CN109621086B - 一种便捷式医疗场所患者智能监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种便捷式医疗场所患者智能监控系统，本系统由主操控平台、点滴控制系统和体征数据采集装置组成。点滴控制系统用于采集的液速、剩余液量和输液温度的数据，体征数据采集装置采集患者体温和心率的数据，都会通过ZigBee组网发送并实时的显示在主操控平台上。并且通过主操控平台，能够对点滴控制系统的输液速度进行调节。另一方面，体征数据采集装置监测到的体温和心率能够通过ESP8266 WiFi串口模块上传到Onenet云平台，进而患者家属能够通过移动端查看患者的情况。

Description

一种便捷式医疗场所患者智能监控系统
技术领域
本发明涉及智能控制技术领域，特别是涉及一种便捷式医疗场所患者智能监控系统。
背景技术
根据调查数据显示，中国每年输液人次已经达到1.6亿，然而人们对输液中存在的种种不便早已习以为常：调节滴速、输液器温度不稳定、需要时刻关注药液余量、家属看护、护士来回跑等。这些看似微不足道的不便，一旦稍不注意就可能会威胁病人的生命安全，相关数据显示，中国年输液死亡人数已经高达39万。
在滴速检测方面，现有多种传感器使用方案。一种是利用电容式传感器，已有技术中采用的电感式传感器测滴速与电容式原理近似，在输液器的滴斗外围放置一对电极，形成一个电容。当液滴滴下时电容量发生变化，可通过LC振荡电路来测量这个电容的变化，当输出的频率值发生变化时，说明有液滴通过，可以达到监测点滴速度的目的，同时根据电容值的变化可以测量出剩余的液量。此方案的测量精度较高，可靠性好。但输液器是大量使用廉价的一次性用品，此方案对输液器进行改造并不适合实际应用。
在液位检测方面，现有产品的设计中，采用光电式传感器，其发光二极管和光敏三极管垂直贴设于吊瓶壁，在有药液时由于液滴对红外光的吸收特性，使平行光束发散，投射到光敏三极管上的光照度将减弱，从而使光敏三极管产生的光电流最大，所以当药液液面低于发光二极管时，光敏三极管发出最大光电流状态，这种设计只能检测液面低于一个定值时报警，不能实时监测液面变化。
在无线通信方面，目前大多数方案采用蓝牙和手机、电脑等设备进行数据传输。蓝牙属于WPAN无限个域网，即点对点，只能连接一台设备，而且蓝牙通信距离较短，一般仅为10米，新型的蓝牙4.0可以达到50米，但范围仍然较小。WiFi所使用的协议是IEEE802.11b局域网协议，它的传输范围100米，属于WLAN无线局域网，并且可以通过路由器等网关设备连接到互联网。设备只要处于有互联网连接的地方即可与心率计交换数据。但是WiFi与蓝牙功耗较高，会给设备电池带来不小的负担。
发明内容
本发明的目的是提供一种便捷式医疗场所患者智能监控系统，以提高滴速和液位的检测精度，进而实现对患者输液过程的监控准确性和实时性。
为实现上述目的，本发明提供了一种便捷式医疗场所患者智能监控系统，所述系统包括：
点滴控制系统，设于每一输液患者的输液器械中，用于检测点滴的滴速和点滴瓶内的液位，以及控制点滴的滴速；
体征数据采集装置，用于检测患者的体征数据，所述体征数据包括体温和心率；
主操控平台，通过无线传输设备与所述点滴控制系统和所述体征数据采集装置连接，用于存储每一患者的身份信息、读取患者的点滴的滴速和液位、读取患者的体征数据、根据所述滴速、所述液位和所述体征数据分析是否异常，并进行异常报警和显示。
可选的，所述点滴控制系统包括用于悬挂点滴瓶的挂钩，设于所述挂钩上用于感知液位的压力传感器，用于检测滴速的滴速检测模块，用于控制滴速的滴速控制模块以及控制器；所述控制器用于根据所述滴速检测模块进行的滴速信号和/或所述主操控平台发来的操控指令控制所述滴速控制模块对滴速进行控制，还用于根据所述压力传感器检测的压力信号计算液位。
