CN103948986A - 一种用于智慧医疗的输液实时监控系统 - Google Patents

一种用于智慧医疗的输液实时监控系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于智慧医疗的输液实时监控系统，涉及到传感器技术、嵌入式技术、无线WIFI技术等。包括输液监控器、监控服务器和移动终端，三部分通过WIFI进行信息传输，输液监控器包括中控器、监测器、速度控制器。其特征是：监控器采样并计算输液滴速和液面高度，通过速度控制器调节输液速度，并将结果实时传送给监控服务器；护士站的监控服务器在信息库的支持下，根据病情药理给出输液剂量和速度推荐值，对比监控器的实时速度信息，通过WIFI网络实现对病房输液进程的远距离定量调控；移动终端接收病房监控器传输过来的紧急呼叫，发出远程处理指令进行输液远程调控，必要时远程终止输液。系统自动化程度高、精确实时、智能实用。

Description

一种用于智慧医疗的输液实时监控系统
技术领域
本发明属于医疗监控领域，涉及红外传感技术、嵌入式技术、WIFI无线通讯技术和自动控制技术等。
背景技术
目前医院中使用的输液装置，在患者输液时需要家属陪同，陪同人员需要密切注意输液情况，不能离并，一旦疏忽，很容易造成回血或鼓针，严重时还可能引起休克等后果。另外，医护人员也不能精确定量控制输液速度，凭经验手工调整输液速度，对于特殊的药物不严格按照剂量和速度输液可能引起患者的不良反应。实际临床工作中，输液速度、输液剂量因人、因药而异，输液应严格执行医嘱并记录病人治疗过程和临床反应，及时准确记录输液起止时间，输液速度，观察病人生命体征，对易引起不良反应或过敏反应的药物，输液速度尤其应该严格掌控，必要时根据药品性质和药品动力学参数进行计算和调整，确保药物治疗安全、有效。
已公开和授权的输液监控方面的专利，大都采用称重原理(结构复杂、精度低)、电极原理(对药液产生反应)、浮子原理(结构复杂)等进行输液完毕的报警，大部分采用机械弹簧结构进行输液监控，电子化和信息化程度低，不符合智慧医疗的发展方向；没有医疗机构信息库的支持，不能实现基于计算推荐值的定量调控；不包括移动终端部分，不能实现基于移动终端的远程调控和远程终止输液；一般采用有线通讯方式，不能实现基于WIFI无线局域网的监控信息传送；没有把输液监控系统纳入到医疗信息化建设中，不能基于计算机存储整个监控过程的数据，无法根据医患纠纷需要随时打印输液监控数据。
这就需要对输液设备进行改进和创新，设计出用于输液的实时监控系统，可以根据药品性质和医嘱计算并显示最佳输液速度、输液剂量的推荐值，可以无人自动监控、调节输液速度，可以远程监控、定量调节输液进程，可以在无人陪护的情况下自动进行紧急呼叫和远程终止输液，实现整个输液过程的无人自动监控，以减轻护理负担，避免人为失误。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的是提供一种用于智慧医疗的输液实时监控系统，在输液过程中随时随地接收护士站监控服务器(200)推荐的最佳定制输液信息，通过病房输液监控器(100)、护士站监控服务器(200)、医护人员随身携带的移动终端(300)，自动、远程调节输液速度，输液完毕后启动病房输液监控器(100)、护士站监控服务器(200)、医护人员携带的移动终端(300)三方报警，并自动远程截止输液，为智慧医疗应用中输液实时监控提供技术保障。
一种用于智慧医疗的输液实时监控系统，包括输液监控器(100)、监控服务器(200)和移动终端(300)，三部分通过WIFI(500)无线局域网实现信息传递和接收。
