医用智能输液报警器的设计

高等教育2017年1月157医用智能输液报警器的设计路新惠　罗志华（河南工业贸易职业学院机电工程系　河南郑州　450012）摘要：我国目前的输液监控管理系统大多依靠人工监控输液进度。该方法不仅劳动强度大，还极易出错。本文介绍了一种简单易制、价格低廉并且非常实用的输液报警装置，该装置不仅能够实时监测液滴的速度，当液体余量低于设定值还会实现自动报警，这将会给护理带来更多的便利。关键词：智能　滴速　传感器一、市场前景从医院的角度来说，目前，医院大多是依靠呼叫系统来处理输液报警问题，对于小规模的输液室及乡村级的医院，由于条件制约连呼叫系统也没有，但液体的监控都是完全依靠人工肉眼，一旦出现贻误，极有可能出现医疗事故。而医院里医护人员多数是一对多的护理，工作强度较大，极易出错。通过输液报警器智能监控，可完全代替人工，及时预警、报警，降低医护人员工作强度，减少护理出错，提高了服务质量，杜绝了医护人员肉眼监控的弊端，将大大降低医疗事故几率[1]。从患者的角度来说，患者输液时病人或家属往往需要一直看着输液瓶，现行的呼叫又不能代替人的眼睛，病人是想睡不敢睡，家属是想走走不开。现行的塑料包装上印刷的字体，老人和眼睛不好的人无法看清，给病人和家属带来了很多的烦恼和精神负担，尤其是双独家庭结构的人员，更是无法两头兼顾。有了智能监控管理系统，患者家属可以不用再陪护，患者也可以安心休息，在一定程度上，降低患者的紧张度。二、现状目前，市面上存在的检测药液剩余量的报警装置很多。有的是利用机械、几何原理，通过称重的方法检测药液的剩余量。弹簧受力拉升，当不同质量的物体作用在弹簧上会使长度改变不同，从而巧妙的将弹簧秤进行改装。将输液瓶挂在弹簧拉力计的拉钩上，弹簧被拉下，随着瓶内输液量的减少，拉钩处的质量下降，弹簧逐渐缩回，直到最后质量接近空瓶，启动报警装置报警。这种方法结构简单，所用元器件少，但很明显的缺点是，需要预先设置好空瓶质量，也就是需要报警的阈值，当更换不同类型的输液瓶时，因质量不同，仍需要重新设置。因此，该方法精确度较低。本文以单片机为核心，利用红外传感器对药液检测，实现以下功能：1．利用四位一体的数码管显示点滴的滴速；2．当药液余液少于设定值时报警提示；3．能实现不同体积类型的药业瓶和不同类型的病人使用。这种方法的特点是：精确度高，体积小，重量轻，任何类型的输液瓶使用时不用重新设置。并且该方案很灵活，在实际应用过程中可根据需要增加额外的功能，进一步完善系统。三、系统设计1．系统硬件设计该系统采用89C51单片机作为处理器，外围电路由液滴检测、信号放大、信号比较、信号滤波，输液设置、滴速显示、声音报警等部分组成[2]。5V的蜂鸣器作为报警音乐的播放器，多种软件处理方法，保证系统的可靠性。成本低，不仅医院可以批量购买，而且病人或病人家属也可以自行购买。（1）液滴检测采用多对一的红外发射、接收管检测液滴。为防止输液器的漏斗倾斜引起水滴的偏移，导致不能正常检测，采用多个红外发射管、一个红外接收管组成如图2所示的采样传感器，将该传感器套在输液器的漏斗上，红外发射管和接收管同轴置于输液器的两边[3]。当液体经过时，就会引起红外接收管输出电压变化。（2）信号放大红外接收管输出电压变化，但这个电压变化十分微小，直接输入单片机无法识辨，所以需要将该信号放大，可采用廉价的三极管9014将信号放大。（3）信号滤波信号放大后杂波较多，所以可加上两级高频滤波电容。（4）比较电路滤波后得到的稳定电压值，送入LM393比较器，进行比较，从而得到相应的高低电平。比较器输出信号为双脉冲信号，所以再利用555定时器，将双脉冲滤掉变为单脉冲输出接到单片机外部中断口（INT0）进行实时采样。（5）单片机电路图3　单片机电路图1　系统整体框图图2　滴速采样传感器（下转第152页）高等教育2017年1月152综合运用所学的知识，锻炼了基本的工程实践能力和创新意识，使学生的专业能力、团队沟通和合作能力等得到充分的培养。