CN105194759A - 医疗吊瓶输液监测系统 - Google Patents

Abstract

一种医疗吊瓶输液监测系统，包括多个悬挂有医疗吊瓶的测量检测装置、医护人员随身携带的监控装置，每一个测量检测装置包括称重传感器、加速度传感器、第一单片机控制模块，称重传感器、加速度传感器分别与第一单片机控制模块连接，第一单片机控制模块连接有按键面板模块、第一声光报警模块和第一无线传输模块。监控装置包括第二单片机控制模块，第二单片机控制模块连接液晶显示模块、第二无线传输模块和第二声光报警模块。本发明一种医疗吊瓶输液监测系统，可以减少医护人员的工作量，无需定时巡查，及时掌握各个吊瓶的输液信息；同时病人不用时刻担心输液完毕，该监测系统会自动报警提醒。

Description

医疗吊瓶输液监测系统

技术领域

本发明一种医疗吊瓶输液监测系统，用于医疗输液监控。

背景技术

目前，在打针输液过程中，医疗吊瓶中的药物是否快输完，往往需要医用人员定期巡查监测；或者由病人自己一直注意观察。当偶尔有医务人员忘记检查、且病人自己也没有注意药物是否输完，就会出现病人出现血液倒灌的情况。设计一个可以自动检测药物是否快输完，及时将用药信息通过终端通知护士，还可以直接通过鸣叫提示病人的医疗输液监控装置，是当前要解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种医疗吊瓶输液监测系统，可以减少医护人员的工作量，无需定时巡查，及时掌握各个吊瓶的输液信息；同时病人不用时刻担心输液完毕，该监测系统会自动报警提醒。

本发明采取的技术方案为：一种医疗吊瓶输液监测系统，包括多个悬挂有医疗吊瓶的测量检测装置、医护人员随身携带的监控装置，每一个测量检测装置包括称重传感器、加速度传感器、第一单片机控制模块，称重传感器、加速度传感器分别与第一单片机控制模块连接，第一单片机控制模块连接有按键面板模块、第一声光报警模块和第一无线传输模块。监控装置包括第二单片机控制模块，第二单片机控制模块连接液晶显示模块、第二无线传输模块和第二声光报警模块。

所述称重传感器用来检测医疗吊瓶、附属输液管以及药物液体的质量。所述加速度传感器在输液管抖动、或医疗吊瓶抖动时，检测抖动的加速度。

所述称重传感器为C3B1-NS型称重传感器，C3B1-NS型称重传感器通过INA128仪表放大器与Atmega16型第一单片机控制模块连接。

所述加速度传感器为MMA7361型加速度传感器，MMA7361型加速度传感器通过电容C3低通滤波后，通过电阻R6、电阻R7连接至OPA37型运放，OPA37型运放连接至Atmega16型第一单片机控制模块。所述加速度传感器分别连接电阻R1一端、电阻R2一端，电阻R1另一端连接电源，电阻R2另一端接地。

所述按键面板模块包括：按键K1~K12、4078或非门、液晶显示单元，按键K1~K12、4078或非门、液晶显示单元分别连接Atmega16型第一单片机控制模块，按键K1~K12与4078或非门连接。

