??? 摘? 要： 針對目前醫(yī)療過程中存在的問題,，研制了智能液體點滴監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)采用紅外對射對儲液高度及點滴速度進行監(jiān)測,。通過構建合理的通信協(xié)議,，實現(xiàn)了主站與從站之間的可靠通信。試驗證明,，系統(tǒng)價格低廉,、可靠性高。?
??? 關鍵詞： 液體點滴監(jiān)控,；紅外檢測,；CAN通信
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??? 靜脈輸液是臨床中一種普遍使用的治療手段，長期以來一直靠人工控制,。在傳統(tǒng)輸液中[1],，易發(fā)生一些異常情況，如管路堵塞,、滴速異常及輸液完畢無提示等,。如果這些異常情況不能及時被發(fā)現(xiàn),，就會給病人造成傷害，嚴重的還會造成醫(yī)療事故,。?
??? 該智能液體點滴監(jiān)控系統(tǒng),，可以對多床位進行遠程監(jiān)控，并能針對不同的輸液速度設定滴速,。該系統(tǒng)分為各床位輸液監(jiān)控裝置（從站）及監(jiān)控中心（主站）兩部分,。監(jiān)控中心顯示各床位的輸液情況。出現(xiàn)異常情況時,，各床位的監(jiān)控儀進行聲光報警,，并向主站發(fā)送報警信號，同時關閉輸液裝置或進行自動調(diào)整,，等待護士前來處理,。?
1 從站設計方案?
1.1 預期效果?
??? 上電后，滴速記憶器自動記憶滴速,，進入工作狀態(tài),。利用矩陣鍵盤設定滴速，然后控制步進電機轉動實現(xiàn)滴速調(diào)整,，同時對滴速進行檢測和LCD顯示,。?
??? 可對異常情況報警并做出相應處理：(1)當管路堵塞時，發(fā)出報警信號,，自動關閉輸液器,，等待護士前來處理；(2)當?shù)嗡佼惓r,，發(fā)出報警信號,，自動調(diào)整滴速或等待護士處理；(3)輸液結束時,，自動關閉輸液器并報警,。輸液管路中應留一部分藥液，從而給護士留出時間前來處理,，也使得在需要繼續(xù)輸液時,，前后輸液兼容。報警提示一段時間后,，需要中斷向主站傳送的報警信號,，以不妨礙其他病床輸液監(jiān)控及報警。但從站本身依舊處于報警狀態(tài),，直到手工解除或報警情況消失[2],。?
1.2 原理框圖?
??? 監(jiān)控系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。?
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1.3 主要模塊設計方案?
1.3.1 滴速檢測?
??? 滴速檢測采用光電傳感器，主要由紅外發(fā)射與紅外接收對管組成,。當有液滴滴下時，在輸出波形上會出現(xiàn)脈沖,。通過對脈沖計數(shù),，可以測出滴速。在實際測量過程中,，外界光源以及輸液管管壁上的水珠等都會對計數(shù)造成干擾,。檢測裝置外罩上黑色橡皮套，以減少外界光源影響,，并且采用硬件方案對誤差進行消除,。具體電路如圖2所示。?
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??? 由紅外對管產(chǎn)生的不規(guī)則脈沖經(jīng)過LM339比較器進行比較,，將其轉換為方波信號,；然后利用單穩(wěn)態(tài)電路，通過設定合適的電阻電容參數(shù),，消除雙脈沖干擾,。去噪后的信號接到單片機INT0,通過中斷服務程序對點滴進行計數(shù)。?
1.3.2 步進電機驅動電路?
??? 本系統(tǒng)中,，通過步進電機帶動滑輪來控制儲液瓶的高度實現(xiàn)滴速控制,。步進電機的驅動電路如圖3所示。電路中采用了ULN2003芯片,，它是7路達林頓驅動器陣列組成的集電極開路(OC)輸出反向器,，最大驅動電流可以達到500mA，足以滿足步進電機的驅動要求,。?
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1.3.3 滴速記憶模塊?
??? 滴速記憶裝置選用MICROCHIP公司生產(chǎn)的24LC16作為存儲芯片,。它是具有I2C接口的EEPROM，分為8個頁面,，每頁256 B,，完全滿足存儲空間及性能的要求[3]。芯片的時鐘脈沖端(SCL)接P1.2,，通過內(nèi)部定時器輸出頻率為1kHz的時鐘信號,，數(shù)據(jù)傳輸端(SDA)接P1.3。?
1.3.4 余液檢測電路?
