多功能输液检测系统设计
本输液报警器运用光电技术检测的原理，伴随着现代化的医疗技术越来越成熟，不断发展的智能化自动化的控制系统。为了减轻医护人员的工作压力，同时也减轻病人的痛苦。医疗器械正像当今时代的工业潮流一样，不断向更加智能化，自动化的方向发展。在临床医治中，最常见最重要的治疗方法就是输液。本课题研究的内容便是将智能化和自动化的多功能输液报警器应用到实践中。主要功能在于对利用光电对管监测输液管内液体状态的影响进行研究，当输液管内透射率发生改变时，光电对管捕捉并反馈信号给单片机，从而实现报警，步进电机转动夹紧输液管，使液体流动停止，防止出现回血现象。本系统的研究对减轻病人的痛苦及家属的负担，可以极大的提高医护人员的工作效率和疲劳度。
目录
一、绪论 1
（一）课题的背景和意义 1
1.课题的背景 1
2.医疗输液现状 1
二、总体设计方案概述 2
（一）系统硬件设计方案 2
（二）各模块设计方案论证 2
1.光电检测模块 2
2.点滴速度测量方案 3
3.步进电机夹死模块 3
4.显示器接口电路方案 4
（三）总体设计思路 4
三、系统各模块硬件设计 5
（一）光电模块设计与特征参数的选择 5
1光电转换电路构成 9
（二）报警模块设计 10
（三）步进电机夹死模块设计 10
（四）数码管计数模块设计 11
（五）315M无线收发模块 12
四、系统软件设计与论证 13
（一）软件设计构成 13
1.系统软体的设计主要由以下几个模块组成 13
（二）设计原则 14
1. 主控模块设计 14
2.光电检测程序设计 15
3. 报警程序设计 16
五、整体调试 17
（一）软件系统与仿真 17
（二）硬件系统的调试 17
(三)不足之处 18
结 论 20
研究成果 21
致谢 22
参考文献 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
23
附录 24
（一）电路图 24
（二）元件清单 25
（三）程序 26
一、绪论
（一）课题的背景和意义
医疗器械的正确应用与患者的生命密切相关，在医疗中，一个非常细小的失误，就会造成严重的后果，轻则致残，重则丧命。而最常见也最常使用的医疗器械便是输液。其原理是利用大气压的差和重力差，将输液瓶挂在高处，将药液输入患者的血管，进入患者血液循环。通常患者在进行输液时，需要时刻注意输液瓶内的药液情况，对患者或者陪护的家属造成了一定的负担。为了解决这个问题，我们利用了随着现代的科技不断进步的传感器技术。传感器以其稳定性，可靠性，和良好的安全性能被应用于各行各业中。为各种难解决的问题提供便捷的解决方法。
如今，光电传感技术被不断的应用于工业生产中，例如：红外触摸框、流水线光电产品自停装置，极大的利用了光电传感器的稳定性，不受可见光干扰、安全，节能的优点。此设计将光电对管应用于医疗中，将人工的监视转变为智能，自动化的监视，可以减轻病人的痛苦，同时降低风险，减少医疗器材的浪费，避免一些对环境的污染。
本文阐述了一种利用光电传感技术根据在输液管夹持位置的不同检测输液药液/血液/空气三者界面的辨别方法，根据传感器夹持位置的不同从而起到不同的检测作用。当输液管中无药液时，发光二极管发射的光强度不足以穿透输液管使得光敏三极管接收到信号。此时输出高电平，蜂鸣器报警。通过调节器件电阻，当输液管出现血液逆流时，光敏电阻的报警阈值亦可处于透明药剂与血液的界面。本设计方案结构简单，成本低廉，一定程度上降低了人力和物力，大大减轻了病人及其家属的心理负担并在一定程度上为病人提供了些许舒适感。
1.课题的背景
以输液报警系统为例：由于目前大部分的医疗机构，尤其是偏落后点的医院仍然采取人工方式。这种方式较之于传感器相对落后，需人工监控，输液时必须时时盯着输液瓶，以防液体输完，造成回血、凝血、血管充入空气等严重后果。而输液报警器利用在输液管上安装发光二极管和光敏三极管的设计理念。当管内无药业通过时，发光二极管的光线只能有少一部分溢出，当管内有药液时。剖面相当于凸透镜，使得光线透过输液管聚焦，照射到光敏三极管上，在无药水的情况下，蜂鸣器报警。
2.医疗输液现状
