CN112402736B - 一种输液监视方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输液监视方法。本发明如下：一、在输液器正常运作的情况下，用振动传感器记录滴斗内点滴落下过程中的振动信号，作为标准振动序列。二、在输液的过程中，振动传感器采样滴斗的振动信号，从中提取最新的一段数据记为被测序列。三、根据标准振动序列获取基准序列T1；根据被测序列获取目标序列T2。并对T1与T2进行相似性检测，依据检测检测结果，判断是否有点滴落下；若有点滴落下则进行液滴计数。本发明中使用的振动传感器安装在滴斗的底部，不会遮挡人员的视线使监护人员和病人难以直接看到点滴情况的问题，且能够根据振动信号准确获取点滴的滴数信息。

Description

一种输液监视方法
技术领域
本发明涉及一种输液监视器及方法，属于医疗设备技术领域。
背景技术
现有技术具有以下两类点滴监视器：一是现有称重类型监视器将输液瓶挂在有重力感应装置的监视仪上，这类监视器在重量减轻到一定程度时监视仪发出警报信号，存在难以检测点滴速度以及药液用尽时难以自动关断的问题；二是直接检测点滴速度来判断药液是否用尽，同时也能对异常速度进行提醒的监视仪，这类监视器需要安装在滴斗上，存在遮挡了人员的视线，监护人员和病人难以直接看到点滴情况的问题；
此外，现有技术通过直接检测点滴速度来判断药液是否用尽，对监视仪安放位置要求较高，如果滴斗下部的液位变化较大时有可能检测不到点滴从而发生误报警的情况，使用红外线检测的输液监视仪，只能粗略地判断药液用完与否，判断药液用完就立即发出报警信号，无法提前一些时间给出提示信息，也无法监视点滴的速度。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术不足，提供一种可判断药液余量且安全性高、结构简单的输液监视器及方法。
本发明的具体步骤如下：
步骤一、输液器监视器工作在训练模式下，用振动传感器检测滴斗内点滴落下后引起的输液管振动，对一个振动周期内的信号采样并数字化得到标准振动序列hN(n)，其中n＝0,1,2…,N-1，即序列hN(n)的长度为N。
步骤二、输液监视器工作在监视模式下，微控制器以周期TS对振动传感器的输出进行采样并数字化，选取最近获得的N个数值得到被测序列xN(n)，其中n＝0,1,2…,N-1，即序列xN(n)的长度为N。
步骤三、计算xN(n)与hN(n)的相似度s，把相似度s与相似阈值STH做比较，判断是否有点滴落下；若有点滴落下则进行计数。
步骤四、重复执行步骤二和三；当检测到的点滴数达到预设的最大点滴数时，发出警报并关闭输液管。同时，根据相邻两次点滴落下的时间差计算点滴速度；当点滴速度大于预设最大速度DMAX时，或小于预设最小速度DMIN时，进行报警，并驱动步进电机夹紧输液管。
作为优选，步骤三中对xN(n)与hN(n)计算相似度，判断是否有点滴落下的具体方法取以下九种方法中的任意一种如下：
(a)计算xN(n)与hN(n)的相关度作为第一种相似度，记为s1，
Figure BDA0002782697040000021
若s1≥STH1，则判断为有点滴落下；STH1为第一相似阈值。
(b)计算xN(n)与hN(n)的差方和作为第二种相似度，记为s2，
Figure BDA0002782697040000022
若s2≤STH2，则判断为有点滴落下；STH2为第二相似阈值。
(c)计算xN(n)与hN(n)的绝对差和作为第三种相似度，记为s3，
Figure BDA0002782697040000023
若s3≤STH3，则判断为有点滴落下；STH3为第三相似阈值。
(d)对hN(n)进行离散余弦变换得到序列HN(n)，其中n＝0,1,2…,N-1，对xN(n)进行离散余弦变换得到序列XN(n)，其中n＝0,1,2…,N-1，计算XN(n)与HN(n)的相关度作为第四种相似度，记为s4，
Figure BDA0002782697040000024
若s4≥STH4，则判断为有点滴落下；STH4为第四相似阈值。
(e)计算XN(n)与HN(n)的差方和作为第五种相似度，记为s5，
Figure BDA0002782697040000025
若s5≤STH5，则判断为有点滴落下；STH5为第五相似阈值。
(f)计算XN(n)与HN(n)的绝对差和作为第六种相似度，记为s6，
Figure BDA0002782697040000026
