CN101732778B - 输液监控智能系统 - Google Patents

Abstract

本发明请求保护一种输液监控智能系统，涉及医疗仪器领域。本发明利用主从站分布式结构，主站通过控制多个输液监控仪可以对多个床位、病房进行实时监控；从站利用红外检测采集药液的滴速，通过蓝牙传输模块发送到主站，实现主站对从站的监控，主站根据患者基本资料确定每个从站药瓶的滴速、药量，并通过蓝牙传输设备将滴速和药量发送到从站，控制茂菲滴管胶管的松紧程度，实现对药液滴速的调控；本发明实时性强，价格便宜，能够广泛应用于医疗机构。

Description

输液监控智能系统

技术领域

本发明涉及一种医疗仪器，尤其涉及一种输液装置。

背景技术

输液是当前治疗疾病的一种最基本的医疗方法之一，医院在对病人进行输液治疗过程中，需要根据输液的药物和患者的病情选择合适的静脉输液滴流速度。目前对静脉输液的监控普遍采用人工方式，由护士根据经验，将速度调至合适值。当液体输完时，如床旁无陪护或医护人员未及时换药或拔针头，将会出现空气进入血管内形成空气栓塞、凝血堵针头等情况。轻则延误治疗，给病人造成痛苦，重则会严重危及患者的身心健康，发生不可弥补的医疗事故。为此患者家属需要不断地观察输液情况，因此病房会有大量陪护人员，这样容易导致交叉感染，患者也得不到良好的休息，影响治疗质量和患者康复。同时，护士也需要不停地巡视病房，增加工作负荷，有时还会产生医疗纠纷。

目前，市场上已出现输液监控的产品。如：德国贝郎公司、日本TOP公司生产的输液泵，并已被我国一些大型医院引进，因其价格昂贵(从几万元到十几万元不等)主要用于危重病人。

国内所有正在研制厂家的产品也很不理想，而且成本较高。如北京东方美源科技有限公司生产的输液监控仪调整时间为3分钟，误差5％，价位却在几千元。桂林市汇科医疗器械有限公司的HK-Al型医用输液监控器，西安丰唐光电科技有限公司的输液报警器等普遍存在调整时间长，精度不够，功能不够齐全，价格较高等方面的弊端。而且现在市场中的产品均为单机版，即每台输液监控仪只监控一位病人，每台输液监控仪与监护中心没有通信，病人输液过程中的信息无法实时传送至监护中心，因此存在人机界面不直观、数据传输不方面等不足之处。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于蓝牙无线通信技术的输液监控智能系统，旨在克服现有输液监控仪调整时间长，精度不够，不能与监护中心通信实现集中监护，成本高，不利于病区的综合管理等方面的弊端。

本发明输液监控智能系统，包括主站(监控中心)和从站(输液监控仪)两大部分：主站由PC机和蓝牙设备两部分组成。主站负责协调和控制整个系统的工作，接收从输液监控仪发送的数据，并对其进行分析和处理。蓝牙设备安装在PC机的扩展端，通过蓝牙设备接收各从站监测的输液过程的实时进度、输液状态信息，对病人输液过程进行监测，同时主站还可以通过蓝牙设备发送控制指令改变从站设备的运行、暂停及病人的输液速度。利用VB语言设计输液监控管理软件，通过调用监控模块，把各输液状态显示到用户界面上，医护人员可以一目了然地知道各输液过程的状态并可以根据病人情况调整改变输液的速度，通过输液监控管理软件还有对病人基本资料的添加、删除、修改；对病人输液监控、记录等功能。本系统采用分布式结构，一个主站控制多个从站，从站与主站之间采用蓝牙无线传输设备传输数据和命令。从站输液监控仪中央处理器的输入/输出接口分别连接键盘、显示模块，通过键盘设置输液的速度，液晶显示器实时显示药液的滴速、药瓶中剩余药量以及输液运行状态，在从站输液瓶茂菲滴管两侧卡置红外传感器，监测茂菲滴管中的药液滴速和状态，红外传感器将滴液信号转化为电脉冲信号传送至从站输液监控仪的滴速检测模块，由滴速检测模块判断接收的电脉冲信号，根据接收的电脉冲信号个数计算滴速及药瓶中的剩余药量，并通过蓝牙传输模块将其发送到主站，使得主站能够实时监控从站各输液瓶状态，主站根据数据库中存储的患者基本资料确定每个从站药瓶的滴速、药量，并通过蓝牙传输设备将滴速和药量发送到从站，从站输液监控仪的滴速控制模块通过蓝牙传输设备接收主站的滴速控制命令，驱动微型步进电机，由微型步进电机正、反转带动传动机从而控制茂菲滴管胶管的松紧程度，实现对药液滴速的调控；如果红外传感器检测到茂菲滴管内出现气泡或预定时间没有滴液滴下，则中央处理器的声光报警模块发送报警信号。

