【正文】 ...........................15 電壓比較器 ....................................................................................................16 聲光報(bào)警電路 .........................................................................................................18 無線模塊電路 .........................................................................................................18 4 軟件系統(tǒng)設(shè) 計(jì) ....................................................... 23 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì) .......................................................................................................23 開發(fā)環(huán)境 .......................................................................................................23 軟件設(shè)計(jì)流程圖 .............................................................................................24 滴速檢測模塊 ......................................................................................25 顯示及報(bào)警模塊 .................................................................................28 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 IV 無線通訊模塊 ....................................................................................29 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) .......................................................................................................30 上位機(jī)軟件開發(fā)環(huán)境 ......................................................................................30 登陸界面設(shè)計(jì) ...............................................................................................31 監(jiān)控界面設(shè)計(jì) ...............................................................................................31 軟件設(shè)計(jì) .......................................................................................................32 系統(tǒng)調(diào)試中出現(xiàn)的問題 .............................................................................................39 5 結(jié)論與展望 .......................................................... 41 致 謝 ................................................................ 42 參考文獻(xiàn) .............................................................. 43 附 錄 ................................................................ 44 附錄 1 原理圖 .................................................................................................................44 附錄 2 實(shí)物圖 .................................................................................................................46 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 1 1 緒論 課題背景 改革開放以來，隨著國際交流的進(jìn)一步增強(qiáng)和國家支持力度的不斷加大，我國醫(yī)療器械行業(yè)迅猛發(fā)展令世界刮目相看。 資料顯示，從 2020年到 2020年 10年時(shí)間，中國醫(yī)療器械的總量相當(dāng)于以前的 6倍， 2020年，除了美國和日本之外，中國已躍居世界第三。06和 07年，中國醫(yī)療器械進(jìn)出口額都超過百億美元 [1]。