CN110013581A - 一种输液报警系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输液报警系统，包括红外感应模块、电源模块、控制模块和报警模块；红外感应模块采用红外发射管和红外接收管来实现检测，用于检测滴管内是否有液滴滴落，以及滴管内输液液面是否有下降；控制模块接收红外感应模块的输出结果，控制模块的输出端连接报警模块；电源模块输出工作电源为控制模块、红外感应模块、报警模块供电；当滴管内无液滴滴落且输液液面下降时，控制模块判断输液结束，控制报警模块报警。本发明还公开了一种输液报警方法，便于医生对病人的输液情况进行及时的观察，还应有实时检测观测设备，便于医生对病人进行准确的病情分析。

Description

一种输液报警系统及方法
技术领域
本发明属于医疗设备技术领域，具体涉及一种输液报警方法及装置。
背景技术
输液是临床医学上最常用的治疗手段。在病人输液的过程中，往往由于病人体质虚弱、昏迷、入睡或者医护人员正在别处忙碌等而无法留意到输液全过程，从而需要专人监护，加重了护理人员的劳动负担，也不利于病区的综合管理。当输液完毕，若处理不及时，病人的血液就会因空管而倒流入输液针管内，视情况可出现严重后果。当然，处理过早，即药液还未完全输尽就摘瓶取管又会造成药液的浪费等等。
针对此问题，输液报警系统也有在各大中小型医院使用，目前公知的输液报警系统是由输液瓶重力变化进行检测液滴滴数的，通过液滴的滴落，液瓶重力发生变化，从而通过微小的重力差来进行液滴滴数检测，可以测出一分钟内的液滴滴落数，但是稳定性不够，误差也比较大。当然，也有部分系统能精确检测到输液的液滴滴速，直到液滴不滴了才采取拔针或换药处理，但是不能达到提前通知护士做好拔针或换药准备，病房多，留给护士拔针或换药的时间少，增加了护士处理拔针或换药的难度，更不可能实现一名护士看管多个病房。
随着医疗水平的不断进步，急需检测技术灵敏、提前报告输液情况的输液装置在各大医院使用。
发明内容
为克服现有技术中输液液滴检测误差大，不能提前报告液体剩余量的缺点，也为了能够对输液过程进行详细的观测，本发明提供一种输液报警系统及方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种输液报警系统，包括红外感应模块、电源模块、控制模块和报警模块，其中，红外感应模块采用红外发射管和红外接收管来实现检测。用于检测滴管内是否有液滴滴落，以及滴管内输液液面是否有下降。控制模块接收红外感应模块的输出结果，电源模块输出工作电源为控制模块供电，控制模块的输出端连接报警模块。当滴管内无液滴滴落且输液液面下降时则判断输液结束，控制报警模块发出报警。
红外感应模块包括上端检测单元、下端检测单元，上端检测单元和下端检测单元的输出端分别连接控制模块。上端检测单元位于滴管内滴液滴落处水平线以下，用于检测滴管内是否有液滴滴落，下端检测单元位于滴管内输液液面水平线以下，用于检测滴管内输液液面是否有下降。
进一步的，红外发射管和红外接收管分别位于滴管两侧，红外发射管发射红外线穿过滴管到达红外接收管。红外感应模块具体为940nm红外发射管和HS0038型号的红外接收管。
进一步的，控制模块通过对接收管输出脉冲进行波形检测以及分析，识别出二次低电平脉冲便可准确判断有无液滴滴落。没有液滴流过时，红外接收管会接收到红外发射管发射的红外线从而一直为高电平输出；而当有液滴滴落时会对红外线产生折射、反射、散射等一系列光学效应从而使红外光信号在很短的时间内产生急剧衰减或增强，在红外光被挡住时，红外接收管会输出低电平。液滴下落过程中红外接收管输出信号会产生两次连续高频低电平脉冲信号，前一个低电平脉宽较长后面紧跟着一个脉宽比较窄的低电平脉冲。上述检测方法在可靠检测环境下几乎100％准确。
在输液快结束时，首先滴管内没有液滴滴落，其次，滴管内液面会下降，当液面下降经过红外线时会使得红外接收管输出产生一次电平跳变，检测该电平跳变便可用作输液结束的判断条件。
作为优选的，为了控制模块方便处理红外接收管输出的脉冲，对红外接收管输出的脉冲信号采用滤波电路和软件滤波进行滤波处理。
作为优选的，红外发射管进行PWM波载波调制，具体采用38KPWM波进行载波调制。
作为优选的，为了降低环境干扰，使红外发射管输出稳定的红外光，红外发射管的供电采用恒流驱动电路，如：集成运放负反馈型恒流驱动电路(运放+MOS)。
