CN109513065A - 可调针头高度以插拔针头的针管装置 - Google Patents

可调针头高度以插拔针头的针管装置 Download PDF

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CN109513065A CN201811216122.9A CN201811216122A CN109513065A CN 109513065 A CN109513065 A CN 109513065A CN 201811216122 A CN201811216122 A CN 201811216122A CN 109513065 A CN109513065 A CN 109513065A
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张秀峰
郝春洋
王伟
马天翼
关持循
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Abstract

可调针头高度以插拔针头的针管装置，属于医护领域，为了解决针管装置能够配合上、下移动以完成插针、拔针的问题，包括舵机、固定盘、支撑杆、转轴、连接杆、横向针杆，固定盘安装在舵机的转动轴端部，转动轴处于水平向，固定盘一侧面固定连接支撑杆的一端，支撑杆的另一端的端部形成轴承头，连接杆的一端部形成转轴，与支撑杆的轴承头在竖直面可转动连接，竖直面的可转动连接使得连接杆在竖直向可转动，连接杆的另一个端部与横向针杆的一端部连接，横向针杆的另一端是针头夹持端，其上夹持针头，在输液瓶自动换药的过程中，对于插拔针也实现了自动控制和监测。

Description

可调针头高度以插拔针头的针管装置
技术领域
本发明属于医护领域，涉及一种可调针头高度以插拔针头的针管装置。
背景技术
智能医疗的出现为人们的生活提供了信息交换功能，优化了人们的生活方式，同时更重 要的是增强了医疗的安全性，增强了更多的关怀性，人文性。
发明内容
为了解决针管装置能够配合上、下移动以完成插针、拔针的问题，从而配合转动实现自 动换药。本发明提出如下技术方案：可调针头高度以插拔针头的针管装置，包括舵机、固定 盘、支撑杆、转轴、连接杆、横向针杆，固定盘安装在舵机的转动轴端部，转动轴处于水平 向，固定盘一侧面固定连接支撑杆的一端，支撑杆的另一端的端部形成轴承头，连接杆的一 端部形成转轴，与支撑杆的轴承头在竖直面可转动连接，竖直面的可转动连接使得连接杆在 竖直向可转动，连接杆的另一个端部与横向针杆的一端部连接，横向针杆的另一端是针头夹 持端，其上夹持针头。
有益效果：该针管装置可以配合上、下移动以完成插针、拔针，在输液瓶自动换药的过 程中，对于插拔针也实现了自动控制和监测。
附图说明
图1为本发明所述系统的剖视图；
图2为本发明所述系统的立体图；
图3为图1的侧视图；
图4为本发明的部分程序截图；
图5为本发明的温度控制的程序图；
图6为本发明的第一种针管装置的结构示意图；
图7是本发明的第二种针管装置的结构示意图；
图8是本发明的第二种针管装置的结构示意图。
其中：1.电热阻丝，2.应变片，3.温度传感器，4.红外发射头，5.红外接收头，6.舵机整 机，7.转动轴，8.卡盘，9.转盘，10.针管装置，11.转盘边侧，12.外层，13.内层，14.竖向螺 杆，15.固定块，16.旋转电机，17.横杆，18.横向针杆，19.竖杆，20.舵机，21.固定盘，22. 支撑杆，23.转轴，24.连接杆，25.横向针杆，26.支撑柱。
具体实施方式
实施例1：一种连续自动更换输液药瓶的系统，如图1-3所示，包括转盘9、空心双层瓶具、针管装置10、滴液余量监测系统、控制器，所述的空心双层瓶具有多个，各空心双 层瓶具有容纳输液药瓶的内腔，以匹配瓶口朝下的方式被固定并分布于转盘9的圆周，转 盘9的圆心位置与舵机的转动部连接，舵机的固定部与其下方的支撑柱连接，针管装置10 包括针头及针头竖直调节装置，针管装置10其被安装在支撑柱，针头位于一停留位置的下 方，该停留位置是舵机带动转盘9转动并使得分布于转盘9之上的空心双层瓶具依次停留 的位置，且针头位于停留的空心双层瓶具的瓶口下方；控制器控制针头竖直调节装置于滴液 余量监测系统发出信号而下移针头以将针头抽取出瓶口；舵机转动而更换停留位置的空心双层瓶具，控制器控制针头竖直调节装置上移针头以将针头扎进位于停留位置的新的空心双层 瓶具的瓶口。
