基于TRIZ理論的單片機(jī)智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)

劉春蘭 周悅 魏勇 趙嫦欣

摘要：筆者提出并介紹了一種基于TRIZ理論的單片機(jī)智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)。為了解決醫(yī)院輸液過(guò)程中藥液滴速和液位檢測(cè)的問(wèn)題，引入現(xiàn)代TRIZ創(chuàng)新理論，將輸液系統(tǒng)設(shè)計(jì)為一種可監(jiān)測(cè)滴速及液位的單片機(jī)智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、方便易于檢修等優(yōu)點(diǎn)，在醫(yī)療行業(yè)具有較大的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：TRIZ理論；輸液監(jiān)控；自動(dòng)控制；單片機(jī)

0 引言

目前靜脈輸液被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療事業(yè)中，但大部分醫(yī)院的靜脈輸液控制主要是采用傳統(tǒng)的人工方式，由醫(yī)務(wù)人員或陪護(hù)人巡視觀察病人藥液的輸入情況，手動(dòng)控制滴速，為了改善滴速及液位檢測(cè)問(wèn)題，將TRIZ理論引入分析得出現(xiàn)有輸液系統(tǒng)存在的兩大問(wèn)題，通過(guò)對(duì)應(yīng)的問(wèn)題解決工具解決當(dāng)前問(wèn)題存在的不足，以開(kāi)發(fā)一種智能輸液系統(tǒng)。

1 初始問(wèn)題描述

1.1 工作原理

現(xiàn)有輸液系統(tǒng)包括以下五部分：一、輸液瓶：用來(lái)盛裝藥液；二、軟管：運(yùn)輸藥液；三、流速調(diào)節(jié)器：根據(jù)病人不同的身體情況調(diào)節(jié)藥液的的速度：四、滴管：觀測(cè)藥液滴下的速度；五、注射針：運(yùn)輸藥液至病人體內(nèi)。如下圖所示，輸液時(shí)將插瓶針部分插入輸液瓶，將輸液瓶掛于支撐架上，排氣至藥液往下流，在大氣壓力作用下，瓶?jī)?nèi)液體順著較細(xì)的輸液軟管流入滴管，調(diào)節(jié)藥液滴速，當(dāng)?shù)喂艿乃鶋毫Υ笥陟o脈壓時(shí)，瓶?jī)?nèi)的液體順著軟管流入靜脈。

1.2 問(wèn)題的提出

現(xiàn)有輸液系統(tǒng)由醫(yī)務(wù)人員或陪護(hù)人巡視觀察病人藥液的輸入情況，手動(dòng)控制滴速，但醫(yī)護(hù)人員可能因?yàn)槠渌蚝鲆暳瞬∪溯斠呵闆r，且輸液病人本身也不易察覺(jué)輸液的剩余量，不能及時(shí)通知醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行點(diǎn)滴更換。且在輸液的過(guò)程中點(diǎn)滴速度可以直接影響到藥物對(duì)病人的醫(yī)療效果，如果點(diǎn)滴速度不在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)可能會(huì)產(chǎn)生不良的后果，有時(shí)甚至?xí){到病人的人身安全。

2 監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)系統(tǒng)分析

2.1生命曲線分析

針對(duì)現(xiàn)有輸液系統(tǒng)進(jìn)行“s”曲線分析，現(xiàn)有的輸液系統(tǒng)會(huì)經(jīng)歷：嬰兒期、成長(zhǎng)期、成熟期和衰退期等四個(gè)進(jìn)化階段。通過(guò)專(zhuān)利文獻(xiàn)及大量市場(chǎng)調(diào)查得知，目前現(xiàn)有的輸液系統(tǒng)還處于嬰兒期。早在二十世紀(jì)八十年代就有了對(duì)輸液系統(tǒng)的研究，早期的研究?jī)H僅只停留在單個(gè)泵的設(shè)置和控制上，經(jīng)過(guò)二三十年的發(fā)展進(jìn)步，目前已經(jīng)有越來(lái)越多的國(guó)際知名廠商在關(guān)注輸液產(chǎn)品這一領(lǐng)域。如下圖為輸液系統(tǒng)的生命曲線分析圖：

