技術領域

本發明涉及醫療自動化技術領域，具體地，涉及一種輸液滴速控制系統。

背景技術：

隨著科學技術的發展，MCS-51 為核心的單片機控制系統，已經滲透到日常生活的各個方面。 相對其他領域來說， 速度控制是單片機系統最典型， 最廣泛的應用領域之一，單片機輸液滴速控制是醫院中常見的問題，輸液滴速控制針對不同的病人情況采用不同的點滴速度進行輸液控制，比如對成人輸液滴速一般設在 60~80 滴/分鐘，而對兒童輸液滴速一般設在 30~40 滴為宜。醫院中常見的輸液管雖然能進行速度調節，但調節不準確，不易控制，而且常因為疏忽大意發生血液回流現象，有時速度過快還會對病人造成不良反應，另外作為醫療過程，醫務人員也需要對每個病人的輸液過程進行監控和記錄完善病人檔案，為此研究點滴速度控制就顯得非常必要。目前市場上常見的點滴速度控制產品主要是輸液泵，此種設備控制精度高，功能也比較強大，但價格不菲適用于輸液要求較高的場合，而且使用前后都要進行清洗，不太方便。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在輸液方式速度的控制大部分為人工，在人為控制下有時候如不小心將會為安全設施帶來很大的麻煩，而且人工控制滴速精度也很難掌握；另外采用輸液泵方式輸液成本高，當病人輸液時，不能對病人的藥物及時監控，導致血液回流，對病人身體造成不良等缺陷。

技術實現要素：

本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種輸液滴速控制系統，以實現輸液自動監測，降低使用成本的優點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種輸液滴速控制系統，主要包括：單片機、顯示器、鍵盤模塊、聲光報警電路、電機驅動電路、速度檢測電路、液面檢測電路、RS232串行通訊接口芯片、電機、儲液瓶、滴管和定滑輪，所述顯示器、鍵盤模塊、聲光報警電路、電機驅動電路、速度檢測電路、液面檢測電路、RS232串行通訊接口芯片分別與單片機連接，電機驅動電路與電機連接，電機與儲液瓶通過定滑輪用繩索連接，電機控制儲液瓶的高度，從而通過改變壓強改變滴速。

進一步地，還包括儲液瓶和滴管，所述速度檢測電路和液面檢測電路均采用光電傳感器檢測滴速和液面位置，紅外對管夾在滴管上，發射管與接收管對立設置，發射管發出的紅外光被接收管接收，當光路上有水滴通過，由于水對紅外光的反射與折射，使得接收管的接收信號變弱，形成一個小脈沖；檢測液面位置時，當儲液瓶液面低于檢測液面時，接收管接收信號變弱，同樣形成小脈沖，將檢測得到的信號傳入單片機進行計數或報警。

進一步地，所述紅外對管采用褐色覆蓋物包裹在對管周圍，更好地吸收水滴反射和折射的紅外光。

進一步地，所述顯示器實時顯示滴管的滴液速度，顯示器采用MGLS12864液晶顯示器。

進一步地，鍵盤模塊包括設定按鍵、確定按鍵和數字按鍵，當按下設定按鍵后，接受數字鍵和確定按鍵的鍵值，當按下確定按鍵，進行滴速和液面的檢測與控制，當按下數字按鍵進行滴液速度的設置。

本發明各實施例的，由于主要包括：單片機、顯示器、鍵盤模塊、聲光報警電路、電機驅動電路、速度檢測電路、液面檢測電路、RS232串行通訊接口芯片、電機、儲液瓶、滴管和定滑輪，所述顯示器、鍵盤模塊、聲光報警電路、電機驅動電路、速度檢測電路、液面檢測電路、RS232串行通訊接口芯片分別與單片機連接，電機驅動電路與電機連接，電機與儲液瓶通過定滑輪用繩索連接，電機控制儲液瓶的高度，從而通過改變壓強改變滴速；從而可以克服現有技術中輸液方式速度的控制大部分為人工，采用輸液泵方式輸液成本高，當病人輸液時，不能對病人的藥物及時監控，導致血液回流，對病人身體造成不良等缺陷。

