简述低成本点滴监控系统的设计

胡嘉伟 迟雨 康丽祺 邱妍 周成群

【摘 要】基于C51系列单片机开发的点滴监控系统。采用压力传感器、光电传感器进行数据采集，通过蓝牙进行数据传输，通过步进电机进行点滴液调速。整个系统结构简单，使用方便，精确度高，功能性优良。

【关键词】点滴监控系统；C51系列单片机；压力传感器；光电传感器；蓝牙传输

传统的医院打点滴装置较为简陋，主要是靠医护人员或者病人家属，手动调节输液器的滑轮来调节滴速和肉眼来观察液面并人工呼叫医护人员拔针，并没有实现输液的自动监控管理。当输液滴速过快时，可能会发生药物中毒，更严重可能会导致患者出现水肿和心力衰竭等现象；当输液滴速过慢时，则可能发生药液量的不足或者使输液时间无故的被延长。这就需要医护人员实时的来关注病人的输液情况，浪费了一定的人力物力资源。为了实现医疗输液的自动化，本文介绍了一款结构简单且具有一定价值的医疗点滴监控系统。

一、系统总体设计框架

系统主要分为数据采集部分、系统控制部分、状态调节部分。数据采集部分选用压力传感器与光电传感器，压力传感器具备成本低廉、精确度高、对压力变化敏感等特点，光电传感器则是常用的测速传感器，系统控制部分选择C51系列单片机，该系列单片机低成本、低功耗、运行速度快、使用简单的特点数据

二、系统主要功能部分与模块介绍

2.1质量测量与测速模块

质量数据采集是通过压力传感器将质量信号转变为可测量的电信号输出，再利用高精度高增益24位A/D转换芯片HX711进行模数转换，控制器则负责对模数转换后的数字量进行处理，人机间的信息交换则由驱动LCD显示模块实现。

测速模块主要采用光电传感器。光电传感器是一种能把光强度的变化转换成电信号的变化的常用传感器。通常情况下，光电传感器由三部分构成：发送器、接收器、检测电路。发送器与接受器相对，当接收器检测到发射器传来的红外光由于障碍物阻擋而使光线强度发生变化时就会将这一“变化”传递给检测电路，由检测电路做出反应将不同电平传至控制器。

2.2调速模块：

点滴的流速可由五相四线步进电机控制，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，在单片机中设置预设的最高值与最低值，发出指令对步进电机的旋转方向和转速进行控制，在所测滴速过高时控制步进电机正转，驱动螺栓挤压点滴管从而降低滴速，在滴速过低时控制步进电机反转驱动螺栓脱离滴管从而提高滴速，近一步较为精确地调节点滴液流速。

2.3 数据通信模块

无线传输可以使用蓝牙模块进行，蓝牙模块具有低成本、低功耗、使用简单等优点。将蓝牙模块中的RXD管脚与C51单片机中的TXD管脚相连在系统测量并计算出所需要的点滴液净质量之后，通过在控制器中设置串口与所需要的波特率，可以使用蓝牙模块进行近距离无线串口通信，将所需要的数据发送于pc端或其他移动端中。数据的无线传输部分使监测数据不仅能反馈给病人，同时还能反馈给其他医护人员。

三、结束语

这款点滴监控系统结构简洁、功能优良，可以减少用于点滴监护的人力物力资源，提高输液过程中的的自动化、智能化。