CN105641770A - 一种智能输液控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于智能控制系统领域，涉及一种智能输液控制系统，包括滴速测量模块、滴速控制模块、电机控制模块、电源模块、液位检测报警模块、温度监控管理模块以及人机交互管理模块构成，其核心围绕单片机进行工作。滴速测量模块检测到的数据经单片机分析后传给电机控制模块；人机交互管理模块包括键盘和数码管显示模块、数据和语音通信模块、蓝牙信号收发模块；液位检测报警模块通过实际液位与预警液位的比较，完成液位高低的检测和报警；温度监控管理模块将温度数据传给单片机，比较预设温度值与实际温度之间的差异，通过在输液系统外围增加温度加热装置，以此来调控输液时因周围环境温度低造成的伤害，改善了直接对药液加热引起的药效问题。

Description

一种智能输液控制系统
技术领域
本发明涉及智能控制系统领域，尤其涉及一种智能输液控制系统。
背景技术
静脉输液治疗是临床医学中不可或缺的关键方法，大多数疾病的痊愈治疗均需要借助输液来完成，但目前使用的输液模式大多仍是传统的人工监护模式，需要监护人员凭借医护经验对患者的输液状态进行调整和预计输液时间，给治疗带来很多不便，若监护不及时，可能造成医疗事故。
现阶段，大部分输液系统存在的共同缺陷是不能准确控制输液温度，尤其在寒冷的天气里输液很容易影响患者对药液的吸收，部分大型医院现有的输液加热加温措施，如人工采用暖水袋热毛巾对输液部位进行热敷、对输液管进行升温等，不仅不能满足不同患者对输液环境的不同需求，而且部分过分升温可能会影响药效，实现起来比较困难，极为不便。
发明内容
针对上述输液控制系统存在的缺陷，本发明提出了一种智能输液控制系统，通过对液滴速度检测、温度检测调控、数据信息传输和反馈，使得输液自动实现，更为安全和方便。
本发明公开了一种智能输液控制系统，包括如下构成模块：滴速测量模块、滴速控制模块、电机控制模块、电源模块、液位检测报警模块、温度监控管理模块以及人机交互管理模块构成，其核心围绕单片机进行控制工作，具体内容如下。
核心单片机选用AT89C52，内含4K字节的EEPROM，便于研制阶段反复调试和修改；为提高系统可靠性，采用X25045实现硬件监测功能，该芯片提供512字节EEPROM来保存重要的系统参数。每当系统掉电、上电后，通过串行时钟输出端将重要的系统参数读到特定RAM区，使程序恢复正常运行。
滴速测量模块利用红外对管脉冲计数法完成液滴数据采集与速度测量；滴速控制模块接收滴速测量模块的数据，对药液滴定速度进行控制；滴速测量模块和滴速控制模块均与单片机相连。
电机控制模块接收到单片机传输来的液滴速度数据，通过单片机处理的速度的快慢，根据设定的速度值与当前液滴的速度误差来确定电机的正转与反转，按照预定程序实现对滴速模块的控制，使速度维持在稳定的输入水平。
液位检测报警模块完成对输液管中液位高低的检测，设定预警液位，当液位高度高于此预警液位时，不报警，滴速测量模块照常采集速度信息并送入单片机内部；当液位高度低于此预警高度时，触发报警装置，进行报警。
温度监控管理模块与人机交互管理模块相互结合，通过蓝牙信号收发模块和温度监控管理模块将患者当前的姿势、输液部位距输液管的距离、患者输液部位体温的变化等信息传输到单片机，比较预设温度值与实际温度之间的差异，通过在系统外围增加对输液部位温度加热装置并利用单片机中预定的程序，自动计算出该患者当前状态所需要的最合适输液速度和调节温度，并通过键盘和数码管显示模块将速度和温度信息显示到管理器终端，经由语音通信模块将此患者的信息变化通知到值班医生，以此完成对患者状态信息的采集、输入、传送、反馈和远程控制，使患者得到最佳治疗状态。
本发明的有益效果是能够实现对输液过程的全自动化监控和管理，能够对点滴速度进行自动检测并通过数码管进行显示；能够用键盘设定点滴速度，并通过电机来控制点滴速度；在液位降低到设定位置时自动报警；能根据患者当前体温变化自动调节输液温度；所有信息经由蓝牙模块传输到管理器终端，系统工作稳定、响应速度快、操作简单、实用性强，具有较高的推广和实用价值。
附图说明
图1为系统整体结构原理图。
图2为滴速测量电路图。
图3为滴速控制电路图。
图4为电机控制电路图。
图5为液位检测电路图。
图6为键盘和数码管显示电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示的系统整体结构原理图，本发明的智能输液控制系统包括如下构成模块：滴速测量模块、滴速控制模块、电机控制模块、电源模块、液位检测报警模块、温度监控管理模块以及人机交互管理模块构成，其核心围绕单片机进行控制工作，整个系统分为传感器检测部分和智能控制部分。
传感器检测部分利用光电传感器、温度传感器将检测到的信号转换为控制器可以辨别的电信号，传感器检测电路包括三个电路模块：滴速测量模块、液位检测报警模块、温度监控管理模块。
智能控制部分中的控制器件根据传感器变换输出的电信号进行逻辑判断，控制点滴的速度及数码管的显示，完成了点滴装置的自动检测、自动调速、数码显示及报警功能等各项任务，智能控制部分主要包括四个电路模块：单片机整体控制模块、滴速控制模块、电机控制模块、人机交互管理模块。
核心单片机选用AT89C52，内含4K字节的EEPROM，便于研制阶段反复调试和修改；为提高系统可靠性，采用X25045实现硬件监测功能，该芯片提供512字节EEPROM来保存重要的系统参数。每当系统掉电、上电后，通过串行时钟输出端将重要的系统参数读到特定RAM区，使程序恢复正常运行。
如图2所示的滴速测量电路图，滴速测量模块利用红外对管脉冲计数法完成液滴数据采集与速度测量，接收管与发射管正相对，无液滴滴下时，接收管收到信号，输出低电平；有液滴滴下时，下落的水滴对红外光有较强的漫反射、吸收及一定的发散作用，导致接收光强的较大改变，接收管不能收到较强的信号，产生一个较长的脉动，需要经过一级施密特触发器整形，输出一个正向的脉冲信号送给单片机中断口，据此就可以正确的测出液滴的滴数，即液滴的速度。
如图3所示的滴速控制电路图，滴速控制模块接收滴速测量模块的数据，对药液滴定速度进行控制，在电动机上安装一个连杆，连杆的另一头接开关S1，每当电动机旋转一周，开关S1闭合一次，则通过单片机的P3.2口就可以送入一个计数信号，在单位时间内观察计数值即可得到电动机的转速，由此得到一个反馈量，输出一定信号驱动电动机，控制电动机的正转或反转，进而带动储液瓶的上升或下降来调节输液管中液位的高度即控制点滴的速度。
滴速测量模块和滴速控制模块均与单片机相连。
如图4所示的电机控制电路图，电路采用的是H型的开关驱动电路，整个的电路可以分为两级：第一级接单片机的I/O口，用射级跟随电路加大电流的驱动能力；第二级才是驱动电路，当P3.0为高电平时，Q5导通，Q3，Q7导通，电动机两端的电压为+5V，电动机正转；当P3.1为高电平时，Q6导通，Q4，Q8导通，电动机两端的电压为-5V，电动机反转。电机控制模块接收到单片机传输来的液滴速度数据，通过单片机处理的速度快慢，根据设定的速度值与当前液滴的速度误差来确定电机的正转与反转，按照预定程序实现对滴速模块的控制，使速度维持在稳定的输入水平。
如图5所示的液位检测电路图，液位检测报警模块完成对输液管中液位高低的检测，设定预警液位，当液位高度高于此预警液位时，不报警，滴速测量模块照常采集速度信息并送入单片机内部；当液位高度低于此预警高度时，触发报警装置，进行报警，及时提醒医生进行监护，防止因监护不及时造成的血液回流现象。
温度监控管理模块采用温度传感器DS18B20进行温度数据的采集，并与人机交互管理模块相互结合，通过蓝牙信号收发模块和温度监控管理模块将患者当前的姿势、输液部位距输液管的距离、患者输液部位体温的变化等信息传输到单片机，比较预设温度值与实际温度之间的差异，通过在系统外围增加对输液部位温度加热装置并利用单片机中预定的程序，自动计算出该患者当前状态所需要的最合适输液速度和调节温度，并通过键盘和数码管显示模块将速度和温度信息显示到管理终端，经由语音通信模块将此患者的信息变化通知到值班医生，以此完成对患者状态信息的采集、输入、传送、反馈和远程控制，使患者得到最佳输液状态。
如图6所示的键盘和数码管显示电路图，本系统中键盘和数码管显示模块采用三位LED七段数码管显示液滴速度、输液温度、患者体温信息，数码管采用共阴极，由于AT89C52单片机每个I/O口的电流只有1—2mA。所以在位码和段码都加上了反向驱动器，键盘采用按键开关经上拉电阻分别接P1.0、P1.1、P1.2口上，起到确定、上调和下调作用，每按上调和下调键，设定速度值分别增一和减一，单片机接12MHZ晶振，提供系统时钟基值，RESET接上电复位按键。
该数码管具有低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、对外界环境要求较低的优点；按键采用单列三按键；同时数码管采用BCD编码显示数字，程序编译容易，资源占用较少。

