胡嘉偉?邱妍?遲雨?周成群?康麗祺

摘 要 基于STC90C52RC單片機(jī)的醫(yī)療點(diǎn)滴智能輸液+APP監(jiān)測系統(tǒng)。采用HX711進(jìn)行AD采樣測量點(diǎn)滴液余量，靈敏度高，采用DHT11測量點(diǎn)滴液溫度，測量準(zhǔn)確度高，測量數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)值可報(bào)警，通過步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)點(diǎn)滴液流速，測量數(shù)據(jù)信息通過ESP8266無線傳輸，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，功能齊全，精度高。

關(guān)鍵詞 醫(yī)療輸液自動(dòng)化;STC90C52RC單片機(jī);智能輸液;HX711;ESP8266

引言

傳統(tǒng)的醫(yī)院打點(diǎn)滴裝置較為簡陋，需要人工實(shí)時(shí)監(jiān)控點(diǎn)滴液余量，并且需要人工呼叫護(hù)士拔針;點(diǎn)滴液溫度過低時(shí)，患者會(huì)感到渾身發(fā)涼，需要用熱水袋敷;打點(diǎn)滴的速度過快或過慢時(shí)，通過調(diào)整軟管夾的松緊程度來控制液體輸入人體的速度。為了實(shí)現(xiàn)醫(yī)療輸液的自動(dòng)化，本文介紹了基于STC90C52RC單片機(jī)的醫(yī)療點(diǎn)滴智能輸液+APP監(jiān)測系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，功能齊全，精度高，具有一定的開發(fā)價(jià)值。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種用于醫(yī)療點(diǎn)滴智能輸液+APP監(jiān)測系統(tǒng)，它涉及紅外檢測，溫度檢測，智能質(zhì)量計(jì)算，流速檢測，智能報(bào)警等高新技術(shù)。智能質(zhì)量計(jì)算和智能報(bào)警主要以由單片機(jī)STC90C52RC組成的電子秤為核心，該電子秤搭載拉力傳感器可實(shí)現(xiàn)0～5kg稱重范圍，測量準(zhǔn)確。另外，電子秤還設(shè)置報(bào)警器功能，在稱量點(diǎn)滴質(zhì)量過低時(shí)進(jìn)行報(bào)警，及時(shí)提醒護(hù)士為患者拔針。流速檢測采用光電傳感器，主要由紅外發(fā)射與接收對(duì)管組成，接收對(duì)管接收由藥液滴落而引起的強(qiáng)度變化的電信號(hào)，通過計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)即可實(shí)現(xiàn)流速監(jiān)控[1]。

2系統(tǒng)主要部分分析

2.1 流速監(jiān)控模塊

流速監(jiān)控模塊采用光電傳感器測量點(diǎn)滴速度。光電傳感器是通過把光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化來實(shí)現(xiàn)控制的。該系統(tǒng)中選用光耦集合器，把紅外發(fā)射和接收管正對(duì)著固定在滴斗兩側(cè)，當(dāng)液滴滴下時(shí)，接收端光功率發(fā)生變化，光電接收管將變化的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為變化的電信號(hào)，經(jīng)比較器整形得到與點(diǎn)滴同頻的方波，用單片機(jī)測量其周期即可計(jì)算出點(diǎn)滴的速度。

點(diǎn)滴流速可由五相四線步進(jìn)電機(jī)控制，五相四線步進(jìn)電機(jī)是一款可以通過單片機(jī)輸出多項(xiàng)時(shí)序控制電流控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速的電機(jī)，用戶可以通過按鍵對(duì)單片機(jī)發(fā)出指令對(duì)步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，從而較為精確地調(diào)節(jié)點(diǎn)滴液流速。

2.2 溫度監(jiān)控模塊

溫度監(jiān)控模塊采用貼片溫度傳感器測量點(diǎn)滴速度。此溫度監(jiān)控模塊采用DHT11溫濕度傳感器，DHT11傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測溫元件。DHT11傳感器2引腳接上拉電阻和外接電源與單片機(jī)任一I/O接口相連，NTC熱敏電阻具有很高的負(fù)溫度系數(shù)，精確的獲取熱敏電阻的阻值變化，將采集的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)。

當(dāng)單片機(jī)監(jiān)測到點(diǎn)滴液溫度過低時(shí)，通過硅膠加熱片對(duì)點(diǎn)滴進(jìn)行加熱，加熱至最高時(shí)，停止加熱，確保點(diǎn)滴液溫度適宜[2]。

2.3 質(zhì)量檢測模塊

該部分由稱重傳感器、信號(hào)的前級(jí)處理和A/D轉(zhuǎn)換部分組成。首先由HL-8稱重傳感器將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號(hào)輸出，利用電子秤專用高精度高增益24位A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)控制器處理，由控制器完成對(duì)該數(shù)字量的處理，驅(qū)動(dòng)LCD顯示模塊完成人機(jī)間的信息交換。

2.4 報(bào)警系統(tǒng)部分

在主站和從站部分，都選用了蜂鳴器。當(dāng)從站點(diǎn)滴瓶中藥液重量低于警戒部分所設(shè)的警戒值是，單片機(jī)將接收到一個(gè)報(bào)警信號(hào)，并將此信號(hào)發(fā)給報(bào)警系統(tǒng)，使主站和從站的蜂鳴器和報(bào)警燈同時(shí)工作，便實(shí)現(xiàn)了聲光同時(shí)報(bào)警，而從站的報(bào)警系統(tǒng)也為醫(yī)護(hù)人員提供方便。

3數(shù)據(jù)無線傳輸方式

本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的無線傳輸采用的是WIFI模塊數(shù)據(jù)透傳，WIFI模塊采用的是ESP8266，WIFI模塊選用的是ESP8266芯片，該芯片是一款高性能的串口模塊，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧， ESP8266串口模塊可以與其他設(shè)備串口模塊之間進(jìn)行通信，該模塊使用TTL電平，模塊支持串口轉(zhuǎn)WIFI STA、串口轉(zhuǎn)AP和串口轉(zhuǎn)WIFI STA+AP三種模式。Esp8266可以連接到WIFI同時(shí)生成一個(gè)WIFI熱點(diǎn)供其他設(shè)備連接，進(jìn)而將所測點(diǎn)滴余量數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)終端[3]。

4程序流程

程序流程框圖如圖所示，由單片機(jī)和按鍵控制。

5結(jié)束語

醫(yī)療點(diǎn)滴智能輸液+APP監(jiān)測系統(tǒng)是一套集信息化、智能化、數(shù)字化為一體的輸液系統(tǒng)。在不改變?cè)休斠悍绞降幕A(chǔ)上。減輕了醫(yī)護(hù)人員的工作強(qiáng)度、解決患者及其家屬輸液過程中的焦慮和煩惱，提升了現(xiàn)代化醫(yī)院的信息化管理水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉孝趙.基于ESP8266模塊的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測試，2017，（21）：21-22，72.

[2] 王濤.光電傳感器的原理及應(yīng)用探討[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2018， （07）：64，122.

[3] 胡宗旭.智能輸液報(bào)警器的研制[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018，（12）： 155.