智能输液器设计浅析

摘要:智能输液器是以单片机控制的微型电机代替普通的重力输液,能够精确的控制输液速度和输液量;对输液过程进行监测,当出现管路堵塞、有危险气泡等异常情况时,能够迅速自动关断输液通路,防止输液事故发生;输液结束后自动停机,并通过声光提醒病人或护理人员;具有携带方便、操作简单等特点。

关键词:智能输液器;单片机;微型电机

中图分类号:TP313文献标识码:A文章编号: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

据某医院调查资料表明,该院20个临床科室发生护理缺陷58例,有关输液治疗的护理缺陷26例,占45%,致病人投诉3例。发生输液护理缺陷的护理人员工龄1～2年的17人次,占65%;工龄2～5年的7人次,占27%;工龄5年以上的2人次,占8%。如此大规模的误操作,必定汇给病人和医院本身带来无法预计的后果,并且在现代医学护理中,根据患者病情的不同,使用的药物及所需要的滴注速度也不相同。为改变输液时仅凭护理人员不断地查看滴速是否异常、输液是否完毕然后手动调节的原始方法,需研制出一种智能型输液泵。这类输液泵在市场上已经有所应用,但目前在医院中使用的静脉输液泵价格均比较昂贵,一般在1~2万元之间,所以在医院中大多只用于危重病人的监护输液,而普通病人的静脉输液多数仍采用手动方式、人工看护。为了改变这种现状,使普通病人的静脉输液也能自动得到监视和报警,减轻医护人员的负担,保证输液的精确性、安全性,并且便于集中管理,设计了一种低价位、高性能的智能医用输液泵。

1 设计方案

随着医学的进步和科学的发展,智能性输液器应运而生。此型输液泵因其输液速度准确均匀,调速快捷简单,可以显示积累量,具有障碍报警等优点而越来越多的应用于临床尤其是重症监护病房。通过对目前常见的医用输液泵的优缺点及影响输液泵脉动大小主要因素的分析,选择DG-1盘状蠕动泵,并进行了结构改进;选择步进电机作为输液泵的驱动电机,为缩小整体的体积,将步进电机的驱动电路、按键、数码显示管和报警电路集成到一块单板上。硬件电路采用C8051F005单片机作为控制核心,利用集成芯片L297和L298对来驱动步进电机,并设计了驱动电路。通过按键控制步进电机的转速和转数实现对输液速度和输液量控制。步进电机与输液泵之间通过橡胶连接头实现连接,可缓解输液时由步进电机振动引起的脉动。

分在析常用的气泡探测器特点的基础上,针对输液管气泡检测的具体要求,选用超声波气泡探测器传感器进行气泡检测,并对其可行性进行了原理性的分析和论证。设计了超声波换能器的结构和信号处理电路,能够实现二重气泡监测功能。

通过控制键盘和数码管显示,使用者可以方便地对输液器进行参数设置;电源监测和报警提示功能提高了系统的可靠性和安全性;温度补偿功能减轻了药液温度过低时给输液者带来的不适;参数设置记忆功能显示了系统设计的人性化特点。

为力求得到准确的、实时的数据,并且控制液滴数和预设值的起始误差在3%的范围内。由于具有步进电机进给的非线性数据,所以只能经过几次的电机进给角度得到一段时间内实际的滴数,再和预设值相比较,控制在误差范围内。具体分析过程如下:

测得电机转角最大值和最小值的滴数。根据病人的实际情况设定预设值,假如起始值输入每分钟100滴,设定测试时间的范围为30秒,如果实际得到只有60滴,而此时步进电机的转角为30度,那么加大步进电机的进给角度为60度,得出实际的滴数,假如得到110滴,那么逐渐减小角度,若得到90滴,就再加大进给角度,经过多次的调试,得到再测试时间范围内的稳定实际数值在和预设值的允许误差范围内,则此方案可行。因为测试时间较短,一个储液瓶滴完大概要一个小时左右,远远大于装置的测试时间,一点不影响正常病人药液的输入,故可以忽略。此计算方法简单明了,容易实施。

2 结论

此种智能输液器操作简单方便易掌握,病人可以在输液期间自由活动,消除了病人由于长期卧床或静坐给身体带来的不适,也可由医护人员根据病人的情况自行调节输液器导致液体滴速过快或过慢造成的身体损伤,提高工作效率,如高血压、心脏病、休克等危重病人在输入不同药液时,可根据医嘱及时调整输液速度,便于病情观察记录,输液过程中,如果管内有气泡,针头阻塞或划出血管,输液泵会出现报警功能,便于护理人员及时处理,也可大大减少人力资源的浪费。

此方案控制原理简单,具有实现功能全,整体造价经济,易于操作,对外界环境要求不高,但总体性价比较高的特点,故具有一定的可行性。

参考文献:

[1] 梁维明.黄劲.输液速度自动测控系统[J].广西科学学报,2002,18(4):211-217.

[2] 陈宇珂.窦建洪.微机控制试营业泵系统的实现[J].医疗设备,2000(12):5-7.

[3] 王志红.周兰姝.危重症护理学[M].2版.北京:人民军医出版社,2007.

[4] 张淑兰.闫峰.静脉输液临床应用进展[J].护理学杂志,2001,16(9):572.

[5] 王国辉.智能医用输液泵及其应用[J].世界医疗器械,2002(3):32-35.

[6] 赵清林.医用微量输液泵的设计[J].自动化仪表,2002(2):46-48.