CN110743063B

CN110743063B - 一种采用输液液位下限判测算法的输液看护设备

Info

Publication number: CN110743063B
Application number: CN201910976243.1A
Authority: CN
Inventors: 茅靖峰; 王玉荣; 郭依帆; 李文涛; 魏钰轩; 廖朔; 赵飞; 吴爱华; 易龙芳; 华亮
Original assignee: Nantong University
Current assignee: Nantong University
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2021-06-08
Anticipated expiration: 2037-12-14
Also published as: CN108096665B; CN108096665A; CN110743063A

Abstract

本发明公开了一种基于输液看护设备的输液液位下限判测算法，输液看护设备主要由n≥3个回字型夹持式液位监测模组、智能数据处理WiFi节点、数据处理WiFi主机和智能监控终端组成。回字型夹持式液位监测模组均夹持在输液管的上半部，其过孔内壁镀膜成黑色，过孔内壁开窗镀膜成白色；每个过孔内壁开窗处均嵌入有一对红外反射光电管；智能数据处理WiFi节点和数据处理WiFi主机对红外反射光电管输出的光电透射数据进行综合处理，并通过输液液位下限判测算法实现对被看护人输液到达下限的实时判测，同时，在智能监控终端上实现对输液到达下限事件的报警。本发明利用智能化和网络化技术，提高看护过程效率，减少看护人的体力付出和精神压力，降低看护意外事故。

Description

一种采用输液液位下限判测算法的输液看护设备

本申请是申请号：201711338360.2、申请日：2017-12-14、名称“基于自适应多冗余判测的输液看护设备”的分案申请。

技术领域

本发明涉及智能医疗设备领域，具体涉及一种基于自适应多冗余判测的输液看护设备。

背景技术

在当今信息化高度发展的时代，许多场合都需要智能化的设备来减少人们的工作量，同时还能提高工作的可靠性。现在医院病房的管理基本上还是传统的人工现场巡视的管理方式，护士和家属的大部分时间还是用在病人的看护上，精神注意力要非常高，病房看护人员的体力消耗、时间付出和精神压力也非常大，而且效率低。

发明内容

本发明的目的在于：针对老龄化社会和医疗看护特殊人群需求，通过融合人工智能、互联网和 WiFi/GSM移动通信技术，设计一种基于自适应多冗余判测的输液看护设备及算法，提供被看护人输液液位是否到达下限方面的智能辨识功能，并可在特定手机、手环、专用显示设备和电脑上实现提醒，以提高看护过程效率，减少看护人的体力付出和精神压力，降低看护意外事故。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

本发明给出的一种基于自适应多冗余判测的输液看护设备及算法，包括n个(n≥3)回字型夹持式液位监测模组、智能数据处理WiFi节点、数据处理WiFi主机和智能监控终端组成。其特征是：n 个回字型夹持式液位监测模组均夹持在输液管的上半部，其过孔内壁镀膜成黑色，过孔内壁开窗镀膜成白色；每个过孔内壁开窗处均嵌入有一对红外反射光电管；智能数据处理WiFi节点具有Y个 (Y≥n)数模转换通道；每一个红外反射光电管的输出与智能数据处理WiFi节点的一个数模转换通道相连接；智能数据处理WiFi节点具有基于阈值 T的n值判定算法，可判测出实际接入的红外反射光电管个数n值，并向数据处理WiFi主机发送n值和对应n个通道的光电透射数据R_j(j∈[1,n])；数据处理WiFi主机内运行有输液液位下限判测算法。

智能监控终端具有输液液位下限判测算法，其算法步骤包括：

(1)当输液开始，且初值判测按键有效的条件下，进行环境初值判测初始化：

(i)将输液液位到达下限事件逻辑变量清零，PLL＝0。

(ii)接收回字型夹持式液位监测模组连接的数量值n；

(iii)建立n个k级深度的先入先出数据结构队列FIFOB_j；

(iv)接收光电透射数据R_j，并以j为索引，以先入先出的数据结构存储和更新方式，压入对应的队列FIFOB_j中，队列中的每个元素编号为R_jd，d∈[1,k]；