国内外对于普通的输液报警设备都曾做过或多或少的实验与研究，并成功研制出一些新产品。目前来说这种技术也只是被很多大型的医院引进，虽然都取得了很多积极的成果，但是，血液逆流的检测的功能却没有在该类产品中得到体现。而血液逆流现象是十分危险的。目前，依靠人工肉眼判断来防止这类现象出现，往往当识别的时候就已经造成血液逆流；重症病人、儿童、老人等这一类群体输液时，往往需要人员陪同，而陪同人员所起的作用是通过不断的监控输液瓶内药液的余量，防止出现意外情况。耗费人力，同时可能耽误工作，造成一定的人力和时间的浪费。而且人工监控易出错，稍有疏忽，就会因为不及时发现引起重扎，回血等问题，严重的会造成不必要的医疗事故。所以依靠人工判断并不是一个行之有效的方法。因此，一款兼具输液报警装置，又能防止血液逆流的医疗设备是非常具有开发潜力的。
通过调节器件电阻，当输液管出现血液逆流时，光敏电阻的报警阈值亦可处于透明药剂与血液的界面。本设计方案结构简单，成本低廉，一定程度上解放了人力，提高了病人的舒适度、减轻陪同家属的压力。
二、总体设计方案概述
（一）系统硬件设计方案
本课题的输液系统主要由四个部分构成：
光电检测模块
步进电机夹死模块
315M无线传输模块
蜂鸣器报警模块
设计思路是把整个系统分为硬件设计、软件设计、整机调试三个部分。把各个部分分为几个模块逐步作业，进而完成各部分设计，最后完成整个课题的设计与制作。
关键问题：1、采用红外光电对管作为传感器，减少可见光对传感器精确性的干扰；
2、反馈信号给单片机，发出信号给蜂鸣器模块实现报警；
3、步进电机夹死输液管。
（二）各模块设计方案论证
1.光电检测模块
方案一：利用光电对管发射和接收。当输液管内介质透射率发生改变时，光线透过的量也会发生不同程度的改变；当管内是空气或者血液时，由于红外发射管的光强度不足以穿透输液管，此时光敏三极管无法接收信号，反馈信号给单片机，单片机检测到信号后进行中断报警。
方案二：称重传感器检测。在输液瓶上方悬挂重力感应器，提前设定一个重力值，当输液瓶和输液管的总质量低于设定值时，反馈单片机进行报警。
比较上述两种方案，从实用性和便捷性等方面考虑，选择方案一。可以减少药液浪费，用时也能保证测量的精确度、防止因为输液管放置位置的不同产生质量误差。
2.点滴速度测量方案
方案一:?用发可见光的二极管和光敏三极管作为光电传感器件。由于光照的变化，需要对传感器做特殊光照处理，当夹持在输液管时，会透过输液管溢进少量可见光，影响光敏三极管做出准确判定，此种方案不可取。
目录
一、绪论 1
（一）课题的背景和意义 1
1.课题的背景 1
2.医疗输液现状 1
二、总体设计方案概述 2
（一）系统硬件设计方案 2
（二）各模块设计方案论证 2
1.光电检测模块 2
2.点滴速度测量方案 3
3.步进电机夹死模块 3
4.显示器接口电路方案 4
（三）总体设计思路 4
三、系统各模块硬件设计 5
（一）光电模块设计与特征参数的选择 5
1光电转换电路构成 9
（二）报警模块设计 10
（三）步进电机夹死模块设计 10
（四）数码管计数模块设计 11
（五）315M无线收发模块 12
四、系统软件设计与论证 13
（一）软件设计构成 13
1.系统软体的设计主要由以下几个模块组成 13
（二）设计原则 14
1. 主控模块设计 14
2.光电检测程序设计 15
3. 报警程序设计 16
五、整体调试 17
（一）软件系统与仿真 17
（二）硬件系统的调试 17
(三)不足之处 18
结 论 20
研究成果 21
致谢 22
参考文献 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
23
附录 24
（一）电路图 24
（二）元件清单 25
（三）程序 26
一、绪论
（一）课题的背景和意义
医疗器械的正确应用与患者的生命密切相关，在医疗中，一个非常细小的失误，就会造成严重的后果，轻则致残，重则丧命。而最常见也最常使用的医疗器械便是输液。其原理是利用大气压的差和重力差，将输液瓶挂在高处，将药液输入患者的血管，进入患者血液循环。通常患者在进行输液时，需要时刻注意输液瓶内的药液情况，对患者或者陪护的家属造成了一定的负担。为了解决这个问题，我们利用了随着现代的科技不断进步的传感器技术。传感器以其稳定性，可靠性，和良好的安全性能被应用于各行各业中。为各种难解决的问题提供便捷的解决方法。
