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摘要：笔者提出并介绍了一种基于TRIZ理论的单片机智能输液监控系统。为了解决医院输液过程中药液滴速和液位检测的问题，引入现代TRIZ创新理论，将输液系统设计为一种可监测滴速及液位的单片机智能输液监控系统。该系统具有操作简单、方便易于检修等优点，在医疗行业具有较大的应用前景。
关键词：TRIZ理论；输液监控；自动控制；单片机
0 引言
目前静脉输液被广泛应用于医疗事业中，但大部分医院的静脉输液控制主要是采用传统的人工方式，由医务人员或陪护人巡视观察病人药液的输入情况，手动控制滴速，为了改善滴速及液位检测问题，将TRIZ理论引入分析得出现有输液系统存在的两大问题，通过对应的问题解决工具解决当前问题存在的不足，以开发一种智能输液系统。
1 初始问题描述
1.1 工作原理
现有输液系统包括以下五部分：一、输液瓶：用来盛装药液；二、软管：运输药液；三、流速调节器：根据病人不同的身体情况调节药液的的速度：四、滴管：观测药液滴下的速度；五、注射针：运输药液至病人体内。如下图所示，输液时将插瓶针部分插入输液瓶，将输液瓶挂于支撑架上，排气至药液往下流，在大气压力作用下，瓶内液体顺着较细的输液软管流入滴管，调节药液滴速，当滴管的水柱压力大于静脉压时，瓶内的液体顺着软管流入静脉。
1.2 问题的提出
现有输液系统由医务人员或陪护人巡视观察病人药液的输入情况，手动控制滴速，但医护人员可能因为其他原因忽视了病人输液情况，且输液病人本身也不易察觉输液的剩余量，不能及时通知医护人员进行点滴更换。且在输液的过程中点滴速度可以直接影响到药物对病人的医疗效果，如果点滴速度不在适当的范围内可能会产生不良的后果，有时甚至会威胁到病人的人身安全。
2 监控系统的技术系统分析
2.1生命曲线分析
针对现有输液系统进行“s”曲线分析，现有的输液系统会经历：婴儿期、成长期、成熟期和衰退期等四个进化阶段。通过专利文献及大量市场调查得知，目前现有的输液系统还处于婴儿期。早在二十世纪八十年代就有了对输液系统的研究，早期的研究仅仅只停留在单个泵的设置和控制上，经过二三十年的发展进步，目前已经有越来越多的国际知名厂商在关注输液产品这一领域。如下图为输液系统的生命曲线分析图：
2.2功能分析
基于上述提及的现有传统输液系统存在的问题，本文通过功能分析找出关键问题。
传统输液系统组件包括：输液瓶、软管、流速调节器、滴管、注射针；超系统组件包括：点滴架、药液、空气、病人、护士。对系统组件及超系统组件进行相互作用分析得出两两之间有功能的系统组件及超系统组件，并对其进行功能建模，得出流速调节器、注射针及人都是不足的功能，这些有问题的功能都是功能缺点。将功能建模进行图形化表示，如下图所示：
通过上述功能分析，主要缺点是现有装置通过人眼直接监控病人的输液情况，由于人眼的局限性，不容易看清透明输液瓶里的透明液体；且医护人员的工作量大，不能时刻关注输液情况，容易忽视病人输液过程，给病人造成身体的不良情况。
3 基于TRIZ原理的解决方法
3.1 运用技术矛盾找出原理解
通过上述分析可知，存在待解决的问题：如何在不消耗太多人力物力的情况下减少组件来提高系统的输液安全性，对应到通用技术参数中选择“27可靠性”作为被改善的参数，“20静止物体的能量”则是被恶化的参数。
通过矛盾矩阵查找到解决技术矛盾的发明原理是：23，36。发明原理具体内容如下图所示：
最终我们在发明原理23（反馈原則）和发明原理36（相变原则）得到启示。即在智能输液系统中引入滴速控制系统、液位检测系统、报警装置，为了提高整个系统的自动化程度，在技术上要求采用单片机的可控编程来控制整个声控电路，将病人的输液情况反馈给护士。
4 结束语
笔者基于TRIZ理论，对现有的传统输液系统存在的问题进行了分析，通过技术矛盾中的发明原理23“反馈”将病人输液情况通过报警系统实时反馈给护士；单片机智能输液监控系统实现了对病人输液的监控和管理，对滴速的自动测试和控制，当输液即将结束时进行报警；此系统利用目前市场现有的“单片机”、“红外对管”、“液位检测电路”、“声光报警系统”、“步进电机”、“通信接口电路”实现滴速检测报警及液位检测报警，可以有效减轻医护人员的工作压力和医疗事故的发生。
参考文献：
[1]于会山，高全喜，马玲军，王孟孟，武磊.一种智能输液报警系统[P].中国.CN201701577 U.2010.
[2]陆盘中，刘世平.输液器软管、输液器漏斗及其输液器[P].中国.CN201855461 U.2010.
[3]姜风国，王美娜，李宜兵，孙莹莹，徐强.一种输液监控系统[P].中国.CN204601271U.2015.
[4]孙永伟，谢尔盖·伊克万科[美].TRIZ打开创新之门的金钥匙I[M].北京.科学出版社.2015.