近幾十年來，中國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人民生活水平大大提高，人們對(duì)醫(yī)療保健的重視程度愈來愈強(qiáng)，這樣促進(jìn)醫(yī)院及家庭對(duì)醫(yī)療設(shè)備的需求快速增加，致使國內(nèi)投入研究醫(yī)療器械行業(yè)的企業(yè)不斷增多，研究人員不斷壯大，醫(yī)療產(chǎn)品不斷豐富，產(chǎn)品功能越來越多，質(zhì)量越來越好，中國醫(yī)療器械正不斷走向全世界。 靜脈輸液是利用大氣壓和液體靜壓原理將生理鹽水、葡 萄糖等藥液由靜脈輸入病人體內(nèi)的方法。在臨床治療方面起到無可替代的作用。它的主要特色是給藥迅速、見效快，及時(shí)搶救了無數(shù)患者的寶貴生命。靜脈輸液治療是臨床醫(yī)療工作中常用的治療手段，但目前大多數(shù)醫(yī)院及醫(yī)療機(jī)構(gòu)沒有實(shí)現(xiàn)輸液的自動(dòng)監(jiān)控管理，從而在輸液過程中，當(dāng)輸液完成需要換藥時(shí)，需要醫(yī)務(wù)人員發(fā)現(xiàn)及時(shí)，否則就會(huì)出現(xiàn)空氣進(jìn)入血管內(nèi)形成空氣栓賽，凝血堵塞針頭等情況，輕則延誤治療，重則會(huì)危及病人生命安全，發(fā)生醫(yī)療事故。平時(shí)臨床輸液中采取的應(yīng)對(duì)措施一般是由患者、陪侍或醫(yī)務(wù)人員隨時(shí)觀察監(jiān)視藥液余量情況，從而加重了護(hù)理人員的勞動(dòng)負(fù) 擔(dān)，也不利于病區(qū)的綜合管理。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合臨床實(shí)踐，可以開發(fā)基于單片機(jī)的醫(yī)院輸液監(jiān)控系統(tǒng)來代替人工監(jiān)護(hù)，即減輕醫(yī)務(wù)人員的工作強(qiáng)度及病人和醫(yī)務(wù)人員不斷觀察輸液是否完成而形成的壓力，同時(shí)管理系統(tǒng)記錄輸液過程，并能夠作為醫(yī)療檔案，為解決各種醫(yī)患糾紛提供證據(jù)，又實(shí)現(xiàn)醫(yī)療護(hù)理自動(dòng)化和智能化。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 輸液在國內(nèi)具有巨大的市場規(guī)模與市場容量。 2020 年，我國輸液銷售總量為 60億瓶，銷售總額超過 500 億元。據(jù)分析，我國輸液的總體市場潛量高達(dá) 120 億瓶。在如此大的輸液市場下，醫(yī)院 進(jìn)行輸液用藥治療時(shí)，對(duì)患者輸液進(jìn)度的監(jiān)控，普遍由患者、陪護(hù)人員或醫(yī)務(wù)人員來進(jìn)行。一方面影響病人休息和治療，也給醫(yī)護(hù)人員的高效工作帶來了諸多不便。實(shí)時(shí)輸液監(jiān)控已成為現(xiàn)代醫(yī)療中必需的一部分。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 2 鑒于目前輸液過程中存在這樣那樣的安全隱患，且在輸液過程中存在耗費(fèi)人力較大等問題，迫切需要對(duì)目前輸液狀況進(jìn)行改進(jìn)，近幾十年來，國內(nèi)外一些專家爭相研究，輸液監(jiān)控系統(tǒng)一直在不斷改進(jìn)，目前已取得不小成就，其發(fā)展主要經(jīng)歷以下幾個(gè)階段： 機(jī)械式輸液監(jiān)視階段 ： 該方法是在輸液瓶上方掛一只彈簧秤，根據(jù)輸液過程中瓶中藥液逐漸減少，導(dǎo)致彈簧伸 縮變形，由此計(jì)算出剩余液面的當(dāng)前位置，于向英等利用這種方法對(duì)輸液監(jiān)控過程進(jìn)行了多次試驗(yàn)，結(jié)果證明誤差較大，這是因?yàn)檩斠浩咳莘e規(guī)格大小不同，且輸液液體密度不同等多種原因?qū)е碌?，所以說機(jī)械式輸液監(jiān)控設(shè)備可行性較差，未能得到發(fā)展。 電容式液位監(jiān)視階段 ： 輸液過程中，藥液液位不斷下降引起電容變化，從而根據(jù)電容的特性對(duì)剩余藥量進(jìn)行估計(jì)的。這種設(shè)計(jì)思想具有一定的可取性，系統(tǒng)能夠起到一定的監(jiān)控作用，但是由于輸液過程中涉及瓶子體積不均問題，且電容不能像電阻那樣是可以隨便調(diào)節(jié)，一旦焊接固定了就不可改動(dòng)，需要設(shè)計(jì)多種規(guī)格的電路 ，實(shí)際應(yīng)用起來太繁瑣，并不能真正推廣開來。 電極式輸液監(jiān)視階段 ： 電極式監(jiān)控方法是把兩電極插入到輸液管的莫菲氏管中，液滴下落時(shí)由于受到晃動(dòng)，電極還會(huì)產(chǎn)生一定的極性反應(yīng)，并發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，由此計(jì)算出當(dāng)前液體滴速，然后計(jì)算出剩余藥液體積變化，這種設(shè)計(jì)方法相對(duì)簡單易行，可靠性好，但是兩電極直接放入滴管中。難免與下落液滴接觸，這樣會(huì)對(duì)藥液造成污染，不符合藥品安全規(guī)范，所以并不能投入實(shí)際應(yīng)用。 光電式輸液監(jiān)視階段 ： 光電傳感器能夠?qū)⒖梢姽廪D(zhuǎn)換為某種電路，它包括發(fā)送端和接收端，使用時(shí)將其水平放在莫菲式管兩邊即可，傳感器發(fā) 送端一般對(duì)外界光強(qiáng)變化較為敏感，產(chǎn)生反應(yīng)，并把相應(yīng)反應(yīng)發(fā)送出去，接受傳感器接受相應(yīng)變化，把接受到的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為放大的電壓信號(hào)，傳給后面電路進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而可以計(jì)算出當(dāng)前滴速，并可計(jì)算剩余體積，由于光電傳感器不與液體直接接觸，它以不污染藥液、安全、可靠等多方面的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛支持，目前的輸液監(jiān)控設(shè)備多采用這種方法。 國外對(duì)智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)也有諸多研究，相對(duì)較早，在 20世紀(jì) 80年代末就開始有研究了。