输液监控器(100)是系统的核心部件，包括中控器(110)、监测传感器(120)和输液速度控制器(130)三部分，输液监控器(100)需要安装在病房中患者的床边和输液装置相联接，其主要功能是：检测并获取输液滴速和液面高度信息，利用嵌入式处理器芯片(112)进行信息处理，给出下一步输液调控方案；把检测获取的输液滴速和液面高度信息通过WIFI(500)网络传输给监控服务器(200)，并接收监控服务器(200)的进一步输液方案；根据输液方案对输液速度进行调整，例如减慢或加快输液速度；对于输液过程中出现鼓针、回血、不舒服等紧急状况，患者可以通过安置在病床旁的输液监控器(100)直接中止输液进程；输液监控器(100)的中控器(110)包括内置触摸屏(111)、处理器芯片(112)、蜂鸣器(114)、传声器(115)、音频编码解码器(113)、无线调制解调器(116)、SIM卡(117)、SD卡(118)、USB接口(119)、电源(150)、传感器接口(160)、输液控速接口(170)，其功能是接收输液滴速传感器(122)信号，计算高度信息和滴速信息，接收监控服务器(200)发出输液预设信息，对比计算调整数据，向输液速度控制器(130)发出调整指令，向监控服务器(200)发送反馈信息或呼救信息；输液监控器(100)的监测传感器(120)包括输液滴速传感器(122)和液面监测传感器(124)二级传感器，输液滴速传感器(122)获取输液滴速信号并通过传感器接口(160)传送到中控器(110)，液面监测传感器(124)捕获液面信号并通过传感器接口(160)传送到中控器(110)；输液监控器(100)的输液速度控制器(130)包括舵机(132)、输液控速凸轮(136)、正反转控制模块(133)、转数控制模块(134)，其功能是调节输液速度或关闭输液装置。
监控服务器(200)安置在护士站，可采用具有CPU处理器的主流计算机，在其上安装本系统的监控软件，其功能是：通过WIFI(500)无线局域网调用医疗机构的信息库(400)，获取患者信息、病史信息及药物的药理剂量等信息，以便为输液监控器(100)提供输液滴速和输液剂量的预设值；在屏幕上显示并语音播报输液监控器(100)传输过来的输液速度和进程等实时监测信息；对监测信息进行处理，对比医疗中心信息库中的相关信息，给出下一步输液方案(例如减慢加快输液速度等)，利用WIFI(500)传输给输液监控器(100)；对输液监控器(100)发出的远程紧急呼叫进行处理，远程中止输液。
移动终端(300)包括硬件和软件，把客户端软件安装到移动终端硬件上即可实现相应功能：发送指令给输液监控器(100)远程调控输液速度和剂量，接收输液监控器(100)上传的输液实时监测信息并进行屏幕显示和语音播报，接收远程输液紧急呼叫并发送指令远程终止输液。
整个系统的工作原理是：输液监控器(100)通过WIFI(500)无线通讯接收安置在护士站的监控服务器(200)推荐的输液速度、剂量等信息；通过二级传感器——输液滴速传感器(122)和液面监测传感器(124)准确获取输液储液管(600)液面高度信息和输液滴速信息；通过中控器(110)的处理器芯片(112)进行感应信号处理得到实时监测数据，对比输液预设数值和输液实时监测数据，判断是否在阈值范围内；如果滴速过快或过慢，启动输液速度控制器(130)的舵机(132)驱动输液控速凸轮(136)调节输液速度，并将调节后的结果实时传送给护士站的监控服务器(200)和医护人员随身携带的移动终端(300)；如果输液结束储液管(600)液面下降到预设值以下，中控器(110)立即启动蜂鸣器(114)报警，同时启动舵机(132)驱动输液控速凸轮(136)终止输液；同时输液监控器(100)把报警信息传输给护士站的监控服务器(200)和医护人员随身携带的移动终端(300)，启动三方语音报警，医护人员可以通过监控服务器(200)或移动终端(300)远程调节输液滴速、必要时远程中止输液。
本项发明的特点在于：采用二级传感技术实现输液速度和液面高度的自动监测，采用机械电子自动控制技术实现对患者输液的无人监控；采用WIFI技术实现输液实时监控信息的无线传输，实现输液远程调控指令的实时传输；基于医疗信息库(400)计算的输液推荐值，实现输液速度和剂量的定量精确调控；实现病房输液监控器(100)、护士站监控服务器(200)、医护人员的移动终端(300)三方语音报警，实现通过移动终端(300)或监控服务器(200)远程指令的远距离自动终止输液。
附图说明
图1是系统总体结构图。
图2是输液监控器结构图。
图3是系统工作流程图。
图4是实施例系统构成图。
图5是实施例移动终端监控界面图。
