CN112717234A - 一种自动控制输液速度的智能输液装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于自动控制输液速度的智能输液装置及方法，所述智能输液方法包括：S1、拉力传感器实时检测电磁开关处于打开状态下控制的输液瓶内液体的重量，并将检测数据发送到控制模块中；S2、控制模块根据接收到的检测数据判断当前输液瓶内液体的重量是否小于设定阈值，如果小于，则执行步骤S3，否则，执行步骤S1；S3、控制模块向该电磁开关发送一个开关关闭信号，并同时向剩余处于关闭状态的所有电磁开关中的任一个发送开关打开信号，并执行步骤S1；S4、当检测到每一个输液瓶内液体的重量都小于设定阈值时，则完成输液。本发明的优点在于：医护人员只需在开始安装好输液瓶，并使用患者的就诊卡刷卡，输液瓶的更换将由系统自动完成。

Description

一种自动控制输液速度的智能输液装置及方法

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，尤其涉及一种自动控制输液速度的智能输液装置及方法。

背景技术

静脉输液是一种通过向静脉血管输入大量无菌溶液或药物的治疗方法，属于临床上常用的治疗手段。输液速度是静脉输液的重要指标，需要根据药物性质、患者年龄、疾病种类和严重程度等调控。如果对输液速度控制不严格，不仅会影响治疗效果，严重的还可能损害患者健康，甚至危及患者生命。

医生在下医嘱时通常会根据患者的病情、身体状况和药物性质等多种因素选择适合的输液滴速，护士会按照医嘱严格执行。护士调节滴速时通常根据经验调节或者使用秒表对应数滴数，这种方法即费时费力又不准确。在一些对输液速度要求十分严格的场合，可以借助输液泵调节，但是输液器规格、输液量和输液滴速都需要医护人员自行判断和手动设置。

而且在实际的治疗中，患者对输液速度的重要性认识不足。经常在医护人员不在场时，擅自调节输液速度，这种行为不仅会影响治疗效果，也会损伤患者身体健康。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种自动控制输液速度的智能输液装置及方法，解决了现有输液中存在的问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种自动控制输液速度的智能输液装置，它包括控制模块、调速模块、输液测量装置、多头输液器和电磁开关；

所述控制模块用于根据获取所述输液测量装置传输的信号判断输液瓶剩余重量与设定阈值的大小关系，来依次控制电磁开关的通断实现输液瓶的更换，以及控制调速模块来控制输液速度；

所述调速模块设置在输液管上，根据所述控制模块发送的指令对输液管的输液管径进行条件，进而实现对输液速度的调节；

所述输液测量装置用于实时测量输液瓶内的液体重量以及滴液速度并发送信号到所述控制模块；

所述多头输液器设置在多个输液瓶的输液管与输液针之间，实现将多个输液瓶的输液管整合的一个输液管上并与输液针连接；

所述电磁开关设置在输液瓶出口的输液管上，用于根据所述控制模块的指令实现多个输液瓶的更换。

所述调速装置包括步进电机、传动齿轮和传动齿条；所述传动齿条设置在所述传动齿轮上，根据传动齿轮的转动带动传动齿条前后移动，输液管夹持在在所述传动齿条内，通过所述控制模块发送的控制信号使得步进电机运转，从而带动传动齿轮转动，进而通过传动齿条的前后移动来调节输液管的在夹持在传动齿条上的管径大小。

所述输液测量装置包括拉力传感器和滴速传感器；每个输液瓶通过拉力传感器挂设在输液架上，用于实时测量输液瓶内液体的剩余重量，并将信号发送到控制模块；所述滴速传感器用于判断是否有液滴通过，并将信号发送到控制模块。