(v)每个队列第一次接收满k个值时，计算该队列的光电透射初值，

(2)在输液进行过程中，初值判测按键无效、启动按键有效的条件下，进行光电透射数据循环采集处理：

(i)持续接收光电透射数据R_j，并以j为索引，以先入先出的数据结构存储和更新方式，压入对应的队列FIFOB_j中；

(ii)以Tn为周期，循环计算每个队列的光电透射值，

(iii)将每个队列的光电透射值R_jt与该队列的光电透射初值R_j0进行比较，若R_jt<0.2R_j0时，将队列输液液位到达下限事件逻辑变量置位，PLL_j＝1，否则，PLL_j＝0。

(3)状态判定：

(i)若n个PLL_j有半数以上为1，则认定输液液位到达下限事件成立，PLL＝1。否则认定输液液位到达下限事件不成立，PLL＝0。

(ii)跳转至光电透射数据循环采集处理。

所述智能数据处理WiFi节点具有Y个模数转换单元通道数，其中Y≥n，在其CPU单元的控制下，每一隔T_n周期，循环采集一遍Y个模数转换单元通道，并通过对Y个通道数据的判别智能地获知连接的回字型夹持式液位监测模组n的数量。

所述智能监控终端包括具有网络通讯功能的计算机、手机、手环或是专用显示设备。且至少具有一种及以上的声音、图像、振动形式的报警功能。

所述智能监控终端在PLL＝1时，触发报警功能，在PLL＝0时，报警消除。

所述红外反射光电管的工作电源由智能数据处理WiFi节点提供。

与现有技术相比本发明的优点在于：

(1)在输液液位下限的监测方面，采用n个红外反射光电管和k个反馈量进行综合判别，采用冗余的多个红外反射光电管检测，避免了单一光电管反馈引起的误判别，提高了判别的可靠性。

(2)在输液液位下限的监测算法方面，设置了环境初始化模块，光电透射初值根据每个应用个案实际情况实时计算，使得设备可以适用于不同输液导管及输液液体的颜色测量，提高了设备的灵活性和自适应性。

(3)在红外反射光电管的配置上，可以连接Y以内的任意个数，智能数据处理WiFi节点能够自动识别n的个数，提高了应用的自适应性。

(4)在人机接口方面，远程智能监控终端可以是具有网络通讯功能的电脑、手机、手环或是专用显示设备，赋予本设备应用在人机接口的良好可适应性、界面的友好性。

本发明设计针对老龄化社会和医疗看护特殊人群需求，通过融合人工智能、互联网+和WiFi/GSM 移动通信技术，实现对被看护人的输液液位监测方面的智能辨识和远程提醒功能。

对于辨识结果能具备针对手机、手环、专用显示设备和远程PC机平台的声、光、震动和显示报警功能，使得医务人员及家属对看护活动的体力消耗、时间付出和精神压力大大减少。

本发明实现对医院病人以及其他特殊人群活动状态的监控，可有效减少医务人员及家属的对看护活动的体力付出和精神压力，提供看护过程的便捷性，同时增强医院管理的可靠性，减少不必要的医疗伤害事故的发生，对医院管理人员以及家属来说非常有实用意义。