作者简介：刘春兰 女 1989年3月 汉 四川 助理实验师 硕士 重庆三峡学院400120 光纤传感
周悦 女 1997年5月 汉 重庆市 重庆三峡学院 404000
魏勇、男、1987年6月、汉、内蒙包头市、讲师、博士、重庆三峡学院404000、研究方向光纤传感、大学生创新教育。
赵嫦欣 女 1991年03月 汉 黑龙江省拜泉县 助理实验员 硕士 重庆三峡学院 404000 光纤传感
基金项目：重庆市2017年高等教育教学改革研究项目（No.173121），第三批重庆市高等学校青年骨干教师资助（No.20165339）
关键词：TRIZ理论；输液监控；自动控制；单片机
0 引言
目前静脉输液被广泛应用于医疗事业中，但大部分医院的静脉输液控制主要是采用传统的人工方式，由医务人员或陪护人巡视观察病人药液的输入情况，手动控制滴速，为了改善滴速及液位检测问题，将TRIZ理论引入分析得出现有输液系统存在的两大问题，通过对应的问题解决工具解决当前问题存在的不足，以开发一种智能输液系统。
1 初始问题描述
1.1 工作原理
现有输液系统包括以下五部分：一、输液瓶：用来盛装药液；二、软管：运输药液；三、流速调节器：根据病人不同的身体情况调节药液的的速度：四、滴管：观测药液滴下的速度；五、注射针：运输药液至病人体内。如下图所示，输液时将插瓶针部分插入输液瓶，将输液瓶挂于支撑架上，排气至药液往下流，在大气压力作用下，瓶内液体顺着较细的输液软管流入滴管，调节药液滴速，当滴管的水柱压力大于静脉压时，瓶内的液体顺着软管流入静脉。
1.2 问题的提出
现有输液系统由医务人员或陪护人巡视观察病人药液的输入情况，手动控制滴速，但医护人员可能因为其他原因忽视了病人输液情况，且输液病人本身也不易察觉输液的剩余量，不能及时通知医护人员进行点滴更换。且在输液的过程中点滴速度可以直接影响到药物对病人的医疗效果，如果点滴速度不在适当的范围内可能会产生不良的后果，有时甚至会威胁到病人的人身安全。
2 监控系统的技术系统分析
2.1生命曲线分析
针对现有输液系统进行“s”曲线分析，现有的输液系统会经历：婴儿期、成长期、成熟期和衰退期等四个进化阶段。通过专利文献及大量市场调查得知，目前现有的输液系统还处于婴儿期。早在二十世纪八十年代就有了对输液系统的研究，早期的研究仅仅只停留在单个泵的设置和控制上，经过二三十年的发展进步，目前已经有越来越多的国际知名厂商在关注输液产品这一领域。如下图为输液系统的生命曲线分析图：
2.2功能分析
基于上述提及的现有传统输液系统存在的问题，本文通过功能分析找出关键问题。
传统输液系统组件包括：输液瓶、软管、流速调节器、滴管、注射针；超系统组件包括：点滴架、药液、空气、病人、护士。对系统组件及超系统组件进行相互作用分析得出两两之间有功能的系统组件及超系统组件，并对其进行功能建模，得出流速调节器、注射针及人都是不足的功能，这些有问题的功能都是功能缺点。将功能建模进行图形化表示，如下图所示：
通过上述功能分析，主要缺点是现有装置通过人眼直接监控病人的输液情况，由于人眼的局限性，不容易看清透明输液瓶里的透明液体；且医护人员的工作量大，不能时刻关注输液情况，容易忽视病人输液过程，给病人造成身体的不良情况。
3 基于TRIZ原理的解决方法
3.1 运用技术矛盾找出原理解
通过上述分析可知，存在待解决的问题：如何在不消耗太多人力物力的情况下减少组件来提高系统的输液安全性，对应到通用技术参数中选择“27可靠性”作为被改善的参数，“20静止物体的能量”则是被恶化的参数。
通过矛盾矩阵查找到解决技术矛盾的发明原理是：23，36。发明原理具体内容如下图所示：
最终我们在发明原理23（反馈原則）和发明原理36（相变原则）得到启示。即在智能输液系统中引入滴速控制系统、液位检测系统、报警装置，为了提高整个系统的自动化程度，在技术上要求采用单片机的可控编程来控制整个声控电路，将病人的输液情况反馈给护士。
4 结束语
笔者基于TRIZ理论，对现有的传统输液系统存在的问题进行了分析，通过技术矛盾中的发明原理23“反馈”将病人输液情况通过报警系统实时反馈给护士；单片机智能输液监控系统实现了对病人输液的监控和管理，对滴速的自动测试和控制，当输液即将结束时进行报警；此系统利用目前市场现有的“单片机”、“红外对管”、“液位检测电路”、“声光报警系统”、“步进电机”、“通信接口电路”实现滴速检测报警及液位检测报警，可以有效减轻医护人员的工作压力和医疗事故的发生。
参考文献：
[1]于会山，高全喜，马玲军，王孟孟，武磊.一种智能输液报警系统[P].中国.CN201701577 U.2010.
[2]陆盘中，刘世平.输液器软管、输液器漏斗及其输液器[P].中国.CN201855461 U.2010.
[3]姜风国，王美娜，李宜兵，孙莹莹，徐强.一种输液监控系统[P].中国.CN204601271U.2015.
[4]孙永伟，谢尔盖·伊克万科[美].TRIZ打开创新之门的金钥匙I[M].北京.科学出版社.2015.
作者简介：刘春兰 女 1989年3月 汉 四川 助理实验师 硕士 重庆三峡学院400120 光纤传感
周悦 女 1997年5月 汉 重庆市 重庆三峡学院 404000
魏勇、男、1987年6月、汉、内蒙包头市、讲师、博士、重庆三峡学院404000、研究方向光纤传感、大学生创新教育。
赵嫦欣 女 1991年03月 汉 黑龙江省拜泉县 助理实验员 硕士 重庆三峡学院 404000 光纤传感
基金项目：重庆市2017年高等教育教学改革研究项目（No.173121），第三批重庆市高等学校青年骨干教师资助（No.20165339）