智能液体点滴监控系统的研究与设计

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1、智能液体点滴监控系统的研究与设计1:王梦蛟时间：2009年05月06日字体:关键词:步进电机跳变监控系统液位工作状态摘要：针对目前医疗过程中存在的问题，研制了智能液体点滴监测系统。系统采用红外对射对储液高度及点滴速度进行监测。通过构建合理的通信协议，实现了主站与从站Z间的可靠通信。试验证明，系统价格低廉、可靠性高。关键词：液体点滴监控；红外检测；CM通信静脉输液是临床中-•种普遍使用的治疗于段，长期以來一直靠人工控制。在传统输液中⑴，易发生一些界常情况，如管路堵塞、滴速界常及输液完毕无提示等。如果这些界常情况不能及时被发现，就会给病人造成

2、伤害，严重的还会造成医疗事故。该智能液体点滴监控系统，可以对多床位进行远程监控，并能针对不同的输液速度设定滴速。该系统分为各床位输液监控装置（从站）及监控中心（主立占）两部分。监控中心显示各床位的输液情况。出现异常情况时，各床位的监控仪进行声光报警，并向主站发送报警信号，同时关闭输液装置或进行口动调密，等待护士前來处理。1从站设计方案1.1预期效果上电后，滴速记忆器口动记忆滴速，进入工作状态。利用矩阵键盘设定滴速，然后控制步进电机转动实现滴速调整，同时对滴速进行检测和LCD显示。可对异常惰况报警并做出相应处理：（1）当管路堵塞时，发出报警信

3、号，H动关闭输液器，等待护上前来处理；（2）当滴速异常时，发出报警信号，口动调整滴速或等待护士处理：（3）输液结束时，口动关闭输液器并报警。输液管路中应留一部分药液，从而给护士留出时间前來处理，也使得在需要继续输液时，前后输液兼容。报警提示一段时间后，需耍中断向主站传送的报警信号，以不妨碍其他病床输液监控及报警。但从站本身依旧处于报警状态，直到手工解除或报警情况消失⑵。1.2原理框图监控系统原理框图如图1所示。纤外滴速松测卜-T步进电机—4l.CD忙示52p”

4、廿:」忆上ElECTRONKTi电路

5、満速议定■T通信模块ur丄」」」.JIJS

6、T图】原理框图1.3主要模块设计方案1.3.1滴速检测滴速检测采用光电传感器，主耍由红外发射与红外接收对管组成。当有液滴滴下时，在输出波形上会出现脉冲。通过对脉冲计数，叮以测出滴速。在实际测量过程中，外界光源以及输液管管壁上的水珠等都会对计数造成干扰。检测装置外罩上黑色橡皮套,以减少外界光源影响,并且采用硬件方案对误差进行消除。具体电路如图2所示。R310k£)IAI3312仏7376R510kfl&丄/A・k■>>■地用ptiwvW-chjuvccU21)(:THO.OljiF"3Into■7丝4330kil」丄C2555TO.33p.F

7、图2滴速检测电路由红外对管产生的不规则脉冲经过LM339比较器进行比较，将其转换为方波信号；然后利用单稳态电路，通过设定合适的电阻电容参数,消除双脉冲干扰。去噪后的信号接到单片机INTO,通过中断服务程序对点滴进行计数。1.3.2步进电机驱动电路本系统中，通过步进电机带动滑轮来控制储液瓶的高度实现滴速控制。步进电机的報动电路如图3所示。电路中采用了U1A2003芯片，它是7路达林顿驱动器阵列组成的集电极开路(0C)输出反向器，最大驱动电流可以达到500mA,足以满足步进电机的驱动耍求。+12V£i4UIN2003APl.4图3步进电机控制电

8、路1.3.3滴速记忆模块滴速记忆装置选用MICROCHIP公司生产的241X16作为存储芯片。它是具冇代接口的EEPROM，分为8个页面，每页256B,完全满足存储空间及性能的要求⑶。芯片的时钟脉冲端(SCL)接P1.2,通过内部定时器输出频率为1kHz的时钟信号,数据传输端(SDA)接P1.3。1.3.4余液检测电路余液检测电路采用红外对射管实现。将红外对射管分别放在警戒液位两侧。当液面卜•降至警戒液位以下时，其输出电平发生跳变。将输出电平接至P1.0引脚，单片机检测到跳变电平时，发出报警信号。由于液面的变化只使输出信号跳变一次，故可以不

9、考虑噪声干扰。其设汁电路如图4所示。当余液液面降至警戒液位之下时，P1.0上岀现电平跳变。R2LI13lk(i7kR3P1.0ELECTRONICTECHNIQUEm4液面检测电路1.3.5通信模块该设计中采用CAN通信方式。CAN-bus总线在通信能力、可靠性、实时性、灵活性及易用性方而有明显优势，并且传输距离远，成本低廉"。系统采用PCA82C250作为CAN总线的收发器，以实现CAN总线物理层的通信。具体电路如图5。7门穹黜1霜斗CAM4CANL几出，「」，）图5通信模块电路1.4软件设计在实际通信过程中，各从站需要从主站得到分配的地

10、址,才能保证通信的正常进行。在从站进入工作状态后，通过键盘设定滴速，使用红外对管检测滴速并显示。当出现界常时，向主站发出报警信号，并进行相应处理。具体流程图6所示。图6从站软件流