本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。

下面通過實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

具體實施方式

以下對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

具體地，一種輸液滴速控制系統，主要包括：單片機、顯示器、鍵盤模塊、聲光報警電路、電機驅動電路、速度檢測電路、液面檢測電路、RS232串行通訊接口芯片、電機、儲液瓶、滴管和定滑輪，所述顯示器、鍵盤模塊、聲光報警電路、電機驅動電路、速度檢測電路、液面檢測電路、RS232串行通訊接口芯片分別與單片機連接，電機驅動電路與電機連接，電機與儲液瓶通過定滑輪用繩索連接，電機控制儲液瓶的高度，從而通過改變壓強改變滴速。

還包括儲液瓶和滴管，所述速度檢測電路和液面檢測電路均采用光電傳感器檢測滴速和液面位置，紅外對管夾在滴管上，發射管與接收管對立設置，發射管發出的紅外光被接收管接收，當光路上有水滴通過，由于水對紅外光的反射與折射，使得接收管的接收信號變弱，形成一個小脈沖；檢測液面位置時，當儲液瓶液面低于檢測液面時，接收管接收信號變弱，同樣形成小脈沖，將檢測得到的信號傳入單片機進行計數或報警。

所述紅外對管采用褐色覆蓋物包裹在對管周圍，更好地吸收水滴反射和折射的紅外光。

所述顯示器實時顯示滴管的滴液速度，顯示器采用MGLS12864液晶顯示器。

鍵盤模塊包括設定按鍵、確定按鍵和數字按鍵，當按下設定按鍵后，接受數字鍵和確定按鍵的鍵值，當按下確定按鍵，進行滴速和液面的檢測與控制，當按下數字按鍵進行滴液速度的設置。

本系統要求設計一個液體點滴速度監測與控制裝置，檢測點滴速度、 控制點滴速度， 并能發出報警信號， 系統采用主站控制從站的有線監控系統方式實現醫療輸液過程的群 控。設計主要是完成群控系統控制的硬、軟件設計及調試。基本要求：1）在滴斗處檢測滴速，并制作一個數顯裝置，能動態顯示點滴速度（滴/min） 2） 通過改變 h2 控制點滴速度，或通過控制輸軟管夾頭的松緊等其它方式來控制點滴速度。

點滴速度可用鍵盤設定顯示，設定范圍為 20～150 滴/min，控制誤差范圍設定值（±10％±1）滴。3） 調整時間 3min（從改變設定值起到點滴速度基本穩 定， 能人工讀出數據為止） 4） h1 降到警戒值 。 當 （2～ 3cm）時，能發出報警信號。

其它部分設計制作一個由主站控制 16 個從站的有線監控系統。16 個從站中只有一個從站是按基本要求制作的一套點滴速度監控裝置，其它從站為模擬從站 （僅要求制作一個模擬從站）（1）主站功能： a.具有定點和巡回檢測兩種方式 b.可顯示從站傳輸過來的從站號和點滴速度。c.在巡回檢測時，主站能任意設定要查詢從站的數量、從站號和各從站的點滴速度。d.收到 從站發來的報警信號后，能聲光報警并能顯示相應的從站號；可用手動方式解除報警狀 態。 （2）從站功能： a.能輸出從站號、點滴速度和報警信號；從站號和點滴速度可任意設定，b.接收主 站設定的點滴速度信息并顯示。c.對異常情況進行報警。 （3）主站和從站間的通訊方式不限，通信協議自定，但應盡量減少信號傳輸線的數量。

改變輸液瓶高度控制點滴速度。在輸液管截面積確定的條件下，利用儲液瓶高度不同所引起的液體壓強差的改變，實現對點滴速度的控制，當液滴速低于要求時，提高液瓶的高度增大壓強減小滴速，反 之則可提高液滴速度。

改變輸液軟管截面積控制點滴速度。在輸液瓶高度確定的條件下，通過改變輸液管導通截面積實現點滴速度的控制，當滴速高于要求時，擠壓軟管則可達到調速要求，反之，則可提高滴速。