附图说明

图1为本发明的一个实施案例总体结构原理图。

图2为回字型夹持式液位监测模组结构组成原理图。

图3为回字型夹持式液位监测模组内壁及红外反射光电管安装示意图。

图4为红外反射光电管工作原理图。

图5为智能数据处理WiFi节点结构组成原理图。

图6为数据处理WiFi主机结构组成原理图。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明。

参见附图1，本发明装置所述及内容分别安置于病房1和远程智能监控终端2。

n个(n为奇数，n≥3)回字型夹持式液位监测模组3均束缚在输液管4的上半部，每个回字型夹持式液位监测模组3均与智能数据处理WiFi节点5相连接，智能数据处理WiFi节点5与数据处理WiFi主机6通过WiFi进行数据通讯，输液液位下限判测算法7运行于数据处理WiFi主机6中，数据处理WiFi主机6的判测结果通过WiFi或是Internet传递到远程智能监控终端2中。远程智能监控终端2至少包括一种及以上的具有网络通讯功能的电脑、手机、手环或是专用显示设备。

参见附图2，所述的回字型夹持式液位监测模组3由夹持头8、夹持把手9、过孔内壁镀膜10、红外反射光电管11、过孔内壁开窗12和过孔13组成。

参见附图3，回字型夹持式液位监测模组3夹持在输液管的上半部，输液管穿过过孔。红外反射光电管11包括红外反射光电管的发光管11_A和红外反射光电管的光控三级管11_B两个部分，二者相对放置。为了提高红外反射光电管检测的可靠度，过孔内壁镀膜10镀成黑色，以吸收红外线，降低漫反射，避免误触发。红外反射光电管的发光管11_A和光控三级管11_B分别放置在几何相对的两个过孔内壁开窗12内，该孔内壁开窗12镀成白色，以增强红外反射光电管检测的灵敏度。

参见附图4，红外反射光电管的发光管11_A和光控三级管11_B由同一个电压供电，两者之间隔着输液管4。当输液管4内有药液时，由于液体的折射原理，发光管11_A发出的红外光折射率高，不能够完全照射到光控三级管11_B，光控三级管11_B不能完全开通，因此其输出的电压(代表光电透射值)较大。当输液管4内没有药液时，由于液体的折射原理，发光管11_A发出的红外光折射率低，能够有较多红外光照射到光控三级管11_B，光控三级管11_B开通，因此其输出的电压(代表光电透射值)较小。

参见附图5，智能数据处理WiFi节点5由模数转换单元、CPU单元、电源、WiFi模块以及必要的按键及外围电路组成。智能数据处理WiFi节点5具有Y个模数转换单元通道数，其中Y≥n，在其CPU单元的控制下，每一隔Tn周期，循环采集一遍Y个模数转换单元通道。

n个回字型夹持式液位监测模组3和智能数据处理WiFi节点5相连接。智能数据处理WiFi节点5的电源为各个红外反射光电管11提供工作电压；智能数据处理WiFi节点5的模数转换单元Y 个通道，与n个红外反射光电管的光控三级管11_B的输出端相连，在其CPU单元的控制下，以Tn 为周期，循环采集Y个通道。CPU单元对采集到的这Y个数据进行判别，当某个数据高于某个阈值 T时，则可判定该通道连接了某个光控三级管11_B的输出，否则判定该通道未连接红外反射光电管。由此，可以智能地判定智能数据处理WiFi节点5实际连接的回字型夹持式液位监测模组3的个数n 值。最后，在其CPU单元的控制下，以Tn为周期，通过WiFi模块将判定到的n值，和n个光控三级管11_B输出的光电透射数据R_j(j∈[1,n])传送给数据处理WiFi主机6。

参见附图6，数据处理WiFi主机6由CPU单元、WiFi模块、外围电路、独立拨码按钮，以及受独立拨码按钮控制的电源、启停、初值判测、发声、振动、发光功能电路组成。数据处理WiFi 主机6接收智能数据处理WiFi节点5传送过来的n值和n个光控三级管11_B输出的光电透射数据 Rj，交由输液液位下限判测算法7进行运算，形成是否发生输液达到下限事件的判测。判测结果一方面直接输送给本主机的发声报警功能电路、振动报警功能电路、发光报警功能电路，形成声光电报警，另一方面通过WiFi或Internet传送给远程智能监控终端5的各种设备，以使得看护人员实时收到病人的输液情况。通过独立拨码按钮，看护人员可以控制本主机的发声、振动、发光各个功能电路的声光电报警使能和禁止。看护人员通过启停功能电路、初值判测功能电路，可实现对输液液位下限判测算法7进行启停或是初始化复位控制。