若s6≤STH6，则判断为有点滴落下；STH6为第六相似阈值。
(g)对hN(n)进行离散傅里叶变换得到序列HN(k)，其中k＝0,1,2…,N-1，对xN(n)进行离散傅里叶变换得到序列XN(k)，其中k＝0,1,2…,N-1，计算XN(k)与HN(k)的相关度作为第七种相似度，记为s7，
Figure BDA0002782697040000027
若s7≥STH7，则判断为有点滴落下；STH7为第七相似阈值。
(h)计算XN(k)与HN(k)的差模和作为第八种相似度，记为s8，
Figure BDA0002782697040000028
若s8≤STH8，则判断为有点滴落下；STH8为第八相似阈值。
(i)组合判定法，若方法(a)～(h)中有m个或m个以上判断为有点滴落下，则最终判断为点滴落下，否则判断为没有点滴落下，1 m 8。
作为优选，步骤一和二中检测到的振动信号经过低通滤波和放大处理后进行A/D转换，形成数字信号。
作为优选，步骤四中的最大液滴数通过输入模块预先输入确定。
作为优选，采用关断执行模块来关闭输液管；关断执行模块中包括电动夹钳。电动夹钳安装在输液管上，能够调节夹紧输液管的程度从而调节输液管内的药液流速或停止药液流动。
作为优选，所述的输入模块中包括点滴速度增减按键；通过按压点滴速度增减按键来控制关断执行模块的行程实现点滴速度的调节。
作为优选，所述的振动传感器安装于滴斗的底部。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明中使用的振动传感器安装在滴斗的底部，不会遮挡人员的视线使监护人员和病人难以直接看到点滴情况的问题，且能够根据振动信号准确获取点滴的滴数信息和滴速信息。
2、本发明通过设置声光提示模块、液晶显示模块，能够在点滴耗尽前给出提示信息，能够监视点滴的余量。
3、本发明通过设置微型处理器、关断执行模块，解决了难以检测点滴速度以及药液用尽时难以自动关断的问题。
4、本发明通过在控制面板设置一对按键，控制关断执行模块的行程，可实现对点滴速度的数字化调节。
附图说明
图1为本发明使用的输液监视器的系统框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种输液监视器，包括振动传感器1、信号调理模块2、A/D转换模块3、微型处理器4、输入模块5、声光提示模块6、液晶显示模块7和关断执行模块8。振动传感器1的输出信号经信号调理模块2、A/D转换模块3处理后传输到微型处理器4。声光提示模块6、液晶显示模块7和关断执行模块8的控制接口及输入模块5的信号输出接口均连接到微型处理器4。
振动传感器1安装在输液器的滴斗的底部或侧部。关断执行模块8内的电动夹钳安装在输液管上，能够在微型处理器4的控制下调节夹紧输液管的程度从而调节输液管内的药液流速或停止药液流动。
振动传感器1用于检测滴斗附近产生的振动；A/D转换模块3用于将滴斗附近产生的振动经过信号调理模块2后产生的信号进行A/D转换，微型处理器4用于识别点滴振动，声光提示模块6用于发出声光报警信号，液晶显示模块7用于显示设置或输液完成度等信息，设置输入模块5用于设置输液的容量或调节点滴的速度，关断执行模块8用于将输液管夹紧。
作为一种优选的技术方案，液晶显示模块7选用OLED屏。
实施例1
一种输液监视器的方法，包括以下步骤：
步骤一、建立点滴振动的数学模型。输液器监视器工作在训练模式下，在点滴落下的一段时间内，用振动传感器1记录滴斗的振动信号，在信号调理模块2对振动传感器1输出的振动信号进行低通滤波和放大，接着进行A/D转换得到数字信号，即一个表征标准点滴振动特性的序列，记为标准振动序列hN(n)；其中n＝0,1,2…,N-1，即标准振动序列hN(n)的长度为N。
步骤二、输液器监视器工作在监视模式下，在输液的过程中，振动传感器1周期地采样滴斗的振动信号，并经过低通滤波、放大和A/D转换后传输到微型处理器4中。微型处理器4按照预设周期提取经过振动信号处理后得到的数字信号的最新的N位数据记为被测序列xN(n)，其中n＝0,1,2…,N-1，即序列xN(n)的长度为N。
步骤三、对xN(n)与hN(n)进行相似性检测，判断是否有点滴落下，具体过程如下：计算xN(n)与hN(n)的相关度作为第一种相似度，记为s1，
Figure BDA0002782697040000041
若s1≥STH1，则判断为有点滴落下；STH1为第一相似阈值。
步骤四、若步骤三中判断有点滴落下，则进行一次液滴计数，获得已经滴下的液滴数i；否则，不进行点滴计数。
