土木工程毕业论文便携式智能输液报警器三维结构造型及动态仿真.docx

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土木工程毕业论文便携式智能输液报警器三维结构造型及动态仿真

便携式智能输液报警器三维结构造型及动态仿真

摘要

我们发明设计的新型便捷机电式输液报警控制器是用于临床患者输液过程中的一种监测控制装置。

当输液完毕时，报警器自动发出声光信号，提示护者急时处理，并且可以自动控制液体流速。

此仪器适用于各种颜色的药液，而且结构简单，体积小，重量轻，体现简约理念。

此仪器器材所需的材料价格低廉，利用率高，可反复使用。

新型便捷机电式输液报警控制器反应灵敏，安全可靠，没有电磁辐射干扰，对病人身体没有伤害；更重要的是它的机械检测控制装置，不接触药液，安全卫生，让人能更放心。

该产品不影响患者走动，便于随处移动。

这种新型输液报警装置让每瓶药液充分输尽，不浪费药液，体现节约理念。

关键词：

安全；节约；灵敏；智能；卫生

Abstract

theWeinventedthenewdesignofelectromechanicalinfusionalarmcontrollerisconvenientforpatientsintheprocessofakindofinfusionmonitoringcontroldevice.Wheninfusionfinished,alarmautomaticallygiveoutsoundandlightsignals,tiparmor,andtheurgentwhenprocessingcanbeautomaticallycontroltheliquidflowrate.Thisinstrumentissuitableforvariouskindsofcolor,andthesolutionofsimplestructure,smallvolume,lightweight,reflectscontractedconcept.Thisapparatusofrequiredmaterialslowprices,highefficiency,canuserepeatedly.Newconvenientelectromechanicalinfusionalarmcontrollersenstivereaction,safeandreliable,noelectromagneticradiation,thebodywithoutinterferencetothepatientharm;Moreimportantisitsmechanicaltestandcontroldevice,notcontactsolution,safetyandhealth,letapersoncanrestassured.Thisproductdoesnotaffectpatientsambulate,facilitateeverywhereismobile.Thisnewinfusionalarmdeviceleteverybottleofliquorfullylostallliquidsandnotwaste,reflectsaveconcept.

Keywords:

security;Save;Sensitive;Intelligent;health

第1章绪论

1.1研究的背景和意义

静脉输液的技术起源于公元16世纪，经过四百年的发展逐渐形成了完整的理论体系，成为最直接，最常用，最有效的治疗手段之一。

在医院输液（俗称打吊针）有一个难题长期困扰着病人与医护人员：

在病人输液的过程中，往往由于病人体质虚弱、昏迷或入睡或者医护人员正在别处忙碌等而无法留意，当输液完毕，若处理不及时，病人的血液就会因空管而倒流入输液针管内，时间稍长会使扎针处严重肿胀。

若处理过早，即药液还末完全输尽就摘瓶取管则又会造成药液的浪费等等。

因此常引发病人的不满以至投诉，甚使医护人员无奈。

而医用输液报警器的设计和投入应用，可以较好地解决输液中所遇到的这些困扰。

　　输液报警器会自动监测病人输液液面的变化，当输液完毕时发出报警提声，并能同时自动阻断输液，医护人员有足够的时间拔针或换药，避免了“回血”等现象的发生。

同时，还可将输液报警器与医院的护理对讲系统相连，输液完毕后相应的对讲设备响应并伴有语音播报声“××号输液完毕”，以提示医护人员。

输液报警器的使用既可减轻医护人员和陪护人员的劳动强度，又能最大限度地利用药物，避免了浪费。

自人类步入科技时代以来，生产生活等方面得到不断的提高，人们对自己的生活标准也相应提高，而为人类服务的用具也不断的迈向科技化、智能化、人文化。

在我们的日常生活中，我们经常会看到一些特殊人群（如盲人、聋哑人、痴呆患、老年人、特殊伤患人士等）他们或是行动不方便，或是须借助某种外界工具以满足自己的需求，尤其是在他们生病时候更要外在的帮助。

