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自动换瓶输液机的研制

更新时间:2009-03-28

0 引言

静脉输液是现代医疗手段中较为重要的工作之一,也是使病人康复的主要方式。大部分病人需要输液才可以康复,故看护病人输液是医护人员较为重要的工作。传统的输液过程操作较为复杂,且需要医护人员帮助才可完成换液换瓶工作,由于目前医院人员较为短缺,传统的输液方式不仅会占用仅有的医护人员大量的时间,而且一旦医院繁忙,可能会发生病人换液不及时的情况,使医院发生医疗事故[1-3]。为此,本研究设计一种输液自动换瓶机,使得输液过程中能够自动更换液体,当输液无法正常进行或者液体输完时可以发出警报提醒别人,并通知护士办公室,自动联系医护人员前来拔针或者解决问题。

选择高密度电法、瞬变电磁法、天然电场选频法和电阻率测深法进行采空区探测[8-10]。共完成瞬变电磁测线10条,物理点115个,其中探测物理点110个,检查点5个;完成高密度测线8条,物理点480个;完成天然电场选频测线6条,物理点116个。依据地质调查资料和矿产资料将高密度电法、瞬变电磁法、天然电场选频法和电阻率测深法所获得的电性资料经过反复对比,认真分析研究确定,四种方法所反映的异常平面位置基本一致(图1)。

1 自动换瓶输液机的总体结构

机器主要由输液瓶放置机构、托盘旋转机构、退针换瓶机构组成,如图1所示。

对“物资采购、工程建设、合资合作、油品销售”等对外交易重点领域缺乏有效的监管措施,存在潜在的违规风险隐患;对商业伙伴的合规管理,限于资质审查,对于商业伙伴的合规情况,调查较少,有的项目甚至没有进行合规调查。

1.1 装置各机构的工作原理

本输液机设计为同时可以容纳4瓶输液瓶,采用盘式的形状,呈90°依次安置输液瓶。

评审意见:评审后根据报告书的等级。对不合格和合格可直接形成专家组意见。对合格待定的,各专家应形成书面的意见,方便不同意见的表达,防止出现只有专家组整体的意见,而忽视其他意见的表达。

  

图1 整体结构图

尤金·奈达(Eugene A.Nida,1914-)是一位著名的西方翻译理论家和实践者,动态对等理论是其翻译理论的核心。动态对等是指通过适当裁剪信息,取得语言、词汇和语法等方面的自然、通顺,以寻求与原语信息最贴切的自然对等,是建立在获得接受者和信息应该在本质上与原语的接受者和信息一致的等效原则之上的一种翻译理论。简单说来,就是根据具体情况采取适当的翻译方法以寻求目的语读者和原语读者趋同一致的反应效果。

1.2.2 输液过程

1.1.1 安装方式

换瓶动作由一个步进电动机直接执行,为了使得输液瓶安置在托盘上时的摩擦力较小,电动机与托盘之间加载了数枚轴承钢珠,如图3所示。

1.1.2 换瓶机构

当设定的最后一瓶药液流尽时,输液机自动呼叫医护人员前来,为病人拔出静脉针头,回收输液管以及输液瓶。

  

图2 输液机安装示意图

  

图3 托盘示意图

针头的拔插动作由一个丝杠滑台机构与一个简易机械爪共同执行。如图4所示,通过丝杠滑台实现纵向运动,由伺服电动机提供动力,构成了一个闭环系统,从而保证运动的精确性。简易机械爪简图如图4所示,舵机1提供动力,两对连杆2、3实现张合动作,滑块4限定运动轨迹为横向运动,从而实现机械爪的开合。

如今市场上输液针管靠输液瓶一段均为国家标准尺寸,以该尺寸为基准,设计夹具,如图5所示。针头可以直接扣合在夹具上,夹具夹紧时,同时会夹紧针头。此时管内药液无法流通,针头也无法取出。

  

图4 机械手机构运动简图

 

1.舵机 2,3.连杆 4.滑块

1.2 工作流程

本输液机的输液瓶放置是由医护人员完成的,在开始输液至输液完成的这一过程,除非出现意外,否则全部由机器自动完成所有动作。

  

图5 夹具示意图

整个输液过程是由闭环的控制系统进行控制,当液面检测器检测到输液瓶内液体流完时,信号反馈到控制系统,系统控制机械爪夹紧,之后,电动机驱动滑台,带动机械爪纵向下移直至针头从瓶内拔出。然后,电动机驱动输液瓶托盘旋转90°。最后,机械爪上升,将针头插入瓶内,夹具打开,药液流入输液管,开始第2瓶药液的输入。当液面检测器检测到输液管内液面长时间较低时,会发出警报提示医护人员前来诊断。同时发出蜂鸣提示病人。装置工作流程如图6所示。

