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摘要：本文根據(jù) 51 系列的單片機(jī)，設(shè)計(jì)了一套控制醫(yī)療點(diǎn)滴輸液的系統(tǒng)。通過(guò)本系統(tǒng)，可以控制輸液速度，并對(duì)儲(chǔ)液瓶里面液體的高度進(jìn)行監(jiān)控，如果液體到達(dá)警戒線的時(shí)候發(fā)出警報(bào)。利用單片機(jī)完成對(duì)數(shù)據(jù)的收集、處理和控制。這樣系統(tǒng)的誕生加速了醫(yī)療器械自動(dòng)化的進(jìn)程，同時(shí)自身也具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，提高了醫(yī)院服務(wù)的質(zhì)量。
隨著自動(dòng)化的進(jìn)行，單片機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣。傳統(tǒng)的醫(yī)院打點(diǎn)滴的時(shí)候使用的是人工監(jiān)控點(diǎn)滴輸液裝置器，利用勢(shì)能差將液體輸入到病人的體內(nèi)，同時(shí)還利用軟管夾對(duì)軟管夾的松緊程度來(lái)控制液體輸入人體的速度。這樣的話，就需要醫(yī)護(hù)人員實(shí)時(shí)的來(lái)關(guān)注病人的輸液情況。這種方式怎么變得自動(dòng)化是現(xiàn)在要解決的問(wèn)題。本文就介紹了基于單片機(jī)的醫(yī)療點(diǎn)滴輸液系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這樣的操作就易于上手，操作簡(jiǎn)單，可以集中控制，并且具有報(bào)警功能，這樣就節(jié)省了時(shí)間。醫(yī)護(hù)人員可以在控制室改變不同患者的輸液程度，及時(shí)為患者拔針。
1 總體設(shè)計(jì)
整個(gè)基于單片機(jī)的醫(yī)療點(diǎn)滴輸液控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)由主站和從站組成，其中核心的器件是單片機(jī)。主站是由數(shù)據(jù)通信單片機(jī)構(gòu)成，而從站由數(shù)據(jù)通信單片機(jī)和數(shù)據(jù)處理單片機(jī)構(gòu)成。輸入部分包括對(duì)輸液器頁(yè)面高度的檢測(cè)電路，對(duì)液滴信號(hào)的采集和對(duì)輸完信號(hào)的采集。當(dāng)從站發(fā)生報(bào)警時(shí)主站也要報(bào)警，提醒醫(yī)護(hù)人員前去進(jìn)行處理。從站的數(shù)據(jù)處理電路安裝在每一個(gè)輸液器上，對(duì)輸入點(diǎn)數(shù)進(jìn)行設(shè)置、檢測(cè)和控制。主站和從站之間進(jìn)行串口相連。從站數(shù)據(jù)發(fā)出的電路包括數(shù)據(jù)處理單片機(jī)和數(shù)據(jù)發(fā)送單片機(jī)之間的通信，以及數(shù)據(jù)發(fā)送單片機(jī)與無(wú)線發(fā)射之間的SPI通信。主站的接收部分的電路，主要包括無(wú)線接收模塊和單片機(jī)之間的通信。
2 硬件設(shè)計(jì)
2.1 主站設(shè)計(jì)
主站主要是為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收，然后將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在PC上以串口的形式。在PC機(jī)上顯示各個(gè)床號(hào)的輸液速度、儲(chǔ)液器中液體的高度。利用主站AT89C52上的P0口與4×4陣列式鍵盤相連,P1口與八位LED顯示模塊相連,將P3.6和P3.7與從站上的P3.6和P3.7對(duì)接,然后擴(kuò)展I2C總線串行通信,將P3.0設(shè)置為報(bào)警控制端,限流電阻與三極管8050基極相連,使得8050驅(qū)動(dòng)蜂鳴工作。由CD4511七段譯碼驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)八位共陰LED,74LS138譯碼位選通;為了保證能夠進(jìn)行可靠復(fù)位,復(fù)位電路則采用復(fù)位芯片。
2.2 從站設(shè)計(jì)