Claims (5)

1.一种智能输液控制系统，其特征在于，该输液系统由滴速测量模块、滴速控制模块、电机控制模块、电源模块、液位检测报警模块、温度监控管理模块以及人机交互管理模块构成，其核心围绕单片机进行控制工作。
2.根据权利要求1所述的智能输液控制系统，其特征在于核心单片机选用AT89C52，内含4K字节的EEPROM，便于研制阶段反复调试和修改；为提高系统可靠性，采用X25045实现硬件监测功能，该芯片提供512字节EEPROM来保存重要的系统参数，每当系统掉电、上电后，通过串行时钟输出端将重要的系统参数读到特定RAM区，使程序恢复正常运行。
3.根据权利要求1所述的智能输液控制系统，其特征在于滴速测量模块采用红外对管脉冲计数法进行测量，得到的速度数据经单片机分析后传输给电机控制模块，以此来进行滴速控制。
4.根据权利要求1所述的智能输液控制系统，其特征在于温度监控管理模块采用温度传感器DS18B20进行监控，并将温度数据传给单片机，比较预设温度值与实际温度之间的差异，通过在输液系统外围增加温度加热装置，以此来调控输液时因周围环境温度低造成的伤害，改善了直接对药液加热引起的药效问题。
5.根据权利要求1所述的智能输液控制系统，其特征在于人机交互管理模块包括键盘和数码管显示模块、数据和语音通信模块、蓝牙信号收发模块三部分，实现数据的输入、传送、显示、远程控制等功能。
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