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 上海201620；2.上海工程技術(shù)大學(xué)城軌中心實驗室，中國 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，病人往往會發(fā)生危險甚至造成醫(yī)療事故。

1.2 研究目的

輸液報警器是能夠在輸液瓶內(nèi)藥液即將滴完的情況下發(fā)出警報的裝置，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)計一款具有體積小、耗電少、使用方便、結(jié)構(gòu)簡單且價格低廉的輸液報警器以便于普及和應(yīng)用。

2 研究內(nèi)容

設(shè)計一種簡易醫(yī)用輸液報警器，采用單片機(jī)為處理芯片，利用重力傳感器對輸液瓶內(nèi)剩余藥液進(jìn)行監(jiān)測，用報警電路指示藥液即將滴完，及時通知醫(yī)務(wù)人員。當(dāng)重力小于設(shè)定值時，發(fā)出報警聲并且指示燈變色。輸液報警器內(nèi)設(shè)電池，當(dāng)電池電量過低時，指示燈停止工作。并且輸液報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。

輸液報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、報警模塊，軟件部分為實施輸液報警的應(yīng)用程序。

3 結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

現(xiàn)在醫(yī)院使用的各種輸液瓶型號不一，其中包括材質(zhì)和體積等差異。各種不同的輸液瓶對于輸液報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量兩者重力之和來監(jiān)測剩余的藥液量，設(shè)定的檢測時間為每50ms一次，設(shè)定在重力小于30g時藥液即將滴完，繼而引發(fā)警報。

將輸液報警器制成上下雙掛鉤樣式，利用重力傳感器，測量藥液和輸液瓶質(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)出報警。我們設(shè)定玻璃藥瓶的報警值為300g,塑料瓶的報警值為30g。對于正常工作時綠燈閃爍，報警時變成紅燈閃爍并且蜂鳴器發(fā)出報警聲。考慮到病人有時需要移動，為防止報警器過于靈敏，在移動過程中產(chǎn)生誤報，故設(shè)定計時器當(dāng)測量值小于規(guī)定5秒后報警。輸液報警器在每次輸液報警工作結(jié)束后自動復(fù)位，方便下次使用。

3.2 電路設(shè)計

3.2.1 電源設(shè)計

輸液報警器內(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，輸液報警器開始工作。使用電池便于更換，可以延長使用壽命，減小體積，降低成本。

3.2.2 控制電路設(shè)計

輸液報警器采用單片機(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的不同從而輸出高低電平，輸入到報警電路，報警電路在輸液完畢時報警，達(dá)到輸液報警器的效果。

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

3.2.3 報警電路設(shè)計

指示狀態(tài)電路對輸液狀態(tài)進(jìn)行顯示。正常輸液狀態(tài)指示綠燈間斷閃亮，報警電路不報警；輸液即將滴完狀態(tài)時，狀態(tài)指示紅燈間斷閃亮，同時蜂鳴器發(fā)出報警。

4 軟件程序設(shè)計

包括數(shù)據(jù)按鍵程序、采集程序、控制程序、報警程序等。

5 報警器干擾分析

市面上流行的輸液報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輸液管進(jìn)行監(jiān)視的輸液報警器在檢測透明藥液和非透明藥液的情況下非常容易產(chǎn)生偏差，如果對兩種藥液分別進(jìn)行設(shè)置又會加重整個系統(tǒng)的設(shè)計量從而使成本增加。但是對于我們采用重力檢測實現(xiàn)輸液報警的報警器就不存在類似的問題，因為無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設(shè)置的數(shù)值之下的，都能很好的實現(xiàn)報警。我們設(shè)計的輸液報警器最大的優(yōu)點就是結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，抗干擾能力強(qiáng)。

6 結(jié)語

這樣的輸液報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警器透明液體無法檢測，強(qiáng)光下無法檢測等問題。而且有體積小、耗電少、使用簡單、成本低等特點。我們的重力輸液報警器能夠全面應(yīng)用在各種輸液瓶上。但由于靠重力檢測藥液的剩余，加上不同的玻璃瓶和塑料瓶重量差別，這樣的報警器誤差略大，不夠靈敏，還需要我們進(jìn)一步改進(jìn)。

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