便携式智能输液器的研究

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伴随着科技的发展，目前越来越多的领域需要对流体量或流速进行精确控制。特别是现代医疗领域对静脉输液流速和护理的要求越来越高。使用便携式智能输液器，病人可以在输液期间自由活动，消除了病人由于长期卧床或静坐给身体带来的不适，也避免了传统输液方式的诸多不便护理毕业论文;在野外、战争、紧急救护等情况下使用简单方便可靠，可以大大减少人力资源的浪费。而且能精确控制药液的输液量和输液速度，能对输液过程中出现的异常情况进行监测报警，同时及时自动关断输液通路，防止输液事故的发生。便携式智输液器的应用有助于减轻医护人员的工作强度，提高输液的安全性、精确性以及医护人员的工作效率。本文选择步进电机作为输液泵的驱动电机，通过对目前常用输液泵的优缺点的分析，选择DG-1盘状蠕动泵，提出一种新型设计方案。硬件电路采用C8051F005单片机作为控制核心，利用集成芯片L297和L298来驱动步进电机，并设计了驱动电路。通过按键控制步进电机的转速和转数实现对输液速度和输液量控制。步进电机与输液泵之间通过橡胶连接头实现连接，可缓解输液时由步进电机振动引起的脉动。通过比较光电式、电容式和超声波式三种对输液过程中空气的检测方法，得出超声波 护理专业毕业论文检测法为输液管内空气检测的理想方法。根据超声波检测法的工作原理，针对输液管气泡检测的具体要求，选用超声波气泡探测器传感器进行气泡检测，并对其可行性进行了原理性的分析和论证。并设计了超声波换能器的结构和信号处理电路，能够实现二重气泡检测功能。使用者通过控制护理毕业论文范文键盘和LCD可以方便地对输液器进行参数设置；电源监测和报警提示功能提高了系统的可靠性和安全性；温度补偿功能减轻了药液温度过低时给输液者带来的不适；参数设置记忆功能显示了系统设计的人性化特点。紧随着科技的高速发展，很多领域需要控制液体的流量，比如化工领域中对检测和分析微量化学微量元素，医疗保健领域里，药液输液速度与输入量等等，这些领域需要精确地控制以达到较好的治疗效果。临床常用的一种治疗方法是静脉输液，它是根据大气压和液体静压原理将大量电解质、无菌液体、药物从静脉输入体内的方法。特别是急诊、创伤情况下，更是一种必不可少的治疗方案。结构简单、价格便宜的普通输液器在临床上已得到广泛的应用。它主要由进气管、连通输液管至输液瓶的穿刺针及输液管上配置的莫非氏滴壶、轮夹、针头组成，它依靠液位差所提供的压力这种原理向病人体内输液体。由于输液需要通过悬吊液瓶，与病人输液部位形成液位差来进行，护理学本科毕业论文所以使得操作使用极不方便，当病人在输液需要走动时，必须有人陪同并高举输液瓶（袋）才行，尤其在野外、战场、抢险救灾转运大量伤病员时，往往存在输液架不足或根本就没有输液架的情况，这时输液治疗时就不得不要一人高举输液瓶(袋)，这样不仅不方便，又浪费了宝贵的人力，更重要的是还容易影响治疗效果。此外因为输液需要依靠重力，所以输液瓶中将会导入外界空气，更容易将药液污染。而普通输液器缺少阻塞报警、危险气泡报警和输液完毕提示等功能，在输液过程容易出现异常情况如危险气泡、阻塞时，它做不到自动报警，更不能及时切断输液通路，这样不仅给护理人员增加了负担，更容易产生不良后果。伴随着医疗事业的高速发展，在临床输液上人们的要求越来越高，想可以根据药物和患者情况的不同加以合适的输液速度，在糖尿病人注射胰岛素和癌症病人化疗时往往采用一次性注射较大剂量的药液，这种做法不但使得药品浪费，而且药物的作用时间更会缩短必然影响治疗效果，所以需要按照一定的速度，输入一定量的药液，为了达到治疗的最佳效果，最大程度地降低药物对人体的危害；面对老人、儿童和体质较弱者输送麻醉药、降压药硝普钠、TPN等某些特殊药物时，输液速度和输液量需要加以精确控制，否则会产生严重的后果[2].