簡述低成本點滴監(jiān)控系統(tǒng)的設計

胡嘉偉 遲雨 康麗祺 邱妍 周成群

【摘 要】基于C51系列單片機開發(fā)的點滴監(jiān)控系統(tǒng)。采用壓力傳感器、光電傳感器進行數(shù)據(jù)采集，通過藍牙進行數(shù)據(jù)傳輸，通過步進電機進行點滴液調(diào)速。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，精確度高，功能性優(yōu)良。

【關(guān)鍵詞】點滴監(jiān)控系統(tǒng)；C51系列單片機；壓力傳感器；光電傳感器；藍牙傳輸

傳統(tǒng)的醫(yī)院打點滴裝置較為簡陋，主要是靠醫(yī)護人員或者病人家屬，手動調(diào)節(jié)輸液器的滑輪來調(diào)節(jié)滴速和肉眼來觀察液面并人工呼叫醫(yī)護人員拔針，并沒有實現(xiàn)輸液的自動監(jiān)控管理。當輸液滴速過快時，可能會發(fā)生藥物中毒，更嚴重可能會導致患者出現(xiàn)水腫和心力衰竭等現(xiàn)象；當輸液滴速過慢時，則可能發(fā)生藥液量的不足或者使輸液時間無故的被延長。這就需要醫(yī)護人員實時的來關(guān)注病人的輸液情況，浪費了一定的人力物力資源。為了實現(xiàn)醫(yī)療輸液的自動化，本文介紹了一款結(jié)構(gòu)簡單且具有一定價值的醫(yī)療點滴監(jiān)控系統(tǒng)。

一、系統(tǒng)總體設計框架

系統(tǒng)主要分為數(shù)據(jù)采集部分、系統(tǒng)控制部分、狀態(tài)調(diào)節(jié)部分。數(shù)據(jù)采集部分選用壓力傳感器與光電傳感器，壓力傳感器具備成本低廉、精確度高、對壓力變化敏感等特點，光電傳感器則是常用的測速傳感器，系統(tǒng)控制部分選擇C51系列單片機，該系列單片機低成本、低功耗、運行速度快、使用簡單的特點數(shù)據(jù)

二、系統(tǒng)主要功能部分與模塊介紹

2.1質(zhì)量測量與測速模塊

質(zhì)量數(shù)據(jù)采集是通過壓力傳感器將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出，再利用高精度高增益24位A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，控制器則負責對模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進行處理，人機間的信息交換則由驅(qū)動LCD顯示模塊實現(xiàn)。

測速模塊主要采用光電傳感器。光電傳感器是一種能把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化的常用傳感器。通常情況下，光電傳感器由三部分構(gòu)成：發(fā)送器、接收器、檢測電路。發(fā)送器與接受器相對，當接收器檢測到發(fā)射器傳來的紅外光由于障礙物阻擋而使光線強度發(fā)生變化時就會將這一“變化”傳遞給檢測電路，由檢測電路做出反應將不同電平傳至控制器。

2.2調(diào)速模塊：

點滴的流速可由五相四線步進電機控制，步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進電機件。當步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，在單片機中設置預設的最高值與最低值，發(fā)出指令對步進電機的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速進行控制，在所測滴速過高時控制步進電機正轉(zhuǎn)，驅(qū)動螺栓擠壓點滴管從而降低滴速，在滴速過低時控制步進電機反轉(zhuǎn)驅(qū)動螺栓脫離滴管從而提高滴速，近一步較為精確地調(diào)節(jié)點滴液流速。

2.3 數(shù)據(jù)通信模塊

無線傳輸可以使用藍牙模塊進行，藍牙模塊具有低成本、低功耗、使用簡單等優(yōu)點。將藍牙模塊中的RXD管腳與C51單片機中的TXD管腳相連在系統(tǒng)測量并計算出所需要的點滴液凈質(zhì)量之后，通過在控制器中設置串口與所需要的波特率，可以使用藍牙模塊進行近距離無線串口通信，將所需要的數(shù)據(jù)發(fā)送于pc端或其他移動端中。數(shù)據(jù)的無線傳輸部分使監(jiān)測數(shù)據(jù)不僅能反饋給病人，同時還能反饋給其他醫(yī)護人員。

三、結(jié)束語

這款點滴監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔、功能優(yōu)良，可以減少用于點滴監(jiān)護的人力物力資源，提高輸液過程中的的自動化、智能化。