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電氣工程及其自動化專業(yè)論文開題報告
開題報告是寫畢業(yè)論文的第一個任務(wù)，其作用是闡述論文選題依據(jù)以及講述初步構(gòu)思的實驗思路，以下是小編搜集整理的電氣工程及其自動化專業(yè)論文開題報告，歡迎閱讀參考。
題 目： 基于單片機的輸液監(jiān)護器的設(shè)計
1文獻綜述
1.1 本課題的意義
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和牛活水平的提高，人們對各種醫(yī)療產(chǎn)品性能要求也越來越高。在傳統(tǒng)的輸液過程中存在著輸液過程中需要人工監(jiān)護，輸液速度不精確等弊端。輸液精度得不到可靠保證，因此需要一種自動輸液監(jiān)護系統(tǒng)以滿足人們的需求[1]。
輸液是當前治療疾病的最基本的醫(yī)療方法之一，醫(yī)院在對病人進行輸液治療過程中，需要根據(jù)輸液的藥物和患者的病情選擇合適的靜脈輸液滴流速度。目前對靜脈輸液的監(jiān)控普遍采用人工方式，由護士根據(jù)經(jīng)驗，將滴速調(diào)至合適值。當液體輸完時，如床旁無陪護或醫(yī)護人員未及時換藥或拔針頭，將會出現(xiàn)空氣進入血管內(nèi)形成空氣栓塞、凝血堵針頭等情況[2]。為此患者家屬需要陪同病人并且不斷地觀察輸液情況，這樣容易導(dǎo)致交叉感染，患者也得不到良好的休息，影響治療質(zhì)量和患者康復(fù)。同時，護士也需要不停地巡視病房，增加工作負荷，有時還會產(chǎn)生醫(yī)療糾紛。為了提高輸液過程的安全性和降低輸液過程中的勞動強度，提出了基于單片機和藍牙無線通信技術(shù)的自動輸液監(jiān)護系統(tǒng)設(shè)計[3]。
因此針對目前國內(nèi)醫(yī)院在輸液監(jiān)控方面的缺陷，設(shè)計了一種基于光電檢測和藍牙無線傳輸?shù)谋O(jiān)護系統(tǒng)。系統(tǒng)從站以AT89C51單片機為核心對輸液監(jiān)控儀器進行設(shè)定并對輸液過程進行監(jiān)控[4]。在監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸過程中采用藍牙技術(shù)，消除了電纜連接，增加了監(jiān)測系統(tǒng)的小型性和便攜性。該系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用在輸液監(jiān)控管理中，還可以適當改造應(yīng)用于其他領(lǐng)域，如醫(yī)院其他監(jiān)控管理和小區(qū)安全網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，具有重要的實用價值[5]。
1.2 國內(nèi)外發(fā)展狀況
國外對智能型輸液裝置的研究較早，如日本、美國和德國等國家上世紀八十年代末就進行了智能型輸液裝置的研制。早在幾年前，發(fā)達國家許多住院床位就已經(jīng)配備了輸液泵。輸液泵是一種多功能輸液控制器，能夠較為精確地控制輸液速度，并實現(xiàn)輸液阻塞、氣泡混入和輸液完成報警[6]。我國只是在一些大醫(yī)院才有部分配備，且大多是國外產(chǎn)品，類型多樣，性能較好，如日本JMS株式會社的OT.601型輸液泵(控制精度為10%)和SP一500型注射泵，美國、德國、以色列等國家也有性能較好的產(chǎn)品。但是價格普遍比較昂貴，在兩萬元人民幣左右，使大部分三級甲等以下醫(yī)院望塵莫及。國內(nèi)對輸液裝置的研制起步較晚，大都在九十年代中期開始研究，市場上也有一些國產(chǎn)輸液裝置，如北京科力豐高科技發(fā)展有限責任公司的ZNB系列產(chǎn)品[7]。不過總體來說其功能也只是側(cè)重于精確輸液控制，種類較少，性能也需改進，加上不菲的價格，所以也只能是和進口輸液泵爭一點市場份額，未能在各級醫(yī)院大面積的推廣普及。