可选的，所述滴速检测模块包括容纳滴斗的空腔，相对设于所述空腔内壁的红外发射管和红外接收管，以及设于所述空腔内壁上用于接收口红外光的接收孔，通过所述红外接收管接收到经液滴后的红外光的光强变化而输出变化电压信号，所述变化电压信号经放大整形后转换为TTL电平信号输送至所述控制器进行计数，结合时间信号计算滴速。
可选的，所述滴速控制模块包括设于输液管周围的挤压齿，与所述挤压齿连接的螺旋轮以及与所述螺旋轮连接的舵机，所述舵机与所述控制器连接，所述控制器将所述主操控平台发来的控制指令处理后，控制所述舵机转动，所述舵机带动螺旋轮旋转推动所述挤压齿向输液管轴心运动或背向输液管轴心运动，实现对滴速的控制。
可选的，所述体征数据采集装置包括控制芯片、与所述控制芯片分别连接的光电式心率传感器、体温传感器、Wi-Fi串口模块、Zigbee串口模块、显示器和电源；
所述光电式心率传感器用于检测患者的心率；
所述体温传感器用于检测患者的体温；
所述控制芯片用于采用限幅滤波和中值滤波对所述心率进行滤波，并将滤波后的心率和所述体温通过所述Wi-Fi串口模块上传至Onenet云平台，患者家属通过移动终端从所述Onenet云平台上获取患者体征数据，查看患者的情况；还用于将滤波后的心率和所述体温通过Zigbee串口模块上传至所述主操控平台进行显示、分析和报警。
可选的，所述体征数据采集装置为一佩戴在患者手腕上的手环。
可选的，所述无线传输设备包括设于所述主操控平台的ZigBee主机和与所述点滴控制系统、所述体征数据采集装置连接的ZigBee路由器，所述ZigBee路由器与所述ZigBee主机之间进行数据传输。
可选的，所述主操控平台与所述点滴控制系统和所述体征数据采集装置采用双向唤醒方式进行连接，在无数据传输时，所述点滴控制系统和所述体征数据采集装置进入待机状态。
可选的，所述主操控平台包括数据传输模块、数据分析模块、数据显示界面和报警模块；
所述数据传输模块用于读取滴速、液位和体征数据，并向所述点滴控制系统和体征数据采集装置传输操控指令；
所述数据分析模块用于分析滴速、液位和体征数据，并根据设定的阈值判断是否发生异常信号，当发生异常信号时控制所述报警模块进行报警，并输送至所述数据显示界面进行显示；所述异常信号包括体温不在正常体温范围内、心率不适、输液速度不在设定滴速范围内、输液器堵塞、输液器液量异常和电量不足。
可选的，所述数据显示界面包括每一患者的信息显示窗口、报警窗口、设备管理窗口和配置窗口，所述每一患者的信息显示窗口用于显示患者的身份信息、输液类型、滴速设置、输液量设置、滴速、液位、剩余时间、心率和体温。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的便捷式医疗场所患者智能监控系统由主操控平台、点滴控制系统和体征数据采集装置组成。点滴控制系统用于采集的液速、剩余液量和输液温度的数据，体征数据采集装置采集患者体温和心率的数据，都会通过ZigBee组网发送并实时的显示在主操控平台上。并且通过主操控平台，能够对点滴控制系统的输液速度进行调节。另一方面，体征数据采集装置监测到的体温和心率能够通过ESP8266WiFi串口模块上传到Onenet云平台，进而患者家属能够通过移动端查看患者的情况。
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为本发明实施例提供的便捷式医疗场所患者智能监控系统的结构框图；
图2为本发明实施例提供的便捷式医疗场所患者智能监控系统中点滴控制系统的结构图；
图3为图2中滴速检测模块和滴速控制模块的放大图；
图4为本发明实施例提供的便捷式医疗场所患者智能监控系统中数据显示界面的示意图；
图5为数据显示界面的局部放大图；
图6为心率数据的原始数据波形图；
图7为心率数据的原始数据经限幅滤波后的波形图；
图8为心率数据的原始数据经中值滤波后的波形图。