（3）社团活动实践学生社团也是大学生参加实践的重要平台，学校要为性格开朗，热衷于社团活动的同学提供社团实践平台。主要是通过学生社团、文体俱乐部，如学生会、创新创业俱乐部、科学技术协会等，使相关专业的学生在参与活动设计筹备、组织管理、运行实施的过程中，不断锻炼与人交往、团结协作、组织领导等方面的能力，为创新创业做好相关方面的积累。（4）科研项目实践对于善于钻研与创新的同学提供科研实践的平台，主要是通过参与企业委托给教师的工程项目或直接到企业参与的实际工程项目研究。此类科研项目的实践为学生提供接触实际工程的机会，使学生能够综合运用所学的知识、提升工程实践能力和基本的工程创新能力。在老师的指导下，与项目组其他参与者分工合作，共同完成项目研究任务，增强其研究、分析和解决问题的能力，尤其是在工程创新方面能力可得到实质性提高。3．实践教育的社会化将学生成长的空间由校园向社会拓展，依托社会力量尤其是企业的参与，不断提升学生专业能力。邀请企业人员到校进行创新创业指导，整合社会资源，弥补校园创新创业教育的欠缺，帮助学生获得合适的锻炼机会和展示舞台，拉近学生与社会的距离，减少毕业生在创新创业方面的不适应。同时引导学生更多的、尽早的接触社会，适应社会并能够利用专业特长服务社会。鼓励学生根据自身的兴趣和特点，利用课余时间进行一些专业实践活动，包括社会考察、参加社会团体等。充分利用寒暑假时间组织学生进行社会调研，暑期“三下乡”等，这些活动不但可以增加学生的实践能力，而且还可以大大丰富学生的阅历、积累了创新创业的资源。4．实践教育的激励在实践选择和过程中注重对学生的激励，鼓励实现学生自为、自律、自主发展。将学生激励常态化，通过各种可以利用的形式和时机，如表彰大会、年级大会、班会等，采取一定措施，激发兴趣、鼓动勇气、提示愿望、给予奖励或荣誉、提供方法或方便条件等，激发起学生的学习兴趣、创新创业的热情和愿望，进而促使学生自觉主动地去掌握创新创业知识技能，明确行为规则，提高学生综合素质。以表彰为契机，举办创新创业实践报告会，通过对典型的宣传，一方面分享优秀学生好的做法，供其他同学参考借鉴，另一方面为学生树立学习目标，激发学生进行实践的动力。结语“三化一励”实践教育体系的建立是立足于当前大学生创新创业培养实际的新尝试，该体系的建立使得学生不仅可以从校园课堂，还可以从广阔的社会、从实际工作和生活中获得知识，极大的扩宽了学生的创新创业能力提升的渠道和丰富了创新创业所需的资源。实践教育体系促使学生关注实践、立足实践、在实践中学习和提高思想认识，形成对自身发展终身有益的知识观及学习观，从而培养更多专业基础扎实，实践能力强，综合素质高的创新创业型人才。参考文献［1］张臣,周合兵.大学生创新创业一体化实践平台的构建［J］．实验室研究与探索，2013，（11）.［2］李志科.大学生创新创业能力培养的实践研究［J］．人才培养改革，2013，（4）.［3］李辉.大学生创新能力培养的创新实践教育平台建设［J］．中国大学教学，2013，（9）.［4］管芳,胡鸿志.面向创新型人才培养的实践教育模式研究［J］．实验技术与管理，2016，（2）.当液滴滴下时，液滴检测电路将检测到的信号经过前期处理电路处理后送到单片机外部中断端口，单片机经过处理将滴速显示在数码管上。并在液体总量低于设定报警值时，通过蜂鸣器发出声音报警信号。2．系统软件设计系统软件流程图如图4所示。结语本文设计了一种医用智能输液报警器，该装置不仅能够精确的显示液滴的滴速，同时在液体低于某一值时能够实现自动报警[4]。该装置提升了医护人员的服务质量，同时在一定程度上缓解了患者及患者家属的负担。参考文献[1]薛同泽.输液报警器[J].河北科技大学学报.[2]基于单片机的输液报警器设计[J].微电子学.[3]陈艳红.传感器与检测技术[M].南京大学出版社.张小林.[4]周志敏.输液报警器的设计[J].电子质量.作者简介路新惠（1983-4）女，河南新乡人，讲师，河南工业贸易职业学院机电工程系教师。研究方向：检测与仿真。图4　系统软件流程图（上接第157页）