一種輸液報(bào)警器的設(shè)計(jì)

張曉航石 璇 王 皓 張 濤莊雪兒

（1.上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院，中國(guó) 上海201620；2.上海工程技術(shù)大學(xué)城軌中心實(shí)驗(yàn)室，中國(guó) 上海201620）

1 研究背景及目的

1.1 研究背景

隨著生活水平的不斷提高以及生活節(jié)奏的不斷加快，越來越多的人們身體健康惡化，人們大病小病不斷，還有富貴病、疑難雜癥等。各地的人們也到城市集中看病，導(dǎo)致許多城市的醫(yī)療資源緊張，城市大醫(yī)院人滿為患。在這其中，輸液病人也是不斷增多。相對(duì)于暴增的病人，醫(yī)院的護(hù)士人員緊張，如此之多的病人讓她們應(yīng)接不暇，忙得不可開交。人員的短缺和工作的疲勞讓她們不可能面面俱到，難免有些病人照顧不周。而輸液病人通常需要家屬或護(hù)士的看護(hù)，在藥液滴完后，如果看護(hù)不周，病人往往會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)甚至造成醫(yī)療事故。

1.2 研究目的

輸液報(bào)警器是能夠在輸液瓶?jī)?nèi)藥液即將滴完的情況下發(fā)出警報(bào)的裝置，提示看護(hù)人盡快作出處理，能有效且明顯減輕病人家屬和護(hù)士的負(fù)擔(dān)，大大保障病人的輸液安全，且能有效降低醫(yī)患矛盾。我們的研究是為了設(shè)計(jì)一款具有體積小、耗電少、使用方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且價(jià)格低廉的輸液報(bào)警器以便于普及和應(yīng)用。

2 研究?jī)?nèi)容

設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)易醫(yī)用輸液報(bào)警器，采用單片機(jī)為處理芯片，利用重力傳感器對(duì)輸液瓶?jī)?nèi)剩余藥液進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用報(bào)警電路指示藥液即將滴完，及時(shí)通知醫(yī)務(wù)人員。當(dāng)重力小于設(shè)定值時(shí)，發(fā)出報(bào)警聲并且指示燈變色。輸液報(bào)警器內(nèi)設(shè)電池，當(dāng)電池電量過低時(shí)，指示燈停止工作。并且輸液報(bào)警器要具有低成本及體積小，便于使用，抗干擾能力強(qiáng)，耗電少等優(yōu)點(diǎn)。

輸液報(bào)警器有硬件和軟件兩部分組成。硬件部分包括電源、控制電路、報(bào)警模塊，軟件部分為實(shí)施輸液報(bào)警的應(yīng)用程序。

3 結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)在醫(yī)院使用的各種輸液瓶型號(hào)不一，其中包括材質(zhì)和體積等差異。各種不同的輸液瓶對(duì)于輸液報(bào)警器的要求各有不同。我們認(rèn)定不管何種輸液瓶，在輸液過程中，藥液和輸液瓶自身總的重力總是不斷減少的。我們可以用重力傳感器不斷測(cè)量?jī)烧咧亓χ蛠肀O(jiān)測(cè)剩余的藥液量，設(shè)定的檢測(cè)時(shí)間為每50ms一次，設(shè)定在重力小于30g時(shí)藥液即將滴完，繼而引發(fā)警報(bào)。

將輸液報(bào)警器制成上下雙掛鉤樣式，利用重力傳感器，測(cè)量藥液和輸液瓶質(zhì)量，如果小于設(shè)定值持續(xù)5秒，則判定藥液即將滴完，發(fā)出報(bào)警。我們?cè)O(shè)定玻璃藥瓶的報(bào)警值為300g,塑料瓶的報(bào)警值為30g。對(duì)于正常工作時(shí)綠燈閃爍，報(bào)警時(shí)變成紅燈閃爍并且蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。考慮到病人有時(shí)需要移動(dòng)，為防止報(bào)警器過于靈敏，在移動(dòng)過程中產(chǎn)生誤報(bào)，故設(shè)定計(jì)時(shí)器當(dāng)測(cè)量值小于規(guī)定5秒后報(bào)警。輸液報(bào)警器在每次輸液報(bào)警工作結(jié)束后自動(dòng)復(fù)位，方便下次使用。

3.2 電路設(shè)計(jì)

