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基于51单片机的输液报警系统设计与应用
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更新于2024-06-15
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"基于51单片机的点滴输液报警器系统设计" 本文主要介绍了一种基于51单片机的静脉输液报警系统,旨在解决医院护理过程中因长时间输液可能导致的监测疏漏问题。51单片机作为微控制器,是整个系统的控制核心,负责处理和分析接收到的数据,以确保输液过程的安全。 该系统采用光电监测方案,利用对射型红外光敏元件作为感应器。这种非接触式设计避免了对药物的污染,同时保证了操作的简便性和数据的准确性。当激光照射到输液管上的液体时,由于液体的特性(如颜色、粗糙度)会影响光线的折射和反射,光敏元件可以捕捉这些变化并转化为电信号。电信号经过电压比较转换后变成高低电平,输入到51单片机的I/O口,以此检测液滴滴落的频率。 系统的工作流程如下:采集模块收集液滴滴落产生的脉冲信号,经过脉冲处理模块整形,然后通过数字转换模块将模拟信号转化为数字信号。中央处理器对这些数字信号进行处理,判断输液速度是否在预设范围内。如果输液速度超出设定的上下限,或者检测到回血现象,系统会触发声光报警,并且在10秒内无液滴信号时,通过步进电机模块自动关闭输液管道,防止过量输液或漏液。 此外,系统还具备无线通信功能,通过主站和从站模块,可以实现远程监控多个输液点。当输液过程中需要更换药水而未及时操作时,系统也会通过步进电机锁定输液管道,确保患者安全。 关键词包括输液速率、步进电机和无线通讯,这些技术的应用使得该报警系统能够有效地监测输液状态,及时发现异常,提高医疗护理的质量和安全性。 这个基于51单片机的点滴输液报警系统通过精确的光电检测和智能处理,实现了对输液过程的实时监控和自动控制,为临床医疗提供了可靠的保障。
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3
以计算出来的数据会有很大的偏差。一些专家也曾尝试使用压力换能器及电磁感应开关
来代替弹性天平,但其精度仍未达到标准
[1]
。
(2)电容器监测相位
电容型监测是基于输液中药物浓度的改变而导致的容量的改变和容量的改变来监测
输液中残留的液体水平。这样的测量方式,比机械测量要准确许多,也更可靠一些。然
而,在输液的时候,还会遇到由于滴瓶的型号不同而造成的错误,而且电容的弹性较小,
一旦安装好就不能任意移动,所以必须要进行多层次、复杂的电路的设计。这样的话,
在实践中就显得太麻烦了,不能普及
[2]
。
(3)电极型监测相位
电极式的监测方式是在输液管道的漏斗中插入了两把电极,随着点滴的下落,电极
会在液滴变栋的过程中产生摇摆和某些特性反应,并输出相应的讯息。这样就可以计算
出液体滴落的速度,来判断瓶子里的药剂量。该技术使用简便、费用低廉、测试数据的
准确性高。但是,由于这种方法很容易被沾染,而且在使用的时候,这种方法难免会与
药剂产生一些摩擦,因此会对药剂的性质产生一定的影响。所以,电极型的监视器也不
能普及
[3]
。
(4)电子监视相位
光电传感器可以将被测量变化转化为光信号的变化,利用某些光电器件转化为电信
号
[3]
。光电感应式监控是把光电感应器放置在输液管道的两端,传感器发射端会因为液
滴滴落而产生的液面变化导致产生的光电信号变化转化为变化的电信号,并将其发送到
接收端,接收端把收到的电流信号转换成电压信号,并将其传送到电路中,以便对其进
行分析处理。通过测量,可以获得液体的流速、液体的高度等数据。因为感应器不必与
药品直接相接触,所以这个过程就可以避免药物的失效的问题。另外,由于其测量精度
高,性能稳定,操作简便,安全性高,所以得到了广泛的应用
[4]
。
