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

I摘要針對(duì)目前醫(yī)療過(guò)程中存在的問(wèn)題，研制了此智能液體點(diǎn)滴液位控制電路。本電路由儲(chǔ)液液面檢測(cè)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、報(bào)警顯示幾個(gè)模塊組成，這個(gè)電路能安全可靠地在某個(gè)從站輸液瓶?jī)?nèi)的藥液到達(dá)一定量時(shí)，自動(dòng)向主站報(bào)警，在主站處顯示相應(yīng)從站號(hào)，同時(shí)使電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，以控制點(diǎn)滴流速。本文介紹了多種用于實(shí)現(xiàn)此功能的方案，最終選取了采用紅外發(fā)射接收對(duì)管實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)液液面檢測(cè)，采用直流電機(jī)對(duì)滴速夾松緊的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)液滴速度的控制，采用輻射型網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)對(duì)液面達(dá)到警戒值的從站進(jìn)行編碼，譯碼，顯示來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警顯示部分。此外對(duì)電路進(jìn)行了相應(yīng)的直流工作點(diǎn)分析，瞬態(tài)分析，以更清楚地了解此電路的各項(xiàng)指標(biāo)。實(shí)現(xiàn)了一個(gè)由一個(gè)主站控制多個(gè)從站的有線液體點(diǎn)滴液位控制電路。關(guān)鍵詞智能；紅外發(fā)射接收對(duì)管；直流電機(jī)II目錄摘要.IAbstract.錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。第1章緒論.11.1課題背景.11.2課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀.21.3課題的發(fā)展趨勢(shì).41.4本文主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu).4第2章液體點(diǎn)滴液位控制電路設(shè)計(jì).62.1液體點(diǎn)滴液位控制電路工作原理.62.2液體點(diǎn)滴液位控制電路設(shè)計(jì).62.2.1儲(chǔ)液液面檢測(cè)電路設(shè)計(jì).62.2.1.1儲(chǔ)液液面檢測(cè)電路設(shè)計(jì)方案介紹.62.2.1.2儲(chǔ)液液面檢測(cè)電路詳細(xì)設(shè)計(jì)方案.72.2.1.3液面檢測(cè)電路.72.2.1.4整形電路.72.2.2點(diǎn)滴速度控制電路設(shè)計(jì).82.2.2.1點(diǎn)滴速度控制電路設(shè)計(jì)方案介紹.82.2.2.2點(diǎn)滴速度控制電路詳細(xì)設(shè)計(jì)方案.92.2.3主站、從站通信電路設(shè)計(jì).102.2.3.1主站、從站通信電路設(shè)計(jì)方案介紹.102.2.3.2主站、從站通信電路詳細(xì)設(shè)計(jì)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(diǎn)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(diǎn).17III3.1.2MULTISIM仿真實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì).183.2液體點(diǎn)滴液位控制電路仿真.193.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路仿真.193.4報(bào)警顯示模塊仿真.203.5本章小結(jié).21第4章液體點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)分析.234.2.1儲(chǔ)液液面檢測(cè)模塊直流工作點(diǎn)分析.234.2.2報(bào)警顯示模塊直流工作點(diǎn)分析.244.3部分電路瞬態(tài)分析.244.3.1電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路瞬態(tài)分析.244.4部分電路直流掃描分析.254.4.1儲(chǔ)液液面檢測(cè)模塊直流掃描分析.254.5本章小結(jié).26結(jié)論.2參考文獻(xiàn).錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。致謝.錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。附錄1.錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。附錄2.錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。章及標(biāo)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(guò)大規(guī)模的調(diào)查得知，目前，幾乎所有的醫(yī)院都沒(méi)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(duì)點(diǎn)滴輸液裝置的控制方法是：將液體容器掛在架子上由護(hù)士通過(guò)軟管夾對(duì)膠管口徑的壓緊或放松來(lái)控制滴速?？