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在没有做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。
本发明的目的是提供一种便捷式医疗场所患者智能监控系统，以提高滴速和液位的检测精度，进而实现对患者输液过程的监控准确性和实时性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本实施例提供的便捷式医疗场所患者智能监控系统包括点滴控制系统2、体征数据采集装置3和主操控平台1。
该点滴控制系统2设于每一输液患者的输液器械中，用于检测点滴的滴速和点滴瓶内的液位，以及控制点滴的滴速。
对于滴速的检测，本实施例采用的是一对相对设置的红外发射管和红外接收管。当液滴滴下时，红外发射管发射的红外光透过液滴后强度发生变化，红外接收管接收输出变化的电压信号，此电压信号经过放大整形后被转化为TTL电平信号送给控制器计数来测量点滴速度。该红外传感器具有体积小、灵敏度高、线性度好等特点，外围电路简单，性能稳定。
对于液位的检测，本实施例采用基于金属应变片的压力传感器23，通过测量点滴瓶的重量变化来测量剩余液量。此方案电路简单，精确度高，可靠性好，成本低。通过与滴速检测相匹配能精确的测量剩余液量。
在实际应用中，如图2和3所示，具体的点滴控制系统2可以包括用于悬挂点滴瓶21的挂钩22，设于所述挂钩22上用于感知液位的压力传感器23，用于检测滴速的滴速检测模块24，用于控制滴速的滴速控制模块25、供电模块27以及控制器26。
该控制器26用于根据所述滴速检测模块24进行的滴速信号和/或所述主操控平台1发来的操控指令控制所述滴速控制模块25对滴速进行控制，还用于根据所述压力传感器23检测的压力信号计算液位。本实施例中，控制器26采用STM32F103C8T6芯片。运算速度更快，并配置低功耗模式，可关闭不需要的外设，来尽量降低功耗。并且可以运行实时操作系统，保证了运行的稳定性和安全性。
其中，滴速检测模块24包括容纳滴斗的空腔241，相对设于所述空腔241内壁的红外发射管和红外接收管(图中未示出)，以及设于所述空腔241内壁上用于接收口红外光的接收孔242，通过所述红外接收管接收到经液滴后的红外光的光强变化而输出变化电压信号，所述变化电压信号经放大整形后转换为TTL电平信号输送至所述控制器26进行计数，结合时间信号计算滴速。
滴速控制模块25包括设于输液管周围的挤压齿251，与所述挤压齿251连接的螺旋轮252以及与所述螺旋轮252连接的舵机253，所述舵机253与所述控制器26连接，所述控制器26将所述主操控平台1发来的控制指令处理后，控制所述舵机253转动，所述舵机253带动螺旋轮252旋转推动所述挤压齿251向输液管轴心运动或背向输液管轴心运动，实现对滴速的控制。舵机252体积小便于安装，并且输出力矩大，稳定性能很好。舵机252的控制信号是一个脉宽调制信号，很容易和数字系统进行接口通信，控制上也很简单，并且能实现精准的位置控制。
在输液过程中，由于液量不断减少液重降低，对压力传感器23的正压力减少，压力传感器23上应变电阻发生变化，导致电压变化，电压再通过AD转换器转换后传入控制器26中，经过滤波后得到稳定值，从而感知到细微变化液量为G＝(L-Δl)，L为输入至主操控平台1内的预设输液量，计算出减少液量G经过时间T变化，见公式(1)
ΔV压＝G/T (1)
另一部分红外检测电路由数对相对设置的红外发射管与红外接收管组成，当液滴滴过红外发射管与红外接收管之间时，红外接收管波形变化，由外部电路比较放大后将数字信号传入控制器26，当一滴液滴落下时，上下两对红外发射管与红外接收管之间的波形传入时间差为Tn，上下两对红外发射管与红外接收管间距离固定为D(设计时固定距离)，使用重力速度公式(2)求得每两对红外发射管与红外接收管速度，再用公式(3)求其平均值。
