CN110652627A - 一种输液状态监视及滴速控制的移动式外挂模块 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于呼吸频率和目标血氧值协同控制的氧气输出系统，主要由控制模块、血氧监测模块、呼吸频率传感器、流量控制模块、流量截止阀、人机交互界面、通讯模块以及控制算法组成。本发明的有益效果是：流量截止阀根据呼吸频率变化实时响应，使氧气输出与患者呼吸动作保持同步，比现有技术减少了约50%的氧气消耗量。同时，氧疗过程中血氧监测模块实时监测患者血氧值是否稳定保持在目标血氧控制范围内，并动态调整氧气输出流量，保证了氧疗的有效性和安全性。

Description

一种输液状态监视及滴速控制的移动式外挂模块

技术领域

一种输液状态监视及滴速控制的移动式外挂模块,属于输液监护仪配套使用的即插即用部件，属于医疗器械范畴。

背景技术

输液治疗是最常用的临床技术手段之一，也是临床风险较高的治疗方式。为了在输液过程中实现动态监视，各种输液监护仪也应运而生。限于体积和重量，但现有的输液监护仪便携性能差，输液患者上厕所、患者离床检查、儿童长时间固定位置不能依从时，现有的输液监护仪均无法离开原有固定位置脱机使用，不利于输液监护仪在常规患者中的广泛应用。

为此，本发明提出了一种输液状态监视及滴速控制的移动式外挂模块，有利于进一步满足临床需要，填补该领域的技术空白。

发明内容

一种输液状态监视及滴速控制的移动式外挂模块，主要由输液瓶固定接口、输液管路固定装置、滴速测量装置、滴速控制模块、主机通讯串口、探头通讯串口及防护外壳组成；一种输液状态监视及滴速控制的移动式外挂模块，与专用输液监护仪配套使用，两者采用数据线和通讯串口快捷连接、联通工作；在患者离开输液固定位置时，本发明拔除数据线与专用输液监护仪快速分离，患者携带本发明连同输液瓶及输液管路离开；本发明与专用输液监护仪分离后能脱机独立使用，并使输液滴速在脱机后保持原有滴速控制状态。

一种输液状态监视及滴速控制的外挂模块，其中：

所述的输液瓶固定接口是指设置在防护外壳上方位置、与输液瓶口牢固结合的机械部件。输液瓶固定接口用于本发明与输液瓶之间的结合固定，使本发明能牢固悬吊在输液瓶口下方，便于输液器穿刺针与输液瓶保持稳定连接。输液瓶固定接口的形状不限，具体为张口夹、或卡扣、或机械抓手、或钳口任意一种，输液瓶固定接口能兼容不同输液瓶瓶颈的结合固定。

所述的输液管路固定装置设置在本发明防护外壳的一个侧面，形状与输液器滴斗及滴斗上下的输液管路吻合。

所述的输液管路固定装置用于输液器滴斗及输液管路的在本发明中的限位和固定，使输液滴斗限定在滴速测量装置的有效监测区域内，并使输液管路限定在滴速控制模块的有效控制行程内。输液管路固定装置通常设计为与防护外壳一次性注塑成型的限位槽，采用高分子材料注塑成型，呈纵向布局、上相贯通；输液管路固定装置也可以采用金属材料或抗形变的非金属材料机床加工成型。

所述的滴速测量装置采用光电式液滴传感器制成，滴速测量装置设置在输液管路固定装置的输液滴斗所在位置的外周，具体位置是输液液滴成形乳头与滴斗内最高液面控制线间距内的外周两侧。滴速测量装置经由本发明的主机通讯串口、导线与输液监护仪的通讯串口联通，滴速测量装置获取的监测信号传输到输液监护仪信号处理单元中。所述的光电式液滴传感器采用电子光学对管制备，电子光学对管一端为发射管、另一端为接收管，电子光学对管包括红外对管和激光对管等。发射管与接收管保持30mm-35mm间距，电子光学对管位置限定在输液滴斗的液滴滴落轨迹内。滴速测量装置的工作原理是：当输液滴斗内没有液滴通过时，接收管受光导通，输出为0；当输液滴斗内有液滴通过时，液滴折射光线，接收管的光通量不足，输出为1，以此判定有无液滴经过，计算出每分钟的输液滴速。电子光学对管光通量变化信号通过主机通讯串口、导联线传输到输液监护仪的信号处理单元处理后在显示界面读出。

