医用气泡传感器的设计与实现

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1、北京市中级专业技术资格评审申报论文第-10-页申报论文（中级）题目：医用气泡传感器的设计与实现单位：北京科力建元医疗科技有限公司姓名：王俊发申报专业：医用光机电(医用光机电)2012年06月20日-10-北京市中级专业技术资格评审申报论文第-10-页摘要静脉输液是临床中最常用的治疗和护理操作。传统的输液采用重力输液，但是随着临床对输液精度的要求越来高。可以精确控制输液流速和精度的输液泵在临床上应用越来越多。成为临床液体输注上的主要手段之一。气泡传感器是输液泵上重要传感器之一，在输液过程中可以实时监测管路中是否存在气泡，如果

2、检测到有气泡时立即停止输注并报警，气泡传感器检测失效会导致气泡进入人体引起气体栓塞造成呼吸不适，严重时可阻塞肺动脉导致猝死。气泡传感器一般采用红外检测、电容检测和超声检测三种方法，红外检测容易受环境光、管路表面磨砂等因素影响，同时可能对某些液体产生光污染。电容检测在微小气泡检测时对电容传感器的灵敏度要求较高，不易实现。而超声检测则不存在以上两种原理的限制且比较容易实现。成为输液管路气泡检测的主要手段。本文介绍的超声气泡传感器是在分析了市场气泡传感器的基础上对硬件和程序做了优化，同时考虑标准对于单一故障的要求，结合单片机技术

3、设计的一款新型超声气泡检测传感器。在此基础上对各个部分原理进行了介绍。随后，文章给出以LPC800为核心的新型气泡传感器的硬件和软件实现。关键词：医疗电子，超声检测，气泡传感器，LPC800-10-北京市中级专业技术资格评审申报论文第-10-页目录摘要II绪论1一、气泡检测传感器现状21.1、红外气泡检测传感器21.2、电容式气泡检测传感器11.3、超声波气泡检测传感器11.4、几种气泡检测传感器的对比1二、超声气泡传感器的检测原理22.1、超声气泡传感器组成22.2、超声气泡传感器检测原理22.3、超声波的发射与接收32

4、.4、信号检测与处理3三、硬件实现13.1、核心控制器LPC810M021FN813.2、超声波脉冲发生单元23.3、超声发射接收单元23.5、信号调理部分33.6、声光报警部分4四、软件实现54.1、软件设计流程54.2、脉冲产生流程54.3、气泡检测流程64.4、核心代码摘录7结论8参考文献9附录：电路原理图10-10-北京市中级专业技术资格评审申报论文第-10-页绪论临床的液体输注在很长一段时间使用重力输液，但随着人们生活的提高，对健康的重视，医院的医疗水平、设备的档次越来越受到人们的挑剔。传统的重力输液在输液精度、

5、管路阻塞、管路气泡检测等方面越来越无法满足临床需要。且存在临床风险。输液泵在满足正常输液要求的同时可以检测管路阻塞、气泡等异常情况，同时能够准确控制输液流速。逐渐成为临床液体输注上的主要手段之一。气泡传感器是输液泵上重要传感器之一，输液过程中可以实时监测管路中是否存在气泡，并在检测到气泡时立即停止输注并报警，气泡传感器检测失效会导致气泡进入病人体内会对病人产生不利影响，当气泡体积大于5mL时甚至会致病人死亡。为保证病人的安全现在的输液泵中通常包含了气泡检测这一项。气泡传感器一般采用红外检测、电容检测和超声检测三种方法，红外

6、检测容易受环境光、管路表面磨砂等因素影响，同时可能对某些液体产生光污染。电容检测在微小气泡检测时对电容传感器灵敏度要求较高，不易实现。而超声检测则不存在以上两种原理的限制且比较容易实现。成为输液管路气泡检测的主要手段。新型医用超声气泡传感器在原有的超声检测原理的基础上改进，不使用连续的调制方式而采用断续的工作方式，在信号输出的方式上不使用以往的电平输出而采用脉冲输出方式。前者可以延长压电陶瓷振子寿命。后者可以解决连接线松动或脱落情况下的单一故障问题。使输液过程更安全可靠。本文主要讲述了气泡传感器的类型与原理，在此基础上研究

7、新型医用气泡传感器的检测原理及其硬件和软件的设计等。使用新型气泡传感器在一定程度上降低了由于输液泵单体传感器失灵而导致空气进入人体的风险。避免临床事故的发生。无论对于患者还是医院都具有一定的现实意义。-10-北京市中级专业技术资格评审申报论文第-10-页一、气泡检测传感器现状医用气泡检测传感器主要分为三类：包括红外气泡检测传感器、电容式气泡检测传感器和超声气泡滴检测传感器。1.1、红外气泡检测传感器光电式检测器具有响应快、精度高、非接触测量等特点，广泛用于自动化检测与控制技术中。其理论基础是光电器件的光电效应，常用的光电器

8、件有光敏三极管、光敏二极管等。根据其伏安特性可以方便的得到输出电压与光照强度的关系，在液体输送管道中当有气泡时由于光的反射和不同介质对光的吸收不同而使光敏器件接收光强度发生变化从而引起输出电压的变化利用这一原理可以区别管道中的不同介质，从而探测出空气气泡。基本原理如下图所示信号发射控制部分信号接收处理部