还包括温度传感器和红外加热模块；所述温度传感器用于检测药液的温度，并将检测信号发送到所述控制模块；所述红外加热模块用于根据所述控制模块的指令对药液进行加热。

一种基于自动控制输液速度的智能输液装置的智能输液方法，所述智能输液方法包括：

S1、拉力传感器实时检测电磁开关处于打开状态下控制的输液瓶内液体的重量，并将检测数据发送到控制模块中；

S2、控制模块根据接收到的检测数据判断当前输液瓶内液体的重量是否小于设定阈值，如果小于，则执行步骤S3，否则，执行步骤S1；

S3、控制模块向该电磁开关发送一个开关关闭信号，并同时向剩余处于关闭状态的所有电磁开关中的任一个发送开关打开信号，并执行步骤S1；

S4、当检测到每一个输液瓶内液体的重量都小于设定阈值时，则完成输液，并呼叫医护人员拔针。

所述智能输液方法还包括：

当滴液传感器检测到输液速度不满足要求时，控制模块向调速装置发送调节信号，调节装置中的步进电机运转，从而带动传动齿轮转动，进而通过传动齿条的前后移动来调节输液管的在夹持在传动齿条上的管径大小。

本发明具有以下优点：一种自动控制输液速度的智能输液装置及方法，医护人员只需在开始安装好输液瓶，并使用患者的就诊卡刷卡，输液瓶的更换将由系统自动完成。并且系统会根据获得的用户的医疗信息自动判断并调节合适的输液速度，并随着输液瓶的更换选择适合药物性质的输液速度。系统会在输液将要完成前通知医护人员拔针，避免输液瓶中药液流完。本方案将传统输液方式的大部分操作实现自动执行，操作简单，大大减少了医护人员的工作量。可以根据患者医疗信息和药物性质自动选择和调节输液速度，避免了因医护人员考虑不全面和手动调节误差而使用了错误的输液速度。也避免了患者擅自调节输液速度造成的身体不适。另外，系统在患者输液过程中实时监测患者体征参数，医护人员可通过上位机端查看，在体征参数或输液过程出现异常时，系统会及时通知医护人员，进一步保障了患者的安全。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本发明做进一步的描述。

如图1所示，本发明涉及一种自动控制输液速度的智能输液装置，其包括控制模块、供电模块、WiFi模块、滴速传感器、拉力传感器、温度传感器、压电薄膜检测带、IC卡读卡器、呼叫按钮、电磁开关、步进电机、加热装置、LED警示灯等部分组成。

其中，控制模块主要由中央处理器(CPU)、存储模块、通信接口和模拟数字转换器(ADC)几部分组成。模数转换器经采样、量化和编码几个步骤将各传感器传送来的模拟信号转化为CPU可以识别的数字信号。CPU是控制模块的核心，负责处理各模块间的数据，控制整个系统的协调运作。通信接口为控制模块与传感器进行通信的串口。存储模块存储预设的程序和处理过程中的产生的数据。

供电模块由变压器和电源管理芯片组成。电源管理芯片起到对电能的变换、分配和管理的作用，为处理器和各传感器分别提供合适的电源。

控制模块通过WiFi模块与上位机连接，并通过WiFi模块上传用户体征数据，医护人员可通过上位机监测多个患者的输液情况。

医院的就诊卡属于IC卡，可以使用IC卡读读写器进行读写数据。读写器与IC卡之间通过空间信道实现读写器向IC卡发送命令，IC卡接收读写器的命令后做出必要的响应，由此实现射频识别。

采用多头输液器与电磁开关相结合的方式更换输液瓶，输液瓶上方通过拉力传感器与输液架连接，可以检测输液瓶剩余质量，并将此信息传送至控制模块。每个输液瓶下方的分支输液管都有一个单独的电磁开关控制通断。控制模块根据输液瓶剩余质量和设定阈值依次控制电磁阀的通断来实现输液瓶的更换。当输液将要完成时，LED警示灯转换为红灯，系统自动呼叫医护人员拔针。本设计无需医护人员更换输液瓶，大大减少了医护人员的工作量。