在医院输液（俗称打吊针）有一个难题长期困扰着病人与医护人员：

在病人输液的过程中，往往由于病人体质虚弱、昏迷或入睡或者医护人员正在别处忙碌等而无法留意，当输液完毕，若处理不及时，病人的血液就会因空管而倒流入输液针管内，时间稍长会使扎针处严重肿胀。

若处理过早，即药液还末完全输尽就摘瓶取管则又会造成药液的浪费等等。

因此常引发病人的不满以至投诉，甚使医护人员无奈。

而医用输液报警器的设计和投入应用，可以较好地解决输液中所遇到的这些困扰。

　　输液报警器会自动监测病人输液液面的变化，当输液完毕时发出报警提示声，并能同时自动阻断输液，医护人员有足够的时间拔针或换药，避免了“回血”等现象的发生。

同时，还可将输液报警器与医院的护理对讲系统相连，输液完毕后相应的对讲设备响应并伴有语音播报声“××号输液完毕”，以提示医护人员。

输液报警器的使用既可减轻医护人员和陪护人员的劳动强度，又能最大限度地利用药物，避免了浪费。

1.2智能输液报警器的历史与现状

静脉输液技术的运用起源于公元16世纪，经过400多年的发展逐渐形成一套完整的理论体系，成为最常用，最直接，最有效的临床治疗手段之一。

日常生活中我们经常会遇到一些行动不便或无法自理的病人到医院就诊；还有近年来屡次发生的地质灾害给救灾人员提出了一个严峻的课题，医护人员不够，输液器材短缺，医护场所窄小等困难。

静脉输液技术推行极大地提高了临床治疗的效率，然而大量的病人同时输液，护士的工作压力甚大，而且一旦产生疏漏，没有及时换药，会给病人身体带来不必要的伤害。

另外病人往往一次需要输液多瓶，现有的做法是每输完一瓶药水，护士就需要更换新的输液瓶，多次更换药瓶，不仅加大了护士的劳动强度，影响了护士的工作效率，而且病人需时常注意输液进度，加重病人的心理负担，不利于病人休养身体。

为避免护士没有给病人及时换药水，现有医疗市场出现了多种输液报警器，其中红外输液报警器在安全，实用方面占有领先地位，然而其价格高，结构复杂，因此推广阻力大，市场前景有限，尤其不利于在基层医院推广。

本实用输液报警器装置成本低廉，使用简单，易于推广，可成为输液报警器系统的首选装置。

与现有技术相比，这本实用新型装置的有益效果是：

当液体流尽后报警，为护士提供输液进度的有效信息，报警器采用温馨悦耳的动人音乐，使其更具人性化特点，且价格低廉，结构简单，操作方便，推广性强。

提高了护士的工作效率，减轻了护士的工作负担和病人的心理压力，减少了静脉输液时的医疗事故及纠纷的发生，增加了输液的安全系数。

总之，这种输液报警器适用于各级医院的临床工作需要，工艺制作及设计方面有一定的创新性，具有较好的社会效益和广阔的市场应用前景。

第2章产品可行性报告及产品设计

2.1当前市场状况以及市场前景分析

2.1

（1）、市场可行性分析

受惠于中国政府医疗改革以及居民对健康保健的重视，未来3年，中国便携医疗电子市场年复合增长率将超过30%！

其市场规模从2006年的80亿元迅速扩大到2011年的280亿元！

面对如此庞大的便携医疗电子市场，各种新型的，智能化的医疗器械将会有无尽的前景，而我们需要做的就是不断的创新和改良，以适应市场的需求。

 从2006年到2008年，便携式医疗电子产品市场呈现出加速增长的势态，而且没有受到金融危机的影响，2008年市场的总量达到127亿的规模。

             图 1 中国便携式医疗电子产品市场规模

 我们的便携式医疗电子产品市场的抗风险能力比较强，主要原因是：

1：

市场处于普及的初级阶段，所以不存在市场饱和所谓的受金融危机影响。

2：

目前整个便携式医疗电子市场需要面对的是中国内需市场，中国人口众多，市场巨大。

3:

