CN102122364A - 一种基于rfid无线通信的输液监护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于RFID无线通信的输液监护系统，其分别分布在各病房的智能输液监护设备采集各个输液患者的体温、血压、脉搏、心率等生理数据、输液泵状态信息以及药液状态信息，并通过单片机处理打包到各自的有源RFID标签中。医护人员工作中心服务器通过分别分布在各病房的读写器对有源RFID标签进行读取，从而实现对各个患者的输液进行实时监控和分析，并根据分析结果开出治疗处方写入对应患者有源RFID标签中，智能输液监护设备适当地调节输液设备的参数，以实现对输液设备运行状态的控制。当患者生理参数或者药液状态信息出现不正常的波动的时候，医护人员工作中心服务器、智能输液监护设备以及移动式护士手持设备均会进行报警提示，避免医疗事故的发生。

Description

一种基于RFID无线通信的输液监护系统

技术领域

本发明属于医院监护技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于RFID无线通信的输液监护系统。

背景技术

众所周知，在临床医疗中医师常常会选用静脉输液的给药方式，针对患者的疾病对其进行治疗。随着我国医疗条件的逐渐改善，采用静脉输液的方式来治疗患者疾病的比例也在不断增加，日常生活中的一些诸如流行性感冒、发烧等症状都在采用静脉输液治疗。

静脉输液是利用输液管内的液体压强比静脉血管内压强大的原理，将药液通过输液管输入人体。目前常用的输液设备有：普通输液器、输液泵、便携移动输血输液装置等等；然而，在实际应用中，这些输液设备都表现出不同程度的缺点，在电视或各类报刊上与输液事故相关的报道屡见不鲜。导致出现这些输液事故主要原因有：

1、护士未能在输液完成时立刻拔针而造成患者血液回流，特别对于血压较低的患者未及时拔针会造成空气栓塞甚至有生命危险；

2、患者在输液过程中，输液速度过快或者有针管堵塞现象，未能及时发现；

3、患者身体对药液可能会有过敏等等异常反应，未能得到医护人员的及时处理。

为了减少输液事故的发生，通常医院只是采取简单的措施，如：要求护士对病人的输液过程进行实时监护，以保证输液过程的正常进行。然而实际情况中，一方面医院的护士人力资源有限，而另一方面输液患者人数多，而且在输液过程中的异常具有突发性和同发性，使得护士难以兼顾每一位输液患者。尽管患者时常有家属陪护，但由于患者输液过程中出现的问题多且具有不确定性，导致人工监护的办法不能很好地解决问题，反而给病人家属带来严重的精神负担；特别是夜间输液时，常常发生输液事故；对幼婴、老人以及垂危病人的输液过程进行监护时，当前的输液系统表现出明显不足。

近些年来，针对输液过程中的一系列问题，出现了一大批智能输液监护系统，大部分的原理都是采用传感器采集信息，传感器信息经通信链路传送到主机服务器；主机服务器中的分析模块对相关数据进行分析和处理并输出相应的控制信号；控制信号经过通信链路回到从机以控制执行机进行相关操作。但是，这些所谓的智能输液监护系统在很多情况下都不能达到预期的效果。其中的一个原因是：大多数智能监护系统采用有线的方式进行通信，虽然有线通信的方式具有功耗低、速度快且易于实施的优点，然而在输液过程中，输液患者的突发事件多且具有不确定性，医护人员常常需要对患者的生理参数进行动态采集并记录分析，这使得通过线缆连接的分布式系统布线繁琐、故障发生率高，且灵活性和扩展性也受到很大限制。利用无线通信技术构建的输液监护系统可以避免上述问题，能有效地提高系统的可靠性、扩展性和重构性。目前，已经有智能输液监护系统已开始采用无线的方式进行通信，如：蓝牙、红外和Wi-Fi等，这些无线通信监护系统虽然解决了有线通信系统中存在的一些问题，增加了系统的灵活性；然而，作为医用的智能输液监护系统，这几种无线通信方式具有一些弊端，如：蓝牙和Wi-Fi的软硬件较为复杂、成本较高、功耗也较大；红外虽然软硬件相对简单，但是传输距离短。所以为了满足医用输液监护系统的简单易行、低成本及无线联网等要求，需要采用一种复杂程度较低、成本低和功耗小的无线通信技术。因此，急需提出一种能够将病人各方面生理参数及药液状态信息快速、准确地传递到工作中心服务器的输液监护系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种简单、低成本和功耗下的基于RFID无线通信的输液监护系统，以实现对患者输液过程中各生理参数和药液状态的实时监测以及对输液过程实现闭环控制，报警提示患者输液出现的异常情况，避免患者在输液过程中出现事故。

