CN114028649A - 一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统，包括光线发射模块、光线接收模块、数据处理模块、液滴计数模块、流速计算模块，用于计算导管内液体流速V；显示模块、提示模块，与数据处理模块连接，提示模块与警报器连接。该输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统设置了液滴计数模块，采用波发射模块和波频率检测器来精确测定液滴的数量，且实时监测液滴，然后通过流速计算模块中的计算公式，能够精确测得实时的流速；本发明采用光线发射模块、光线接收模块设置在医疗水袋的两侧，通过光线穿过医疗水袋的能量差来判断水袋中液体的位置，从而能够准确判断出医疗水袋的高度，实时、准确。

Description

一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统
技术领域
本发明属于医疗技术领域，具体涉及一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统。
背景技术
现有的输液治疗绝大多数通过输液管进行，输液期间需要护理人员或者家属进行人工监控，因此需要耗费大量的人力，并且在人工监管的输液期间容易出现滴空，或者输液过程中出现堵针，可能对患者造成一定的危险，另一方面，部分检测滴速的设备通常通过检查墨菲斯管中液体的滴速来估算速率，通过蠕动泵来主动控制滴速，甚至通过称重计算重量的变化来估算速率，但上述检测输液管内液体速度的方法存在设备笨重、耗电较多、不精确等缺点。
在专利201611150311.1一种输液管液体流速检测系统及其检测方法，包括有输液管，所述输液管两侧分别设置有波发射器和接收并计算波发射器波频率的波频率检测器，所述波发射器、波频率检测器均与控制器连接，所述控制器连接有用于比较计算波发射器发射波频率与波频率检测器接收波频率的频率比较运算器、用于关断输液管的输液管阀门，所述频率比较运算器通过比较发射波频率与接收波频率来判断输液管内是否存在液体、液体是否流动，所述控制器根据频率比较运算器的检测结果判断是否控制输液管阀门调节输液管内液体流速。虽然解决了上述问题，但是仍存在以下问题：
该输液管液体流速检测系统虽然能够检测到导管中的流速，但是只能够判断导管内有没有液体流动，并不能够精确检测出流速的大小，使用起来不方便，且对水袋的水位无法进行检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统，包括
若干个光线发射模块，其竖直设置在医疗水袋的一侧；
若干个与光线发射模块对应的光线接收模块，其竖直设置在所述医疗水袋的另一侧，用于接受所述光线发射模块发出的光线；
数据处理模块，与所述光线发射模块、所述光线接收模块连接，用于记录所述光线发射模块发出的光线、所述光线接收模块接收的光线的能量，所述数据处理模块中设置有阈值，当所述光线接收模块接收的光线的能量与所述光线发射模块发出的光线的能量差值小于阈值时，表示所述医疗水袋的那个位置没有液体，反之则有液体；
液滴计数模块，设置在滴管上，用于对滴管中的液滴进行计数，且与所述数据处理模块连接；
流速计算模块，设置在所述数据处理模块中，用于计算导管内液体流速V；
显示模块，与所述数据处理模块连接；
提示模块，与所述数据处理模块连接，所述提示模块与警报器连接，当医疗水袋中的水位低于所述数据处理模块设定的阈值、导管中流速大于设定的阈值时，所述警报器发出警报。
优选的是，所述光线发射模块依次发射两种不同频率的光线，且两种光线的色系不同。
上述任一方案中优选的是，所述液滴计数模块包括分别设置在滴管两侧的波发射模块和波频率检测器、运算器，所述运算器与所述波频率检测器、所述波发射模块连接，所述运算器与数据处理模块连接，所述运算器比较所述波发射模块发射的频率值与所述波频率检测器检测的频率值。
上述任一方案中优选的是，所述波发射模块发出的波为超声波、声波或次声波中的一种。
上述任一方案中优选的是，还包括控制模块，所述控制模块与数据处理模块连接，所述控制模块与所述波频率检测器、所述波发射模块、所述运算器连接，所述控制模块根据所述流速计算模块计算得出的流速与所述数据处理模块设定的阈值来调节输液管阀门。
