張曉航石 璇 王 皓 張 濤莊雪兒

（1.上海工程技術大學城市軌道交通學院，中國 上海201620；2.上海工程技術大學城軌中心實驗室，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)院的護士人員緊張，如此之多的病人讓她們應接不暇，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士的看護，在藥液滴完后，如果看護不周，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，提示看護人盡快作出處理，能有效且明顯減輕病人家屬和護士的負擔，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計一款具有體積小、耗電少、使用方便、結構簡單且價格低廉的輸液報警器以便于普及和應用。

2 研究內(nèi)容

設計一種簡易醫(yī)用輸液報警器，采用單片機為處理芯片，利用重力傳感器對輸液瓶內(nèi)剩余藥液進行監(jiān)測，用報警電路指示藥液即將滴完，及時通知醫(yī)務人員。當重力小于設定值時，發(fā)出報警聲并且指示燈變色。輸液報警器內(nèi)設電池，當電池電量過低時，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，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用程序。

3 結構和電路設計

3.1 結構設計

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，設定的檢測時間為每50ms一次，設定在重力小于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，如果小于設定值持續(xù)5秒，則判定藥液即將滴完，發(fā)出報警。我們設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?？紤]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，故設定計時器當測量值小于規(guī)定5秒后報警。輸液報警器在每次輸液報警工作結束后自動復位，方便下次使用。

3.2 電路設計

3.2.1 電源設計

輸液報警器內(nèi)設5v內(nèi)置電源，接入控制電路。開關打開，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 控制電路設計

輸液報警器采用單片機處理器，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，達到輸液報警器的效果。

（當藥液足夠多，重力足夠大時，電壓沒有達到設定要求，報警電路不工作。當藥液逐漸減少，重力變小至設定值時，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 報警電路設計

指示狀態(tài)電路對輸液狀態(tài)進行顯示。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行設置又會加重整個系統(tǒng)的設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置的數(shù)值之下的，都能很好的實現(xiàn)報警。我們設計的輸液報警器最大的優(yōu)點就是結構簡單，成本低廉，抗干擾能力強。

6 結語

這樣的輸液報警器有效減輕了病人家屬和醫(yī)務人員的負擔，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，還需要我們進一步改進。

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

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

［3］趙蘭.電子輸液報警器的研制及臨床應用價值[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)測系統(tǒng)的設計[J].重慶大學學報,2007,06.

［5］李喆,余學飛.基于單片機的輸液監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].醫(yī)療設備信息,2006,06.

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