基于RTOS的输液监控系统的设计

　　0　引言

　　目前,我国的绝大部分医疗机构在进行点滴注射中,大都采用传统的人工监护手动控制的方法,其输液速度是护士凭经验和观察通过调节输液器上的手动滑轮来控制,速度调节不够准确,并且由于医护人员少病人多,经常发生由于输液过程异常、输液速度发生异变或监控处理不及时而引发的医疗事故,这也造成医护人员工作量大、工作压力重。针对这种情况,该系统基于红外检测技术和模糊控制技术,实现实时检测和精确控制输液速度,并能实时监测输液剩余量,此外还可以对输液的异常情况进行报警。同时系统还采用上下位机模式,使护士既可在输液点也可在值班室对输液参数进行观察和设置。为简化编程该系统采用了MSP430F1232单片机和网上公布的用于MSP430的小的嵌入式操作系统M430/OS[1],完成下位机程序的设计。

　　1　系统的构成和工作原理

　　1·1　系统的总体构成

　　该系统基于上下位机模式,由下位机完成输液点现场的滴速、液面、各种异常情况的检测,并自动调整控制输液速度,并且下位机还可以通过RS232总线把现场检测的数据传递到护士值班室的PC上位机上。上位机可以实时的读取各输液点的滴速、剩余量、剩余时间等参数,并以人性化的界面显示出来。护士还可以通过位于值班室的上位机或者在输液点现场修改输液参数、控制输液状态。

　　该系统的执行机构通过驱动直流减速电机,调整电机对输液软管的加紧度实现对输液滴速的控制。滴速小于设定速度时,电机反转,放松对输液软管的加紧度以提高滴速;当滴速大于设定速度时,电机正转,加大对输液软管的加紧度以减小滴速。由于控制系统的精确数学模型难以建立,在电机控制中采用了模糊控制算法。系统总体组成框图如图1所示。

　　1·2　液滴检测原理及抗干扰措施

　　1·2·1　液滴检测原理

　　该系统采用红外检测技术,在输液管的莫菲氏滴管处检测滴速,如图2。输液管的莫菲氏滴管处安装有水平方向的红外光发射和接收检测传感元件,红外发光二极管发出红外光,光线透过输液管照射到光电三极管,光电三极管将接收到的光信号转化成电流输出。当药液在重力的作用下以自由落体的方式滴下,通过仪器红外观测窗口时,对红外发射器发出的红外光线产生阻挡作用,红外接收器不能接收到红外光,即:红外接收器将检测到这个阻挡信号。由于应用于普通重力输液的输液管,每毫升的液滴数是固定的,这完全可由护士事先测定并设置,因而可以通过检测已输入的液滴数的方式来判断液体的剩余量,从而把检测剩余量转化为检测液滴数。