D＝V红nT-1/GT2 (2)
V红＝V1+V2+...Vn/n (3)
得到两部分速度在每个周期V红进行比对，按规律性分配权重大小得到液速V总减少液量，见公式(4)
G总＝V总*T (4)
该体征数据采集装置3用于检测患者的体征数据，所述体征数据包括体温和心率。
在本实施例中，所述体征数据采集装置3包括控制芯片31、与所述控制芯片分别连接的光电式心率传感器32、体温传感器33、Wi-Fi串口模块(图中未示出)、Zigbee串口模块(图中未示出)、显示器34和电源(图中未示出)；
所述光电式心率传感器32用于检测患者的心率；
所述体温传感器33用于检测患者的体温；
所述控制芯片31用于采用限幅滤波和中值滤波对所述心率进行滤波，并将滤波后的心率和所述体温通过所述Wi-Fi串口模块上传至Onenet云平台，患者家属通过移动终端从所述Onenet云平台上获取患者体征数据，查看患者的情况；还用于将滤波后的心率和所述体温通过Zigbee串口模块上传至所述主操控平台1进行显示、分析和报警。所述控制芯片31采用STM32F1作为核心处理器，该处理器内核架构ARM Cortex-M3具有高性能、低成本、低功耗等特点。光电式心率传感器32、体温传感器33、显示器34与控制芯片31之间采用I2C总线连接，整板可以采用5V锂电池供电，并可以使用micro-USB进行充电。
为了实现便携，体征数据采集装置为一佩戴在患者手腕上的手环。
实际环境测量中存在环境光干扰和运动的扰动，测量到的反射光强信号并不是全部准确，存在很多无用的噪声，需要通过滤波器来减小噪声对有效数据的干扰。来获得更接近真实值的数据。本系统采用限幅滤波和中值滤波对采集到的原始数据滤波并根据心率计算公式计算出心率的具体数值。
1、限幅滤波
限幅滤波通过对测量数据的幅值设定阈值来滤除超出阈值范围的明显不正确的干扰，经滤波前的数据如图6所示
可以看到，圈内的数据有大量幅值明显超过理论值的噪声。通过经验确定，限幅滤波的上下限阈值分别取：上限15000，下限45000。经过限幅滤波后的数据如图7所示
2、中值滤波
经过限幅滤波后，可以看到采集到的光强数据已经较为接近理想数据，但是仍然存在较多脉冲噪声，因此选用中值滤波对信号进行第二次滤波处理。
中值滤波对脉冲噪声具有良好的滤除作用，并且在滤除噪声的同时可以较好的保留信号的边缘，这些特性是线性滤波所不具有的。同时中值滤波算法较其他滤波器对硬件计算量的要求较低，不需要进行卷积等复杂运算，可以节省处理器性能，降低系统功耗。
对信号进行中值滤波时，首先定义一个长度为奇数J的窗口，J＝2N+1,N为正整数。设在某一个时刻，窗口内的信号样本为x(i-N)，…，x(i)，…，x(i+N)，其中x(i)为位于窗口中心的信号样本值。对这J个信号样本值按从小到大的顺序排列后，其中值，在i处的样值，便定义为中值滤波的输出值。经中值滤波后的数据如图8所示
经过中值滤波后的数据已经非常平滑，几乎所有噪声都已经被滤除，可以用于心率及血氧的计算。
主操控平台1通过无线传输设备与所述点滴控制系统2和所述体征数据采集装置3连接，用于存储每一患者的身份信息、读取患者的点滴的滴速和液位、读取患者的体征数据、根据所述滴速、所述液位和所述体征数据分析是否异常，并进行异常报警和显示。
所述主操控平台1包括数据传输模块、数据分析模块、数据显示界面和报警模块；所述数据传输模块用于读取滴速、液位和体征数据，并向所述点滴控制系统和体征数据采集装置传输操控指令；所述数据分析模块用于分析滴速、液位和体征数据，并根据设定的阈值判断是否发生异常信号，当发生异常信号时控制所述报警模块进行报警，并输送至所述数据显示界面进行显示；所述异常信号包括体温不在正常体温范围内、心率不适、输液速度不在设定滴速范围内、输液器堵塞、输液器液量异常和电量不足。
