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智能输液监控系统余量检测及语音报警模块设计

范文

周纪铉

摘要：本次课题是介绍一种新型的输液报警系统，它能够智能化地针对输液的病人是否有出现血液回流现象以及输液过程中药瓶里药液余量的监控，当两种检测对象都出现异常值时，系统都会进行报警，让医护人员能够及时赶到为病人进行有效的处理以免发生其它危险。

关键词：52单片机;智能;余量检测

【中图分类号】R541 ?【文献标识码】A ?【文章编号】1673-9026（2020）09-225-02

如今，医疗设备的机械化和智能化已经越来越成为市场需求，目前很多城市的醫院经常会出现患者人满为患、医护人员人手不足、病人血液回流状况。如果有一种设备能够在病人输液（打点滴）的时候能对输液过程中药液剩余量，以及输液管中是否有出现血液回流现象进行监控，当这些检测值出现异常数据之后能够对医护人员做出及时的报警以提醒他们做出相应措施，以免病人在输液过程中出现危机时处理而造成的生理乃至生命危险。

1输液报警系统总体方案设计

1.1血液回流检测原理

光电传感元件利用红外发射管和红外接收管，将这个两个元件分别置于输液管的两侧之后，红外发射管发射红外光信号，光线透过漏斗被红外接收管接收，当有出现血液回流现象时，经红外发射管发射的红外光也因为血液的遮挡或者反射作用产生变化，从而影响了红外接收管部分所接收到的红外光[1]。原理流程上相对简单，由光电检测元件检测到的光信号发生变化之后会直接传输到系统终端，系统设置好的软件程序对光电元件采集的信号进行判断处理，当出现与系统设置的初始数据出现偏差时，系统将会对其进行报警处理。

1.2余量检测原理

STC90C52R单片机作为电子秤的控制核心，能够完成称重功能，其测量范围设置为0到5Kg，经过多次实验发现该设备测量数据的误差基本维持在±0.005Kg的范围内，除此之外，它拥有语音报数的功能，并且可以增加闹钟功能[2]。本文设计的系统在实际测量数据的时候还可以实现超量程报警。

2输液报警器装置的硬件设计

2.1按键模块

使用独立按键的设计，各按键之间相互不影响，编程起来比较容易。通过按键可以进行对测量仪器开关，液体体积的设定，液体类型选择。如图2-1所示。

2.2报警模块

2.2.1血液回流报警模块

将接口接于单片机，当病人出现回血时，会促使单片机通讯出现中断，通过回路输出报警进而提醒医生和病人要立即采取完善的应急措施，尽可能防止危险事故的产生，全面地确保病人安全[3]。报警电路如图2-2与图2-3。

2.2.2余量检测报警模块

如图2-4连接好单片机后，当药液的余量少于设定好的初始值，系统会检测到并进行报警处理。

2.3显示模块

2.3.1数码管选择

本系统使用MAx7219/MAx722串行接口8位LED显示驱动器，该驱动器属于一种集成程度较高的共阴极显示驱动器，一方面它能够在和微处理器进行连接的状态下完成与8位数字的显示，另一方面还能实现条线图的显示。与之搭配的四线串行接口支持和市面上连接主流的微处理器连接，并且所有的数据可以实现自动寻址更新。

2.3.2数码管引脚功能介绍

数码管引脚功能如表2-1所示。

2.3.3数码管的连接方式

数码管与单片机的连接方式如图2-5。

3输液报警系统软件设计

3.1显示模块

一个数码管由由八个发光二极管组成，其实际导通的方向永远是保持恒定的（通常来说导通电压一般都在1.7V）。这八个发光二极管可以有两种类型公共端，分别是共阳极以及共阴极。其中共阳极代表着这八个发光二极管的正极同时与高电平连接，另外一侧则分别接地;而共阴极代表着是这八个发光二极管与低电平连接，另外一侧则与高电平连接。

3.2按键模块

如图3-1所示，系统初始化后通过按键控制设定液体的体积调整报警条件，在程序中设定好以后，当传感器检测到达设定的体积和浓度情况进行报警。

3.3 ?声光报警模块程序

血液回流的报警的流程原理相对简单，直接设置光电元件对测试部位的光线变化的捕捉直接传送到终端即可产生警报。

void count（） ???????//计算函数

{

buzz=1; ?????????//关闭报警

flag=0;

}

if（huixue==1） ??????//无回血时

BJ_LED=1; ??????//关闭回血指示灯

}

4输液报警调试

保证机器充电2小时以上，尽量让机器保持垂直悬挂，然后按下开机键。

然后再输入液体体积（毫升），按下左侧绿色按钮为增加100ml，按下右侧绿色按钮为增加50ml。

选择好液体体积后按确认键继续，如按错，可按返回键重设液量。

在设置完液体体积后，对液体种类进行选择（葡萄糖、氯化钠）。

如要选择葡萄糖溶液，则按下左侧黄色按钮，按多次该按钮，选择葡萄糖溶液的浓度;按右侧黄色按钮为选择氯化钠溶液，然后按多次该按钮，选择氯化钠溶液的浓度。

血液回流检测模块，我们试着将不透光的物体放在图4-1中两个二极管之间，因为红外接收管接收的红外线受到了影响，从而产生了报警。

测量试验结束，硬件的功能满足系统的基本所需，但是同时也不可避免的存在一些误差。（1）测量仪以及被测物体悬挂的垂直与否决定了测量的准确值，因为在实际应用中测量仪和药瓶悬挂有时候会接触到墙壁、铁架从而影响了垂直方向的数值测量。（2）药瓶的药液晃动也会影响测量的准确值，所以在实际测量时需要保证药瓶的静止。

总结

智能输液监控系统药液余量的检测，我们采用的是压力传感原理，将药瓶置于传感器上后，药瓶和药液由于重力的作用下对传感器产生一个向下的压力，在输液的过程中，随着药液输送到病人的体内，药瓶对传感器产生的压力也会逐渐减少，通过采用压力的传感器与药瓶初始的压力做对比，采用一个百分比的形式显示的原理来对药液余量进行监控，当测量的数据少于初始设定值时，系统也会进行报警处理。

参考文献：

[1]庞华容，郭玲，万绍平，等.智能输液监控管理系统的质量评价与分析[J].中国医学装备，2020，017（003）：143-147.

[2]郭玲，万绍平，王国蓉，等.国产重力输液过程智能监控系统设计与临床转化应用研究[J].医疗卫生装备，2019，40（01）：106-109+114.

[3]曾双双，王栋，刘万里，etal.基于“医-药-护”预警监控系统的合理安全输液整合管理实践[J].中国医院药学杂志，2019，039（007）：746-751.

作者单位：

上海今遥教育科技有限公司 201600

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