智能点滴系统可行性报告.docx

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智能点滴系统可行性报告

可行性报告

一、立项的背景和意义

（一）立项背景

随着科技的进步，越来越多的地方需要用到对液体的温度、流量或者滴速进行控制，如人工肾机的透析液储液罐中透析液储量、自动洗胃机中冲洗液的液量、中药使用的药浴机中煎药锅中的水位等，医疗保健领域中药液的输液量与输液速度需要精确的控制以达到更好治疗效果。

如今，静脉输液是医院常用的治疗手段。

静脉输液是一种经静脉注入大量无菌溶液或药物的治疗方法，它作为一种非常重要的给药途径广泛应用于医院及医疗事业。

据统计住院情况可知，病人的输液率能够高达70%~80%。

但患者在输液过程中，往往由于自身体质虚弱、不清醒或医务人员不能及时了解到关于输液过程中的动态信息，而导致在输液时出现不良的后果。

目前医院普遍使用的是人工监控输液装置，依靠软管夹来控制速度，药物的有无、流速和温度将会威胁病人的生命安全。

若滴速设置不当，不仅会影响药物疗效，严重时将威胁到病人的生命；在输液完毕时，若不及时处理，会导致血液回流甚至是形成空气栓塞而猝死。

但若处理过早，又会造成药液的浪费等弊处。

因此常引来病人的不满甚至投诉，使医护人员工作量大而且辛苦。

而医院方面也因为这个而造成直接的经济损失，不利于医疗事业的健康发展。

另外，低温输液反应也是困扰医护人员多年的难题。

当低温药液进入静脉后，极易使患者出现冰冷、酸胀麻痛等不适的感觉。

扬中市会引发血管痉挛、寒战、胸闷、气促等症状。

尤其是术后的患者、婴儿、老年患者、发烧患者、低温大容量输液会造成凝血机能障碍、伤口愈合缓慢、住院时间延长、药物代谢速度降低等多种并发症的发生。

严重的甚至会危及生命。

以前医护人员和家属大都采用在进针部位热敷的方法补救。

这种方法不但使用不便。

而且药液温度忽高忽低，对药性的稳定性和疗效有一定负面影响。

基于以上情况，本项目以单片机AT89C52为核心，辅以红外传感器、温度传感器、数码管、蜂鸣器、加热器等电子元件，通过远程监控的方法实现输液情况的远程实时监测来解决上述问题。

（二）立项意义

本设计根据医院实际存在情况，设定液位警戒位置和液体微加热功能。

同时具备报警的功能，使用红外传感器，达到安全、无毒、使用方便的标准。

使得传统医疗走向自动化或半自动化，让护理人员能够全面综合地照顾病人，这将会是让医疗器械加速自动化与半自动化进程，提高医护质量。

这设备能在医疗问题突出的今天，相应国家医疗安全的相关规定，缓解医患关系。

该设备可广泛应用于医院的各种科室和手术室，适用于重症加强护理病房输液治疗，也可以适用于家庭输液。

设备结构简单，费用低，所以对液体点滴速度监控器的研究设计十分有意义。

该课题设计内容接近生活，实用性强。

是单片机技术的一个很综合的应用，因此可以通过该设计课题进一步掌握单片机应用技术，从而将理论知识和实践能力有个更好的结合，达到本科阶段综合能力的培养和提高。

目前单片机的应用越来越广泛，作为工科大学生也应该具备这方面的知识和应用能力，才能更好的满足社会需求，进一步向工程等更高的地方发展，同时此课题也具有广泛的民用开发前景。

二、项目介绍

（主要研究开发（产品开发）内容、工作原理、技术关键以及科研创新的主要方式）

（一）产品开发内容

1）功能设计

a）液位检测模块

为了避免输液完毕后没有及时处理以及处理过早造成的药物浪费，利用光电式红外装置对不同介质折射率不同这一特性，在滴瓶瓶口3cm处放置光电式红外装置并与单片机连通，以便实时监控。

此位置为药液警戒线。

b）预警模块

在滴瓶液面低于警戒线时，红外传感器会传递预警信号至单片机，此时预警铃声响起，警示灯开启，通知医护人员前来处理，若医护人员未点击确认按钮，则铃声会间断响起，直至处理完毕。

c）点滴滴速检测模块

由于传统输液都采用墨菲式管的轮夹，输液速度难以精确，本项目采用对小滴壶进行测速的方式，精确控制。

采用红外对管发射接收测量输液点滴速度。

该方案的基本原理是在点滴落下时阻挡了接收管接收红外线，产生高电平的脉冲信号。

为了提高抗干扰能力，可以采用两对红外传感器一发一收。

d）点滴滴速控制模块

当点滴滴速超过一定范围后，自动调整点滴速度。

通过调整滴瓶的

高度H。

根据滴瓶的高度与滴速成正比的关系，由电动机带动储液瓶使储液瓶上升或下降改变高度H，从而调节点滴速度。

e）通信模块

在医护人员的监控室内可以看到发生预警的座位号数，方便快速地处理。

f）温控模块

在输液管上安装温度传感器，将检测到的数据显示在数码管上并传给单片机，当超出所设定范围后，自行进行调整。

（二）系统工作原理

1）总的思路：

◆

◆、

本项目是以单片机AT89C52为核心设计的一款点滴注射系统，可通过对输液瓶内液面高度的实时监控并包括输液结束或换液预警，以及与医护人员的通信；同时，利用电机对输液速度进行控制，使输液速度保持在一定安全范围；并且本项目还会对进入患者的药业温度进行控制，避免低温输液反应的发生。

