最近的一项创新涉及一种空气动力计算机,旨在提醒用户某些医疗设备故障。这一发展提供了一种更可靠、成本效益更高的方法来预防血栓和中风,且无需依赖电子传感器。
一种新的空气动力计算机在某些医疗设备故障时发出警报。这项发明是一种更可靠且成本较低的方式,帮助预防血栓和中风——这一切都无需电子传感器。
在期刊《Device》的出版物中详细介绍了这一发明的计算机,它由空气驱动,并利用空气来发出警报。当检测到其监控的生命支持压缩机出现问题时,它会立即发出哨声。
间歇性气动压缩(IPC)机器是充气腿套,定期充气以挤压腿部,从而增强血液循环。这种方法有助于防止可能导致动脉阻塞、中风甚至死亡的血栓。通常,这些机器需要电子组件进行操作和监控。
“IPC设备可以拯救生命,但其电子特点使其成本高昂。我们的目标是创造一个具有较少电子元件的气动系统,从而使这些设备更加经济实惠和安全,”加州大学河滨分校生物工程副教授兼研究主笔威廉·格罗弗(William Grover)解释道。
气动系统利用压缩空气将力量从一个地方转移到另一个地方。这一机制类似于货运列车的紧急制动、以及自行车泵、胎压计、呼吸器和IPC设备。格罗弗和他的团队推测,一个单一的气动逻辑设备可以有效地控制另一个设备,增强安全性。
该设备通过执行奇偶校验计算,像电子电路一样工作。“想象一下要传输一串比特,比如1-0-1,它是三个比特,”格罗弗指出。“多年前,人们发现可以在传输这三个比特的同时附加一条额外的信息,以确保准确接收。”
这条附加信息被称为奇偶校验位。它指示消息中包含奇数(1)或偶数(0)个“1”。如果在偶数比特计数的消息末尾出现一个“1”,则表明发生了错误。这是电子计算机进行消息传输时常用的一种技术。
空气动力计算机通过21个小阀门中穿过的气压变化来确定“1”和“0”的数量。如果计数准确,哨声保持静音。
然而,如果它检测到计数错误,哨声会响起,表示机器需要注意。在一段展示格罗弗和他的学生的视频中,他们故意用刀子损坏IPC设备,导致立即响起哨声。
“这个设备的大小相当于一个火柴盒。它取代了多个传感器和一台计算机,从而降低成本,同时仍能检测设备问题。它还适合在高湿度或高温条件下使用,这些条件可能不适合电子设备,”格罗弗表示。
空气动力计算的应用超出了IPC设备的监控。格罗弗即将开展的项目旨在创建一种设备,能够取代每年导致伤亡的高风险工作——在高筒仓中手动处理谷物。
谷物筒仓,通常装满玉米或小麦,在中西部非常常见。工人往往必须进入这些筒仓,用铲子打破谷物并平整内部的堆积。
“当谷物移动时,发生事故的数量令人震惊,工人被困在里面。一个机器人解决方案可以完成这项任务,从而确保安全。然而,这些筒仓存在爆炸危险,因为一个电火花可能导致灾难性爆炸;因此,电子机器人可能并不理想,”格罗弗指出。“我希望创造一个能够在这种爆炸环境中安全运行的空气动力机器人,消除人类风险。”
空气动力计算的概念并不新鲜;它已经存在超过一个世纪。历史上,空气动力钢琴通过打孔的纸卷演奏音乐。然而,随着现代计算的出现,对于气动电路的兴趣开始减弱。
“当一种新技术出现时,我们往往忽视其他解决方案,”格罗弗评论道。“这项研究的一个吸引人的方面是,它表明一个世纪前的想法在今天仍然具有相关性。”