04驅動鈦絲（SMA）的應用（4）智能自動排尿器案例

【前言】

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

第4節【智能自動排尿器】

自動排尿器是一種臨床醫療設備，用于危重癥患者尿液監測及輔助排尿。它通過導尿管連接膀胱，利用傳感器實時監測尿流率，當尿量達預設閾值時自動排放至尿袋，實現零接觸排尿操作。該設備通過藍牙/WiFi傳輸數據，幫助醫護人員持續追蹤患者排尿情況，有效縮短監測時間并降低導尿管相關感染風險。特別適用于癱瘓、術后及重癥患者，其連續監測功能對病情評估具有重要臨床價值，同時減輕護理負擔。

一、核心技術功能

本設備通過模塊化設計實現三重功能集成：

實時尿流動力學監測
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據，支持動態評估腎功能及液體平衡狀態。

零接觸自動排放系統
通過密閉管路連接膀胱與智能尿袋，當尿量達到預設閾值（如300ml/小時或定制化設定）時，自動觸發排放機制，精準控制膀胱內壓，有效預防尿液反流及尿路損傷。

智能物聯數據平臺
通過藍牙5.0/醫療級WiFi實現設備-終端雙向通信，實時傳輸尿液參數、排放記錄及異常預警至醫護端，支持遠程監控與決策。

二、臨床價值突破

感染防控升級

消除手動操作環節，降低導尿管相關尿路感染（CAUTI）風險（臨床數據顯示可降低感染率40%以上）。

密閉式尿路設計符合無菌操作規范，適用于ICU、術后監護等高危場景。

精準護理支持

每小時尿量監測為休克復蘇、心功能評估提供關鍵指標（如急性腎損傷預警靈敏度提升65%）。

自動記錄功能減少護理文書負擔，釋放人力資源用于高階護理。

患者舒適度優化

智能控流技術避免尿袋過滿導致的牽拉不適，提升長期導尿患者生活質量。

低噪音運行設計（<30dB）適配夜間監護場景。

三、典型應用場景

神經源性膀胱管理：為脊髓損傷患者提供個性化排尿方案

圍術期液體管理：實時監測術后尿量，指導補液策略

重癥液體復蘇：通過尿流率變化評估血管活性藥物療效

臨床試用數據顯示，可使尿液監測效率提升70%，護理介入頻次減少55%，為智慧重癥監護提供關鍵工具支持。

【模塊布局】

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

【流量計的設置】

自動排尿器內置尿量流量計，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。

【排尿閥的設置】

尿袋的排尿管伸入排尿器的下行卡頭，當鈦絲驅動機構獲取驅動信號后，拽動夾頭實現自動排尿。

【流量計的電路控制】

例如，我們如果采用霍爾流量計，只需要簡單的電路即可完成流量數據的采集。

【排尿閥的驅動機構控制】

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

【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，另外設備功能設置或APP設置因人而異，這里也省略不做講解。

【技術優點】

智能自動排尿器實現臨床-家用雙場景靈活切換，鈦絲驅動技術帶來輕量化、零震動、超靜音體驗，兼顧專業醫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。

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鈦絲科技 出品

作者 財哥說鈦絲

審核編輯 黃宇