簡述低成本的醫(yī)療點滴智能輸液+APP監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

胡嘉偉?邱妍?遲雨?周成群?康麗祺

摘 要 基于STC90C52RC單片機的醫(yī)療點滴智能輸液+APP監(jiān)測系統(tǒng)。采用HX711進行AD采樣測量點滴液余量，靈敏度高，采用DHT11測量點滴液溫度，測量準確度高，測量數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)值可報警，通過步進電機調(diào)節(jié)點滴液流速，測量數(shù)據(jù)信息通過ESP8266無線傳輸，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，功能齊全，精度高。

關(guān)鍵詞 醫(yī)療輸液自動化;STC90C52RC單片機;智能輸液;HX711;ESP8266

引言

傳統(tǒng)的醫(yī)院打點滴裝置較為簡陋，需要人工實時監(jiān)控點滴液余量，并且需要人工呼叫護士拔針;點滴液溫度過低時，患者會感到渾身發(fā)涼，需要用熱水袋敷;打點滴的速度過快或過慢時，通過調(diào)整軟管夾的松緊程度來控制液體輸入人體的速度。為了實現(xiàn)醫(yī)療輸液的自動化，本文介紹了基于STC90C52RC單片機的醫(yī)療點滴智能輸液+APP監(jiān)測系統(tǒng)。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，功能齊全，精度高，具有一定的開發(fā)價值。

1系統(tǒng)總體設(shè)計框架

本系統(tǒng)設(shè)計了一種用于醫(yī)療點滴智能輸液+APP監(jiān)測系統(tǒng)，它涉及紅外檢測，溫度檢測，智能質(zhì)量計算，流速檢測，智能報警等高新技術(shù)。智能質(zhì)量計算和智能報警主要以由單片機STC90C52RC組成的電子秤為核心，該電子秤搭載拉力傳感器可實現(xiàn)0～5kg稱重范圍，測量準確。另外，電子秤還設(shè)置報警器功能，在稱量點滴質(zhì)量過低時進行報警，及時提醒護士為患者拔針。流速檢測采用光電傳感器，主要由紅外發(fā)射與接收對管組成，接收對管接收由藥液滴落而引起的強度變化的電信號，通過計數(shù)脈沖個數(shù)即可實現(xiàn)流速監(jiān)控[1]。

2系統(tǒng)主要部分分析

2.1 流速監(jiān)控模塊

流速監(jiān)控模塊采用光電傳感器測量點滴速度。光電傳感器是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。該系統(tǒng)中選用光耦集合器，把紅外發(fā)射和接收管正對著固定在滴斗兩側(cè)，當液滴滴下時，接收端光功率發(fā)生變化，光電接收管將變化的光信號轉(zhuǎn)化為變化的電信號，經(jīng)比較器整形得到與點滴同頻的方波，用單片機測量其周期即可計算出點滴的速度。

點滴流速可由五相四線步進電機控制，五相四線步進電機是一款可以通過單片機輸出多項時序控制電流控制電機旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速的電機，用戶可以通過按鍵對單片機發(fā)出指令對步進電機的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速進行控制，從而較為精確地調(diào)節(jié)點滴液流速。

2.2 溫度監(jiān)控模塊

溫度監(jiān)控模塊采用貼片溫度傳感器測量點滴速度。此溫度監(jiān)控模塊采用DHT11溫濕度傳感器，DHT11傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件。DHT11傳感器2引腳接上拉電阻和外接電源與單片機任一I/O接口相連，NTC熱敏電阻具有很高的負溫度系數(shù)，精確的獲取熱敏電阻的阻值變化，將采集的數(shù)據(jù)傳送給單片機。

當單片機監(jiān)測到點滴液溫度過低時，通過硅膠加熱片對點滴進行加熱，加熱至最高時，停止加熱，確保點滴液溫度適宜[2]。

2.3 質(zhì)量檢測模塊

該部分由稱重傳感器、信號的前級處理和A/D轉(zhuǎn)換部分組成。首先由HL-8稱重傳感器將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出，利用電子秤專用高精度高增益24位A/D轉(zhuǎn)換芯片HX711進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送給單片機控制器處理，由控制器完成對該數(shù)字量的處理，驅(qū)動LCD顯示模塊完成人機間的信息交換。

2.4 報警系統(tǒng)部分

在主站和從站部分，都選用了蜂鳴器。當從站點滴瓶中藥液重量低于警戒部分所設(shè)的警戒值是，單片機將接收到一個報警信號，并將此信號發(fā)給報警系統(tǒng)，使主站和從站的蜂鳴器和報警燈同時工作，便實現(xiàn)了聲光同時報警，而從站的報警系統(tǒng)也為醫(yī)護人員提供方便。

3數(shù)據(jù)無線傳輸方式

本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的無線傳輸采用的是WIFI模塊數(shù)據(jù)透傳，WIFI模塊采用的是ESP8266，WIFI模塊選用的是ESP8266芯片，該芯片是一款高性能的串口模塊，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧， ESP8266串口模塊可以與其他設(shè)備串口模塊之間進行通信，該模塊使用TTL電平，模塊支持串口轉(zhuǎn)WIFI STA、串口轉(zhuǎn)AP和串口轉(zhuǎn)WIFI STA+AP三種模式。Esp8266可以連接到WIFI同時生成一個WIFI熱點供其他設(shè)備連接，進而將所測點滴余量數(shù)據(jù)上傳至上位機終端[3]。

4程序流程

程序流程框圖如圖所示，由單片機和按鍵控制。

5結(jié)束語

醫(yī)療點滴智能輸液+APP監(jiān)測系統(tǒng)是一套集信息化、智能化、數(shù)字化為一體的輸液系統(tǒng)。在不改變原有輸液方式的基礎(chǔ)上。減輕了醫(yī)護人員的工作強度、解決患者及其家屬輸液過程中的焦慮和煩惱，提升了現(xiàn)代化醫(yī)院的信息化管理水平。

參考文獻

[1] 劉孝趙.基于ESP8266模塊的遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[J].電子測試，2017，（21）：21-22，72.

[2] 王濤.光電傳感器的原理及應(yīng)用探討[J].計算機產(chǎn)品與流通，2018， （07）：64，122.

[3] 胡宗旭.智能輸液報警器的研制[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018，（12）： 155.