根据病人的年龄、病史和药物性质等实现对输液速度的自动判断和动态调节。现在患者医院里挂号、就诊和拿药等都使用就诊卡，就诊卡中存着用户的身份信息和医疗信息，本方案依托患者的就诊卡，将输液信息也存入患者就诊卡中。若患者需要输液时，医生在开药的同时可通过IC卡读写器读取患者的就诊卡，并选择药物种类和输液顺序通过上位机录入就诊卡中。护士按照输液顺序在输液架上依次挂好输液瓶。在读卡器上刷患者的就诊卡，控制模块接收就诊卡中患者的年龄、病情和药物性质等信息。系统根据的设定程序自动选择和调整输液速度。通过滴速传感器检测输液器滴壶的滴速，通过滴速控制装置控制输液速度，根据输液器实时的滴速，动态的调节输液速度。在更换输液瓶后，根据药物种类自动选择和调节输液速度。

在天气较冷时，将室温的药液输入患者体内会造成患者不适。因此使用温度传感器和红外加热装置相结合自动调节输入药液的温度，使输入药液适应于人体体温。在患者的座椅或病床上安装压电薄膜检测带，可检测患者的心率和呼吸率，控制模块将患者的体征参数实时上传至上位机，医护人员可通过上位机同时监测多个患者的体征参数。当输液出现故障，例如滴速调到最大实际滴速仍然过慢，可能是针头出现堵塞，又或者患者体征参数出现异常，控制模块会通过WiFi模块发送异常信息至上位机，通过上位机报警，及时通知医护人员进行处理异常情况。患者在有需要时也可通过呼叫按钮呼叫医护人员。

进一步地，输液瓶与输液架之间由拉力传感器连接，可实时测量输液瓶剩余重量。其原理是弹性体在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号，从而完成了将外力变换为电信号的过程。拉力传感器具有精度高，测量范围广,寿命长,结构简单的优点。

滴速传感器使用非接触式红外光电检测技术，发射管与接收管间留有适当的距离放置滴壶，当没有液滴通过时，接收管受光充足；当有液滴通过时，由于折射的原因，接收管受光不足，根据设定接收光不足的阈值，系统可以判断有液滴通过。

进一步地，压电薄膜是一种动态应变传感器，具有极高的直流阻抗、良好的压电效应、超宽的工作频带。柔软、可卷曲，适合应用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命体征信号监测。灵敏度高的压电薄膜传感器可以隔着衣物探测出人体呼吸和心跳等生命特征。其原理是当一片压电薄膜被拉伸或弯曲时，薄膜上下电极表面之间就会产生一个电信号，并且同拉伸或弯曲的形变成比例。因此，压电薄膜传感器可将动态的压力信号转化为电信号。

进一步地，本发明选用非接触式的红外温度传感器测量输液器药液温度，传感器是利用辐射热效应，使探测器件接收辐射能后引起温度升高，进而使传感器中一栏与温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化，便可探测出辐射量大小。

加热装置使用非接触式的红外线加热管，红外线加热管利用红外辐射进行加热，被加热材料吸收红外辐射转化为热量。选择与加热材料相匹配的红外加热管可以提高辐射的吸收效率。

进一步地，调速装置由步进电机和传动结构(包括传动齿条和传动齿轮)组成，通过挤压输液管实现对输液速度的控制。调速装置由步进电机驱动，步进电机由控制模块控制。通过齿轮组降速，可实现更高精度的滴速控制。步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个角度或前进一步，其输出的角位移或线位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比。

如图2所示，本发明的另一实施例包括一种基于自动控制输液速度的智能输液装置的智能输液方法，其包括以下内容：

S1、拉力传感器实时检测电磁开关处于打开状态下控制的输液瓶内液体的重量，并将检测数据发送到控制模块中；

S2、控制模块根据接收到的检测数据判断当前输液瓶内液体的重量是否小于设定阈值，如果小于，则执行步骤S3，否则，执行步骤S1；

S3、控制模块向该电磁开关发送一个开关关闭信号，并同时向剩余处于关闭状态的所有电磁开关中的任一个发送开关打开信号，并执行步骤S1；

S4、当检测到每一个输液瓶内液体的重量都小于设定阈值时，则完成输液，并呼叫医护人员拔针。

进一步地，还包括：

当滴液传感器检测到输液速度不满足要求时，控制模块向调速装置发送调节信号，调节装置中的步进电机运转，从而带动传动齿轮转动，进而通过传动齿条的前后移动来调节输液管的在夹持在传动齿条上的管径大小。

