04驅(qū)動鈦絲（SMA）的應(yīng)用（4）智能自動排尿器案例

【前言】

形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態(tài)記憶合金、鈦鎳記憶合金，它是由Ti（鈦）-Ni（鎳）材料組成，經(jīng)過多道工序制成的絲，我們簡稱鈦絲，可以通過電路驅(qū)動鈦絲發(fā)生運動。相比于傳統(tǒng)的電機、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。鈦絲驅(qū)動技術(shù)目前已經(jīng)在航空航天、洲際導(dǎo)彈、無人機、手機、汽車、機器人等科技領(lǐng)域投入使用。本文通過分享、普及鈦絲驅(qū)動技術(shù)的可靠性設(shè)計，方便大家在機械電子工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域快速有效的轉(zhuǎn)化為科技成果。

第4節(jié)【智能自動排尿器】

自動排尿器是一種臨床醫(yī)療設(shè)備，用于危重癥患者尿液監(jiān)測及輔助排尿。它通過導(dǎo)尿管連接膀胱，利用傳感器實時監(jiān)測尿流率，當(dāng)尿量達預(yù)設(shè)閾值時自動排放至尿袋，實現(xiàn)零接觸排尿操作。該設(shè)備通過藍牙/WiFi傳輸數(shù)據(jù)，幫助醫(yī)護人員持續(xù)追蹤患者排尿情況，有效縮短監(jiān)測時間并降低導(dǎo)尿管相關(guān)感染風(fēng)險。特別適用于癱瘓、術(shù)后及重癥患者，其連續(xù)監(jiān)測功能對病情評估具有重要臨床價值，同時減輕護理負擔(dān)。

一、核心技術(shù)功能

本設(shè)備通過模塊化設(shè)計實現(xiàn)三重功能集成：

實時尿流動力學(xué)監(jiān)測
采用高精度生物傳感器實時采集排尿速率、單次尿量及累積尿量數(shù)據(jù)，支持動態(tài)評估腎功能及液體平衡狀態(tài)。

零接觸自動排放系統(tǒng)
通過密閉管路連接膀胱與智能尿袋，當(dāng)尿量達到預(yù)設(shè)閾值（如300ml/小時或定制化設(shè)定）時，自動觸發(fā)排放機制，精準控制膀胱內(nèi)壓，有效預(yù)防尿液反流及尿路損傷。

智能物聯(lián)數(shù)據(jù)平臺
通過藍牙5.0/醫(yī)療級WiFi實現(xiàn)設(shè)備-終端雙向通信，實時傳輸尿液參數(shù)、排放記錄及異常預(yù)警至醫(yī)護端，支持遠程監(jiān)控與決策。

二、臨床價值突破

感染防控升級

消除手動操作環(huán)節(jié)，降低導(dǎo)尿管相關(guān)尿路感染（CAUTI）風(fēng)險（臨床數(shù)據(jù)顯示可降低感染率40%以上）。

密閉式尿路設(shè)計符合無菌操作規(guī)范，適用于ICU、術(shù)后監(jiān)護等高危場景。

精準護理支持

每小時尿量監(jiān)測為休克復(fù)蘇、心功能評估提供關(guān)鍵指標（如急性腎損傷預(yù)警靈敏度提升65%）。

自動記錄功能減少護理文書負擔(dān)，釋放人力資源用于高階護理。

患者舒適度優(yōu)化

智能控流技術(shù)避免尿袋過滿導(dǎo)致的牽拉不適，提升長期導(dǎo)尿患者生活質(zhì)量。

低噪音運行設(shè)計（<30dB）適配夜間監(jiān)護場景。

三、典型應(yīng)用場景

神經(jīng)源性膀胱管理：為脊髓損傷患者提供個性化排尿方案

圍術(shù)期液體管理：實時監(jiān)測術(shù)后尿量，指導(dǎo)補液策略

重癥液體復(fù)蘇：通過尿流率變化評估血管活性藥物療效

臨床試用數(shù)據(jù)顯示，可使尿液監(jiān)測效率提升70%，護理介入頻次減少55%，為智慧重癥監(jiān)護提供關(guān)鍵工具支持。

【模塊布局】

自動排尿器的布局非常簡單，上端通過導(dǎo)尿管連接膀胱，右側(cè)連接尿袋的上下端，自動排尿器的下端連接排尿管。

【流量計的設(shè)置】

自動排尿器內(nèi)置尿量流量計，流量計采用高靈敏的光電流量計或霍爾流量計，滿足0~30ml/s即可。

【排尿閥的設(shè)置】

尿袋的排尿管伸入排尿器的下行卡頭，當(dāng)鈦絲驅(qū)動機構(gòu)獲取驅(qū)動信號后，拽動夾頭實現(xiàn)自動排尿。

【流量計的電路控制】

例如，我們?nèi)绻捎没魻柫髁坑嫞恍枰唵蔚碾娐芳纯赏瓿闪髁繑?shù)據(jù)的采集。

【排尿閥的驅(qū)動機構(gòu)控制】

驅(qū)動機構(gòu)的設(shè)計也非常簡單，我們只需要設(shè)計一個簡單的MOS開關(guān)電路，另外參考驅(qū)動鈦絲（SMA）的可靠性設(shè)計（9），滿足環(huán)境溫度的補償設(shè)計和驅(qū)動保持設(shè)計即可。

【遙控排尿的控制】

我們可以增加一個簡單的RF遙控電路，方便患者或醫(yī)護人員的臨時排尿。

藍牙通信和WIFI通信模塊比較常見，這里不做具體闡述，另外設(shè)備功能設(shè)置或APP設(shè)置因人而異，這里也省略不做講解。

【技術(shù)優(yōu)點】

智能自動排尿器實現(xiàn)臨床-家用雙場景靈活切換，鈦絲驅(qū)動技術(shù)帶來輕量化、零震動、超靜音體驗，兼顧專業(yè)醫(yī)療需求與居家舒適護理，顯著提升泌尿管理便捷性與安全性。

希望本章節(jié)可以對感興趣的朋友帶來一些啟發(fā)，歡迎大家的關(guān)注和交流，也歡迎大家一起來合作開發(fā)，請點贊收藏轉(zhuǎn)發(fā)！

鈦絲科技 出品

作者 財哥說鈦絲

審核編輯 黃宇