上述任一方案中优选的是，所述调节输液管阀门采用机械手臂，机械手臂与输液管阀门配适，通过所述控制模块来控制启机械手臂中的单片机，从而控制机械手臂。
上述任一方案中优选的是，所述波发射模块发出的频率为f1，所述波频率检测器检测到的频率为f2，当f1＝f2时，则判定为无液滴落下，当f1≠f2时，则判定有一滴液滴落下，当f1≠f2时，f1＝2f2，则判定医疗水袋中水剩余量大于1/10，且f1＝2f2持续此状态大于10min，此时f1＜2f2时，则判定医疗水袋中水剩余量小于1/10，警报器发生警报；
液滴体积测定模块，包括摄像头，通过对所述摄像头拍摄到得到液滴图片进行平滑处理，得到平滑图像f1(x，y)，然后对幅值图像中的屋脊带进行细化，只保留幅值图像中幅值局部变化最大的像素点；接着双阈值处理和边缘连接，用于去除虚假边缘并将真正边缘连接起来，得到液滴边缘图像，通过图像细化步骤得到液滴外围轮廓，最后根据以下公式计算出体积：
Figure BDA0003356560440000031
其中Ai表示横截面积；ΔH是指液滴横截面之间的高度值，当得出的值小于设定的阈值时，警报器发生警报。
上述任一方案中优选的是，所述显示模块显示医疗水袋的水位高度以及导管的流速，且所述提示模块设置在显示模块的内部。
上述任一方案中优选的是，所述导管内液体流速V，通过以下公式实现：
V＝(A×B)/S；
其中A为滴管中每分钟的液滴总数，B为滴系数，为每滴中液体的体积，S为导管的横截面积。
上述任一方案中优选的是，单位时间内滴定的数值大于预设的数值，所述机械手臂带动输液管阀门反向转动，使得单位时间内滴定的数值等于预设的数值，当单位时间内滴定的数值小于预设的数值，所述机械手臂带动输液管阀门正向转动，使得单位时间内滴定的数值等于预设的数值。
上述任一方案中优选的是，所述数据处理模块将单位时间内滴定的数值与预设值比较，当大于预设值时，所述数据处理模块给外围电路一个使流量变慢的引脚电压，所述数据处理模块将单位时间内滴定的数值与预设值比较，当小于预设值时，所述数据处理模块给外围电路一个使流量变快的引脚电压，所述流量变慢通过流量调节器来完成，所述引脚电压的维持时间为：基准单位时间下测定的滴定的数值减去预设值，然后乘以基准单位时间。
所述警报器的警报声为多种，当判定医疗水袋中水剩余量小于1/10时、医疗水袋中的水位低于所述数据处理模块设定的阈值、导管中流速大于设定的阈值时，所述警报器的警报声不同
本发明的技术效果和优点：1、该输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统设置了液滴计数模块，采用波发射模块和波频率检测器来精确测定液滴的数量，且实时监测液滴，然后通过流速计算模块中的计算，能够精确测得实时的流速，并将其显示在显示模块上，且能够根据实际流速的快慢来实时调节流速，使用起来更加方便，且采用了液滴体积测定模块和液滴计数模块，能够同时对液滴的体积进行测定，起到相互呼应，保证计算的准确定，且能够对水袋中的水位进行预测，能够提前通知，避免出现问题；
2、本发明采用光线发射模块、光线接收模块设置在医疗水袋的两侧，通过光线穿过医疗水袋的能量差来判断水袋中液体的位置，从而能够准确判断出医疗水袋的高度，实时、准确。
附图说明
图1为本发明的框图示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
实施例：一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统，包括
若干个光线发射模块，其竖直设置在医疗水袋的一侧，紧密排列，使得光线能够无间隔接触，形成一个光面穿过医疗水袋，光线发射模块依次发射两种不同频率的光线，且两种光线的色系不同；
若干个与光线发射模块对应的光线接收模块，其竖直设置在医疗水袋的另一侧，用于接受光线发射模块发出的光线，跟光线发射模块一一对应，使得光线发射模块发出的光线能够全部被光线接收模块接收；
数据处理模块，与光线发射模块、光线接收模块连接，用于记录光线发射模块发出的光线、光线接收模块接收的光线的能量，数据处理模块中设置有阈值，当光线接收模块接收的光线的能量与光线发射模块发出的光线的能量差值小于阈值时，表示医疗水袋的那个位置没有液体，反之则有液体，所以会出现越靠近医疗水袋的越早出现大于阈值的情况，能量差没有大于阈值的最高位置则是水位高度；
