输液状态监测装置的实现

　　1　引　　言

　　静脉输液是一种临床上常用的给药施治手段。常规的挂瓶静脉输液易出现:液体停滴、滴速测不准、把握不住更换液体或拔针的时机等问题。本文针对上述问题提供一种不改变现有的条件和设备,并能自动实时监测输液状态参数的装置。该装置属于作者研制的护理网络的一种功能模块。

　　目前输液状态监测方法中,或存在直接与药液接触,药液易污染问题;或在输液瓶晃动时滴速测不准;或只提供输液将要完报警功能。针对这些缺陷,本文所述的装置采用一种秤用称重传感器来监测输液的整个过程,并通过网络节点将输液过程数据传输到远端的护理网络主机上,护理网络主机可给医护人员提供给药施治的状态和历史数据。下面重点介绍输液状态监测装置的硬、软件实现。

　　2　硬件的实现

　　输液状态监测装置在外观上做成称钩状,一端挂在输液架上,另一端挂接输液瓶,中间是电路盒。护理网络在每一个病床靠近的墙上安装有网络节点匹配盒。匹配盒不仅实现各种功能模块装置(如体温、心电、血氧饱和度等)与安放在护士办公室的网络主机通信,而且还给各种功能模块装置提供电源和指示其主要状态。当输液状态监测装置的电缆插头插上匹配盒后,置上电初始化各种状态参数并登录网络主机。

　　输液状态监测装置的电路盒内部结构框图如图1所示。该装置的电路主要由称重传感器、传感器前置放大器、差分放大器、A/D、D/A、CPU及外围电路、通信接口等组成。

　　在实现图1的电路时主要考虑测量精度和体积两个主要指标。测量精度不仅满足测量输液余量的要求,而且还要能实时判断输液是否阻塞;为了便于使用、降低成本、减小自重对测量精度的影响,必需缩小装置的体积。

　　2.1　保证检测精度的措施

　　常规情况下输液的流量a为4.9×10-5kg/s[1]。若选用称重传感器直接满足这一指标,则因价格高、我国市场上不易购买而不利于产业化。因此,输液状态监测装置使用了性能价格比较好的国产HF—1秤用厚膜称重传感器。HF—1称重传感器采用具有压电效应的厚膜电阻应变敏感元件,在陶瓷体弹性体上直接印刷、烧结而成。

　　根据HF—1传感器的精度为0.1%FS,量程为60N和重力与质量的关系G=mg可计算出HF—1能检测到的最小质量为6.12×10-3kg。而输液质量的变化Δm与采样时间t和流量三者之间关系为Δm=所以满足HF—1的最小检测量的采样时间为124秒,这样长的时间不利于判断输液阻塞。经过实验后,采样时间选择10秒左右为宜。这就要求把检测精度提高10倍以上。达到这一目的,不能单纯提高传感器前置放大器的放大倍数,这主要受限于A/D转换器接受模拟信号的范围(0～5V)。为了解决这一矛盾,输液状态监测装置运用输液量在输液过程中变化缓慢且连续的特点,将120秒前的输液余量值(由D/A转换器输出)与当前采样时刻的输液余量相差,并将差值放大50倍。