智能點滴系統(tǒng)可行性報告

.可行性報告一、 立項的背景和意義（一） 立項背景 隨著科技的進步，越來越多的地方需要用到對液體的溫度、流量或者滴速進行控制，如人工腎機的透析液儲液罐中透析液儲量、自動洗胃機中沖洗液的液量、中藥使用的藥浴機中煎藥鍋中的水位等，醫(yī)療保健領域中藥液的輸液量與輸液速度需要精確的控制以達到更好治療效果。 如今，靜脈輸液是醫(yī)院常用的治療手段。靜脈輸液是一種經靜脈注入大量無菌溶液或藥物的治療方法，它作為一種非常重要的給藥途徑廣泛應用于醫(yī)院及醫(yī)療事業(yè)。據統(tǒng)計住院情況可知，病人的輸液率能夠高達70%80%。但患者在輸液過程中，往往由于自身體質虛弱、不清醒或醫(yī)務人員不能及時了解到關于輸液過程中的動態(tài)信息，而導致在輸液時出現不良的后果。目前醫(yī)院普遍使用的是人工監(jiān)控輸液裝置，依靠軟管夾來控制速度，藥物的有無、流速和溫度將會威脅病人的生命安全。若滴速設置不當，不僅會影響藥物療效，嚴重時將威脅到病人的生命；在輸液完畢時，若不及時處理，會導致血液回流甚至是形成空氣栓塞而猝死。但若處理過早，又會造成藥液的浪費等弊處。因此常引來病人的不滿甚至投訴，使醫(yī)護人員工作量大而且辛苦。而醫(yī)院方面也因為這個而造成直接的經濟損失，不利于醫(yī)療事業(yè)的健康發(fā)展。另外，低溫輸液反應也是困擾醫(yī)護人員多年的難題。當低溫藥液進入靜脈后，極易使患者出現冰冷、酸脹麻痛等不適的感覺。揚中市會引發(fā)血管痙攣、寒戰(zhàn)、胸悶、氣促等癥狀。尤其是術后的患者、嬰兒、老年患者、發(fā)燒患者、低溫大容量輸液會造成凝血機能障礙、傷口愈合緩慢、住院時間延長、藥物代謝速度降低等多種并發(fā)癥的發(fā)生。嚴重的甚至會危及生命。以前醫(yī)護人員和家屬大都采用在進針部位熱敷的方法補救。這種方法不但使用不便。而且藥液溫度忽高忽低，對藥性的穩(wěn)定性和療效有一定負面影響?；谝陨锨闆r，本項目以單片機AT89C52為核心，輔以紅外傳感器、溫度傳感器、數碼管、蜂鳴器、加熱器等電子元件，通過遠程監(jiān)控的方法實現輸液情況的遠程實時監(jiān)測來解決上述問題。（二） 立項意義 本設計根據醫(yī)院實際存在情況，設定液位警戒位置和液體微加熱功能。同時具備報警的功能，使用紅外傳感器，達到安全、無毒、使用方便的標準。使得傳統(tǒng)醫(yī)療走向自動化或半自動化，讓護理人員能夠全面綜合地照顧病人，這將會是讓醫(yī)療器械加速自動化與半自動化進程，提高醫(yī)護質量。這設備能在醫(yī)療問題突出的今天，相應國家醫(yī)療安全的相關規(guī)定，緩解醫(yī)患關系。該設備可廣泛應用于醫(yī)院的各種科室和手術室，適用于重癥加強護理病房輸液治療，也可以適用于家庭輸液。設備結構簡單，費用低，所以對液體點滴速度監(jiān)控器的研究設計十分有意義。該課題設計內容接近生活，實用性強。是單片機技術的一個很綜合的應用，因此可以通過該設計課題進一步掌握單片機應用技術，從而將理論知識和實踐能力有個更好的結合，達到本科階段綜合能力的培養(yǎng)和提高。目前單片機的應用越來越廣泛，作為工科大學生也應該具備這方面的知識和應用能力，才能更好的滿足社會需求，進一步向工程等更高的地方發(fā)展，同時此課題也具有廣泛的民用開發(fā)前景。