如今，光电传感技术被不断的应用于工业生产中，例如：红外触摸框、流水线光电产品自停装置，极大的利用了光电传感器的稳定性，不受可见光干扰、安全，节能的优点。此设计将光电对管应用于医疗中，将人工的监视转变为智能，自动化的监视，可以减轻病人的痛苦，同时降低风险，减少医疗器材的浪费，避免一些对环境的污染。
本文阐述了一种利用光电传感技术根据在输液管夹持位置的不同检测输液药液/血液/空气三者界面的辨别方法，根据传感器夹持位置的不同从而起到不同的检测作用。当输液管中无药液时，发光二极管发射的光强度不足以穿透输液管使得光敏三极管接收到信号。此时输出高电平，蜂鸣器报警。通过调节器件电阻，当输液管出现血液逆流时，光敏电阻的报警阈值亦可处于透明药剂与血液的界面。本设计方案结构简单，成本低廉，一定程度上降低了人力和物力，大大减轻了病人及其家属的心理负担并在一定程度上为病人提供了些许舒适感。
1.课题的背景
以输液报警系统为例：由于目前大部分的医疗机构，尤其是偏落后点的医院仍然采取人工方式。这种方式较之于传感器相对落后，需人工监控，输液时必须时时盯着输液瓶，以防液体输完，造成回血、凝血、血管充入空气等严重后果。而输液报警器利用在输液管上安装发光二极管和光敏三极管的设计理念。当管内无药业通过时，发光二极管的光线只能有少一部分溢出，当管内有药液时。剖面相当于凸透镜，使得光线透过输液管聚焦，照射到光敏三极管上，在无药水的情况下，蜂鸣器报警。
2.医疗输液现状
国内外对于普通的输液报警设备都曾做过或多或少的实验与研究，并成功研制出一些新产品。目前来说这种技术也只是被很多大型的医院引进，虽然都取得了很多积极的成果，但是，血液逆流的检测的功能却没有在该类产品中得到体现。而血液逆流现象是十分危险的。目前，依靠人工肉眼判断来防止这类现象出现，往往当识别的时候就已经造成血液逆流；重症病人、儿童、老人等这一类群体输液时，往往需要人员陪同，而陪同人员所起的作用是通过不断的监控输液瓶内药液的余量，防止出现意外情况。耗费人力，同时可能耽误工作，造成一定的人力和时间的浪费。而且人工监控易出错，稍有疏忽，就会因为不及时发现引起重扎，回血等问题，严重的会造成不必要的医疗事故。所以依靠人工判断并不是一个行之有效的方法。因此，一款兼具输液报警装置，又能防止血液逆流的医疗设备是非常具有开发潜力的。
通过调节器件电阻，当输液管出现血液逆流时，光敏电阻的报警阈值亦可处于透明药剂与血液的界面。本设计方案结构简单，成本低廉，一定程度上解放了人力，提高了病人的舒适度、减轻陪同家属的压力。
二、总体设计方案概述
（一）系统硬件设计方案
本课题的输液系统主要由四个部分构成：
光电检测模块
步进电机夹死模块
315M无线传输模块
蜂鸣器报警模块
设计思路是把整个系统分为硬件设计、软件设计、整机调试三个部分。把各个部分分为几个模块逐步作业，进而完成各部分设计，最后完成整个课题的设计与制作。
关键问题：1、采用红外光电对管作为传感器，减少可见光对传感器精确性的干扰；
2、反馈信号给单片机，发出信号给蜂鸣器模块实现报警；
3、步进电机夹死输液管。
（二）各模块设计方案论证
1.光电检测模块
方案一：利用光电对管发射和接收。当输液管内介质透射率发生改变时，光线透过的量也会发生不同程度的改变；当管内是空气或者血液时，由于红外发射管的光强度不足以穿透输液管，此时光敏三极管无法接收信号，反馈信号给单片机，单片机检测到信号后进行中断报警。
方案二：称重传感器检测。在输液瓶上方悬挂重力感应器，提前设定一个重力值，当输液瓶和输液管的总质量低于设定值时，反馈单片机进行报警。
比较上述两种方案，从实用性和便捷性等方面考虑，选择方案一。可以减少药液浪费，用时也能保证测量的精确度、防止因为输液管放置位置的不同产生质量误差。
2.点滴速度测量方案
方案一:?用发可见光的二极管和光敏三极管作为光电传感器件。由于光照的变化，需要对传感器做特殊光照处理，当夹持在输液管时，会透过输液管溢进少量可见光，影响光敏三极管做出准确判定，此种方案不可取。
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