CN104784771B - 一种智能输液装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能输液装置，包括输液瓶控制机构、穿刺器机械手机构、输液液体动态监控机构、输液液体温控机构、自动插拔针机构、中央控制站以及与穿刺器机械手机构、液体动态监控机构、液体温控机构和自动插拔针机构相对应的中央控制单元。本发明的有益效果：本发明输液器能实现输液过程中的自动一体化，具体体现在：能够自动转换输液瓶；监测输液的滴速、流速以及液体气泡，并进行输液的滴速、流速的控制以及及时的消除气泡；实现对输液过程中输液管的加热，并对加热的温度进行自动控制；通过机械手的控制实现自动插拔针；通过中央接收器通过控制各单元的控制器实现对输液过程中各个阶段的控制。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体来说，涉及一种智能输液装置。
背景技术
液体点滴输液是利用液体落差的产生压力差(重力)的原理将药液注入人体静脉的方法，是临床抢救和治疗病人的常用的方法。
多年来静脉点滴输液的工作，一直由医护人员使用手工操作、监控和护理。由于人工操作行为环境因素的不确定性，比如：空气中尘埃、纤维细菌、病毒或其它微粒，医护人员在执行输液、转换吊瓶时这些不确定的环境影响因素会对药液产生不可察觉的污染，给临床安全用药带来负面影响。
此外，现有的人工静脉点滴输液，由于人工监控的不及时，经常发生药液过度输入，造成了输液管内、血液之间产生负压差，导致血液回流到输液管内，以至于产生严重的后果。其中最大的危害是，医护人员为减轻工作负担，将输液管内处于凝结状态的血液重新输入患者的血液里，这就可能为血栓的形成埋下了伏笔，同时也可能会提高了脑血栓、脑梗塞的发病率。
在输液的过程中容易产生气泡，如果气泡未经及时处理进入人体的话，势必给人体的健康带来隐患。一般医护人员处理气泡的手段要么是把药液重新挤入滴壶内，要么就是把输液管的针头拔掉排净气泡后重新插入一次，这样的处理过程比较复杂，同时不仅影响病人输液，也加重了医护人员的劳动强度；
人工静脉点滴输液时因为医护人员插入的针头未能完全插入静脉血管导致药液注入患者的肌肉内，而医护人员又未能及时发觉，待到发现时被输液者插入针管的周边皮肤、肌肉出现水肿现象，不仅造成了药液的流失，还影响到治疗效果，更给患者造成了雪上加霜的痛苦。
针对上述相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中上述的问题，本发明提出一种智能输液装置，能够不仅安全准确迅速的实现病人输液时的插拔针工作，而且能够实现输液瓶的自动更换与回收以及输液过程的监控与自动化调节。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种智能输液装置，包括护理车和设置于所述护理车上的输液瓶控制机构、穿刺器机械手机构、输液器、输液液体动态监控机构、输液液体温控机构、自动插拔针机构、中央控制站以及与所述穿刺器机械手机构、输液液体动态监控机构、输液液体温控机构和自动插拔针机构相对应的各单元的中央控制单元，所述护理车设置有升降器，所述自动插拔针机构包括摆手器和通过高度调节器与所述摆手器连接的插拔针控制器，所述摆手器设置有手臂放置槽，所述插拔针控制器包括紫外线消毒仪和通过动力传输机构依次连接的插拔针机械手、医用胶布机械手和护理机械手，所述插拔针机械手和所述医用胶布机械手的下端分别设置有带磁性的机械手头一和机械手头二，所述输液瓶控制机构包括输液瓶输送机构，所述输液瓶输送机构包括输送导轨，所述输送导轨设置有瓶颈固定器、输送器和输液瓶输送平衡器，所述输送导轨连接有分度盘，所述分度盘连接有间歇性运动凸轮分度机构，所述分度盘设置有与所述瓶颈固定器相匹配的若干托口，所述分度盘连接有输液瓶回收器，所述输液器靠近所述输液瓶控制机构的一端设置有穿刺器机械手机构，所述穿刺器机械手机构设置有与所述输液器相匹配的穿刺器机械手和穿刺器机械手驱动器，所述输液器的另一端依次设置有与所述插拔针机械手相匹配的带有金属头的导管夹和与所述医用胶布机械手相匹配的带有金属头的医用胶布。
