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人体便携式自动输液器的研制

作　者: 王恩刚
导　师: 王伟杰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 输液泵脉动步进电机驱动超声波气泡检测辅助功能
分类号: TH789
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 3次
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内容摘要

便携式智能输液设备以微型电机代替普通的重力输液,能够精确控制输液速度和输液量;对输液过程进行监测,当出现如管路堵塞、有危险气泡等异常情况时,能够迅速地自动关断输液通路,防止输液事故的发生;输液结束后自动停机,并通过声光提醒病人或护理人员;具有携带方便,操作简单等特点。在精确输液,战场救护,紧急抢救等情况下,便携式智能输液设备能够大大提高安全性、精确性和工作效率,减轻护理人员的工作强度,是一种性价比很高的医疗设备。本文在分析目前常用输液泵的优缺点的基础上,选择DG-1盘状蠕动泵,并进行了结构改进;选择步进电机作为输液泵的驱动电机,为缩小整体的体积,将步进电机的驱动电路、按键、LCD和报警电路集成到单板上。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对步进电机实现斩波驱动,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震动引起的脉动。在分析常用的气泡探测器特点的基础上,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。设计了超声波换能器的结构和信号处理电路,能够实现二重气泡监测功能。通过控制键盘和LCD,使用者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。通过实验结果,分析了影响输液精度的主要因素,采用拟合曲线法修改了控制方案,提高了输液精度;分析了影响超声波气泡探测器检测精度的主要因素,提出了改进方案;论证了输液器辅助功能具有较好的可靠性,满足设计要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 引言  9-10
  1.2 课题研究的目的和意义  10-11
    1.2.1 课题研究的目的  10
    1.2.2 课题研究的意义  10-11
  1.3 国内外研究现状和分析  11-18
    1.3.1 智能输液器综述  11-13
    1.3.2 国内外研究现状  13-17
    1.3.3 发展趋势分析  17-18
  1.4 课题主要研究内容  18-19
第2章气泡监测方法的研究与实现  19-34
  2.1 气泡监测方案选择  19-23
    2.1.1 电容式检测法  20
    2.1.2 光电式检测法  20-21
    2.1.3 超声波式检测法  21-23
  2.2 超声波气泡探测器的研制  23-33
    2.2.1 超声波换能器的设计  23-28
    2.2.2 超声波气泡探测器硬件电路设计  28-32
    2.2.3 超声波气泡探测器程序设计  32-33
  2.3 本章小结  33-34
第3章输液器动力装置设计  34-46
  3.1 输液泵的选择及改进  34-36
    3.1.1 盘状蠕动泵对输液脉动的影响分析  34-35
    3.1.2 输液泵的选择  35-36
    3.1.3 输液泵的结构改进  36
  3.2 输液器驱动系统硬件设计  36-41
    3.2.1 驱动电机的选择  37-39
    3.2.2 电机驱动电路的设计  39-41
  3.3 输液泵驱动系统程序设计  41-45
    3.3.1 步进电动机工作方式设定  41-42
    3.3.2 输液速度的控制  42-44
    3.3.3 输液量的控制  44-45
    3.3.4 快速排空功能的实现  45
  3.4 本章小结  45-46
第4章输液器辅助功能设计  46-52
  4.1 控制键盘的设计  46-47
  4.2 LCD 显示的设计  47-48
  4.3 加热器的设计  48-49
  4.4 电源管理的实现  49-50
  4.5 报警及提示功能设计  50-51
  4.6 参数记忆功能设计  51
  4.7 本章小结  51-52
第5章实验结果分析及设计改进  52-58
  5.1 超声波气泡探测器实验结果及分析  52-53
  5.2 输液速度实验数据分析及设计改进  53-57
  5.3 辅助功能实验结果  57
  5.4 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-62
攻读学位期间发表的学术论文  62-63
哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明  63
哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书  63
哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理  63-64
致谢  64

人体便携式自动输液器的研制

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