二、 項目介紹（主要研究開發(fā)（產品開發(fā)）內容、工作原理、技術關鍵以及科研創(chuàng)新的主要方式）（一） 產品開發(fā)內容1） 功能設計a) 液位檢測模塊為了避免輸液完畢后沒有及時處理以及處理過早造成的藥物浪費，利用光電式紅外裝置對不同介質折射率不同這一特性，在滴瓶瓶口3cm處放置光電式紅外裝置并與單片機連通，以便實時監(jiān)控。此位置為藥液警戒線。b) 預警模塊 在滴瓶液面低于警戒線時，紅外傳感器會傳遞預警信號至單片機，此時預警鈴聲響起，警示燈開啟，通知醫(yī)護人員前來處理，若醫(yī)護人員未點擊確認按鈕，則鈴聲會間斷響起，直至處理完畢。c) 點滴滴速檢測模塊 由于傳統(tǒng)輸液都采用墨菲式管的輪夾，輸液速度難以精確，本項目采用對小滴壺進行測速的方式，精確控制。采用紅外對管發(fā)射接收測量輸液點滴速度。該方案的基本原理是在點滴落下時阻擋了接收管接收紅外線，產生高電平的脈沖信號。為了提高抗干擾能力，可以采用兩對紅外傳感器一發(fā)一收。d) 點滴滴速控制模塊 當點滴滴速超過一定范圍后，自動調整點滴速度。通過調整滴瓶的高度H。根據滴瓶的高度與滴速成正比的關系，由電動機帶動儲液瓶使儲液瓶上升或下降改變高度H，從而調節(jié)點滴速度。e) 通信模塊在醫(yī)護人員的監(jiān)控室內可以看到發(fā)生預警的座位號數，方便快速地處理。f）溫控模塊在輸液管上安裝溫度傳感器，將檢測到的數據顯示在數碼管上并傳給單片機，當超出所設定范圍后，自行進行調整。（二）系統(tǒng)工作原理1) 總的思路：紅外檢測單片機AT89C52a) 液位檢測模塊u速度反饋數碼管顯示按鍵響應電機升降控速紅外檢測滴速、數碼管顯示蜂鳴器響起、LED燈點亮e)通信模塊d)點滴滴速控制模塊c)點滴滴速檢測模塊b)預警模塊u 、加熱器加熱）溫控模塊本項目是以單片機AT89C52為核心設計的一款點滴注射系統(tǒng)，可通過對輸液瓶內液面高度的實時監(jiān)控并包括輸液結束或換液預警，以及與醫(yī)護人員的通信；同時，利用電機對輸液速度進行控制，使輸液速度保持在一定安全范圍；并且本項目還會對進入患者的藥業(yè)溫度進行控制，避免低溫輸液反應的發(fā)生。2) 工作流程框圖：開始YY蜂鳴器響起；LED燈點亮；通訊室數碼管顯示。關閉蜂鳴器及LED燈應答按鍵按下？NN調整滴速滴速高于設定值？液面低于警戒線？檢測并顯示滴速溫度超出設定值？調整溫度YY3) 工作原理a) 液位檢測模塊l 紅外發(fā)送接收方式 通過設置輸液瓶的最低液面，將紅外接收發(fā)送對管固定于警戒線的水平線上，利用紅外線穿過有無液體的輸液瓶所接收到的數據的不同來判定液位是否低于警戒線。b) 預警模塊 當液面低于警戒線后，啟動預警模塊，這個模塊包含醫(yī)護人員控制室內的蜂鳴器、LED燈、數碼管顯示器。當預警模塊啟動后，數碼管顯示需處理的病人座位號。c) 點滴滴速檢測模塊 同液面檢測模塊的紅外接收方式一樣，預先設定一分鐘內應滴落的點滴數的范圍，在點滴小壺兩側固定紅外接收發(fā)送對管，計算在一分鐘內所滴落的點滴數。并顯示在數碼管顯示屏上。d) 點滴滴速控制模塊 當一分鐘內所滴落的點滴數不在設定的范圍內時，利用點滴瓶與輸液位置的高度差可控制滴速的原理，使用電機拉動點滴瓶進行調速。e) 通信模塊當預警模塊啟動后，監(jiān)控室醫(yī)護人員適用按鍵作為受理的響應，醫(yī)護人員按下按鍵后，蜂鳴器關閉、LED燈熄滅、數碼管顯示清空。f) 溫控模塊 溫度傳感器間歇性采集數據并傳給單片機，單片機將得到的數據與設定的數據進行對比，當藥業(yè)溫度超出范圍時，單片機通過引腳輸出低或高電平，經三極管S9013反相連接至NMOS管的柵極，從而控制加熱電路的導通或斷開。