其中，输液要求为根据每个人的情况设置不同的输液速度。

具体为，当滴液传感器检测到输液速度低于设置的输液速度时，控制模块向调速装置发送调节信号，调节装置中的步进电机运转，从而带动传动齿轮转动，进而通过传动齿条的向后移动来增大输液管的在夹持在传动齿条上的管径，从而使得从夹持处输出的液体流速增加；

当滴液传感器检测到输液速度高于设置的输液速度时，控制模块向调速装置发送调节信号，调节装置中的步进电机运转，从而带动传动齿轮转动，进而通过传动齿条的向前移动来减小输液管的在夹持在传动齿条上的管径，从而使得从夹持处输出的液体流速降低。

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 (6)

1.一种自动控制输液速度的智能输液装置，其特征在于：它包括控制模块、调速模块、输液测量装置、多头输液器和电磁开关；

所述控制模块用于根据获取所述输液测量装置传输的信号判断输液瓶剩余重量与设定阈值的大小关系，来依次控制电磁开关的通断实现输液瓶的更换，以及控制调速模块来控制输液速度；

所述调速模块设置在输液管上，根据所述控制模块发送的指令对输液管的输液管径进行条件，进而实现对输液速度的调节；

所述输液测量装置用于实时测量输液瓶内的液体重量以及滴液速度并发送信号到所述控制模块；

所述多头输液器设置在多个输液瓶的输液管与输液针之间，实现将多个输液瓶的输液管整合的一个输液管上并与输液针连接；

所述电磁开关设置在输液瓶出口的输液管上，用于根据所述控制模块的指令实现多个输液瓶的更换。

2.根据权利要求1所述的一种自动控制输液速度的智能输液装置，其特征在于：所述调速装置包括步进电机、传动齿轮和传动齿条；所述传动齿条设置在所述传动齿轮上，根据传动齿轮的转动带动传动齿条前后移动，输液管夹持在在所述传动齿条内，通过所述控制模块发送的控制信号使得步进电机运转，从而带动传动齿轮转动，进而通过传动齿条的前后移动来调节输液管的在夹持在传动齿条上的管径大小。

3.根据权利要求1所述的一种自动控制输液速度的智能输液装置，其特征在于：所述输液测量装置包括拉力传感器和滴速传感器；每个输液瓶通过拉力传感器挂设在输液架上，用于实时测量输液瓶内液体的剩余重量，并将信号发送到控制模块；所述滴速传感器用于判断是否有液滴通过，并将信号发送到控制模块。

4.根据权利要求1所述的一种自动控制输液速度的智能输液装置，其特征在于：还包括温度传感器和红外加热模块；所述温度传感器用于检测药液的温度，并将检测信号发送到所述控制模块；所述红外加热模块用于根据所述控制模块的指令对药液进行加热。

5.一种基于自动控制输液速度的智能输液装置的智能输液方法，其特征在于：所述智能输液方法包括：

S1、拉力传感器实时检测电磁开关处于打开状态下控制的输液瓶内液体的重量，并将检测数据发送到控制模块中；

S2、控制模块根据接收到的检测数据判断当前输液瓶内液体的重量是否小于设定阈值，如果小于，则执行步骤S3，否则，执行步骤S1；

S3、控制模块向该电磁开关发送一个开关关闭信号，并同时向剩余处于关闭状态的所有电磁开关中的任一个发送开关打开信号，并执行步骤S1；

S4、当检测到每一个输液瓶内液体的重量都小于设定阈值时，则完成输液，并呼叫医护人员拔针。

6.根据权利要求5所述的一种基于自动控制输液速度的智能输液装置的智能输液方法，其特征在于：所述智能输液方法还包括：

当滴液传感器检测到输液速度不满足要求时，控制模块向调速装置发送调节信号，调节装置中的步进电机运转，从而带动传动齿轮转动，进而通过传动齿条的前后移动来调节输液管的在夹持在传动齿条上的管径大小。

Images