为实现上述目的，本发明基于RFID无线通信的输液监护系统，包括医护人员工作中心服务器，用于通过嵌入式的软硬件和扩展接口对整个输液监护系统的运作进行控制和管理；

其特征在于，还包括：多个分别分布在各个病房的智能输液监护设备以及多台移动式护士手持设备；

所述的智能输液监护设备的包括：

多台输液设备，用于对患者的输液；

多组采集模块，每组采集模块对应一名患者，每组采集模块包括药液状态采集模块，用于动态采集该患者使用的输液设备中药液状态信息；生理参数采集模块，用于动态采集患者的各项生理参数；输液泵信息采集模块，用于采集该患者使用的输液设备的输液泵状态信息；

多个有源RFID标签，用于存储各患者使用的输液设备中药液状态信息、输液泵状态信息以及患者的各项生理参数；

单片机，为智能输液监护设备的核心部件，用于接收各组采集模块采集的信息，并且将该信息打包到各自的有源RFID标签中；单片机中有嵌入式软件输液设备管理模块，用于对输液设备进行集中管理，并读取有源RFID标签中医护人员工作中心服务器写入的治疗处方转换为控制指令，实现对输液设备运行状态的控制；

人机交互模块，包括键盘和显示屏，用于显示输液过程中患者输液过程中各生理参数与液体状态信息；显示操作菜单，为用户提供可视化操作；

报警模块，用于在出现输液异常的时候，进行报警；

所述的移动式护士手持设备包括：

RFID通信模块，用于实现移动式护士手持设备和医护人员工作中心服务器之间或者与智能输液监护设备之间的无线通信，获取患者使用的输液设备中药液状态信息、输液泵状态信息以及患者的各项生理参数；

单片机，用于数据处理；

人机交互模块，包括键盘和显示屏，用于显示输液过程中患者输液过程中患者使用的输液设备中药液状态信息、输液泵状态信息以及患者的各项生理参数；显示操作菜单，为用户提供可视化操作；

报警模块，用于在出现输液异常的时候，进行报警；

所述的医护人员工作中心服务器包括有多个读写器，分别分布在各个病房，用于对各个病房的多个有源RFID标签进行读写，读取存储的各患者使用的输液设备中药液状态信息、输液泵状态信息以及患者的各项生理参数，以便对各个患者的输液进行实时监控，写入治疗处方，以实现对输液设备运行状态的控制。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明基于RFID无线通信的输液监护系统，其分别分布在各病房的智能输液监护设备通过采集模块动态地采集各个输液患者的体温、血压、脉搏、心率等生理数据、输液泵状态信息以及药液状态信息，并通过单片机处理打包到各自的有源RFID标签中；医护人员工作中心服务器通过分别分布在各病房的读写器对有源RFID标签进行读取，从而实现对各个患者的输液进行实时监控。此外，移动式护士手持设备和医护人员工作中心服务器之间或者与智能输液监护设备之间的无线通信，可以实现对各个患者的输液的损失监控。

运行在医护人员工作中心服务器的分析软件对采集到的患者的生理数据、输液泵状态信息以及药液状态信息进行分析，并根据分析结果开出治疗处方写入对应患者有源RFID标签中，智能输液监护设备适当地调节输液设备的参数；以实现对输液设备运行状态的控制。

当患者生理参数或者药液状态信息出现不正常的波动的时候，医护人员工作中心服务器、智能输液监护设备以及移动式护士手持设备均会进行报警提示，避免医疗事故的发生。因此，本医用输液监护系统能够准确、快速、安全地处理患者的各种紧急情况，并能对患者输液过程进行控制；能改善目前的医疗条件，提高医护人员的工作效率，降低患者和陪护人员的精神负担。

考虑到安装方便，实时传输性强且安全实用稳定等方面的需求，基于RFID技术的无线通信输液监护系统体现出优势，该系统的通信方式具有低功耗、低成本、抗干扰能力强、使用寿命长等优点。