本发明利用主从站分布式结构，可以对多个床位、病房进行监控；利用红外发射接收对管对滴液进行监测，可靠性高；利用单片机中断计数，速度快，响应时间短、实时性强；蓝牙无线传输，支持多点通讯，传输速率高，抗干扰能力强；利用VB设计管理软件，人机交互方便。本系统具有很好的推广和使用价值。

附图说明

图1本发明输液监控智能系统结构框图

图2本发明蓝牙串口流程图

图3本发明输液监管理软件输液监控模块流程图

具体实施方式

附图1所示为本发明的输液监控智能系统结构框图，本发明输液监控智能系统包括，主站(监控中心)、从站两大部分。主站由PC机和蓝牙设备组成，PC机通过蓝牙设备接收各从站的实时信息，对病人输液过程进行监测，并发送控制指令改变从站设备的运行状态及病人的输液速度。利用VB语言设计输液监控管理软件，通过调用监控模块，把各输液状态显示到用户界面上，医护人员通过监控中心可以知道各输液过程的状态并可以根据数据库中病人资料发送控制命令改变病人输液的速度，通过输液监控管理中心完成对病人基本资料的添加、删除、修改，对病人输液监控、记录等功能。

本系统采用分布式结构，一个主站控制多个从站，从站与主站之间采用蓝牙无线传输设备传输数据和命令。每个从站(输液监控仪)包括，键盘、显示模块、中央控制处理器，滴速检测模块、滴速控制模块、声光报警模块及蓝牙传输设备，由单片机作为中央控制处理器，单片机的输入/输出接口分别连接键盘、显示模块、滴速检测模块、滴速控制模块、声光报警模块及蓝牙传输设备。通过键盘设置输液的速度，液晶显示器实时显示整个监控过程中的药液的滴速、药瓶中剩余药量以及输液运行状态等；在输液瓶茂菲滴管两侧卡置红外传感器，监测茂菲滴管中的滴液速度和状态，红外传感器将滴液信号转化为电脉冲信号传送至滴速检测模块，由滴速检测模块判断接收的电脉冲信号，根据每秒接收的电脉冲信号个数计算滴速及茂菲滴管内的剩余药量，如果红外传感器检测到茂菲滴管内出现气泡或预定时间(如5秒钟)内没有滴液滴下，则从站声光报警模块发出声光报警信号，控制蜂鸣器和发光二极管进行声光报警；滴速控制模块通过蓝牙传输设备接收主站的滴速控制命令，电压转换芯片通过UNL2003A将单片机I/O口输出的5V电压转换成9V电压从而驱动微型步进电机，由微型步进电机正、反转带动传动机从而控制茂菲滴管胶管的松紧程度，实现对滴速的调控。

