1、液体点滴速度监控装置 -点滴速度控制及检测 1 前言 目前医院使用的点滴输液装置是将液体容器挂在一定的高度上， 利用 势能差将液体输入到病人的体内（图1） ，通过软管口径的压紧和放松来 控制点滴速度。有经验的医护人员可以根据药剂的特性对点滴速进行控 制，但是一般的病人却无法做到，控制不好还有一定的危险性。在一些 大医院一个护士常常需要负责十几个、 甚至几十个床位的液体点滴,很容 易出现混乱局面,导致工作效率降低。 为了提高医院本身的管理水平和工 作效率,减轻医护人员的劳动强度，对于可以进行自助式护理的病人来 说，需要一种可以由病人自己操作，自动定时、定量向病人进行输液的 装置；而对于医护人员来
2、说，需要一种可以对所有的病人进行统一监控 的智能监控装置。本设计就是针对以上问题而做的智能型液体点滴速度 监控装置。设计要求为能有以下几种功能： （1）检测输液点滴速度 （2）检测输液点滴高度 （3）控制点滴速度 （4）显示点滴速度 （5）能设置点滴速度 液体点滴速度监控装置 -点滴速度控制及检测 2 图1 液体点滴速度监控装置 -点滴速度控制及检测 3 第一章 硬件设计说明 1.1 系统简介 本设计分为主机控制，从机测量，主从通信三个框架。由从机测 量并控制点滴速度，得到的数据送到单片机进行处理，再通过RS485 通信将数据反馈给主机进行显示处理，主机也可以通过RS485通信对 从机进行控制
3、。本人负责点滴速度检测及控制部分。系统框图（图2） 如下： 图2 系统框图 液体点滴速度监控装置 -点滴速度控制及检测 4 1.2方案设计过程及实现方法 1.2.1 点滴速度检测电路设计 点滴速检测是整个系统的核心，检测精度是衡量系统精确性的一个 最重要指标。这样就不会因为点滴速度异常而使患者面临危险。出于安 全性考虑，在检测点滴速度时不能使原胶管破损，否则就会对输液造成 严重感染而影响患者，因此在检测点滴速度时要用非接触的方式。 方案一：利用发射型光电传感器，传感器工作时，当物体经过射程 之内，就会对红外光进行反射，传感器接受到这个感反射信号后动作， 以检测物体稳定动作的最大距离。但是光电传
4、感器对各种介质的反射程 度不同，对水的动作距离近，对玻璃的动作距离远。而且光电传感器体 积较大，需要距离滴斗一定距离才能分辨不同介质，无法安装在合适的 位置上，所以最终放弃这种方案。 方案二：利用光束采集方法，利用液滴下落时接收到的光强的变化 反映液滴个数。根据光学折射原理，光线在穿透密度不同的介质时，将 发生散射，使光强发生变化。在检测过程中将滴管放置在检测用的发光 器件的中间即可反映这种变化。光束采集方案有几种器件可以使用： 使用发光二极管和光敏三极管组合。 使用红外发光二极管和接收管组合。 利用激光。 通过对比，在这次设计中由于是近距离探测，故采用方案来完成 数据采集。由于红外光波长比可
5、见光长，因此受可见光的影响较小。同 时红外系统还具有以下优点：尺寸小、质量轻，能有效的抗可见光波段 的伪装，对辅助装置要求最少，对人眼无伤害。红外传感器，即红外发 射跟接收二极管。在点滴滴斗两边分别装上红外发射跟接收二极管，没 有液滴落下时，接收管正常接收，每当液滴落下的时候，发射出的红外 光被散射或折射，接受管接收到的光强变弱。利用这样的信号变化，可 以测出变化次数，也就是液滴个数，经过数据处理得到点滴速度。红外 光的方向性好，集束能力强，所以信号变化比较明显，所以最终使用此 方案。当然红外光也有一定的缺点，如大气、潮湿的天气、雾和云对它 液体点滴速度监控装置 -点滴速度控制及检测 5 有衰
6、减作用，所以只适用于室内通信。在现代生活中，人们为了更方便 的使用红外光这种有效的媒质，利用红外光做出了很多器件，发射式光 电检测器就是其中的一种器件，它具有体积小、灵敏度高、线性好等特 点，外围电路简单，安装起来方便，电源要求不高。用它作为近距离传 感器是最理想的，电路设计简单、性能稳定可靠。 考虑到用单片机进行数据处理，要把输入信号转化成数字（0.1）状 态，所以要用到比较器。又考虑到采集到的模拟信号有可能比较弱，变 化不明显， （在输入端信号变化小）有可能经过比较器也产生不了明显的 变化效果，所以要将它进行放大后再输入比较器内，据此可以用 LM324 芯片，它同时有放大和比较两种功能。 1.2.2 电机控制电路设计 为了拉动输液器，以改变它的高度改变点滴速度，使用直流电机， 两端加正电压为正转，加负电压为反转。因此考虑用继电器来当控制开 关，控制电机两端的电压。通过查阅资料，确定继电器的驱动跟保护电 路。控制信号由单片机产生，用光耦合器隔离，通过控制单片机的输出 高低电平以控制继电器的驱动电路。 1.3 点滴检测电路设计及其分析 图3 点滴检测电路 液体点滴速度