国人健康意识的提升。

                       图2 2008年中国便携式医疗电子产品市场结构 

从已有的数据来看，多参数便携式监护仪和智能输液棒的增长速度非常快，增速在10%-15%之间。

在这个市场中，便携式多参数监护仪、便携式超声诊断仪占据了50％以上的市场。

图3 中国医用便携式医疗电子产品市场结构

2.1

（2）当前市场状况及市场前景分析

该输液报警器具有广阔的市场前景，并能产生巨大的社会效益。

据初步估计，我国县级以上医院有15000多家，一般床位数在600到1000左右，另外急救，门诊等也进行大量的输液治疗。

而目前医院现状普遍是护士少，病人多，有的大型医院1个护士需要同时照顾几十个床位的病人，繁重的工作给护理人员带来沉重的负担；同时绝大多数的病人都需要家属陪同输液，家属或陪人所起的作用是不断地对输液进行肉眼监控，因此而耽误工作和学习，而且稍有疏忽，就会因延迟护理而造成回血，严重的会造成输液医疗事故，输液报警器的研制正是解决这一现实问题。

按保守估计平均每家医院每天有700住院病人，这其中有80%的人需要输液，则每天全国约有840万人接受输液治疗。

按每家医院至少需要600个输液报警器。

我公司的输液报警器售价预计280元人民币左右，则该产品的市场容量至少在25亿元人民币以上，具有广阔的市场前景。

2.1.2同类产品比较：

本产品特点是轻便，便宜，安全可靠，适用于各类大中小型医院，特别是针对医院中重病患者中不能行动和说话者有更好的果。

大大降低了医院护士的工作强度，提高了医院的效率，所以，各种医院、诊所都可以推广使用，本产品有很好的市场前景。

过去10多年来为解决这一问题，很多人作出了不懈的努力，有关的专利就有一百多项，其中有插入电极法、浮子法、电容法、微波法和光电法等各种办法，但是目前的设计存在各种缺点，有的可靠性差，有的装置过于复杂，有的需要改变现在输液过程，有的需要接触液体，容易造成污染。

例如：

探针报警，由于需要接触药液会造成不安全隐患。

利用管压报警对输液架高度和输液器的要求过严而造成压力变化波动大，容易发生误报，漏报现象。

所以至今未见到实用的产品问世。

我们经过深入地研究，充分考虑到各种在输液中可能出现的细节问题，经过各种创新和改良，使得产品有稳定的性能和更高的精确度。

2.2.产品设计

2.2.

（1）产品说明

我们所设计发明生产的新型便捷机电式输液报警控制器，是针对医院各种输液患者设计生产的便携式产品。

该产品是由监测装置、触发电路、控制装置等若干部分组成，采用安全可靠的声控报警（无线传输和医务显示器），通过简单的自动操作和易分辨的显示方法对住院病房病人的输液进行全程的监控。

一、便捷机电式输液报警控制器的监控原理

使用时，由于药水瓶的负重，天平架倾向药水瓶一边，电路断开；当瓶内药水滴至一定量（事先根据要求可设定药水瓶内药水残留量），天平倾向装置另一边压迫触点开关，报警电路接通发出警报声，提醒病人及其陪护人员，无线呼叫器向医务值班室发出需更换药水的床位号，同时线闸机构在输液管下端截断药水下滴。

1、装置可实现自动报警功能。

2、无线接发器的触点开关实现了病人可操作的功能，体现了本产品的人性化设计的一面。

杠杆原理

本装置采用杠杆原理实现报警功能。

利用药水瓶内药水重量的变化，实现工作电路的接通与关断

线闸结构

利用杠杆下落差拉动丝绳，压迫输液管，减缓输液速度便捷机电式输液报警控制器中最重要部分的就是输液监测装置和控制装置。

输液监测装置是采用机械的杠杆原理制成的。

当输液瓶中的输液减少到一定程度时，杠杆发生作用，打开开关，报警电路接通，报警器发出声光报警信号。

与此同时，控制装置开始减缓输液流速。

值班护士便可有充足的时间对病人进行处理。

各级医疗体系输液者众多，医务人员缺少，陪护人员疏忽大意，不能及时向医护人员报告输液情况，造成回血等医疗事故，便携式智能输液报警器解决了可以有效上述问题。

2.2.