图中：100-输液监控器，200-监控服务器，300-移动终端，400-信息库(患者信息，病史信息，医药信息)，500-WIFI无线局域网，600-输液储液管，700-输液管，110-中控器，111-触摸屏，112-处理器芯片，113音频编码解码器，114-蜂鸣器，115传声器，116-无线调制解调器，117-SIM卡，118-SD卡，119-USB接口，120-监测传感器，122-输液滴速传感器，124-液面监测传感器，130-输液速度控制器，132-舵机，133-正反转控制模块，134-转数控制模块，136-输液控速凸轮，150-电源，160-传感器接口，170-输液控速接口，180-串行接口。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进行详述。
如图1、图2和图4所示，一种用于智慧医疗的输液实时监控系统，包括输液监控器(100)、监控服务器(200)、移动终端(300)、信息库(患者信息，病史信息，医药信息)(400)、WIFI无线局域网(500)；输液监控器(100)是系统的核心部件，包括中控器(110)、监测传感器(120)和输液速度控制器(130)，具体实施中输液监控器(100)需要安装在病房中患者的床边并与输液装置相联接，中控器(110)包括内置触摸屏(111)、处理器芯片(112)、蜂鸣器(114)、传声器(115)、音频编码解码器(113)、无线调制解调器(116)、SIM卡(117)、SD卡(118)、USB接口(119)、电源(150)、传感器接口(160)、输液控速接口(170)，监测传感器(120)包括输液滴速传感器(122)和液面监测传感器(124)，输液速度控制器(130)包括舵机(132)、输液控速凸轮(136)、正反转控制模块(133)、转数控制模块(134)；监控服务器(200)在具体实施中需安置在护士站，可采用具有CPU处理器的主流计算机，在其上安装本系统的监控软件；移动终端(300)包括硬件和软件，具体实施中硬件可以采用主流的智能手机，把客户端软件安装到移动终端硬件上即可。
在实施例中，处理器芯片(112)采用ARM11，其工作电压范围为3.7-5V，通过四种途径来控制输液进程：一是处理器芯片(112)接受并显示监控服务器(200)的输液推荐值，采样二级传感器——输液滴速传感器(122)和液面监测传感器(124)输出的信号，计算输液滴速和液面高度，并与推荐的输液滴速相比较，通过舵机(132)驱动输液控速凸轮(136)调节输液速度，并将调节后的结果实时传送给护士站监控服务器(200)或护理人员的移动终端(300)；二是若输液完毕，处理器芯片(112)接收液面监测传感器(124)传送的储液管(600)液面下降到预设值以下的信号，在触摸屏(111)显示警告信息，启动蜂鸣器(114)报警，远程呼叫护士站或护理人员，并自动驱动舵机(132)截止输液；三是处理器芯片(112)控制无线调制解调器(116)实现移动通信，通过WIFI(500)通讯实现监控服务器(200)或移动终端(300)对病房输液的远程控制或中止输液，并将调节后的结果实时反馈给护士站或护理人员；四是在病房中的患者可以在无需移动的情况下通过触摸所(111)调节输液滴速或中止输液；通过以上四种途径实现随时、随地，因人、因药严格按照医嘱及药动力学参数精确控制输液速度、输液剂量，减轻护理负担，避免人为失误，减少输液反应及其它并发症，提高药物疗效。
如图3所示，本系统的具体实施流程如下：
1、系统电源打开后进行初始化，输液监控器(100)通过WIFI(500)无线网络请求并接受护士站监控服务器(200)推荐输液值，经中控器(110)的处理器芯片(112)处理后，将病床号、输液参考滴速、输液容量及所需总时间等信息显示在触摸屏(111)上。
2、输液滴速传感器(122)和液面监测传感器(124)将滴速信号和液面高度信号通过传感器接口(160)传送给中控器(110)，经模拟数字信号转换后输入到处理器芯片(112)中，处理器芯片(112)进行处理得到实时监测数据，将该数据与护士站监控服务器(200)的推荐值进行比较，若滴速在推荐值范围内，则计算输液剩余容量，显示病床号、输液参考滴速、输液容量及所需总时间，当前滴速、剩余容量、所需时间等信息，并将这些信息上传到监控服务器(200)或移动终端(300)。