可以拉緊軟管或者放松軟管來控制滴速。

電動機包括直流電動機、交流電動機及步進電動機等三種，其在工業控制中扮演極 重要角色。其中，由于步進電動機的驅動方式簡單、激活快速及定位準確等優點，被廣 泛應用于計算機外設上。鑒于此優點，本系統采用步進電動機控制點滴滴速。 步進電機控制算法的選擇直接影響到系統的性能和技術指標， 在本系統的設計中起 著關鍵的作用。較為可行的方案有： 方案一：采用模糊控制。其優點是不需要精確知道被控對象的數學模型，而且適用 于具有較大滯后特性的被控對象。缺點是靜態誤差不容易控制。 方案二：采用PI控制。其優點是理論和技術都很成熟，在單片機上較易實現，可以 達到較小的靜態誤差。 方案三：采用模糊控制與PI 控制結合的算法。 本系統采用方案一。

顯示部分可選擇液晶顯示和數碼管顯示。 本系統從站使用 8279 擴展鍵盤和 LED 顯 示器； 而主站部分由于要求實時顯示多組數據， 因此選用 MGLS12864 液晶顯示器顯示。 4×4 鍵盤直接利用 I/O 擴展而成。聲光報警電路也可直接利用單片機 I/O 口輸出放大 驅動二極管發出聲光報警。

聲光報警電路設計要求系統發生故障時發出聲光報警信號，可選擇一只蜂鳴器來實現這一功能。 壓電式蜂鳴器工作時約需 10mA 的驅動電流， 由于單片機輸出信號不能直接驅動蜂鳴器， 因此外接驅動電路，電路設計蜂鳴器作為三極管 VT3 的集電極負載，當 VT3 導通時，蜂鳴器發出鳴叫聲；VT3 截止時，蜂鳴器不發聲，R是限流電阻。將 VT3 的基極接到單片機的 P2.7 管腳上，P3.7 作為輸出口使用。當 P2.7＝0 時， VT3、VT2 導通時，使蜂鳴器和 LED1 的兩個管腳間獲得將近 5V 的直流電壓，蜂鳴器 和故障燈中有電流通過，而產生蜂鳴和故障燈點亮；當 P2.7＝1 時，VT 截止，故障燈 和蜂鳴器的兩管腳間的直流電壓接近 0V，故不工作，而正常燈兩管腳間有接近 5V 電壓 VCC 。

RS232 是目前被廣泛使用的異步串行數字通信電氣標準，由電子工業協會 EIA （Electronics Industry Association）制定。過去數十年中，RS232 在低速數據通信領域出盡了風頭。這種傳輸速度不快、傳輸距離 也不遠的接口能夠在幾乎所有民用通信設備中占據主要角色， 一 個原因是早期用戶對通信速度和距離的要求不高 （距離可以通過 調制解調器加長）；另一個原因是它被所有 PC、服務器認同為 標準串行接口，成為計算機與桌面設備之間最簡單、有效通用的 聯接通道之一。出于同樣的原因，在多單片機之間的通信中 RS232 也占據著重要位置。

紅外對管夾在滴管兩邊一個發射管發出的紅外 光被一頭的接收管所接收。一旦光路上有水滴通過，由于水對紅外光的反射與折射，使 得接收管的接收信號變弱，形成一個小脈沖。同理當液面低于所檢測液面時，使得接收管接收信號變弱。將檢測得到信號送入單片機INT0和TNT1產生中斷進行計數。 為了驗證以上的理論分析，專門用示波器記錄了多次這樣的脈沖，多次測量穩定，雖有一些 Vbas 上下的波動，但是脈沖還是 比較明顯，通過設定一個參考電平 Vref，可以用運放來產 生一個 TTL 電平的脈沖。經多次分析，有以下不穩定因素： (1)外界對紅外對管的干擾附近輻射源對信號干擾極 大。為此，采取黑色覆蓋物包裹在對管周圍，既可以很好地 吸收水滴反射和折射的紅外光，而且能盡量減小干擾。

至少可以達到以下有益效果：克服現有技術輸液方式速度的控制大部分為人工，在人為控制下有時候如不小心將會為安全設施帶來很大的麻煩，而且人工控制滴速精度也很難掌握的缺陷；另外克服采用輸液泵方式增加輸液成本以及當病人輸液時，不能對病人的藥物及時監控，導致血液回流，對病人身體造成不良等缺陷，實現輸液自動化監控，降低輸液成本。

最后應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。