如图4和5所示，所述数据显示界面包括每一患者的信息显示窗口、报警窗口、设备管理窗口和配置窗口，所述每一患者的信息显示窗口用于显示患者的身份信息、输液类型、滴速设置、输液量设置、滴速、液位、剩余时间、心率和体温。在显示方面，通过可视化的数据界面，可以精确的获取输液速度、输液时长、剩余液量、即时心律、输液器即时温度，供护士、医生查看，同时本发明设置了OLED显示屏，可在输液现场让患者及家属查看输液速度、剩余液量等。护士可以通过电脑窗口进行远程操控，直接调整好合适的液速，并且可以根据患者的年龄、性别、输液类型自动推荐合适的液速，较好地解决患者输液时无家属陪同时会遇到的各种不便，也能帮助护士更好的掌握患者情况，做到让患者输液时无其他可影响因素、安心输液。
该系统设置的主操作平台1十分简单易操作，只需打开端口连接，就可实时检测观察，可自由控制，自由设置警报阈值，更加人性化，并且数据可以共享、保存。
其中，无线传输设备包括设于所述主操控平台1的ZigBee主机4和与所述点滴控制系统2、所述体征数据采集装置3连接的ZigBee路由器5，所述ZigBee路由器5与所述ZigBee主机4之间进行数据传输。
数据传输方面利用ZigBee点对点模式进行无线传输。ZigBee将从机(点滴控制系统2和体征数据采集装置3)所采集的液速，剩余液量，患者体征数据发送至主机(主操控平台1)，主机再将调整后的液速发送至对应从机。在点对点模式下，主机只与对应从机进行单线数据传输，减少了不必要的传输。且从机与处理器见采用双向唤醒的方式进行连接，在不进行发送时，从机进入待机状态，当要发送信息时，处理器先发送唤醒信号唤醒从机再进行发送，同理，在接收时只有从机对处理器唤醒后，处理器才开启串口外设进行数据接收。大大减小了非工作状态下电量的消耗。
对比蓝牙与Wi-Fi，在相同的电量下蓝牙只能工作几周，Wi-Fi仅能工作几小时。而ZigBee的功耗很低，可支持设备使用六个月至一年左右的时间。另外ZigBee的传输速率较小且协议简单，大大降低了ZigBee设备的成本。另一方面蓝牙连接只能点对点连接，而ZigBee可以多点连接，WiFi虽然也能并网连接，但功率太大，不宜采用
综上，本发明具备以下优点：
(1)控制系统主从式结构的采用
控制系统采用主从式结构，整个系统由一台主机控制，可以通过ZigBee连接多个从机，做到一对多的控制。而且这种主从式结构中，各个从机之间不会互相干扰。另外一个优点是可以更便捷的添加和去除从机，各种场合都能轻松应对。
(2)主操作平台的界面
界面设计简洁且有效，平铺是的界面设计，可以让观测人员一目了然，每个患者有单独小窗口，不会造成各个患者之间的混乱。具有设备管理和登录窗口等，符合人体视觉设计，操作方便。
(3)点滴控制系统的硬件结构
硬件结构整体轻便简洁，便于移动、安装和更换。红外发射管和红外接收管的安装使用榫卯结构，方便对红外发射管和红外接收管的安装和更换。调速部分挤压齿采用互相咬合的齿形结构，能够更好的挤压输液管，更好的调控输液速度。
(4)体征数据采集装置
主控板将OLED显示器、光电式心率传感器、体温传感器、Wi-Fi串口模块等合理安排位置，集成在一块比较小的电路板上，充电口的预留和ZigBee串口模块的安放符合人体工学设计，让患者的使用更舒适。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种便捷式医疗场所患者智能监控系统，其特征在于，所述系统包括：
点滴控制系统，设于每一输液患者的输液器械中，用于检测点滴的滴速和点滴瓶内的液位，以及控制点滴的滴速；
所述点滴控制系统包括用于悬挂点滴瓶的挂钩，设于所述挂钩上用于感知液位的压力传感器，用于检测滴速的滴速检测模块，用于控制滴速的滴速控制模块以及控制器；所述控制器用于根据所述滴速检测模块进行的滴速信号和/或主操控平台发来的操控指令控制所述滴速控制模块对滴速进行控制，还用于根据所述压力传感器检测的压力信号计算液位；
