静脉注射中慢性过敏监测与报警装置的设计

赵晓磊　齐秋菊　郭春超　霍旭阳

[摘要]本文通过对静脉注射过程中患者体征参数变化的监测，设计了一个对慢性过敏的检测和报警装置。以STC89C52RC单片机作为整个设计的控制核心，选取变化明显且易获取的心率、体温作为监测对象，完成静脉注射过程中的试敏，从而实现静脉注射过程中慢性过敏的检测与报警。在减轻医护负担、减少医疗意外等方面具有重要意义。

[關键词]慢性过敏；心率；体温；监测

引言

静脉注射作为一种给药方式，有见效快、疗程短等优点，在现今一切追求快节奏的大环境下，得到病患及其家属的广泛认可，但其伴随的诸多风险也不容小视。其中慢性过敏是静脉注射过程中最大的风险之一。意外一旦发生，必将引发医患间医疗纠纷，使医患双方的权益都得不到保障。为减少这类意外的发生，使医患双方在治疗过程中都安心，通过查找相关临床数据发现，当有过敏反映出现时，患者的体温及心率出现明显波动[1]，基于此本文设计了一种通过对用药患者体温和心率进行检测，作为静脉注射过程中的过敏反应的报警装置。

1、电路总体设计部分

本次设计的目的是对用药患者在静脉注射过程中部分体征参数进行检测，该设备的主要功能是通过传感器采集患者的体温值、心率值传输至单片机，经液晶动态显示当前参数值和参考值，并根据要求实现监控报警[2]。

1.1系统整体结构框图

该设计以STC89C52RC为中心，信号收集采用DS18B20温度传感器和HKG-07A心率传感器[3]，两传感器输出皆为数字信号，所以不需要后级信号处理电路，即可传送至单片机与阈值进行比较，由单片机控制在12864液晶上显示采集到的当前的参数值，当超过预设范围时再由单片机处理通过蜂鸣器发出报警信号，从而完成参数的超限报警。

本系统是由单片机最小系统电路、温度采集电路、心率采集电路、显示电路、超限报警电路5部分组成。系统整体结构框图如图1所示。

1.2信号采集电路

信号采集电路包括温度采集和心率采集两个部分。

1.2.1基于温度传感器DS18B20的温度采集

设计中采用DS18B20数字温度传感器采集患者手部温度，具体电路如图2所示。采集到的温度信号经单片机P2.0端口由传感器第2脚传送至单片机。DS18B20数字温度传感器是单总线器件，单总线通常要求外接一个约为5KΩ的上拉电阻，此次设计中在DS18B20的3脚和2脚之间接10KΩ电阻作为上拉电阻使用。且此次设计中选用两种工作方式中的外部电源供电作为供电方式。

1.2.2基于心率传感器HKG-07A的心率采集

电路中HKG-07A通过外部中断0即单片机的P3.2端口向单片机发送脉冲信号，HKG-07A能够输出规律波形，故无需增加其它外围电路，再经程序计数后获得具体心率值。心率采集电路具体如图3所示红外脉搏传感器利用红外线检测由于心脏跳动而引起的手指尖内微血管容积发生的变化，信号经过放大、整形输出同步于脉搏跳动的脉冲信号， 从而计算出脉率。主要用于临床上脉率的计数、监测等。

2、系统软件的设计

单片机程序主要分为主程序、显示程序、温度信号处理程序、心率信号处理程序、报警处理程序。程序总体框图如图4所示：

程序的工作流程为：由系统初始化将各变量初值置0并关闭报警电路（蜂鸣器由P1.4输出低电平触发），将LCD12864初始化，由P3.2对HKG-07A输入方波进行计数，从而患者的手指部获取心率，再由数字温度传感器DS18B20采集患者手部温度。将心率90/min及28℃作为此后的参考值存储下来，程序中判断实时心率与参考心率90/min进行比较，实时体温与参考体温28℃进行比较，只要有一个参数超出参考值，程序便控制三极管导通，进而触发蜂鸣器鸣响进行报警。同时在LCD12864液晶上显示初始参数值及实时参数值。

3、小结

本文设计了一个利用了低功耗的单片机结合液晶显示设计了基于单片机的慢性过敏监测装置。通过对用药患者体温和心率进行检测，作为静脉注射过程中的试敏，经过调试和试验验证，本设计具有可靠性好、抗干扰能力强、实时性高等优点。可以有效减轻医护负担、减少医疗意外及医患纠纷。设计中存在的不足之处：温度传感器受环境温度影响较大，若技术、能力等多方面因素允许，可改用品质更加优良，应用时更加适合的温度传感器来获取患者指尖的温度。且指尖温度与身体温度差距较大，不能准确体现体温的变化及状态，后期改进还应考虑最具代表性的温度点作为采集对象。该设计监测参数较少，在某些特殊情况下未必能检测出用药患者已发生慢性过敏，例如慢性过敏的其他主要临床表现：哮喘、呼吸加促、盗汗、全身瘙痒、药物性皮炎、血小板减少、红细胞减少等。有能力有条件后可尽可能多的检测相关参数。

参考文献

[1]谭发金.门诊输液中防止过敏发生的注意事项[J].大家健康（学术版），2014（4）：341.

[2]李绪勇，毛晓波.便携式人体生理参数检测仪设计[J].电子设计工程，2009，17（10）：46-48.

作者简介

赵晓磊（1984—），女，吉林省长春市人，助教，硕士研究生，研究方向：模式识别、中医工程学；*通讯作者：霍旭阳（1977-）男，吉林省吉林市人，博士，副教授，研究方向：生物电阻抗测量，生物医学工程。