临床输液普遍采用挂瓶，依靠重力实现输液并用眼睛观察药液的滴数，依靠手动夹子来控制输液速度，这样很难精确控制输液速度，而且造成动作量大。采用过快速度的静脉输液时可能导致中毒，更严重时会导致水肿和心力衰竭；相反则可能发生药量不够或是无谓地延长输液时间，这样治疗效果必然受影响，并增加了患者和护理工作不必要的负担[3，4]。所以医生和患者都渴望能有一种智能化、高性能、并能够精确控制输液量和输液速度且使用方便的输液装置。本课题旨在研究一种不依靠重力输液并能够精确控制输液量和输液速且具有自动监测功能的便携式人体输液器。它在癌症、糖尿病等特殊病症和老人、小孩等特殊病人群体中可以得到广泛使用，而且也可以在户外的医疗急救中发挥良好作用，不仅减轻医护工作强度，提高安全性、准确性和工作效率，而且提高护理水平。可谓一举两得。
1.课题研究目的研究设计一种体积小、重量轻、便于随身携带的输液设备，以取代传统的位差原理的输液方式，它可以在家庭、野外、战争及紧急救护等条件下输液时方便使用，并能够对输液量和输液速精确控制，同时在进行气泡检测，输液完成检测中进一步保证了输液过程的安全性和可靠性。
2.课题研究的意义因为普通输液方法需要形成液位差所以在野外、战场以及紧急救护等特殊场合下移动不方便，并造成人力浪费；现代医疗面对老人、小孩等特俗病人和癌症、糖尿病等特殊病症，对输液量和输液速度要求更加严格，而通过目测输液滴数估计输液速度的传统方法很难实现较高精度的控制。对于上述需求便携式人体自动输液器能够满足，与此同时它具有阻塞监测、气泡监测和输液完毕提示等功能，能保证输液的安全性和精确性，最终达到最佳治疗效果。这两种输液速度设定方式温度补偿和参数设置记忆等辅助功能，使输液器具有人性化的特点，有利于护理人员或病人方便使用。低成本的设计理念更有助于便携式输液器的广泛使用，不仅给更多的病人带来方便，而且减轻护理人员的工作强度，进一步提高护理水平和工作效率。
3国内临床医疗应用的现状和分析3.1智能输液器综述
3.1.1医用便携式输液器的基本功能和基本组成智能型医用输液泵可满足多种功能的需求，归纳起来，输液泵能实现以下功能:[5,6]：1)可精确测量和控制输液速度；2)可精确测定和控制输液量；3)液流线性度好，不产生脉动；4)可以对输液过程中出现的气泡、空液、输液速度不正常等异常情况进行报警，并自动切断输液通路；5)输液完毕后能够自动停机，并能够提示使用者；6)便于携带、体积较小，同时输液病人做走路、起立等一般的运动输液效果不会受到影响。医用便携式输液器通常包括以下几个部分：微机系统、泵装置、检测装置、报警装置和输入及显示装置、电源装置。输液器系统结构1)微机系统（系统控制核心）:是整个系统的“大脑”，可以对整个系统进行智能控制和管理，一般采用单片机系统。2)电源管理：电池和220V电源两套供电方案是便携式输液器常采用的，有的还配有充电电路。3)泵装置（动力装置）：是整个系统的“心脏”，是输送液体的动力源，一般由输液泵和驱动电机组成。目前有很多种泵装置（在后文进行详细说明）。4)检测装置:主要是各种传感器，如红外滴数传感器(负责对液体流速和流量的检测)、压力传感器(负责堵塞及漏液的检测)和超声波传感器(负责对气泡的输入及显示系统控制核心检测装置报警电源管理动力装置3检测)等，它们可对相应的信号进行感应，这些信号在放大处理后，被送入微机系统进行信号处理，并得出控制指令，然后进行相应的控制操作。5)报警装置:传感器感应到的信号经微机处理后，得出报警控制信号，再由报警装置响应，进一步引起人们的注意，同时进行正确的处理。主要有光电报警(发光二极管)和声音报警(扬声器和蜂鸣器)等。6)输入及显示装置:输入部分负责设定输液的各参数，如输液量和输液速度等。显示部分负责显示各参数和当前的工作状态等，一般采用LED数码管显示和LCD液晶显示。
