基本信息
- 项目名称：
- 基于Zigbee的精密微量注射泵
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品是专门针对医院微量注射和生物医学试验设计的，是全自动的智能注射设备。系统由八部分组成：微处理器模块、管径检测模块、长度检测模块、步进电机驱动控制模块、压力检测模块、电源管理模块、无线传输模块、显示器及按键。具有高精度注射，快速注射，多注射器连续注射，压力检测，声光报警，注射状态显示，自动识别注射器型号等功能。目前国内同类产品相比，具有成本低、精度高、功能强、适用于任何型号的注射器、适用于无线联网实现集中控制等优点。速度控制精度：0.1ml/h～600ml/h，可调间距：0.1ml/h。容量控制精度：0ml～999.9ml；可调间距：0.1ml，控制精度±0.1%. 本项目成果综合应用人性化的设计理念、机电一体化的设计方法、细分控制理论、精密传感器技术、zigbee无线数据传输、嵌入式多核管理，具有技术手段和方法上的创新性，能在临床医疗和科研实践中广泛应用。
- 详细介绍：
- 微量注射泵是临床医疗和生命科学研究中必备的仪器，它主要用于动静脉输液、输血、抗休克治疗、肠内管饲及麻醉剂注射等，可达到长时间的微小量均匀注射，解除了医疗工作者的负担。系统由八部分组成：微处理器模块、管径检测模块、长度检测模块、步进电机驱动控制模块、压力检测模块、电源管理模块、无线传输模块、显示器及按键。具有高精度注射，快速注射，多注射器连续注射，压力检测，声光报警，注射状态显示，自动识别注射器型号等功能。目前国内同类产品相比，具有成本低、精度高、功能强、适用于任何型号的注射器、适用于无线联网实现集中控制等优点。速度控制精度：0.1ml/h～600ml/h，可调间距：0.1ml/h。容量控制精度：0ml～999.9ml；可调间距：0.1ml，控制精度±0.1.本系统可广泛应用于各种医疗单位的临床或实验研究中需要准确控制输液速度的药物注射环节中。本系统结合生物医学，机械控制，电子信息领域研究，涉及知识广泛，研究具有较高的技术难度。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的：本作品是专门针对医院微量注射和生物医学试验设计的。为了满足某些药品对注射速度和容量极高的要求，或是对药品根据用药曲线进行定性定量的分析。长时间微量注射时，使用微量泵可以控制药物剂量，使之均衡地进入人体，避免人工静脉滴液时快时慢的弊病，充分发挥药物的最大治疗作用。 基本思路：基本的设计思路来源于步进电机的细分控制理论，再结合集成电路驱动的CPU达到精确注射和准确定位，同时将用户设定的注射量和注射速度反馈给电机驱动电路。仪器通过传感器测量得到注射器的面积，根据设定速度可以准确计算出所需要的电机转速，通过CPU控制步进电机的速度进行准确注射，同时仪器有位移传感器和压力传感器，可以检测当前注射位置和注射压力。注射过程中出现异常可以随时报警提示。 主要技术指标： 1、适用10ml，20ml，30ml，50ml注射器。 2、速度：0.1ml/h～600ml/h，精度0.1ml/h。 3、容量：0ml～999.9ml，间距0.1ml。 4、五个阻塞报警压力等级 5、注射精度 0.1% 6、快推速度:300ml/h。 7、报警功能： ①注射完成②注射接近完成③注射器堵塞塞 ④电池容量低⑤注射器异常 8、显示信息： ①注射速度 ②累积量 ③注射器格 ④电池容量 ⑤床位 ⑥病房
科学性、先进性
- 创新点：整个系统，使用电子信息、机械控制等多项技术。产品主要应用于生物医学，临床医疗等领域。具有交叉领域研究应用的优势。 1. 采用容栅传感器控制并监控注射精度，细分控制理论实现对步进电机的精密控制。 2．具有注射器自动定标系统，适用于任一厂家任一类型的注射器。 3.具有声光报警功能，在各种异常条件下中将产生报警。 4.不同等级的压力报警，为安全注射提供保证。 5.基于ZigBee的无线模块，具备无线联网功能，方便集中控制。 实用性： 1．低成本，整机成本在600元左右。 2．高精度，使用更加广泛。 3．安全性高，声光报警压力检测功提高安全性能。 4．可视化人机界面，注射信息实时反映。 5．两种供电方式。方便携带。 6．绿白颜色，具有稳定情绪功能。
获奖情况及鉴定结果
- 校级升华杯大学生课外学术科技作品竞赛一等奖 校级金工创新设计大赛一等奖 鉴定意见：本作品是结合生物医学,机械控制和电子信息领域的研究，针对长时间微量注射设计的一个性能优越，价格低廉并且具有自主知识产权的微量注射泵。Zigbee无线联网，自动定标等功能为国内外独创，具有一定的创新性。在精度提高和安全性能的提高方面也优于国内外同类作品，具有广泛的市场前景。 鉴定人：刘雄飞（教授）
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 暂无技术转让
作品可展示的形式
- 实物，图纸，现场演示，图片，录像，样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明:请见附录的使用说明书 适用范围:仪器主要用于动静脉输液、输血、抗休克治疗、胰岛素以及麻醉剂的注射等，同时还可用于特殊贵重药的微量注射中。在临床医疗中，微量注射泵可用于药物根据用药曲线进行定性定量分析。使用微量泵可以控制药物剂量，避免人工静脉滴液时快时慢的弊病，充分发挥药物的最大治疗作用。 主要技术特点：①注射量精确。②灵敏的压力报警。五级压力报警系统。③自动定标的功能，能识别不同型号的注射器。④两种供电方式。⑤采用细分控制理论对步进电机进行控制。⑥能进行多台注射监护，实现联网。 市场前景：本产品可在医疗机构和实验机构推广运用。生产成本在600元左右。在国外每个医院的每个病房基本配置一台微量注射泵，而在国内现在也只有大中型医院少数科室使用，在医疗改革的中国此产品具有良好的市场前景。
同类课题研究水平概述
- 对于微量注射泵的研制，起步最早的是德国贝朗医疗有限公司(BRAUN)，当时产品名叫输液泵(INFUSION PUMP)，使用软件系统来控制点滴速度。国外的研究人员根据注射器的原理研制成功了微量注射泵，保证了输液过程中液体注入的稳定性对提高临床医疗水平起到了很大的推动作用。如今，微量注射泵在欧美国家已经得到了广泛的应用，但是要达到较高的精度与较完善的功能，价格较高；在国内则尚处于发展和推广阶段。市场上流行的多是国外的产品，但是在精度上与价格上的劣势使其难以在中国推广，并且无线联网功能也是国内外微量注射泵的技术空白。 国内外研究面临的最大难点在于成本的控制与精度的控制，并且很多研究的注射泵都只针对单一型号的注射泵。于注射精度的控制，国内的注射泵大多采用软件直接控制，这就导致了容错性较差，并且国内的注射泵没有标注系统，所以大多只能使用固定厂家的注射器。国外大多采用电位计实时监控注射时的长度，但是因为电位计不是完全线性的，要达到较高精度则会使成本很高。客观的来说国内的注射泵现今研究在产品质量、智能化程度、某些技术参数、产品外观等许多方面都要差一些，比如有微小抖动，且噪声大、耗电量大等。