作为优选的，控制模块对液滴进行计数，以及记录相邻两个液滴的时间间隔，这样每个液滴的瞬时速度，以及平均速度都可以计算出来。还可以设置输液瓶容量，滴系数(滴/ml)等常量。由液滴数的累计量、滴系数就可以算出已经输液的液体体积，用瓶子的总容量减去已经输液的体积得到剩余容量。然后由剩余液体容量和当前的滴速度可以算出预期的输液剩余时间。可以采用蜂鸣器实时监测报警，采用显示装置实时显示液滴滴速，剩余时间等。
作为优选的，电源模块包括可充电电池，使用IP5303电源芯片，1.0A同步升压转换，1.2A同步开关充电。输入电压5V，输出3.7V。输出接3.7V可充电电池。
进一步的，输液报警系统还包括通过客户端，通过有线或无线通信形式接入局域网或互联网与输液报警系统进行数据交换，用户就可以通过客户端实现相应的交互式体验。
本发明还提供了一种输液报警方法，包括以下步骤：
红外感应模块的红外发射管发射红外线穿过滴管到达红外接收管，控制模块通过对红外接收管输出脉冲进行波形检测及分析：
没有液滴流过时，红外接收管会接收到红外发射管发射的红外线从而一直为高电平输出；有液滴流过时，液滴下落过程中红外接收管输出信号会产生两次连续高频低电平脉冲信号，前一个低电平脉宽较长后面紧跟着一个脉宽比较窄的低电平脉冲。当识别出二次低电平脉冲，则判断有液滴滴落，反之，判断无液滴滴落；当产生一次电平跳变，则判断输液液面下降；
当滴管内无液滴滴落且输液液面下降时，控制模块判断输液结束，控制报警模块报警。
进一步的，控制模块对液滴进行计数，以及记录相邻两个液滴的时间间隔、输液瓶容量、滴系数；由液滴数的累计量、滴系数算出已经输液的液体体积，用瓶子的总容量减去已经输液的体积得到剩余容量；然后由剩余液体容量和当前的滴速度算出预期的输液剩余时间。
本发明所达到的有益效果是：该发明便于医生对病人的输液情况进行及时的观察，还应有实时检测观测设备，便于医生对病人进行准确的病情分析，能提高医生们的工作效率，也容易为病人们提供更好的服务。
附图说明
图1是本发明实施例的输液报警系统的逻辑结构图；
图2是本发明实施例的输液报警系统的红外检测模块的结构示意图。
图3是本发明实施例的输液报警系统的恒流驱动电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例的输液报警系统包括红外感应模块、电源模块、控制模块和报警模块。在输液快结束时，首先滴管内没有液滴滴落，其次，滴管内液面会下降，当液面下降经过红外线时会使得红外接收管输出产生一次电平跳变，检测这个电平跳变便可用作输液结束的判断条件。本实施例的输液报警系统能够克服现有输液液滴检测误差大，不能提前报告液体剩余量的缺点，也能够对输液过程进行详细的观测。下面对各模块进行详细介绍。
如图2，红外感应模块包括均采用红外发射管和红外接收管来实现检测的上端检测单元和下端检测单元，具体为940nm红外发射管和HS0038型号的红外接收管，红外发射管和红外接收管分别位于滴管两侧。上端检测单元位于滴管内滴液滴落处水平线以下，用于检测滴管内是否有液滴滴落，下端检测单元位于滴管内输液液面水平线以下，用于检测滴管内输液液面是否有下降；
上端检测单元和下端检测单元的输出端分别连接控制模块，电源模块输出工作电源为控制模块供电，控制模块的输出端连接报警模块。控制模块接收上端检测单元和下端检测单元的输出结果，当滴管内无液滴滴落且输液液面下降时则判断输液结束，控制报警模块发出报警。
上端检测单元，位于滴管内滴液滴落处水平线以下，用于检测滴管内是否有液滴滴落。红外发射管和红外接收管分别位于滴管两侧，红外发射管发射红外线穿过滴管到达红外接收管。没有液滴流过时，红外接收管会接收到红外发射管发射的红外线从而一直为高电平输出；而当有液滴滴落时会对红外线产生折射、反射、散射等一系列光学效应从而使红外光信号在很短的时间内产生急剧衰减或增强，在红外光被挡住时，红外接收管会输出低电平。通过实验室测试以及分析表明，液滴下落过程中红外接收管输出信号会产生两次连续高频低电平脉冲信号，前一个低电平脉宽较长后面紧跟着一个脉宽比较窄的低电平脉冲(这其实是由于液滴的椭球外形以及自由落体运动过程对红外光产生影响)。通过对接收管输出脉冲进行波形检测以及分析，识别出二次低电平脉冲便可准确判断有无液滴滴落，在可靠检测环境下几乎100％准确。
下端检测单元，下端检测单元位于滴管内输液液面水平线以下，用于检测滴管内输液液面是否有下降。也就是判断输液结束的关键标志。红外发射管和红外接收管分别位于滴管两侧，红外发射管发射红外线穿过滴管到达红外接收管。
为了后续控制模块方便处理红外接收管输出的脉冲，对红外接收管输出的脉冲信号进行了一定的滤波处理，电路采用的是HS0038数据手册的标准参考电路(一个滤波电容)，有一定滤波效果。