进一步地，所述输液液体动态监控机构包括均以输液液体流经的路径为中心的输液器滴壶、液体流滴速探测器、液体水位探测器、液体气泡消除器和液体流速控制器，所述液体流滴速探测器和液体水位探测器内均设有光电传感器、声波传感器和高清摄像头，所述液体气泡消除器内设有振动马达，所述液体流速控制器包括驱动机构以及与驱动机构连接的控制阀杆，所述控制阀杆设置在控制阀上，所述控制阀在驱动机构的驱动下通过对输液液体流经的导管口径大小的控制来完成流速的控制。
进一步地，所述输液液体温控机构包括中空的输液器固定器以及从外到内依次套设于输液器固定器内的储热器和加热器，所述输液器固定器的外壁上环绕设有固定卡槽，所述固定卡槽内设有温度传感器，所述加热器连接有电池和温度调节器，所述温度传感器和温度调节器均连接所述输液液体温控机构相对应的中央控制单元。
进一步地，所述护理机械手下端设置有护理医用软胶囊，所述护理医用软胶囊内设置有压力传感器。
进一步地，所述动力传输机构可为电机驱动、液压驱动、气压驱动、弹簧驱动或磁场力驱动中的一种或多种。
进一步地，所述动力传输机构包括机动动力装置和连接所述机动动力装置与所述插拔针机械手、所述医用胶布机械手和所述护理机械手的传动模块。
进一步地，所述分度盘还设置有分度盘输液瓶平衡器。
进一步地，所述中央控制单元由FLC编程控制。
本发明的有益效果：本发明输液器能实现输液过程中的自动一体化，具体体现在：能够自动转换输液瓶；监测输液的滴速、流速以及液体气泡，并进行输液的滴速、流速的控制以及及时的消除气泡；实现对输液过程中输液管的加热，并对加热的温度进行自动控制；通过机械手的控制实现自动插拔针；通过中央接收器通过控制各单元的控制器实现对输液过程中各个阶段的控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的智能输液装置的结构示意图；
图2是根据本发明实施例所述的输液瓶控制机构的结构示意图之一；
图3是根据本发明实施例所述的输液瓶控制机构的结构示意图之二；
图4是根据本发明实施例所述的输液瓶、分度盘与输液管的配合示意图；
图5是根据本发明实施例所述的自动插拔针机构的装配图；
图6是根据本发明实施例所述的输液瓶控制机构的爆炸结构示意图；
图7是根据本发明实施例所述的自动插拔针机构插(拔)输液针时的结构示意图；
图8是根据本发明实施例所述的输液液体动态监控机构的结构示意图；
图9是根据本发明实施例所述的液体流滴速控制器的结构示意图；
图10是根据本发明实施例所述的输液液体温控机构的结构示意图；
图11是根据本发明实施例所述的手臂放置槽的结构示意图；
图12是根据本发明实施例所述的智能输液装置的运行流程图；
图13是根据本发明实施例所述的智能输液装置的监测液体滴速的流程图；
图14是根据本发明实施例所述的智能输液装置的液体危险水位监测的流程图；
图15是根据本发明实施例所述的智能输液装置的输液液体温控机构的流程图；
图16是根据本发明实施例所述的智能输液装置的电路结构框图；
图17是根据本发明实施例所述的智能输液装置的液体动态监测电路图；
图18是根据本发明实施例所述的智能输液装置的液体危险水位监测的电路图；
图19是根据本发明实施例所述的智能输液装置的液体动态控制电路图；
图20是根据本发明实施例所述的智能输液装置的操作方法的示意图。
图中：
1、护理车；11、升降器；2、输液瓶控制机构；21、输送导轨；211、瓶颈固定器；212、输送器；213、输液瓶输送平衡器；22、分度盘；221、托口；222、分度盘输液瓶平衡器；23、间歇性运动凸轮分度机构；24、输液瓶回收器；3、输液液体动态监控机构；31、输液器滴壶；32、液体水位探测器；33、液体流速控制器；34、液体气泡消除器；35、液体流滴速探测器；36、控制阀杆；4、输液液体温控机构；41、输液器固定器；42、储热器；43、加热器；44、固定卡槽；45、温度传感器；46、电池；47、温度调节器；5、穿刺器机械手机构；51、穿刺器机械手；52、穿刺器机械手驱动器；6、输液器；61、导管夹；62、医用胶布；7、自动插拔针机构；71、摆手器；711、手臂放置槽；72、高度调节器；73、插拔针机械手；731、机械手头一；74、医用胶布机