从站与主站之间的数据传输，采用蓝牙无线传输。主站负责协调和控制整个系统的工作，接收从各从站(输液监控仪)发送的数据，并对其进行分析和处理。主站包括PC机和蓝牙设备两部分，PC机作为监控管理中心负责对输液过程的监控和对输液数据的管理，蓝牙设备安装在PC机的扩展端，接收各从站(输液监控仪)传送的数据，并实现对各通信调度和负责把接收到的数据传输到监控管理中心，由监控管理中心进行处理。当输液监控系统处于运行状态时，蓝牙传输设备接收到各从站发送的输液状态等数据信息后，通过串行总线把它转发给PC机，监控管理中心接收到该输液数据后，将其保存到数据库，通过调用监控模块，把各输液状态显示到用户界面上，管理者可以一目了然地知道各输液过程的状态，当输液过程产生异常时，系统发送报警控制信号，控制从站产生声光报警。

本发明采用的单片机可选用ATMEL公司的Atmega8芯片；通过其I/O端口PB0-PB3、PD4-PD7连接键盘的输入/输出端口，键盘采用4×4矩阵排列，便于信息的输入；单片机I/O端口PD2-PD3、PB6-PB7与液晶显示接口连接。由于红外线在液体中的穿透能力比在空气中的穿透能力弱，当有液体滴下时，红外传感器的输出电压值会发生变化，单片机(中央控制处理器)的ADC7端口与红外传感器连接，滴速检测模块检测ADC7端口电压(模拟信号)变化，并发送到A/D变换器根据公式 $\mathrm{ADC}=\frac{V_{\mathrm{IN}}\×1024}{V_{\mathrm{REF}}}$ (其中V_IN表示ADC7管脚输入电压，V_REF表示参考电压)转化成数字信号。当滴速检测模块检测到ADC端口电压的数字信号的变化值大于某阈值(如100)时，滴速检测模块中计数器计数1次，表明检测到一滴液体滴下，计算值进行累加。中央控制处理器定时(如每10秒钟)向蓝牙传输设备发送滴速检测模块检测到的药液滴数，并将其传送至主站。通过键盘预先输入药液的预定滴速，存入存储器中，比较模块定时将滴速检测模块检测到的药液滴数与预定滴速进行比较。

单片机I/O端口PB4、PB5分别与发光二极管、蜂鸣器相连，当滴速检测模块在预定时间(如5秒钟)内没有检测到液滴滴下，或者检测到的滴速与存储器中预先存储的预定滴速超过约定误差，则中央控制处理器发出报警指令驱动发光二极管和蜂鸣器工作，进行声光报警，并发送控制命令暂停微型步进电机运行，并向主站发送从站设备进入暂停状态信号及从站设备工作异常信号。

单片机I/O端口PC2-PC5与电压转换芯片UNL2003相连，通过UNL2003A驱动微型步进电机，控制步进电机的步距角

的变化，控制命令驱动微型步进电机正、反转带动传动机从而控制输液瓶上输液胶管的松或紧，实现对滴速的调控。本发明采用六线四相微型步进电机，其步距角单片机通信端口PD0、PD1与蓝牙芯片的12、13端脚相连，用于传输子站检测的滴速数据、运行状态等子站信号，以及主站向各子站发送的控制命令等。

本发明采用用CSR的第4代BlueCore4-Multimedia系列中BC417143BQN芯片作为蓝牙芯片，此芯片完全集成2.4GHz射频、支持于蓝牙协议v2.0标准，蓝牙EDR提供每秒2.1兆字节(Mbps)的最高数据传输速率。蓝牙传输设备与PC机之间可利用串口通信，蓝牙传输设备接收各从站发送的数据，并传送至PC机的串口。PC机作为输液监控管理中心对串口数据进行实时监测，以获取病人输液的信息。

图2所示为蓝牙设备串口工作流程图。主站的蓝牙设备周期性查询从站蓝牙设备，与从站的蓝牙传输设备通过鉴权匹配，建立连接，通过蓝牙传输设备发送主站对从站的控制指令，以及从站采集的输液状态信息。