液滴计数模块，设置在滴管上，用于对滴管中的液滴进行计数，且与数据处理模块连接，液滴计数模块包括分别设置在滴管两侧的波发射模块和波频率检测器、运算器，运算器与波频率检测器、波发射模块连接，运算器与数据处理模块连接，运算器比较波发射模块发射的频率值与波频率检测器检测的频率值，波发射模块发出的频率为f1，波频率检测器检测到的频率为f2，当f1＝f2时，则判定为无液滴落下，当f1≠f2时，则判定有一滴液滴落下，波发射模块发出的波为超声波、声波或次声波中的一种，当f1≠f2时，f1＝2f2，则判定医疗水袋中水剩余量大于1/10，且f1＝2f2持续此状态大于10min，此时f1＜2f2时，则判定医疗水袋中水剩余量小于1/10，警报器发生警报，警报器的警报声为多种，当判定医疗水袋中水剩余量小于1/10时、医疗水袋中的水位低于所述数据处理模块设定的阈值、导管中流速大于设定的阈值时，警报器的警报声不同；
流速计算模块，设置在数据处理模块中，用于计算导管内液体流速V，导管内液体流速V，通过以下公式实现：
V＝(A×B)/S；
其中A为滴管中每分钟的液滴总数，B为滴系数，为每滴中液体的体积，S为导管的横截面积，横截面积为3.14×r2，r为导管横截面半径；
显示模块，与数据处理模块连接，显示模块显示医疗水袋的水位高度以及导管的流速，且提示模块设置在显示模块的内部；
提示模块，与数据处理模块连接，提示模块与警报器连接，当医疗水袋中的水位低于数据处理模块设定的阈值、导管中流速大于设定的阈值时，警报器发出警报；
还包括控制模块，控制模块与数据处理模块连接，控制模块与波频率检测器、波发射模块、运算器连接，控制模块根据流速计算模块计算得出的流速与数据处理模块设定的阈值来调节输液管阀门，调节输液管阀门采用机械手臂，机械手臂与输液管阀门配适，通过控制模块来控制启机械手臂中的单片机，从而控制机械手臂，调节输液管阀门不限于上述一种，也可以用其他方式来调节，只能够能够起到调节作用都可以。
液滴体积测定模块，包括摄像头，通过对所述摄像头拍摄到得到液滴图片进行平滑处理，得到平滑图像f1(x，y)，然后对幅值图像中的屋脊带进行细化，只保留幅值图像中幅值局部变化最大的像素点；接着双阈值处理和边缘连接，用于去除虚假边缘并将真正边缘连接起来，得到液滴边缘图像，通过图像细化步骤得到液滴外围轮廓，最后根据以下公式计算出体积：
Figure BDA0003356560440000071
其中Ai表示横截面积；ΔH是指液滴横截面之间的高度值，当得出的值小于设定的阈值时，说明水袋中的水剩余不多，这时候警报器发生警报。单位时间内滴定的数值大于预设的数值，机械手臂带动输液管阀门反向转动，使得单位时间内滴定的数值等于预设的数值，当单位时间内滴定的数值小于预设的数值，机械手臂带动输液管阀门正向转动，使得单位时间内滴定的数值等于预设的数值。
数据处理模块将单位时间内滴定的数值与预设值比较，当大于预设值时，数据处理模块给外围电路一个使流量变慢的引脚电压，数据处理模块将单位时间内滴定的数值与预设值比较，当小于预设值时，数据处理模块给外围电路一个使流量变快的引脚电压，流量变慢通过流量调节器来完成，引脚电压的维持时间为：基准单位时间下测定的滴定的数值减去预设值，然后乘以基准单位时间。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统，其特征在于：包括
若干个光线发射模块，其竖直设置在医疗水袋的一侧；
若干个与光线发射模块对应的光线接收模块，其竖直设置在所述医疗水袋的另一侧，用于接受所述光线发射模块发出的光线；
数据处理模块，与所述光线发射模块、所述光线接收模块连接，用于记录所述光线发射模块发出的光线、所述光线接收模块接收的光线的能量，所述数据处理模块中设置有阈值，当所述光线接收模块接收的光线的能量与所述光线发射模块发出的光线的能量差值小于阈值时，表示所述医疗水袋的那个位置没有液体，反之则有液体；
液滴计数模块，设置在滴管上，用于对滴管中的液滴进行计数，且与所述数据处理模块连接，所述液滴计数模块包括分别设置在滴管两侧的波发射模块和波频率检测器、运算器，所述运算器与所述波频率检测器、所述波发射模块连接，所述运算器与数据处理模块连接，所述运算器比较所述波发射模块发射的频率值与所述波频率检测器检测的频率值，所述波发射模块发出的频率为f1，所述波频率检测器检测到的频率为f2，当f1＝f2时，则判定为无液滴落下，当f1≠f2时，则判定有一滴液滴落下，当f1≠f2时，f1＝2f2，则判定医疗水袋中水剩余量大于1/10，且f1＝2f2持续此状态大于10min，此时f1＜2f2时，则判定医疗水袋中水剩余量小于1/10，警报器发生警报；
