基本信息

第一作者姓名：杨宇航

性别：男

民族：汉族

第一作者学校：重庆市育才中学校

第一作者人所在年级：高二

第一作者人所在年级：蒋俊森

性别：男

民族：汉族

第二作者人所在学校：重庆市育才中学校

第二作者人所在年级：高二

辅导教师姓名：沈菊颖

作品摘要

*结构组成：

本作品将输液袋和颈枕有机融合在一起，采用掌控板作为主控板，使用360°舵机带动3D打印的齿轮传动结构以挤压输液袋，使用掌控板自带的加速度传感器判断病人是否摔倒，使用物联网(掌控板集成ESP-32芯片)上传病人的输液状态和行动状态(摔倒与否)，下发护士端命令，使用音频录放模块和无源音箱小喇叭提醒病人输液完成与传达护士的呼叫。

*主要特征：

实时性：患者和护士间通过物联网建立实时通信，患者状态会在第一时间反馈给护士端，护士也可以第一时间寻找到患者；人性化：让患者不再使用冰冷的支架而是柔软的颈枕，更方便，舒适；机械化：舵机-齿轮-齿条传动结构挤压输液袋实现输液过程，克服了输液的压力差问题。

*主要用途：

为了方便那些长时间输液的病人，让他们可以随时离开病床，我们将输液器装进颈枕中，让它成为一个可穿戴设备；为了解决将输液袋挂在颈部所导致的压力差不足的问题，我用3D建模软件设计了挤压出液的机械结构；对于护士端，我选择了Easy IOT物联网平台实现了换药提醒与远程呼叫，便于医患之间的双向沟通。另外，如果病人摔倒，无源音箱小喇叭会播放声音引起附近行人注意，同时通过物联网平台通知护士。

*创新点：

1.抛弃依赖重力输液而限制病人行动的传统输液架

2.这是一款供特殊人群使用的可穿戴设备，必要性和功能性强于普通的可穿戴设备

3.通过物联网平台实现点对点地高效传输

4.集颈枕与颈挂小音箱的优点于一身，使用更舒适，通知更有效

作品说明

*问题提出：

*提出的问题和解决的问题：

提出问题：长时间输液的病人，会因为输液架的笨重不能随意走动；没有家人陪护的病人输液时不小心睡着了，如果护士没有及时换药，可能会出现回血的现象。那有没有一种装置可以摆脱输液架的笨重，方便我们走动，同时还可以及时提醒我们和通知护士输液完成呢？

解决问题：为了解决以上问题，我们去重庆医科大学附属第二医院做了问卷调查，根据护士和病人的反馈，我们开始制作这款陪护输液颈枕。

研究问题的原因和意义：

原因：我从小身体就不好，总得去医院输液。虽然医院的医疗设备已经非常成熟，但还是有一些不太便利的地方， 比如长时间输液的病人不能随意走动；没有家人陪护的病人输液时不小心睡着了，如果护士没有及时换药，可能会出现回血的现象。

意义：1.可抛弃依赖重力输液而限制病人行动的传统输液架2.形成一款供特殊人群使用的可穿戴设备，使用更舒适，方便患者行动3.减轻护士工作负担，减少事故的发生

*解决方案：

解决问题的办法：

1.外观设计：（1）利用3D建模软件SolidWorks设计出挤压输液袋的机械结构——齿条、齿轮、挤压前端，以及输液盒、滑门等；（2）用弘瑞3D打印机打印各个结构；（3）为了保留柔软的外壳，取出普通颈枕中的部分枕芯，为硬件和3D打印的结构件留出位置；（4）用502胶水，热熔胶等工具固定各个部分；（5）安装输液器，关上滑门，完成！                                               

2.程序设计：利用Mind+软件编写程序。（1）点按按钮开始输液；（2）舵机转动带动挤压前端向前移动到最大位置；（3）舵机快速转动带动挤压前端回到最小位置；（4）重复几个周期，完成输液；（5）掌控板向物联网平台发送输液完成信息通知护士；无源音箱小喇叭播放声音告诉病人输液完成；（6） 随时接收物联网平台下发的信息，如果护士呼叫：无源音箱小喇叭播放声音告知病人；（7）随时通过加速度传感器获取病人的行动状态，如果病人摔倒：通过物联网上传给护士端；无源音箱小喇叭播放声音引起附近行人注意

发明研究的重点：

1.设计出挤压输液袋的机械结构，齿距、齿数、模数等的设置

2.挤压输液袋的过程控制，如何让液体持续不断地流出

3.本作品通过物联网平台实现了医患之间的双向沟通，因此物联网平台的选择和使用至关重要，通过一段时间的筛选，我们确定使用Easy IOT物联网平台，既可以用浏览器登录，也可以用微信小程序登录，方便快捷

发明研究的难点：

1.齿轮和齿条的设计，齿轮与舵机要吻合在一起，齿轮与传动齿条也要吻合

2.挤压输液袋的过程控制，如何判断输液完成

3.加速度传感器阈值的设置，不能让病人稍有晃动并未摔倒就开始提醒。对摔倒的判断需要根据多次计算求平均值，同时可以判断病人的摔倒程度

发明研究的难点：

1.齿轮和齿条的设计，齿轮与舵机要吻合在一起，齿轮与传动齿条也要吻合

2.挤压输液袋的过程控制，如何判断输液完成

3.加速度传感器阈值的设置，不能让病人稍有晃动并未摔倒就开始提醒。对摔倒的判断需要根据多次计算求平均值，同时可以判断病人的摔倒程度

本发明使用方法、附图说明性文字：

1.输液提醒:按下按钮，舵机重复运行若干个周期后，无源音箱小喇叭播放声音告知病人输液完成，同时将信息上传至物联网平台通知护士 ；

2.护士召回：随时接收物联网平台下发的信息，如果护士呼叫(发出命令“back”)，无源音箱小喇叭播放声音告知病人 ；

3.摔倒提醒：使用加速度传感器实现动态的摔倒过程检测，如果病人摔倒，无源音箱小喇叭播放声音引起附近行人注意，同时将信息上传至物联网平台通知护士。

*使用或试用效果：

1.输液提醒:按下按钮，机械结构开始工作，输液完成时，无源音箱小喇叭播放声音“输液已完成”告知病人输液完成，同时将信息上传至物联网平台通知护士及时换液

2.护士召回：护士查房时只需要在护士端发出命令“back”，无源音箱小喇叭会播放声音告知病人“护士呼叫，请及时返回床位”

3.摔倒提醒：病人摔倒时，无源音箱小喇叭会播放声音“病人摔倒，请救助”引起附近行人注意，同时将信息上传至物联网平台通知护士

*优点：

1.它是一款供特殊人群使用的可穿戴设备，柔软的颈枕解放了我们的双手，使用更舒适，方便患者行动

2.通过物联网平台实现点对点地高效传输，减轻护士工作负担，减少事故的发生

3.内置3D打印的机械结构，科技感满分

*还需进一步研究的问题：

1.怎么进行自动换液；2.怎么同时输多袋液体；3.改进摔倒检测的算法：轻微摔倒进行语音关怀，中度摔倒进行护士端反馈，重度摔倒可以启动急救模式；4.控制输液颈枕的重量：更换更轻便的材料以减轻输液盒的重量

作品图片

查新说明