所述第一无线传输模块、第二无线传输模块均包括nRF24L01无线收发芯片。

所述第二单片机控制模块为Atmega16型单片机控制模块，所述液晶显示模块为LM016型液晶显示模块，所述液晶显示模块与第二单片机控制模块通过并口通讯连接。

所述测量检测装置包括陀螺仪模块，陀螺仪模块连接第一单片机控制模块，陀螺仪模块用于震动环境下测量水平倾角。

本发明一种医疗吊瓶输液监测系统，有益效果如下：

1）、可以减少护士的工作量，护士不需要定时巡查，只要输液完毕，护士就可以知道是哪一个输液装置。

2）、减少病人的精力消耗，不用时刻担心输液完毕，声光报警装置会自动提醒。

3）、本发明的两个装置部分都很小巧方便，方便使用。

4）、一个监控装置可以搭配多个测量检测装置，方便使用。

5）、通过陀螺仪模块进行互补滤波，实现在震动环境下测量水平倾角。

附图说明

图1为本发明监测系统结构示意图；

图2为本发明监测系统连接框图；

图3为本发明监测系统称重传感器电路图；

图4为本发明监测系统加速度传感器电路图；

图5为本发明监测系统的测量检测装置的第一单片机控制模块及其外围电路图；

图6为本发明监测系统无线传输模块电路图；

图7为本发明监测系统的监控装置的第二单片机控制模块及其外围电路图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种医疗吊瓶输液监测系统，包括多个悬挂有医疗吊瓶的测量检测装置、医护人员随身携带的监控装置。每一个测量检测装置包括称重传感器、加速度传感器、第一单片机控制模块，称重传感器、加速度传感器分别与第一单片机控制模块连接，第一单片机控制模块连接有按键面板模块、第一声光报警模块和第一无线传输模块。监控装置包括第二单片机控制模块，第二单片机控制模块连接液晶显示模块、第二无线传输模块和第二声光报警模块。

原理分析：

本发明监测系统分为两个部分。多个测量检测装置；一个监控装置。测量检测装置固定在医疗支架上，下面设有一个铁钩，医疗吊瓶可以悬挂在铁钩上面。监控装置可以由护士随身携带。本发明监测系统一个监控装置可以接受多个测量检测装置信号，每个测量检测装置都有自己的独立编号，如：01、02、……N，从而在报警时，可以判断是哪个测量检测装置报警，其示意图如图1所述。

每一个测量检测装置上有一个按键面板模块，可以对吊瓶质量进行设置以及容量进行设置。医疗吊瓶中的药物，都是以生理盐水或者葡萄糖溶液作为溶媒，而医疗生理盐水和葡萄糖溶液的密度都是约为1g/cm3,与水的密度基本相同，所以当设置好容量后，该测量检测装置就可以自动归算医疗吊瓶中液体的质量M1。设置完后，该测量检测装置就开始对医疗吊瓶的质量进行测量，由于输液是一个缓慢的过程，段时间不会有很大的质量变化，所以测量周期定为每10秒进行一次。该测量检测装置测得的质量为医疗吊瓶、附属输液管以及其中药物质量的总和M，所以该测量检测装置在初次测量的时候，就通过测得的质量与液体初始质量M1做对比，得到医疗吊瓶以及其附属设备的质量M2。所以在后面循环测量中，就可以用当前测得质量MA减去M2得到还剩下的药物液体质量MB。当MB下降到的30g（30mL）的时候，该测量检测装置开始报警，并同时向监控装置发送数据，护士通过监控装置的液晶显示屏可以得到是哪一个输液设备输液完毕，从而及时处理。

实施例：

称重传感器采用NMB公司的C3B1-NS型传感器，主要是用来检测医疗吊瓶、附属输液管以及药物液体的质量。加速度传感器采用MMA7361型加速度传感器，主要作用是在输液管抖动或医疗吊瓶抖动的时候，检测抖动的加速度，来对质量传感器测得质量进行补偿，提高测量精度。当最后计算的下降到的30g（30mL）的时候，测量检测装置内部的第一单片机模块驱动蜂鸣器报警，并以红灯闪烁，方便护士找到位置。同时通过第一无线传输模块将该测量装置的编号发给监控装置。

监控装置由护士随身携带，当收到输液快完的数据时，监控装置同样会以蜂鸣报警。并在液晶屏幕上显示是哪一个编号。为了提高本专利的可靠性，监控装置会每个20s对所有连接的测量检测装置进行扫描，看是否有那个编号的检测装置与监控装置连不上。这时候监控装置会发出频率很快的报警，并在液晶屏幕上显示编号以及异常符号。

如图2所示，测量检测装置”可以将分为三个电路部分：称重传感器电路、加速度传感器电路、检测装置单片机及其附属电路、无线传输电路。监控装置可以分为两个电路：监控装置单片机及其附属电路和无线传输电路。两部分的无线传输电路一样。