（2）产品具体特点：

1、输液即将完毕时自动声光报警，无须“盯吊瓶”，体现人性化理念；

2、适用于各种颜色的药液；

3、结构简单，体积小，重量轻，体现简约理念；

4、价格低廉，可反复使用；

5、反应灵敏，安全可靠；

6、没有电磁辐射干扰；

7、机械监测，不接触药液，安全卫生；

8、可以让每瓶药液尽量输尽，不浪费药液，体现节约理念；

9、输液控制装置有效地保证了医务人员的工作时间安排的合理性。

2.2.（3）产品具体介绍

1）输液报警控制器既可单独使用，也可配合医院护理中心监控联合使用。

2）单独使用时，输液完毕时就会发出声音进行报警，例如“Bi、Bi”报警提示声；提醒病人、医生前来处理病人输液事务。

3）当配合总机无线传输信号使用时，病人输液完毕，可自动向护士站发出报警信号，并语音播报“XX号输液完毕”，提示医务人员前来处理病人事物。

2.2.（4）产品技术参数：

（简略）

◆最大工作电流：

A

◆最小工作电压：

B

◆报警音量：

50dB–70dB

◆产品重量：

500至1000克

◆外观尺寸：

A×B×C《cm》

本章小结

（1）总结了输液报警器的市场前景、分析了输液报警器的可行性

（2）比较了同类输液报警器，并分析报警器以至于更好的三维建模

（3）对产品进行了具体说明，介绍了产品的特点

临床上病人输液时护士需不断巡视病房，观察液体滴注情况，并及时更换液体或拔针，如液体更换不及时需重新排气，不但加大了护理工作量，而且病人因害怕空气输入而产生紧张心理。

鉴此，一种新型输液报警器

第3章智能输液报警器三维结构造型及动态仿真

3.1输液报警器结构及功能简介

1材料与结构

该报警装置由一个可控制音乐集成块和弹簧及2个

1.5v的纽扣电池组成"结构见图1

2使用方法及原理

将输液瓶套入输液报警器内，当瓶内液体较多时，弹簧被拉伸，动态触点与固定触点分离，随着瓶内液体减少弹簧回缩，当液体快滴完时。

弹簧回缩至使动态触点与固定触点相接，报警电路接通，发光二极管发光，同时音乐集成块奏出音乐提醒更换液体。

临床根据输液种类不同（500ml，250ml）选用不同型号（1型2型3型）输液报警器。

图2电路方框原理图

3优点

（1）结构简单，易于操作，成本低。

（2）减少护理人员工作量，减少病人因害怕输入空气而造成的心理负担"保证输液完全。

（3）手术室抢救创伤性，失血性休克病人多使用套管针，多路静脉快速输液"应用输液报警器!

型适用500ml瓶装液体#"使巡回护士既能及时更换液体"又能有条不紊地进行其它抢救工作。

缘由

当病人在医院输液时，通常需要护士或家人看护。

当液体输完时，如果没人看护，会给病人带来很大的麻烦甚至危险。

这种输液报警器，可以在输液滴完时，立即发出报警，提示看护人很快拔掉输液管，减少了病人和陪床者的负担。

工作原理

早先的发明原理多是：

利用光电非接触式探测药滴的动态，触发电路工作，就是说在瓶子的底部或者滴管缓冲瓶处装上光电设备，没有液体时会产生电信号。

但这样的发明显然有很多问题：

1、这个东西得夹在瓶子或者滴管上，更换液体和瓶子的时候比较麻烦；2、瓶子的大小，还有些是袋装的液体；

目前有些发明应用了重力的原理：

不管是怎样的液体，最后液体打完后剩下的袋子和瓶子的重量应该是在某一重量以下，例如50g（一两），那么只要找到分辨率达到50g以下的称重传感器，然后辅以控制电路，就能够较为准确的报出警报。

