CN105709299A - 一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控系统及方法，所述系统包括护士站监控中心以及多个输液终端，输液终端包括电源单元、按键单元、无线传输单元、单片机、显示单元、电容式液位测量单元和信号转换单元；护士站监控中心包括无线通信模块、电源模块、微处理器、显示终端；电源单元、按键单元、无线传输单元、显示单元、信号转换单元均与单片机连接；电容式液位测量单元由两块金属片组成，金属片相向而对紧贴固定在输液瓶的外部形成电容；输液终端与所述护士站监控中心通过无线通信连接，所述护士站监控中心对数据进行汇总处理、显示，实现护士站监控中心对整个输液区进行监控。本发明可对整个病区的输液情况进行集中实时监控。

Description

一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控系统及方法

技术领域

本发明涉及新型医疗设备，具体涉及一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控系统及方法。

背景技术

目前，大多数医院、诊所的患者在打点滴输液时还是要靠医护人员或者是自己及其家属留意输液进程，等输液完成或者是需要更换药瓶的时候再呼唤医护人员过来处理。这种方式耗人力、财力，同时又不利于及时操作，尤其是在夜间或者是病人昏迷的时候输液情况仅仅是依靠护士的定时查房来确定，不利于病人输液的安全，甚至可能影响对病人的治疗，严重时可能危及生命。

为克服以上不足，人们开发了多种的输液监控系统，授权公告号为CN104941036A的中国专利，名称为《一种电容式输液监控方法和装置》，其技术特征为“一种电容式输液监控装置，用于测量输液装置的输液状态，所述输液状态包括输液速度、异常中断和输液完毕，所述输液装置包括滴壶和输液管路，所述电容式输液监控装置包括电容、电容传感器和控制器，所述电容经电容传感器与控制器相连；所述电容由两个电容极板组成，所述两个电容极板分别置于输液装置的滴壶两侧；所述电容传感器用于采集两个电容极板之间的电容值，并将电容值送控制器；所述控制器根据所述电容值的变化得到输液状态”。该装置只能单个的对某个输液瓶进行检测报警，没有把整个输液区域的输液瓶形成一个网络系统进行集中管理、显示和监控，护士无法主动提前做出处置的准备，输液报警装置的功效不能得到充分发挥。

授权公告号为CN204521819U的中国专利，名称为《自动输液管理系统》，其技术特征为“所述自动输液管理系统包括护士站监控终端以及至少一台输液监测终端；所述输液监测终端包括：称重模块、电容式液体检测模块、第一主处理器、无线自组网模块、中继器等；称重模块包括重力传感器；电容式液体检测模块包括电容式液体传感器；护士站监控终端包括：无线接收器和PC；无线接收器用于接收第一主处理器发送的信息，并将这些信息传送到PC；PC用于显示来自无线接收器的信息，并发送指令信息“。该系统采用输液瓶(袋)质量检测法，即在输液过程中随着输液瓶(袋)重量的减轻，通过检测重量变化而驱动电路，从而检测输液状态。这种方式存在以下不足之处：（1）功能单一、灵敏度较低；（2）输液监测终端无显示功能，病人及其家属无法知道输液预计完成时间，不便于做好心理准备和合理安排其他事情；（3）该系统硬件结构复杂，成本较高。

发明内容

为克服以上不足，本发明提供了一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控系统和方法，由输液终端对输液液位高度进行实时测量，然后把液位高度数据、输液瓶编号等信息发送到护士站监控中心，在护士站监控中心可同时监控整个输液区各个输液瓶的输液情况，并显示各个输液瓶的输液开始时间、预计完成时间，而且还可以对输液完成先后进行排序，把输液先完成的输液瓶信息显示在队列的前面，极大地方便护士实时监控输液情况。当有病人的输液即将完成时发出声光报警信号，并把病人的输液瓶编号显示出来，方便护士及时处理，极大地提高工作效率，减轻劳动强度。病人也可在输液终端的显示单元上看到自己输液预计完成时间，以便做好心理准备和合理安排其他事情。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控系统，其特征在于：包括护士站监控中心以及多个输液终端，所述输液终端包括电源单元、按键单元、无线传输单元、单片机、显示单元、电容式液位测量单元和信号转换单元；所述护士站监控中心包括无线通信模块、电源模块、微处理器、显示终端；所述电源单元、按键单元、无线传输单元、显示单元、信号转换单元均与单片机连接；所述电容式液位测量单元由两块带有引线的金属片组成，所述金属片的形状与输液瓶形状相匹配，相向而对紧贴固定在输液瓶的外部形成电容，所述引线与信号转换单元相连；所述无线通信模块、电源模块、按键模块、显示终端均与微处理器连接；所述输液终端与所述护士站监控中心通过无线通信连接，所述护士站监控中心对数据进行汇总处理、显示，实现护士站监控中心对整个输液区进行监控。

