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        基于单片机控制的医用输液泵的研究

        日期:2012年5月11日 16:48

        静脉输液是一种最常用的临床治疗方法,是护理专业的一项常用给药治疗技术。临床上应根据药物和患者情况不同配以适当的输液速度。输液过快,可能会导致中毒,更严重时会导致水肿和心力衰竭;  输液过慢则可能发生药量不够或无谓地延长输液时间,使治疗受影响并给患者和护理工作增加不必要的负担。常规临床输液,普遍采用挂瓶输液,并用眼睛观察,依靠手动夹子来控制药滴速度,不易精确控制输液速度,而且工作量大。


        癌症病人的化疗和病危病人的抢救治疗需要使药物以恒定的速度灌注,通过调节输入的速度和时间将化疗药物均匀持续地注入,既达到化疗的最佳效果,又能最大限度地降低化疗药物的副作用。


        糖尿病人遭受病痛的折磨,需要以一定的速度给他们注射一定量的胰岛素。以往的做法基本上是一次注射较大剂量的胰岛素,这不仅造成巨大的浪费,而且药效作用时间也较短,因此极需一种流量和流速能控的持续输送装置,来输送少量的药物并精确控制其输送速度和流量。


        另外,不管是输液还是输血,普通输液器对输液完毕和输液过程中偶然出现的故障,如气泡、阻塞等都不能自动报警,也不能及时切断输液通路,从而产生不良后果。应该及时处理,以避免血液倒流或其他后果。 因此需要用智能型输液泵来控制药液的输送,并进行异常报警


        现在市场上出现了各种各样的输液泵,根据不同的标准有不同的分类: 固定点泵(Stationary)和非固定点泵(Ambulatory); 标准泵(Standard)和便携泵(Portable); 体外泵(External)和可植入泵(Implantable); 机械泵(Mechanical)、电子泵(Electronic)和重力泵(Gravity); 容积泵(Volumetric)和蠕动泵(Peristaltic) ,如图6所示。固定泵控制精确,报警齐全,但体积较大; 便携泵体积小,病人可随身携带,用电池作为电源,只适用于小量输液;可植入泵使用方便,输液时病人移动不会产生影响,但需要外科手术; 机械泵用正压力来输送药物和液体,没有电源(电池或交流电),体积小,可携带,主要用于输送小体积,长时间或间歇输液,通常用于化学医疗、止痛或抗生药类的输液; 电子式泵输液速度可达999mL/h,可实现智能控制。
        国外对智能型输液泵的研制较早,如日本、美国和德国等国家上世纪80年代末就进行了输液泵的研制。现在市场上流行的大多是国外产品,类型多样,性能较好,如日本JMS株式会社的OT-601型输液泵(控制精度为10%)和SP-500型注射泵,美国IMED公司Gemini PC-2TX型输液泵可实现四路控制,还有德国贝朗(B|BRAUN)公司的Multifuse型、Perfusor Compact型(控制精度可达到2%)、Infusomat P型和InfusomatfmS型,型号众多,以色列也有相应的产品。


        国内对输液泵的研制起步较晚,大都在90年代中期开始研究,市场上也有一些国产输液泵,如北京科力丰高科技发展有限责任公司的ZNB系列产品,深圳康福特公司也有输液泵产品。不过总体说来,种类较少,性能也需改进。


        输液泵将向更小型化、更便携化、控制更精确、更安全可靠发展。如用于糖尿病治疗的胰岛素泵现在可随身携带而不影响大多数日常生活,甚至可带着泵洗澡或游泳,如MiniMed公司的507型产品。


        输液泵还向更智能化方向发展。如以后将在糖尿病患者皮下植入连续血糖测量系统,该系统包括一个小型传感器,它每隔一段时间检测皮下体液并获得血糖数据。当血糖过高时,系统将发出警报。胰岛素泵根据血糖传感器测得糖尿病患者的血糖水平,然后自动控制泵向患者体内注射胰岛素,真正实现智能输送。
              
        总体上确立了有AT89C51为控制芯片,通过扩展片8255连接键盘,并有液滴监控电路、气泡检测电路、步进电机驱动电路和RS-232雨上位连接形成的系统结构。利用红外线传感器检测液滴流速,将采集到的数据送与AT89C51:CPU则控制步进电机蠕动角度和速度,将步进电机的角度转动量转换为直线进给,兵反复计算出在一段时间内电机控制下的实际滴数,让其与预设值相比,保证在系统允许误差范围内正常工作,保持系统稳定、精确的工作。

         

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