CN111450352A - 一种基于光电传感器的输液药液识别装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光电传感器的输液药液识别装置及方法，涉及输液监控技术领域，该装置包括本体，本体上连接有顶盖，本体上设有滴管凹槽；本体上安装有光电传感器、微控制器和电池，光电传感器上设有红外发射管和红外接收管，光电传感器与微控制器电联，电池用于对该装置供电；该方法是通过光电传感器将药液液滴生长过程对红外光强的影响转化为电信号并存储，根据空管阈值与信号变化趋势分割出单周期的液滴生长信号，并经快速傅里叶变换得到药液在频域上的特征峰，通过与数据库的特征峰进行比对，确认药液种类，通过对数据库进行查表，得到合理的输液监测范围。利用该装置及方法，可以有效识别药液种类，监测液滴滴速。
Description
技术领域
本发明涉及输液监控技术领域，具体为一种基于光电传感器的输液药液识别装置及方法。
背景技术
静脉输液是临床医疗中常见的一种治疗手段，对于特定的患者、药液或病情而言，在静脉输液时分别有特定的滴速要求。例如氯化钠、葡萄糖、呋塞米等药物要求滴速为5ml/min，泮托拉唑钠、酒石酸长春瑞滨等药物要求滴速为10ml/min，舒血宁、甲硝唑等药物要求滴速为2~4ml/min。同时，在静脉输液时，不同的药物需要与特定的注射液进行配液稀释以确保稳定性，例如，盐酸吡柔比星建议与5%葡萄糖注射液配伍使用，不适宜与氯化钠注射液配液使用；环磷酰胺建议与0.9%氯化钠注射液配伍使用，不适宜与葡萄糖注射液配伍使用。此外，护士还需要依据患者的体质、年龄、病情等对滴速进行控制，例如，成人滴速一般控制在40~60滴/min，儿童滴速一般控制在20~40滴/min。
在实际输液过程中滴速的控制主要依靠护士通过手动调节输液器上的滑轮实现，该手动控制方式并不能很好的控制输液滴速，且护士在临床工作较为繁忙时，极容易出现输液药液配伍出错、输液过程滴速过快或过慢等情况，直接影响临床医疗的目的和疗效。
目前，对于输液滴速监测的方法主要有重力法、电容法和光电法三种。重力法是依靠悬挂在输液架上的重力传感器对其挂钩上的输液袋重量进行监测；电容法是依靠固定在莫菲氏滴管侧的电容传感器对管内电容值变化进行监测；光电法是依靠固定在莫菲氏滴管侧的光电传感器对管内光强值变化进行监测。然而上述方法只能对输液过程中的药液滴速进行检测，无法识别药液的种类，不能针对性地进行滴速监测和对药液配伍错误进行报警，无法满足对于特定药液自适应滴速监测的需求。这使得在临床工作中，仍然要依靠护士进行“三查七对”和人工调节输液器来避免护理差错的发生，极大的增加了医护人员的工作量，且不能完全杜绝护理差错的情况发生。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于光电传感器的输液药液识别装置及方法，可实现对输液滴速进行监控并对输液药液进行判断识别，减少了医护人员的工作量，避免护理差错事故发生。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种基于光电传感器的输液药液识别装置，包括本体，所述本体上连接有顶盖，所述本体上开设有圆柱形空间，所述顶盖上开设有圆形缺口，所述圆形缺口与圆柱形空间同心设置并形成滴管凹槽；
所述本体上安装有光电传感器、微控制器和电池，所述光电传感器上设置有红外发射管和红外接收管，所述光电传感器与所述微控制器电联，所述电池用于对所述光电传感器、微控制器、红外发射管和红外接收管供电。
进一步的，还包括莫菲氏滴管，所述圆柱形空间的直径大于所述莫菲氏滴管的直径，所述圆形缺口的直径小于所述菲氏滴管的直径，所述莫菲氏滴管设置于所述滴管凹槽内。
进一步的，还包括输液管，所述输液管的一端插入所述莫菲氏滴管内并于该端部形成滴管口，所述红外发射管和红外接收管均正对所述滴管口下端设置。
一种基于光电传感器的输液药液识别方法，其特征在于，通过光电传感器将药液液滴生长过程对红外光强的影响转化为光电传感器的电信号并存储；
根据空管阈值与信号变化趋势分割出单周期的液滴生长信号，并进行快速傅里叶变换，得到药液在频域上的特征峰；
通过与已标定的药液种类数据库对特征峰进行比对，确认药液种类；
通过对已设置的药液滴速数据库进行查表，得到合理的输液监测范围。
本发明的有益效果是：
本发明通过设置红外发射管对输液液滴进行红外光照射，并通过设置红外接收管接收反射的红外光，以此使得光电传感器可以稳定、连续地采集药液液滴生长过程中的信号，并对液滴单周期内的生长信号的进行分割与频域分析，从而可以对输液过程中的药液种类进行识别并可以对药液滴速进行监测。该装置与该方法的结合可以有效识别输液药液种类，从而可以根据药液种类设定合理的药液滴速监测范围与对药液种类进行二次核对，减少医护人员工作量，避免护理差错的发生。
附图说明
图1为本发明一种基于光电传感器的输液药液识别装置的结构示意图；
图2为本发明一种基于光电传感器的输液药液识别装置安装状态下的前视剖视图；
图3为本发明一种基于光电传感器的输液药液识别方法中不同种类药液的单周期液滴生长信号与频域分布图；
图4为本发明一种基于光电传感器的输液药液识别方法的流程图；