其中：舵机是用于转盘9转动的舵机，包括舵机整机6及转动轴7，转动轴7作为转动部，所述的舵机的转动轴7连接卡盘8，卡盘8与转盘9固定连接，舵机整机6固定在支撑 柱内部的开槽，开槽作为固定部。具体的所述的舵机的转动轴7由螺钉连接卡盘8，开盘与 转盘9间以螺钉固定连接，舵机整机6由螺钉固定在支撑柱内部开槽作为固定部。
其中，所述的卡盘8是具有与转盘底部嵌接的连接柱，在中心的连接柱，其为空心柱， 舵机的转动轴7嵌入该空心柱中，使得转动轴与转盘连接。
其中：空心双层瓶具包括外层12、内层13，外层12与内层13间是中空，内层13的 外周面盘绕有电热阻丝1，输液药瓶倒装在内层13的内周面形成的内腔中，还包括温度传 感器，对输液温度采集，其可以安装在在输液瓶瓶口附近，在温度传感器的采集温度低于与定值或预定值范围，则启动电热阻丝加热，且温度传感器实时采集输液温度，当采集温度达到定值或定值范围，则关闭电热阻丝，其采集及控制温度的流程如图5所示。
其中：滴液余量监测系统包括应变采集电路、AD芯片，应变采集电路连接于所述控制 器，所述的应变采集电路的应变片2贴附在空心双层瓶具的内层13的内周面，输液药瓶重 量变化对内周面贴附的应变片2产生拉伸，改变应变片2的电阻值，使得电路中的电流发生变化，电流值被AD芯片采集，并传输至控制器，控制器以采集的电流的数字数据对应计算输液瓶内滴液的余量。具体的，所述的滴液的余量位于阈值范围则向控制器发出信号，控制器接收该信号以向针头竖直调节装置发出控制信号，启动针头竖直调节装置下移针头以将 针头抽取出瓶口。
使用应变片2监测输液余量的方法，应变片2贴附在空心双层瓶具的内层13的内周面， 由输液瓶产生对所述内周面的压力，挤压下发生形变产生电流的变化，输液重量的计算过程 如下：
满量程输出电压＝激励电压*灵敏度；
灵敏度＝1.0mv/v
单片机供电电压是5v，即激励电压是5v
满量程输出电压5mv，相当于有5Kg重力而产生5mV的电压；
所使用的AD芯片是HX711模块，HX711模块A通道带有128倍信号增益，将5mV 的电压放大128倍，然后采样输出24bitAD转换的值，单片机通过指定时序将24bit数据读
出；HX711模块产生VAVDD和AGND电压，即HX711模块上的E+和E-电压；
VAVDD＝VBG(R1+R2)/R2
VBG为模块儿基准电压1.25v
R1＝20K
R2＝8.2K
VAVDD＝4.3V
将AD值反向转换为重力值，假设输液瓶内及其内的滴液的重力为xKg，x<5Kg，测量出来的AD值为y，为传感器输出，发送给AD芯片的电压为
xKg*4.3mV/5Kg＝0.86xmV
经过128倍增益后为
128*0.86x＝110.08xmV
转换为24bit数字信号为
110.08xmV*224/4.3V＝429496.7296x
所以
y＝429496.7296x
得
x＝y/429496.7296
以此计算得到输液瓶内及其内的滴液的重力，该重力减去输液瓶的重力及为滴液的重力。
在程序中将去皮的重量写入EEPROM中，所述的去皮的重量是输液瓶的重力，使在输 液检测的过程中无需反复执行去皮操作。上述滴液余量监测系统和方法，实现了对于滴液余 量的监测，且，其该种监测方法，主要是硬件采集及软件计算实现，使得可以实现自动监测 滴液余量，并在滴液余量达到阈值范围内，给控制器发出启动信号，启动拔针和转盘转动， 从而实现自动换药。
其中：连续自动更换输液药瓶的系统，还包括定位装置，其包括红外发射头4、红外接 收头5，红外发射头4安装在各空心双层瓶具的瓶口，红外接收头5安装在针头的附近，红外接收头5连接控制器，转盘9转动而带动空心双层瓶具转动，位于针头附近的红外接收 头5接收到红外发射头4的发射信号，其输出信号至控制器，控制器发出控制信号至舵机， 由舵机停止其转动部转动，并启动针管装置10以将针头插入当前位置的输液瓶的瓶口。使 得停留位置的空心双层瓶具能够实现自动的、准确的、连续的停留，尽量避免了针头与瓶口位置有差距而无法扎进的现象，且不会导致自动转动而产生的隔药停留问题。
