CN114681716B - 一种智能监控输液装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能输液监控技术领域，尤其涉及一种智能监控输液装置及其使用方法，包括依次连接的输液瓶、改进型墨菲式滴管、改进型流速调节器和针头及输液管，改进型墨菲式滴管内置有压电陶瓷环形振动片。本发明使用时，将相邻两滴液体间隔时间的倒数称为液滴频率，以液滴频率来表征液滴的滴速，并在液滴频率或液滴滴至液面的振幅较偏差过大时，判定此时受到了干扰，在受到连续干扰时通过控制超声波电机调节液滴滴速。同时，控制电路板中的控制器根据已经滴下的液体总数自动计算剩余输液时间，并在剩余时间较低时自动报警。本发明能够实现输液时剩余液体的自动估算以及液滴的滴速的自动调节，从而减少人力消耗，在一定程度上降低输液的安全隐患。

Description

一种智能监控输液装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及智能输液监控技术领域，尤其涉及一种智能监控输液装置及其使用方法。

背景技术

随着我国医疗技术的不断进步，输液作为一种有效的治疗手段经常被运用于治疗过程。但传统的输液装置需要人力监控，以保证及时更换药物或停止输液，而对于部分无法与光线接触的液体，医护人员无法准确得知输液瓶中剩余液体的数量，只能通过推测输液结束时间来完成输液瓶的更换或者进行结束输液准备。但一般无法与光线接触的液体成本较高、费用较为昂贵，提前结束输液会导致浪费现象的发生。同时，部分输液的过程需要液滴的滴速保持恒定，在受到外界干扰时，液滴的滴速的自然调节过程较为缓慢，可能会影响输液过程。

因此，本申请有必要提供一种智能监控输液装置及其使用方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种智能监控输液装置及其使用方法，能够实现输液时剩余液体的自动估算以及液滴的滴速的自动调节，从而减少人力消耗，降低输液的安全隐患。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种智能监控输液装置，包括依次连接的输液瓶、改进型墨菲式滴管、改进型流速调节器和针头及输液管；

所述改进型墨菲式滴管的内壁下端部设有用于接收微弱的水滴振动信号的压电陶瓷环形振动片，所述压电陶瓷环形振动片为两个，两个压电陶瓷环形振动片的上下表面均设有用作防干扰的镀镍防干扰层；

所述改进型墨菲式滴管的外壁设有控制电路板，所述控制电路板通过杜邦线穿过滴管壁与压电陶瓷环形振动片电性连接；

所述控制电路板包括信号放大电路、以及与信号放大电路连接的控制芯片及其最小系统，所述控制芯片及其最小系统分别连接有蜂鸣器电路、显示电路和超声波电机驱动电路；

所述改进型流速调节器包括第一高精度超声波电机和第二高精度超声波电机，所述第一高精度超声波电机和第二高精度超声波电机均通过低损耗连接线与控制电路板电性连接；所述第一高精度超声波电机与第二高精度超声波电机之间连接有第一控制连杆，所述第一高精度超声波电机还连接有第二控制连杆。

本发明还提供了一种智能监控输液装置的使用方法，具体步骤如下：

步骤1、通过定义液滴频率来表征液滴的滴速；

当液体从滴管中滴下时，压电陶瓷环形振动片接收到由水滴落至液面引起的振动信号，将其转换为微弱的电信号后传输给信号放大电路，信号放大电路将该信号放大为0-5V的电压信号并传送给控制电路，控制电路中的处理器将模拟量电压信号转换为数字量D₁，同时其内部定时器开始计时，直至下一滴液体产生的振动信号被处理成数字量D₂后，停止计时，该间隔时间记为t，此时有液滴频率f＝1/t，以液滴频率表示滴速；

步骤2、在液滴频率或液滴转换来的数字量偏差过大时，判定此时受到干扰，并在受到连续干扰时通过超声波电机调节液滴滴速；

在稳定的输液过程中，相邻的两个液滴频率近似相等，即Δf＝abs(f₂-f₁)≈0成立，相邻的两个水滴振动信号转换来的数字量也近似相等，即ΔD＝abs(D₂-D₁)≈0成立；

当Δf>10Hz或ΔD>1时，判定此滴液体受到干扰，仅将此滴液体对应的数字量D记下；在干扰恢复后，液滴频率f因干扰的影响而改变，此时应记录输液平稳后新的液滴频率f；在Δf连续过大时，控制电路板上的处理器向超声波电机发出指令，超声波电机发生转动改变滑轮位置，调节液滴的滴速，直至新的液滴频率与受到干扰前的液滴频率的差值Δf<10Hz时，停止调节，保持此滴速继续输液；

步骤3、根据已经滴下的液体总数自动计算剩余输液时间，并在剩余时间较低时自动报警；

对于规格确定的输液液体，一次输液的总计滴数n确定，处理器在得到一个新的数字量D后将其存入记录数组中，此时数组的长度s即为已经滴下的液体总数，此次输液的剩余时间T＝(n-s)/f；

