畢業(yè)設(shè)計（論文）-液體點滴液位控制電路設(shè)計及仿真.doc

I摘要針對目前醫(yī)療過程中存在的問題，研制了此智能液體點滴液位控制電路。本電路由儲液液面檢測、電機驅(qū)動、報警顯示幾個模塊組成，這個電路能安全可靠地在某個從站輸液瓶內(nèi)的藥液到達一定量時，自動向主站報警，在主站處顯示相應從站號，同時使電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，以控制點滴流速。本文介紹了多種用于實現(xiàn)此功能的方案，最終選取了采用紅外發(fā)射接收對管實現(xiàn)儲液液面檢測，采用直流電機對滴速夾松緊的控制實現(xiàn)對液滴速度的控制，采用輻射型網(wǎng)絡，通過對液面達到警戒值的從站進行編碼，譯碼，顯示來實現(xiàn)報警顯示部分。此外對電路進行了相應的直流工作點分析，瞬態(tài)分析，以更清楚地了解此電路的各項指標。實現(xiàn)了一個由一個主站控制多個從站的有線液體點滴液位控制電路。關(guān)鍵詞智能；紅外發(fā)射接收對管；直流電機II目錄摘要.IAbstract.錯誤!未定義書簽。第1章緒論.11.1課題背景.11.2課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.21.3課題的發(fā)展趨勢.41.4本文主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu).4第2章液體點滴液位控制電路設(shè)計.62.1液體點滴液位控制電路工作原理.62.2液體點滴液位控制電路設(shè)計.62.2.1儲液液面檢測電路設(shè)計.62.2.1.1儲液液面檢測電路設(shè)計方案介紹.62.2.1.2儲液液面檢測電路詳細設(shè)計方案.72.2.1.3液面檢測電路.72.2.1.4整形電路.72.2.2點滴速度控制電路設(shè)計.82.2.2.1點滴速度控制電路設(shè)計方案介紹.82.2.2.2點滴速度控制電路詳細設(shè)計方案.92.2.3主站、從站通信電路設(shè)計.102.2.3.1主站、從站通信電路設(shè)計方案介紹.102.2.3.2主站、從站通信電路詳細設(shè)計方案.102.2.3.3編碼部分.112.2.3.4顯示部分.112.2.3.5CMOS電路和TTL電路的區(qū)別.132.3本章小結(jié).14第3章液體點滴液位控制電路仿真與分析.153.1MULTISIM仿真環(huán)境.153.1.1MULTISIM的特點.17III3.1.2MULTISIM仿真實驗在實驗教學中的優(yōu)勢.183.2液體點滴液位控制電路仿真.193.3電機驅(qū)動電路仿真.193.4報警顯示模塊仿真.203.5本章小結(jié).21第4章液體點滴液位控制電路分析.224.1電路分析.224.1.1各種分析介紹.224.1.1.1直流工作點的分析.224.1.1.2瞬態(tài)分析.224.1.1.3交流分析.224.1.1.4掃描分析.234.2部分電路直流工作點分析.234.2.1儲液液面檢測模塊直流工作點分析.234.2.2報警顯示模塊直流工作點分析.244.3部分電路瞬態(tài)分析.244.3.1電機驅(qū)動電路瞬態(tài)分析.244.4部分電路直流掃描分析.254.4.1儲液液面檢測模塊直流掃描分析.254.5本章小結(jié).26結(jié)論.2參考文獻.錯誤!未定義書簽。致謝.錯誤!未定義書簽。附錄1.錯誤!未定義書簽。附錄2.錯誤!未定義書簽。章及標題1第1章緒論1.1課題背景靜脈輸液是臨床中一種普遍使用的治療手段，通過大規(guī)模的調(diào)查得知，目前，幾乎所有的醫(yī)院都沒有采用輸液監(jiān)控系統(tǒng)，而是采用非常傳統(tǒng)的靠人工控制的輸液方法。醫(yī)院對點滴輸液裝置的控制方法是：將液體容器掛在架子上由護士通過軟管夾對膠管口徑的壓緊或放松來控制滴速?？茖W技術(shù)的飛速進步，推動了臨床醫(yī)學的巨大發(fā)展和新型技術(shù)的廣泛應用，這就對醫(yī)院信息化、自動化的宏偉建設(shè)提出了新的要求。尤其是在醫(yī)療監(jiān)護領(lǐng)域，提出了多元化、信息化、個性化的醫(yī)療監(jiān)護新需求?