2.2功能分析

基于上述提及的現(xiàn)有傳統(tǒng)輸液系統(tǒng)存在的問(wèn)題，本文通過(guò)功能分析找出關(guān)鍵問(wèn)題。

傳統(tǒng)輸液系統(tǒng)組件包括：輸液瓶、軟管、流速調(diào)節(jié)器、滴管、注射針；超系統(tǒng)組件包括：點(diǎn)滴架、藥液、空氣、病人、護(hù)士。對(duì)系統(tǒng)組件及超系統(tǒng)組件進(jìn)行相互作用分析得出兩兩之間有功能的系統(tǒng)組件及超系統(tǒng)組件，并對(duì)其進(jìn)行功能建模，得出流速調(diào)節(jié)器、注射針及人都是不足的功能，這些有問(wèn)題的功能都是功能缺點(diǎn)。將功能建模進(jìn)行圖形化表示，如下圖所示：

通過(guò)上述功能分析，主要缺點(diǎn)是現(xiàn)有裝置通過(guò)人眼直接監(jiān)控病人的輸液情況，由于人眼的局限性，不容易看清透明輸液瓶里的透明液體；且醫(yī)護(hù)人員的工作量大，不能時(shí)刻關(guān)注輸液情況，容易忽視病人輸液過(guò)程，給病人造成身體的不良情況。

3 基于TRIZ原理的解決方法

3.1 運(yùn)用技術(shù)矛盾找出原理解

通過(guò)上述分析可知，存在待解決的問(wèn)題：如何在不消耗太多人力物力的情況下減少組件來(lái)提高系統(tǒng)的輸液安全性，對(duì)應(yīng)到通用技術(shù)參數(shù)中選擇“27可靠性”作為被改善的參數(shù)，“20靜止物體的能量”則是被惡化的參數(shù)。

通過(guò)矛盾矩陣查找到解決技術(shù)矛盾的發(fā)明原理是：23，36。發(fā)明原理具體內(nèi)容如下圖所示：

最終我們?cè)诎l(fā)明原理23（反饋原則）和發(fā)明原理36（相變?cè)瓌t）得到啟示。即在智能輸液系統(tǒng)中引入滴速控制系統(tǒng)、液位檢測(cè)系統(tǒng)、報(bào)警裝置，為了提高整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，在技術(shù)上要求采用單片機(jī)的可控編程來(lái)控制整個(gè)聲控電路，將病人的輸液情況反饋給護(hù)士。

4 結(jié)束語(yǔ)

筆者基于TRIZ理論，對(duì)現(xiàn)有的傳統(tǒng)輸液系統(tǒng)存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，通過(guò)技術(shù)矛盾中的發(fā)明原理23“反饋”將病人輸液情況通過(guò)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)時(shí)反饋給護(hù)士；單片機(jī)智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)病人輸液的監(jiān)控和管理，對(duì)滴速的自動(dòng)測(cè)試和控制，當(dāng)輸液即將結(jié)束時(shí)進(jìn)行報(bào)警；此系統(tǒng)利用目前市場(chǎng)現(xiàn)有的“單片機(jī)”、“紅外對(duì)管”、“液位檢測(cè)電路”、“聲光報(bào)警系統(tǒng)”、“步進(jìn)電機(jī)”、“通信接口電路”實(shí)現(xiàn)滴速檢測(cè)報(bào)警及液位檢測(cè)報(bào)警，可以有效減輕醫(yī)護(hù)人員的工作壓力和醫(yī)療事故的發(fā)生。

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作者簡(jiǎn)介：劉春蘭 女 1989年3月 漢 四川 助理實(shí)驗(yàn)師 碩士 重慶三峽學(xué)院400120 光纖傳感

周悅 女 1997年5月 漢 重慶市 重慶三峽學(xué)院 404000

魏勇、男、1987年6月、漢、內(nèi)蒙包頭市、講師、博士、重慶三峽學(xué)院404000、研究方向光纖傳感、大學(xué)生創(chuàng)新教育。

趙嫦欣 女 1991年03月 漢 黑龍江省拜泉縣 助理實(shí)驗(yàn)員 碩士 重慶三峽學(xué)院 404000 光纖傳感

基金項(xiàng)目：重慶市2017年高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（No.173121），第三批重慶市高等學(xué)校青年骨干教師資助（No.20165339）