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题目：病人倒地呼救智能开关设计

(一)选题背景

随着科学技术的日新月异和生活水平的迅速提高，人们对于身体健康保障的要求越来越高。医`学教育网搜集整理当病人突出心脏病、脑溢血、低血糖、癫痫病等突发性疾病时，病人的生命安危将在很大程度上决定于病人能否在最短时间内得到有效的救助。由此自然促进了急救业务的发展和常用急救知识的普及。但是在国内，整个急救体系还处于起步阶段，存在的很多隐患可能在病人突发症病后影响急救效率。例如，如果一个心脏病人在路边散步时突然发病倒在路过该怎么办?打电话?如果附近没有公共电话呢?找人帮忙?一旦被非专业人员错误处理，导致延误治疗很可能弄巧成拙。打车送医院?资料表明，当病人心跳停止后 5-10min脑细胞就开始死亡。换句话说：在这种情况下必须要让专业急敌人员尽快到场才能保证病人的生命安全。从这个角度进行思考，我提出了这么一个设想：能不能设计一种装置使得病人因突然发病而跌倒到医生赶到救治的过程得到尽快的简化呢?

我在专利局查阅有关资料之后，发现国内目前尚没有此类产品的设计。一个类似创意的设计是：在一个瓶子内设置两个金属接点，瓶子内部灌一些水银。当人站立时，水银集中在一个接点处，电路断开。当人倒地时，瓶子的倾斜使水银同时接触到2个接点，电路被触发，瓶子内置的警报器发出警报，示意求助。这个设计显然是很粗糙的。

(1)它只是通过身体倾斜的角度来决定是否报警，而不是按照真正的生理状况，必然会出现很高的误报率。

(2)它无非是在最短时间内引起了别人注意，却并没有使整个过程简化，所以对于提高救护效率不会起到实质影响。

结合我自己的设想和现有设施的缺陷，我希望做出一套“倒地后急救体系”：当病人倒地之后，用一个监测装置感知病人诸如血压、脉搏等生理状况并进行数值分析。医`学教育网搜集整理一旦确定病人已经发病，就发出无线电信号给最近的急救站，急救站通过GPS定位病人的位置并以最快的速度调度急救人员。

但是，经过两个多月的探讨，几乎没有任何进展，我几乎到了要放弃的地步。但是，在老师不断的鼓励和启发下，有一天，灵感幸运地光顾了我的大脑——声光求助，有线、无线电话报警都是成熟的技术，关键在于没有一个能判断病人因其他原因跌倒与突然发病而跌倒的智能开关装置。

一旦这个设计能够实现，将会具有重大的实际价值和社会价值。首先它使病人在急救最关键的一个环节上得到了最大的保障，很大程度降低了突发性疾病的危险性;其次，它会使急救行业出现新的概念、新的运营模式，也会促进相关产品(如GPS)的普及和推广;另外，它可以使众多患有突发性疾病的中老年人以轻松、乐观的情绪面对生活，参与更多的社会活动，由此产生的社会效应将非常可观。

(二)研究方案

1.纵观整个设计思路，大致可分为三大部分

第一阶段：到医院进一步收集有关病人(尤其是老年人)发病摔倒时候的具体生理反应的资料，比如倒地姿势，血压、脉搏的变化状况等。这一阶段的关键任务就是要通过资料分析抓住普通状况下摔倒和因病倒地的不同。而资料估计将以心电图和血压数值的收集为重点。

第二阶段：选择适当的方式接收所需的生理信号。这一阶段的关键在于选择适当的传感器以接收相对微弱的生理信号。估计这一阶段要考虑的问题是选择什么性能的传感器和如何分布传感器，以达到最理想的试验效果。

第三阶段：设计分析电路。这一阶段的任务就是要通过逻辑电路对传感器接收的电信号进行分析以判断使用者身体状况是否正常。主要难点就在于如何找到一个适当的数学模型匹配实验数据和如何把模型通过电路实现。目前主要有两大实施方案：一是通过逻辑电路进行信号运算、识别;二是使用单片机编程识别。医`学教育网搜集整理第一种方案的好处是处理问题直接，但当需要处理的信号相当复杂时，依靠单片机编程就显得比较合适。选取哪种方案还要视具体情况而定。

第四阶段：把以上各阶段结果整合到一起，完成成品。

整个工程将主要由周庆林老师和周伟老师指导完成。大体时间安排如下：

2001年12月15日-2002年1月15日 资料积累

2002年1月15日-6月1日 模型完成

2002年6月1日-8月 整个系统检测、完善

2.预期研究成果

(1)得到具体的数学模型用来根据血压、脉搏等生理参数判断使用者身体状况。

(2)完成“倒地后急救体系”中病人状况监测/报警系统的具体设计和其他两部分(GPS和急救站的示意性设计)，并能在演示中实现三大系统的协调工作。

预计主要困难将是经验不足导致的工作前期的盲目和没有头绪。另外由于整个设计中涉及很多专业性很强的环节，我必须有很大的耐心和决心去一步步把所需的知识积累扎实。

(三)研究的可行性

(1)该课题研究所需要的知识和能力准备，通过我的努力应该可以达到。

(2)该课题研究所需要的指导老师和有关专家咨询的途径已经具备。

(3)该课题研究所需要的物质、环境条件不高，比较容易解决。

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