流速计算模块，设置在所述数据处理模块中，用于计算导管内液体流速V；
显示模块，与所述数据处理模块连接；
提示模块，与所述数据处理模块连接，所述提示模块与所述警报器连接，当医疗水袋中的水位低于所述数据处理模块设定的阈值、导管中流速大于设定的阈值时，所述警报器发出警报；
液滴体积测定模块，包括摄像头，通过对所述摄像头拍摄到得到液滴图片进行平滑处理，得到平滑图像f1(x，y)，然后对幅值图像中的屋脊带进行细化，只保留幅值图像中幅值局部变化最大的像素点；接着双阈值处理和边缘连接，用于去除虚假边缘并将真正边缘连接起来，得到液滴边缘图像，通过图像细化步骤得到液滴外围轮廓，最后根据以下公式计算出体积：
Figure FDA0003356560430000021
其中Ai表示横截面积；ΔH是指液滴横截面之间的高度值，当得出的值小于设定的阈值时，警报器发生警报。
2.根据权利要求1所述的一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统，其特征在于：所述光线发射模块依次发射两种不同频率的光线，且两种光线的色系不同。
3.根据权利要求1所述的一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统，其特征在于：所述波发射模块发出的波为超声波、声波或次声波中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统，其特征在于：还包括控制模块，所述控制模块与数据处理模块连接，所述控制模块与所述波频率检测器、所述波发射模块、所述运算器连接，所述控制模块根据所述流速计算模块计算得出的流速与所述数据处理模块设定的阈值来调节输液管阀门。
5.根据权利要求4所述的一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统，其特征在于：所述调节输液管阀门采用机械手臂，所述机械手臂与输液管阀门配适，通过所述控制模块来控制启机械手臂中的单片机，从而控制机械手臂。
6.根据权利要求1所述的一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统，其特征在于：所述显示模块显示医疗水袋的水位高度以及导管的流速，且所述提示模块设置在显示模块的内部。
7.根据权利要求1所述的一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统，其特征在于：所述导管内液体流速V，通过以下公式实现：
V＝(A×B)/S；
其中A为滴管中每分钟的液滴总数，B为滴系数，为每滴中液体的体积，S为导管的横截面积。
8.根据权利要求5所述的一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统，其特征在于：单位时间内滴定的数值大于预设的数值，所述机械手臂带动输液管阀门反向转动，使得单位时间内滴定的数值等于预设的数值，当单位时间内滴定的数值小于预设的数值，所述机械手臂带动输液管阀门正向转动，使得单位时间内滴定的数值等于预设的数值。
9.根据权利要求1所述的一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统，其特征在于：所述数据处理模块将单位时间内滴定的数值与预设值比较，当大于预设值时，所述数据处理模块给外围电路一个使流量变慢的引脚电压，所述数据处理模块将单位时间内滴定的数值与预设值比较，当小于预设值时，所述数据处理模块给外围电路一个使流量变快的引脚电压，所述流量变慢通过流量调节器来完成，所述引脚电压的维持时间为：基准单位时间下测定的滴定的数值减去预设值，然后乘以基准单位时间。
10.根据权利要求1所述的一种输液用医疗水袋的水位及导管流速监测系统，其特征在于：所述警报器的警报声为多种，当判定医疗水袋中水剩余量小于1/10时、医疗水袋中的水位低于所述数据处理模块设定的阈值、导管中流速大于设定的阈值时，所述警报器的警报声不同。
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