图3为称重传感器电路，称重传感器采用NMB公司的C3B1-NS型传感器，主要是用来检测医疗吊瓶、附属输液管以及药物液体的质量。该电路由CSB1-NS称重传感器，INA128仪表放大器组成U1，电阻R1组成。CSB1-NS的1号引脚接5V电源，4号引脚接地，2、3号引脚为信号输出端，连接到INA128的3、2号引脚上。INA128的7号引脚接5V电源，4、5号引脚接地，1号和8号引脚之间串接一个电阻R1，通过R1可以调整仪表放大器的放大倍数，6号为放大信号输出端，接到单片机Atmega16的PA1（AD口）引脚上。称重传感器会将质量信号转换成电流信号，电流信号通过仪表放大器放大，产生0~5V的电压信号。再通过Atmega16的AD采样，将电压信号转换成数字信号。

图4为加速度传感器电路。主要是基于加速度来测量倾角。该模块由角加速度传感器MMA7361（U1），运放OPA37（U2），电容C1、C2、C3，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7组成。当医疗吊瓶或者输液管发生震动的时候，加速度传感器就会感受到震动加速度，MMA7361的Zout脚输出模拟电平，经电容C3完成一次低通滤波。R6、R7两电阻经过分压将OPA37的3引脚电位+InB固定，由于运算放大器在深度负反馈情况下的虚短，其2号引脚电位-InB被固定。当角加速度传感器的输出Zout脚电平变化时，引起流经电阻R4的电流产生变化。由于运算放大器的虚断特性，流经电阻R5的电流与流经电阻R4的电流相等，即。控制电阻R5与R4的比例关系即可改变放大倍数。运放的6号输出引脚连接到Atmega16的PA1引脚。R1、R2电阻是用来对角速度传感器进行基准校核的。将传感器水平放置，可改变R1、R2的阻值来校准角速度传感器。由于MMA7361的X轴和Y轴加速度没有使用，所以将其输出引脚通过电容接地。

图5为检测装置单片机及其附属电路。该电路是检测测量装置的核心电路，采用Atmega16单片机来控制。电路的功能主要有：键盘读取、液晶显示、传感器数据采集、声光报警和无线传输。1、键盘读取功能由按键K1~K12、U3（4078或非门）、U5:A（74LS02或非门）组成，各元件之间连接关系见图（按键K1~K12分别对应Atmega16的PC0~PC7、PD0~PD2、PD4引脚）举例：当K1按下时，U5:A输出一个高电平，触发单片机的外部中断，然后单片机在外部中断程序中读取PC0~PC7、PD0~PD2、PD4引脚端口电平，此时只有PC0端口为高电平，其余全为低电平，从而可以判断是K1建按下；2、液晶显示用于显示键盘按下数字，以及目前检测状体，液晶采用HDG12864F型号，可以显示两行字体，单片机采用串口来控制液晶，单片机的PA2、PA3分别于液晶的4、5号引脚相连；3、传感器数据采集，单片机通过PA0、PA1对称重传感器和加速度传感器的信号进行采集；4、声光报警电路主要功能是反应当前装置运行状态：正常运行绿色LED灯亮，异常运行红色LED灯亮、输液快完时红色LED和蜂鸣器同时启动，电路由三极管Q1~Q3,电阻R3~R5,LED灯D1~D2,蜂鸣器BUZ1，单片机PA5~PA7分别通过Q1~Q3来控制D1、D2、BUZ1的启动和关闭；5、无线传输，单片机通过无线传输来收发数据，无线传输功能介绍见图5。其中：按键K1~K12，分别对应数字’0’、’1’、’2’、’3’、’4’、’5’、’6’、’7’、’8’、’9’、’、’确定’’取消’

图6为无线传输电路。该电路的功能用于多个测量检测装置和监控装置之间的无线传输。传输距离可以达到25m。无线传输电路采用NORDIC公司生产的nRF24L01无线收发芯片，该芯片工作在2.4GHz~2.5GHz的ISM频段。该芯片功耗极低，主要有4种工作模式：接收模式、发送模式、待机模式、掉电模式，当工作在发射模式下发射功率为0dBm时电流消耗为11.3mA，接收模式时为12.3mA，掉电模式和待机模式下电流消耗小于1mA。由图可知，该电路由nRF24L01，电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8，电阻R1、R2，电感L1、L2、L3，晶振X1，天线组成，各元件参数详见电路图。nRF24L01的1~6号引脚分别与ATMEGA16的PB1、PB0、PB7、PB6、PB5、PB2引脚相连，之间通过SPI协议进行数据传输。ATMEGA16通过SPI对nRF24L01进行收发数据、待机等控制。

