输液集中管理控制系统的研制

　　0 引言

　　输液是临床医学中常用的治疗手段，目前我国的绝大多数医院在进行输液治疗时，液滴速度的设置还是由护士通过肉眼观察估计的，输液过程中也要人工随时观察储液瓶的状态，如果出现异常或者输液快结束时，要及时通知值班护士。利用人工监视输液情况，给病人和医护人员带来了许多麻烦，在输液过程中如果出现意外也难以及时发现。

　　本文研制了一种网络化、多功能的集中监控输液控制系统，监控病人输液的整个过程。为医务人员的输液工作提供方便，为输液病人提供可靠的安全保证，以满足医院和社会的需要。

　　1 系统组成及功能

　　系统组成如图1 所示，由护士监控室的计算机和病房中的现场智能节点组成。现场智能节点对应于每个输液终端，利用红外技术对液滴信号进行采集，压力传感器检测输液瓶中的剩余药液量，压电薄膜力敏传感器检测脉搏值，并通过CAN 总线通信网络将数据传送至主控室的计算机，提供给医护人员。当输液结束或出现异常时，输液终端和监控计算机两者同时报警，可达到对输液过程实时监控的目的。

　　输液自动监控装置能实现多种功能，具体如下:

　　( 1) 通过键盘设置病人编号和输液速度值; ( 2) 实时检测并显示输液速度值以及输液瓶中的剩余药液量;

　　( 3) 检测脉搏，记录并显示; ( 4) 当液体量低于警戒值时，即输液快结束时自动报警，也可在输液过程中人为强制报警; ( 5) 如果出现针头堵塞等意外情况，滴速突然发生变化，也会发出报警信号。

　　一般计算机是不带CAN 接口的，所以计算机和CAN 网络是不能直接互联的，必须使用计算机现有的通信接口( PCI，USB，RS -232) 适配，转换为CAN 总线接口。CAN/PCI 接口传输速率高，实时性好，然而 PCI总线协议复杂，与 PC 机通信需要专门的驱动，并且该接口造价高。USB 接口速率较高，但是与PCI 一样需要专门的驱动，较为复杂。而RS -232 本身就是一种串行总线，不需要专门的驱动，容易实现。输液监控系统对传输速率的要求并不高，在满足需要的前提下，采用了CAN/RS -232 转换接口，实现CAN 总线与监控PC 机的连接。

　　2 现场智能节点硬件设计

　　输液监控系统中现场智能节点的硬件结构如图2所示。智能节点完成输液现场的数据采集和处理、与监控机间的通信等系统的主要工作。现场智能节点的设计是整个输液监控系统的关键。

　　2.1 微处理单元的选择

　　为了减小系统功耗和体积，围绕测试仪器设计的三大原则: 集成化、微型化、微功耗，设计中选用了Silicon Laboratories 公司生产的C8051F040 单片机。它是完全集成的混合信号系统级芯片( SOC) ，内部集成了构成单片机数据采集和控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设及其他功能部件。该款单片机具有与MCS -51 完全兼容的指令内核，采用流水线处理技术，不再区分时钟周期和机器周期，能在执行指令期间预处理下一条指令，提高了指令执行效率。具有内部集成 12 位A/D 转换器、集成CAN2.0 控制器等功能，能够完成多路数据的采集、判断处理，以及数据的传输等功能。这种高度集成的SOC 片上系统使整个仪器的体积和功耗达到了微型化、微功耗的设计原则。