由于規(guī)范操作下，輸液阻塞、氣泡混入是可以避免的，因此輸液速度的控制和輸液完成報警成為了人們更為關(guān)心的問題[8]。而且輸液完成報警器的研制也成為近年來的一個熱門課題，根據(jù)前年對國家知識產(chǎn)權(quán)局專利信息的查詢，已有67種輸液完成報警器專利技術(shù)，但由于各專利技術(shù)或多或少都存在著這樣或那樣的缺陷，諸如安全性、可靠性、成本及可操作性等問題，致使真正轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的專利并不多。作為一種醫(yī)療器械，安全性、可靠性是基礎(chǔ)，作為一種只有普及到每一位輸液病人才有實際意義的產(chǎn)品，使用方便和足夠低的價格又是一種基本要求，所以，這種產(chǎn)品即便安全性、可靠性得到了充分保證，但如果沒有簡便的操作和足夠低的價格作支撐，想要順利推廣也是不可能的[9]。
我國是世界上擁有醫(yī)院最多的國家，具有龐大的消費群體。近幾年來，由于政府的支持，醫(yī)療器械發(fā)展迅速。醫(yī)療器械是壁壘較高的行業(yè)，并且屬于國家重點鼓勵發(fā)展的行業(yè)。按照原國家經(jīng)貿(mào)委指定的《醫(yī)療器械行業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃》，到2010年我國醫(yī)療器械總產(chǎn)值將達到1000億元，在世界醫(yī)療器械市場上的份額將占到5%;到2050年這一份額將達到25%，成為世界一流的醫(yī)療器械制造強國[10]。
1.3 未來發(fā)展趨勢
靜脈輸液是臨床醫(yī)學(xué)中的一個重要的治療手段和醫(yī)學(xué)監(jiān)護的一項重要內(nèi)容，在各個醫(yī)院的醫(yī)療工作中被廣泛應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計住院輸液率為70%～80%。它不僅是一種重要的給藥途徑，而且還是給患者補充體液、營養(yǎng)的重要方法。在輸液過程中，輸液速度是一個很重要的參數(shù)，一般要根據(jù)患者年齡、病情和藥物種類等因素來分別確定[11]。同時，在靜脈輸液過程中，必須有人陪護，以防鼓包等事故發(fā)生，尤其對術(shù)后幾乎需要24小時不問斷輸液的患者的監(jiān)護，更是讓護理者身心憔悴[12]。當護理者發(fā)生困倦時，極易發(fā)生事故。通過調(diào)查得知，目前幾乎所有醫(yī)院因種種原因仍沒有采用輸液監(jiān)控系統(tǒng)，而是采用傳統(tǒng)的輸液方法，即將液體容,器掛在一定高度，利用液體靜壓原理與大氣壓的作用使液體下滴，將大量滅菌藥液直接滴入靜脈內(nèi)，從而達到治療目的。用軟管夾對軟管夾緊和放松控制滴速，醫(yī)護人員按藥劑特性對滴速進行控制。由于這種滴速控制是通過肉眼觀察進行估計的，需要根據(jù)經(jīng)驗來調(diào)節(jié)，使得點滴流速不夠準確，影響了治療效果，以至危害病人健康。當液體輸完時，如床旁無陪護或醫(yī)護人員未及時換藥或拔針頭，將會出現(xiàn)回血等情況[13]。為此患者家屬需要陪同病人并且不斷地觀察輸液情況，這樣容易導(dǎo)致交叉感染，患者也得不到良好的休息，影響治療質(zhì)量和患者康復(fù)。同時，護士也需要不停地巡視病房，增加工作負荷，有時還會產(chǎn)生醫(yī)療糾紛�；谝陨锨闆r，設(shè)計實現(xiàn)一種智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)，對治療過程采用自動化監(jiān)控和管理是發(fā)展的必然趨勢[14]。
參考文獻
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14. Allen W.Scott.RF Measurements for Cellular Phones and Wireless DataSystems.Wiley—IEEE Press，2008.