附图说明

图1是本发明基于RFID无线通信的输液监护系统一种具体实施方式原理框图；

图2是图1所示基于RFID无线通信的输液监护系统的无线通信原理示意图；

图3是图2所示的单片机与有源RFID标签的一种具体实施方式电路图；

图4是图1所示基于RFID无线通信的输液监护系统的软件结构图；

图5是图1所示医护人员工作中心服务器的模块结构原理示意图；

图6是图1所示智能输液监护设备的模块结构原理示意图；

图7是图1所示移动式护士手持设备模块结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

实施例1

图1是本发明基于RFID无线通信的输液监护系统一种具体实施方式原理框图。

在本实施例中，如图1所示，本发明基于RFID无线通信的输液监护系统包括医护人员工作中心服务器1、n个分别分布在各个病房的智能输液监护设备2以及m台移动式护士手持设备3。

医护人员工作中心服务器1包括有n个读写器，分别分布在各个病房，通过射频信号对各个病房的多个有源RFID标签进行读写，读取存储的各患者使用的输液设备中药液状态信息、输液泵状态信息以及患者的各项生理参数，以便对各个患者的输液进行实时监控，写入治疗处方，以实现对输液设备运行状态的控制。

移动式护士手持设备3可以通过医护人员工作中心服务器1之间或者与智能输液监护设备2之间的无线通信，获取患者使用的输液设备中药液状态信息、输液泵状态信息以及患者的各项生理参数。

由图1的原理框图可知，本发明提供了一种基于RFID无线射频信号进行无线通信的输液监护系统。医护人员工作中心服务器1和智能输液监护设备2之间进行无线通信，医护人员工作中心服务器读取来自各智能输液监护设备2中有源RFID标签存储的各患者使用的输液设备中药液状态信息、输液泵状态信息以及患者的各项生理参数，以监控输液设备的运行状态和患者的生理状况，然后，可以写入治疗处方，以实现对输液设备运行状态的控制。

本发明基于RFID无线通信的输液监护系统中医护人员实现了对输液设备的闭环控制，一方面医师针对患者的实际情况，根据自身行医经验得到治疗处方，根据治疗处方设定输液设备程序对患者进行给药治疗；另一方面根据得到的实时反馈信息，可以适当地调节输液设备的参数；实现对患者的输液过程的监控，并能分析及处理患者的各种异常情况。

图2是图1所示的基于RFID无线通信的输液监护系统无线通信原理示意图。

在本实施例中，如图1所示，当本发明基于RFID无线通信的输液监护系统开始工作时，医护人员工作中心服务器1的PC机定时地通过读写器发射载有查询指令信息的射频信号，有源RFID标签接收到查询指令信息后，智能输液监护设备2将被激活，单片机根据查询指令信息启动采集模块，对各患者使用的输液设备中药液状态信息、输液泵状态信息以及患者的各项生理参数进行采集，然后，将这些信息按设置好的格式打包到RFID有源标签中，读写器对RFID有源标签中的这些信息进行读取并送回PC机中做处理。另外，医护人员工作中心服务器1可以发送载有控制指令信息的射频信号，按相同链路送到单片机，单片机根据控制指令控制输液设备完成相应操作。

如图2所示，智能输液监护设备2中人机交互模块，包括键盘和显示屏，用于显示输液过程中患者输液过程中各生理参数与液体状态信息；显示操作菜单，为用户提供可视化操作；报警模块，用于在出现输液异常的时候，进行报警。

图3是图2所示的单片机与有源RFID标签的一种具体实施方式电路图。

在本实施例中，如图3所示，单片机型号为ATmega8L，有源RFID标签型号为IDS-SL900A。其中，单片机ATmega8L通过SPI接口MISO、MSOI和两个通用输入\输出接口PC0、PC1与有源RFID标签IDS-SL900A的数据输出Dout、数据输入Din和使能EN、同步SYNC连接以读取标签中的数据并对标签运行参数进行配置。图中，SCK、CLK分别代表单片机ATmega8L、有源RFID标签IDS-SL900A的时钟，有源RFID标签IDS-SL900A的天线ANT端连接天线，用于读写器对其进行读写时的无线通信。单片机与有源RFID标签之间的控制与数据传输以及阅读器对有源RFID标签的读写属于现有技术，在此不再赘述。