作为本发明的进一步方案，所述电源单元包括开关和指示灯，采用9V干电池供电，利用三端稳压器把电压变稳定为5V，用于对输液终端的各个单元供电；所述显示单元是数码管或者液晶显示屏，用于显示输液瓶的输液信息。

作为本发明的进一步方案，所述信号转换单元包括振荡器和分频器，所述振荡器包括集成芯片NE555，所述分频器包括集成芯片74LS393；所述NE555的第1、2号管脚与所述两根引线相连，所述NE555的第3号管脚与所述74LS393的第1号管脚相连，所述74LS393的第10号管脚与所述单片机的第3、4号管脚相连。

作为本发明的进一步方案，所述无线传输单元和/或无线通信模块包括NRF24L0L集成芯片。

作为本发明的进一步方案，所述护士站监控中心还包括按键模块，用于实现系统复位和上下移动查看液位信息。

作为本发明的进一步方案，所述护士站监控中心设置有报警装置，当有病人的输液即将完成时发出报警信号。

作为本发明的进一步方案，所述护士站监控中心还包括以太网通信模块、网络服务器以及电子监控设备；所述以太网通信模块与所述微处理器相连，并通过无线或有线网络与网络服务器进行通信，用于上传输液相关数据；所述电子监控设备用于通过无线或有线方式向网络服务器查询输液相关数据。

本发明的目的还在于提供一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、输液时，把电容式液位测量单元的两块金属片相向紧贴固定在输液瓶的外部，并对输液瓶进行编号和设置、记录输液开始时间；

(2)、信号转换单元中的振荡器和分频器将电容式液位测量单元两块金属片上的电容量信号转换为低频脉冲信号，传输给单片机；

(3)、单片机对接收到的低频脉冲信号进行采样、测量，计算出液位高度，传输给无线传输单元；

(4)、无线传输单元将当前液位高度、输液瓶编号发送给护士站监控中心的无线通信模块；

(5)、无线通信模块接收到数据后传输给微处理器，微处理器对数据进行汇总处理，并将结果送显示终端进行显示，通过查看显示终端对输液情况进行实时监控。

作为本发明的进一步方案，将电容量信号转换为低频脉冲信号按如下步骤进行：

（1）、所述振荡器将电容式液位测量单元上的电容量信号转换为高频脉冲信号；

（2）、所述分频器对高频脉冲信号进行64分频，得到低频脉冲信号。

综上所述，由于采用了以上技术方案，本发明具有以下显著效果：

(1)、本发明采用两块金属片作为液位测量单元，固定在输液瓶外面，不污染药液，安装操作简单便捷，可靠性强，成本低；

(2)、不仅可以在输液完成时提前发出警报，还可准确显示每个输液瓶任何时刻的液位高度以及输液开始时间、预计完成时间，并对输液完成先后进行排序，方便护士提前做好准备；

(3)、通过无线传输模式进行数据传输，护士可在监控中心的显示终端上看到整个区域的病人输液液位情况；

(4)、病人也可通过输液终端的显示单元查看到输液预计完成时间，以便做好心理准备和合理安排其他事情；

(5)、通过以太网通信模块，把输液瓶编号、液位高度等输液相关信息上传到网络服务器，护士就可以使用计算机、笔记本电脑、平板电脑以及手机等电子监控设备很方便地对输液情况进行查看、监控。

