科技局智能開關(guān)設(shè)計(jì)報(bào)告

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(一)選題背景

在國(guó)內(nèi)，整個(gè)急救體系還處于起步階段，存在的很多隱患可能在病人突發(fā)癥病后影響急救效率。當(dāng)病人突出心臟病、腦溢血、低血糖、癲癇病等突發(fā)性疾病時(shí)，病人的生命安危將在很大程度上決定于病人能否在最短時(shí)間內(nèi)得到有效的救助。由此自然促進(jìn)了急救業(yè)務(wù)的發(fā)展和常用急救知識(shí)的普及。例如，如果一個(gè)心臟病人在路邊散步時(shí)突然發(fā)病倒在路過(guò)該怎么辦?打電話?如果附近沒(méi)有公共電話呢?找人幫忙?一旦被非專業(yè)人員錯(cuò)誤處理，導(dǎo)致延誤治療很可能弄巧成拙。打車送醫(yī)院?資料表明，當(dāng)病人心跳停止后5-10min腦細(xì)胞就開始死亡。換句話說(shuō)：在這種情況下必須要讓專業(yè)急敵人員盡快到場(chǎng)才能保證病人的生命安全。從這個(gè)角度進(jìn)行思考，我提出了這么一個(gè)設(shè)想：能不能設(shè)計(jì)一種裝置使得病人因突然發(fā)病而跌倒到醫(yī)生趕到救治的過(guò)程得到盡快的簡(jiǎn)化呢?

我在專利局查閱有關(guān)資料之后，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)目前尚沒(méi)有此類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。一個(gè)類似創(chuàng)意的設(shè)計(jì)是：在一個(gè)瓶子內(nèi)設(shè)置兩個(gè)金屬接點(diǎn)，瓶子內(nèi)部灌一些水銀。當(dāng)人站立時(shí)，水銀集中在一個(gè)接點(diǎn)處，電路斷開。當(dāng)人倒地時(shí)，瓶子的傾斜使水銀同時(shí)接觸到2個(gè)接點(diǎn)，電路被觸發(fā)，瓶子內(nèi)置的警報(bào)器發(fā)出警報(bào)，示意求助。這個(gè)設(shè)計(jì)顯然是很粗糙的。

(1)它只是通過(guò)身體傾斜的角度來(lái)決定否報(bào)警，而不是按照真正的生理狀況，必然會(huì)出現(xiàn)很高的誤報(bào)率。

(2)它無(wú)非是在最短時(shí)間內(nèi)引起了別人注意，卻并沒(méi)有使整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)化，所以對(duì)于提高救護(hù)效率不會(huì)起到實(shí)質(zhì)影響。

結(jié)合我自己的設(shè)想和現(xiàn)有設(shè)施的缺陷，我希望做出一套“倒地后急救體系”：當(dāng)病人倒地之后，用一個(gè)監(jiān)測(cè)裝置感知病人諸如血壓、脈搏等生理狀況并進(jìn)行數(shù)值分析。一旦確定病人已經(jīng)發(fā)病，就發(fā)出無(wú)線電信號(hào)給最近的急救站，急救站通過(guò)GPS定位病人的位置并以最快的速度調(diào)度急救人員。

但是，經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的探討，幾乎沒(méi)有任何進(jìn)展，我?guī)缀醯搅艘艞壍牡夭?。但是，在老師不斷的鼓?lì)和啟發(fā)下，有一天，靈感幸運(yùn)地光顧了我的大腦——聲光求助，有線、無(wú)線電話報(bào)警都是成熟的技術(shù)，關(guān)鍵在于沒(méi)有一個(gè)能判斷病人因其他原因跌倒與突然發(fā)病而跌倒的智能開關(guān)裝置。

一旦這個(gè)設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)，將會(huì)具有重大的實(shí)際價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。首先它使病人在急救最關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)上得到了最大的保障，很大程度降低了突發(fā)性疾病的危險(xiǎn)性;其次，它會(huì)使急救行業(yè)出現(xiàn)新的概念、新的運(yùn)營(yíng)模式，也會(huì)促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品(如GPS)的普及和推廣;另外，它可以使眾多患有突發(fā)性疾病的中老年人以輕松、樂(lè)觀的情緒面對(duì)生活，參與更多的社會(huì)活動(dòng)，由此產(chǎn)生的社會(huì)效應(yīng)將非常可觀。

(二)研究方案

1.縱觀整個(gè)設(shè)計(jì)思路，大致可分為三大部分

第一階段：到醫(yī)院進(jìn)一步收集有關(guān)病人(尤其是老年人)發(fā)病摔倒時(shí)候的具體生理反應(yīng)的資料，比如倒地姿勢(shì)，血壓、脈搏的變化狀況等。這一階段的關(guān)鍵任務(wù)就是要通過(guò)資料分析抓住普通狀況下摔倒和因病倒地的不同。而資料估計(jì)將以心電圖和血壓數(shù)值的收集為重點(diǎn)。

第二階段：選擇適當(dāng)?shù)姆绞浇邮账璧纳硇盘?hào)。這一階段的關(guān)鍵在于選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅饕越邮障鄬?duì)微弱的生理信號(hào)。估計(jì)這一階段要考慮的問(wèn)題是選擇什么性能的傳感器和如何分布傳感器，以達(dá)到最理想的試驗(yàn)效果。

第三階段：設(shè)計(jì)分析電路。這一階段的任務(wù)就是要通過(guò)邏輯電路對(duì)傳感器接收的電信號(hào)進(jìn)行分析以判斷使用者身體狀況是否正常。主要難點(diǎn)就在于如何找到一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型匹配實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和如何把模型通過(guò)電路實(shí)現(xiàn)。目前主要有兩大實(shí)施方案：一是通過(guò)邏輯電路進(jìn)行信號(hào)運(yùn)算、識(shí)別;二是使用單片機(jī)編程識(shí)別。第一種方案的好處是處理問(wèn)題直接，但當(dāng)需要處理的信號(hào)相當(dāng)復(fù)雜時(shí)，依靠單片機(jī)編程就顯得比較合適。選取哪種方案還要視具體情況而定。

第四階段：把以上各階段結(jié)果整合到一起，完成成品。

整個(gè)工程將主要由周慶林老師和周偉老師指導(dǎo)完成。大體時(shí)間安排如下：

2002年12月15日-2003年1月15日資料積累

2003年1月15日-6月1日模型完成

2003年6月1日-8月整個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)、完善

2.預(yù)期研究成果

(1)得到具體的數(shù)學(xué)模型用來(lái)根據(jù)血壓、脈搏等生理參數(shù)判斷使用者身體狀況。

(2)完成“倒地后急救體系”中病人狀況監(jiān)測(cè)/報(bào)警系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)和其他兩部分(GPS和急救站的示意性設(shè)計(jì))，并能在演示中實(shí)現(xiàn)三大系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作。

預(yù)計(jì)主要困難將是經(jīng)驗(yàn)不足導(dǎo)致的工作前期的盲目和沒(méi)有頭緒。另外由于整個(gè)設(shè)計(jì)中涉及很多專業(yè)性很強(qiáng)的環(huán)節(jié)，我必須有很大的耐心和決心去一步步把所需的知識(shí)積累扎實(shí)。

三)研究的可行性

(1)該課題研究所需要的知識(shí)和能力準(zhǔn)備，通過(guò)我的努力應(yīng)該可以達(dá)到。

(2)該課題研究所需要的指導(dǎo)老師和有關(guān)專家咨詢的途徑已經(jīng)具備。

(3)該課題研究所需要的物質(zhì)、環(huán)境條件不高，比較容易解決。