在上述方案中，提供第一种针管装置10，如图6，包括竖向螺杆14、固定块15、旋转电机16、横杆17、横向针杆、竖杆19，固定块15的一侧面固定连接横杆17的一端，横 杆17的另一端固定连接竖杆19的底端，固定块15、竖杆19、横杆17被紧固在支撑柱内 部开槽中以对针管装置10固定，所述的固定块15的底面被贯穿，螺杆底端被限位在贯穿 孔中，其底端的端面连接旋转电机16，螺杆随旋转电机16转动并被固定块15限位，所述 的螺杆其上螺纹连接横向针杆的一端，该端为螺母端，横向针杆的另一端为针头夹持端，其 上夹持针头，夹持端具有贯穿孔，竖杆19贯穿于该贯穿孔且被横向针杆限位，由旋转电机 16带动螺杆旋转，螺杆其上具有竖向的倾斜螺纹，由于固定块15、竖杆19、横杆17被固 定，因而螺杆旋转使得横向针杆的螺母端方向转动而产生竖直位移，使得横向针杆夹持的针 头具有竖直位移，所述的电机与控制器连接，以接收启动及转向的信号。
在上述方案中，提供第二种针管装置10，如图7，包括舵机、固定盘21、支撑杆22、转轴23、连接杆24、横向针杆25，固定盘21安装在舵机的转动轴端部，转动轴处于水平 向，固定盘21一侧面固定连接支撑杆22的一端，支撑杆22的另一端的端部形成轴承头， 连接杆的一端部形成转轴，与支撑杆22的轴承头在竖直面可转动连接，竖直面的可转动连 接使得连接杆24在竖直向可转动，连接杆24的另一个端部与横向针杆的一端部连接，横 向针杆的另一端是针头夹持端，其上夹持针头。上述结构，使得固定盘随舵机的转轴顺时针 或逆时针转动，从而支撑杆具有了竖直位移，该竖直位移以转轴传递给连接杆及横向针杆， 并形成横向针杆的竖直位移，使得针头能上、下移动，形成插针和拔针，所述的舵机与控制 器连接，以接收启动及转向的信号。
在上述方案中，提供第三种针管装置10，如图8，包括舵机、固定盘21、支撑杆22、转轴23、连接杆24、横向针杆25，固定盘21紧固在支撑杆22一侧端面，舵机的转动轴 7包括竖直转动轴7和与其竖直转动轴7垂直连接的横杆17，横杆17的端部与固定盘21 紧固连接，且横杆17的端部与支撑杆22的所述的一侧端面同向，使得竖直转动轴7与支 撑杆22的端面垂直，所述的支撑杆22与连接杆24间以转轴23连接，所述的连接杆24 与横向针杆的一端倾斜固定连接，横向针杆的另一端是针头夹持端，其上夹持针头。所述的 舵机轴转动，由竖直转动轴7带动横杆17转动，形成平面内的支撑杆22的顺时针或逆时 针转动，使得连接杆24与横向针杆随动顺时针或逆时针转动，而针头夹持端上移或下移， 所述的舵机与控制器连接，以接收启动及转向的信号。
上述针管装置10，在所述的支撑柱具有容许横向针杆等移动的开槽。
对于以上述及的系统，多种输液药物的输液瓶自动转动及拔针的方法，具有以下两个模 式：
初始模式：初始状态下，单片机发出指令，控制舵机转动，使得药瓶转动到停留位置， 停留位置是由瓶口处的光电管和针头处的光电对管以光电信号发射而被接收到而确定，药瓶 处于停留位置而由单片机发出插针信号给针管装置10，针管装置10启动并将针头扎进当前 药瓶的瓶口；进入输液监视的拔针、换药模式；
输液监视的拔针、换药模式，实时根据药瓶里滴液的余量，确定是否进行换药，首先是 使压力应变片2采集药瓶里滴液的质量信号，然后转化成为电信号传输给单片机对滴液的 质量计算，判断滴液的质量是否落入阈值范围内，从而判断是否拔针、换药操作，当判断滴 液的质量落入阈值范围内，控制针管装置10启动并将针头拔出当前药瓶的瓶口，单片机发 出指令，控制舵机转动，使得下一个药瓶转动到停留位置，停留位置是由瓶口处的光电管和 针头处的光电对管以光电信号发射而被接收到而确定。
在上述执行过程中，通过设定温度与药瓶的采集温度进行对比，当采集温度低于设定温 度，判断加热，采集温度由温度传感器3检测并采集，药瓶内的采集温度当低于设定温度 时，将电信号传输给单片机，由单片机控制继电器闭合，使得电路中的电热阻丝1加热， 由温度传感器3实时监测采集温度，当采集温度高于设定值时断开继电器。根据所应变片2 所采集的输液的药瓶的滴液余量的数据和药瓶的滴液的采集温度传输给单片机，单片机将数 据传输到上位机并显示，护士通过上位机显示观察到病人的输液情况。
在另一种实施例中，涉及一种输液换药方法，首先是系统开机上电，第一步判断输液药 瓶是否放入输液装置中，其由应变片2采集数据而判断，如果输液药瓶未放置在输液装置 中，系统不运行，如果输液药瓶放置在输液装置中，优先顺序是：先检测输液瓶的温度并判 断是否加热，其次通过设定的函数对输液瓶的瓶子去重，计算出滴液的重量，然后启动药瓶 针管装置10，通过光电对管来判断插入的位置，当前的药瓶输液完成时，启动针管装置10 以完成拔针，最后转动转盘9，将当前药瓶的次位药瓶旋转至停留位置，启动针管装置10 以完成插针。上述方法执行期间，将温度、重量、插针、拔针的数据传送至上位机。