输液瓶安置后,设定瓶数,将针头安置在机械爪夹具上,并将输液管紧靠在夹具下方的液面检测器后,经检查无误后打开电源。

仅需对医院现有立式输液架做打孔改造,即可直接安装本装置,如图2所示。

1.2.1 机器运行前准备工作

1.2.3 输液结束过程

1.1.3 针头的拔插

2 自动换液机的控制系统设计

  

图6 工作流程图

  

图7 控制系统结构框图

2.1 控制系统简介

整个控制系统由Arduino单片机作为控制核心,控制单元由步进电动机驱动、舵机驱动、声光报警电路、无线传输电路、液体在位传感电路和电压调节电路6个部分组成。整个装置直接连入生活电源,不采用外加电池。其流程如图7所示。

2.2 控制系统工作过程

开启电源开关进行开机初始化后,将需要输入的药瓶放入装置中的倚挂处。在1~4按钮按下输液的瓶数,按下确认。一段时间后,装置开始运动,执行模块将针头插入药瓶瓶塞。在检测到针头插入后一段时间后,非接触式电容传感器开始监测输液管中药液并测速,同时将信号反馈给单片机,判断是否进行换液下一步操作。

②高校应加强与就业单位的沟通与合作。生涯规划是一个动态持续的过程,更多需要学生在学习、实习、实践过程中不断感悟,不断发现自己,进而调整计划,了解自己,了解外部环境,了解专业,了解社会对专业的需求,培养可迁移技能和自我管理技能。因此,职业生涯规划不是纸上谈兵,不是要求学生记住生涯规划的几个阶段,而是需要付诸实际的努力,切身投入的体验。一方面,学生可以去合作企业实习实践;另一方面,企业的教师专家可以来校指导、教授课程。

2.3 液面检测原理

采用非接触式电容传感器检测输液管内液体有无并测速[4]。电容传感器可以灵敏地感知液位高低,在监测到低于指定液位,即液体输尽时,将会向单片机指定pin口发出一个低电平,触发中断,进而进行换液的操纵。电容传感器使用了先进的信号解决方案,避免了容器壁厚的影响,实现了对密闭容器内液位高度的真正非接触检测。

2.4 无线传输电路原理

无线传输电路使用Zigbee网络作为核心[3]。ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通讯技术,其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。基于Zigbee网络在护士站点设置终端[6-12],可以实时监测到输液点的情况,在遇到特殊情况可以立即得知并前去解决,大大提高输液的安全性。同时为了患者能实时联系到护士,装置也设计有主动报警按钮。

3 结语

本文研发的输液自动换瓶机,其构造简单,功能实用,可实现输液自动换瓶的功能,有较强的实用价值。目前,本装置在设计上还存在一些不足:如放置输液袋后固定无法解决,无法实现输液时药液的实时流速,单次输液瓶数较少等。下一步将研究解决上述问题,设计一种可以实现实时监控与自动换液的智能输液系统,以此改善医院输液现状。

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[参 考 文 献]

[1] 林敏,荣必贤,成一楠.自动换瓶退针一体化输液机[J].中国科技信息,2012(18):98.

[2] 杨丽晓,王殊义,尚长浩.自动换液静脉输液装置的研制[J].中国医学装备,2015(4):35-37.

[3] 胡林峰.急诊静脉输液中存在问题原因分析及对策[J].护理学报,2000(1):14-15.

[4] 陈俊龙,施隆照.基于共面电容的非接触式液位线性测量系统的研究[J].武夷学院学报,2015(12):74-78.

[5] 祁长璞.基于Zigbee的无线传感器网络在监控系统中的应用研究[D].武汉:武汉理工大学,2008.

[6] 刘建.基于ZigBee技术的远程医疗监护节点的设计与研究[D].西安:西安科技大学,2011.

[7] 袁侨英,李学军,徐强,等.一种全新的自动输液辅助装置的研制[J].医疗卫生装备,2011,32(10):33-34.

[8] 童耀英.输液自动报警器的研制[J].医疗卫生装备,2008,29(12):59,61.

[9] 周希瑜,凌伯勋,郑玉华,等.医院输液自动呼唤装置的设计[J].岳阳职业技术学院学报,2006,21(6):47-49.

[10] 祁长璞.基于Zigbee的无线传感器网络在监控系统中的应用研究[D].武汉:武汉理工大学,2008.

[11] 付心钊.人体便携式自动输液器的可靠性及安全性研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2007.

[12]吴量.远程医疗护理监测系统的关键技术研究与设计[D].长沙:中南大学,2012.

 
周鹏程,周芃芃,张振炎,胡晓珍
《机械工程师》 2018年第05期
《机械工程师》2018年第05期文献

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