CN106139319A

CN106139319A - 一种输液滴速控制系统

Info

Publication number: CN106139319A
Application number: CN201610483469.4A
Authority: CN
Inventors: 谢骞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2016-11-23

Abstract

本发明公开了一种，主要包括：单片机、显示器、键盘模块、声光报警电路、电机驱动电路、速度检测电路、液面检测电路、RS232串行通讯接口芯片、电机、储液瓶、滴管和定滑轮，所述显示器、键盘模块、声光报警电路、电机驱动电路、速度检测电路、液面检测电路、RS232串行通讯接口芯片分别与单片机连接，电机驱动电路与电机连接，电机与储液瓶通过定滑轮用绳索连接，电机控制储液瓶的高度，从而通过改变压强改变滴速；从而可以克服现有技术中输液方式速度的控制大部分为人工，采用输液泵方式输液成本高，当病人输液时，不能对病人的药物及时监控，导致血液回流，对病人身体造成不良等缺陷。

Description

一种输液滴速控制系统

技术领域

本发明涉及医疗自动化技术领域，具体地，涉及一种输液滴速控制系统。

背景技术

随着科学技术的发展，MCS-51 为核心的单片机控制系统，已经渗透到日常生活的各个方面。相对其他领域来说，速度控制是单片机系统最典型，最广泛的应用领域之一，单片机输液滴速控制是医院中常见的问题，输液滴速控制针对不同的病人情况采用不同的点滴速度进行输液控制，比如对成人输液滴速一般设在 60~80 滴/分钟，而对儿童输液滴速一般设在 30~40 滴为宜。医院中常见的输液管虽然能进行速度调节，但调节不准确，不易控制，而且常因为疏忽大意发生血液回流现象，有时速度过快还会对病人造成不良反应，另外作为医疗过程，医务人员也需要对每个病人的输液过程进行监控和记录完善病人档案，为此研究点滴速度控制就显得非常必要。目前市场上常见的点滴速度控制产品主要是输液泵，此种设备控制精度高，功能也比较强大，但价格不菲适用于输液要求较高的场合，而且使用前后都要进行清洗，不太方便。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在输液方式速度的控制大部分为人工，在人为控制下有时候如不小心将会为安全设施带来很大的麻烦，而且人工控制滴速精度也很难掌握；另外采用输液泵方式输液成本高，当病人输液时，不能对病人的药物及时监控，导致血液回流，对病人身体造成不良等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种输液滴速控制系统，以实现输液自动监测，降低使用成本的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种输液滴速控制系统，主要包括：单片机、显示器、键盘模块、声光报警电路、电机驱动电路、速度检测电路、液面检测电路、RS232串行通讯接口芯片、电机、储液瓶、滴管和定滑轮，所述显示器、键盘模块、声光报警电路、电机驱动电路、速度检测电路、液面检测电路、RS232串行通讯接口芯片分别与单片机连接，电机驱动电路与电机连接，电机与储液瓶通过定滑轮用绳索连接，电机控制储液瓶的高度，从而通过改变压强改变滴速。

进一步地，还包括储液瓶和滴管，所述速度检测电路和液面检测电路均采用光电传感器检测滴速和液面位置，红外对管夹在滴管上，发射管与接收管对立设置，发射管发出的红外光被接收管接收，当光路上有水滴通过，由于水对红外光的反射与折射，使得接收管的接收信号变弱，形成一个小脉冲；检测液面位置时，当储液瓶液面低于检测液面时，接收管接收信号变弱，同样形成小脉冲，将检测得到的信号传入单片机进行计数或报警。

进一步地，所述红外对管采用褐色覆盖物包裹在对管周围，更好地吸收水滴反射和折射的红外光。

进一步地，所述显示器实时显示滴管的滴液速度，显示器采用MGLS12864液晶显示器。

进一步地，键盘模块包括设定按键、确定按键和数字按键，当按下设定按键后，接受数字键和确定按键的键值，当按下确定按键，进行滴速和液面的检测与控制，当按下数字按键进行滴液速度的设置。

本发明各实施例的，由于主要包括：单片机、显示器、键盘模块、声光报警电路、电机驱动电路、速度检测电路、液面检测电路、RS232串行通讯接口芯片、电机、储液瓶、滴管和定滑轮，所述显示器、键盘模块、声光报警电路、电机驱动电路、速度检测电路、液面检测电路、RS232串行通讯接口芯片分别与单片机连接，电机驱动电路与电机连接，电机与储液瓶通过定滑轮用绳索连接，电机控制储液瓶的高度，从而通过改变压强改变滴速；从而可以克服现有技术中输液方式速度的控制大部分为人工，采用输液泵方式输液成本高，当病人输液时，不能对病人的药物及时监控，导致血液回流，对病人身体造成不良等缺陷。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

