电气工程及其自动化专业论文开题报告

时间：2024-08-07 12:19:44 开题报告我要投稿

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电气工程及其自动化专业论文开题报告

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电气工程及其自动化专业论文开题报告

　　题目： 基于单片机的输液监护器的设计

　　1文献综述

　　1.1 本课题的意义

　　随着科学技术的发展和牛活水平的提高，人们对各种医疗产品性能要求也越来越高。在传统的输液过程中存在着输液过程中需要人工监护，输液速度不精确等弊端。输液精度得不到可靠保证，因此需要一种自动输液监护系统以满足人们的需求[1]。

　　输液是当前治疗疾病的最基本的医疗方法之一，医院在对病人进行输液治疗过程中，需要根据输液的药物和患者的病情选择合适的静脉输液滴流速度。目前对静脉输液的监控普遍采用人工方式，由护士根据经验，将滴速调至合适值。当液体输完时，如床旁无陪护或医护人员未及时换药或拔针头，将会出现空气进入血管内形成空气栓塞、凝血堵针头等情况[2]。为此患者家属需要陪同病人并且不断地观察输液情况，这样容易导致交叉感染，患者也得不到良好的休息，影响治疗质量和患者康复。同时，护士也需要不停地巡视病房，增加工作负荷，有时还会产生医疗纠纷。为了提高输液过程的安全性和降低输液过程中的劳动强度，提出了基于单片机和蓝牙无线通信技术的自动输液监护系统设计[3]。

　　因此针对目前国内医院在输液监控方面的缺陷，设计了一种基于光电检测和蓝牙无线传输的监护系统。系统从站以AT89C51单片机为核心对输液监控仪器进行设定并对输液过程进行监控[4]。在监测数据的传输过程中采用蓝牙技术，消除了电缆连接，增加了监测系统的小型性和便携性。该系统不仅可以应用在输液监控管理中，还可以适当改造应用于其他领域，如医院其他监控管理和小区安全网络监控，具有重要的实用价值[5]。

　　1.2 国内外发展状况

　　国外对智能型输液装置的研究较早，如日本、美国和德国等国家上世纪八十年代末就进行了智能型输液装置的研制。早在几年前，发达国家许多住院床位就已经配备了输液泵。输液泵是一种多功能输液控制器，能够较为精确地控制输液速度，并实现输液阻塞、气泡混入和输液完成报警[6]。我国只是在一些大医院才有部分配备，且大多是国外产品，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一500型注射泵，美国、德国、以色列等国家也有性能较好的产品。但是价格普遍比较昂贵，在两万元人民币左右，使大部分三级甲等以下医院望尘莫及。国内对输液装置的研制起步较晚，大都在九十年代中期开始研究，市场上也有一些国产输液装置，如北京科力丰高科技发展有限责任公司的ZNB系列产品[7]。不过总体来说其功能也只是侧重于精确输液控制，种类较少，性能也需改进，加上不菲的价格，所以也只能是和进口输液泵争一点市场份额，未能在各级医院大面积的推广普及。由于规范操作下，输液阻塞、气泡混入是可以避免的，因此输液速度的控制和输液完成报警成为了人们更为关心的问题[8]。而且输液完成报警器的研制也成为近年来的一个热门课题，根据前年对国家知识产权局专利信息的查询，已有67种输液完成报警器专利技术，但由于各专利技术或多或少都存在着这样或那样的缺陷，诸如安全性、可靠性、成本及可操作性等问题，致使真正转化为产品的专利并不多。作为一种医疗器械，安全性、可靠性是基础，作为一种只有普及到每一位输液病人才有实际意义的产品，使用方便和足够低的价格又是一种基本要求，所以，这种产品即便安全性、可靠性得到了充分保证，但如果没有简便的操作和足够低的价格作支撑，想要顺利推广也是不可能的[9]。

　　我国是世界上拥有医院最多的国家，具有庞大的消费群体。近几年来，由于政府的支持，医疗器械发展迅速。医疗器械是壁垒较高的行业，并且属于国家重点鼓励发展的行业。按照原国家经贸委指定的《医疗器械行业“十五”发展规划》，到2010年我国医疗器械总产值将达到1000亿元，在世界医疗器械市场上的份额将占到5%;到2050年这一份额将达到25%，成为世界一流的医疗器械制造强国[10]。

　　1.3 未来发展趋势

　　静脉输液是临床医学中的一个重要的治疗手段和医学监护的一项重要内容，在各个医院的医疗工作中被广泛应用，据统计住院输液率为70%～80%。它不仅是一种重要的给药途径，而且还是给患者补充体液、营养的重要方法。在输液过程中，输液速度是一个很重要的参数，一般要根据患者年龄、病情和药物种类等因素来分别确定[11]。同时，在静脉输液过程中，必须有人陪护，以防鼓包等事故发生，尤其对术后几乎需要24小时不问断输液的患者的监护，更是让护理者身心憔悴[12]。当护理者发生困倦时，极易发生事故。通过调查得知，目前几乎所有医院因种种原因仍没有采用输液监控系统，而是采用传统的输液方法，即将液体容,器挂在一定高度，利用液体静压原理与大气压的作用使液体下滴，将大量灭菌药液直接滴入静脉内，从而达到治疗目的。用软管夹对软管夹紧和放松控制滴速，医护人员按药剂特性对滴速进行控制。由于这种滴速控制是通过肉眼观察进行估计的，需要根据经验来调节，使得点滴流速不够准确，影响了治疗效果，以至危害病人健康。当液体输完时，如床旁无陪护或医护人员未及时换药或拔针头，将会出现回血等情况[13]。为此患者家属需要陪同病人并且不断地观察输液情况，这样容易导致交叉感染，患者也得不到良好的休息，影响治疗质量和患者康复。同时，护士也需要不停地巡视病房，增加工作负荷，有时还会产生医疗纠纷。基于以上情况，设计实现一种智能输液监控系统，对治疗过程采用自动化监控和管理是发展的必然趋势[14]。

　　参考文献

　　1. 孙守军,吴凯,吴效明.基于蓝牙技术的无线移动监护系统[J].中国医疗器械杂志,2006,30(5):349-351.