功能特点

1、夹装在输液管上，不与输液接触。

单键操作，使用简单，也可用于输血报警。

2、输液完毕时，输液报警器自动阻断输液管，同时可通过分机向护士站的主机发送输液完毕警信号。

主机有LED显示，同时语音播报“XX号输液完毕”。

优点

这种发明实用性强，可多次复用。

它的创新点是不对药液产生污染，声光启示，电路简单造价低，小巧方便，自动报警并预留报警接口。

缺点

它的缺点是安装在茂菲氏滴管上（安装在输液管外），给护士更换药液带来麻烦（方便护士操作），受外界光线干扰（采用虑恒光技术，抗干扰强），易误报。

使用说明

1、输液正常后，将上端输液管夹入检测槽内。

2、按S/R（Start/Reset）键，报警器发出“Bi-Bi”响两声，报警器开机。

3、再按S/R键，报警器发出“Bi”响一声，同时绿灯快闪，进入初始化状态。

4、约15s后，报警器发出“Bi”长响一声，绿灯慢闪，进入工作状态。

5、输液完毕后，发出连续“Bi-Bi”提示音，绿灯快闪，并阻断输液管。

6、按S/R键，报警器发出“Bi-Bi”响两声，压轮松开输液管。

7、关机：

长按住S/R键，绿灯亮约3s后熄灭，报警器此时关机。

8、充电：

关机状态下插上充电变压器后按住S/R键5秒，绿灯第二次亮起状态下松开按键，此时进入可充电工作状态，红灯常亮。

经过约4到8小时红灯熄灭，表明充电完毕。

充电状态下报警器可正常使用。

9、缺电：

当报警器工作时出现每隔30秒发出短“Bi”提示音，表明电量已不足，需要充电。

此时插入充电变压器可立即充电。

若经过约10分钟还未对其充电报警将在发出连Bi”音后自动关机同时阻断输液。

产品名称：

自动输液报警器

适用范围：

用于临床患者输液过程中的一种监控装置。

产品特点：

当液体即将输完时，红外遥控器自动发出信号，提示护士前去处理。

产品类型：

医疗器械

我设计的新型便捷机电式输液报警控制器是用于临床患者输液过程中的一种监测控制装置。

当输液完毕时，报警器自动发出声光信号，提示护者急时处理，并且可以自动控制液体流速。

此仪器适用于各种颜色的药液，而且结构简单，体积小，重量轻，体现简约理念。

此仪器器材所需的材料价格低廉，利用率高，可反复使用。

新型便捷机电式输液报警控制器反应灵敏，安全可靠，没有电磁辐射干扰，对病人身体没有伤害；更重要的是它的机械检测控制装置，不接触药液，安全卫生，让人能更放心。

该产品不影响患者走动，便于随处移动。

这种新型输液报警装置让每瓶药液充分输尽，不浪费药液，体现节约理念。

3.2见部分零件图

1）打开solidworks软件，选择[文件]|[新建]菜单命令，弹出[新建solidworks文件]对话框，选择[零件]如图1

2）在新建界面内，选择前视基准面，选择直线命令，以原点为基准，用直线绘制一个长80mm，宽60mm的矩形，再用智能尺寸标注矩形尺寸

3）单击特征工具栏中的（拉伸凸台\基体）按钮，启动拉伸功能，系统弹出拉伸属性管理器，在“开始条件”下拉列表框中选择“草图基准面”，在“终止条件”下拉列表框中选择“到离指定面指定的距离”，然后再图形区域内选中方块实体表面，深度图标后面的数值中输入20mm