所述的滴速控制模块设置在输液管路固定装置的外周，滴速控制模块主要由直流电机、传动件、节流件组成，其中节流件设置在输液滴斗下方的输液管路外侧。直流电机通过主机通讯串口、导联线与输液监护仪的通讯串口联通，并按照输液监护仪的指令动作；传动件连接直流电机转轴，由直流电机驱动做出位移动作；节流件固定在传动件的前端，节流件跟随传动件做出相同的位移动作。滴速控制模块的工作原理是：直流电机根据输液监护仪给出的滴速值开始对应动作，传动件驱动节流件位移，使节流件卡紧或松开对输液管路外周的挤压，使输液管路的节流面积发生改变，从而实现滴速的控制。节流件挤压输液管辂、做出卡紧动作时，输液管路内的节流面积逐步变小，即输液管路通道逐步变小，输液滴速随之不断减小直到滴速为零；反之，节流件对输液管路松开动作时，输液管路的节流面积逐步变大，输液管路的通道逐步变大，输液滴速也不断增加。所述的直流电机包括带有信号反馈的减速电机、步进电机及伺服电机等；传动件采用无毒刚性材料制备，形状包括螺杆、涡轮蜗杆或齿轮等；节流件采用无毒刚性材料制备，节流件形状包括片状、棒状、轮状、球状等。在滴速控制过程中，滴速控制模块与滴速测量装置联动工作，滴速控制模块动态监测实时滴速并反馈给输液监护仪控制主板，当滴速测量装置监测到实时滴速达到输液监护仪给出的滴速值时，直流电机停止工作。期间，滴速测量装置监测到滴速发生变化时，滴速控制模块即时响应，重新调整输液管路的节流面积，使滴速稳定保持在输液监护仪给出的滴速值或者滴速值允许偏离范围内，滴速值允许偏离范围设定为每分钟正负5滴。

在输液过程中，滴速过快引发患者心率加快、药物热原反应是常见的输液不良反应，因此在输液过程中动态监测体温和心率是必要的。本发明还设有心率与体温测量模块，所述的心率与体温测量模块用于输液过程中患者的心率及体温的动态监测，心率与体温测量模块主要由信号处理电路、心率传感器、体温传感器、导联线四部分组成。心率传感器和体温传感器集成在一个监测单元中，制备成为一个一体式的心率/体温探头；心率/体温探头经由导联线、探头通讯串口与信号处理电路联通工作。在输液过程中，将心率/体温探头固定在患者合适监测部位（比如胸口或者左侧腋窝），信号处理电路将获取的心率和体温信号放大并A/D转化后从主机通讯串口输出，经由导联线发送到输液监护仪中读出。

所述的主机通讯串口用于本发明与专用输液监护仪的连接通讯，具体做法是，采用两端设有接口匹配端子的9芯或12芯的导联线，将本发明的主机通讯串口与输液监护仪的通讯串口连接，联通工作。

所述的防护外壳用于本发明部件的集成安装和防护，防护外壳采用无毒高分子材料注塑成型。防护外壳外周设有主机通讯串口、探头通讯串口的安装口。

在输液过程的应用中，本发明与输液监护仪采用导联线联通工作，并由专用输液监护仪提供电源支持、操作界面、显示界面及远程数据通讯。这种技术方案的优点是：最大限度减小本发明的外部体积，减轻悬挂重量，提高本发明脱机使用时跟随输液瓶移动的便携性能。本发明与专用输液监护仪联通的导联线分离后，本发明进入脱机使用状态，直流电机断电后停止动作，传动件与节流件均保持在脱机前原有位置不变，输液滴速仍然保持在控制值不变，保证了输液控制的安全性。本发明与专用输液监护仪分离后，专用输液监护仪主机记录即时输液滴速和分离时间点；患者回归输液位置，将本发明与专用输液监护仪重新联通后，专用输液监护仪根据脱机时的输液滴速乘以脱机时长的计算方式，能够计算出脱机过程中输出的液体量，使输液余量计算、输液剩余时间等参数均保持在有效监测状态。但该技术方案存在的不足是：本发明与专用输液监护仪分离后，断开了供电电源，显示界面也被脱机，因此滴速、心率与体温无法实时监测并在显示界面读出。为弥补以上不足，本发明可采用的另一种实施案例是，在本发明现有结构基础上，还设有内部电源、通讯模块和显示屏。所述的内部电源采用充电电池，常用的是DC3.7V的充电电池，通讯模块采用蓝牙、Wifi或RF等常用技术，液晶显示屏可采用20mm×50mm断点液晶。这种实施案例的有益效果是，在本发明与专用输液监护仪脱开后，采用内部电源供电，滴速、心率与体温维持实时监测状态，监测结果在液晶显示屏读出，监测数据通过通讯模块上传到输液监护仪中；但这种实施案例的不足是，增加了重量、体积和生产成本。