图4是图1所示基于RFID无线通信的输液监护系统的软件结构图。

在本实施例中，如图4所示，基于RFID无线通信的输液监护系统采用一主多从的结构，分为上下层，医护人员工作中心服务器1的PC机实现了对所有智能输液监护设备2的监控，并通过人机交互模块为用户提供可视化操作。根据系统的结构特点以及系统各部分所需实现的功能，可以将基于RFID无线通信的输液监护系统的软件部分分为人机交互程序、上下通信程序以及采集模块、输液设备的控制程序三个部分。人机交互程序运行于医护人员工作中心服务器1的PC机上，它一方面接收医护人员输入的控制参数，将其转化为各从机相应的控制命令；另一方面，还在一定时间间隔中对各智能输液监护设备2发送查询指令，并将智能输液监护设备2发送回来的采集信息和运行状态信息反馈给医护人员。应用程序和数据通信程序独立，它通过数据缓冲区和同步信号实现智能输液监护设备2和医护人员工作中心服务器1的PC机之间的双向数据传递，它包括运行于PC上的上层通信子程序和运行于单片机上的下层通信子程序。采集模块和输液设备的控制程序运行于下层单片机上，它们负责各患者使用的输液设备中药液状态信息、输液泵状态信息以及患者的各项生理参数的采集工作。同时，在接收到了控制命令后，还能根据控制命令指定的控制参数完成对输液设备的控制操作。

以上是对基于RFID无线通信的输液监护系统的整体结构以及其通信原理进行了说明，接下来将对构成系统的三个部分的具体结构及工作原理进行说明。

图5是图1所示医护人员工作中心服务器的模块结构原理示意图。

医护人员工作中心服务器通常安装在医护人员的办公室内，以实现对各个病房内的智能输液监护设备进行管理和控制。如图5所示，在本实施例中，医护人员工作中心服务器包括：PC机、智能输液监护设备管理模块、生理参数及液位分析模块、输液泵信息分析模块、信息及权限管理模块、人机交互模块、通信模块、报警模块和电源模块。PC机作为整个系统的服务器，依靠嵌入式的软、硬件和扩展的接口对整个系统的运作进行管理，依靠生理参数及液位分析模块和输液泵信息分析模块对患者在输液过程中的各项生理参数和药液状态，在本实施例中为输液液位信息进行综合分析，以对患者的输液过程进行监护。通信模块实现了与智能输液监护设备和移动式护士手持设备之间的无线通信；一方面接收来自病房智能输液监护设备发来的数据信息和移动式护士手持设备发来的查询及应答信息，另一方面，发出控制信息给智能输液监护设备，发出呼叫信息给移动式护士手持设备；智能输液监护设备管理模块实现了对各个病房内的只能输液监护设备进行集中管理和控制，可以对患者的个人信息，药物信息等进行查询并且存储在数据库里，为用户提供了人机交互模块，可以通过显示屏显示相关数据信息，用户可以进行可视化操作；

信息及权限管理模块，是一套MIS系统，用于管理病房内智能输液监护设备的相关信息，以及管理患者的个人信息和病史信息、药物信息；同时设置了管理权限；用户根据权限进行访问。

电源模块主要负责连续地供电，防止突然断电造成的系统瘫痪，一般是接通到交流电源上，配有备用电池。

图6是图1所示智能输液监护设备的模块结构原理示意图。

在每一个病房内安装一台智能输液监护设备，主要功能是实现对病房内的多个输液设备进行管理与控制，采集患者的各项生理参数，并根据参数的变化对输液速度进行适当调整，以实现对病人输液过程进行监护，能够对各项参数的异常进行报警，辅助医护人员采取措施。对输液液位参数的分析，可以检测出是否有针管脱落、针管堵塞等异常的发生，能够对输液完成状态进行报警。

如图6所示，在本实施例中，智能输液监护设备包括：单片机、液位信息采集模块、生理参数实时采集模块、输液泵信息采集模块、输液设备管理模块、人机交互模块、通信模块、报警模块和电源模块。单片机是智能输液监护设备的核心部件，对整个设备的运作进行管理和控制，通过液位信息采集模块、生理参数实时采集模块和输液泵信息采集模块实现对患者的各项生理参数和液位信息的动态采集，以实现对患者输液过程的监护；通信模块主要负责射频信号的收发，从而实现同医护人员工作中心服务器，移动式护士手持设备，以及病房内的各输液设备之间的无线通信；人机交互模块，通过显示屏给用户提供了用户界面，方便用户进行可视化操作；电源模块为整个设备供电；报警模块，负责在异常情况下进行报警提示。

图7是图1所示移动式护士手持设备模块结构原理示意图。

移动式护士手持设备是一个方便护士携带的移动式手持设备，它一方面可以接收来自医护人员工作中心服务器发送的呼叫信号以及来自智能输液监护设备的报警信号，护士可以通过该设备对呼叫信息进行回复。