(6)、通过无线传输模式进行数据传输，减少现场布线，降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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它的附图，其中：

图1是本发明的系统结构示意图。

图2是本发明的输液终端结构示意图。

图3是本发明的电容式液位测量单元结构示意图。

图4是本发明的信号转换单元电路示意图。

图5是本发明的护士站监控中心结构示意图。

图6是本发明的监控流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实例中的附图，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。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1、图2、图3和图5所示，一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控系统，包括护士站监控中心以及多个输液终端，所述输液终端设置于输液端，包括电源单元、按键单元、无线传输单元、单片机、显示单元、电容式液位测量单元和信号转换单元，输液终端优选设置为3~200个，可以覆盖一般的病区，满足一般医院的使用需求；所述护士站监控中心设置于医护人员值班室内，包括无线通信模块、电源模块、微处理器、显示终端；所述电源单元、按键单元、无线传输单元、显示单元、信号转换单元均与单片机连接；所述电容式液位测量单元由两块带有引线的金属片组成，所述金属片的形状与输液瓶形状相匹配，相向而对紧贴固定在输液瓶的外部形成电容，所述引线与信号转换单元相连；所述无线通信模块、电源模块、按键模块、显示终端均与微处理器连接；所述输液终端与所述护士站监控中心通过无线通信连接，所述护士站监控中心对数据进行汇总处理、显示，实现护士站监控中心对整个输液区进行监控。

在本发明实施例中，图3是本发明的电容式液位测量单元的结构示意图。A为输液瓶；B、C为两块金属片，是单元的核心组成部分，紧贴固定在输液瓶的外部。安装时两块金属片要相向对好，这样B、C两块金属片就组成了一个电容，电容的电容量会随输液液位的变化而变化，因此根据电容量的变化就能测量出液位的高度。为了测量准确，B、C两块金属片要做成与瓶子形状相匹配的形状，以便与输液瓶能很好地贴紧，具体尺寸可根据实际瓶子的大小、测量精度要求做适当调整。E为两块金属片的紧固部件，可采用胶带缠绕、胶布粘贴、夹子夹住等方法固定；D分别为两块金属片的两根引线，与信号转换单元相连，从而把液位测量单元的电容量信号传递给信号转换单元。

在本发明实施例中，所述电源单元包括开关和指示灯，采用9V干电池供电，利用三端稳压器把电压变稳定为5V，用于对输液终端的各个单元供电；所述显示单元是数码管或者液晶显示屏，用于显示各个输液瓶的输液信息，方便病人和护士查看。所述按键单元主要用于对测量单元进行复位操作、设置输液开始时间。

所述信号转换单元包括振荡器和分频器，主要用于把电容式液位测量单元传递过来的电容量信号转换为单片机可识别的TTL电平信号。如图4所示，振荡器包括集成芯片NE555，其管脚对应关系为：1—GND，2—TRIG，3—OUT。分频器包括集成芯片74LS393。其中NE555的第1、2号管脚与电容式测量单元电容电极的两根引线D相连，用于采集、传输电容量信号，电容量信号经NE555振荡后在第3号管脚输出高频脉冲信号。由于NE555的第3号管脚与74LS393的第1号管脚相连，因此，从NE555的3号管脚输出的高频脉冲信号由74LS393的第1号管脚进入74LS393，经过74LS393进行64分频，从74LS393的第10号管脚输出低频脉冲信号，经由单片机的第3、4号管脚进入单片机，供单片机进行识别和处理。单片机的计数器每隔0.2秒（时间间隔可以根据需要进行设定）对接下来0.2秒内的低频脉冲个数进行计数，然后算出1秒钟内的脉冲个数，从而得到当前脉冲的频率大小。由于电容式液位测量单元的两块金属片之间随着不同的液位高度会产生不同的电容量，不同的电容量会得到不同的脉冲信号频率，所以不同的液位高度就对应不同的脉冲信号频率，这样根据脉冲频率的大小就可以计算出液位的高度。