本发明的有益效果是：采用外挂的方式与输液监护仪配套使用，患者需要离开输液位置时，能保持原有滴速脱机使用；患者回归输液位置重新联机使用时，输液余量、剩余输液时间等参数能有效计算获知，本发明的应用改变了传统输液监护仪的使用场景限制，增加了患者移动时的便携性，大大扩大了输液监护仪的适用范围。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明工作原理框图。

图3是本发明心率与体温测量模块的信号处理电路的布局图。

图4是本发明实施例2的结构示意图。

图中所示：输液瓶固定接口（1）、输液管路固定装置（2）、电子光学对管（3）、直流电机（4）、传动件（5）、节流件（6）、信号处理电路(7)、导联线（8）、主机通讯串口（9）、探头通讯串口（10）、防护外壳（11）、心率/体温探头（12）、充电电池（13）、通讯模块（14）、显示屏（15）、体温传感器（16）、心率传感器（17）。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体地说明本发明。

实施例1：本发明的心率与体温测量模块制备举例。

如图3所示，设计具体参数为：

1、供电电源：DC 5V，工作电流：5mA；

2、心率：量程25CPM-250CPM，分辨率1CPM ，计量误差+5bpm；

3、体温：量程25℃-50℃，分辨率：0.1℃ 计量误差：+0.2℃；

4、与主机通信接口：采用UART 、全双工串行通讯接口，1个起始位、8 个数据位、1个停止位、无奇偶校验位，波特率 9600bps；

5、工作模式：连续式实时监测；

6、布线：心率电极为两根，温度探头为 1 根；

7、管脚定义： RXD 数据接收，TXD 数据发送，GND 地；

8、电路外围要求：心率导联线、体温探头连线要求加屏蔽层，屏蔽效果良好；体温探头接插件要求接触电阻较小，接触电阻影响测量精度；体温探头引线长度保持一致。

实施例2 本发明增设内部电源、通讯模块及显示屏技术方案。

1、如图4所示，设计并制造输液瓶固定接口（1）、防护外壳（11）的注塑模具，采用PE材料注塑加工；输液管路固定装置（2）在防护外壳（11）上一次注塑成型。

2、电子光学对管（3）采用红外对管，具体型号为：

3、直流电机（4）采用微型步进电机，电阻30Ω，步进角18°/PPS，电感量9.5mH+15%，频率范围800-1200PPS。

4、传动件（5）采用涡轮蜗杆，紫铜金属加工，蜗杆长度30mm。

5、节流件（6）采用紫铜金属加工，前端为半球形，内螺纹与传动件（5）螺纹匹配。

6、心率/体温监测模块采用实施例1制备的部件。

7、导联线（8）采用四芯屏蔽信号线。

8、主机通讯串口（9）采用9芯Tepy-C转接口。

9、探头通讯串口（10）采用4芯耳机接口。

10、充电电池（13）采用DC3.7V、2700mA，经过升压后供心率/体温监测模块使用。

11、通讯模块（14）采用ESP8266串口WiFi模块，供电电压DC3.6V。

12、显示屏（15）采用长45mm、宽20mm的断点液晶，显示内容包括滴速、体温及心率。

实施例3：本发明工作方式举例。

将实施例2制备的产品必须与专用的输液监护仪配套使用，具体工作方式是：

1、将药品输液瓶的瓶口与输液瓶固定接口（1）牢固连接，输液器穿刺针插入瓶口丁基胶塞内，将输液器滴斗及管路置入输液管路固定装置（2）内限定，排出输液器内的空气。

2、将体温传感器（16）、心率传感器（17）固定在患者左侧腋窝，采用医用胶布固定。

3、采用9芯数据线将本发明的主机通讯串口与专用输液监护仪的数据接口连通，在专用输液监护仪的操作界面设置输液量500ml、输液器滴速系数15滴/min、输液滴速60滴/min，开始输液。