從站有多個(gè)，但結(jié)構(gòu)大體相同。細(xì)分后從站包括單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、儲(chǔ)液瓶液面高度檢測(cè)電路、液體點(diǎn)滴速度測(cè)量電路、鍵盤及顯示電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路、儲(chǔ)液瓶液面報(bào)警電路等電路。液體點(diǎn)滴速度測(cè)試電路和輸液瓶液面報(bào)警電路利用紅外收發(fā)二極管來(lái)收集，而步進(jìn)電機(jī)是為了利用微控裝置來(lái)改變輸液管的松緊程度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)液滴速度的控制。儲(chǔ)液瓶液面高度檢測(cè)電路利用紅外線傳感器定點(diǎn)對(duì)頁(yè)面進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)光在不同媒介里的折射和反射原理，利用光電傳感器接收到的信號(hào)，從而對(duì)液面的高度進(jìn)行檢測(cè)。將傳感器固定在儲(chǔ)液瓶的外壁上，這樣就簡(jiǎn)化了電路，直接進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)液體高度低于警戒高度時(shí)，單片機(jī)便會(huì)發(fā)出警報(bào)。
液體點(diǎn)滴速度測(cè)量電路是將紅外線發(fā)光二極管垂直在漏斗壁上發(fā)送紅外光，然后紅外線接收三極管根據(jù)收到的紅外線信號(hào)的強(qiáng)弱產(chǎn)生脈沖信號(hào)。利用定時(shí)采樣計(jì)算出液體點(diǎn)滴的速度。當(dāng)漏斗內(nèi)沒有液體滴下時(shí)，紅外線在漏斗表現(xiàn)形成全發(fā)射，這時(shí)光敏三極管導(dǎo)通，輸出低電平。當(dāng)漏斗內(nèi)有液滴落下時(shí)，紅外線因?yàn)榇┻^(guò)了液滴，所以有散射的現(xiàn)象，因此光敏三極管只能接收到微弱的信號(hào)，那么三極管截止，然后比較器輸出低電平。
鍵盤及顯示電路中設(shè)計(jì)了4*4的陣列式按鍵，被單片機(jī)的p1.0-p1.7控制。八個(gè)段碼由BCD碼轉(zhuǎn)換后經(jīng)過(guò)74LS47提供，都采用動(dòng)態(tài)顯示。八位的選擇端由單片機(jī)P0.4-P0.6端構(gòu)成。步進(jìn)電機(jī)的控制電路的驅(qū)動(dòng)電壓是12V，步進(jìn)角為7.5度，完成360度，需要48個(gè)脈沖。儲(chǔ)液瓶液面報(bào)警電路中當(dāng)液面低于警戒值時(shí)產(chǎn)生兩種方式的報(bào)警，一是LED燈閃爍，二是發(fā)出聲音。555定時(shí)器與低頻多諧振蕩器相連，其控制電壓輸入端5腳與單片機(jī)的RXD端相連，受RXD腳輸出的脈沖信號(hào)控制。由于電容的充放電作用，當(dāng)RXD=1時(shí)，555輸出脈沖的振蕩頻率較低，當(dāng)RXD=0時(shí)，555輸出脈沖的振蕩頻率較高。該脈沖信號(hào)經(jīng)隔置電容到揚(yáng)聲器上，揚(yáng)聲器將發(fā)出高、低交替的2種叫聲，同時(shí)RXD腳輸出的高低電平間隔1s的脈沖信號(hào)經(jīng)電阻加到發(fā)光二極管LED上，LED將閃爍發(fā)光，便達(dá)到了聲音和燈光同時(shí)報(bào)警的效果。
3 軟件測(cè)試
3.1 對(duì)主站程序的設(shè)計(jì)
主站主要由兩部分構(gòu)成單片機(jī)通信控制盒 PC 端監(jiān)測(cè)軟件的設(shè)計(jì)。單片機(jī)無(wú)線接收子程序接收數(shù)據(jù)，然后利用串口通信將接收到的數(shù)據(jù)傳送到 PC 機(jī)。PC 機(jī)利用 VC 進(jìn)行軟件開發(fā)，串口開發(fā)部分直接用現(xiàn)有的軟件。
3.2 從站程序設(shè)計(jì)
從站主要是由幾個(gè)模塊構(gòu)成：儲(chǔ)液瓶液面高度檢測(cè)電路、液體點(diǎn)滴速度測(cè)量電路、鍵盤及顯示電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路、儲(chǔ)液瓶液面報(bào)警電路。數(shù)據(jù)處理單片機(jī)通過(guò)鍵盤控制液體的流速和輸入液體的總量。中斷子程序采集液體是否到達(dá)警戒線。步進(jìn)機(jī)控制液體滴下的速度。
4 總結(jié)
本設(shè)計(jì)旨在幫助醫(yī)護(hù)人員減少不必要的工作量。這個(gè)系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單操作，穩(wěn)定性好，有利于醫(yī)護(hù)人員的集中控制，同時(shí)還具備報(bào)警功能，在一定程度上降低了醫(yī)護(hù)人員的負(fù)擔(dān)，促進(jìn)了醫(yī)院自動(dòng)化或者半自動(dòng)化的進(jìn)程。
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