实施例2：
本发明是大连民族大学与大连大学的众多师生均参与的发明创造，针对不同的技术主题 参与研发，涉及的系统，是通过压力应变片对输液瓶内液体检测，检测一个瓶子是否流净药 液，其以质量(对应重力、重量)来对输液瓶内液体余量监测，以便来选择是否换瓶子或者 要结束输液。实现输液控制的智能化。
在病人无人监护的情况下，以及护士遇到紧急情况时对病人的监护忙不过来，导致许多 人在换输液瓶及拔针时都很急躁，这样对医院及病人都造成了一定的损失。
本作品的设立理念是帮助护士在繁忙时帮助其监护病人。作品由输液加热装置、自动换 药瓶系统、输液预完成时报警系统三部分组成。
(1)加热系统：
加热装置由温度传感器、电热阻丝、继电器、旋钮开关四个元件作为基础构成。
通过温度检测传感器DS18B20对放药瓶装置内的温度实时检测，在放药的装置中采用双 层式，这样大大的减小了装置的热量流失，更加的节省能源，并且能通过旋钮开关对加热温 度的设定。当温度低于或高于设定值时，继电器开或者关，达到保持恒温的目的。
(2)自动换药系统：
自动换药装置由压力应变片、舵机、红外对管、及自动拔针装置构成。
利用药瓶在存放药的装置中对侧壁的压力值，随着液体的减少使得对侧壁的压力值比例 行的变化，当药液输完后拔针装置先将输液管卡死防止液体流动，引起空气进入输液管中。 舵机1启动拔针，然后启动舵机2让拖盘旋转，当光电对管检测到信号时，舵机1启动插针， 从而完成整个换药过程。
(3)输液预完成报警系统：
输液预完成报警系统主要由LabVIEW进行输液实时情况传输及报警。
对于护士小助手而言，它不仅要具有安全功能，更要具有方便智能的使用功能。根据压 力应变片来控制是否换药；根据温度传感器检测温度，来决定是否加热输液瓶。比如在冬天 就需要边加热，我们的设计兼容自动模式和控制模式，使得我们的设计更加人性化、智能化， 使得我们的设计更具有实用性和创新性。另外，护士小助手还具有以下特性：
兼容性：护士小助手备有手动、智能控制，压力和温度控制。控制方式随心所欲，当液 体输完时，驱动器能及时停止工作，以免进入空气。发生断电时，仍可达到控制输液的目的。
适用性：多种类的智能选择可以满足不同人群的特定需求。
智能化：本设计基于单片机智能控制和LabVIEW通信设备，实现在输液室内任何地方都 能通过通信对输液吊针进行控制和最后呼叫护士。
环保性：该作品低碳环保，能多次使用，减少了护士的工作，不用让她们奔波在来来回 回换药的路上。
物联网技术将被广泛用于外科手术设备、加护病房、医院疗养和家庭护理中，智能医疗 结合无线网技术、条码RFID、物联网技术、移动计算技术、数据融合技术等，将进一步提 升医疗诊疗流程的服务效率和服务质量，提升医院综合管理水平，实现监护工作无线化，全 面改变和解决现代化数字医疗模式、智能医疗及健康管理、医院信息系统等的问题和困难， 并大幅度提体现医疗资源高度共享，降低公众医疗成本。通过电子医疗和RFID物联网技术 能够使大量的医疗监护的工作实施无线化，而远程医疗和自助医疗，信息及时采集和高度共 享，可缓解资源短缺、资源分配不均的窘境，降低公众的医疗成本。
将物联网技术用于医疗领域，借由数字化、可视化模式，可使有限医疗资源让更多人共 享。从目前医疗信息化的发展来看，随着医疗卫生社区化、保健化的发展趋势日益明显，通 过射频仪器等相关终端设备在家庭中进行体征信息的实时跟踪与监控，通过有效的物联网， 可以实现医院对患者或者是亚健康病人的实时诊断与健康提醒，从而有效地减少和控制病患 的发生与发展。此外，物联网技术在药品管理和用药环节的应用过程也将发挥巨大作用。
随着移动互联网的发展，未来医疗向个性化、移动化方向发展，到2015年超过50％的 手机用户使用移动医疗应用，如智能胶囊、智能护腕、智能健康检测产品将会广泛应用，借 助智能手持终端和传感器，有效地测量和传输健康数据。
未来几年，中国智能医疗市场规模将超过一百亿元，并且涉及的周边产业范围很广，设 备和产品种类繁多。这个市场的真正启动，其影响将不仅仅限于医疗服务行业本身，还将直 接触动包括网络供应商、系统集成商、无线设备供应商、电信运营商在内的利益链条，从而 影响通信产业的现有布局。