4、滴速控制模块接受输液监护仪给出的工作指令，开始调整输液滴速；滴速测量装置开始实时监测滴速，当即时滴速与输液监护仪设置滴速吻合时（60+5滴/min），滴速控制模块停止工作，保持现有滴速稳定。

5、心率与体温测量模块动态监测患者心率、体温，但心率或体温值发生偏离时，输液监护仪界面警示并将警示信息远程发送到护理终端。

6、期间，患者需要暂时离开输液位置上厕所，将本发明与输液监护仪的数据线拔出，本发明进入脱机状态使用，由于内部电源的供电，滴速、心率及体温通过WiFi发送到输液监护仪主机。

需要补充说明的是，在本发明不增设内部电源、通讯模块及液晶显示屏的状态下，如果将本发明与输液监护仪的数据线拔出，本发明进入脱机状态使用时，滴速控制模块的直流电机（4）停止动作，传动件（5）与节流件（6）锁止在原有位置，是输液滴速稳定保持在脱机前的状态，使原来设定的滴速不变。，但滴速监测、体温检测、输液状态异常警示等功能暂时处于关闭状态。本发明与输液监护仪主机采用数据线重新联通工作后，本发明恢复到实时监测与控制状态。

上述附图及实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施

例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中,对本发明的保护范围不构成任何限制。

Claims (4)

1.一种输液状态监视及滴速控制的外挂模块，主要由输液瓶固定接口（1）、输液管路固定装置（2）、滴速测量装置、滴速控制模块、主机通讯串口（9）、探头通讯串口（10）及防护外壳（11）组成，其中：所述的输液瓶固定接口（1）是指设置在防护外壳（11）上方位置、与输液瓶口牢固结合的机械部件；所述的输液管路固定装置（2）设置在本发明防护外壳（11）的一个侧面，形状与输液器滴斗及滴斗上下的输液管路吻合；所述的输液管路固定装置（2）用于输液器滴斗及输液管路的在本发明中的限位和固定，使输液滴斗限定在滴速测量装置的有效监测区域内，并使输液管路限定在滴速控制模块的有效控制行程内；所述的滴速测量装置采用光电式液滴传感器制成，滴速测量装置设置在输液管路固定装置（2）的输液滴斗所在位置的外周；所述的滴速控制模块设置在输液管路固定装置（2）的外周，滴速控制模块主要由直流电机（4）、传动件（5）、节流件（6）组成，其中节流件（6）设置在输液滴斗下方的输液管路外侧；所述的主机通讯串口用于本发明与专用输液监护仪的连接通讯；所述的防护外壳（11）用于本发明部件的集成安装和防护，防护外壳（11）外周设有主机通讯串口、探头通讯串口（10）的安装口；一种输液状态监视及滴速控制的外挂模块，其特征在于：与专用输液监护仪配套使用，两者采用数据线和通讯串口快捷连接、联通工作，在患者离开输液固定位置时，本发明拔除数据线与专用输液监护仪快速分离，患者携带本发明连同输液瓶及输液管路离开，本发明与专用输液监护仪分离后能脱机独立使用，并使输液滴速在脱机后保持原有滴速控制状态；患者回归输液位置，将本发明与专用输液监护仪重新联通后，专用输液监护仪根据脱机时的输液滴速乘以脱机时长的计算方式，能够计算出脱机过程中输出的液体量，使输液余量计算、输液剩余时间参数均保持在有效监测状态。

2.根据权利要求1所述的一种输液状态监视及滴速控制的外挂模块，其特征还在于：还设有心率与体温测量模块，所述的心率与体温测量模块用于输液过程中患者的心率及体温的动态监测。

3.根据权利要求1所述的一种输液状态监视及滴速控制的外挂模块，其特征还在于：本发明与专用输液监护仪联通的导联线（8）分离后，本发明进入脱机使用状态，直流电机（4）断电后停止动作，传动件与节流件均保持在脱机前原有位置不变，输液滴速仍然保持在控制值不变。

4.根据权利要求1所述的一种输液状态监视及滴速控制的外挂模块，其特征还在于：还设有充电电池（13）、通讯模块（14）、显示屏（15）。

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