具体地，一种输液滴速控制系统，主要包括：单片机、显示器、键盘模块、声光报警电路、电机驱动电路、速度检测电路、液面检测电路、RS232串行通讯接口芯片、电机、储液瓶、滴管和定滑轮，所述显示器、键盘模块、声光报警电路、电机驱动电路、速度检测电路、液面检测电路、RS232串行通讯接口芯片分别与单片机连接，电机驱动电路与电机连接，电机与储液瓶通过定滑轮用绳索连接，电机控制储液瓶的高度，从而通过改变压强改变滴速。

还包括储液瓶和滴管，所述速度检测电路和液面检测电路均采用光电传感器检测滴速和液面位置，红外对管夹在滴管上，发射管与接收管对立设置，发射管发出的红外光被接收管接收，当光路上有水滴通过，由于水对红外光的反射与折射，使得接收管的接收信号变弱，形成一个小脉冲；检测液面位置时，当储液瓶液面低于检测液面时，接收管接收信号变弱，同样形成小脉冲，将检测得到的信号传入单片机进行计数或报警。

所述红外对管采用褐色覆盖物包裹在对管周围，更好地吸收水滴反射和折射的红外光。

所述显示器实时显示滴管的滴液速度，显示器采用MGLS12864液晶显示器。

键盘模块包括设定按键、确定按键和数字按键，当按下设定按键后，接受数字键和确定按键的键值，当按下确定按键，进行滴速和液面的检测与控制，当按下数字按键进行滴液速度的设置。

本系统要求设计一个液体点滴速度监测与控制装置，检测点滴速度、控制点滴速度，并能发出报警信号，系统采用主站控制从站的有线监控系统方式实现医疗输液过程的群控。设计主要是完成群控系统控制的硬、软件设计及调试。基本要求：1）在滴斗处检测滴速，并制作一个数显装置，能动态显示点滴速度（滴/min） 2）通过改变 h2 控制点滴速度，或通过控制输软管夹头的松紧等其它方式来控制点滴速度。

点滴速度可用键盘设定显示，设定范围为 20～150 滴/min，控制误差范围设定值（±10％±1）滴。3）调整时间 3min（从改变设定值起到点滴速度基本稳定，能人工读出数据为止） 4） h1 降到警戒值。当（2～ 3cm）时，能发出报警信号。

其它部分设计制作一个由主站控制 16 个从站的有线监控系统。16 个从站中只有一个从站是按基本要求制作的一套点滴速度监控装置，其它从站为模拟从站（仅要求制作一个模拟从站）（1）主站功能： a.具有定点和巡回检测两种方式 b.可显示从站传输过来的从站号和点滴速度。c.在巡回检测时，主站能任意设定要查询从站的数量、从站号和各从站的点滴速度。d.收到从站发来的报警信号后，能声光报警并能显示相应的从站号；可用手动方式解除报警状态。（2）从站功能： a.能输出从站号、点滴速度和报警信号；从站号和点滴速度可任意设定，b.接收主站设定的点滴速度信息并显示。c.对异常情况进行报警。（3）主站和从站间的通讯方式不限，通信协议自定，但应尽量减少信号传输线的数量。

改变输液瓶高度控制点滴速度。在输液管截面积确定的条件下，利用储液瓶高度不同所引起的液体压强差的改变，实现对点滴速度的控制，当液滴速低于要求时，提高液瓶的高度增大压强减小滴速，反之则可提高液滴速度。

改变输液软管截面积控制点滴速度。在输液瓶高度确定的条件下，通过改变输液管导通截面积实现点滴速度的控制，当滴速高于要求时，挤压软管则可达到调速要求，反之，则可提高滴速。

可以拉紧软管或者放松软管来控制滴速。

电动机包括直流电动机、交流电动机及步进电动机等三种，其在工业控制中扮演极重要角色。其中，由于步进电动机的驱动方式简单、激活快速及定位准确等优点，被广泛应用于计算机外设上。鉴于此优点，本系统采用步进电动机控制点滴滴速。步进电机控制算法的选择直接影响到系统的性能和技术指标，在本系统的设计中起着关键的作用。较为可行的方案有：方案一：采用模糊控制。其优点是不需要精确知道被控对象的数学模型，而且适用于具有较大滞后特性的被控对象。缺点是静态误差不容易控制。方案二：采用PI控制。其优点是理论和技术都很成熟，在单片机上较易实现，可以达到较小的静态误差。方案三：采用模糊控制与PI 控制结合的算法。本系统采用方案一。

显示部分可选择液晶显示和数码管显示。本系统从站使用 8279 扩展键盘和LED 显示器；而主站部分由于要求实时显示多组数据，因此选用 MGLS12864 液晶显示器显示。 4×4 键盘直接利用 I/O 扩展而成。声光报警电路也可直接利用单片机 I/O 口输出放大驱动二极管发出声光报警。

