陳明霞 徐麗華 周柏利 賈霞

南京郵電大學通達學院 江蘇 揚州 225129

引言

在醫(yī)院里的病人輸液時，如果醫(yī)護人員檢查不及時，或者病人、家屬沒注意，極易出現(xiàn)輸液完畢血液回流、血液堵塞、輸液完畢后輸液器在靜脈中停留時間過長等引起醫(yī)療事故的發(fā)生。為解決這個問題，再結合現(xiàn)在市場上已經(jīng)出現(xiàn)的輸液報警器，我們設計了這個系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要采用STC89C52單片機作為主體，分別控制完成數(shù)據(jù)采集，控制，顯示以及報警等功能；該系統(tǒng)安裝方便、監(jiān)控精準、成本低廉、十分人性化，它的實現(xiàn)可以提高醫(yī)護人員的工作效率，大大減輕他們的工作壓力，也可以給病人提供一個更便捷、舒適的療養(yǎng)空間[1]。

1 系統(tǒng)設計

1.1 系統(tǒng)原理及各模塊介紹

該系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測與顯示患者的輸液滴速，并對滴速進行控制，當輸液異常時，能產(chǎn)生聲光報警提示患者或陪護人員，并能通過藍牙模塊無線傳輸信息至手機端提示醫(yī)護人員。如圖1所示為系統(tǒng)框圖[2]。

圖1 系統(tǒng)結構框圖

1.1.1 滴速檢測模塊。該模塊采用紅外對射式光電開關，具備功能完備，體積小，交直流通用，抗震性能好，液滴檢測穩(wěn)定等優(yōu)點，很適合精度要求高的醫(yī)療設備。紅外發(fā)射管在恒定的電源驅動下可以發(fā)射一定頻率的恒定紅外線光，且通過肉眼不可見。紅外線穿過對管間的間隙，由接收管接收。當沒有水滴通過對管間隙時，紅外接收管會處于完全導通狀態(tài)，輸出的為高電平；當有水滴通過對管間隙的時候，紅外接收管的導通能力會有不同程度地下降，其輸出的是不規(guī)則的負向脈沖；每一個水滴的通過都會產(chǎn)生一個這樣的不規(guī)則的負向脈沖，脈沖數(shù)目與水滴數(shù)目一一對應。落下的液滴擋住了紅外光，單片機檢測信號確定液滴下落速度，最終顯示到LCD顯示屏上。如圖2所示為滴速檢測模塊設計流程圖[3]。

圖2 滴速檢測模塊設計流程圖

1.1.2 報警模塊。在輸液前，根據(jù)病人的情況設定輸液速度，當點滴的速度低于40滴/分或高于60滴/分的情況下，單片機會發(fā)出信號，觸發(fā)蜂鳴器報警裝置，蜂鳴器會發(fā)出響聲。血液回流，紅外對管檢測到深色物質也會發(fā)出警報聲。如有人按報警按鈕，I/O口也會輸出高電平，觸發(fā)蜂鳴器報警，以提醒醫(yī)生和病人進行相關的應急措施，避免危險事故發(fā)生。還有一種情況，滴液低于警戒線時也會使單片機產(chǎn)生中斷觸發(fā)報警。

1.1.3 顯示模塊。根據(jù)醫(yī)療相關規(guī)定，輸液時液速的正常范圍應該是40滴每分鐘到60滴每分鐘，為兩位數(shù)，因此本系統(tǒng)的數(shù)碼管選擇了兩位。顯示電路的功能是顯示滴速與按鍵設置上下限的值，開機即顯示滴速，醫(yī)務人員會根據(jù)實際情況手動調(diào)整輸液速度，保證輸液過程的正常工作。當有液滴滴下時，就開始顯示：一方面可以方便護士在給病人輸液時調(diào)節(jié)藥液滴速，這樣就防止了只憑經(jīng)驗來調(diào)速，造成調(diào)速不準的醫(yī)療隱患；另一方面方便了護士巡房時查看滴速，使醫(yī)療服務更加的準確、高效。

1.1.4 電源模塊。電路中的電源模塊也是至關重要的一點，如果電壓過大就會造成電流過大，輕則減少元器件壽命，重則會燒壞單片機的芯片，將會導致一定的損失。電壓所控制的模塊有：單片機控制芯片、紅外對管、步進電機以及報警電路。所以在本設計中使用系統(tǒng)簡單、工作可靠的單電源方案。

1.2 系統(tǒng)流程圖

步驟為：初始化，設定上下限值，滴速傳感器檢測當前滴液速度，如果低于提前按鍵設置滴速報警上、下限，蜂鳴器報警；如果血液回流模塊紅外對管檢測到深色物質則蜂鳴器報警[4]。整個主流程圖如圖3所示：

圖3 主流程圖

2 系統(tǒng)測試

2.1 焊接

按照設計完整的電路原理圖，開始電路板的焊接。按下開關觀察LCD顯示屏顯示是否正常，觀察其他電路是否正常工作，若正常，則焊接成功[5]。

2.2 功能調(diào)試

電路板焊接完成后，開始功能調(diào)試，查看軟件設計是否有錯。首先，初始化，設置滴速上下限，這里暫且調(diào)試為醫(yī)學指定正常點滴滴速，上限60滴每分鐘，下限40滴每分鐘。調(diào)整點滴的滴速，調(diào)整為45滴每分鐘，顯示正常運行，這里我們也有一個藍牙模塊，每次更新一個數(shù)據(jù)都會送到手機端。將滴速調(diào)整為65滴每分鐘，則發(fā)出警報，藍牙、顯示、測量滴速模塊均可正常運行。下面就是回血模塊，我們將手指模擬深色血液放在紅外對管之間，由于手指內(nèi)部也是紅色的，也會報警?；匮K可正常運行。至此，所有功能測試完成。如圖4、5所示為實物操作圖：

圖4 實物操作

圖5 實物操作

3 結束語

本次的設計內(nèi)容是基于STC89C52單片機的藍牙無線輸液檢測報警系統(tǒng)，包含滴速檢測模塊，蜂鳴器報警模塊，LCD顯示模塊，電源模塊，按鍵設置模塊，藍牙模塊等，介紹討論了各個模塊的原理、功能、設計方案及各模塊之間的相互作用，使得系統(tǒng)運行可靠。但其結構較為復雜，且數(shù)據(jù)可能也會產(chǎn)生一定的誤差。我們相信，在以后科技發(fā)展更加進步的情況下，結構一定更為簡單，數(shù)據(jù)一定更為精準。