一種輸液報警器的設計

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，導致許多城市的醫療資源緊張，城市大醫院人滿為患。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，病人往往會發生危險甚至造成醫療事故。

1.2 研究目的

輸液報警器是能夠在輸液瓶內藥液即將滴完的情況下發出警報的裝置，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 研究內容

設計一種簡易醫用輸液報警器，采用單片機為處理芯片，利用重力傳感器對輸液瓶內剩余藥液進行監測，用報警電路指示藥液即將滴完，及時通知醫務人員。當重力小于設定值時，發出報警聲并且指示燈變色。輸液報警器內設電池，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

現在醫院使用的各種輸液瓶型號不一，其中包括材質和體積等差異。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量，如果小于設定值持續5秒，則判定藥液即將滴完，發出報警。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，在移動過程中產生誤報，故設定計時器當測量值小于規定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

輸液報警器內設5v內置電源，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，大大減小原件數目和電路板大小，降低系統成本。

首先對電源進行穩壓和變壓，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，實現報警功能。）

3.2.3 報警電路設計

指示狀態電路對輸液狀態進行顯示。正常輸液狀態指示綠燈間斷閃亮，報警電路不報警；輸液即將滴完狀態時，狀態指示紅燈間斷閃亮，同時蜂鳴器發出報警。

4 軟件程序設計

包括數據按鍵程序、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生偏差，如果對兩種藥液分別進行設置又會加重整個系統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，最后總的質量總是要降低到我們設置的數值之下的，都能很好的實現報警。我們設計的輸液報警器最大的優點就是結構簡單，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務人員的負擔，緩解了醫療人力資源緊張帶來的醫患矛盾，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。

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