靜脈注射中慢性過敏監(jiān)測與報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)

趙曉磊　齊秋菊　郭春超　霍旭陽

[摘要]本文通過對靜脈注射過程中患者體征參數(shù)變化的監(jiān)測，設(shè)計(jì)了一個(gè)對慢性過敏的檢測和報(bào)警裝置。以STC89C52RC單片機(jī)作為整個(gè)設(shè)計(jì)的控制核心，選取變化明顯且易獲取的心率、體溫作為監(jiān)測對象，完成靜脈注射過程中的試敏，從而實(shí)現(xiàn)靜脈注射過程中慢性過敏的檢測與報(bào)警。在減輕醫(yī)護(hù)負(fù)擔(dān)、減少醫(yī)療意外等方面具有重要意義。

[關(guān)鍵詞]慢性過敏；心率；體溫；監(jiān)測

引言

靜脈注射作為一種給藥方式，有見效快、療程短等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)今一切追求快節(jié)奏的大環(huán)境下，得到病患及其家屬的廣泛認(rèn)可，但其伴隨的諸多風(fēng)險(xiǎn)也不容小視。其中慢性過敏是靜脈注射過程中最大的風(fēng)險(xiǎn)之一。意外一旦發(fā)生，必將引發(fā)醫(yī)患間醫(yī)療糾紛，使醫(yī)患雙方的權(quán)益都得不到保障。為減少這類意外的發(fā)生，使醫(yī)患雙方在治療過程中都安心，通過查找相關(guān)臨床數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有過敏反映出現(xiàn)時(shí)，患者的體溫及心率出現(xiàn)明顯波動(dòng)[1]，基于此本文設(shè)計(jì)了一種通過對用藥患者體溫和心率進(jìn)行檢測，作為靜脈注射過程中的過敏反應(yīng)的報(bào)警裝置。

1、電路總體設(shè)計(jì)部分

本次設(shè)計(jì)的目的是對用藥患者在靜脈注射過程中部分體征參數(shù)進(jìn)行檢測，該設(shè)備的主要功能是通過傳感器采集患者的體溫值、心率值傳輸至單片機(jī)，經(jīng)液晶動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前參數(shù)值和參考值，并根據(jù)要求實(shí)現(xiàn)監(jiān)控報(bào)警[2]。

1.1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖

該設(shè)計(jì)以STC89C52RC為中心，信號收集采用DS18B20溫度傳感器和HKG-07A心率傳感器[3]，兩傳感器輸出皆為數(shù)字信號，所以不需要后級信號處理電路，即可傳送至單片機(jī)與閾值進(jìn)行比較，由單片機(jī)控制在12864液晶上顯示采集到的當(dāng)前的參數(shù)值，當(dāng)超過預(yù)設(shè)范圍時(shí)再由單片機(jī)處理通過蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號，從而完成參數(shù)的超限報(bào)警。

本系統(tǒng)是由單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、溫度采集電路、心率采集電路、顯示電路、超限報(bào)警電路5部分組成。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.2信號采集電路

信號采集電路包括溫度采集和心率采集兩個(gè)部分。

1.2.1基于溫度傳感器DS18B20的溫度采集

設(shè)計(jì)中采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集患者手部溫度，具體電路如圖2所示。采集到的溫度信號經(jīng)單片機(jī)P2.0端口由傳感器第2腳傳送至單片機(jī)。DS18B20數(shù)字溫度傳感器是單總線器件，單總線通常要求外接一個(gè)約為5KΩ的上拉電阻，此次設(shè)計(jì)中在DS18B20的3腳和2腳之間接10KΩ電阻作為上拉電阻使用。且此次設(shè)計(jì)中選用兩種工作方式中的外部電源供電作為供電方式。

1.2.2基于心率傳感器HKG-07A的心率采集

電路中HKG-07A通過外部中斷0即單片機(jī)的P3.2端口向單片機(jī)發(fā)送脈沖信號，HKG-07A能夠輸出規(guī)律波形，故無需增加其它外圍電路，再經(jīng)程序計(jì)數(shù)后獲得具體心率值。心率采集電路具體如圖3所示紅外脈搏傳感器利用紅外線檢測由于心臟跳動(dòng)而引起的手指尖內(nèi)微血管容積發(fā)生的變化，信號經(jīng)過放大、整形輸出同步于脈搏跳動(dòng)的脈沖信號， 從而計(jì)算出脈率。主要用于臨床上脈率的計(jì)數(shù)、監(jiān)測等。

2、系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

單片機(jī)程序主要分為主程序、顯示程序、溫度信號處理程序、心率信號處理程序、報(bào)警處理程序。程序總體框圖如圖4所示：

程序的工作流程為：由系統(tǒng)初始化將各變量初值置0并關(guān)閉報(bào)警電路（蜂鳴器由P1.4輸出低電平觸發(fā)），將LCD12864初始化，由P3.2對HKG-07A輸入方波進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而患者的手指部獲取心率，再由數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集患者手部溫度。將心率90/min及28℃作為此后的參考值存儲(chǔ)下來，程序中判斷實(shí)時(shí)心率與參考心率90/min進(jìn)行比較，實(shí)時(shí)體溫與參考體溫28℃進(jìn)行比較，只要有一個(gè)參數(shù)超出參考值，程序便控制三極管導(dǎo)通，進(jìn)而觸發(fā)蜂鳴器鳴響進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)在LCD12864液晶上顯示初始參數(shù)值及實(shí)時(shí)參數(shù)值。

3、小結(jié)

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)利用了低功耗的單片機(jī)結(jié)合液晶顯示設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的慢性過敏監(jiān)測裝置。通過對用藥患者體溫和心率進(jìn)行檢測，作為靜脈注射過程中的試敏，經(jīng)過調(diào)試和試驗(yàn)驗(yàn)證，本設(shè)計(jì)具有可靠性好、抗干擾能力強(qiáng)、實(shí)時(shí)性高等優(yōu)點(diǎn)?？梢杂行p輕醫(yī)護(hù)負(fù)擔(dān)、減少醫(yī)療意外及醫(yī)患糾紛。設(shè)計(jì)中存在的不足之處：溫度傳感器受環(huán)境溫度影響較大，若技術(shù)、能力等多方面因素允許，可改用品質(zhì)更加優(yōu)良，應(yīng)用時(shí)更加適合的溫度傳感器來獲取患者指尖的溫度。且指尖溫度與身體溫度差距較大，不能準(zhǔn)確體現(xiàn)體溫的變化及狀態(tài)，后期改進(jìn)還應(yīng)考慮最具代表性的溫度點(diǎn)作為采集對象。該設(shè)計(jì)監(jiān)測參數(shù)較少，在某些特殊情況下未必能檢測出用藥患者已發(fā)生慢性過敏，例如慢性過敏的其他主要臨床表現(xiàn)：哮喘、呼吸加促、盜汗、全身瘙癢、藥物性皮炎、血小板減少、紅細(xì)胞減少等。有能力有條件后可盡可能多的檢測相關(guān)參數(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]譚發(fā)金.門診輸液中防止過敏發(fā)生的注意事項(xiàng)[J].大家健康（學(xué)術(shù)版），2014（4）：341.

[2]李緒勇，毛曉波.便攜式人體生理參數(shù)檢測儀設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2009，17（10）：46-48.

作者簡介

趙曉磊（1984—），女，吉林省長春市人，助教，碩士研究生，研究方向：模式識別、中醫(yī)工程學(xué)；*通訊作者：霍旭陽（1977-）男，吉林省吉林市人，博士，副教授，研究方向：生物電阻抗測量，生物醫(yī)學(xué)工程。