步骤五、重复执行步骤二至四，实现对滴数的计算；当检测到的滴数i达到预设的最大液滴数时，微型处理器4控制声光提示模块6发出声光报警信号，提示医护人员前来进行拔针等处理。最大液滴数小于药瓶中的液滴总数。
作为一种优选的技术方案，预先使用输入模块5来设定最大液滴数或选择当剩余多少液量或比例时报警。以上技术方案中，设置输入模块5可用于设置输液的容量，并能选择比例换算成输液总点滴数，还能选择当剩余多少液量或比例时报警，进一步地提高了本发明的安全性。
作为一种优选的技术方案，根据相邻两次点滴落下的时间差计算点滴速度；当点滴速度大于预设最大速度或小于预设最小速度(药液耗尽或发生堵塞)时，声光提示模块6报警，关断执行模块8将输液管夹紧。提高报警功率催促医护人员及时处理。以上技术方案中，当点滴速度超过设置阈值时报警，当检测不到点滴振动时处理器发出控制信号驱动关断执行模块8将输液管夹紧，提高报警功率催促医护人员及时处理，进一步地提高了本发明的安全性。
作为一种优选技术方案，在设置输入模块5中包含点滴速度增减按键，处理器在目前点滴速度的基础上通过调节关断执行模块的行程实现点滴速度的数字化调节。
作为一种优选的技术方案，振动传感器1在使用时应将其固定于滴斗下端，且使振动传感器1尽量接近滴斗，从而进一步地提高了本发明的安全性。
本实施例中，设置输入模块5可用于设置输液的容量，并能选择比例换算成输液总点滴数，还能选择当剩余多少液量或比例时报警。
本实施例中，当点滴速度超过设置阈值时报警，当检测不到点滴振动时处理器发出控制信号驱动关断执行模块8将输液管夹紧，提高报警功率催促医护人员及时处理。
本实施例中，输液监视器在使用时应将其固定于滴斗下端，且使振动传感器1尽量接近滴斗。
实施例2
本实施例与实施例1的区别如下：
步骤三中判断是否有点滴落下的具体过程如下：计算xN(n)与hN(n)的差方和作为第二种相似度，记为s2，
Figure BDA0002782697040000051
若s2≤STH2，则判断为有点滴落下；STH2为第二相似阈值。
实施例3
本实施例与实施例1的区别如下：
步骤三中判断是否有点滴落下的具体过程如下：计算xN(n)与hN(n)的绝对差和作为第三种相似度，记为s3，
Figure BDA0002782697040000052
若s3≤STH3，则判断为有点滴落下；STH3为第三相似阈值。
实施例4
本实施例与实施例1的区别如下：
步骤三中判断是否有点滴落下的具体过程如下：对hN(n)进行离散余弦变换得到序列HN(n)，其中n＝0,1,2…,N-1，对xN(n)进行离散余弦变换得到序列XN(n)，其中n＝0,1,2…,N-1，计算XN(n)与HN(n)的相关度作为第四种相似度，记为s4，
Figure BDA0002782697040000061
若s4≥STH4，则判断为有点滴落下；STH4为第四相似阈值。
实施例5
本实施例与实施例1的区别如下：
步骤三中判断是否有点滴落下的具体过程如下：计算XN(n)与HN(n)的差方和作为第五种相似度，记为s5，
Figure BDA0002782697040000062
若s5≤STH5，则判断为有点滴落下；STH5为第五相似阈值。
实施例6
本实施例与实施例1的区别如下：
步骤三中判断是否有点滴落下的具体过程如下：计算XN(n)与HN(n)的绝对差和作为第六种相似度，记为s6，
Figure BDA0002782697040000063
若s6≤STH6，则判断为有点滴落下；STH6为第六相似阈值。
实施例7
本实施例与实施例1的区别如下：
步骤三中判断是否有点滴落下的具体过程如下：对hN(n)进行离散傅里叶变换得到序列HN(k)，其中k＝0,1,2…,N-1，对xN(n)进行离散傅里叶变换得到序列XN(k)，其中k＝0,1,2…,N-1，计算XN(k)与HN(k)的相关度作为第七种相似度，记为s7，
Figure BDA0002782697040000064
若s7≥STH7，则判断为有点滴落下；STH7为第七相似阈值。
实施例8
本实施例与实施例1的区别如下：
步骤三中判断是否有点滴落下的具体过程如下：计算XN(k)与HN(k)的差模和作为第八种相似度，记为s8，
Figure BDA0002782697040000065
若s8≤STH8，则判断为有点滴落下；STH8为第八相似阈值。
实施例9
本实施例与实施例1的区别如下：
