一种输液报警器的设计

张晓航石 璇 王 皓 张 涛庄雪儿

（1.上海工程技术大学城市轨道交通学院，中国 上海201620；2.上海工程技术大学城轨中心实验室，中国 上海201620）

1 研究背景及目的

1.1 研究背景

随着生活水平的不断提高以及生活节奏的不断加快，越来越多的人们身体健康恶化，人们大病小病不断，还有富贵病、疑难杂症等。各地的人们也到城市集中看病，导致许多城市的医疗资源紧张，城市大医院人满为患。在这其中，输液病人也是不断增多。相对于暴增的病人，医院的护士人员紧张，如此之多的病人让她们应接不暇，忙得不可开交。人员的短缺和工作的疲劳让她们不可能面面俱到，难免有些病人照顾不周。而输液病人通常需要家属或护士的看护，在药液滴完后，如果看护不周，病人往往会发生危险甚至造成医疗事故。

1.2 研究目的

输液报警器是能够在输液瓶内药液即将滴完的情况下发出警报的装置，提示看护人尽快作出处理，能有效且明显减轻病人家属和护士的负担，大大保障病人的输液安全，且能有效降低医患矛盾。我们的研究是为了设计一款具有体积小、耗电少、使用方便、结构简单且价格低廉的输液报警器以便于普及和应用。

2 研究内容

设计一种简易医用输液报警器，采用单片机为处理芯片，利用重力传感器对输液瓶内剩余药液进行监测，用报警电路指示药液即将滴完，及时通知医务人员。当重力小于设定值时，发出报警声并且指示灯变色。输液报警器内设电池，当电池电量过低时，指示灯停止工作。并且输液报警器要具有低成本及体积小，便于使用，抗干扰能力强，耗电少等优点。

输液报警器有硬件和软件两部分组成。硬件部分包括电源、控制电路、报警模块，软件部分为实施输液报警的应用程序。

3 结构和电路设计

3.1 结构设计

现在医院使用的各种输液瓶型号不一，其中包括材质和体积等差异。各种不同的输液瓶对于输液报警器的要求各有不同。我们认定不管何种输液瓶，在输液过程中，药液和输液瓶自身总的重力总是不断减少的。我们可以用重力传感器不断测量两者重力之和来监测剩余的药液量，设定的检测时间为每50ms一次，设定在重力小于30g时药液即将滴完，继而引发警报。

将输液报警器制成上下双挂钩样式，利用重力传感器，测量药液和输液瓶质量，如果小于设定值持续5秒，则判定药液即将滴完，发出报警。我们设定玻璃药瓶的报警值为300g,塑料瓶的报警值为30g。对于正常工作时绿灯闪烁，报警时变成红灯闪烁并且蜂鸣器发出报警声。考虑到病人有时需要移动，为防止报警器过于灵敏，在移动过程中产生误报，故设定计时器当测量值小于规定5秒后报警。输液报警器在每次输液报警工作结束后自动复位，方便下次使用。

3.2 电路设计

3.2.1 电源设计

输液报警器内设5v内置电源，接入控制电路。开关打开，绿色指示灯亮起，输液报警器开始工作。使用电池便于更换，可以延长使用寿命，减小体积，降低成本。

3.2.2 控制电路设计

输液报警器采用单片机处理器，大大减小原件数目和电路板大小，降低系统成本。

首先对电源进行稳压和变压，输出适用的电压，为电路供电。检测电路主要由重力传感器组成，将重力传感器的重力变化输入到控制电路，控制电路依据输入的重力变化的信号的不同从而输出高低电平，输入到报警电路，报警电路在输液完毕时报警，达到输液报警器的效果。

（当药液足够多，重力足够大时，电压没有达到设定要求，报警电路不工作。当药液逐渐减少，重力变小至设定值时，报警电路工作，输出端的二极管和蜂鸣器工作，实现报警功能。）

3.2.3 报警电路设计

指示状态电路对输液状态进行显示。正常输液状态指示绿灯间断闪亮，报警电路不报警；输液即将滴完状态时，状态指示红灯间断闪亮，同时蜂鸣器发出报警。

4 软件程序设计

包括数据按键程序、采集程序、控制程序、报警程序等。

5 报警器干扰分析

市面上流行的输液报警器都存在一些抗干扰能力差的问题，例如采用光电传感器对输液管进行监视的输液报警器在检测透明药液和非透明药液的情况下非常容易产生偏差，如果对两种药液分别进行设置又会加重整个系统的设计量从而使成本增加。但是对于我们采用重力检测实现输液报警的报警器就不存在类似的问题，因为无论输液的药液是什么成分，最后总的质量总是要降低到我们设置的数值之下的，都能很好的实现报警。我们设计的输液报警器最大的优点就是结构简单，成本低廉，抗干扰能力强。

6 结语

这样的输液报警器有效减轻了病人家属和医务人员的负担，缓解了医疗人力资源紧张带来的医患矛盾，保障了病人的生命安全。并且有效解决了市面上一些红外输液报警器透明液体无法检测，强光下无法检测等问题。而且有体积小、耗电少、使用简单、成本低等特点。我们的重力输液报警器能够全面应用在各种输液瓶上。但由于靠重力检测药液的剩余，加上不同的玻璃瓶和塑料瓶重量差别，这样的报警器误差略大，不够灵敏，还需要我们进一步改进。

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