本实施例在应用市场很有前景。因为这是一个新鲜产业的新鲜发明。市场上很缺乏这种 产品，我们的这个发明能彻底改变这个行业的医疗前景。输液会变得安全可靠，而不是人们 再说的那些危险的事情发生。以前的输液是一对多护理，而这个会变成一对一护理，更加的 贴心，智能。
1药液监控介绍
医院通常的对病人的输液方式都是由护士看管对病人的输液完成情况，当药瓶的里的药 液输完时，由病人呼叫护士或者护士发现病人的输液瓶输完时，及时换药瓶。其缺点一是 病人在输液休息时护士无法及时的给病人换药，对病人造成伤害；缺点二在病人较多的情 况下护士没能及时发现某个病人的输液情况，而造成的伤害。因此我们的方案是将前面两个 的缺点结合起来，对这护士的看管更便捷、高效。
1.1输液监控的换药模式介绍
输液监视的换药方式，这是一种实时系统，随时根据药瓶里药液的多少，改变来确定是 否进行换药，首先是使压力应变片接收到药瓶药液的质量，然后转化成为电信号来传输给单 片机，由单片机判断是否拔针、换药，然后发出指令，控制舵机运行，转动到合适的位置(位 置是有瓶口处的光电管和药针处光电对管确定)。
1.2输液监控的拔针模式介绍
输液监控的拔针方式，首先在满足了某一个独立药瓶的药液输完时，根据独立药瓶的药 量来确定是否拔针。首先满足了换药模式的条件，才会进入拔针模式，有应变片上给单片机 的电信号来控制舵机的的运行，舵机与针够成一个机动装置，完成拔针和向药瓶里插入输液 针，向输液瓶插针时，有光电对管的电信号来确定位置。
1.3系统所采用的报警装置介绍
根据所应变片所采集的输液完成的数据，和药瓶温度传输给单片机处理，在将数据传输 到上位机去，护士可通过在上位机上观察到病人的输液情况。
1.4系统控温介绍
系统的控温装置，是通过设定的温度与药瓶的温度进行对比，判断是否加热。系统开启 上电通过温度传感器(DS18B20)检测药瓶内的温度当低于设定范围时，将电信号传送给单 片机，由单片机控制继电器闭合电热阻丝加热，由温度传感器实时检测温度当温度高于设定 值时继电器断开。
2输液监控的总体设计方案
首先来确定工作流程进度：首先是系统开机上电，第一步判断输液药瓶是否放入输液装 置中，如果没有放置输液装置中，系统就不运行。如果输液药瓶放置在输液装置中，优先顺 序是检测输液瓶的温度判断是否加热，其次是通过设定的函数对输液瓶的瓶子去重，计算出 药液的重量。然后启动药瓶拔/插针装置，通过光电对管来判断插入的位置。当独立的药瓶 输液完成时，启动拔针装置，完成拔针后紧接着就是换药瓶再将数据传送至上位机。
2.1输液监控模型图
请参见附图1-2。
2.2自动换药装置模型方案
自动换药装置由压力应变片、舵机、红外对管、及自动拔针装置构成。利用药瓶在存放 药的装置中对侧壁的应变片拉伸对改变电阻值，使得电流发生变化经过处理AD芯片HX711 模块处理将数据传输到单片机，经过在单片机中的函数处理计算出药液的多少，随着液体的 减少使得对侧壁的压力值比例行的变化，当药液输完后拔针装置先将输液管卡死防止液体流 动，引起空气进入输液管中。舵机启动拔针，然后启动舵机让拖盘旋转，当光电对管检测到 信号时，舵机启动插针，从而完成整个换药过程。
知应变片在收到外力的挤压下发生形变产生的电流的变化。输液重量的计算过程如下：
满量程输出电压＝激励电压*灵敏度1.0mv/v；
单片机供电电压是5v乘以灵敏度1.0mv/v＝满量程5mv；
相当于有5Kg重力产生时候产生5mV的电压；
所使用的AD芯片HX711，HX711模块A通道带有128倍信号增益，可以将5mV 的电压放大128倍，然后采样输出24bitAD转换的值，单片机通过指定时序将24bit数 据读出。
HX711可以在产生VAVDD和AGND电压，即HX711模块上的E+和E-电压。该 电压通过
VAVDD＝VBG(R1+R2)/R2
VBG为模块儿基准电压1.25v
R1＝20K,R2＝8.2K
因此得出
VAVDD＝4.3V
(为了降低功耗，该电压只在采样时刻才有输出，因此用万用表读取的值可能低于4.3v， 因为万用表测量的是有效值。)将ADADAD值反向转换为重力值。假设重力为x Kg， (x<5Kg),测量出来的AD值为y传感器输出，发送给AD模块儿的电压为
x Kg*4.3mV/5Kg＝0.86x mV
经过128倍增益后为