3、若实时监测滴速不在护士站监控服务器(200)的推荐值范围内，则判断滴速是否为零，若滴速为零，再判断液面高度是否低于预设高度，如果滴速为0、液面高度又低于阈值高度则显示输液完毕，启动蜂鸣器(114)报警，并通过WIFI(500)无线通讯呼叫护士站监控服务器(200)或医护人员携带的移动终端(300)，直到医护人员做出反应，同时中控器(110)通过输液控速接口(170)启动舵机(132)驱动输液控速凸轮(136)截止输液。
4、若滴速不为零，则显示推荐的输液滴速，中控器(110)的处理器芯片(112)启动舵机(132)驱动输液控速凸轮(136)调节输液速度，并将调节后的输液滴速反馈给处理器芯片(112)，循环此过程，直到达到推荐滴速，此过程完全由系统自动完成，不需人为干预。
5、病房的患者在不移动身体的情况下可以通过放在病床边的中控器(110)的触摸屏(111)，调整输液滴速，通过处理器芯片(112)重复上述2和4过程。
6、当输液完毕储液管(600)液面下降到设定值后，液面监测传感器(124)被激活，将捕捉到的信号通过传感器接口(160)传到处理器芯片(112)，处理器芯片(112)将滴速设置为零，执行上述过程3，显示输液完毕、启动蜂鸣器(114)报警、远程呼叫护士站监控服务器(200)和护理人员随身携带的移动终端(300)，同时启动舵机(132)驱动输液控速凸轮(136)终止输液。

Claims (9)

1.一种用于智慧医疗的输液实时监控系统，包括输液监控器(100)(安置在病房)、监控服务器(200)(安置在护士站)和移动终端(300)(医护人员随身携带)，三部分通过WIFI(500)无线局域网进行信息传输和通讯，其中输液监控器(100)是核心部件包括中控器(110)、监测传感器(120)、输液速度控制器(130)，其特征在于：输液监控器(100)通过WIFI(500)无线通讯接收监控服务器(200)推荐的输液速度、剂量等信息；通过监测传感器(120)准确获取储液管(600)液面高度和输液滴速信号；通过中控器(110)进行信号处理得到实时监测数据，对比输液预设值和输液实时监测数据，判断是否在阈值范围内；如果滴速过快或过慢，启动输液速度控制器(130)的舵机(132)驱动输液控速凸轮(136)调节输液速度，并将调节后的结果实时传送给监控服务器(200)和移动终端(300)；如果输液即将结束、储液管(600)液面下降到预设值以下，中控器(110)立即启动蜂鸣器(114)报警，并启动舵机(132)终止输液；同时输液监控器(100)把报警信息传送给监控服务器(200)和移动终端(300)，启动三方报警，医护人员可以通过监控服务器(200)或移动终端(300)远程调节输液滴速、必要时远程中止输液。
2.根据权利要求1所述的一种用于智慧医疗的输液实时监控系统，其特征在于，输液监控器(100)包括中控器(110)、监测传感器(120)、速度控制器(130)，监测传感器(120)包括二级传感器——输液滴速传感器(122)和液面监测传感器(124)，通过传感器接口(160)与中控器(110)相连，实现所获得的滴速信号和液面高度信号传输到中控器(110)；速度控制器(130))通过输液控速接口(170)与中控器(110)相连，实现输液滴速的调整和控制。
3.根据权利要求1所述的一种用于智慧医疗的输液实时监控系统，其特征在于，监控服务器(200)(安置在护士站)调用医疗机构的信息库(400)获取患者信息、病史信息及药物的药理剂量等信息，为输液监控器(100)提供输液滴速和剂量的预设值；接收并显示输液监控器(100)传输过来的输液速度和进程等实时监测信息，并语音播报实时监测信息；对实时监测信息进行处理，对比医疗中心信息库(400)中的相关信息，给出下一步输液调控方案(例如减慢或加快输液速度等)，并利用WIFI(500)传输给输液监控器(100)；处理输液监控器(100)传输过来的紧急呼叫，启动语音报警直接远程终止输液；存储输液监控数据，并根据需要随时进行打印。
4.根据权利要求1所述的一种用于智慧医疗的输液实时监控系统，其特征在于，移动终端(300)(医护人员随身携带)接收输液监控器(100)上传的实时监测信息，并显示病房号、病床号、输液参考滴速、输液容量及所需总时间、当前滴速、剩余容量、所需时间等信息；语言播报实时监测信息，语言播报输液异常状况；根据需要通过WIFI(500)无线通讯远程调节输液速度和剂量；当发现显示值异常时进行语音报警，并进行输液的远程调节；接收紧急情况下患者的输液呼叫，并发送指令给输液监控器(100)远程终止输液。
