技術名稱 平衡調控背負式點滴架的使用方法及其裝置
計畫單位 國立中興大學
計畫主持人 溫志煜
技術簡介
一、技術之創新價值
點滴架係用來撐掛點滴袋,利用高度差產生的位能,使靜脈液體滴注連續性的注入靜脈。然而除臥床之外,病患為了上洗手間、用餐、甚至是作其他檢查或復健都必須仰賴移動式的點滴架,包含滑輪式以及附著輪椅上的機構或者將滑輪式點滴架直接擺輪椅踏板前。然而,滑輪式的底座笨重,病患大都無法自行提起無法越過高低阻隔,此外,底座較寬也容易絆倒照顧的人。有鑑於傳統技術的缺點與不便利性,本創新技術為一「背負式點滴架」,利用調控的方式使點滴不回血,且輕便、穿脫與使用容易,能提供點滴架使用者既安全又有移動性功能的創新價值。

二、系統結構
這技術來自於兩大部分,包含背負單元與載體單元。背負單元係為穿戴在身上之固定層與背心,其中,固定層具有複數個骨桿或強化纖維之結構,用以支撐點滴架之負重或拉扯,並平衡左右肩之重量;複數個扣合結構,則能將固定層牢固於身體上;而一遮蔽結構之背心,係為彈透氣布料結構,覆蓋於固定層表面,因而構成可讓關節活動且上方能支撐點滴架活動。載體單元之固定部係為背心之介面;而傾斜偵測部係為點滴架傾斜角度之偵測;而動力部則為驅動點滴架傾斜補償之動力來源;在傾斜角度與補償的比例,授控於控制部之計算輸出。這部分調控,類似於機器人不倒的理論。

三、技術優勢
總合上述技術與理論說明,本專利之創新關鍵優勢利基包含:
[1] 輕便背負式機動性高。
[2] 輕便且舒適。本發明系由固定層固定載體單元後,外覆透氣背心;含500g的點滴後,整個系統重量小於一公斤,且肩膀可以自由活動,受訪者接受度高。
[3] 有效防止點滴回血現象。本創作於吊掛部與固定部之間設有動力部,並設置角度偵測裝置,當使用者的身體傾斜達一定角度與一定時間,控制吊掛部由傾斜位置轉動回到歸零位置,達到提高點滴裝置高度之目的。
[4] 依使用者習慣進行調整相當人性化。由於每人的站立姿態均不同,故本發明可於使用者穿戴後,先進行歸零設定。

本技術已獲得非專屬授權,並與合作廠商以「背負」與「平衡」的概念完成雛型系統的設計,透過系統的微型化、輕量化,進而提高病人的可活動性以及穿戴性,如圖1所示。同時,以「平衡調控背負式點滴架的方法及其裝置」為主題,獲頒 2018 第十五屆國家新創獎-臨床新創獎(國家生技醫療產業策進會舉辦),並入選 2018-2019 臺灣創新技術博覽會 - 創新發明館之亮點技術,於智慧醫療情境區展示研發成果。
科學突破性
當平衡調控背負式點滴架啟動後,利用陀螺儀採集各軸加速度及角速度,透過互補濾波獲得傾斜角度,判斷點滴架傾斜角度與物體重量,進而選定Fuzzy PID參數,將其輸入至馬達,透過馬達正反轉控制點滴架的平衡。病患的點滴隨著時間流逝,重量亦隨之減少,因此Fuzzy PID參數也須隨之調整,適應性調整回授力道。
產業應用性
由於傳統點滴架架體過長且具有相當重量,當穿越階梯以及上下樓梯,都相當的不便。我們透過長期觀察使用點滴架的行為模式,在安全條件下,提供一個平衡調控背負式點滴架的使用方法及裝置,讓使用者可以背負方式持續施打點滴,且無論下床走動如廁、用餐與上下樓梯都可以活動自如,有助於提升病患打點滴期間的生活品質。
關鍵字 醫療器材 背負式點滴架 自動控制 單擺平衡原理 模糊邏輯控制 載體背心 前後仰角度 病患自主可移動性 病患安全性 平衡控制
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