128*0.86x＝110.08xmV
转换为24bit数字信号为
110.08x mV*224/4.3V＝429496.7296x
所以
y＝429496.7296x
因此得出
x＝y/429496.7296
所以得出程序中计算公式
Weight_Shiwu＝(unsigned long)((float)Weight_Shiwu/429.5)；
部分程序截图请参见图4。
完成了对实物的质量采集，紧接着就是对实物的去皮，让数据显示的就是我们想要得到 的实物实际重量。在程序中将去皮的重量写入EEPROM中，使在药液检测的过程中无需反 复执行去皮操作。
系统自动向药瓶拔/插针是由舵机和弹簧等装置构成。其中舵机控制针的拔出或插入， 在程序中设置当药瓶质量为0时，产生的电信号让舵机转90°后，控制装药装置的舵机转90°， 然后在让舵机还原。
2.3控温检测方案
控温方案是针对药液温度较低时的情况，输入进病人的血管中会引起病人的不适，将药 液温度控制在适宜的温度输入进人体感觉舒适一些。通过温度传感器检测输液瓶的温度来控 制加热开关。
实施例3：
对于在一次输液中，需要顺序输入多瓶药液，在输液过程中会导致需要对药液对余量给 予较多的关注，并且，需要专门的医护人员在一瓶输液输完而对输液瓶更换，人为看护和服 务的成本较为明显。
为了解决上述问题，本发明提出如下技术方案：一种连续自动更换输液药瓶的系统，包 括转盘、空心双层瓶具、针管装置、滴液余量监测系统、控制器，所述的空心双层瓶具有多 个，各空心双层瓶具有容纳输液药瓶的内腔，以匹配瓶口朝下的方式被固定并分布于转盘的 圆周，转盘的圆心位置与舵机的转动部连接，舵机的固定部与其下方的支撑柱连接，针管装 置包括针头及针头竖直调节装置，针管装置其被安装在支撑柱，针头位于一停留位置的下方， 该停留位置是舵机带动转盘转动并使得分布于转盘之上的空心双层瓶具依次停留的位置，且 针头位于停留的空心双层瓶具的瓶口下方；控制器控制针头竖直调节装置于滴液余量监测系 统发出信号而下移针头以将针头抽取出瓶口；舵机转动而更换停留位置的空心双层瓶具，控 制器控制针头竖直调节装置上移针头以将针头扎进位于停留位置的新的空心双层瓶具的瓶 口。
进一步的，舵机包括舵机整机及转动轴，转动轴作为转动部，所述的舵机的转动轴连接 卡盘，卡盘与转盘固定连接，舵机整机固定在支撑柱内部开槽作为固定部。
进一步的，所述的舵机的转动轴由螺钉连接卡盘，开盘与转盘间以螺钉固定连接，舵机 整机由螺钉固定在支撑柱内部开槽作为固定部。
进一步的，空心双层瓶具包括外层、内层，外层与内层间是中空，内层的外周面盘绕有 电热阻丝，输液药瓶倒装在内层的内周面形成的内腔中。
进一步的，所述的滴液余量监测系统包括应变采集电路、AD芯片，应变采集电路连接 于所述控制器，所述的应变采集电路的应变片贴附在空心双层瓶具的内层的内周面，输液药 瓶重量变化对内周面贴附的应变片产生拉伸，改变应变片的电阻值，使得电路中的电流发生 变化，电流值被AD芯片采集，并传输至控制器，控制器以采集的电流的数字数据对应计算 输液瓶内滴液的余量。
进一步的，所述的滴液的余量位于阈值范围则向控制器发出信号，控制器接收该信号以 向针头竖直调节装置发出控制信号，启动针头竖直调节装置下移针头以将针头抽取出瓶口。
进一步的，所述的连续自动更换输液药瓶的系统，还包括定位装置，其包括红外发射头、 红外接收头，红外发射头安装在各空心双层瓶具的瓶口，红外接收头安装在针头的附近，红 外接收头连接控制器，转盘转动而带动空心双层瓶具转动，位于针头附近的红外接收头接收 到红外发射头的发射信号，其输出信号至控制器，控制器发出控制信号至舵机，由舵机停止 其转动部转动，并启动针管装置以将针头插入当前位置的输液瓶的瓶口。
进一步的，针管装置包括竖向螺杆、固定块、旋转电机、横杆、横向针杆、竖杆，固定块的一侧面固定连接横杆的一端，横杆的另一端固定连接竖杆的底端，固定块、竖杆、横杆被紧固在支撑柱内部开槽中以对针管装置固定，所述的固定块的底面被贯穿，螺杆底端被限 位在贯穿孔中，其底端的端面连接旋转电机，螺杆随旋转电机转动并被固定块限位，所述的 螺杆其上螺纹连接横向针杆的一端，该端为螺母端，横向针杆的另一端为针头夹持端，其上 夹持针头，夹持端具有贯穿孔，竖杆贯穿于该贯穿孔且被横向针杆限位，由旋转电机带动螺 杆旋转，螺杆其上具有竖向的倾斜螺纹，由于固定块、竖杆、横杆被固定，因而螺杆旋转使 得横向针杆的螺母端方向转动而产生竖直位移，使得横向针杆夹持的针头具有竖直位移，所 述的电机与控制器连接，以接收启动及转向的信号。