3.2.1 電源設(shè)計(jì)

輸液報(bào)警器內(nèi)設(shè)5v內(nèi)置電源，接入控制電路。開關(guān)打開，綠色指示燈亮起，輸液報(bào)警器開始工作。使用電池便于更換，可以延長(zhǎng)使用壽命，減小體積，降低成本。

3.2.2 控制電路設(shè)計(jì)

輸液報(bào)警器采用單片機(jī)處理器，大大減小原件數(shù)目和電路板大小，降低系統(tǒng)成本。

首先對(duì)電源進(jìn)行穩(wěn)壓和變壓，輸出適用的電壓，為電路供電。檢測(cè)電路主要由重力傳感器組成，將重力傳感器的重力變化輸入到控制電路，控制電路依據(jù)輸入的重力變化的信號(hào)的不同從而輸出高低電平，輸入到報(bào)警電路，報(bào)警電路在輸液完畢時(shí)報(bào)警，達(dá)到輸液報(bào)警器的效果。

（當(dāng)藥液足夠多，重力足夠大時(shí)，電壓沒有達(dá)到設(shè)定要求，報(bào)警電路不工作。當(dāng)藥液逐漸減少，重力變小至設(shè)定值時(shí)，報(bào)警電路工作，輸出端的二極管和蜂鳴器工作，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。）

3.2.3 報(bào)警電路設(shè)計(jì)

指示狀態(tài)電路對(duì)輸液狀態(tài)進(jìn)行顯示。正常輸液狀態(tài)指示綠燈間斷閃亮，報(bào)警電路不報(bào)警；輸液即將滴完?duì)顟B(tài)時(shí)，狀態(tài)指示紅燈間斷閃亮，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警。

4 軟件程序設(shè)計(jì)

包括數(shù)據(jù)按鍵程序、采集程序、控制程序、報(bào)警程序等。

5 報(bào)警器干擾分析

市面上流行的輸液報(bào)警器都存在一些抗干擾能力差的問題，例如采用光電傳感器對(duì)輸液管進(jìn)行監(jiān)視的輸液報(bào)警器在檢測(cè)透明藥液和非透明藥液的情況下非常容易產(chǎn)生偏差，如果對(duì)兩種藥液分別進(jìn)行設(shè)置又會(huì)加重整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)量從而使成本增加。但是對(duì)于我們采用重力檢測(cè)實(shí)現(xiàn)輸液報(bào)警的報(bào)警器就不存在類似的問題，因?yàn)闊o論輸液的藥液是什么成分，最后總的質(zhì)量總是要降低到我們?cè)O(shè)置的數(shù)值之下的，都能很好的實(shí)現(xiàn)報(bào)警。我們?cè)O(shè)計(jì)的輸液報(bào)警器最大的優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，抗干擾能力強(qiáng)。

6 結(jié)語

這樣的輸液報(bào)警器有效減輕了病人家屬和醫(yī)務(wù)人員的負(fù)擔(dān)，緩解了醫(yī)療人力資源緊張帶來的醫(yī)患矛盾，保障了病人的生命安全。并且有效解決了市面上一些紅外輸液報(bào)警器透明液體無法檢測(cè)，強(qiáng)光下無法檢測(cè)等問題。而且有體積小、耗電少、使用簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)。我們的重力輸液報(bào)警器能夠全面應(yīng)用在各種輸液瓶上。但由于靠重力檢測(cè)藥液的剩余，加上不同的玻璃瓶和塑料瓶重量差別，這樣的報(bào)警器誤差略大，不夠靈敏，還需要我們進(jìn)一步改進(jìn)。

［1］田輝勇,王麗.一種全新的微計(jì)算機(jī)輸液報(bào)警器[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2002,04.

［2］童耀英.輸液自動(dòng)報(bào)警器的研制[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2008,12.

［3］趙蘭.電子輸液報(bào)警器的研制及臨床應(yīng)用價(jià)值[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2001,06.

［4］楊麗麗,皮喜田.一種面向社區(qū)醫(yī)療微型輸液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào),2007,06.

［5］李喆,余學(xué)飛.基于單片機(jī)的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].醫(yī)療設(shè)備信息,2006,06.

［6］許新建,魏培德,孔悅,周文光.一種醫(yī)用輸液報(bào)警器的研制[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2012,07.