在输液过程中，由于液量不断减少液重降低，对压力传感器的正压力减少，压力传感器上应变电阻发生变化，导致电压变化，电压再通过AD转换器转换后传入控制器中，经过滤波后得到稳定值，从而感知到细微变化液量为G＝(L-Δl)，L为输入至主操控平台内的预设输液量，Δl为经过时间T后的剩余液量，计算出减少液量G经过时间T变化，见公式(1)；
ΔV压＝G/T (1)；
另一部分红外检测电路由数对相对设置的红外发射管与红外接收管组成，当液滴滴过红外发射管与红外接收管之间时，红外接收管波形变化，由外部电路比较放大后将数字信号传入控制器，当一滴液滴落下时，上下两对红外发射管与红外接收管之间的波形传入时间差为Tn，上下两对红外发射管与红外接收管间距离固定为D，使用重力速度公式(2)求得每两对红外发射管与红外接收管速度，再用公式(3)求其平均值；
Figure FDA0002973669610000011
V红＝V1+V2+...+Vn/n (3)；
得到两部分速度在每个周期V红进行比对，按规律性分配权重大小得到液速V总减少液量，见公式(4)；
G总＝V总*T (4)；
所述滴速控制模块包括设于输液管周围的挤压齿，与所述挤压齿连接的螺旋轮以及与所述螺旋轮连接的舵机，所述舵机与所述控制器连接，所述控制器将所述主操控平台发来的控制指令处理后，控制所述舵机转动，所述舵机带动螺旋轮旋转推动所述挤压齿向输液管轴心运动或背向输液管轴心运动，实现对滴速的控制；
体征数据采集装置，用于检测患者的体征数据，所述体征数据包括体温和心率；
主操控平台，通过无线传输设备与所述点滴控制系统和所述体征数据采集装置连接，用于存储每一患者的身份信息、读取患者的点滴的滴速和液位、读取患者的体征数据、根据所述滴速、所述液位和所述体征数据分析是否异常，并进行异常报警和显示；
数据传输方面利用ZigBee点对点模式进行无线传输；
所述体征数据采集装置包括控制芯片、与所述控制芯片分别连接的光电式心率传感器、体温传感器、Wi-Fi串口模块、Zigbee串口模块、显示器和电源；
所述光电式心率传感器用于检测患者的心率；
所述体温传感器用于检测患者的体温；
所述控制芯片用于采用限幅滤波和中值滤波对所述心率进行滤波，并将滤波后的心率和所述体温通过所述Wi-Fi串口模块上传至Onenet云平台，患者家属通过移动终端从所述Onenet云平台上获取患者体征数据，查看患者的情况；还用于将滤波后的心率和所述体温通过Zigbee串口模块上传至所述主操控平台进行显示、分析和报警。
2.根据权利要求1所述的便捷式医疗场所患者智能监控系统，其特征在于，所述滴速检测模块包括容纳滴斗的空腔，相对设于所述空腔内壁的红外发射管和红外接收管，以及设于所述空腔内壁上用于接收口红外光的接收孔，通过所述红外接收管接收到经液滴后的红外光的光强变化而输出变化电压信号，所述变化电压信号经放大整形后转换为TTL电平信号输送至所述控制器进行计数，结合时间信号计算滴速。
3.根据权利要求1所述的便捷式医疗场所患者智能监控系统，其特征在于，所述体征数据采集装置为一佩戴在患者手腕上的手环。
4.根据权利要求1所述的便捷式医疗场所患者智能监控系统，其特征在于，所述无线传输设备包括设于所述主操控平台的ZigBee主机和与所述点滴控制系统、所述体征数据采集装置连接的ZigBee路由器，所述ZigBee路由器与所述ZigBee主机之间进行数据传输。
5.根据权利要求1或4所述的便捷式医疗场所患者智能监控系统，其特征在于，所述主操控平台与所述点滴控制系统和所述体征数据采集装置采用双向唤醒方式进行连接，在无数据传输时，所述点滴控制系统和所述体征数据采集装置进入待机状态。
6.根据权利要求1所述的便捷式医疗场所患者智能监控系统，其特征在于，所述主操控平台包括数据传输模块、数据分析模块、数据显示界面和报警模块；