茖W(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步，推動(dòng)了臨床醫(yī)學(xué)的巨大發(fā)展和新型技術(shù)的廣泛應(yīng)用，這就對(duì)醫(yī)院信息化、自動(dòng)化的宏偉建設(shè)提出了新的要求。尤其是在醫(yī)療監(jiān)護(hù)領(lǐng)域，提出了多元化、信息化、個(gè)性化的醫(yī)療監(jiān)護(hù)新需求?，F(xiàn)代科技的進(jìn)步和發(fā)展，為醫(yī)學(xué)監(jiān)護(hù)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(hù)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(huì)直接對(duì)藥物作用的發(fā)揮造成影響，如果速度不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致不良反應(yīng)，嚴(yán)重的甚至?xí)＜吧踩?。目前我?guó)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(jī)構(gòu)進(jìn)行輸液注射時(shí)，大都采用傳統(tǒng)的人工監(jiān)護(hù)手動(dòng)控制的方法，其輸液速度是護(hù)士通過(guò)調(diào)節(jié)輸液器上的手動(dòng)滑輪來(lái)控制。用人工控制和監(jiān)視的輸液速度和輸液量是一個(gè)不精確的值，有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)護(hù)人員可以根據(jù)藥劑的特性對(duì)滴速進(jìn)行控制，而一般的病人卻無(wú)法做到，做的不好還會(huì)有一定的危險(xiǎn)性。輸液過(guò)快，將可能會(huì)導(dǎo)致中毒，更嚴(yán)重時(shí)則會(huì)導(dǎo)致水腫和心力衰竭；而輸液過(guò)慢則有可能發(fā)生藥量不夠或者無(wú)謂地延長(zhǎng)輸液時(shí)間，使治療受到影響并給患者和醫(yī)護(hù)人員的工作增加不必要的負(fù)擔(dān)，醫(yī)護(hù)人員必須不定時(shí)地進(jìn)行巡視，浪費(fèi)了人力資源，而且病人或家屬在輸液過(guò)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(lái)了緊張和疲勞感。尤其是在對(duì)危重病人進(jìn)行治療時(shí)，需要長(zhǎng)時(shí)間的輸液，常常在夜間也不能間斷，這樣，護(hù)理人員就得不到休息，由于看護(hù)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(wú)提示等，很可能不能及時(shí)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(jī)體耐受力、病情等章及標(biāo)題2因素的影響，而且在輸液過(guò)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(lái)變化。臨床上應(yīng)根據(jù)藥物和患者情況的不同配以適當(dāng)?shù)妮斠核俣?。糖尿病人、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(guò)調(diào)節(jié)輸入的速度和時(shí)間將藥物均勻持續(xù)地注入，以達(dá)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(jìn)行輸液，并且整個(gè)輸液過(guò)程中，護(hù)理人員是憑觀察和經(jīng)驗(yàn)對(duì)滴速進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，這種方法控速不精確，常因輸液速度過(guò)快致患者出現(xiàn)不適甚至輸液反應(yīng)，或速度太慢而影響治療效果同時(shí)，對(duì)于需要輸血的病人，由于血液非常容易凝固，輸血時(shí)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(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)和直觀的統(tǒng)計(jì)、查詢和分析，缺乏一個(gè)功能強(qiáng)大的人機(jī)交互界面，不能適應(yīng)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(duì)輸液完畢和輸液過(guò)程中偶然出現(xiàn)的故障，如氣泡、阻塞等都不能自動(dòng)報(bào)警，也不能及時(shí)地切斷輸液通路，以避免血液倒流或其他嚴(yán)重后果。此外，在傳統(tǒng)的臨床靜脈輸液方式中，醫(yī)護(hù)人員必須到病床前去操作控制，增加了醫(yī)護(hù)人員臨床的次數(shù)，增加了醫(yī)護(hù)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(jī)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(hù)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(lái)控制藥液的輸送，并能進(jìn)行異常報(bào)警。智能型輸液監(jiān)控儀的應(yīng)用有助于減輕護(hù)理人員工作強(qiáng)度，提高輸液的安全性、準(zhǔn)確性和工作效率，提高護(hù)理水平。1.2課題國(guó)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(hù)理專業(yè)的一項(xiàng)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(shì)，在搶救病人的生命過(guò)程中發(fā)揮著越來(lái)越積極的作用。