所述电源模块既可采用蓄电池供电，也可利用交流电整流变压得到。所述无线传输单元和/或无线通信模块包括NRF24L0L集成芯片，在合法范围内可采用各种频段、通信协议的无线通信方式。每隔一小段时间，比如1秒（时间间隔可以根据需要进行设定），无线传输单元负责将单片机计算出的液位高度数据和输液瓶编号发送到无线通信模块，再由无线通信模块传输到微处理器，微处理器负责对接收到的数据进行汇总处理，计算输液的预计完成时间并进行排序，把输液先完成的输液瓶信息显示在队列的前面，然后将最后的结果送显示终端进行显示。输液预计完成时间可根据一般的平均输液速度进行计算，随着输液的推进，不断地根据前面的输液速度加以修正，提高预测准确度。

所述护士站监控中心还包括按键模块、报警装置。按键模块主要包括系统复位按键和液位信息上下移动、查看等基本操作按键，用于实现系统复位和上下移动查看液位信息。报警装置可以是声光报警装置，当有病人的输液即将完成时发出声音报警信号和光报警信号，并把病人的输液瓶编号显示出来。

所述护士站监控中心还包括以太网通信模块、网络服务器以及电子监控设备，以太网通信模块与微处理器相连，并通过无线或有线网络与网络服务器进行通信，用于上传输液相关数据。网络服务器用于存储、处理所接收到的输液相关数据，供用户查询。电子监控设备包括台式计算机、笔记本电脑、平板电脑以及手机等可以与网络服务器联网的设备，供护士在不同场合对输液情况进行查看、监控，既可以在办公室用电脑看，也可以在走路的时候用手机查看。

在本发明中，如图6所示，提供一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控方法，包括以下步骤：

(1)、输液时，把电容式液位测量单元的两块金属片相向紧贴固定在输液瓶的外部，并对输液瓶进行编号和设置、记录输液开始时间。这两块金属片各带有一根引线D，并通过引线与信号转换单元连接，用于采集电容量信号并传递给信号转换单元；

(2)、信号转换单元中的振荡器和分频器将电容式液位测量单元两块金属片上的电容量信号转换为低频脉冲信号，传输给单片机。如图4所示，振荡器包括集成芯片NE555，分频器包括集成芯片74LS393。NE555的第1、2号管脚与电容式测量单元电容电极的两根引线D相连，NE555的第3号管脚与74LS393的第1号管脚连接，74LS393的第10号管脚与单片机的第3、4号管脚连通，这样从电容式测量单元采集得到的电容量信号经引线D从NE555的第1、2号管脚流入，经NE555振荡后从第3号管脚输出高频脉冲信号，这些高频脉冲信号从74LS393的第1号管脚流入，经过74LS393的64分频，从第10号管脚输出低频脉冲信号，这些低频脉冲信号经单片机的第3、4号管脚进入单片机，供单片机进行识别和处理；

(3)、单片机的计数器每隔0.2秒（时间间隔可以根据需要进行设定）对接下来0.2秒内的脉冲个数进行计数，然后算出1秒钟内的脉冲个数，从而得到当前脉冲频率的大小。由于电容式液位测量单元的两块金属片之间随着不同的液位高度会产生不同的电容量，不同的电容量会得到不同的脉冲信号频率，所以不同的液位高度对应不同的脉冲信号频率，这样根据频率的大小就可以计算出液位的高度。最后单片机将液位高度、输液瓶编号等信息传输给无线传输单元；

(4)、无线传输单元每隔一小段时间，比如1秒（时间间隔可以根据需要进行设定），将当前液位高度、输液瓶编号等信息发送给护士站监控中心的无线通信模块；

(5)、无线通信模块接收到数据后传输给微处理器，由微处理器对数据进行汇总处理，按照输液瓶编号计算各自输液的预计完成时间并进行排序，把输液先完成的输液瓶信息显示在队列的前面，并将结果送显示终端进行显示，通过显示终端就可以对输液情况进行实时监控。

同时，微处理器还可以将数据处理结果通过以太网通信模块以无线或有线方式上传到网络服务器，由网络服务器根据需要进行进一步的处理和存储，医护人员通过台式计算机、笔记本电脑、平板电脑以及手机等可以与网络服务器联网的电子监控设备以无线或有线方式向网络服务器查询输液相关数据，从而达到对输液情况进行实时监控的目的。