(二) 技術關鍵點單片機AT89C51及各元件之間的應用紅外傳感器原理與設計 靜脈注射相關原理 數碼管、驅動電路等電子元器件的控制(三) 科研創(chuàng)新的主要方式a) 反饋方式的創(chuàng)新 通過對單片機技術的應用，實現更自動化的醫(yī)患之間的通信。這種通信方式避免了人力物力上的浪費，也減少了醫(yī)患之間發(fā)生矛盾的幾率。b)合作雙贏由于整個裝置簡單實用，操作簡單，安裝方便，成本低，更利于推廣實現。并達到安全、無毒、使用方便的標準。使得傳統(tǒng)醫(yī)療走向自動化或半自動化，讓護理人員能夠全面綜合地照顧病人，這將會是讓醫(yī)療器械加速自動化與半自動化進程，提高醫(yī)護質量。三、項目預期目標（主要技術經濟指標、應用前景）(一)主要技術經濟指標本項目主要是開發(fā)一個基于單片機AT89C51技術的點滴預警系統(tǒng)，用以解決在輸液過程中的滴速問題及輸液完成后不處理或處理過早問題，實現更自動化的操作。從我們使用的技術設備和當前市場需求分析來看，我們的技術經濟指標是相當可觀的。技術經濟指標主要包括以下幾個方面：1. 仿真的預期效果1) 液位檢測低于警戒線后啟動預警模式。2) 滴速超出設定范圍后自行進行調速。3) 當多位同時預警時，響應后，兩分鐘內不處理再次預警，此時判斷依據為小滴壺內是否還有點滴下落。2. 運行可用率本產品在非人破壞情況下，均可以正常使用。成品可用率可以達到99.2%，產品使用壽命可達3年以上。正常情況下使用220V交流電，在外部斷電緊急情況下，可以自動啟動門禁自備電池，供電可持續(xù)3天。3. 產品應用范圍及特色我們的產品是基于單片機AT89C51技術的點滴預警系統(tǒng)，與傳統(tǒng)輸液監(jiān)控方式相比較，更加方便、安全。產品應用范圍也十分廣泛，可以使用在牧場牲畜飲水池、蓄水池等等。(二)產品前景該醫(yī)院輸液監(jiān)控系統(tǒng)裝置不僅是一個簡單的控制問題, 他還涉及到醫(yī)學、光學、電學、傳感器應用、單片機控制、程序設計等諸多問題。該裝置將多門學科有機地結合起來, 并成功的應用到實際的問題中。該裝置有針對性強、使用方便、操作簡單、成本低廉、價格合理、利于推廣等優(yōu)點?？梢岳冕t(yī)院已有的報警裝置, 不需要醫(yī)院重新布線, 從而合理利用已有資源。并且該裝置調節(jié)速度快、功能齊全、性能指標優(yōu)良, 最大相對誤差僅有2 %。四、項目實施方案（一）人員分配根據小組成員對不同技術的掌握程度，將本項目分為電路的設計，系統(tǒng)軟件設計兩個模塊，各成員首先進行相關資料查閱，主要研究自己所負責的功能模塊。然后共同完成軟件的編寫，系統(tǒng)調試，,仿真過程，文檔編寫等工作。在整個方案實施過程中我們會團結協作，互助互補，不斷地進步，一起攻克我們在項目中遇到的難題。（二）仿真技術設備AT89C51單片機、光電式紅外傳感器、步進電機、加熱設備（三）關鍵技術指導在整個方案實施過程中我們小組6人團隊會團結協作，互助互補，不斷地學習進步，一起攻克我們在項目中遇到的難題。最大限度的利用網絡，圖書館和學院設備等可及的資源，在遇到無法克服問題時尋求老師的指導。五、計劃進度安排時間估計項目主要內容階段目標及成果第一階段2月各成員通過網絡，圖書館，相關公司等途徑了解與本項目有關的知識，搜集并學習相關資料，搭建所需環(huán)境，提出可能遇到的問題，做好準備工作。為整個項目做好前期的知識、環(huán)境及材料的準備，寫出室外機的設計與改進方案和會遇到的問題，以便日后逐步解決。第二階段3月購買項目所需材料，著手電路的設計與代碼框架為實