1. 研究意義

　　目前，醫(yī)院靜脈輸液主要是人工控制，由人監(jiān)控的靜脈輸液，無法正確調(diào)解藥液流速，速度過快由于點滴里有鉀元素的成分會造成血管刺激，通常刺激會表現(xiàn)為疼痛。但通常輸液快慢要看自身身體情況，但輸液還是會對血管和心臟，腎臟有刺激。利用現(xiàn)有的科技設(shè)計智能輸液系統(tǒng)，即可以控制藥液流速、檢測藥液剩余量、及時地停止輸液防止血液回流等，醫(yī)護人員可以通過主控室觀察和調(diào)解所有藥液流速，從而大大地節(jié)省人力。

　　本設(shè)計研究一種操作方便，顯示直觀，具有報警功能的智能型液體點滴速度控制器，該系統(tǒng)讓護理人員監(jiān)控病人打點滴的進程時間得到充分利用，避免病人在輸液過程中出現(xiàn)“回血”而造成的醫(yī)療事故，提高病人治病輸液過程中的安全系數(shù)，同時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(tǒng)總體設(shè)計方案

　　本系統(tǒng)采用ATMEGA16作為主控制芯片來控制液滴速度、報警信息以及液架的運動方向，輸液器能通過遙控器任意設(shè)定點滴速度，并且能接收遙控器設(shè)定的信息以及能對異常情況進行報警。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。下位機系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計思想，包括液位檢測與報警系統(tǒng)，滴速系統(tǒng)（包括滴速控制裝置，鋼珠等執(zhí)行機構(gòu)），單片機處理系統(tǒng)，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(zhí)行機構(gòu)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(jié)構(gòu)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行測量。滴速檢測裝置結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。紅外發(fā)射器發(fā)出紅外光后，光線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變成電流信號進行輸出。如果此時茂菲氏滴管中沒有液滴滴下，光線的衰減就比較小，照射到三極管上的電流就比較大；如果此時茂菲氏滴管中有液滴滴下，由于液滴擋了一下光線，液滴對光線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(zhuǎn)換為電壓信號，通過檢測輸出端電壓信號的強弱就可以檢測出有無液滴落下。把檢測到的信號經(jīng)過整形后送入單片機進行處理，就可以計算出輸液的點滴速度。

　　圖2 滴速檢測裝置結(jié)構(gòu)

　　2.2 滴速控制方案

　　采用電磁鐵和位于觀察瓶中的小鋼珠以及相應(yīng)的控制電路構(gòu)成了具有“蠕動”效果的電動機用來控制液體滴速，能夠達到對液滴的精確控制，利用“蠕動”電機結(jié)構(gòu)和液位傳感器實現(xiàn)了藥液短缺時及時、準(zhǔn)確地自動關(guān)閉液路功能，防止了“回血”現(xiàn)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

　　為了便于程序的開發(fā)和以后的使用與維護，全部程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，即由一個主程序和若干個子程序模塊構(gòu)成。主程序首先完成初始化工作，包括定時器初始化、液晶模塊初始化、中斷初始化、系統(tǒng)時鐘初始化、其他參數(shù)的初始化等。然后啟動定時器進行定時，開中斷允許單片機響應(yīng)內(nèi)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(qū)動、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

　　整個系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)。其中從站軟件系統(tǒng)包括：主程序：負責(zé)讀鍵、顯示和報警。通訊中斷程序：實現(xiàn)與主站通訊。滴速采樣和儲液瓶的隨人體移動檢測，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，從而控制電機帶動儲液瓶定向移動。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(zé)對從站的設(shè)定，顯示來自從站的實時值，及負責(zé)報警。通訊中斷程序負責(zé)與從站進行通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集。

　　4. 總結(jié)

　　本系統(tǒng)采用ATMECA16控制芯片簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的可靠性和實時性。利用“蠕動”電機結(jié)構(gòu)和液位傳感器實現(xiàn)了藥液短缺時及時、準(zhǔn)確地自動關(guān)閉液路功能，防止了“回血”現(xiàn)象的發(fā)生。藥液短缺時，關(guān)閉液路的同時用戶端采用聲光提醒，同時通過無線傳輸方式將相關(guān)信息發(fā)送至值班室，及時通知值班醫(yī)護人員。節(jié)省了大量的人力物力以及減少了人為誤差。本系統(tǒng)對實際工程應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義。