如图6所示，在本实施例中，移动式护士手持设备包括单片机、人机交互模块、通信模块、报警模块和电源模块。当有呼叫信号发出时，移动式护士手持设备通过通信模块接受信息并进行处理，然后传递给单片机进行处理，已处理的信息将在人机交互模块的显示界面上显示，护士可以进行可视化的操作，通过通信模块发出相应的应答或者查询信息与医护人员工作中心服务器或者智能输液监护设备进行通信。同时，报警模块在接收到报警指令的时候会进行报警提示。电源模块，采用电池为该移动式护士手持设备进行供电。

上述的系统各组成部分的运行过程中，依靠对患者的各项生理参数以及输液时液位信息的动态采集和分析处理来实现对患者输液过程的监护。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (2)

1.一种基于RFID无线通信的输液监护系统，包括医护人员工作中心服务器，用于通过嵌入式的软硬件和扩展接口对整个输液监护系统的运作进行控制和管理；

其特征在于，还包括：多个分别分布在各个病房的智能输液监护设备以及多台移动式护士手持设备；

所述的智能输液监护设备的包括：

多台输液设备，用于对患者的输液；

多组采集模块，每组采集模块对应一名患者，每组采集模块包括药液状态采集模块，用于动态采集该患者使用的输液设备中药液状态信息；生理参数采集模块，用于动态采集患者的各项生理参数；输液泵信息采集模块，用于采集该患者使用的输液设备的输液泵状态信息；

多个有源RFID标签，用于存储各患者使用的输液设备中药液状态信息、输液泵状态信息以及患者的各项生理参数；

单片机，为智能输液监护设备的核心部件，用于接收各组采集模块采集的信息，并且将该信息打包到各自的有源RFID标签中；单片机中有嵌入式软件输液设备管理模块，用于对输液设备进行集中管理，并读取有源RFID标签中医护人员工作中心服务器写入的治疗处方转换为控制指令，实现对输液设备运行状态的控制；

人机交互模块，包括键盘和显示屏，用于显示输液过程中患者输液过程中各生理参数与液体状态信息；显示操作菜单，为用户提供可视化操作；

报警模块，用于在出现输液异常的时候，进行报警；

所述的移动式护士手持设备包括：

RFID通信模块，用于实现移动式护士手持设备和医护人员工作中心服务器之间或者与智能输液监护设备之间的无线通信，获取患者使用的输液设备中药液状态信息、输液泵状态信息以及患者的各项生理参数；

单片机，用于数据处理；

人机交互模块，包括键盘和显示屏，用于显示输液过程中患者输液过程中患者使用的输液设备中药液状态信息、输液泵状态信息以及患者的各项生理参数；显示操作菜单，为用户提供可视化操作；

报警模块，用于在出现输液异常的时候，进行报警；

所述的医护人员工作中心服务器包括有多个读写器，分别分布在各个病房，用于对各个病房的多个有源RFID标签进行读写，读取存储的各患者使用的输液设备中药液状态信息、输液泵状态信息以及患者的各项生理参数，以便对各个患者的输液进行实时监控，写入治疗处方，以实现对输液设备运行状态的控制。

2.根据权利要求1所述的基于RFID无线通信的输液监护系统，其特征在于，所述的医护人员工作中心服务器包括：PC机、生理参数及液位分析模块、输液泵信息分析模块、智能输液监护设备管理模块、信息及权限管理模块、人机交互模块、通信模块、报警模块和电源模块；

PC机作为整个系统的服务器，依靠嵌入式的软、硬件和扩展的接口对整个系统的运作进行管理，依靠生理参数及液位分析模块和输液泵信息分析模块对患者在输液过程中的各项生理参数和药液状态进行综合分析，以对患者的输液过程进行监护；

智能输液监护设备管理模块实现了对各个病房内的智能输液监护设备进行集中管理和控制，可以对患者的个人信息，药物信息等进行查询并且存储在数据库里；

信息及权限管理模块，是一套MIS系统，用于管理病房内智能输液监护设备的相关信息，以及管理患者的个人信息和病史信息、药物信息；同时设置了管理权限；用户根据权限进行访问；

人机交互模块，可以通过显示屏显示相关数据信息，用户可以进行可视化操作；

通信模块实现了与智能输液监护设备和移动式护士手持设备之间的无线通信；一方面接收来自病房智能输液监护设备发来的数据信息和移动式护士手持设备发来的查询及应答信息，另一方面，发出控制信息给智能输液监护设备，发出呼叫信息给移动式护士手持设备；

报警模块，用于在出现输液异常的时候，进行报警；

电源模块主要负责连续地供电，防止突然断电造成的系统瘫痪，接通到交流电源上，配有备用电池。

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