德國、韓國、美國、日本等發(fā)達(dá)國家都進(jìn)行了輸液監(jiān)控設(shè)備的研究，目前主要對(duì)輸液泵的研究有了很大的成就，例如日本 TOP(托普 )公司研制的輸液泵 TOP． 2200及TOP． 3300，它們能夠準(zhǔn)確控制輸液滴數(shù)及輸液速度，保證藥物能夠勻速、無菌地進(jìn)入河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 3 病人體內(nèi)。輸液泵對(duì)于重癥病人及某些嬰幼兒患者進(jìn)行監(jiān)控是非常必要的，對(duì)病人的治療起到了很好的幫助作用。 SM2100輸液泵是韓國 JONGSANG公司產(chǎn)品，不同于以往的輸液方式，是一種集光、機(jī)電于一體化的智能化輸液監(jiān)控設(shè)備。同時(shí)，輸液泵的功能相當(dāng)齊全。操作較方便，大大減輕工作人員負(fù)擔(dān)，是患者可以放心選擇的安全設(shè)備。但是輸液泵價(jià)格普遍比較昂貴，在兩萬元人民幣左右，其應(yīng)用在一些發(fā)達(dá)國家醫(yī)院 較為常見 [2]，而在國內(nèi)醫(yī)院還鮮有應(yīng)用。目前我國只有幾所大醫(yī)院才有購買配備，國內(nèi)使用范圍相當(dāng)狹窄。 主要研究內(nèi)容 課題主要研究系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用主從式結(jié)構(gòu)，輸液過程中液位的檢測、滴速的檢測顯示與控制，報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，傳感器及各種器件的選擇與計(jì)算等。該課題 以 PC 為上位機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制監(jiān)控中心，用單片機(jī) AT89S52 為核心作為下位機(jī)通過光電傳感器對(duì)吊瓶的液位進(jìn)行檢測及報(bào)警，并對(duì)滴速進(jìn)行精確地檢測 ,并將報(bào)警信號(hào)通過無線傳輸送給總機(jī)，總機(jī)也實(shí)現(xiàn)報(bào)警，并與上位機(jī)通訊。總機(jī)與上位機(jī)連接放在 護(hù)士工作站，上位機(jī)與總機(jī)用串口線進(jìn)行通信。上位機(jī)利用 Visual Basic 建立可視化友好界面并對(duì)各控件進(jìn)行編程，使醫(yī)護(hù)人員實(shí)時(shí)了解輸液狀態(tài)。 本文分為六章： 第一章緒論部分介紹了課題背景，輸液監(jiān)控系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及本文的主要研究內(nèi)容。 第二章首先給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本要求，論證了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并通過方案論證與比較，綜合選出最優(yōu)方案。 第三章對(duì)硬件電路進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)，給出了硬件框圖，并對(duì)各模塊進(jìn)行了詳細(xì)分析。 第四章對(duì)軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，給出了下 、上 位機(jī) 主程序流程圖，并對(duì)各模塊進(jìn)行了分析，最后進(jìn)行調(diào)試，給 出了調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。 第五章是對(duì)該論文的總結(jié)與展望。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 4 2. 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)醫(yī)院的床位和護(hù)理要求，本系統(tǒng)的基本思想是操作的集中化和控制的分散化，即采用分布式控制系統(tǒng)。通過高速的數(shù)據(jù)通信，把各個(gè)分散點(diǎn)的信息集中起來，進(jìn)行集中的監(jiān)視和操作。 主要內(nèi)容、功能及技術(shù)指標(biāo) （ 1） 通過串行通信方式構(gòu)成主從式結(jié)構(gòu)， PC作為主機(jī)通過總機(jī)收集各從站的實(shí)時(shí)信息，從機(jī)將各種實(shí)時(shí)信號(hào)送給總機(jī)以便實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄。 （ 2） 從機(jī)由單片機(jī)構(gòu)成，完成對(duì)某一輸液控制過程的監(jiān)控。包括：光電傳感器、脈沖整形電路、數(shù) 碼管顯示電路、聲光報(bào)警電路等。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 該輸液監(jiān)控系統(tǒng)由主站和從站兩部分組成：第一部分是由計(jì)算機(jī) PC和實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件組成的上位機(jī)（即主站監(jiān)控中心）管理監(jiān)控系統(tǒng)。第二部分是以單片機(jī) AT89S52為核心及其外圍設(shè)備構(gòu)成的智能檢測和控制系統(tǒng)。主控 PC機(jī)作為上位機(jī)用于監(jiān)控所有的輸液終端輸液情況，輸液監(jiān)控終端所檢測到的報(bào)警數(shù)據(jù)通過無線傳輸給總機(jī)，總機(jī)通過串口總線傳送給主控 PC機(jī)，完成系統(tǒng)功能。當(dāng)?shù)跗恐械囊后w低于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行相關(guān)處理。單片機(jī)系統(tǒng)能夠完成輸液滴速的 監(jiān)測與顯示。其分布圖如圖 21所示 ： 系統(tǒng)硬件與軟件要做統(tǒng)一規(guī)劃，一種功能既可以有軟件實(shí)現(xiàn)