除此之外,还有超声波回波检测法、液滴计数法、光纤监测法等多种检测技术,但
这些技术均有较大的局限,限制了其广泛应用。
从 80 年代开始,人们开始了对输血监测系统的研究。在德国和日本等发达国家,他
们对输液的研究已经有了长足的进步。对于某些危重病人及给婴儿输液,其输液量、输
入量及输入量均有较高的要求。日本托普公司生产的 TOP-2200 和 TOP-3300,可以精确地
控制静脉注射的速度和速度,而且不会受到反压力和操作人员的干扰,保证了静脉注射
到病人的身体里。韩国开发的 SM-2100 滴定仪,是一种集光、电、机械于一身的滴定仪,
性能非常好,使用简单,深受病人的欢迎。不过,由于其价格比较高,一般都要上万元,
因此并没有得到很好的普及
[5]
。
与国外相比,我国在静脉注射监测方面的发展相对滞后,但是已经有了一些成果。
取得了以下主要结果。
张婉姣于 2009 年完成了一种静脉滴注监测报警装置的研制,其中,光源发射装置包括一
个光源发射装置,包括一台发光二极管、一根电缆和一个控制电路,所述光源发射装置
4
的外壳为圆形,并且设置有一块连接多个光源的电缆;所述供电装置包括供电电源、电
源控制电路和报警电路;所述报警电路包括一个报警器和一组由报警器和报警器组成的
报警模块;所述控制电路包括一个控制电路、两个指示灯,以及一个操作按键。上述的
方法提供了一种静脉滴注监测报警装置,它的作用就是可以在输血过程中发生异常时发
出声光报警。该装置的特点是结构简单,操作方便,并具有较高的信号显示精度。但是,
它的功能相对简单,无法满足多张病床的需要,也无法掌握与输液有关的其它数据
[6]
。
齐齐哈尔大学徐凤霞教授等采用单片微处理器与有功线载波技术,研制出了一套病
房内静脉滴注的远程监测装置。这个系统的设计功能宽泛,适用性高,它包含了液滴滴
速的实时检测和实时监控、药物瓶内的药物液面监测和信息录入、声音与光电报警、主
站与从站的状态、以及无线实时通信等功能。另外,由于采用了低电压的电力线做通讯,
而且其网路的覆盖面很广,所以可以大大减少有线通讯的费用。但是这种方法由于其构
造和运行的复杂性,使得其实用性不强
[7]
。
到目前为止,在我国的输液监测系统中,有 70 多种专利技术,其中大部分技术都可
以完成了速度检测、声光警告等基础的工作,但是真正可以被普及应用的技术并不多,
原因就在于,在进行研究的过程中,科研人员并没有能够对医院进行实地调研,并与医
务人员和病人进行深入的沟通。所以,大部分以“原理创造”为基础的专利,要么是价
格昂贵,要么是操作不便,要么是安全性和可靠性不足。因而,现代医疗机构及门诊对
静脉滴注监测装置提出了更高的要求。
1.4 课题采用的输液监控方法
在全面总结了目前国内外关于静脉注射监测的相关研究的基础上,本文提出了一种
基于光电型监测的方案。所使用的硬件以对射型红外光敏元件为主,上述的优势是不与
药物液体相接触,没有任何的污染,另外还具有操作简单,数据准确等优势。该换能器
因其对被测对象表面的灵敏特点,在探测到较小的位移量时,有着很大的优越性。当一
定数量的激光照射到被测量对象上时,由于被测量对象的黑度、粗糙度等因素的影响,
将被测量对象所发生的折射率、反射率等信息转换成电信号。该传感器包括两个部件,
一个是发射机,一个是接收机,在工作状态下,接收机接受发射机发射出来的经调制的
光线,并将其转化成光学讯号。在目标进入探测范围后,由于目标被遮挡,接收机无法
收到光学信息,使其实时电压信号转变。信号转换模块使电压信号模拟输出为高低电平
信号,最后送入处理器的 I/O 口中。在运转过程中,每个水滴滴落都会发生一次脉冲,
根据水滴的滴落速率,单片机探测到并显示水滴的实时速率。
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ohmygodvv
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