本发明运用VB语言设计输液监控管理软件，输液监控管理中心采用模块化设计。包括，基本信息模块、输液监控模块、辅助模块、安全管理模块，通过基本信息模块添加、查询、修改患者的用药量、输液时间，输液记录等信息。输液监控模块一直监测PC机的串口，接收从站发送的输液状态和滴速等数据，根据患者基本信息向从站发送从站输液时间，液体的滴速，根据接收到的从站的输液状态信息(如当前滴速，剩余药液、滴液是否正常等)，发送控制命令控制从站滴速控制模块驱动电压转换芯片控制驱动微型步进电机，控制步进电机的步距角，驱动微型步进电机正、反转带动传动机转动控制输液瓶上输液胶管的松或紧，控制输液速度。医护人员也可以通过辅助功能模块对输液相关参数进行设置，包括查看、修改、添加、删除病人的基本信息和用药信息，更改从站设备的运行状态、修改病人的输液指标，安全管理模块对数据和用户进行管理，完成数据备份、数据还原、账户管理、密码管理等功能。

如图3所示为本发明输液监管理软件输液监控模块流程图。

主站调用患者基本信息数据库，显示患者基本信息，计算控件检测到串口的数据，超过预定时间刷新患者输液速度值，将输液速度值通过蓝牙设备传送到从站，刷新患者输液速度值，判断键盘是否有调整输液速度的信号输入，确定是增大还是减少输液速度，将变更后的输液速度通过蓝牙模块发送到主站刷新患者输液速度值，改变的速度值通过蓝牙设备传送至从站通过从站滴速控制模块驱动微型步进电机，控制输液瓶上输液胶管的松或紧，从而达到改变病人输液速度的目的。

Claims (5)

1.一种输液监控智能系统，采用主、从站分布式结构，一个主站通过蓝牙传输设备传输控制命令控制多个从站，从站输液监控仪中央处理器的输入/输出接口分别连接键盘、液晶显示器，通过键盘设置输液的速度，液晶显示器实时显示药液的滴速、药瓶中剩余药量以及输液运行状态；

其特征在于，在从站输液瓶茂菲滴管两侧卡置红外传感器，监测茂菲滴管中的药液滴速和药液状态，红外传感器将药液滴速信号转化为电脉冲信号传送至从站输液监控仪的滴速检测模块，滴速检测模块根据接收的电脉冲信号个数计算滴速及药瓶中的剩余药量，并将其通过蓝牙传输设备发送到主站；主站输液监控管理中心根据患者基本资料确定每个从站药液的滴速、药量，并通过蓝牙传输设备将药液的滴速和药量发送到对应从站；从站输液监控仪的滴速控制模块通过蓝牙传输设备接收主站的滴速控制命令，驱动微型步进电机，由微型步进电机正、反转带动传动机，从而控制茂菲滴管胶管的松紧程度，实现对药液滴速的调控；如果红外传感器检测到茂菲滴管内出现气泡或预定时间没有滴液滴下，则从站输液监控仪中央处理器控制声光报警模块发送报警信号。

2.根据权利要求1所述的输液监控智能系统，其特征在于，滴速控制模块控制驱动模块根据公式：

控制微型步进电机的步距角，驱动微型步进电机转动控制输液瓶上茂菲滴管的松或紧。

3.根据权利要求1所述的输液监控智能系统，其特征在于，从站输液监控仪中央处理器ADC7端口与红外传感器连接，滴速检测模块检测ADC7端口电压变化，A/D变换器根据公式将ADC7端口电压转化成数字信号，当数字信号的变化值大于某阈值时，滴液检测模块中的计数器中的计数加1。

4.根据权利要求1所述的输液监控智能系统，其特征在于，主站输液监控管理中心采用模块化设计，包括，基本信息模块、输液监控模块、辅助模块、安全管理模块，基本信息模块添加、查询、修改患者的用药量、输液时间，输液记录，输液监控模块监测主站PC机的串口，接收从站发送的输液状态，根据输液状态信息，发送控制命令控制从站滴速控制模块驱动电压转换芯片控制驱动微型步进电机。

5.根据权利要求1-4其中之一所述的输液监控智能系统，其特征在于，蓝牙传输设备与PC机之间利用串口通信，蓝牙传输设备接收各从站发送的数据，并传送至PC机的串口。

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