械手；741、机械手头二；75、护理机械手；751、护理医用软胶囊；81、机动动力装置；82、传动模块；9、紫外线消毒仪；10、中央控制站；101、中央控制单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-11所示，根据本发明的实施例所述的一种智能输液装置，包括护理车1和设置于所述护理车1上的输液瓶控制机构2、穿刺器机械手机构5、输液器6、输液液体动态监控机构3、输液液体温控机构4、自动插拔针机构7、中央控制站以及与所述穿刺器机械手机构5、输液液体动态监控机构3、输液液体温控机构4和自动插拔针机构7相对应的各单元的中央控制单元101，所述护理车1设置有升降器11，所述自动插拔针机构7包括摆手器71和通过高度调节器72与所述摆手器71连接的插拔针控制器，所述摆手器71设置有手臂放置槽711，所述插拔针控制器包括紫外线消毒仪9和通过动力传输机构依次连接的插拔针机械手73、医用胶布机械手74和护理机械手75，所述插拔针机械手73和所述医用胶布机械手74的下端分别设置有带磁性的机械手头一731和机械手头二741，所述输液瓶控制机构2包括输液瓶输送机构，所述输液瓶输送机构包括输送导轨21，所述输送导轨21设置有瓶颈固定器211、输送器212和输液瓶输送平衡器213，所述输送导轨21连接有分度盘22，所述分度盘22连接有间歇性运动凸轮分度机构23，所述分度盘22设置有与所述瓶颈固定器211相匹配的若干托口221，所述分度盘22连接有输液瓶回收器24，所述输液器6靠近所述输液瓶控制机构2的一端设置有穿刺器机械手机构5，所述穿刺器机械手机构5设置有与所述输液器6相匹配的穿刺器机械手51和穿刺器机械手驱动器52，所述输液器6的另一端依次设置有与所述插拔针机械手73相匹配的带有金属头的导管夹61和与所述医用胶布机械手74相匹配的带有金属头的医用胶布62。
此外，在一个具体的实施例中，所述输液液体动态监控机构3包括均以输液液体流经的路径为中心的输液器滴壶31、液体流滴速探测器35、液体水位探测器32、液体气泡消除器34和液体流速控制器33，所述液体流滴速探测器35和液体水位探测器32内均设有光电传感器、声波传感器和高清摄像头，所述液体气泡消除器34内设有振动马达，所述液体流速控制器33包括驱动机构以及与驱动机构连接的控制阀杆36，所述控制阀杆36设置在控制阀上，所述控制阀在驱动机构的驱动下通过对输液液体流经的导管口径大小的控制来完成流速的控制。
此外，在一个具体的实施例中，所述输液液体温控机构4包括中空的输液器固定器41以及从外到内依次套设于输液器固定器41内的储热器42和加热器43，所述输液器固定器41的外壁上环绕设有固定卡槽44，所述固定卡槽44内设有温度传感器45，所述加热器43连接有电池46和温度调节器47，所述温度传感器45和温度调节器47均连接所述输液液体温控机构相对应的中央控制单元101。
此外，在一个具体的实施例中，所述护理机械手75下端设置有护理医用软胶囊751，所述护理医用软胶囊751内设置有压力传感器。
此外，在一个具体的实施例中，所述动力传输机构可为电机驱动、液压驱动、气压驱动、弹簧驱动或磁场力驱动中的一种或多种。
此外，在一个具体的实施例中，所述动力传输机构包括机动动力装置81和连接所述机动动力装置81与所述插拔针机械手73、所述医用胶布机械手74和所述护理机械手75的传动模块82。
此外，在一个具体的实施例中，所述分度盘22还设置有分度盘输液瓶平衡器222。
此外，在一个具体的实施例中，所述中央控制单元101由FLC编程控制。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，输液准备阶段首先在中央控制站或中央控制单元101中输入输液要求的信息，依所需输液的瓶数选定输液瓶控制机构2的型号，依次把输液瓶固定在输液瓶控制机构2的相应部位，把输液器带穿刺器部位固定于穿刺器机械手51的卡扣部位。