基本信息
- 项目名称：
- 输液滴速自动控制系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 点滴输液在日常生活中担任着重要角色，在输液过程中，需医护人员根据病人的病情设置合适的滴速，但是不同病情需要的滴速不同，若滴速不符，很容易引起不良反应，更有甚者导致死亡。而且在输液过程中需要有医护人员进行实时监控，若能研发出滴速自动检测并控制系统，则会大大降低医护人员劳动强度，提高工作效率，保证病人安全。
- 详细介绍：
- 本系统采用嵌入式技术，以AVR高性能低功耗的单片机芯片ATMega32L为处理核心。首次采用了双闭环机械传动控制系统相结合的方案来对滴速进行控制，将滴速控制的粗调与微调相结合，保证了控制的高效和准确。两个控制系统均由步进电机进行传动。采用红外检测系统对液滴速度进行实时检测记录，与单片机控制器之间形成闭合的反馈回路。二级服务器与单片机控制中心之间通过无线通信来进行实时数据传输，无线通信既可达到通信需要又减少了医院整个系统的布线复杂性。并在嵌入式系统中移植入中国移动Fetion协议，一旦出现异常实现控制核心与二级服务器的并行双路通信，保证在控制器与服务器间的无线通信出现问题时，嵌入式控制系统仍可以将警报发送给医护人员以最大限度的减少异常的出现减少医疗事故的发生。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的目的： 目前国内外对于输液滴速自动控制系统的设计虽然已有了比较成型的解决方案（即通过压缩管壁来控制输液滴速的快慢），但该方案对于输液滴速的调整速率和精度都存在着很大的弊端。本发明给出了一种基于双闭环自控调整的全自动高效精确的医院输液护理系统。 基本思路和技术关键： （1）首次试验并应用了双闭环控制系统对于滴速快慢的调整控制，即通过压缩管壁，调节流量实现对滴速的粗调和通过调整滴瓶高度，调节压力差实现对滴速的微调。 （2）在整个医院进行树形网络系统的创建，即创建一个总机控制服务器，总机服务器下控多个分机PC服务器，每个分机PC服务器对所辖区域内的各个单片机控制器进行实时数据传输。 （3）PC服务器与单片机控制器之间的通信通过TDMA时分复用来实现无线通信。 （4）将中国移动Fetion协议移植到嵌入式硬件系统中实现单片机检测滴速异常时与医生护士之间的通信保证。 （5）各底层的单片机及无线通信模块XL02-232均通过变压后的市电进行直接供电充分保证控制系统及网络之间通信的可靠性。 （6）采用齿轮传动，传动平稳可靠、效率高、寿命长、结构紧凑。 （7）采用小步距角步进电机，控制相对准确，起停和反转响应快，转速范围宽，易控制。 （8）该系统实现了PC总控制系统，单片机处理器，步进电机及齿轮传动系统，无线收发通信系统，紧急报警系统，人机交互显示界面六大系统的兼容高效运转实现了对滴速的实时准确控制。
科学性、先进性
- （1）抛弃以往的斜楔式调速装置，对已有的压缩管壁控制滴速系统进行改进和革新，采用全新的执行机构。 （2）抛弃人工控制，对已有的单闭环自控系统进行重新的整合及优化创新设计，实现输液滴速的双闭环自动控制。 （3）双闭环控制使得输液滴速更加精确，减少了因滴速不合适而造成的生命危险和医疗纠纷。 （4）使远程控制、多用户服务成为可能。本系统不需要对储液瓶进行实时的人工监控，减轻了护士的工作强度，提高了医院的工作效率和准确性。特别是，在重大灾难来临或者有突发事故时，减轻了医护工作压力，为更多病人的医治赢取了宝贵的时间。 （5）该系统结构简单，操作方便，耗能低，成本低，易于推广。
获奖情况及鉴定结果
- 在2011年4月本学校第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛选拔赛中获特等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 当护士为病人完成输液后，开启系统，为病人设定合适滴速；之后，装置自动检测滴速，若与设定值不符，则启动执行机构来调节滴速，直至实际滴速与设定值相符。当输液滴完，自动报警提示护士移除输液瓶。 推广前景： （1）该作品采用的是低端高性CPU，并在保证准确高效的基础上，对机械传动系统进行简化改进，极大的降低了成本，价格优势明 （2）该作品拥有创新的理念，并且绿色环保、高效节能，易于推广。 市场分析： （1）消费行为：据调查，80.8%的医院，诊所愿意使用该系统；10.3%的医院对该系统的前景持乐观态度，愿意对该系统进行尝试。 （2）消费特点：医院诊所的规模和所处地域对于该系统的销量有影响。一般大中型医院、发达城市对该系统持乐观态度；而小型诊所、欠发达城市对该系统仍抱迟疑态度。 经济效益预测： （1）高额的利润：该系统将极大的解放医院劳动力，成本很低，极大地减少支出，带来高额利润。 （2）巨大的市场：可以预见所有的医院诊所在不远的将来都必将成为该系统的应用市场。
同类课题研究水平概述
- 静脉输液给药是临床常用治疗方法，目前广泛采用的普通注射方法，需要凭借医护人员丰富的临床经验才能较好的控制液滴速度顺利完成注射。否则，如果短时间输入过多液体，则会引起患者肺水肿；而滴速过慢，则达不到治疗目的。不论哪种情况都容易引起医疗事故。因此，针对此问题主要解决方案有“输液滴速与时间查对卡”、“静脉输液控制器”等，但是“输液滴速与时间查对卡”需要护士目测滴速后再进行查表修正，人为因素影响较大，滴速难以精确把握；而国外的“静脉输液控制器”价格昂贵，在国内市场很难得到推广。 目前国内对于输液滴速的控制已有了一种压缩管壁的单闭环控制系统，但是该系统的精确度极低，控制效率很差，对于精确的输液很难达到要求，该系统的这些缺点严重的阻碍了该系统的应用实践，致使该系统虽然已经研究多年，但仍未能应用到实际当中。 针对这种情况，我们将红外技术和单片机技术与长筒的输液器相结合，设计了具有新功能的输液点滴测控装置，及时自动调整液滴的滴速，实现智能化管理。该装置对已有的单闭环系统进行改进，采用压缩管壁的粗调和调整液面高度的微调相结合的双闭环自控方法来实现对于输液滴速的控制及调节。同时可以改变目前测试滴速依靠护理人员看表记数的方法，减轻医护工作强度，给护士输液治疗提供方便，给输液病人提供可靠的安全保证，提高工作效率和准确性且成本较低。并且该系统对于输液人员的安全进行了双保险的系统设计，在单片机与医护人员的PC控制系统进行实时数据传送，及异常情况监控的情形下。同时将Fetion嵌入嵌入式硬件系统，一旦输液瓶内液滴用完或者输液出现异常情况，除了单片机与医护人员进行信息通信外，同时控制系统将给医护人员的手机发送报警信号，以减少对于异常情况的漏检。