输液液位下限判测算法7的算法步骤包括：

(i)将输液液位到达下限事件逻辑变量清零，PLL＝0。

(ii)接收回字型夹持式液位监测模组连接的数量值n；

(iii)建立n个k级深度的先入先出数据结构队列FIFOB_j；

(ii)以T_n为周期，循环计算每个队列的光电透射值，

(3)状态判定：

(ii)跳转至光电透射数据循环采集处理。

所述智能监控终端2在PLL＝1时，触发报警功能，在PLL＝0时，报警消除。

远程智能监控终端2至少包括一种以上的具有网络通讯功能的电脑、手机、手环或是专用显示设备。这些设备至少具有一种及以上的声、光、振动和图像形式的报警功能。利用LabVIEW或是 Android开发相应的App功能软件，使得其在收到PLL＝1时，触发报警功能，在PLL＝0时，报警消除。

Claims

1.一种采用输液液位下限判测算法的基于自适应多冗余判测的输液看护设备，其特征是：包括n个回字型夹持式液位监测模组、智能数据处理WiFi节点、数据处理WiFi主机和智能监控终端组成，其中n≥3；n个回字型夹持式液位监测模组均夹持在输液管的上半部，其过孔内壁镀膜成黑色，过孔内壁开窗镀膜成白色；每个过孔内壁开窗处均嵌入有一对红外反射光电管；智能数据处理WiFi节点具有Y个数模转换通道，Y≥n；每一个红外反射光电管的输出与智能数据处理WiFi节点的一个数模转换通道相连接；智能数据处理WiFi节点具有基于阈值 T的n值判定算法，可判测出实际接入的红外反射光电管个数n值，并向数据处理WiFi主机发送n值和对应n个通道的光电透射数据R_j，j∈[1,n]；数据处理WiFi主机内运行有输液液位下限判测算法；

所述输液液位下限判测算法，其算法步骤包括：

（1）当输液开始，且初值判测按键有效的条件下，进行环境初值判测初始化：

（i）将输液液位到达下限事件逻辑变量清零，PLL=0；

（ii）接收回字型夹持式液位监测模组连接的数量值n；

（iii）建立n个k级深度的先入先出数据结构队列FIFOB_j；

（iv）接收光电透射数据R_j，并以j为索引，以先入先出的数据结构存储和更新方式，压入对应的队列FIFOB_j中，队列中的每个元素编号为R_jd，d∈[1,k]；

（v）每个队列第一次接收满k个值时，计算该队列的光电透射初值，

；

（2）在输液进行过程中，初值判测按键无效、启动按键有效的条件下，进行光电透射数据循环采集处理：

（i）持续接收光电透射数据R_j，并以j为索引，以先入先出的数据结构存储和更新方式，压入对应的队列FIFOB_j中；

（ii）以T_n为周期，循环计算每个队列的光电透射值，

；

（iii）将每个队列的光电透射值R_jt与该队列的光电透射初值R_j0进行比较，若R_jt<0.2R_j0时，将队列输液液位到达下限事件逻辑变量置位，PLL_j=1，否则，PLL_j=0；

（3）状态判定：

（i）若n个PLL_j有半数以上为1，则认定输液液位到达下限事件成立，PLL=1；否则认定输液液位到达下限事件不成立，PLL=0；

（ii）跳转至光电透射数据循环采集处理;

所述智能监控终端包括具有网络通讯功能的计算机、手机、手环或是专用显示设备，且至少具有一种及以上的声音、图像、振动形式的报警功能；利用LabVIEW或是Android开发相应的App功能软件，使得智能监控终端在PLL=1时，触发报警功能，在PLL=0时，报警消除。