当T<180s时，说明输液瓶中液体将要消耗殆尽，控制器向蜂鸣器发出指令，蜂鸣器鸣叫，提醒医护人员及时对输液瓶进行更换补充或停止输液。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明可以实时监控液滴的滴速，也可准确推算输液瓶内剩余液体数量，从而及时提醒医护人员更换输液瓶或进行停止输液的准备，也可自动调节液滴的滴速，保持输液过程的稳定。

2、本发明在应用于部分不可与光线接触的液体时，能够准确的协助调整液滴的滴速及提醒输液剩余时间；且能够实现输液时剩余液体的自动估算以及液滴的滴速的自动调节，从而减少人力消耗，降低输液的安全隐患。

附图说明

图1为本发明中输液装置的结构示意图；

图2为本发明中改进型墨菲式滴管的剖面图；

图3为本发明中控制电路板的方框示意图；

图4为本发明中改进型流速调节器的剖面图。

图中：1输液瓶、2改进型墨菲式滴管、21镀镍防干扰层、22压电陶瓷环形振动片、23控制电路板、24信号放大电路、25控制芯片及其最小系统、26蜂鸣器电路、27显示电路、28超声波电机驱动电路、3改进型流速调节器、31第一高精度超声波电机、32第二高精度超声波电机、33第一控制连杆、34第二控制连杆、4针头及输液管。

具体实施方式

下面结合附图将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。

参照图1-4，一种智能监控输液装置，包括依次连接的输液瓶1、改进型墨菲式滴管2、改进型流速调节器3和针头及输液管4；实际应用时，输液瓶1也可替换为输液袋。

具体的，参照图2，所述改进型墨菲式滴管2的内壁下端部设有用于接收微弱的水滴振动信号的压电陶瓷环形振动片22，所述压电陶瓷环形振动片22为两个，两个压电陶瓷环形振动片22的上下表面均设有用作防干扰的镀镍防干扰层21；

所述改进型墨菲式滴管2的外壁设有控制电路板23，所述控制电路板23通过杜邦线穿过滴管壁与压电陶瓷环形振动片22电性连接，且该连接不会导致输液液体泄漏。

其中，参照图3，所述控制电路板23包括信号放大电路24、以及与信号放大电路24连接的控制芯片及其最小系统25，所述控制芯片及其最小系统25分别连接有蜂鸣器电路26、显示电路27和超声波电机驱动电路28；这里蜂鸣器电路26用于在输液瓶中液体将要耗尽时进行报警提示，显示电路27用于显示当前剩余的输液时间及液滴的滴速，超声波电机驱动电路28用于驱动调节液滴的滴速的超声波电机。

具体的，参照图4，所述改进型流速调节器3包括第一高精度超声波电机31和第二高精度超声波电机32，所述第一高精度超声波电机31和第二高精度超声波电机32均通过低损耗连接线与控制电路板23电性连接，用于准确调整液体流速；所述第一高精度超声波电机31与第二高精度超声波电机32之间连接有第一控制连杆33，所述第一高精度超声波电机31还连接有第二控制连杆34，在第一高精度超声波电机31和第二高精度超声波电机32转动时被带动第一控制连杆33和第二控制连杆34转动，当第二控制连杆34在推进时，输液管受到挤压，液滴的流速变慢，当第二控制连杆倒退时，输液管舒张开来，液滴的流速变快，改进型流速调节器3便基于以上原理完成液滴滴速的调节。

一种智能监控输液装置的使用方法，具体步骤如下：

在输液的过程中，当一滴液体从改进型墨菲式滴管中滴下时，水滴接触液面，产生振动信号，压电陶瓷环形振动片接收到微弱的水滴振动信号，转换为微弱的电信号后传输给控制电路板上的信号放大电路，信号放大电路将该信号放大为0-5V的电压信号并传送给控制电路，控制电路中的处理器为自带A/D转换功能的处理器(如STM32F407)。

处理器将模拟量电压信号转换为数字量D₁时，其内部定时器开始计时，直至下一滴液体产生的振动信号被处理成数字量D₂后，停止计时，该间隔时间记为t₁，此时有液滴频率f₁可由式(1)计算得到：

f＝1/t (1)

同理可计算得到再之后一滴液体的振动信号被处理成数字量D₃后的液滴频率f₂，此时，可用液滴频率f表示液体的滴速。理论上f₂≈f₁，即有式(2)成立。

Δf＝abs(f₂-f₁)≈0 (2)

当Δf>10Hz时，认为此滴液体受到了振动或其他因素干扰，此时仅将此滴液体对应的数字量D记下。在干扰恢复后，液滴频率f因干扰的影响而改变，此时应记录输液平稳后新的液滴频率f。

对于液滴振幅转化而来的数字量D，也应有式(3)成立。

ΔD＝abs(D₂-D₁)≈0 (3)

