智能輸液器設計淺析

摘要:智能輸液器是以單片機控制的微型電機代替普通的重力輸液，能夠精確的控制輸液速度和輸液量;對輸液過程進行監測，當出現管路堵塞、有危險氣泡等異常情況時，能夠迅速自動關斷輸液通路，防止輸液事故發生;輸液結束后自動停機，并通過聲光提醒病人或護理人員;具有攜帶方便、操作簡單等特點。

關鍵詞:智能輸液器;單片機;微型電機

中圖分類號:TP313文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)05-1180-02

Analysis of Intelligent Design Infusion

LIU Xiao-fei1， SONG Zhao-hui2

(1.Ocean University of China， Qingdao 255213， China; 2.Shandong Wanjie Medical College， Zibo 266100， China)

Abstract: Smart infusion set is a microcontroller-controlled micro-motors to replace the ordinary gravity infusion， can accurately control the speed and fluid infusion volume; right to monitor the infusion process， where there are pipeline blockage， there is risk of bubbles and other abnormal situations that can quickly auto-off off infusion pathway to prevent the transfusion incidents; infusion after the automatic shut down， and through sound and light to remind the patients or caregivers; with easy to carry， easy to operate and so on.

Key words: smart infusionMCUmicro-motors

據某醫院調查資料表明，該院20個臨床科室發生護理缺陷58例，有關輸液治療的護理缺陷26例，占45%，致病人投訴3例。發生輸液護理缺陷的護理人員工齡1～2年的17人次，占65%;工齡2～5年的7人次，占27%;工齡5年以上的2人次，占8%。如此大規模的誤操作，必定匯給病人和醫院本身帶來無法預計的后果，并且在現代醫學護理中，根據患者病情的不同，使用的藥物及所需要的滴注速度也不相同。為改變輸液時僅憑護理人員不斷地查看滴速是否異常、輸液是否完畢然后手動調節的原始方法，需研制出一種智能型輸液泵。這類輸液泵在市場上已經有所應用，但目前在醫院中使用的靜脈輸液泵價格均比較昂貴，一般在1~2萬元之間，所以在醫院中大多只用于危重病人的監護輸液，而普通病人的靜脈輸液多數仍采用手動方式、人工看護。為了改變這種現狀，使普通病人的靜脈輸液也能自動得到監視和報警，減輕醫護人員的負擔，保證輸液的精確性、安全性，并且便于集中管理，設計了一種低價位、高性能的智能醫用輸液泵。

1 設計方案

隨著醫學的進步和科學的發展，智能性輸液器應運而生。此型輸液泵因其輸液速度準確均勻，調速快捷簡單，可以顯示積累量，具有障礙報警等優點而越來越多的應用于臨床尤其是重癥監護病房。通過對目前常見的醫用輸液泵的優缺點及影響輸液泵脈動大小主要因素的分析，選擇DG-1盤狀蠕動泵，并進行了結構改進;選擇步進電機作為輸液泵的驅動電機，為縮小整體的體積，將步進電機的驅動電路、按鍵、數碼顯示管和報警電路集成到一塊單板上。硬件電路采用C8051F005單片機作為控制核心，利用集成芯片L297和L298對來驅動步進電機，并設計了驅動電路。通過按鍵控制步進電機的轉速和轉數實現對輸液速度和輸液量控制。步進電機與輸液泵之間通過橡膠連接頭實現連接，可緩解輸液時由步進電機振動引起的脈動。

分在析常用的氣泡探測器特點的基礎上，針對輸液管氣泡檢測的具體要求，選用超聲波氣泡探測器傳感器進行氣泡檢測，并對其可行性進行了原理性的分析和論證。設計了超聲波換能器的結構和信號處理電路，能夠實現二重氣泡監測功能。

通過控制鍵盤和數碼管顯示，使用者可以方便地對輸液器進行參數設置;電源監測和報警提示功能提高了系統的可靠性和安全性;溫度補償功能減輕了藥液溫度過低時給輸液者帶來的不適;參數設置記憶功能顯示了系統設計的人性化特點。

為力求得到準確的、實時的數據，并且控制液滴數和預設值的起始誤差在3%的范圍內。由于具有步進電機進給的非線性數據，所以只能經過幾次的電機進給角度得到一段時間內實際的滴數，再和預設值相比較，控制在誤差范圍內。具體分析過程如下:

測得電機轉角最大值和最小值的滴數。根據病人的實際情況設定預設值，假如起始值輸入每分鐘100滴，設定測試時間的范圍為30秒，如果實際得到只有60滴，而此時步進電機的轉角為30度，那么加大步進電機的進給角度為60度，得出實際的滴數，假如得到110滴，那么逐漸減小角度，若得到90滴，就再加大進給角度，經過多次的調試，得到再測試時間范圍內的穩定實際數值在和預設值的允許誤差范圍內，則此方案可行。因為測試時間較短，一個儲液瓶滴完大概要一個小時左右，遠遠大于裝置的測試時間，一點不影響正常病人藥液的輸入，故可以忽略。此計算方法簡單明了，容易實施。

2 結論

此種智能輸液器操作簡單方便易掌握，病人可以在輸液期間自由活動，消除了病人由于長期臥床或靜坐給身體帶來的不適，也可由醫護人員根據病人的情況自行調節輸液器導致液體滴速過快或過慢造成的身體損傷，提高工作效率，如高血壓、心臟病、休克等危重病人在輸入不同藥液時，可根據醫囑及時調整輸液速度，便于病情觀察記錄，輸液過程中，如果管內有氣泡，針頭阻塞或劃出血管，輸液泵會出現報警功能，便于護理人員及時處理，也可大大減少人力資源的浪費。

此方案控制原理簡單，具有實現功能全，整體造價經濟，易于操作，對外界環境要求不高，但總體性價比較高的特點，故具有一定的可行性。

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