3.1.2各种泵装置组成的输液器基本工作原理泵装置根据驱动原理可分为气动泵、电磁泵和压电泵等;就结构来说有齿轮泵、离心叶轮泵和蠕动泵等。医用输液泵需要对液体的流量和流速精确控制，有些类型的泵不容易做到这一点，而且考虑到输液管要安装方便，药液不能污染泵装置等种种因素，因此用得最多的主要有以下几种:1)指状蠕动泵指状蠕动泵(Finger-like Peristaltic Pump)是目前广泛使用的，又称线性蠕动泵(Linear Peristaltic Pump)，它具有体积小，重量轻，定量准确，使用方便，输液管安装方便的特点。它由一根凸轮轴，凸轮轴上有多个(一般为12个)凸轮组成。这些凸轮的运动规律相差一定的角度，每个凸轮与一个“手指”(即滑块)相连。运行时，由步进电机带动凸轮轴转动，使滑块按照一定顺序和运动规律上下往复运动，像波一样依次挤压静脉输液管，使输液管中的液体以一定的速度定向流动。更具体些此时输液管被挤压在一系列均匀间隔的挤压轮和挤压板间，对压板施加一定的压力以保证输液管完全被挤压，这样在两个相邻挤压轮的挤压点之间形成一个密闭空间，输液泵运行时，中心轮带动挤压轮转动，最终可通过控制电机转数这种方式来控制输液泵中心轮的转数，来控制输液器的输液量；通过控制电机转度来控制输液泵中心轮的转动速度，以达到控制输液器的输液速度。它比较精确且容易控制。一般的输液时不希望产生脉动，因此要求泵的线性度好。而泵的线性度与“手指”的数目有关，当“手指”数目超过8个时，它就有很明显的线性度，同时脉动也明显减少。2)盘状蠕动泵它是由圆弧形内周面的泵壳和一中心轮组成，中心轮的边缘呈轴对称分布安装着一定数目的可转动的挤压轮，输液管夹在挤压轮和泵壳的圆弧形内周面之间。运行过程时，步进电机带动中心轮转动，中心轮又带动其周围的挤压轮转动，中心轮像“恒星”，挤压轮像“行星”，挤压轮既绕中心轮公转，又绕自己轴线自转。几个挤压轮沿着中心轮顺序挤压输液管，最终使液体以一定的方向流动。3)注射泵这种泵具有步进电机及其驱动器、丝杆和支架等，还包括往复移动的丝杆、螺母，所以也被人们称为丝杆泵。螺母与注射器的活塞紧密相连，注射器里盛放药液。工作时，单片机系统发出控制脉冲使步进电机旋转，而步进电机带动丝杆将旋转运动变成直线运动，从而推动注射器的活塞进行注射输液，最终把注射器中的药液输入人体。4)弹性输液泵4这种输液泵依靠机械力，它具有气球状容器、输液管和输液调节器。气球状容器也就是泵体，它的内层膜是合成弹性橡胶(不是乳胶)。当它工作时，首先采用注射器往泵体里注进药液，进而使泵体密封，这样泵体里就有正压力，当打开输液调节器，利用合成橡胶的弹性挤压作用，就可轻而易举的把药液连续或间断地输入到人体。这种泵多用于长时间或间断地输液。可以随身携带且使用方便。3.2临床医疗应用现状现代医药学中最常执行的操作是输液治疗。输液治疗也是病人衡量医院护理技术和操作水平的重要依据，它直接关系到病人的康复结果与人身安全。病人对于输液治疗的满意度也一定程度上影响到医院的声誉。根据某医院2003年1月～2004年12月调查资料表明，该院20个临床科室发生护理缺陷58例，有关输液治疗的护理缺陷26例，占45%，致病人投诉3例。