当ΔD>1时，认为此时受到了振动或其他因素干扰，将此滴液体对应的数字量D记下。在干扰恢复后，记录输液平稳后新的液滴频率f。

在Δf连续过大时，说明液滴的滴速极其不稳定，此时控制电路板上的处理器向第一高精度超声波电机和第二高精度超声波电机发出指令，第一高精度超声波电机和第二高精度超声波电机发生转动带动第一控制连杆和第二控制连杆动作，从而改变输液管压力，调节液滴的滴速，直至新的液滴频率与受到干扰前的液滴频率的差值Δf<10Hz时，停止调节，保持此滴速继续输液。

对于规格确定的输液液体，一次输液的总计滴数n是确定的，处理器在得到一个新的数字量D后将其存入记录数组中，此时数组的长度即为已经滴下的液体总数，假定为s，则此次输液的剩余时间T可由式(4)计算得到。

T＝(n-s)/f (4)

输液的过程中，控制电路板上的显示电路实时显示当前液滴频率f、液滴振幅D、已滴下的液滴总数s以及剩余输液时间T。当T<180s时，说明输液瓶中液体将要消耗殆尽，控制电路板上的控制器向蜂鸣器发出指令，蜂鸣器鸣叫，提醒医护人员及时对输液瓶进行更换补充或停止输液。

综上所述，本发明能够自动监控输液瓶中剩余液滴数量，从而及时传递信号、计算剩余输液时间，协助医护人员及时完成输液瓶的更换或准备停止输液，在应用于部分不可与光线接触的液体时，该发明更是能够准确的协助调整液滴的滴速及提醒输液剩余时间。

本发明中披露的说明和实践，对于本技术领域的普通技术人员来说，都是易于思考和理解的，且在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的修改或改进，也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种智能监控输液装置，其特征在于，包括依次连接的输液瓶、改进型墨菲式滴管、改进型流速调节器和针头及输液管；

所述改进型墨菲式滴管的内壁下端部设有用于接收微弱的水滴振动信号的压电陶瓷环形振动片，所述压电陶瓷环形振动片为两个，两个压电陶瓷环形振动片的上下表面均设有用作防干扰的镀镍防干扰层；

所述改进型墨菲式滴管的外壁设有控制电路板，所述控制电路板通过杜邦线穿过滴管壁与压电陶瓷环形振动片电性连接；

所述控制电路板包括信号放大电路、与信号放大电路连接的控制芯片及其最小系统，所述控制芯片及其最小系统分别连接有蜂鸣器电路、显示电路和超声波电机驱动电路；

所述改进型流速调节器包括第一高精度超声波电机和第二高精度超声波电机，所述第一高精度超声波电机和第二高精度超声波电机均通过低损耗连接线与控制电路板电性连接；所述第一高精度超声波电机与第二高精度超声波电机之间连接有第一控制连杆，所述第一高精度超声波电机还连接有第二控制连杆；

所述智能监控输液装置的使用方法，具体步骤如下：

步骤1、通过定义液滴频率来表征液滴的滴速；

当液体从滴管中滴下时，压电陶瓷环形振动片接收到由水滴落至液面引起的振动信号，将其转换为微弱的电信号后传输给信号放大电路，信号放大电路将该信号放大为0-5V的电压信号并传送给控制电路，控制电路中的处理器将模拟量电压信号转换为数字量D₁，同时其内部定时器开始计时，直至下一滴液体产生的振动信号被处理成数字量D₂后，停止计时，其中间隔时间记为t，此时有液滴频率f＝1/t，以液滴频率表示滴速；

步骤2、在液滴频率或液滴转换来的数字量偏差过大时，判定此时受到干扰，并在受到连续干扰时通过超声波电机调节液滴滴速；

在稳定的输液过程中，相邻的两个液滴频率近似相等，即Δf＝abs(f₂-f₁)≈0成立，相邻的两个水滴振动信号转换来的数字量也近似相等，即ΔD＝abs(D₂-D₁)≈0成立；

当Δf>10Hz或ΔD>1时，判定此滴液体受到干扰，仅将此滴液体对应的数字量D记下；在干扰恢复后，液滴频率f因干扰的影响而改变，此时应记录输液平稳后新的液滴频率f；在Δf连续过大时，控制电路板上的处理器向超声波电机发出指令，超声波电机发生转动改变滑轮位置，调节液滴的滴速，直至新的液滴频率与受到干扰前的液滴频率的差值Δf<10Hz时，停止调节，保持此滴速继续输液；

步骤3、根据已经滴下的液体总数自动计算剩余输液时间，并在剩余时间低于设定值时自动报警；

对于规格确定的输液液体，一次输液的总计滴数n确定，处理器在得到一个新的数字量D后将其存入记录数组中，此时数组的长度s即为已经滴下的液体总数，此次输液的剩余时间T＝(n-s)/f；

当T<180s时，说明输液瓶中液体将要消耗殆尽，控制器向蜂鸣器发出指令，蜂鸣器鸣叫，提醒医护人员及时对输液瓶进行更换补充或停止输液。

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