2）工作流程框图：

3）工作原理

a）液位检测模块

●红外发送接收方式

通过设置输液瓶的最低液面，将红外接收发送对管固定于警戒线的水平线上，利用红外线穿过有无液体的输液瓶所接收到的数据的不同来判定液位是否低于警戒线。

b）预警模块

当液面低于警戒线后，启动预警模块，这个模块包含医护人员控制室内的蜂鸣器、LED灯、数码管显示器。

当预警模块启动后，数码管显示需处理的病人座位号。

c）点滴滴速检测模块

同液面检测模块的红外接收方式一样，预先设定一分钟内应滴落的点滴数的范围，在点滴小壶两侧固定红外接收发送对管，计算在一分钟内所滴落的点滴数。

并显示在数码管显示屏上。

d）点滴滴速控制模块

当一分钟内所滴落的点滴数不在设定的范围内时，利用点滴瓶与输液位置的高度差可控制滴速的原理，使用电机拉动点滴瓶进行调速。

e）通信模块

当预警模块启动后，监控室医护人员适用按键作为受理的响应，医护人员按下按键后，蜂鸣器关闭、LED灯熄灭、数码管显示清空。

f）温控模块

温度传感器间歇性采集数据并传给单片机，单片机将得到的数据与设定的数据进行对比，当药业温度超出范围时，单片机通过引脚输出低或高电平，经三极管S9013反相连接至NMOS管的栅极，从而控制加热电路的导通或断开。

（二）技术关键点

单片机AT89C51及各元件之间的应用

红外传感器原理与设计

静脉注射相关原理

数码管、驱动电路等电子元器件的控制

（三）科研创新的主要方式

a）反馈方式的创新

通过对单片机技术的应用，实现更自动化的医患之间的通信。

这种通信方式避免了人力物力上的浪费，也减少了医患之间发生矛盾的几率。

b）合作双赢

由于整个装置简单实用，操作简单，安装方便，成本低，更利于推广实现。

并达到安全、无毒、使用方便的标准。

使得传统医疗走向自动化或半自动化，让护理人员能够全面综合地照顾病人，这将会是让医疗器械加速自动化与半自动化进程，提高医护质量。

三、项目预期目标（主要技术经济指标、应用前景）

（一）主要技术经济指标

本项目主要是开发一个基于单片机AT89C51技术的点滴预警系统，用以解决在输液过程中的滴速问题及输液完成后不处理或处理过早问题，实现更自动化的操作。

从我们使用的技术设备和当前市场需求分析来看，我们的技术经济指标是相当可观的。

技术经济指标主要包括以下几个方面：

1.仿真的预期效果

1）液位检测低于警戒线后启动预警模式。

2）滴速超出设定范围后自行进行调速。

3）当多位同时预警时，响应后，两分钟内不处理再次预警，此时判断依据为小滴壶内是否还有点滴下落。

2.运行可用率

本产品在非人破坏情况下，均可以正常使用。

成品可用率可以达到99.2%，产品使用寿命可达3年以上。

正常情况下使用220V交流电，在外部断电紧急情况下，可以自动启动门禁自备电池，供电可持续3天。

3.产品应用范围及特色

我们的产品是基于单片机AT89C51技术的点滴预警系统，与传统输液监控方式相比较，更加方便、安全。

产品应用范围也十分广泛，可以使用在牧场牲畜饮水池、蓄水池等等。

（二）产品前景

该医院输液监控系统装置不仅是一个简单的控制问题,他还涉及到医学、光学、电学、传感器应用、单片机控制、程序设计等诸多问题。

该装置将多门学科有机地结合起来,并成功的应用到实际的问题中。

该装置有针对性强、使用方便、操作简单、成本低廉、价格合理、利于推广等优点。

可以利用医院已有的报警装置,不需要医院重新布线,从而合理利用已有资源。

并且该装置调节速度快、功能齐全、性能指标优良,最大相对误差仅有2%。

四、项目实施方案

（一）人员分配

根据小组成员对不同技术的掌握程度，将本项目分为电路的设计，系统软件设计两个模块，各成员首先进行相关资料查阅，主要研究自己所负责的功能模块。

然后共同完成软件的编写，系统调试，,仿真过程，文档编写等工作。

在整个方案实施过程中我们会团结协作，互助互补，不断地进步，一起攻克我们在项目中遇到的难题。

（二）仿真技术设备

AT89C51单片机、光电式红外传感器、步进电机、加热设备

（三）关键技术指导

在整个方案实施过程中我们小组6人团队会团结协作，互助互补，不断地学习进步，一起攻克我们在项目中遇到的难题。

最大限度的利用网络，图书馆和学院设备等可及的资源，在遇到无法克服问题时寻求老师的指导。

五、计划进度安排

时间估计

项目主要内容

阶段目标及成果

第一阶段

2月

各成员通过网络，图书馆，相关公司等途径了解与本项目有关的知识，搜集并学习相关资料，搭建所需环境，提出可能遇到的问题，做好准备工作。

为整个项目做好前期的知识、环境及材料的准备，写出室外机的设计与改进方案和会遇到的问题，以便日后逐步解决。

第二阶段

3月

购买项目所需材料，着手电路的设计与代码框架

为实际的点滴系统的开发做好硬件模型准备。

第三阶段

4月到7月

为各部分编写程序，调试各个模块，并配置相关参数使之能正常运作。

完成软件模块基本功能的实现，写下新发现的问题，在问题中不断的完善该系统。

第四阶段

8月到10月

整合整个系统，在实验室条件下完成仿真。

撰写后期论文并提交总结报告，进行专家审核，同时申请专利。

系统性能稳定，仿真效果达到各项性能指标。

六、经费预算

项目经费初步预算如下表：

设备费

材料费

资料费

其他

合计

200

300

200

100

800

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