國(guó)外對(duì)智能型輸液裝置的研制較早，如日本、美國(guó)和德國(guó)等國(guó)家在上個(gè)章及標(biāo)題3世紀(jì)80年代末就進(jìn)行了智能型輸液裝置的研制，現(xiàn)在市場(chǎng)上流行的大多是國(guó)外的產(chǎn)品，類型多種多樣，性能也比較好，如日本JMS株式會(huì)社的OT-601型輸液泵(控制精度為10%)和SP-500型注射泵，美國(guó)、德國(guó)、以色列等國(guó)家也有性能較好的產(chǎn)品。早在幾年前，發(fā)達(dá)國(guó)家的每個(gè)病床就都配備了輸液泵，而我國(guó)只是在一些大醫(yī)院才配備了一些輸液泵，且均為進(jìn)口品牌，價(jià)格在兩萬(wàn)元左右，比較昂貴，這使一些中小醫(yī)院望塵莫及。國(guó)內(nèi)對(duì)輸液裝置的研制起步較晚，大都在90年代中期才開(kāi)始研究，市場(chǎng)上也有一些國(guó)產(chǎn)的輸液裝置，如北京科力豐高科技發(fā)展有限責(zé)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(jiàn)的是MJY-01型和MJY-01A型便攜式輸液監(jiān)控器。MJY-01型的特點(diǎn)是超小體積，超低功耗，超輕，操作方便（一鍵操作），功能強(qiáng)大。它是卡裝在輸液管上的。在實(shí)時(shí)監(jiān)控輸液過(guò)程中輸液管內(nèi)藥液液位，當(dāng)輸液完畢時(shí)電子夾緊裝置自動(dòng)關(guān)閉液體，避免回血；輸液完畢后電子夾緊裝置自動(dòng)定時(shí)，使滴壺內(nèi)剩余液體下滴數(shù)滴流過(guò)輸液針頭，避免針頭凝血，護(hù)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(gè)月充電一次。閑置情況下最長(zhǎng)一年充電一次。MJY-02A型的特點(diǎn)是體積小，功耗低，安裝方便。它最主要的特點(diǎn)是每臺(tái)中繼器可管理最多250臺(tái)輸液監(jiān)控器。中繼器與射頻網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)之間可實(shí)現(xiàn)（可視）400米通信，中繼器與監(jiān)控器之間可實(shí)現(xiàn)（可視）100米通信，能適應(yīng)大醫(yī)院的需求，射頻網(wǎng)絡(luò)中繼器具體配備數(shù)量依照現(xiàn)場(chǎng)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(shí)顯示6個(gè)輸液完畢的床位號(hào)和輸液完畢的時(shí)間，顯示數(shù)據(jù)能自動(dòng)更新。目前國(guó)內(nèi)尚未完全解決輸液時(shí)的自動(dòng)監(jiān)控問(wèn)題，在已有的有關(guān)專利中，其原理均為光電、機(jī)電、紅外、重力等類型，在靈敏度、準(zhǔn)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(wèn)題，所以至今無(wú)一能成功推向市場(chǎng)。輸液自動(dòng)監(jiān)控儀應(yīng)具有網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化管理功能，并且可以進(jìn)行通信、報(bào)警和遠(yuǎn)程控制。章及標(biāo)題41.3課題的發(fā)展趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，數(shù)字化、信息化技術(shù)對(duì)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(luò)化、智能化，如何利用計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代控制技術(shù)相結(jié)合來(lái)提高醫(yī)療器械的自動(dòng)化已成為目前主要的應(yīng)用方向之一。我國(guó)是世界上人口最多的國(guó)家，同時(shí)也是擁有醫(yī)院最多的國(guó)家，具有龐大的消費(fèi)群體，近幾年來(lái)，由于政府的大力支持，我國(guó)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(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的行業(yè)。按照原國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)制定的醫(yī)療器械行業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃，到2010年，我國(guó)醫(yī)療器械總產(chǎn)值將會(huì)達(dá)到1000億元，在世界醫(yī)療器械市場(chǎng)上的份額將會(huì)占到5；到2050年這一份額將達(dá)到25，從而成為世界一流的醫(yī)療器械制造強(qiáng)國(guó)。這種智能型輸液裝置的市場(chǎng)還不夠成熟，應(yīng)用還不夠廣泛，在技術(shù)上還存在著許多有待解決的問(wèn)題。在實(shí)際運(yùn)用中需要考慮到設(shè)備的成本，環(huán)境中的干擾如可見(jiàn)光干擾、液體中的氣泡干擾,抖動(dòng)干擾,主、從機(jī)同時(shí)通信發(fā)生死機(jī)等一系列的問(wèn)題。按照目前的情況來(lái)看，我國(guó)需要一種智能型輸液速度監(jiān)控系統(tǒng)，采用光電檢測(cè)技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸液滴速的控制和液位低于設(shè)定值時(shí)的報(bào)警，達(dá)到多床位、遠(yuǎn)距離、集中分時(shí)顯示各床位輸