在输液器上依次连上输液液体动态监控机构3、输液液体温控机构4，输液器的羽翼针尾部装上带有金属头的导管夹61，插拔针机械手731抓取金属头的导管夹61；然后根据不同病人的状况通过高度调节器72将插拔针控制器调到合适的高度，然后将病人的手放置于摆手器71，开启系统，并对插针部为喷药消毒，在系统设定的指令下穿刺器在穿刺机械手的带动下插入输液瓶的穿刺窗，系统开始输液器排气工作，排气完毕，插拔针机械手731带动金属头的导管夹61下的输液器的羽翼针在插入到病人相应部位的静脉血管，输液在输液液体动态监控机构3的监控下开始。当输液瓶内的药液输到系统设定的参数时，输液监测器将脉冲信号传递给系统，输液器6上端在穿刺器和穿刺机械手51的作用下拔出输液瓶，空的输液瓶被分度盘22送到输液瓶回收器24，下一瓶被分度盘或输送导轨21输送到穿刺机械手的上部的输液位置，穿刺器在穿刺器机械手51的作用下插入输液瓶，输液继续进行。
当输液按系统设定完成后，输液终止，护理机械手75压住输液针注射部位，医用胶布机械手74拔除带金属头的医用胶布62，插拔针机械手73吸取金属头的导管夹61从而把羽翼针头拔除精脉血管，护理机械手延时几分钟保持对拔针部位的压制，避免血液因针眼流出体外。延时后回复到初始位置，穿刺器从输液瓶拔除并弹出穿刺机械手。全过程完成。
所述液体流滴速探测器35、液体水位探测器32、液体气泡消除器34的监测原理是通过内置的光电传感器和超声波传感器采取到相应的模拟信号经滤波、放大和A/D转换后的数字信号后送入连接输液液体动态监控机构的中央控制单元101进行信息处理，并可从中央接收器或中央控制单元101上储存并反应滴速、危险水位、气泡或者是流速的实时的信息，同时还可以通过中央接收器或中央控制单元101对滴速的控制、流速的控制、气泡的消除以及危险水位的报警；其中，所述液体流滴速探测器35和液体流速控制器33分别对滴速和流速的控制原理为：在中央接收器或中央控制单元101上设定滴速和流速的值，然后通过中央接收器或中央控制单元101对连接输液液体动态监控机构进行控制，驱使连接液体流速控制器33的驱动机构驱动控制阀杆36，通过控制阀杆36的伸缩实现对输液管的口径大小的改变，从而调整滴速或者是流速的大小。所述气泡消除器的控制原理为：当控制单元检测到液泡的相应信息后，便通过驱动设置在液体气泡消除器34内振动马达的振动，使气泡弹回输液转换窗(滴壶)内消失。
所述驱动控制阀杆36的驱动机构可以根据需要进行不同的选择，例如，液压驱动系统、气压驱动系统、电机驱动或者是电磁阀驱动等；控制阀杆36的伸缩量也可以根据需要进行选择，控制阀杆36的对导管得控制也可以直接对导管进行卡合退缩来控制导管，也可以通过控制导管上的开关来控制导管口径，从而实现液体流滴速的控制，例如，目前市场上的一次性输液器的导管外径一般为4-6mm，因此可以设定控制阀杆36的伸缩量为1-8mm。
所述输液液体温控机构包括中空的输液器固定器41以及从外到内依次套设于输液器固定器41内的储热器42和加热器43，所述输液器固定器41的外壁上环绕设有固定卡槽44，所述固定卡槽44内设有温度传感器45，所述加热器43连接有电池46和温度调节器47；所述温度传感器45和温度调节器47均连接所述输液液体温控机构相对应的中央控制单元101。
通过加热器43的加热并在储热器42内存储热量，储热器42内的热量通过输液器固定器41传递给缠绕在输液器固定器41上的输液管，对输液管进行加热，通过设置在输液器固定器41上的温度传感器45将采集到的流经输液管内液体的温度值显示在中央接收器的显示屏上，当温度值超过预定值后，中央接收器并通过控制连接中央控制单元101的温度调节器47实现对温度的控制，使流经输液管内液体的温度达到预设值的范围内。温度传感器45的测量温度范围值为-25℃～125℃，而在-101℃～85℃温度范围内的满量程误差为±0.5℃，所以，所述温度传感器45的温度测量范围优选为20℃～40℃。