　　2. 陈晓纪,任永昌,姚远.蓝牙无线通信技术在医疗监护中的应用[J].微计算机信息,2008,6(2):244-245.

　　3. 求是科技.单片机通信技术与工程实践[M].北京:人民邮电出版社,2008.

　　4. 周凯.电子电路设计与应用[M].北京:电子工业出版社,2005.

　　5. 周平,伍云辉.单片机应用技术[M].成都:电子科技大学出版社,2004.

　　6. 江勇，马琨.基于AT89C51的输液远程监控系统的研究[M].昆明：昆明理工大学出版社，2007.

　　7. 崎艳芳.输液速度自动调节系统的设计[J].卫生职业教育2008(16)：151～153.

　　8. 霍利锋，白凤娥.分布式输液监控系统的研究与实现[M].太原：太原理工大学出版社，2007.

　　9. 曹海建庞英. 静脉输液制动控制装置的设计[J].青岛大学学报(工程技术版)2004.6(2)：89～90.

　　10. 杨欣宇，刘正亮.基于AT89C51的液体点滴速度监控系统的设计与实现[J].齐齐哈尔大学学报.2005,21(1)：55～57.

　　11. AlnyJ.Murtha.ThedevelopmentofaCofigurationeontrolT001.Maryland 2007.6.

　　12. Allen W.Scott.RF Measurements for Cellular Phones and Wireless DataSystems.Wiley-IEEE Press，2008.

　　13. N. Sparrow, Bluetooth and Medical Devices: Vital Signs AreRobust, MedicalDevicelink,2002,http://www.devicelink.com/mpmn/archive/02/04/010.html, Feb. 22, 2003.

　　14. Allen W.Scott.RF Measurements for Cellular Phones and Wireless DataSystems.Wiley—IEEE Press，2008.

　　2.本课题要研究或解决的问题和采用的研究手段及途径。

　　2.1 系统的设计要求

　　1)要求：

　　用单片机监视并控制输液器的输液速度，各个相关参数由LED动态显示，并能实现数据的掉电保护和电脑的集中监控。

　　①单片机系统能够准确地设定输液器的输液速度，并通过光电开关传感器检测输液器的输液速度，在LED显示器上显示出来，在速度过快、过慢或停止时予以报警。

　　②单个输液器的输液情况可以通过无线通讯的方式传送给电脑，监控电脑能监测并设定输液器的输液速度。

　　③监测参数由LED动态显示。

　　④实现测量参数的掉电保护。

　　⑤测量和控制的误差范围为：<10%。

　　⑥采用电池作为供电电源，功耗低，体积小，重量轻，使用方便。此外还要求安全可靠，计量准确，适应实际应用的要求。

　　2)设计内容

　　①根据设计要求确定系统中输入/输出信号的种类、数量和特点。

　　②确定CPU的选型与硬件的接口等的配置。

　　③进行硬件的设计，主要是整个系统的电路原理图的绘制和对应的PCB板的布线设计。

　　④进行软件设计，根据控制要求编写控制系统的控制程序和监控程序。

　　⑤绘制电气原理图和接线图。

　　2.2 系统的总体设计方案

　　输液监控系统以AT89C51单片机为中心，单片机需要电源电路、复位电路、振荡电路来保证其正常工作。系统的默认速度设定值为60滴/min，可以通过键盘来修改设定值。采集装置通过光电开关传感器对速度进行检测，并以电信号的形式传给单片机，经运算、分析、处理后单片机将数据传给LCD显示模块，实现输液速度的显示。通过对设定值和实际值的比较来控制电动机的正、反转，从而带动输液器上的控制齿轮上升下降，达到控制输液速度的目的。另外，当采集装置通过光电开关传感器检测到的速度值过低或过高时，直接起动声报警装置。若声报警持续1min后无人复位，则由单片机发出信号控制电动机，使输液器上的小滑轮处于无液滴滴出的状态，这样可以大大提高输液的安全性。采用nRF905无线通信芯片把主站和多个从站连接成一个系统，实现主机与从机的远程通信，即远程控制。

　　2.3 系统设计实现途径

　　设计采用光电检测与单片机控制，通过蓝牙无线传输实现对病人输液过程的控制。其主要功能是：⑴设定输液的速度与输液的时间;⑵通过蓝牙远程监控输液的速度;⑶当输液临近结束或在输液过程中出现异常时发出警报;⑷采用分布式主、从站设计对各输液过程进行集中管理和控制。

　　系统主要分为两大部分：⑴主站(监控中心)，由PC机和蓝牙设备组成，收集各从站的实时信息，进行远程监控及报警，同时通过数据库了解病人的基本信息。⑵从站(指多个分站)，由单片机系统构成，完成对某一具体输液过程的控制。它包括：键盘与显示模块、滴速检测模块、滴速控制模块、声光报警模块及蓝牙传输模块。

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