基本信息
- 項目名稱：
- 輸液滴速自動控制系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 點滴輸液在日常生活中擔任著重要角色，在輸液過程中，需醫(yī)護人員根據(jù)病人的病情設置合適的滴速，但是不同病情需要的滴速不同，若滴速不符，很容易引起不良反應，更有甚者導致死亡。而且在輸液過程中需要有醫(yī)護人員進行實時監(jiān)控，若能研發(fā)出滴速自動檢測并控制系統(tǒng)，則會大大降低醫(yī)護人員勞動強度，提高工作效率，保證病人安全。
- 詳細介紹：
- 本系統(tǒng)采用嵌入式技術，以AVR高性能低功耗的單片機芯片ATMega32L為處理核心。首次采用了雙閉環(huán)機械傳動控制系統(tǒng)相結合的方案來對滴速進行控制，將滴速控制的粗調(diào)與微調(diào)相結合，保證了控制的高效和準確。兩個控制系統(tǒng)均由步進電機進行傳動。采用紅外檢測系統(tǒng)對液滴速度進行實時檢測記錄，與單片機控制器之間形成閉合的反饋回路。二級服務器與單片機控制中心之間通過無線通信來進行實時數(shù)據(jù)傳輸，無線通信既可達到通信需要又減少了醫(yī)院整個系統(tǒng)的布線復雜性。并在嵌入式系統(tǒng)中移植入中國移動Fetion協(xié)議，一旦出現(xiàn)異常實現(xiàn)控制核心與二級服務器的并行雙路通信，保證在控制器與服務器間的無線通信出現(xiàn)問題時，嵌入式控制系統(tǒng)仍可以將警報發(fā)送給醫(yī)護人員以最大限度的減少異常的出現(xiàn)減少醫(yī)療事故的發(fā)生。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 作品設計、發(fā)明的目的： 目前國內(nèi)外對于輸液滴速自動控制系統(tǒng)的設計雖然已有了比較成型的解決方案（即通過壓縮管壁來控制輸液滴速的快慢），但該方案對于輸液滴速的調(diào)整速率和精度都存在著很大的弊端。本發(fā)明給出了一種基于雙閉環(huán)自控調(diào)整的全自動高效精確的醫(yī)院輸液護理系統(tǒng)。 基本思路和技術關鍵： （1）首次試驗并應用了雙閉環(huán)控制系統(tǒng)對于滴速快慢的調(diào)整控制，即通過壓縮管壁，調(diào)節(jié)流量實現(xiàn)對滴速的粗調(diào)和通過調(diào)整滴瓶高度，調(diào)節(jié)壓力差實現(xiàn)對滴速的微調(diào)。 （2）在整個醫(yī)院進行樹形網(wǎng)絡系統(tǒng)的創(chuàng)建，即創(chuàng)建一個總機控制服務器，總機服務器下控多個分機PC服務器，每個分機PC服務器對所轄區(qū)域內(nèi)的各個單片機控制器進行實時數(shù)據(jù)傳輸。 （3）PC服務器與單片機控制器之間的通信通過TDMA時分復用來實現(xiàn)無線通信。 （4）將中國移動Fetion協(xié)議移植到嵌入式硬件系統(tǒng)中實現(xiàn)單片機檢測滴速異常時與醫(yī)生護士之間的通信保證。 （5）各底層的單片機及無線通信模塊XL02-232均通過變壓后的市電進行直接供電充分保證控制系統(tǒng)及網(wǎng)絡之間通信的可靠性。 （6）采用齒輪傳動，傳動平穩(wěn)可靠、效率高、壽命長、結構緊湊。 （7）采用小步距角步進電機，控制相對準確，起停和反轉響應快，轉速范圍寬，易控制。 （8）該系統(tǒng)實現(xiàn)了PC總控制系統(tǒng)，單片機處理器，步進電機及齒輪傳動系統(tǒng)，無線收發(fā)通信系統(tǒng)，緊急報警系統(tǒng)，人機交互顯示界面六大系統(tǒng)的兼容高效運轉實現(xiàn)了對滴速的實時準確控制。
科學性、先進性
- （1）拋棄以往的斜楔式調(diào)速裝置，對已有的壓縮管壁控制滴速系統(tǒng)進行改進和革新，采用全新的執(zhí)行機構。 （2）拋棄人工控制，對已有的單閉環(huán)自控系統(tǒng)進行重新的整合及優(yōu)化創(chuàng)新設計，實現(xiàn)輸液滴速的雙閉環(huán)自動控制。 （3）雙閉環(huán)控制使得輸液滴速更加精確，減少了因滴速不合適而造成的生命危險和醫(yī)療糾紛。 （4）使遠程控制、多用戶服務成為可能。本系統(tǒng)不需要對儲液瓶進行實時的人工監(jiān)控，減輕了護士的工作強度，提高了醫(yī)院的工作效率和準確性。特別是，在重大災難來臨或者有突發(fā)事故時，減輕了醫(yī)護工作壓力，為更多病人的醫(yī)治贏取了寶貴的時間。 （5）該系統(tǒng)結構簡單，操作方便，耗能低，成本低，易于推廣。