当病人输液完成时，护理医用软胶囊751压住输液器6针头，输液器6在摆手器71、插拔针机械手73和医用胶布机械手74的共同作用下拔出病人手部，输液结束。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明输液器能实现输液过程中的自动一体化，具体体现在：能够自动转换输液瓶；监测输液的滴速、流速以及液体气泡，并进行输液的滴速、流速的控制以及及时的消除气泡；实现对输液过程中输液管的加热，并对加热的温度进行自动控制；通过机械手的控制实现自动插拔针；通过中央接收器通过控制各单元的控制器实现对输液过程中各个阶段的控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种智能输液装置，包括护理车(1)和设置于所述护理车(1)上的输液瓶控制机构(2)、穿刺器机械手机构(5)、输液器(6)、输液液体动态监控机构(3)、输液液体温控机构(4)、自动插拔针机构(7)、中央控制站以及与所述穿刺器机械手机构(5)、输液液体动态监控机构(3)、输液液体温控机构(4)和自动插拔针机构(7)相对应的各单元的中央控制单元(101)，所述护理车(1)设置有升降器(11)，其特征在于，所述自动插拔针机构(7)包括摆手器(71)和通过高度调节器(72)与所述摆手器(71)连接的插拔针控制器，所述摆手器(71)设置有手臂放置槽(711)，所述插拔针控制器包括紫外线消毒仪(9)和通过动力传输机构依次连接的插拔针机械手(73)、医用胶布机械手(74)和护理机械手(75)，所述插拔针机械手(73)和所述医用胶布机械手(74)的下端分别设置有带磁性的机械手头一(731)和机械手头二(741)，所述输液瓶控制机构(2)包括输液瓶输送机构，所述输液瓶输送机构包括输送导轨(21)，所述输送导轨(21)设置有瓶颈固定器(211)、输送器(212)和输液瓶输送平衡器(213)，所述输送导轨(21)连接有分度盘(22)，所述分度盘(22)连接有间歇性运动凸轮分度机构(23)，所述分度盘(22)设置有与所述瓶颈固定器(211)相匹配的若干托口(221)，所述分度盘(22)连接有输液瓶回收器(24)，所述输液器(6)靠近所述输液瓶控制机构(2)的一端设置有穿刺器机械手机构(5)，所述穿刺器机械手机构(5)设置有与所述输液器(6)相匹配的穿刺器机械手(51)和穿刺器机械手驱动器(52)，所述输液器(6)的另一端依次设置有与所述插拔针机械手(73)相匹配的带有金属头的导管夹(61)和与所述医用胶布机械手(74)相匹配的带有金属头的医用胶布(62)，所述输液液体动态监控机构(3)包括均以输液液体流经的路径为中心的输液器滴壶(31)、液体流滴速探测器(35)、液体水位探测器(32)、液体气泡消除器(34)和液体流速控制器(33)，所述液体流滴速探测器(35)和液体水位探测器(32)内均设有光电传感器、声波传感器和高清摄像头，所述液体气泡消除器(34)内设有振动马达，所述液体流速控制器(33)包括驱动机构以及与驱动机构连接的控制阀杆(36)，所述控制阀杆(36)设置在控制阀上，所述控制阀在驱动机构的驱动下通过对输液液体流经的导管口径大小的控制来完成流速的控制，所述输液液体温控机构(4)包括中空的输液器固定器(41)以及从外到内依次套设于输液器固定器(41)内的储热器(42)和加热器(43)，所述输液器固定器(41)的外壁上环绕设有固定卡槽(44)，所述固定卡槽(44)内设有温度传感器(45)，所述加热器(43)连接有电池(46)和温度调节器(47)，所述温度传感器(45)和温度调节器(47)均连接所述输液液体温控机构相对应的中央控制单元(101)，所述护理机械手(75)下端设置有护理医用软胶囊(751)，所述护理医用软胶囊(751)内设置有压力传感器。
2.根据权利要求1所述的智能输液装置，其特征在于，所述动力传输机构可为电机驱动、液压驱动、气压驱动、弹簧驱动或磁场力驱动中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的智能输液装置，其特征在于，所述动力传输机构包括机动动力装置(81)和连接所述机动动力装置(81)与所述插拔针机械手(73)、所述医用胶布机械手(74)和所述护理机械手(75)的传动模块(82)。
4.根据权利要求1所述的智能输液装置，其特征在于，所述分度盘(22)还设置有分度盘输液瓶平衡器(222)。
5.根据权利要求1所述的智能输液装置，其特征在于，所述中央控制单元(101)由FLC编程控制。
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