声光报警电路设计要求系统发生故障时发出声光报警信号，可选择一只蜂鸣器来实现这一功能。压电式蜂鸣器工作时约需 10mA 的驱动电流，由于单片机输出信号不能直接驱动蜂鸣器，因此外接驱动电路，电路设计蜂鸣器作为三极管 VT3 的集电极负载，当VT3 导通时，蜂鸣器发出鸣叫声；VT3 截止时，蜂鸣器不发声，R是限流电阻。将 VT3 的基极接到单片机的 P2.7 管脚上，P3.7 作为输出口使用。当 P2.7＝0 时， VT3、VT2 导通时，使蜂鸣器和 LED1 的两个管脚间获得将近 5V 的直流电压，蜂鸣器和故障灯中有电流通过，而产生蜂鸣和故障灯点亮；当 P2.7＝1 时，VT 截止，故障灯和蜂鸣器的两管脚间的直流电压接近 0V，故不工作，而正常灯两管脚间有接近 5V 电压 VCC 。

RS232 是目前被广泛使用的异步串行数字通信电气标准，由电子工业协会 EIA（Electronics Industry Association）制定。过去数十年中，RS232 在低速数据通信领域出尽了风头。这种传输速度不快、传输距离也不远的接口能够在几乎所有民用通信设备中占据主要角色，一个原因是早期用户对通信速度和距离的要求不高（距离可以通过调制解调器加长）；另一个原因是它被所有 PC、服务器认同为标准串行接口，成为计算机与桌面设备之间最简单、有效通用的联接通道之一。出于同样的原因，在多单片机之间的通信中 RS232 也占据着重要位置。

红外对管夹在滴管两边一个发射管发出的红外光被一头的接收管所接收。一旦光路上有水滴通过，由于水对红外光的反射与折射，使得接收管的接收信号变弱，形成一个小脉冲。同理当液面低于所检测液面时，使得接收管接收信号变弱。将检测得到信号送入单片机INT0和TNT1产生中断进行计数。为了验证以上的理论分析，专门用示波器记录了多次这样的脉冲，多次测量稳定，虽有一些 Vbas 上下的波动，但是脉冲还是比较明显，通过设定一个参考电平 Vref，可以用运放来产生一个 TTL 电平的脉冲。经多次分析，有以下不稳定因素： (1)外界对红外对管的干扰附近辐射源对信号干扰极大。为此，采取黑色覆盖物包裹在对管周围，既可以很好地吸收水滴反射和折射的红外光，而且能尽量减小干扰。

至少可以达到以下有益效果：克服现有技术输液方式速度的控制大部分为人工，在人为控制下有时候如不小心将会为安全设施带来很大的麻烦，而且人工控制滴速精度也很难掌握的缺陷；另外克服采用输液泵方式增加输液成本以及当病人输液时，不能对病人的药物及时监控，导致血液回流，对病人身体造成不良等缺陷，实现输液自动化监控，降低输液成本。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种输液滴速控制系统，其特征在于，包括单片机、显示器、键盘模块、声光报警电路、电机驱动电路、速度检测电路、液面检测电路、RS232串行通讯接口芯片、电机、储液瓶、滴管和定滑轮，所述显示器、键盘模块、声光报警电路、电机驱动电路、速度检测电路、液面检测电路、RS232串行通讯接口芯片分别与单片机连接，电机驱动电路与电机连接，电机与储液瓶通过定滑轮用绳索连接，电机控制储液瓶的高度，从而通过改变压强改变滴速。

2.根据权利要求1所述的输液滴速控制系统，其特征在于，还包括储液瓶和滴管，所述速度检测电路和液面检测电路均采用光电传感器检测滴速和液面位置，红外对管夹在滴管上，发射管与接收管对立设置，发射管发出的红外光被接收管接收，当光路上有水滴通过，由于水对红外光的反射与折射，使得接收管的接收信号变弱，形成一个小脉冲；检测液面位置时，当储液瓶液面低于检测液面时，接收管接收信号变弱，同样形成小脉冲，将检测得到的信号传入单片机进行计数或报警。

3.根据权利要求2所述的输液滴速控制系统，其特征在于，所述红外对管采用褐色覆盖物包裹在对管周围，更好地吸收水滴反射和折射的红外光。

4.根据权利要求3所述的输液滴速控制系统，其特征在于，所述显示器实时显示滴管的滴液速度，显示器采用MGLS12864液晶显示器。

5.根据权利要求4所述的输液滴速控制系统，其特征在于，键盘模块包括设定按键、确定按键和数字按键，当按下设定按键后，接受数字键和确定按键的键值，当按下确定按键，进行滴速和液面的检测与控制，当按下数字按键进行滴液速度的设置。