智能輸液支架設計

德州學院機電工程學院 姚安凱 王志坤 李昌成 龍文騰

1 研制背景及改進

輸液支架在臨床治療十分常見且必不可少，為了讓患者在輸液過程中更加方便，這款輸液支架利用了傳感器，并且在輸液架底部裝有車輪，使用者在輸液過程中如果想要移動，比如去衛生間或者去做檢查，智能支架就會跟隨著他，避免了行動不方便。同時在支架的上面有固定裝置，可以避免因為移動造成的液體的震蕩，支架有可調節伸縮，使用起來更加方便。智能輸液支架增加了生活的趣味性，可帶來更好的體驗。

1.2 輸液支架的發展現狀

目前使用的輸液支架，一種是懸掛式輸液架，將輸液架上端掛在天花板上，上有導軌可以移動，下端將液體掛在掛鉤上，通常比較高；還有一種落地式輸液支架，上端懸掛液體病人想要移動時，一般需要別人幫忙將液體高高舉起，非常不方便。隨著社會發展有了在輸液架底部安裝萬向輪，可以移動，但是需要人手動去推動支架移動，且不好固定液體。基于此，本文設計了這款智能輸液支架。

1.3 輸液支架的改進

首先是對輸液架高度的調節，對輸液架進行改進，通過內螺紋傳動，這樣就可以讓醫護人員根據需求調節輸液架的高度。其次我們通過對支架底部加裝車輪，對輸液架加電機驅動、單片機及控制系統，通過紅外線跟蹤實現讓輸液架跟著病人移動，這樣可以讓病人在輸液中方便移動，減少陪護量，提高治療效率。

2 設計及技術原理

硬件結構，在輸液支架的底部裝有車輪，車輪與電機相連，通過電機驅動，對于跟隨支架的控制系統采用51單片機，同時搭配了紅外線識別模塊以及超聲波定位模塊，患者攜帶紅外發射器，從而實現跟蹤定位。輸液架結構示意圖如圖1所示。

圖1 輸液支架結構圖技術原理

控制系統由51單片機控制，定位系統由超聲波模塊和紅外模塊配合。在輸液支架最前方中軸線設一個超聲波模塊，在中軸線偏移6cm左右偏60度設置兩個超聲波模接，在輸液支架放置紅外接收器，讓患者攜帶紅外接收器，在患者的移動過程中，輸液支架先接收紅外信號，然后執行超聲波模塊，前部的超聲波模塊，當收到相同頻率聲波時，控制系統啟動時鐘發生器，通過51單片機進行距離計算，然后確定患者的位置，實現跟蹤，支架前端的超聲波模塊，通過他們返回的距離，在使用者不斷移動過程中，通過三點定位算法確定位置，驅動電機移動，實現跟隨。這樣通過不斷的信號傳輸，患者在移動中支架就能實現定位目標跟著移動。技術原理圖如圖2所示。

輸液架可調節高度設計，輸液支架桿進行改進，支架采用內螺紋傳動，右旋螺紋，用梯形螺紋，牙型為等腰梯形，牙型角30°，牙根強度高、對中性好、傳動效率高，可以承受輸液瓶的壓力。這種結構就可以實現自己旋轉調節輸液架的高度，根據自己需求進行調節，簡單方便。

圖 2技術原理圖

3 發展前景

鑒于傳統的輸液支架暴露出來的許多缺點，設計了這款智能輸液支架，它與傳統的輸液架相比實用性更高。首先它的自動跟蹤，智能移動，相比于原有的單調死板的輸液架來說更加靈活，病人自己就可以上衛生間或者做檢查，減少了陪護。其次，該輸液支架高度可以調節，醫護人員可以根據不同需求自己調節高度，避免了身高等原因造成的不便。而且，醫院使用智能輸液支架，可以大大提高效率，相信這款智能輸液支架，相信也能給患者帶來好的心情。智能輸液支架有廣闊的發展前景。

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