发生输液护理缺陷的护理人员工龄1～2年的17人次，占65%;工龄2～5年的7人次，占27%;工龄5年以上的2人次，占8%。如此大规模的误操作，必定会给病人和医院本身带来无法预计的后果，在现代医学护理中，面对不同病情的患者，使用的药物及所需要的滴注速度也不相同。输液时仅凭护理人员不断地查看滴速是否异常、输液是否完毕然后手动调节的原始方法存在很多缺陷，因此需研制出一种智能型输液泵。目前这类输液泵在市场上已经有所应用，而流行的大多数为国外产品，虽然此类产品类型多样且性能较好，但目前在医院中使用的静脉输液泵价格均比较昂贵，所以在医院中对危重病人的监护输液时放采用，而普通病人的多数仍采用手动方式、人工看护的静脉输液。
产品简介及发展趋势
据了解，国外对智能型输液泵的研制较早，如日本、美国和德国等国家上世纪80年代末就对输液泵进行了研制。现在市场上流行的大多是国外产品，类型多样且性能较好，如日本JMS株式会社的OT-601型输液泵(控制精度为10%)和SP-500型注射泵，美国IMED公司Gemini PC-2TX型输液泵可实现四路控制，还有德国贝朗(B|BRAUN)公司的Multifuse型、Perfusor Compact型(控制精度可达到2%)、Infusomat P型和Infusomat fmS型，型号众多，以色列也有相应的产品。国内在90年代中期开始研究输液泵的研制，起步较晚。尽管市场上也有一些国产输液泵，如深圳康福特公司、北京科力丰高科技发展有限责任公司的ZNB系列产也有输液泵产品。但从总体说来，国产输液泵种类较少，性能也有待进一步改进。输液泵将向更便携化、更小型化控制更精确安全可靠的方向发展。如用于糖尿病治疗的胰岛素泵现在可随身携带而不影响大多数日常生活，甚至可带着泵洗澡或游泳，如MiniMed公司的507型产品。输液泵还可以向更智能化方向发展。如以后将在糖尿病患者皮下植入连续血糖测量系统，该系统由一个小型传感器组成，它每隔一段时间检测皮下体液并获得血糖数据。当血糖过高时，系统将发出警报。胰岛素泵根据血糖传感器测得糖尿病患者的血糖水平，进而自动控制泵向患者体内注射胰岛素，从而真正实现智能输送。综上分析，本课题的主要任务就是要以较低的成本实现输液器的基本功能和必要的输液精度的要求：1)分析常见医用输液泵的优缺点，针对软袋包装容器及一次性输液管，进一步研究设计一种新型医用输液泵装置，并摒弃传统的位差方式输液，使得输液时液流线性度好，脉动小，对药液无污染，结构简单，体积小，重量轻。2)设计智能化输液控制系统，可以根据由按键输入的运行参数，对输液量和输液速度进行精确的控制，并通过显示器将运行状态显示出来。3)根据实际情况，选择合适的安全性检测装置，用来对输液管中的空气以及剩余药液进行检测，如果存在气泡或输液完成，它可以实现报警，从而停止输液。4)通过研究提高输液精度的方法，并采取必要的措施来保证输液系统能够稳定地、可靠地、安全地运行。智能型医用输液泵可以精确控制输送药液的流量和流速，在输液过程中出现的异常情况它可以进行报警，同时迅速的自动切除输液通路。智能型输液泵的应用不仅可以减轻医护工作强度，进一步提高安全性、准确性和工作效率，更能够提高护理水平。输液泵于内科、外科、儿科、心血管科、急诊科和手术室得到广泛应用，更适用于ICU和CCU病房的输液治疗。智能型输液泵在医疗保健领域里对药液的流速和流量进行精确控制将得到广泛的发展前途，作为一名医学老师我相信她将成为精确输液中一朵瑰丽的奇葩。若您对护理毕业论文有所需求，请到护理毕业论文专区下载http://www.dxlws.com/hlbylwdx/