5.根据权利要求1所述的一种用于智慧医疗的输液实时监控系统，其特征在于其多级安全保障功能，若滴速不在监控服务器(200)推荐的预设值范围内，则判断滴速是否为零，若滴速为零，则启动二级判断，判断输液液面高度是否低于预设值，如果是则显示输液完毕，启动三方报警，包括启动蜂鸣器(114)报警、并通过WIFI(500)网络紧急呼叫护士站监控服务器(200)和医护人员的移动终端(300)，直到做出反应为止；同时通过输液控速接口(170)启动舵机(132)驱动输液控速凸轮(136)截止输液；若滴速不为零，则显示推荐的输液滴速，通过舵机正反转控制模块(133)及转数控制模块(134)驱动输液控速凸轮(136)调节输液速度，并将调节后的输液滴速反馈给中控器(110)，循环此过程直到达到最佳滴速；病房的患者可以在不移动身体的情况下通过触摸屏(111)调整输液滴速，医护人员可以通过护士站的输液监控器(100)或携带的移动终端(300)远程调节输液进程，实现了远程、自主、定量调控。
6.根据权利要求2所述的一种用于智慧医疗的输液实时监控系统，其特征在于，中控器(110)内置触摸屏(111)、处理器芯片(112)、音频编码解码器(113)、蜂鸣器(114)、传声器(115)、无线调制解调器(116)、SIM卡(117)、电源(150)、传感器接口(160)、输液控速接口(170)、相关外设如SD卡(118)及USB接口(119)，各组件通过串行接口(180)相连；蜂鸣器(114)、传声器(115)与音频编码解码器(113)相连，在处理器芯片(112)控制下实现音频信号的编码解码及输入输出，音频编码解码器(113)、无线调制解调器(116)、SIM卡(117)构成移动通讯装置；电源(150)为中控器(110)提供所需的电能。
7.根据权利要求2所述的一种用于智慧医疗的输液实时监控系统，其特征在于，监测传感器(120)包括二级传感器——输液滴速传感器(122)和液面监测传感器(124)，输液滴速传感器(122)由红外传感器构成，将监测的液滴信号通过传感器接口(160)传送到中控器(110)的处理器芯片(112)进行处理，获得输液速度数据；液面监测传感器(124)由电容触摸传感器构成，将捕获的液面信号通过传感器接口(160)传送到处理器芯片(112)进行处理，获得液面高度数据，完成实时监测的功能。
8.根据权利要求2所述的一种用于智慧医疗的输液实时监控系统，其特征在于输液速度控制器(130)包括舵机(132)、正反转控制模块(133)、转数控制模块(134)和输液控速凸轮(136)，中控器(110)的指令通过输液控速接口(170)传送给正反转控制模块(133)和转数控制模块(134)，启动舵机(132)驱动输液控速凸轮(136)压紧或放松输液管(700)，实现调节输液滴速的功能。
9.根据权利要求6所述的一种用于智慧医疗的输液实时监控系统，其特征在于处理器芯片(112)由单片机组成，通过三种途径控制输液进程，一是处理器芯片(112)采样输液滴速传感器(122)输出的信号、计算输液滴速，并与监控服务器(200)推荐的输液滴速相比较，自动启动舵机(132)驱动输液控速凸轮(136)调节输液速度，并将调节后的结果实时传送给监控服务器(200)或移动终端(300)；二是若输液完毕，处理器芯片(112)接收液面监测传感器(124)的监测信号，处理得到液面高度信息，如果储液管(600)液面下降到预设值以下则在触摸屏(111)显示警告信息、启动蜂鸣器(114)报警，并自动呼叫监控服务器(200)和移动终端(300)，同时自动启动舵机(132)驱动输液控速凸轮(136)截止输液；三是处理器芯片(112)控制无线调制解调器(116)实现无线通信，通过WIFI(500)实现监控服务器(200)和移动终端(300)对输液进程的远程调控，并将调控后的结果实时反馈给监控服务器(200)和移动终端(300)。
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