，F(xiàn)代科技的進步和發(fā)展，為醫(yī)學監(jiān)護技術(shù)提供了創(chuàng)新的條件和新的發(fā)展空間，然而醫(yī)療監(jiān)護技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展仍然不能滿足醫(yī)院、病人、家庭和人身健康等各方面所提出的要求。靜脈輸液速度會直接對藥物作用的發(fā)揮造成影響，如果速度不當可能會導致不良反應，嚴重的甚至會危及生命安全。目前我國的大、中、小型醫(yī)院及下屬社區(qū)衛(wèi)生院、診所等醫(yī)療機構(gòu)進行輸液注射時，大都采用傳統(tǒng)的人工監(jiān)護手動控制的方法，其輸液速度是護士通過調(diào)節(jié)輸液器上的手動滑輪來控制。用人工控制和監(jiān)視的輸液速度和輸液量是一個不精確的值，有經(jīng)驗的醫(yī)護人員可以根據(jù)藥劑的特性對滴速進行控制，而一般的病人卻無法做到，做的不好還會有一定的危險性。輸液過快，將可能會導致中毒，更嚴重時則會導致水腫和心力衰竭；而輸液過慢則有可能發(fā)生藥量不夠或者無謂地延長輸液時間，使治療受到影響并給患者和醫(yī)護人員的工作增加不必要的負擔，醫(yī)護人員必須不定時地進行巡視，浪費了人力資源，而且病人或家屬在輸液過程中必須注意觀察輸液量及剩余藥量，給病人和家屬精神上帶來了緊張和疲勞感。尤其是在對危重病人進行治療時，需要長時間的輸液，常常在夜間也不能間斷，這樣，護理人員就得不到休息，由于看護者的疲勞，很容易出現(xiàn)一些異常的情況，比如管路堵塞、滴速異常及輸液完畢無提示等，很可能不能及時發(fā)現(xiàn)，而造成醫(yī)療事故。輸液速度的快慢受藥物效果的性質(zhì)、病人的年齡、機體耐受力、病情等章及標題2因素的影響，而且在輸液過程中輸液的速度也必須隨患者體位、肢體血液循環(huán)以及藥物的粘稠度等情況來變化。臨床上應根據(jù)藥物和患者情況的不同配以適當?shù)妮斠核俣取Ｌ悄虿∪?、癌癥病人、心腦血管病人的治療都需要使藥物以恒定的速度灌注，通過調(diào)節(jié)輸入的速度和時間將藥物均勻持續(xù)地注入，以達到最佳藥用效果，也使藥物的副作用降到最低。而常規(guī)的臨床靜脈輸液，普遍采用高位懸掛方式，即依靠重力原理進行輸液，并且整個輸液過程中，護理人員是憑觀察和經(jīng)驗對滴速進行手動調(diào)節(jié)，這種方法控速不精確，常因輸液速度過快致患者出現(xiàn)不適甚至輸液反應，或速度太慢而影響治療效果同時，對于需要輸血的病人，由于血液非常容易凝固，輸血時很容易阻塞輸液管。要保證血流速度大于某一值，才能讓血液順利輸出。而傳統(tǒng)的靠人工控制的靜脈輸液不能對各種數(shù)據(jù)進行自動和直觀的統(tǒng)計、查詢和分析，缺乏一個功能強大的人機交互界面，不能適應信息化，科技化的新要求。另外，不管是輸液還是輸血，普通輸液器對輸液完畢和輸液過程中偶然出現(xiàn)的故障，如氣泡、阻塞等都不能自動報警，也不能及時地切斷輸液通路，以避免血液倒流或其他嚴重后果。此外，在傳統(tǒng)的臨床靜脈輸液方式中，醫(yī)護人員必須到病床前去操作控制，增加了醫(yī)護人員臨床的次數(shù)，增加了醫(yī)護人員受感染的幾率。輸液泵雖然能夠按照要求精確控制給藥的速度和劑量，是解決輸液速度的一種有效的方法，但輸液泵的機器成本和耗材成本太高，只適用于急救和重癥的情況，難于普及推廣，因而不能滿足廣大醫(yī)護人員和患者的需要?；谏鲜鲈蛐枰靡环N智能型輸液監(jiān)控儀來控制藥液的輸送，并能進行異常報警。智能型輸液監(jiān)控儀的應用有助于減輕護理人員工作強度，提高輸液的安全性、準確性和工作效率，提高護理水平。1.2課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀靜脈輸液是一種最常用的臨床治療方法，是護理專業(yè)的一項常用給藥治療技術(shù)。它以給藥快、刺激性小、療效快等優(yōu)勢，在搶救病人的生命過程中發(fā)揮著越來越積極的作用。