，用于感应搁板表面的温度并将该温度传输到所述单片机主控单元，

所述过热安全保护模块电连接所述加热模块用于防止所述加热模块过热，

所述红外座位感应模块和所述压力感应模块分别将感应到的患者人体信息和胳膊压力信息传输到所述单片机主控单元，所述单片机主控单元判断当接受到的胳膊压力信息和患者人体信息为“与”的逻辑关系时启动输液椅的相应侧的加热模块，所述温度采集模块将采集到的搁板表面的温度传输到所述单片机主控单元，并根据采集到的搁板表面的温度控制所述加热模块的功率，所述单片机主控单元将接收到的温度信息输送到所述显示模块进行显示。

4.根据权利要求1或2所述的基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统，其中所述自动系统还包括RFID就诊终端和RFID读写装置，

所述RFID读写装置连接所述上位机，

所述RFID就诊终端由患者携带，用于存储患者的基本医疗信息，并且该信息被所述RFID读写装置读取用以传输给所述上位机。

5.根据权利要求4所述的基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统，其中所述RFID就诊终端是设置有RFID芯片的医疗卡、社保卡、身份证或腕带，RFID芯片内设置有持有者的基本医疗信息，所述基本医疗信息包括姓名、性别、年龄、身份证号码、过敏药物等。

6.根据权利要求5所述的基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统，所述上位机还显示所述患者的基本医疗信息和从HIS服务器获取的所述患者的输液药品的剂量，药品名称和配伍禁忌等一系列信息。

7.根据权利要求1或2所述的基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统，其中所述红外座位感应模块是HC-SR501红外座位感应模块。

8.根据权利要求1或2所述的基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统，其中所述温度采集模块是温度传感器。

9.根据权利要求1或2所述的基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统，其中所述报警模块是通过声音和/或震动和/或灯光闪烁提示输液完毕的喇叭和/或振动器和/或闪烁灯。

10.根据权利要求1或2所述的基于Arduino平台的门急诊输液实时监控和报警的自动系统，其中所述加热模块是与输液椅的左侧和右侧搁板形状相适应的加热片。