进一步的，针管装置包括舵机、固定盘、支撑杆、转轴、连接杆、横向针杆，固定盘紧固在支撑杆一侧端面，舵机的转动轴包括竖直转动轴和与其竖直转动轴垂直连接的横杆，横 杆的端部与固定盘紧固连接，且横杆的端部与支撑杆的所述的一侧端面同向，使得竖直转动 轴与支撑杆的端面垂直，所述的支撑杆与连接杆间以转轴连接，所述的连接杆与横向针杆的 一端倾斜固定连接，横向针杆的另一端是针头夹持端，其上夹持针头。所述的舵机轴转动， 有竖直转动轴带动横杆转动，形成平面内的支撑杆的顺时针或逆时针转动，使得连接杆与横 向针杆随动顺时针或逆时针转动，而针头夹持端上移或下移，所述的舵机与控制器连接，以 接收启动及转向的信号。
对于在一次输液中，需要顺序输入多瓶药液，在输液过程中会导致需要对药液对余量给 予较多的关注，并且，需要专门的医护人员在一瓶输液输完而对输液瓶更换，人为看护和服 务的成本较为明显。
为了解决上述问题，本发明提出如下技术方案：一种多种输液药物的输液瓶自动转动及 拔针的方法，其特征在于，具有以下两个模式：
初始模式：初始状态下，单片机发出指令，控制舵机转动，使得药瓶转动到停留位置， 停留位置是由瓶口处的光电管和针头处的光电对管以光电信号发射而被接收到而确定，药瓶 处于停留位置而由单片机发出插针信号给针管装置，针管装置启动并将针头扎进当前药瓶的 瓶口；进入输液监视的拔针、换药模式；
输液监视的拔针、换药模式，实时根据药瓶里滴液的余量，确定是否进行换药，首先是 使压力应变片采集药瓶里滴液的质量信号，然后转化成为电信号传输给单片机对滴液的质量 计算，判断滴液的质量是否落入阈值范围内，从而判断是否拔针、换药操作，当判断滴液的 质量落入阈值范围内，控制针管装置启动并将针头拔出当前药瓶的瓶口，单片机发出指令， 控制舵机转动，使得下一个药瓶转动到停留位置，停留位置是由瓶口处的光电管和针头处的 光电对管以光电信号发射而被接收到而确定。
进一步，通过设定温度与药瓶的采集温度进行对比，当采集温度低于设定温度，判断加 热，采集温度由温度传感器检测并采集，药瓶内的采集温度当低于设定温度时，将电信号传 输给单片机，由单片机控制继电器闭合，使得电路中的电热阻丝加热，由温度传感器实时监 测采集温度，当采集温度高于设定值时断开继电器。
进一步的，根据所应变片所采集的输液的药瓶的滴液余量的数据和药瓶的滴液的采集温 度传输给单片机，单片机将数据传输到上位机并显示，护士通过上位机显示观察到病人的输 液情况。
对于在一次输液中，需要顺序输入多瓶药液，在输液过程中会导致需要对药液对余量给 予较多的关注，并且，需要专门的医护人员在一瓶输液输完而对输液瓶更换，人为看护和服 务的成本较为明显。
为了解决上述问题，本发明提出如下技术方案：一种输液换药方法，首先是系统开机上 电，第一步判断输液药瓶是否放入输液装置中，其由应变片采集数据而判断，如果输液药瓶 未放置在输液装置中，系统不运行，如果输液药瓶放置在输液装置中，优先顺序是：先检测 输液瓶的温度并判断是否加热，其次通过设定的函数对输液瓶的瓶子去重，计算出滴液的重 量，然后启动药瓶针管装置，通过光电对管来判断插入的位置，当前的药瓶输液完成时，启 动针管装置以完成拔针，最后转动转盘，将当前药瓶的次位药瓶旋转至停留位置，启动针管 装置以完成插针。
进一步的，上述方法执行期间，将温度、重量、插针、拔针的数据传送至上位机。
为了解决对输液余量监测，以能够启动换药的问题，本发明提出如下技术方案：滴液余 量监测系统，包括应变采集电路、AD芯片，应变采集电路连接于所述控制器，所述的应变 采集电路的应变片贴附在空心双层瓶具的内层的内周面，输液药瓶重量变化对内周面贴附的 应变片产生拉伸，改变应变片的电阻值，使得电路中的电流发生变化，电流值被AD芯片采 集，并传输至控制器，控制器以采集的电流的数字数据对应计算输液瓶内滴液的余量。
进一步的，滴液的余量位于阈值范围则向控制器发出信号，控制器接收该信号以向针头 竖直调节装置发出控制信号，启动针头竖直调节装置下移针头以将针头抽取出瓶口。