國外對智能型輸液裝置的研制較早，如日本、美國和德國等國家在上個章及標題3世紀80年代末就進行了智能型輸液裝置的研制，現(xiàn)在市場上流行的大多是國外的產(chǎn)品，類型多種多樣，性能也比較好，如日本JMS株式會社的OT-601型輸液泵(控制精度為10%)和SP-500型注射泵，美國、德國、以色列等國家也有性能較好的產(chǎn)品。早在幾年前，發(fā)達國家的每個病床就都配備了輸液泵，而我國只是在一些大醫(yī)院才配備了一些輸液泵，且均為進口品牌，價格在兩萬元左右，比較昂貴，這使一些中小醫(yī)院望塵莫及。國內(nèi)對輸液裝置的研制起步較晚，大都在90年代中期才開始研究，市場上也有一些國產(chǎn)的輸液裝置，如北京科力豐高科技發(fā)展有限責任公司的ZNB系列產(chǎn)品，深圳康福特公司也有輸液裝置產(chǎn)品?，F(xiàn)在比較常見的是MJY-01型和MJY-01A型便攜式輸液監(jiān)控器。MJY-01型的特點是超小體積，超低功耗，超輕，操作方便（一鍵操作），功能強大。它是卡裝在輸液管上的。在實時監(jiān)控輸液過程中輸液管內(nèi)藥液液位，當輸液完畢時電子夾緊裝置自動關(guān)閉液體，避免回血；輸液完畢后電子夾緊裝置自動定時，使滴壺內(nèi)剩余液體下滴數(shù)滴流過輸液針頭，避免針頭凝血，護士可不必立即更換液體；它采用綠色環(huán)保聚合物鋰電池。在輸液量不大于500瓶（袋）液體的情況下每3個月充電一次。閑置情況下最長一年充電一次。MJY-02A型的特點是體積小，功耗低，安裝方便。它最主要的特點是每臺中繼器可管理最多250臺輸液監(jiān)控器。中繼器與射頻網(wǎng)絡管理機之間可實現(xiàn)（可視）400米通信，中繼器與監(jiān)控器之間可實現(xiàn)（可視）100米通信，能適應大醫(yī)院的需求，射頻網(wǎng)絡中繼器具體配備數(shù)量依照現(xiàn)場通訊條件確定。且大屏幕LED顯示器顯示各床位的輸液監(jiān)控器的工作狀態(tài)，同時顯示6個輸液完畢的床位號和輸液完畢的時間，顯示數(shù)據(jù)能自動更新。目前國內(nèi)尚未完全解決輸液時的自動監(jiān)控問題，在已有的有關(guān)專利中，其原理均為光電、機電、紅外、重力等類型，在靈敏度、準確率、藥液適用范圍、操作方法以及生產(chǎn)成本、外觀尺寸、重量等方面存在諸多問題，所以至今無一能成功推向市場。輸液自動監(jiān)控儀應具有網(wǎng)絡化、自動化管理功能，并且可以進行通信、報警和遠程控制。章及標題41.3課題的發(fā)展趨勢隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，數(shù)字化、信息化技術(shù)對各行各業(yè)的滲透，舊崗位結(jié)構(gòu)的變化以及新興崗位的出現(xiàn)，醫(yī)院的管理系統(tǒng)趨向于電子化、網(wǎng)絡化、智能化，如何利用計算機與現(xiàn)代控制技術(shù)相結(jié)合來提高醫(yī)療器械的自動化已成為目前主要的應用方向之一。我國是世界上人口最多的國家，同時也是擁有醫(yī)院最多的國家，具有龐大的消費群體，近幾年來，由于政府的大力支持，我國醫(yī)療器械行業(yè)發(fā)展十分迅速。醫(yī)療器械行業(yè)是壁壘較高的行業(yè)，并且屬于國家重點鼓勵發(fā)展的行業(yè)。按照原國家經(jīng)濟貿(mào)易委員會制定的醫(yī)療器械行業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃，到2010年，我國醫(yī)療器械總產(chǎn)值將會達到1000億元，在世界醫(yī)療器械市場上的份額將會占到5；到2050年這一份額將達到25，從而成為世界一流的醫(yī)療器械制造強國。這種智能型輸液裝置的市場還不夠成熟，應用還不夠廣泛，在技術(shù)上還存在著許多有待解決的問題。在實際運用中需要考慮到設(shè)備的成本，環(huán)境中的干擾如可見光干擾、液體中的氣泡干擾,抖動干擾,主、從機同時通信發(fā)生死機等一系列的問題。按照目前的情況來看，我國需要一種智能型輸液速度監(jiān)控系統(tǒng)，采用光電檢測技術(shù)和單片機技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對輸液滴速的控制和液位低于設(shè)定值時的報警，達到多床位、遠距離、集中分時顯示各床位輸