2.本課題要研究或解決的問題和采用的研究手段及途徑。
2.1 系統(tǒng)的設(shè)計要求
1)要求：
用單片機監(jiān)視并控制輸液器的輸液速度，各個相關(guān)參數(shù)由LED動態(tài)顯示，并能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的掉電保護和電腦的集中監(jiān)控。
�、賳纹瑱C系統(tǒng)能夠準確地設(shè)定輸液器的輸液速度，并通過光電開關(guān)傳感器檢測輸液器的輸液速度，在LED顯示器上顯示出來，在速度過快、過慢或停止時予以報警。
�、趩蝹�輸液器的輸液情況可以通過無線通訊的方式傳送給電腦，監(jiān)控電腦能監(jiān)測并設(shè)定輸液器的輸液速度。
�、郾O(jiān)測參數(shù)由LED動態(tài)顯示。
�、軐崿F(xiàn)測量參數(shù)的掉電保護。
⑤測量和控制的誤差范圍為：<10%。
�、薏捎秒姵刈鳛楣╇婋娫�，功耗低，體積小，重量輕，使用方便。此外還要求安全可靠，計量準確，適應(yīng)實際應(yīng)用的要求。
2)設(shè)計內(nèi)容
①根據(jù)設(shè)計要求確定系統(tǒng)中輸入/輸出信號的種類、數(shù)量和特點。
�、诖_定CPU的選型與硬件的接口等的配置。
�、圻M行硬件的設(shè)計，主要是整個系統(tǒng)的電路原理圖的繪制和對應(yīng)的PCB板的布線設(shè)計。
�、苓M行軟件設(shè)計，根據(jù)控制要求編寫控制系統(tǒng)的控制程序和監(jiān)控程序。
�、堇L制電氣原理圖和接線圖。
2.2 系統(tǒng)的總體設(shè)計方案
輸液監(jiān)控系統(tǒng)以AT89C51單片機為中心，單片機需要電源電路、復(fù)位電路、振蕩電路來保證其正常工作。系統(tǒng)的默認速度設(shè)定值為60滴/min，可以通過鍵盤來修改設(shè)定值。采集裝置通過光電開關(guān)傳感器對速度進行檢測，并以電信號的形式傳給單片機，經(jīng)運算、分析、處理后單片機將數(shù)據(jù)傳給LCD顯示模塊，實現(xiàn)輸液速度的顯示。通過對設(shè)定值和實際值的比較來控制電動機的正、反轉(zhuǎn)，從而帶動輸液器上的控制齒輪上升下降，達到控制輸液速度的目的。另外，當采集裝置通過光電開關(guān)傳感器檢測到的速度值過低或過高時，直接起動聲報警裝置。若聲報警持續(xù)1min后無人復(fù)位，則由單片機發(fā)出信號控制電動機，使輸液器上的小滑輪處于無液滴滴出的狀態(tài)，這樣可以大大提高輸液的安全性。采用nRF905無線通信芯片把主站和多個從站連接成一個系統(tǒng)，實現(xiàn)主機與從機的遠程通信，即遠程控制。
2.3 系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)途徑
設(shè)計采用光電檢測與單片機控制，通過藍牙無線傳輸實現(xiàn)對病人輸液過程的控制。其主要功能是：⑴設(shè)定輸液的速度與輸液的時間;⑵通過藍牙遠程監(jiān)控輸液的速度;⑶當輸液臨近結(jié)束或在輸液過程中出現(xiàn)異常時發(fā)出警報;⑷采用分布式主、從站設(shè)計對各輸液過程進行集中管理和控制。
系統(tǒng)主要分為兩大部分：⑴主站(監(jiān)控中心)，由PC機和藍牙設(shè)備組成，收集各從站的實時信息，進行遠程監(jiān)控及報警，同時通過數(shù)據(jù)庫了解病人的基本信息。⑵從站(指多個分站)，由單片機系統(tǒng)構(gòu)成，完成對某一具體輸液過程的控制。它包括：鍵盤與顯示模塊、滴速檢測模塊、滴速控制模塊、聲光報警模塊及藍牙傳輸模塊。
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