所述数据传输模块用于读取滴速、液位和体征数据，并向所述点滴控制系统和体征数据采集装置传输操控指令；
所述数据分析模块用于分析滴速、液位和体征数据，并根据设定的阈值判断是否发生异常信号，当发生异常信号时控制所述报警模块进行报警，并输送至所述数据显示界面进行显示；所述异常信号包括体温不在正常体温范围内、心率不适、输液速度不在设定滴速范围内、输液器堵塞、输液器液量异常和电量不足。
7.根据权利要求6所述的便捷式医疗场所患者智能监控系统，其特征在于，所述数据显示界面包括每一患者的信息显示窗口、报警窗口、设备管理窗口和配置窗口，所述每一患者的信息显示窗口用于显示患者的身份信息、输液类型、滴速设置、输液量设置、滴速、液位、剩余时间、心率和体温。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110960750A (zh) * 2019-11-11 2020-04-07 云南大学 一种静脉滴注智能物联网监控系统和方法
CN111588946A (zh) * 2020-07-01 2020-08-28 哈尔滨理工大学 一种具备心率监测功能的智能输液系统
CN113198067A (zh) * 2021-06-03 2021-08-03 浙大城市学院 自动医护监控系统
CN113288088B (zh) * 2021-06-29 2023-09-15 北京理工新源信息科技有限公司 一种基于生命体征检测的实时体温监测预警系统
CN114400077A (zh) * 2021-07-16 2022-04-26 刘银环 智能化输液速率管理系统
CN113456040B (zh) * 2021-08-02 2022-02-11 曜立科技(北京)有限公司 一种用于神经介入治疗的术后患者监管系统
CN116584907A (zh) * 2023-06-19 2023-08-15 江苏海洋大学 一种基于物联网病区临床护理系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103736163A (zh) * 2013-12-26 2014-04-23 西安交通大学 基于无线传感器网络的智能点滴系统
CN104147662A (zh) * 2014-08-29 2014-11-19 冯建国 输液点滴智能控制装置
CN106075633A (zh) * 2016-06-15 2016-11-09 西安医学高等专科学校 一种多功能输液装置
CN108888246A (zh) * 2018-05-08 2018-11-27 广西师范大学 一种住院智能护理系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011149857A1 (en) * 2010-05-24 2011-12-01 Abbott Diabetes Care Inc. Method and system for updating a medical device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103736163A (zh) * 2013-12-26 2014-04-23 西安交通大学 基于无线传感器网络的智能点滴系统
CN104147662A (zh) * 2014-08-29 2014-11-19 冯建国 输液点滴智能控制装置
CN106075633A (zh) * 2016-06-15 2016-11-09 西安医学高等专科学校 一种多功能输液装置
CN108888246A (zh) * 2018-05-08 2018-11-27 广西师范大学 一种住院智能护理系统

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