目的 利用物联网云平台技术搭建CO2培养箱监测系统，实现对其工作状态的远程实时监控。方法 以树莓派作为主控制器，通过读取培养箱串口数据，运行Python程序对数据进行解析，获取温度、CO2浓度、O2浓度等关键参数并上传至OneNET云平台进行显示和记录。结果 该系统实现了对CO2培养箱状态的远程实时监测，相对于传统监测方式，本系统平均数据刷新时间缩短至3.0 s，平均报警接收时间缩短至（5.0±1.0）s，历史数据追溯时长可达30 d以上。结论 该系统的使用能够保障医院生殖中心培养箱内胚胎培养过程的安全稳定，具有较高的应用价值。

试管婴儿预约周期长、价格昂贵，在体外受精-胚胎移植技术（In Vitro Fertilization-Embryo Transfer,IVF-ET）获得较为长足进步的情况下，胚胎移植后的临床妊娠率约为33%[1]，成功率有限。因此，试管婴儿培养流程里的每个环节都至关重要。作为生殖医学界的共识——“胚胎培养室是生殖中心的‘心脏’”，卵子和胚胎将在胚胎培养室度过形成生命最初的重要的几天[2]。而胚胎实验室内，CO2培养箱是用于进行胚胎培养的关键医疗设备，其重要程度可想而知。

CO2培养箱的重要参数包括CO2浓度、O2浓度以及温度等，当以上参数出现与设定值有偏差时，如CO2浓度过低或者温度过高，培养箱就会发出声音报警[3]。为保证高质量的胚胎培养，培养箱内的实时状态以及报警信息应该更高效地传递到相关负责人。

传统的CO2培养箱监测方式依赖于设备自身的声光报警，当处于夜间或负责人员不在实验室现场则无法接收到报警信息和查看CO2培养箱内部具体参数，从而使得胚胎培养实验面临失败的风险，容易造成患者重大损失。另外，在培养箱故障维修方面，根据赵安等[4]的研究，CO2培养箱的常见故障主要集中在气体和温度测控，这两种故障在处理之后都需要进行一段时间（如15 min）的观察[5]，避免重复进行胚胎细胞转移操作而造成的胚胎污染风险，现有的监测系统无法进行CO2培养箱内部参数的历史数据追溯，需要人为地进行重复观测，这种方式效率较低。

基于上述情况，本文利用树莓派结合物联网技术专门用于医院生殖中心实验室CO2培养箱的远程监测，有助于CO2培养箱的预防性维护[6,7]，降低实验室因设备故障、环境因素等造成的实验失败的可能性，进一步保障胚胎培养过程的安全稳定。

1 系统总体设计

本文设计的CO2培养箱监测系统主要由主控制器、USB转串口模块和物联网云平台组成。本文所设计的系统中，树莓派作为主控制器[8]，通过串口发送请求指令[9]，接收返回结果之后对其进行数据分割、变量赋值和数据上传等操作，最终可以将CO2浓度、O2浓度[10]、温度以及报警代码等通过WiFi上传到物联网——OneNET云平台[11]。OneNET云平台接收数据，进行实时数据显示以及历史数据波形绘制。系统总体框图如1所示。

系统采用读取培养箱设备串口的方式获取数据，其意义在于无需额外使用传感器来获取培养箱内数据，这种方式获取的各种参数最为准确；另一方面，通过USB转串口模块方便系统进行扩展，有利于同时多个CO2培养箱的数据监测。

2 系统硬件设计

2.1 主控制器模块

本系统设计采用树莓派3B作为主控制器，树莓派3B是一款基于ARM架构的微型电脑主板，电源输入为5 V/2 A，其外形只有信用卡片大小，尺寸为86 mm×56 mm×17 mm。树莓派3B搭载1.2 GHz的64位四核处理器，内存1 GB，采用Micro SD卡作为硬盘[12]，操作系统映像文件版本为“2019-04-08-raspbian-stretch”。

本系统设计采用树莓派3B作为主控制器的原因主要有：(1)树莓派3B板载BCM43438无线芯片集成了IEEE802.11n无线网卡，可直接通过无线网连接OneNET云平台进行数据传输；(2)树莓派3B自带4个USB 2.0接口，可通过USB转串口线直接与培养箱设备进行数据对接，方便快捷而且容易扩展，见图2。