光電檢測式輸液報警器設計

在輸液過程中,陪護者或者輸液者本人必須隨時監視藥液是否輸完,否則可能導致回血或者空氣被注入體內。這一監視活動時間長,枯燥,是輸液過程中的主要身心負擔之一。
利用輸液管中的液體對光線的折射現象,採用光電檢測機制,可以很好的不接觸式檢測到液體是否已經輸完。輸液報警器的主要問題是面對無色藥液、有色藥液、血液等不同液體檢測準確率和供電方式。
目前,市面上已有基於光電檢測機制的輸液報警器出售,其供電採用了鋰電池+充電器的設計,充電時間約爲3小時,使用時間約爲70小時。充電時間長和使用時間短會影響使用效果和體驗。另有采用有線供電的產品,其實用方式結合病牀監視系統使用。
經過分析和試驗,採用降低功耗的設計,輸液報警器原理樣機(圖1)採用兩節廉價5號碳性電池供電,經過30×24小時的連續工作後,電池電壓仍在2.80V以上,而設備在2.5V以上即可正常工作。按照每天使用8小時計算,平均現場使用時間可以確保在2個月以上,完全可以滿足實際需要。
圖1 低功耗輸液報警器原理樣機
液體檢測採用側射式紅外對管,發射管和檢測管分別放置在輸液管的兩側,檢測管的輸出送給單片機分析。當單片機分析到檢測管的輸出結果對應從有液體到無液體的狀態變化時,觸發報警信號。最簡單的方式是聲光報警,拉底蜂鳴器負極連接的GPIO使蜂鳴器鳴叫,提示使用者及時呼叫醫護人員處理。其他狀態時,單片機以節電狀態工作,從而保證足夠的電池續航時間。針對批量生產採用單品性能一致性保證措施後,這一最簡設計的元器件成本仍可低至4元左右。
增強的報警功能採用藍牙等無線方式傳送狀態信息,結合手機或者監控系統,將能提供更爲多樣化和系統化的監控能力。增加心率、體溫等檢測模塊,則可以構成一個基本的輸液過程監控系統,及時發現病患在輸液過程的異常情況,自動提示醫護人員予以處理,能有效降低輸液過程中的護理成本和風險。
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