红外发射管是加了38K PWM波进行了载波调制的，为了降低环境干扰，使红外发射管输出稳定的红外光，红外发射管的供电采用了现有的集成运放负反馈型恒流驱动电路(运放+MOS)，如图3。
控制模块：主要是通过单片机对红外接收管输出的脉冲信号进行分析，二次低电平脉冲可识别为一个液滴。对液滴进行计数，以及记录在相邻两个液滴的时间间隔，这样每个液滴的瞬时速度，以及平均速度都可以计算出来。此外在人机交互界面可以设置各种滤波参数(本滤波采用FFT和滑窗算法，所指滤波参数是指FFT中获取采样点的密度以及滑窗算法中大窗和小窗的时间宽度)，输液瓶容量，滴系数等常量。由液滴数的累计量、滴系数(滴/ml)就可以算出已经输液的液体体积，用片瓶子的总容量减去已经输液的体积得到剩余容量。然后由剩余液体容量和当前的滴速度可以算出预期的输液剩余时间。
系统供电电源模块：使用IP5303电源芯片，1.0A同步升压转换,1.2A同步开关充电。输入电压5V，输出3.7V。输出接3.7V可充电电池。
报警模块：采用蜂鸣器实时监测报警，采用显示装置实时显示液滴滴速，剩余时间等；相关识别算法以及计算过程详见单片机代码。
实时监测模块：通过WIFI模块接入局域网或互联网与输液报警系统进行数据交换，用户就可以通过远程app客户端实现相应的交互式体验。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种输液报警系统，其特征在于：包括红外感应模块、电源模块、控制模块和报警模块；
红外感应模块采用红外发射管和红外接收管来实现检测，用于检测滴管内是否有液滴滴落，以及滴管内输液液面是否有下降；
控制模块接收红外感应模块的输出结果，控制模块的输出端连接报警模块；
电源模块输出工作电源为控制模块、红外感应模块、报警模块供电；
当滴管内无液滴滴落且输液液面下降时，控制模块判断输液结束，控制报警模块报警。
2.根据权利要求1所述的输液报警系统，其特征在于：
红外感应模块包括上端检测单元、下端检测单元；上端检测单元和下端检测单元的输出端分别连接控制模块；
上端检测单元位于滴管内滴液滴落处水平线以下，用于检测滴管内是否有液滴滴落；
下端检测单元位于滴管内输液液面水平线以下，用于检测滴管内输液液面是否有下降。
3.根据权利要求2所述的输液报警系统，其特征在于：
控制模块通过对上端检测单元的红外接收管输出脉冲进行波形检测及分析，当识别出二次低电平脉冲，则判断有液滴滴落，反之，判断无液滴滴落。
4.根据权利要求2或3所述的输液报警系统，其特征在于：
控制模块通过对下端检测单元的红外接收管输出脉冲进行波形检测及分析，当产生一次电平跳变，则判断输液液面下降。
5.根据权利要求1或2所述的输液报警系统，其特征在于：
红外发射管和红外接收管分别位于滴管两侧，红外发射管发射红外线穿过滴管到达红外接收管。
6.根据权利要求1所述的输液报警系统，其特征在于：
对红外接收管输出的脉冲信号采用滤波电路和软件滤波进行处理。
7.根据权利要求1所述的输液报警系统，其特征在于：
对红外发射管进行PWM波载波调制；红外发射管的供电采用恒流驱动电路。
8.根据权利要求1所述的输液报警系统，其特征在于：
控制模块对液滴进行计数，以及记录相邻两个液滴的时间间隔、输液瓶容量、滴系数。
9.根据权利要求1所述的输液报警系统，其特征在于：
还包括通过客户端，客户端通过有线或无线通信形式接入局域网或互联网与输液报警系统进行数据交换。
10.一种输液报警方法，其特征在于，包括以下步骤：
红外感应模块的红外发射管发射红外线穿过滴管到达红外接收管，控制模块通过对红外接收管输出脉冲进行波形检测及分析：
当识别出二次低电平脉冲，则判断有液滴滴落，反之，判断无液滴滴落；当产生一次电平跳变，则判断输液液面下降；
当滴管内无液滴滴落且输液液面下降时，控制模块判断输液结束，控制报警模块报警。
11.根据权利要求10所述的输液报警方法，其特征在于：
控制模块对液滴进行计数，以及记录相邻两个液滴的时间间隔、输液瓶容量、滴系数；由液滴数的累计量、滴系数算出已经输液的液体体积，用瓶子的总容量减去已经输液的体积得到剩余容量；然后由剩余液体容量和当前的滴速度算出预期的输液剩余时间。
12.根据权利要求10所述的输液报警方法，其特征在于：
还包括通过客户端，客户端通过有线或无线通信模块与互联网平台进行数据交换，用户通过客户端实现交互式体验。
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