高压注射器智能导流报警系统设计

　　0 引言

　　高压注射器是医学中为配合CT扫描而注射造影剂的专用设备。在临床应用中，高压注射器注射药液时往往因注射速度快、压力高而易发生药液渗漏的问题。虽然高压注射器本身具有压力监测系统，但是由于该系统测量的是高压注射管内部压力，这种间接监测方法有时不能有效监测到液压渗漏到病人皮肤。有时即使监测到时，病人皮肤已经发生严重的肿胀现象。为克服以上不足，国外研究了一些相关机械装置用于监测患者手臂压力，但是由于机械装置的特点，其使用寿命较短，同时这些装置不能完成相应的导流功能，这样仍然不能避免产生皮肤肿胀现象。本文采用TI公司的微控制器MSP430F449及精量电子的FS2050压力传感器，设计了一套高压注射器防渗漏智能导流报警系统。该系统可实时监测高压注射过程，一旦监测到渗漏立即进行声光报警，同时迅速进行导流切换，从而有效避免了高压注射器药液的渗漏。

　　1 MSP430F449微控制器

　　MSP430F449是TI公司推出的高性能的16位RISC微控制器，由于它具有集成度高、外围设备丰富、以及超低功耗等优点，因此在许多领域内得到广泛的应用。另外，MSP430F449具有非常强的处理能力，非常适合一些对处理要求比较高的嵌入式系统。MSP430F449有120 KB的FLASH和4 KB的RAM，具有5种工作模式，其供电电压范围1.8～3.6 V。MSP430F449内部集成了12位的A/D变换器，12位的D/A变换器，16位的定时器，USART，IIC，SPI等通信接口，可直接驱动160字段液晶，外围电路非常丰富。鉴于以上优点，本系统采用MSP430F449作为主控制器。

　　2 智能导流报警系统平台架构设计

　　高压注射器防渗漏智能导流报警系统主要由以下4个模块构成：压力传感器模块、主控制系统模块、声光报警模块、切换导流模块。

　　系统架构设计具体框图如图1所示。

　　2.1 压力传感器模块

　　精量电子研发的FS2050压力传感器工作电压为3.3～5V，在5V工作电压下输出电压范围可达1～4V。压力量程范围0.5～1.5Kg·f。 FS2050内置了放大模块，可直接测量力，因此使用起来非常方便。同时，FS2050还具有尺寸小、噪音低、过载能力及可靠性高、响应快等优点。本系统采用FS2050压力传感器进行高精度压力检测。

　　2.2 主控制系统模块

　　采用MSP430F449低功耗微处理器完成信号、检测处理功能，MSP430F449芯片内嵌了12位A/D转换模块，最大转换速率可达200kSPs。MSP 430F449实时采集压力传感器输出电压，一旦超出设定的阈值电压，立即启动声光报警，并触发伺服电机进行导流切换。MSP430F449可直接驱动2-mux，3-mux，4-mux液晶屏，本系统采用4-mux的液晶屏，显示实时压力数据及显示阈值电压，同时，根据医务人员可根据临床应用，按键修改相关的阈值电压。