在本发明实施例中，当有多个患者同时进行输液，比如10个，即10个输液终端同时工作时，每个输液终端会按照事先设置好的时间间隔将各自的输液瓶编号、实时的液位高度数据发送到护士站监控中心，由微处理器进行汇总处理，按照输液瓶编号计算各自输液的预计完成时间并进行排序，把输液先完成的输液瓶信息显示在队列的前面，然后将最后的结果送显示终端进行显示。

本发明是通过具体实施过程进行说明的，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明专利进行各种变换及同等代替，因此，本发明专利不局限于所公开的具体实施过程，而应该包括落入本发明专利权利要求范围内的全部实施方案。

Claims (9)

1.一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控系统，其特征在于：包括护士站监控中心以及多个输液终端，所述输液终端包括电源单元、按键单元、无线传输单元、单片机、显示单元、电容式液位测量单元和信号转换单元；所述护士站监控中心包括无线通信模块、电源模块、微处理器和显示终端；所述电源单元、按键单元、无线传输单元、显示单元、信号转换单元均与单片机连接；所述电容式液位测量单元由两块带有引线的金属片组成，所述金属片的形状与输液瓶形状相匹配，相向而对紧贴固定在输液瓶的外部形成电容，所述引线与信号转换单元相连；所述无线通信模块、电源模块、按键模块、显示终端均与微处理器连接；所述输液终端与所述护士站监控中心通过无线通信连接，所述护士站监控中心对数据进行汇总处理、显示，实现护士站监控中心对整个输液区进行监控。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控系统，其特征在于：所述电源单元包括开关和指示灯，采用9V干电池供电，利用三端稳压器把电压变稳定为5V，用于对输液终端的各个单元供电；所述显示单元是数码管或者液晶显示屏，用于显示输液瓶的输液信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控系统，其特征在于：所述信号转换单元包括振荡器和分频器，所述振荡器包括集成芯片NE555，所述分频器包括集成芯片74LS393；所述NE555的第1、2号管脚与所述两根引线相连，所述NE555的第3号管脚与所述74LS393的第1号管脚相连，所述74LS393的第10号管脚与所述单片机的第3、4号管脚相连。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控系统，其特征在于：所述无线传输单元和/或无线通信模块包括NRF24L0L集成芯片。

5.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控系统，其特征在于：所述护士站监控中心还包括按键模块，用于实现系统复位和上下移动查看液位信息。

6.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控系统，其特征在于：所述护士站监控中心设置有报警装置，当有病人的输液即将完成时发出报警信号。

7.根据权利要求1所述的一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控系统，其特征在于：所述护士站监控中心还包括以太网通信模块、网络服务器以及电子监控设备；所述以太网通信模块与所述微处理器相连，并通过无线或有线网络与网络服务器进行通信，用于上传输液相关数据；所述电子监控设备用于通过无线或有线方式向网络服务器查询输液相关数据。

8.一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、输液时，把电容式液位测量单元的两块金属片相向紧贴固定在输液瓶的外部，并对输液瓶进行编号和设置、记录输液开始时间；

(2)、信号转换单元中的振荡器和分频器将电容式液位测量单元两块金属片上的电容量信号转换为低频脉冲信号，传输给单片机；

(3)、单片机对接收到的低频脉冲信号进行采样、测量，计算出液位高度，传输给无线传输单元；

(4)、无线传输单元将当前液位高度、输液瓶编号发送给护士站监控中心的无线通信模块；

(5)、无线通信模块接收到数据后传输给微处理器，微处理器对数据进行汇总处理，并将结果送显示终端进行显示，通过查看显示终端对输液情况进行实时监控。

9.根据权利要求8所述的一种基于无线传输的医疗输液液位实时监控方法，其特征在于：将电容量信号转换为低频脉冲信号按如下步骤进行：

（1）、所述振荡器将电容式液位测量单元上的电容量信号转换为高频脉冲信号；

（2）、所述分频器对高频脉冲信号进行64分频，得到低频脉冲信号。