陳明霞 徐麗華 周柏利 賈霞

南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院 江蘇 揚(yáng)州 225129

引言

在醫(yī)院里的病人輸液時(shí)，如果醫(yī)護(hù)人員檢查不及時(shí)，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(shí)間過長等引起醫(yī)療事故的發(fā)生。為解決這個(gè)問題，再結(jié)合現(xiàn)在市場上已經(jīng)出現(xiàn)的輸液報(bào)警器，我們設(shè)計(jì)了這個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要采用STC89C52單片機(jī)作為主體，分別控制完成數(shù)據(jù)采集，控制，顯示以及報(bào)警等功能；該系統(tǒng)安裝方便、監(jiān)控精準(zhǔn)、成本低廉、十分人性化，它的實(shí)現(xiàn)可以提高醫(yī)護(hù)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(gè)更便捷、舒適的療養(yǎng)空間[1]。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)原理及各模塊介紹

該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測與顯示患者的輸液滴速，并對滴速進(jìn)行控制，當(dāng)輸液異常時(shí)，能產(chǎn)生聲光報(bào)警提示患者或陪護(hù)人員，并能通過藍(lán)牙模塊無線傳輸信息至手機(jī)端提示醫(yī)護(hù)人員。如圖1所示為系統(tǒng)框圖[2]。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(guān)，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(diǎn)，很適合精度要求高的醫(yī)療設(shè)備。紅外發(fā)射管在恒定的電源驅(qū)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(dāng)沒有水滴通過對管間隙時(shí)，紅外接收管會處于完全導(dǎo)通狀態(tài)，輸出的為高電平；當(dāng)有水滴通過對管間隙的時(shí)候，紅外接收管的導(dǎo)通能力會有不同程度地下降，其輸出的是不規(guī)則的負(fù)向脈沖；每一個(gè)水滴的通過都會產(chǎn)生一個(gè)這樣的不規(guī)則的負(fù)向脈沖，脈沖數(shù)目與水滴數(shù)目一一對應(yīng)。落下的液滴擋住了紅外光，單片機(jī)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(shè)計(jì)流程圖[3]。

圖2 滴速檢測模塊設(shè)計(jì)流程圖

1.1.2 報(bào)警模塊。在輸液前，根據(jù)病人的情況設(shè)定輸液速度，當(dāng)點(diǎn)滴的速度低于40滴/分或高于60滴/分的情況下，單片機(jī)會發(fā)出信號，觸發(fā)蜂鳴器報(bào)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(zhì)也會發(fā)出警報(bào)聲。如有人按報(bào)警按鈕，I/O口也會輸出高電平，觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警，以提醒醫(yī)生和病人進(jìn)行相關(guān)的應(yīng)急措施，避免危險(xiǎn)事故發(fā)生。還有一種情況，滴液低于警戒線時(shí)也會使單片機(jī)產(chǎn)生中斷觸發(fā)報(bào)警。

1.1.3 顯示模塊。根據(jù)醫(yī)療相關(guān)規(guī)定，輸液時(shí)液速的正常范圍應(yīng)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(shè)置上下限的值，開機(jī)即顯示滴速，醫(yī)務(wù)人員會根據(jù)實(shí)際情況手動調(diào)整輸液速度，保證輸液過程的正常工作。當(dāng)有液滴滴下時(shí)，就開始顯示：一方面可以方便護(hù)士在給病人輸液時(shí)調(diào)節(jié)藥液滴速，這樣就防止了只憑經(jīng)驗(yàn)來調(diào)速，造成調(diào)速不準(zhǔn)的醫(yī)療隱患；另一方面方便了護(hù)士巡房時(shí)查看滴速，使醫(yī)療服務(wù)更加的準(zhǔn)確、高效。

1.1.4 電源模塊。電路中的電源模塊也是至關(guān)重要的一點(diǎn)，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(jī)的芯片，將會導(dǎo)致一定的損失。電壓所控制的模塊有：單片機(jī)控制芯片、紅外對管、步進(jìn)電機(jī)以及報(bào)警電路。所以在本設(shè)計(jì)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(shè)定上下限值，滴速傳感器檢測當(dāng)前滴液速度，如果低于提前按鍵設(shè)置滴速報(bào)警上、下限，蜂鳴器報(bào)警；如果血液回流模塊紅外對管檢測到深色物質(zhì)則蜂鳴器報(bào)警[4]。整個(gè)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(shè)計(jì)完整的電路原理圖，開始電路板的焊接。按下開關(guān)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(shè)計(jì)是否有錯(cuò)。首先，初始化，設(shè)置滴速上下限，這里暫且調(diào)試為醫(yī)學(xué)指定正常點(diǎn)滴滴速，上限60滴每分鐘，下限40滴每分鐘。調(diào)整點(diǎn)滴的滴速，調(diào)整為45滴每分鐘，顯示正常運(yùn)行，這里我們也有一個(gè)藍(lán)牙模塊，每次更新一個(gè)數(shù)據(jù)都會送到手機(jī)端。將滴速調(diào)整為65滴每分鐘，則發(fā)出警報(bào)，藍(lán)牙、顯示、測量滴速模塊均可正常運(yùn)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(bào)警?；匮K可正常運(yùn)行。至此，所有功能測試完成。如圖4、5所示為實(shí)物操作圖：

圖4 實(shí)物操作

圖5 實(shí)物操作

3 結(jié)束語

本次的設(shè)計(jì)內(nèi)容是基于STC89C52單片機(jī)的藍(lán)牙無線輸液檢測報(bào)警系統(tǒng)，包含滴速檢測模塊，蜂鳴器報(bào)警模塊，LCD顯示模塊，電源模塊，按鍵設(shè)置模塊，藍(lán)牙模塊等，介紹討論了各個(gè)模塊的原理、功能、設(shè)計(jì)方案及各模塊之間的相互作用，使得系統(tǒng)運(yùn)行可靠。但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)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(jìn)步的情況下，結(jié)構(gòu)一定更為簡單，數(shù)據(jù)一定更為精準(zhǔn)。