一种医用器械的控制系统及软件设计

摘要

医疗器械行业是目前全球发展最快、贸易往来最活跃的产业之一，是一个国家制造业和高科技尖端水平的标志之一。并且随着科学技术的发展，大规模集成电路，微处理器芯片的问世，各种以微处理器为核心的医疗检验仪器在医院得到广泛应用，使医疗器械行业作为高新技术密集的产业，成为21世纪新的经济增长点。　　在医疗器械的使用中，当临床所用的药物必须由静脉途径注入，而且在给药量必须非常准确、总量很小、给药速度需缓慢或长时间恒定的情况下，就需要使用注射泵来实现这一目的。因为它会通过管路与病患的身体直接关联，故其稳定性、安全性和准确性尤为重要。所以，一种可靠的注射泵输注系统就必须要考虑其安全性、可靠性和准确性。本文通过从结构、硬件和软件三个专业方向集成到一起来设计整个输注系统的来达成这一目的。论文的主要工作及创新点如下：　　1.从结构上设计步进电机、码盘和传动结构来推动注射器。本文通过针对电机转动、码盘反馈和传动结构的推动来精确控制对注射器的推动行为，为软件的实现提供输注的实现结构和算法实现的参数信息。　　2.从硬件上设计MCU对步进电机的控制、码盘信号的接收和传感器的反馈控制和监督注射器运行状态。本文通过设计MCU芯片和供电电路来驱动步进电机的控制、码盘信号来反馈步进电机运行状况，传感器接收信号来获得注射器当前状态来达到实时对注射器的控制和监控。　　3.在硬件和结构的基础上，软件通过代码实现注射器精准控制的算法。本文通过结构的参数信息和硬件在驱动过程中的信息反馈，设计软件在设备上的标定算法、输注算法等，计算出注射泵的速度与输液量的关系，从而最终实现精确控制注射器内药液输注的目的。　　4.最后，经过对整个系统进行验证和测试后，基于实际的测试结果和数据，再对精度实施补偿设计，保证了整个系统更精确的输注控制。　　本文通过硬件、结构和软件三个专业方面集成到一起来实现一个精确控制注射泵输液精度的系统。通过该系统，注射泵可以很容易的满足IEC60601-1-8,IEC60601-2-24法律法规标准的要求，并实现给药量准确，给药速度稳定的要求。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.医疗器械行业的特点

2.我国医疗器械的现状

3.产品趋势

1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

1.2.2国外研究现状

1.2.5市场上常见注射泵产品对比分析

1.3本文的组织结构和研究内容

第2章 结构设计

2.1 传动组件

2.1.1 电机支架组件

2.1.2 推杆滑动支架

2.1.3推杆组件

2.2注射器推柄在位检测结构

2.3针筒夹钳组件

2.4挂线扣机构

2.5本章小结

第3章 硬件设计

3.1 系统电源

3.1.1 外部系统电源

3.1.2电池管理

3.1.3 DC-DC转20V

3.1.4 DC-DC转DC_5V

3.2 传感器

3.2.1管型识别检测及卷边安装位置检测

3.2.2行程检测

3.2.3 压力检测

3.3 电机驱动及其转速和方向检测

3.3.1 电机驱动设计

3.3.2 电机转速和方向检测

3.4本章小结

第4章 注射泵控制软件设计

4.1工作流程

4.2注射器标定

4.2.1初始值标定

4.2.2精度标定

4.2.3管型标定

4.2.4压力标定

4.3电机驱动实现

4.4电机转速和方向检测的实现

4.5本章小结

第5章 实验补偿

5.1 1ml/h速度

5.1.1 5ml的管型

5.1.2 10ml的管型

5.1.3 20ml的管型

5.1.4 30ml的管型

5.1.5 50ml的管型

5.2 5ml/h速度

5.2.1 10ml的管型

5.2.2 20ml的管型

5.2.3 30ml的管型

5.2.4 50ml的管型

5.3本章小结

结论

参考文献

致谢