便携式智能输液器的研究

论文摘要

伴随着科技的发展,目前越来越多的领域需要对流体量或流速进行精确控制。特别是现代医疗领域对静脉输液流速和护理的要求越来越高。使用便携式智能输液器,病人可以在输液期间自由活动,消除了病人由于长期卧床或静坐给身体带来的不适,也避免了传统输液方式的诸多不便;在野外、战争、紧急救护等情况下使用简单方便可靠,可以大大减少人力资源的浪费。而且能精确控制药液的输液量和输液速度,能对输液过程中出现的异常情况进行监测报警,同时及时自动关断输液通路,防止输液事故的发生。便携式智输液器的应用有助于减轻医护人员的工作强度,提高输液的安全性、精确性以及医护人员的工作效率。本文选择步进电机作为输液泵的驱动电机,通过对目前常用输液泵的优缺点的分析,选择DG-1盘状蠕动泵,提出一种新型设计方案。硬件电路采用C8051F005单片机作为控制核心,利用集成芯片L297和L298来驱动步进电机,并设计了驱动电路。通过按键控制步进电机的转速和转数实现对输液速度和输液量控制。步进电机与输液泵之间通过橡胶连接头实现连接,可缓解输液时由步进电机振动引起的脉动。通过比较光电式、电容式和超声波式三种对输液过程中空气的检测方法,得出超声波检测法为输液管内空气检测的理想方法。根据超声波检测法的工作原理,针对输液管气泡检测的具体要求,选用超声波气泡探测器传感器进行气泡检测,并对其可行性进行了原理性的分析和论证。并设计了超声波换能器的结构和信号处理电路,能够实现二重气泡检测功能。使用者通过控制键盘和LCD可以方便地对输液器进行参数设置;电源监测和报警提示功能提高了系统的可靠性和安全性;温度补偿功能减轻了药液温度过低时给输液者带来的不适;参数设置记忆功能显示了系统设计的人性化特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2.1 课题研究目的
• 1.2.2 课题研究的意义
• 1.3 国内临床医疗应用的现状和分析
• 1.3.1 智能输液器综述
• 1.3.2 临床医疗应用现状
• 1.3.3 产品简介及发展趋势
• 1.4 课题主要研究内容
• 2 气泡监测方法的研究与实现
• 2.1 气泡监测方案选择
• 2.1.1 电容式检测法
• 2.1.2 光电式检测法
• 2.1.3 超声波式检测法
• 2.2 超声波气泡探测器的研制
• 2.2.1 超声波换能器的设计
• 2.2.2 超声波气泡探测器硬件电路设计
• 2.2.3 超声波气泡探测器程序设计
• 2.3 本章小结
• 3 输液器动力装置设计
• 3.1 常见医用输液器的优缺点
• 3.1.1 盘状蠕动泵对输液脉动的影响分析
• 3.1.2 输液泵的选择
• 3.1.3 输液泵的结构改进
• 3.2 输液器驱动系统硬件设计
• 3.2.1 驱动电机的选择
• 3.2.2 电机驱动电路的设计
• 3.3 输液器驱动系统程序设计
• 3.3.1 步进电动机工作方式设定
• 3.3.2 输液速度的控制
• 3.3.3 输液量的控制
• 3.3.4 快速排空功能的实现
• 3.4 本章小结
• 4 输液器辅助功能设计
• 4.1 控制键盘的设计
• 4.2 LCD 显示的设计
• 4.3 加热器的设计
• 4.4 电源管理的实现
• 4.5 报警及提示功能设计
• 4.6 参数记忆功能设计
• 4.7 本章小结
• 5 实验结果分析及设计改进
• 5.1 超声波气泡探测器实验结果及分析
• 5.2 输液速度实验数据分析及设计改进
• 5.3 辅助功能实验结果
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历