4）完成各种设置以后，单击属性管理器或者绘图区域中的√按钮完成拉伸。

呼叫接收器三维建模（尺寸见图）

局部图

在上视基准面绘制一个半径为2.5mm的圆，经过拉伸，拉伸距离为5mm

在前视基准面绘制一个半径为2.5mm的圆，经过拉伸，拉伸距离为2.5mm

主要步骤：

经绘制草图及三次拉伸凸台

长管的三维建模（尺寸见图）

1）有直经为40mm的圆（草图3）,（草图4）为200mm的直线

2）用扫描工具，草图2作为轮廓，草图1为路径，扫描出实体

主要步骤：

绘制草图1，草图2，并进行扫描

蜂鸣器的三维建模（尺寸见图）

局部图

拉伸凸台与拉伸切除

主要步骤如下

呼叫发射器三维建模（尺寸见图）及步骤

连杆三维建模（尺寸见图）及步骤

局部图

弹簧的三维建模（尺寸见图）及步骤

弹簧局部图及螺旋线的绘制

主要步骤

连接座的三维建模（尺寸见图）及步骤

拧紧螺丝的三维建模（尺寸见图）

竖轴的三维建模（尺寸见图）及步骤

底座的三维建模（尺寸见图）及步骤

建模已经完成了，在零件建模的这个过程中，用到了拉伸凸台、扫描、和拉伸切除、螺旋线，旋转，建立基准平面等工具，对于尺寸我们随时更改，按照我们的需要，我们知道solidworks2011版本最大的优势就是可以随时更改尺寸，并且整体随之改变。

最后通过视图管理器给零件给零件图上我们喜欢的颜色，以便与其他零件区分。

建模所用的特征工具相差无几，都是比较常用的工具，在熟练的基础上绘制起来比较容易，因为篇幅限制，暂且只介绍这个零件。

下面是把各零件装配起来组装成装配体

输液报警器的装配图及装配步骤

本章小结

1：

本章介绍了输液报警器的优缺点以及它的工作原理

2：

并对输液报警器的零部件进行三维建模

第四章输液报警器动态仿真

4.1输液报警器爆炸图

到此输液报警器的装配工作已经完成，图为装配图的爆炸图及爆炸步骤图，可以更好的明白各个零件之间的连接关系，相互之间是怎么如何影响运动的，也可以借此检验装配是否正确。

4.2输液报警器爆炸动画

第五章输液智能报警器的使用

5.1应用

为了提高医院护理水平，减轻护士的劳动强度，提高病员的舒适程度，在一些医院病房经常设置有护士呼叫系统，输液报警器与护士呼叫系统能在功能上实现集成。

护士呼叫系统一般由台式对讲型主机、门机（分机）、床头单元和走廊显示挂屏构成。

护士呼叫系统都安装在住院部，对讲型主机设置于各楼层的护士值班室或值班台;走廊显示挂屏悬挂在走廊中央，便于护士在走动中观察的位置;门机（分机）安装在各个病床门上方，使病人伸手可及（离地约1.2米左右处）。

输液报警器夹装在输液管上（也可用于输血报警），并可与对讲门机（分机）连接。

输液报警器安装便捷，操作简单（单键操作）。

相关部件都符合国标GB9706《医用电气设备通用安全要求》及国家规定的一类医疗器械应达到的安全性标准。

5.2实现功能

输液报警器能与护士呼叫系统在软硬件功能上可实现无缝集成，与分机匹配连接时，可通过分机向护士站主机发送输液完毕报警信号。

呼叫主机有LED显示，同时语音播报“XX号输液完毕”。

当输液完毕时，输液报警器有“Bi、Bi”报警提示声，输液报警器同时能自动阻断输液管。

输液报警器既可与护士呼叫系统集成使用，也可单独使用，使得其也能应用于尚未安装护士呼叫系统的医院。

呼叫主机能按顺序巡检各门机（分机）的呼叫信号，并将结果显示在主机及走廊显示挂屏上，巡检周期不大于5秒。

病人与护士随时可以实现床边呼叫、对讲，呼叫等级可以分为普通呼叫、优先呼叫、紧急呼叫。

护士在处理完呼叫床位的病人后，按下床头的“清除”键，即使呼叫系统返回到正常的巡检状态。

走廊显示挂屏悬挂在走廊中央，与呼叫主机同步显示发出呼叫信息的房号和床号，方便护士察看呼叫信息。

呼叫主机具有数据保持功能，记录护士对呼叫的处理情况，如响应时间、处理时间等。

并能与医院局域网联接，以便数据