为了解决自动更换输液瓶的定位问题，本发明提出如下技术方案：连续自动更换输液药 瓶定位装置，其包括红外发射头、红外接收头，红外发射头安装在各空心双层瓶具的瓶口， 红外接收头安装在针头的附近，红外接收头连接控制器，转盘转动而带动空心双层瓶具转动， 位于针头附近的红外接收头接收到红外发射头的发射信号，其输出信号至控制器，控制器发 出控制信号至舵机，由舵机停止其转动部转动，并启动针管装置以将针头插入当前位置的输 液瓶的瓶口。
为了解决针管装置能够配合上、下移动以完成插针、拔针的问题，从而配合转动实现自 动换药。本发明提出如下技术方案：针管装置包括竖向螺杆、固定块、旋转电机、横杆、横 向针杆、竖杆，固定块的一侧面固定连接横杆的一端，横杆的另一端固定连接竖杆的底端， 固定块、竖杆、横杆被紧固在支撑柱内部开槽中以对针管装置固定，所述的固定块的底面被 贯穿，螺杆底端被限位在贯穿孔中，其底端的端面连接旋转电机，螺杆随旋转电机转动并被 固定块限位，所述的螺杆其上螺纹连接横向针杆的一端，该端为螺母端，横向针杆的另一端 为针头夹持端，其上夹持针头，夹持端具有贯穿孔，竖杆贯穿于该贯穿孔且被横向针杆限位， 由旋转电机带动螺杆旋转，螺杆其上具有竖向的倾斜螺纹，由于固定块、竖杆、横杆被固定， 因而螺杆旋转使得横向针杆的螺母端方向转动而产生竖直位移，使得横向针杆夹持的针头具 有竖直位移，所述的电机与控制器连接，以接收启动及转向的信号。
为了解决对输液余量监测，以能够启动换药的问题，本发明提出如下技术方案：一种使 用应变片监测输液余量的方法，应变片贴附在空心双层瓶具的内层的内周面，由输液瓶产生 对所述内周面的压力，挤压下发生形变产生电流的变化，输液重量的计算过程如下：
满量程输出电压＝激励电压*灵敏度；
灵敏度＝1.0mv/v
单片机供电电压是5v，即激励电压是5v
满量程输出电压5mv，相当于有5Kg重力而产生5mV的电压；
所使用的AD芯片是HX711模块，HX711模块A通道带有128倍信号增益，将5mV 的电压放大128倍，然后采样输出24bitAD转换的值，单片机通过指定时序将24bit数据读
出；HX711模块产生VAVDD和AGND电压，即HX711模块上的E+和E-电压；
VAVDD＝VBG(R1+R2)/R2
VBG为模块儿基准电压1.25v
R1＝20K
R2＝8.2K
VAVDD＝4.3V
将AD值反向转换为重力值，假设输液瓶内及其内的滴液的重力为xKg，x<5Kg，测量出来的AD值为y，为传感器输出，发送给AD芯片的电压为
xKg*4.3mV/5Kg＝0.86xmV
经过128倍增益后为
128*0.86x＝110.08xmV
转换为24bit数字信号为
110.08xmV*224/4.3V＝429496.7296x
所以
y＝429496.7296x
得
x＝y/429496.7296
以此计算得到输液瓶内及其内的滴液的重力，该重力减去输液瓶的重力及为滴液的重力。
进一步的，在程序中将去皮的重量写入EEPROM中，所述的去皮的重量是输液瓶的重 力，使在输液检测的过程中无需反复执行去皮操作。
有益效果：为了应对稂莠不齐的医疗水平，特别是在偏远山区不方便去大医院输液的人 来使用的。也可以适用在护士人数较少而病人较多时方便病人能够自主管理自己的输液情况。 也方便不方便出门的残疾人来使用，使用中能够确保病人按照顺序正确换药输液，且不用给 予过多关注。从“一对多”的输液模式改成“一对一”智能护理，可以根据每个人的情况来 做出自动应对。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于 此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技 术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种可调针头高度以插拔针头的针管装置，其特征在于：包括舵机、固定盘(21)、支撑杆(22)、转轴(23)、连接杆(24)、横向针杆，固定盘(21)安装在舵机的转动轴端部，转动轴处于水平向，固定盘(21)一侧面固定连接支撑杆(22)的一端，支撑杆(22)的另一端的端部形成轴承头，连接杆的一端部形成转轴，与支撑杆(22)的轴承头在竖直面可转动连接，竖直面的可转动连接使得连接杆(24)在竖直向可转动，连接杆(24)的另一个端部与横向针杆的一端部连接，横向针杆的另一端是针头夹持端，其上夹持针头。
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