图7为监控装置单片机及其附属电路，主控芯片也是采用Atmega16。主要功能：按键电路、声光报警电路、无线传输。1、键盘读取功能由按键K1、2，电阻R1、R2组成，按键K1、K2分别与Atmega16的PC0、PC1引脚相连，K1按下时PC0端口为高电平，没有按下为低电平，K2按下时PC1端口为高电平，没有按下为低电平，K1按键功能是搜寻现场所有工作的“检测装置”，并将在线“检测装置”的显示在液晶上，K2的功能为消音建，用于解除蜂鸣器报警；2、液晶显示采用LM016型号，与单片机之间采用并口通讯，接线连接见图，液晶显示主要内容：在线的“检测装置”编号、异常的“检测装置编号”、检测到输液快完的“检测装置”编号；3、声光报警电路主要功能是反应当前装置运行状态（正常运行绿色LED灯亮，异常运行红色LED灯亮、输液快完时红色LED和蜂鸣器同时启动），电路由三极管Q1~Q3,电阻R3~R5,LED灯D1~D2,蜂鸣器BUZ1，单片机PA5~PA7分别通过Q1~Q3来控制D1、D2、BUZ1的启动和关闭；5、无线传输，单片机通过无线传输来收发数据，无线传输功能介绍见图5。

此外，每一个测量检测装置包括陀螺仪模块，陀螺仪模块连接第一单片机控制模块，通过陀螺仪模块进行互补滤波，陀螺仪模块用于震动环境下测量水平倾角。

Claims (10)

1.一种医疗吊瓶输液监测系统，包括多个悬挂有医疗吊瓶的测量检测装置、医护人员随身携带的监控装置，其特征在于，每一个测量检测装置包括称重传感器、加速度传感器、第一单片机控制模块，称重传感器、加速度传感器分别与第一单片机控制模块连接，第一单片机控制模块连接有按键面板模块、第一声光报警模块和第一无线传输模块；监控装置包括第二单片机控制模块，第二单片机控制模块连接液晶显示模块、第二无线传输模块和第二声光报警模块。

2.根据权利要求1所述一种医疗吊瓶输液监测系统，其特征在于，称重传感器用来检测医疗吊瓶、附属输液管以及药物液体的质量。

3.根据权利要求1所述一种医疗吊瓶输液监测系统，其特征在于，加速度传感器在输液管抖动、或医疗吊瓶抖动时，检测抖动的加速度。

4.根据权利要求1所述一种医疗吊瓶输液监测系统，其特征在于，称重传感器为C3B1-NS型称重传感器，C3B1-NS型称重传感器通过INA128仪表放大器与Atmega16型第一单片机控制模块连接。

5.根据权利要求1所述一种医疗吊瓶输液监测系统，其特征在于，加速度传感器为MMA7361型加速度传感器，MMA7361型加速度传感器通过电容C3低通滤波后，通过电阻R6、电阻R7连接至OPA37型运放，OPA37型运放连接至Atmega16型第一单片机控制模块。

6.根据权利要求5所述一种医疗吊瓶输液监测系统，其特征在于，所述加速度传感器分别连接电阻R1一端、电阻R2一端，电阻R1另一端连接电源，电阻R2另一端接地。

7.根据权利要求1所述一种医疗吊瓶输液监测系统，其特征在于，所述按键面板模块包括：按键K1~K12、4078或非门、液晶显示单元，按键K1~K12、4078或非门、液晶显示单元分别连接Atmega16型第一单片机控制模块，按键K1~K12与4078或非门连接。

8.根据权利要求1所述一种医疗吊瓶输液监测系统，其特征在于，所述第一无线传输模块、第二无线传输模块均包括nRF24L01无线收发芯片。

9.根据权利要求1所述一种医疗吊瓶输液监测系统，其特征在于，所述第二单片机控制模块为Atmega16型单片机控制模块，所述液晶显示模块为LM016型液晶显示模块，所述液晶显示模块与第二单片机控制模块通过并口通讯连接。

10.根据权利要求1所述一种医疗吊瓶输液监测系统，其特征在于，所述测量检测装置包括陀螺仪模块，陀螺仪模块连接第一单片机控制模块，陀螺仪模块用于震动环境下测量水平倾角。