一种新型智能输液监护系统的研制

一种新型智能输液监护系统的研制

杨光伟,钱志余,李韪韬,

瞿,潘跃

(南京航空航天大学自动化院生物医学工程系,南京210016)

摘要:我们构建了一套基于无线传输的新型输液监控系统,包括输液监控仪、无线传输单元和中心监控管理系统。系统具有实时监控输液滴速、输液状态和是否存在异常等功能。这种基于物流网的监护模块设计,保证了医护人员及时获得患者的输液信息,为输液过程提供了更好的安全保障,同时减轻了医护人员负担,提高了工作效率。

关键词:输液监护;nRF2401无线网络;光电检测;远程监控

中图分类号:TP399;R318文献标识码:A文章编号:1672-6278(2011)01-0035-04

A New Intelligent Monitoring System for Infusion

YANG Guangwei,QIA N Zhiyu,LI Weitao,QU Ben,PAN Yue

(Department o f Bio me dical En gineering,Co llege o f A utomation,

Nan jing U niv ersity o f A ero nautics&As tronautics,Nanjing210016,China)

Abstr act:To discuss a way of building a new set of monitoring system for infusio n based on wireless transmissio n,including the infusio n monito ring device,wireless transmission unit and central monitoring and management system.Infusio n drip rate system have the functio n of monito ring real-time drip rate,status of the infusi on process and w hether abnormalities is happenging.The monitoring lo gistics netw ork-based module is designed to ensure doctors and nurses timely and obtain patient s information o f infusio n,prov ides better securi ty fo r the infusion process,w hile reduce the medical burden and i mprove efficiency.

Key wor ds:Infusion care;nRF2401w ireless netw ork;Optical detection;Remote monitoring

1引言

静脉输液是临床医学重要的治疗手段,输液速度的稳定控制和监护是临床应用的主要需求。患者的药液输完后,如果不及时处理会使静脉血液回抽,为此需要陪护人员和护士不停地巡视,有时还会产生医疗纠纷[1]。目前,临床上使用的自动输液器大多是蠕动泵式单立输液器,一般只有堵液报警和总量完成报警等功能,不具有集中监控单位输液量的功能[2]。部分医院采用以患者求救线作为C AN总线实现分布式输液监控,虽然这种方案取得了一定的成效,但也存在着扩展性能差、成本高、操作复杂、对场地环境依赖性高等缺点。

本研究开发一套低价位、高性能的基于物流网的智能输液监护系统,能对输液过程全程监视,确保输液安全,能及时进行安全处理,并通报护理人员。

2系统构成

系统由三部分构成:输液监护仪、无线传输模块和中心监控管理系统。输液监护仪实时监测患者输液情况,通过无线模块传输采集到的患者的输液信息,输液信息包括电池电量、输液速度、仪器编号等,无线接收端口接收各个输液监护仪的信息,并通过USB[3]接口传输至中心监控管理系统,中心监控管理系统同时监护多名患者,达到多患者输液过程实时监控的目的。

生物医学工程研究

J ou rn al o f Bio m edical En gin eerin g Research

2011,30(1):35~38

E mail:hi u

通信作者z y@

图1

输液监控系统整体结构图

Fig 1

Ov er all str u cture of t h e i n fusio n monitoring sys t em

3

系统设计方案

3.1

患者输液监护设备

智能输液监护系统硬件包括液滴检测、输液阻

断、实时滴速(滴分钟)显示、单片机及其外围电路等部分(见图2),

下面介绍系统的主要模块。

图2

输液监护仪组成图

Fig 2

Co mposition o f t he infusion monitoring s ystem

3.1.1液滴滴速采集单元液滴滴速拾取电路见

图5。图中P1、P2分别为红外对管的发射端和接收端,选择合适阻值的电阻R1、R2。在输液过程中,下落的液滴会影响红外接收端P2对信号的接收,检测的液滴信号为一个脉冲信号,将此信号经电压比较器和施密特触发器进行波形处理后,得到稳定、规则的脉冲波形,发送到单片机的外部中断引脚IN T1。3.1.2

输液阻断单元

输液监控仪使用直流电机

驱动控制输液软管的打开和关闭,直流电机使用驱动芯片L9110。L9110是控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大专用集成电路器件,两个输出端能直接驱动电机的正反向运动,它具有较大的电流驱动能力,每通道能通过5~的持续电流,峰值电流能力可达5~;同时它具有较低

的输出饱和压降;内置的钳位二极管能释放感性负

载的反向冲击电流。

图3输液关断电路Fig 3

Blocking circuit

3.1.3声光报警电路当电池电量不足、输液速度

出现异常、输液结束等情况时,产生声光报警,报警

电路见图4

。

图4声光报警电路

Fig 4

Sound and lig ht alarm circu i t

3.1.4电池电量监控模块

使用含AD 转换的

SIC12C5A16S2[4]

芯片,芯片自带逐次比较型AD C,它由一个比较器和D A 转换器构成,通过逐次比较逻辑,使转换所得的数字量逐次逼近输入模拟量对应

值,最终得到电池电压值并存入寄存器。

8-bit A D C onv ersio n Result:

(A DC RES[7:0])=256

V in

V c c

其中A DC RES[7:0]表示一个存储结果的8位寄存器单元。Vin 为模拟输入通道输入电压,Vcc 为单片机实际工作电压,用单片机实际工作电压作为模拟参考电压。

输液监控仪每隔一定时间检测电池电压,根据设定的电压阈值判断电池是否处于正常状态,如果

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生物医学工程研究第30卷

70800m A 1. 2.0A