獲獎情況及鑒定結果
- 在2011年4月本學校第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽選拔賽中獲特等獎。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 模型
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明： 當護士為病人完成輸液后，開啟系統(tǒng)，為病人設定合適滴速；之后，裝置自動檢測滴速，若與設定值不符，則啟動執(zhí)行機構來調(diào)節(jié)滴速，直至實際滴速與設定值相符。當輸液滴完，自動報警提示護士移除輸液瓶。 推廣前景： （1）該作品采用的是低端高性CPU，并在保證準確高效的基礎上，對機械傳動系統(tǒng)進行簡化改進，極大的降低了成本，價格優(yōu)勢明 （2）該作品擁有創(chuàng)新的理念，并且綠色環(huán)保、高效節(jié)能，易于推廣。 市場分析： （1）消費行為：據(jù)調(diào)查，80.8%的醫(yī)院，診所愿意使用該系統(tǒng)；10.3%的醫(yī)院對該系統(tǒng)的前景持樂觀態(tài)度，愿意對該系統(tǒng)進行嘗試。 （2）消費特點：醫(yī)院診所的規(guī)模和所處地域對于該系統(tǒng)的銷量有影響。一般大中型醫(yī)院、發(fā)達城市對該系統(tǒng)持樂觀態(tài)度；而小型診所、欠發(fā)達城市對該系統(tǒng)仍抱遲疑態(tài)度。 經(jīng)濟效益預測： （1）高額的利潤：該系統(tǒng)將極大的解放醫(yī)院勞動力，成本很低，極大地減少支出，帶來高額利潤。 （2）巨大的市場：可以預見所有的醫(yī)院診所在不遠的將來都必將成為該系統(tǒng)的應用市場。
同類課題研究水平概述
- 靜脈輸液給藥是臨床常用治療方法，目前廣泛采用的普通注射方法，需要憑借醫(yī)護人員豐富的臨床經(jīng)驗才能較好的控制液滴速度順利完成注射。否則，如果短時間輸入過多液體，則會引起患者肺水腫；而滴速過慢，則達不到治療目的。不論哪種情況都容易引起醫(yī)療事故。因此，針對此問題主要解決方案有“輸液滴速與時間查對卡”、“靜脈輸液控制器”等，但是“輸液滴速與時間查對卡”需要護士目測滴速后再進行查表修正，人為因素影響較大，滴速難以精確把握；而國外的“靜脈輸液控制器”價格昂貴，在國內(nèi)市場很難得到推廣。 目前國內(nèi)對于輸液滴速的控制已有了一種壓縮管壁的單閉環(huán)控制系統(tǒng)，但是該系統(tǒng)的精確度極低，控制效率很差，對于精確的輸液很難達到要求，該系統(tǒng)的這些缺點嚴重的阻礙了該系統(tǒng)的應用實踐，致使該系統(tǒng)雖然已經(jīng)研究多年，但仍未能應用到實際當中。 針對這種情況，我們將紅外技術和單片機技術與長筒的輸液器相結合，設計了具有新功能的輸液點滴測控裝置，及時自動調(diào)整液滴的滴速，實現(xiàn)智能化管理。該裝置對已有的單閉環(huán)系統(tǒng)進行改進，采用壓縮管壁的粗調(diào)和調(diào)整液面高度的微調(diào)相結合的雙閉環(huán)自控方法來實現(xiàn)對于輸液滴速的控制及調(diào)節(jié)。同時可以改變目前測試滴速依靠護理人員看表記數(shù)的方法，減輕醫(yī)護工作強度，給護士輸液治療提供方便，給輸液病人提供可靠的安全保證，提高工作效率和準確性且成本較低。并且該系統(tǒng)對于輸液人員的安全進行了雙保險的系統(tǒng)設計，在單片機與醫(yī)護人員的PC控制系統(tǒng)進行實時數(shù)據(jù)傳送，及異常情況監(jiān)控的情形下。同時將Fetion嵌入嵌入式硬件系統(tǒng)，一旦輸液瓶內(nèi)液滴用完或者輸液出現(xiàn)異常情況，除了單片機與醫(yī)護人員進行信息通信外，同時控制系統(tǒng)將給醫(yī)護人員的手機發(fā)送報警信號，以減少對于異常情況的漏檢。
