基于A(yíng)VR單片機的醫用智能輸液系統

靜脈輸液是我國目前臨床治療中最主要的一種輸液方式，在實(shí)踐工作中，醫護人員一般是靠經(jīng)驗和觀(guān)察通過(guò)轉動(dòng)輸液器上的滑輪對滴速進(jìn)行手動(dòng)調節的。本系統是一種非接觸式全自動(dòng)的靜滴檢測和報警控制裝置，時(shí)刻檢測液體的滴速，并且在藥液滴完后能夠自動(dòng)地切斷液體進(jìn)行本地和遠程報警，以通知醫護人員及時(shí)更換液體，對提高現代醫療服務(wù)系統的效率和質(zhì)量都有著(zhù)非常重要的意義。

1研究意義

目前，醫院靜脈輸液主要是人工控制，由人監控的靜脈輸液，無(wú)法正確調解藥液流速，速度過(guò)快由于點(diǎn)滴里有鉀元素的成分會(huì )造成血管刺激，通常刺激會(huì )表現為疼痛。但通常輸液快慢要看自身身體情況，但輸液還是會(huì )對血管和心臟，腎臟有刺激。利用現有的科技設計智能輸液系統，即可以控制藥液流速、檢測藥液剩余量、及時(shí)地停止輸液防止血液回流等，醫護人員可以通過(guò)主控室觀(guān)察和調解所有藥液流速，從而大大地節省人力。

本設計研究一種操作方便，顯示直觀(guān)，具有報警功能的智能型液體點(diǎn)滴速度控制器，該系統讓護理人員監控病人打點(diǎn)滴的進(jìn)程時(shí)間得到充分利用，避免病人在輸液過(guò)程中出現“回血”而造成的醫療事故，提高病人治病輸液過(guò)程中的安全系數，同時(shí)減少護理人員的工作量，給護理人員更舒適的工作環(huán)境。

2系統總體設計方案

本系統采用ATMEGA16作為主控制芯片來(lái)控制液滴速度、報警信息以及液架的運動(dòng)方向，輸液器能通過(guò)遙控器任意設定點(diǎn)滴速度，并且能接收遙控器設定的信息以及能對異常情況進(jìn)行報警。系統硬件結構框圖如圖1所示。下位機系統采用模塊化的設計思想，包括液位檢測與報警系統，滴速系統（包括滴速控制裝置，鋼珠等執行機構），單片機處理系統，通訊模塊，自定義遙控器模塊，顯示以及報警模塊，角度傳感模塊等部分。液位檢測模塊主要用于對液位的報警，執行機構在程序的控制下完成滴速控制；通訊模塊用于和主機的通訊。

圖1 硬件結構框圖

2.1液滴檢測方案

滴速檢測采用的是紅外檢測技術(shù)，在茂菲氏滴管上方處對輸液速度進(jìn)行測量。滴速檢測裝置結構圖如圖2所示。紅外發(fā)射器發(fā)出紅外光后，光線(xiàn)穿透茂菲氏滴管后照射到光電三極管上，光電三極管將照射到它上面的光線(xiàn)變成電流信號進(jìn)行輸出。如果此時(shí)茂菲氏滴管中沒(méi)有液滴滴下，光線(xiàn)的衰減就比較小，照射到三極管上的電流就比較大；如果此時(shí)茂菲氏滴管中有液滴滴下，由于液滴擋了一下光線(xiàn)，液滴對光線(xiàn)具有吸收和散射的作用，就使得光電三極管接收到比較弱的光信號。將光電三極管輸出的電流信號轉換為電壓信號，通過(guò)檢測輸出端電壓信號的強弱就可以檢測出有無(wú)液滴落下。把檢測到的信號經(jīng)過(guò)整形后送入單片機進(jìn)行處理，就可以計算出輸液的點(diǎn)滴速度。

圖2 滴速檢測裝置結構

2.2滴速控制方案

采用電磁鐵和位于觀(guān)察瓶中的小鋼珠以及相應的控制電路構成了具有“蠕動(dòng)”效果的電動(dòng)機用來(lái)控制液體滴速，能夠達到對液滴的精確控制，利用“蠕動(dòng)”電機結構和液位傳感器實(shí)現了藥液短缺時(shí)及時(shí)、準確地自動(dòng)關(guān)閉液路功能，防止了“回血”現象的發(fā)生。滴速控制裝置原理圖如圖3所示。

圖3 滴速控制裝置原理圖

3程序流程圖

為了便于程序的開(kāi)發(fā)和以后的使用與維護，全部程序采用模塊化結構，即由一個(gè)主程序和若干個(gè)子程序模塊構成。主程序首先完成初始化工作，包括定時(shí)器初始化、液晶模塊初始化、中斷初始化、系統時(shí)鐘初始化、其他參數的初始化等。然后啟動(dòng)定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)，開(kāi)中斷允許單片機響應內部中斷和外部中斷請求。各程序功能模塊包括液晶顯示、電機驅動(dòng)、報警控制、滴速檢測、液位檢測等。主程序流程圖如圖4所示。

圖4 主程序流程圖

整個(gè)系統軟件采用模塊化結構。其中從站軟件系統包括：主程序：負責讀鍵、顯示和報警。通訊中斷程序：實(shí)現與主站通訊。滴速采樣和儲液瓶的隨人體移動(dòng)檢測，其中，中斷M1檢測液位情況，發(fā)生中斷停止輸液，產(chǎn)生報警，中斷M2檢測人體移動(dòng)方向，如果發(fā)生中斷，單片機輸出PWM脈沖，從而控制電機帶動(dòng)儲液瓶定向移動(dòng)。保證儲液瓶永久的在人體上方。

主站的程序包括主程序和通訊中斷程序，其中主程序負責對從站的設定，顯示來(lái)自從站的實(shí)時(shí)值，及負責報警。通訊中斷程序負責與從站進(jìn)行通訊，實(shí)現數據的實(shí)時(shí)采集。

4總結

本系統采用ATMECA16控制芯片簡(jiǎn)化了系統的硬件結構，提高了系統的可靠性和實(shí)時(shí)性。利用“蠕動(dòng)”電機結構和液位傳感器實(shí)現了藥液短缺時(shí)及時(shí)、準確地自動(dòng)關(guān)閉液路功能，防止了“回血”現象的發(fā)生。藥液短缺時(shí)，關(guān)閉液路的同時(shí)用戶(hù)端采用聲光提醒，同時(shí)通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸方式將相關(guān)信息發(fā)送至值班室，及時(shí)通知值班醫護人員。節省了大量的人力物力以及減少了人為誤差。本系統對實(shí)際工程應用有一定的指導意義。