图中，1-本体，2-光电传感器，3-微控制器，4-电池，5-顶盖，6-红外发射管，7-红外接收管，8-滴管凹槽，9-莫菲氏滴管，10-滴管口，11-药液液滴，12-输液管，14-不同种类药液的单周期液滴生长信号，15-不同种类药液的频域特征峰。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1、图2所示，一种基于光电传感器的输液药液识别装置，包括本体1、光电传感器2、微控制器3和电池4。
本体1为中空结构，微控制器3和电池4分别安装于本体1左右两部分的内部，并于本体1内安装有配重块，该配重块使本体1的左右两侧重量平衡，其固定时更为稳定。
本体1的内侧开设有略大于莫菲氏滴管9直径的半圆柱形空间，顶盖5的中心设有略小于莫菲氏滴管9直径的圆形缺口，顶盖5扣合于本体1的顶部，上述半圆柱形空间和圆形缺口构成安装用滴管凹槽8。在具体实施时，莫菲氏滴管9设置于上述本体1的半圆柱空间内，并卡设于顶盖5的圆形缺口内，因该圆形缺口直径略小于莫菲氏滴管9直径，两者不能相对运动，可有效使该装置与莫菲氏滴管9相固定。该设置可很方便的实现该装置在莫菲氏滴管9上的安装和拆卸。
光电传感器2固定安装在本体1上，其上设置有红外发射管6和红外接收管7。莫菲氏滴管9的输入端连接有输液管12，输液管12的滴管口10设置于莫菲氏滴管9内。该装置安装于莫菲氏滴管9上后，红外发射管6和红外接收管7正对上述滴管口10输出的药液液滴11设置。在具体实施时，本体1内部开槽使得红外发射管6和红外接收管7正对的方向形成检测线，红外发射管6发出的红外光照射在药液液滴11上，经其反射后，反射光照射在红外线接收管7上并转化为电信号。该光电传感器2与微控制器3通过导线电连接，微控制器3对反射后采集的信号进行存储和处理。上述电池4通过导线对整个装置的运行供电。
通过红外光照射药液液滴11并通过其反射光进行数据分析可以判断药液种类和输液时药液的滴速情况，其判断原理如图3所示。液滴在生长过程中其形状会出现连续变化，其反射光得到的电信号中液滴生长信号14随之出现连续变化。该液滴生长信号14受到滴速、粘滞系数、管口直径等因素影响，同一药液在相同的环境下其液滴生长信号14具有周期性与唯一性，可据此判定药液在输液时的滴速情况。由于空管时的信号具有固定值且会持续一定时间，在实施时将该固定值设为阈值并通过信号变化趋势分割出单周期的液滴生长信号14，使用快速傅里叶变换对单个周期下的液滴生长信号进行分析，可以找出不同种类药液在特定频率上出现的特征峰15，并根据此对药液种类进行粗略判断。
该液滴生长信号14具有周期性与唯一性，且受到滴速、粘滞系数、管口直径等因素影响，不同种类的药液都具有相似的、明显的、分段的变化周期，因此可以用于药液种类的识别。由于空管时的信号具有固定值，同时会持续一定时间，因此可将此值设为阈值并通过信号变化趋势分割出单周期的液滴生长信号14，并使用快速傅里叶变换对单个周期下的液滴生长信号14进行分析，可以找出不同种类药液在特定频率上出现的特征峰15，并根据特征峰15的不同对药液种类进行粗略判断。
如图4所示，采用上述装置的输液药液识别方法由以下步骤组成：
一、通过光电传感器2连续采集药液液滴生长过程的信号；
二、根据空管阈值与信号变化趋势对采集到的信号进行分割，得到单周期的液滴生长信号；
三、对单周期的液滴生长信号进行快速傅里叶变换，找出该药液频域下的特征峰位置；
四、通过与已标定的药液种类数据库进行比对，确认药液种类；
五、根据药液种类对已设置的药液滴速数据库进行查表，得到合理的药液滴速监测范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (4)
1.一种基于光电传感器的输液药液识别装置，其特征在于，包括本体（1），所述本体（1）上连接有顶盖（5），所述本体（1）上开设有圆柱形空间，所述顶盖（5）上开设有圆形缺口，所述圆形缺口与圆柱形空间同心设置并形成滴管凹槽（8）；
所述本体（1）上安装有光电传感器（2）、微控制器（3）和电池（4），所述光电传感器（2）上设置有红外发射管（6）和红外接收管（7），所述光电传感器（2）与所述微控制器（3）电联，所述电池（4）用于对所述光电传感器（2）、微控制器（3）、红外发射管（6）和红外接收管（7）供电。
2.根据权利要求1所述的一种基于光电传感器的输液药液识别装置，其特征在于，还包括莫菲氏滴管（9），所述圆柱形空间的直径大于所述莫菲氏滴管（9）的直径，所述圆形缺口的直径小于所述菲氏滴管（9）的直径，所述莫菲氏滴管（9）设置于所述滴管凹槽（8）内。
3.根据权利要求2所述的一种基于光电传感器的输液药液识别装置，其特征在于，还包括输液管（12），所述输液管（12）的一端插入所述莫菲氏滴管（9）内并于该端部形成滴管口（10），所述红外发射管（6）和红外接收管（7）均正对所述滴管口（10）下端设置。
4.一种基于光电传感器的输液药液识别方法，其特征在于，通过光电传感器将药液液滴生长过程对红外光强的影响转化为光电传感器的电信号并存储；
根据空管阈值与信号变化趋势分割出单周期的液滴生长信号，并进行快速傅里叶变换，得到药液在频域上的特征峰；
通过与已标定的药液种类数据库对特征峰进行比对，确认药液种类；
通过对已设置的药液滴速数据库进行查表，得到合理的输液监测范围。
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