??? 余液檢測電路采用紅外對射管實現(xiàn),。將紅外對射管分別放在警戒液位兩側,。當液面下降至警戒液位以下時，其輸出電平發(fā)生跳變,。將輸出電平接至P1.0引腳,，單片機檢測到跳變電平時，發(fā)出報警信號。由于液面的變化只使輸出信號跳變一次,，故可以不考慮噪聲干擾,。其設計電路如圖4所示。當余液液面降至警戒液位之下時,，P1.0上出現(xiàn)電平跳變,。?
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1.3.5 通信模塊?
??? 該設計中采用CAN通信方式。CAN-bus總線在通信能力,、可靠性,、實時性、靈活性及易用性方面有明顯優(yōu)勢,，并且傳輸距離遠,，成本低廉[4]。系統(tǒng)采用PCA82C250作為CAN總線的收發(fā)器,，以實現(xiàn)CAN總線物理層的通信,。具體電路如圖5。?
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1.4 軟件設計?
????在實際通信過程中,，各從站需要從主站得到分配的地址,，才能保證通信的正常進行。在從站進入工作狀態(tài)后,，通過鍵盤設定滴速,，使用紅外對管檢測滴速并顯示。當出現(xiàn)異常時,，向主站發(fā)出報警信號,，并進行相應處理。具體流程圖6所示,。 ?
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2 主站設計方案?
2.1 預期效果?
??? 主站接收從站發(fā)來的信號并對其進行記錄,。當檢測到報警信號時，主站發(fā)出報警信號,，并顯示異常類型,。護士對于一些異常情況可以在主站進行調(diào)控，如滴速調(diào)整,。各從站的數(shù)據(jù)元素都存入數(shù)據(jù)庫中,，方便今后的檢索及查詢，數(shù)據(jù)單元包括護士姓名,、藥名及用量,、輸液滴速變化情況、病人信息,、日期等[5],。?
2.2 設計方案?
??? 主站的設計包括從站信號收發(fā)模塊及PC機軟件設計,。利用CAN收發(fā)芯片PCA82C250接收從站信號后輸入AT89C52。單片機將接收到的信號送入PC機并進行判斷,。若為異常情況信號,，則發(fā)出報警。PC機軟件主要包括從站信號的記錄以及異常情況的提醒,。具體流程如圖7所示,。?
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3 系統(tǒng)通信?
??? 系統(tǒng)采用總線型網(wǎng)絡和時分多路復用協(xié)議(TDMA)，將主機與檢測終端之間點對多點的通信轉化為點對點的通信,，從而有效地解決了同頻段數(shù)據(jù)沖突問題[6],。?
??? 每個工作的從站都由主站分配唯一的地址,，主站與從站采用應答模式進行通信,。由主站向各終端逐個發(fā)出命令，收集監(jiān)測信息,。各從站對主機發(fā)出的命令進行響應,。若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)目標地址與自身地址相符則響應，否則丟棄,。主機巡回檢測完所有中斷后,，檢查是否有新的端口入網(wǎng)。若有,，則為其分配地址,，進行下一輪巡回檢查。?
??? 主站與從站之間的通信格式如圖8,。?
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??? 主從標志用于判斷是主站發(fā)送的信息還是從站發(fā)送的信息,，為1時表示主站，為0 時表示從站,。命令號用于區(qū)分檢測還是設定,，為1 時表示檢測，為0時表示設定,；報警標志用于從站傳送報警信號,，默認值為0000，表示未報警,，0001～0011表示三種異常情況,，前兩位保留，方便今后擴展,。?
??? 該系統(tǒng)綜合運用了單片機監(jiān)控技術,、通信技術等。經(jīng)試驗證明,，最大誤差檢測只有2%,，很好地滿足了實際應用要求。且其具有功耗低、體積小,、價格低廉,、可靠性高等優(yōu)點，能夠有效地減輕醫(yī)務工作者的工作量,，提高醫(yī)院信息化程度[7],。?
參考文獻?
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[2] 于匯泉，呂麗雪.普通輸液報警及控制系統(tǒng)的設計和研制[J].醫(yī)療設備信息,，2004(9)：10-11,，17.?
[3] Micochip.24LC16B 6K 2.5V I2C[TM] Serial EEPROM?Datasheet[EB/OL].http：//www.microchip.com/downloads/cn/DeviceDoc/cn011855.pdf,2001.?
[4] 全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編[M].北京：北京理工大學出版社，2003.?
[5] 尹明,，謝云.一種新型無線輸液監(jiān)護系統(tǒng)的設計[J].計算機與數(shù)字工程,，2007(8)：176-178.?
[6] 肖瑋，涂亞慶,，王杰,，等.液體點滴的無線智能監(jiān)測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].電子測量技術，2008(1)：133-136,，255.?
[7] 羚陽.用凌陽SPCE061A實現(xiàn)的液體點滴速度監(jiān)控裝置[J].電子世界,，2003(11)：37-40?