智能输液助手的设计

2017-12-22作者刘云昊王哲山西省运城市康杰中学

电子制作 2017年21期

作者/刘云昊、王哲，山西省运城市康杰中学

智能输液助手的设计

作者/刘云昊、王哲，山西省运城市康杰中学

为了减轻静脉输液过程中医护人员的工作强度，避免异常情况的发生，设计一种智能输液助手。系统具有滴速检测、自动关断、声光报警和短信息提示等功能。利用红外检测技术实现滴速检测，采用直流电机与断液辅助装置自动停止输液，利用蜂鸣器和发光二极管等实现声光报警，同时通过GPRS模块发送短消息，通知医护人员进行及时处理。该系统具有较好的实用价值。

滴速检测；GPRS模块；AT89C52；智能输液

引言

静脉输液以给药迅速、见效快等优点，在临床治疗中得到了广泛的应用[1–2]。通常输液的过程以人工监控为主，医护人员需要不停地巡检，由患者本人或家属观察剩余药液量，当药液即将输完或者滴速出现异常时，及时通知值班人员进行处理[3]。在增加医护人员工作强度的同时，意外情况的发生概率也大大增加[4]。如果发生药液输完或者输液管堵塞等情况，而医护人员未能及时处理，则有可能会发生回血或其他危险，给患者造成痛苦，甚至导致医疗事故[5]。

针对上述情况，本文设计一种智能输液助手来代替人工监护。采用红外传感器实现输液过程中滴管流速的检测，采用输液阻断装置来自动关断输液过程，同时利用声光报警模块提醒患者或家属，通过GPRS模块发送手机短信通知值班的医护人员进行相应处理。该助手能够提高患者输液时的舒适度，减轻医护人员的工作强度和压力，有效避免异常情况的发生。

1.系统的组成与工作原理

智能输液助手系统的结构组成如图1所示，主要包括红外滴速检测模块、输液阻断模块、GPRS模块以及声光报警模块等。该系统采用低功耗、高性能的微处理器AT89C52作为控制核心。其工作原理是准备输液时，医护人员根据不同液体和患者情况调节滴管流速，红外点滴检测模块开始实时检测滴速，当液体剩余量低于设定值时，微处理器通过输液阻断模块自动关闭液体的输送，发出声光报警信号提醒患者及家属，同时通过GPRS模块发送信息通知医护人员来进行处置。

图1 智能输液助手系统组成结构图

2.主要模块的设计

■2.1 红外滴速检测模块

滴速检测模块的设计是智能输液助手系统中关键的组成部分。滴速检测采用红外检测技术，把对管放安装在莫菲式输液管两侧,在滴管处对输液速度进行测量。如图2所示。

图2 滴速检测原理图

红外发射管发出红外光后，光线穿透滴斗后照射到接收管，接收管将照射到它上的红外光线转换成电流信号。在滴斗内无药液滴滴下时，红外光线基本无衰减，照射到接收管的光线较强，电流信号相对也较强；若滴斗有药液滴滴下时，液滴会遮挡光线，药液吸收或散射部分光线，这样接收管接所接收到的光信号较弱，电流信号相对也较弱。将光敏二极管输出的电流信号转换成电压信号，从而将药液滴落的变化转换为电压的变化。基于上述原理，设计的红外滴速检测电路如图3所示。

其基本工作原理是：当滴斗内无药液滴滴下时，接收管导通，此时LM567的8脚输出低电平；当滴斗内有药液滴滴下时，接收管接收光线减弱，接收管截止，此时LM567的8脚输出高电平。当不断有液滴滴下时，LM567的8脚便会输出一个标准的脉冲信号，低电平代表无液滴滴下，高电平代表有液滴滴下。把检测到8脚的信号送入微处理器中，就可以计算出液滴的滴速。

■2.2 报警模块

声光报警模块的主要功能是提醒患者和医护人员已经完成输液或有异常情况发生。

图3 红外滴速检测电路

声光报警模块的电路设计如图4所示。通过微处理器的一个I/O口控制蜂鸣器和发光二极管来实现。同时，在系统的软件设计中，添加一个专用延时子程序来实现这一功能。将延时子程序的时间阈值精确的设定为6秒。若在定时时间内系统没有检测到任何液滴信息，则认为输液已经完成，此时AT89C52立即控制声光报警装置发出警报同时控制输液阻断装置阻断输液软管停止输液,并将报警信息发送给医护人员。

图4 声光报警原理图

■2.3 断液模块

输液完成后,在发出声光报警的同时输液监控器最主要的工作是控制输液阻断装置及时的阻止输液继续进行。本设计采用的电机是直流电机，它的主要作用是当输液结束时，电机正转，卡紧滴管，以免护士未来得及处理而造成血液回流现象，给病人增加痛苦。电机驱动电路如图5所示。

但是只有直流电机是不够的，要想真正的起到阻塞作用，还需要其他辅助装置，该装置采用偏心轮及卡子，如图6所示。卡子的具体作用就是相当于一个当班，而偏心轮的选择特别重要，偏心轮由电机带动，当正常输液时，滴管放在卡子与偏心轮中间，当输液结束时，电机转动，偏心轮与卡子紧紧地把滴管夹紧，同时伴随声光报警，提醒护士来处理。