智能輸液監控系統余量檢測及語音報警模塊設計

周紀鉉

摘要：本次課題是介紹一種新型的輸液報警系統，它能夠智能化地針對輸液的病人是否有出現血液回流現象以及輸液過程中藥瓶里藥液余量的監控，當兩種檢測對象都出現異常值時，系統都會進行報警，讓醫護人員能夠及時趕到為病人進行有效的處理以免發生其它危險。

關鍵詞：52單片機;智能;余量檢測

【中圖分類號】R541 ?【文獻標識碼】A ?【文章編號】1673-9026（2020）09-225-02

如今，醫療設備的機械化和智能化已經越來越成為市場需求，目前很多城市的醫院經常會出現患者人滿為患、醫護人員人手不足、病人血液回流狀況。如果有一種設備能夠在病人輸液（打點滴）的時候能對輸液過程中藥液剩余量，以及輸液管中是否有出現血液回流現象進行監控，當這些檢測值出現異常數據之后能夠對醫護人員做出及時的報警以提醒他們做出相應措施，以免病人在輸液過程中出現危機時處理而造成的生理乃至生命危險。

1輸液報警系統總體方案設計

1.1血液回流檢測原理

光電傳感元件利用紅外發射管和紅外接收管，將這個兩個元件分別置于輸液管的兩側之后，紅外發射管發射紅外光信號，光線透過漏斗被紅外接收管接收，當有出現血液回流現象時，經紅外發射管發射的紅外光也因為血液的遮擋或者反射作用產生變化，從而影響了紅外接收管部分所接收到的紅外光[1]。原理流程上相對簡單，由光電檢測元件檢測到的光信號發生變化之后會直接傳輸到系統終端，系統設置好的軟件程序對光電元件采集的信號進行判斷處理，當出現與系統設置的初始數據出現偏差時，系統將會對其進行報警處理。

1.2余量檢測原理

STC90C52R單片機作為電子秤的控制核心，能夠完成稱重功能，其測量范圍設置為0到5Kg，經過多次實驗發現該設備測量數據的誤差基本維持在±0.005Kg的范圍內，除此之外，它擁有語音報數的功能，并且可以增加鬧鐘功能[2]。本文設計的系統在實際測量數據的時候還可以實現超量程報警。

2輸液報警器裝置的硬件設計

2.1按鍵模塊

使用獨立按鍵的設計，各按鍵之間相互不影響，編程起來比較容易。通過按鍵可以進行對測量儀器開關，液體體積的設定，液體類型選擇。如圖2-1所示。

2.2報警模塊

2.2.1血液回流報警模塊

將接口接于單片機，當病人出現回血時，會促使單片機通訊出現中斷，通過回路輸出報警進而提醒醫生和病人要立即采取完善的應急措施，盡可能防止危險事故的產生，全面地確保病人安全[3]。報警電路如圖2-2與圖2-3。

2.2.2余量檢測報警模塊

如圖2-4連接好單片機后，當藥液的余量少于設定好的初始值，系統會檢測到并進行報警處理。

2.3顯示模塊

2.3.1數碼管選擇

本系統使用MAx7219/MAx722串行接口8位LED顯示驅動器，該驅動器屬于一種集成程度較高的共陰極顯示驅動器，一方面它能夠在和微處理器進行連接的狀態下完成與8位數字的顯示，另一方面還能實現條線圖的顯示。與之搭配的四線串行接口支持和市面上連接主流的微處理器連接，并且所有的數據可以實現自動尋址更新。

2.3.2數碼管引腳功能介紹

數碼管引腳功能如表2-1所示。

2.3.3數碼管的連接方式

數碼管與單片機的連接方式如圖2-5。

3輸液報警系統軟件設計

3.1顯示模塊

一個數碼管由由八個發光二極管組成，其實際導通的方向永遠是保持恒定的（通常來說導通電壓一般都在1.7V）。這八個發光二極管可以有兩種類型公共端，分別是共陽極以及共陰極。其中共陽極代表著這八個發光二極管的正極同時與高電平連接，另外一側則分別接地;而共陰極代表著是這八個發光二極管與低電平連接，另外一側則與高電平連接。

3.2按鍵模塊

如圖3-1所示，系統初始化后通過按鍵控制設定液體的體積調整報警條件，在程序中設定好以后，當傳感器檢測到達設定的體積和濃度情況進行報警。

3.3 ?聲光報警模塊程序

血液回流的報警的流程原理相對簡單，直接設置光電元件對測試部位的光線變化的捕捉直接傳送到終端即可產生警報。

void count（） ???????//計算函數

{

buzz=1; ?????????//關閉報警

flag=0;

}

if（huixue==1） ??????//無回血時

BJ_LED=1; ??????//關閉回血指示燈

}

}

4輸液報警調試

保證機器充電2小時以上，盡量讓機器保持垂直懸掛，然后按下開機鍵。

然后再輸入液體體積（毫升），按下左側綠色按鈕為增加100ml，按下右側綠色按鈕為增加50ml。

選擇好液體體積后按確認鍵繼續，如按錯，可按返回鍵重設液量。

在設置完液體體積后，對液體種類進行選擇（葡萄糖、氯化鈉）。

如要選擇葡萄糖溶液，則按下左側黃色按鈕，按多次該按鈕，選擇葡萄糖溶液的濃度;按右側黃色按鈕為選擇氯化鈉溶液，然后按多次該按鈕，選擇氯化鈉溶液的濃度。

血液回流檢測模塊，我們試著將不透光的物體放在圖4-1中兩個二極管之間，因為紅外接收管接收的紅外線受到了影響，從而產生了報警。

測量試驗結束，硬件的功能滿足系統的基本所需，但是同時也不可避免的存在一些誤差。（1）測量儀以及被測物體懸掛的垂直與否決定了測量的準確值，因為在實際應用中測量儀和藥瓶懸掛有時候會接觸到墻壁、鐵架從而影響了垂直方向的數值測量。（2）藥瓶的藥液晃動也會影響測量的準確值，所以在實際測量時需要保證藥瓶的靜止。

總結

智能輸液監控系統藥液余量的檢測，我們采用的是壓力傳感原理，將藥瓶置于傳感器上后，藥瓶和藥液由于重力的作用下對傳感器產生一個向下的壓力，在輸液的過程中，隨著藥液輸送到病人的體內，藥瓶對傳感器產生的壓力也會逐漸減少，通過采用壓力的傳感器與藥瓶初始的壓力做對比，采用一個百分比的形式顯示的原理來對藥液余量進行監控，當測量的數據少于初始設定值時，系統也會進行報警處理。

參考文獻：

[1]龐華容，郭玲，萬紹平，等.智能輸液監控管理系統的質量評價與分析[J].中國醫學裝備，2020，017（003）：143-147.

[2]郭玲，萬紹平，王國蓉，等.國產重力輸液過程智能監控系統設計與臨床轉化應用研究[J].醫療衛生裝備，2019，40（01）：106-109+114.

[3]曾雙雙，王棟，劉萬里，etal.基于“醫-藥-護”預警監控系統的合理安全輸液整合管理實踐[J].中國醫院藥學雜志，2019，039（007）：746-751.

作者單位：

上海今遙教育科技有限公司 201600