步骤三中判断是否有点滴落下的具体过程如下：依据实施例1～8中的方法分别计算相似度；若计算出的相似度中有5个或5个以上判断为有点滴落下，则最终判断为点滴落下，否则判断为没有点滴落下。

Claims (8)

1.一种输液监视方法，其特征在于：步骤一、用振动传感器检测滴斗内点滴落下后引起的输液管振动，对一个振动周期内的信号采样并数字化得到标准振动序列hN(n)；序列hN(n)的长度为N；
步骤二、用振动传感器按照采样频率检测滴斗内的振动情况，并对振动传感器的输出信号进行采样并数字化，获取每次采样对应的被测序列xN(n)；
步骤三、计算xN(n)与hN(n)的相似度s，把相似度s与相似阈值STH做比较，判断是否有点滴落下；若有点滴落下则进行计数；
判断是否有点滴落下的具体方法采用组合判定法；组合判定法具体为：若方法(a)～(h)中有m个或m个以上判断为有点滴落下，则最终判断为点滴落下，否则判断为没有点滴落下，m的取值为5；
(a)计算xN(n)与hN(n)的相关度作为第一种相似度，记为s1，
Figure FDA0004059674630000011
若s1≥STH1，则判断为有点滴落下；STH1为第一相似阈值；
(b)计算xN(n)与hN(n)的差方和作为第二种相似度，记为s2，
Figure FDA0004059674630000012
若s2≤STH2，则判断为有点滴落下；STH2为第二相似阈值；
(c)计算xN(n)与hN(n)的绝对差和作为第三种相似度，记为s3，
Figure FDA0004059674630000013
若s3≤STH3，则判断为有点滴落下；STH3为第三相似阈值；
(d)对hN(n)进行离散余弦变换得到序列HN(n)，其中n＝0,1,2…,N-1，对xN(n)进行离散余弦变换得到序列XN(n)，其中n＝0,1,2…,N-1，计算XN(n)与HN(n)的相关度作为第四种相似度，记为s4，
Figure FDA0004059674630000014
若s4≥STH4，则判断为有点滴落下；STH4为第四相似阈值；
(e)计算XN(n)与HN(n)的差方和作为第五种相似度，记为s5，
Figure FDA0004059674630000015
若s5≤STH5，则判断为有点滴落下；STH5为第五相似阈值；
(f)计算XN(n)与HN(n)的绝对差和作为第六种相似度，记为s6，
Figure FDA0004059674630000021
若s6≤STH6，则判断为有点滴落下；STH6为第六相似阈值；
(g)对hN(n)进行离散傅里叶变换得到序列HN(k)，其中k＝0,1,2…,N-1，对xN(n)进行离散傅里叶变换得到序列XN(k)，其中k＝0,1,2…,N-1，计算XN(k)与HN(k)的相关度作为第七种相似度，记为s7，
Figure FDA0004059674630000022
若s7≥STH7，则判断为有点滴落下；STH7为第七相似阈值；
(h)计算XN(k)与HN(k)的差模和作为第八种相似度，记为s8，
Figure FDA0004059674630000023
若s8≤STH8，则判断为有点滴落下；STH8为第八相似阈值；
步骤四、重复执行步骤二和三；当检测到的点滴数达到预设的最大点滴数时，发出警报。
2.根据权利要求1所述的一种输液监视方法，其特征在于：步骤四中，在发出警报的同时关闭输液管。
3.根据权利要求1所述的一种输液监视方法，其特征在于：根据相邻两次点滴落下的时间差计算点滴速度；当点滴速度大于预设最大速度或小于预设最小速度时，进行报警，并关闭输液管。
4.根据权利要求2或3所述的一种输液监视方法，其特征在于：采用关断执行模块来关闭输液管；关断执行模块中包括电动夹钳；电动夹钳安装在输液管上，能够调节夹紧输液管的程度从而调节输液管内的药液流速或停止药液流动。
5.根据权利要求1所述的一种输液监视方法，其特征在于：步骤一和二中检测到的振动信号经过低通滤波和放大处理后进行A/D转换，形成数字信号。
6.根据权利要求4所述的一种输液监视方法，其特征在于：点滴速度和步骤四中的最大液滴数通过输入模块预先输入确定。
7.根据权利要求6所述的一种输液监视方法，其特征在于：所述的输入模块中包括点滴速度增减按键；通过按压点滴速度增减按键来控制关断执行模块的行程实现点滴速度的调节。
8.根据权利要求1所述的一种输液监视方法，其特征在于：所述的振动传感器安装于滴斗的底部。
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