蓝牙无线输液监控器设计研究

引言

传统输液依赖人工巡查和呼叫，存在实时监控难、异常发现滞后（如滴速异常、堵塞、滴空）等问题，影响疗效且增加医护人员负担。因此，设计蓝牙无线输液监控器具有重要的现实意义，旨在实现自动化、精准化监控。

1 系统总体设计

1.1 功能需求

一是精准液滴检测：实时获取滴速，与预设值对比判断是否正常；二是无线数据传输：通过蓝牙将滴速、剩余液量等数据传送至终端设备；三是异常报警：出现异常时（滴速异常、滴空、堵塞）触发声光报警；最后是终端管理：终端设备需提供友好界面，便于医护人员集中监控多位患者信息及处理异常。[1]

1.2 系统架构

监控终端安装于输液架，包含：液滴检测模块：感知液滴下落；主控制器模块：处理信号、计算参数、控制逻辑（含报警）；蓝牙通信模块：实现与终端设备的数据无线传输；电源模块：提供稳定电源。

2 硬件设计

2.1 液滴检测模块

采用红外对管（发射管与接收管）安装于滴斗附近输液管两侧。液滴通过时遮挡红外光，导致接收管输出信号变化，据此判断液滴有无及滴落。电路设计包含信号放大和滤波，以增强微弱信号并抑制噪声[2]。

2.2 主控制器模块

选用 STM32 系列微控制器，具备高性能、低功耗及丰富外设（如 ADC、定时器）[3]。通过 ADC 采集液滴检测模块的模拟信号，转换为数字信号后进行处理，计算滴速。对比预设滴速，若异常则触发声光报警电路[4]。

2.3 蓝牙通信模块

选用低功耗蓝牙（BLE）模块（如 HC-08），通过串口与主控连接。主控将处理后的数据（滴速、状态等）打包，经串口发送至蓝牙模块进行无线传输。终端设备搜索连接后接收并解析数据[5]。

3 软件设计

3.1 液滴信号处理算法

主控 ADC 采集的信号需处理：一是数字滤波：采用中值滤波结合滑动平均滤波去除噪声；二是阈值判断：信号值超过预设阈值判定为液滴通过；三是滴速计算：利用定时器记录相邻液滴时间间隔，计算滴速（滴/分）[6]。

3.2 蓝牙数据传输协议

数据包包含：包头：数据类型、长度等标识信息；主体：实际数据（滴速、剩余液量、状态）；校验码：CRC 校验确保传输准确性；传输方式主要：一是定时发送：定期发送数据供实时监控。二是事件触发发送：异常发生时立即发送报警信息。

3.3 终端监控软件

采用跨平台技术（如 Android/iOS 框架）开发，支持多种设备：一是患者列表界面显示监控中患者信息（姓名、病房号）；二是输液信息界面：（点击患者进入）实时显示滴速、剩余液量、预计结束时间等（图表+文字）；三是报警提示界面：异常时发出声光报警，显示报警类型及患者信息，提醒处理[7]。

4 系统测试与分析

4.1 液滴检测精度测试

如表 1 所示：实验结果表明，在不同的输液速度下，该监控器的液滴检测误差均小于 5% ，能够满足临床输液监控对液滴检测精度的要求。

4.2 蓝牙通信性能测试

如表 2 所示：满足稳定性，正常环境下，平均数据丢失率 <1% ，满足可靠传输要求。在传输距离上，无障碍 10 米内传输稳定；隔一堵砖墙（10米）丢失率约 1.2% ；隔两堵墙（20 米）丢失率显著升高至 18.7% ，满足病房内需求。

4.3 系统整体可靠性验证

一是稳定性测试：24 小时连续运行，监控器稳定检测、处理信号和传输数据，无死机、数据丢失。

二是异常响应测试：模拟滴速过快、即将滴空、堵塞等异常，监控器均能及时触发声光报警，并准确将报警信息传输至终端设备。[8]

5 结论

[1]本设计实现了输液过程的自动化监控与无线数据传输，提高了监控准确性和效率，减轻了医护负担，提升了患者体验，具有应用价值与推广前景。不足之处在于复杂电磁环境抗干扰能力及系统功耗有待进一步优化。未来研究将针对这些问题进行改进，提升监控器性能以更好服务医疗领域。

[2]参考文献

[3]刘玉忠，严荣国，赵伟兵，等. 基于无线蓝牙的静脉输液监控器的设计[J]. 电子测量技术， 2019， 42 （21）： 21-26.

[4]郑雨，罗涵潇，陈红. 基于光电检测与无线传输的输液监控系统设计[J]. 电子技术与软件工程， 2019， （06）： 91.

[5]周梦杰. 输液监控与生命体征多参数监测系统的设计与实现[D]. 东南大学， 2018.

[6]张闪铭，李阳阳，沈晨，等. 基于蓝牙无线技术的智能医疗输液平台的设计 [J]. 物联网技术， 2017， 7 （10）： 102-105.

[7]马银童，黎海涛.基于低功耗蓝牙的脉搏波监测仪设计[J].国外电子测量技术，2017，36（7）：55-57.

[8]宋国森，姜霞，修国浩.蓝牙与其他短距离无线通信技术的比较[J].无线电工程，2004，34（5）：53-54.

[9]ADI 公司.短距离无线通讯应用中的解决方案[J].世界产品与技术，2008（2）：74-77.

钱志鸿，刘丹.蓝牙技术数据传输综述[J].通信学报，2012，33（4）：143-151.

基金项目：基金项目：2017 年-2018 年度创新训练项目“蓝牙无线输液监控器”（项目编号：201713627007）。