CN115212379A - 一种智能输液管控装置及其智能输液管控方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及输液装置技术领域，本申请提供一种智能输液管控装置及其智能输液管控方法，所述智能输液管控装置包括多功能储液机构、移动底盘、辅助提升机构、伸缩更换机构、止停调速机构以及智能抽屉；所述智能输液管控装置的智能输液管控方法，通过树莓派和单片机完成整个智能输液管控装置的运动规划，树莓派和单片机之间通过SPI高速通讯数据通信，所述树莓派连接语音模块和视觉模块通过低成本的esp8266wifi通讯模块，实现该装置与护士站进行wifi通信，护士站可以实时观看到每一位患者的输液状态，时刻保障患者的输液安全，并减轻医护工作者的负担。
Description
技术领域
本申请涉及输液装置技术领域，尤其涉及一种智能输液管控装置及其智能输液管控方法。
背景技术
在疾病救治时，输液作为最普遍的治疗方式之一，能够对输液病人起到很好的救治作用。但是，普通的输液方式存在着很多弊端与风险。通过分析目前市面上已有的智能输液装置发现，大部分输液装置功能单一、液位监测精度低、自动化程度低、成本较高进而未得到普及。大部分的输液监控仪、输液泵和注射泵体积庞大，不能实现自动换液，同时受到交流电源和输液架等限制，只适合在固定地点输液，限制了其使用范围，并且智能化程度不高，操作步骤十分非常复杂，且出错率高，容易在护士疏忽的状态下使病人输错药液，引发严重的医疗事故。
目前已存在的利用弹簧变形和输液瓶质量变化的原理研制出的一种医用输液报警器，每次使用前需根据输液容器进行质量调整，但是弹簧移动易产生疲劳，使用和维护非常不便。
而目前研制的便携式输液泵和弹性输液泵，都具备输液监控功能，并能输出显示此时输液状态，但其控制精度只能达到98％，不能保证患者的输液安全，且不具备自动换液功能。以上几种智能输液设备存在功能单一、自动化程度低、价格昂贵等问题，不能有效地保障患者的输液安全和减轻医护工作者的负担。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种智能输液管控装置及其智能输液管控方法，本申请所提供的智能输液管控装置可以作为可实现自动换液、智能跟随、输液完毕报警、以及自动药检等功能的输液装置，解决上述现有技术中存在的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种智能输液管控装置，包括多功能储液机构、移动底盘、辅助提升机构、伸缩更换机构、止停调速机构以及智能抽屉；
所述多功能储液机构包括多功能储液盘和与所述多功能储液盘连接的旋转架；所述多功能储液盘固定于所述移动底盘的上层底板上，所述移动底盘上设有用于驱动所述多功能储液机构转动的步进电机；所述移动底盘上设有固定于下层底板上的电池组、树莓派以及单片机，构成所述移动底盘的行进系统用于全方位自由移动；
所述辅助提升机构用于辅助提升机构水平方向上的旋转运动，带动药瓶的竖直方向上的运动，所述伸缩更换机构用于通过伸缩杆带动药瓶垂直方向上的移动，所述止停调速机构用于驱动调速轮移动来控制滴速，所述智能抽屉用于放置随身物品以及提醒患者吃药。
作为本发明的进一步方案，所述多功能储液机构还包括步进电机，所述步进电机通过螺栓连接固定于所述移动底盘下层底板上，所述步进电机通过驱动同步带轮带动同步带驱动旋转架转动，所述旋转架通过焊接与多功能储液盘连接，所述多功能储液盘通过螺栓与法兰连接并固定于移动底盘上层底板上。
作为本发明的进一步方案，所述移动底盘包括两个驱动轮和两个惰轮，所述驱动轮和惰轮呈四边形布置通过螺栓连接于下层底板，所述下层底板通过四根立柱和螺栓与上层底板进行连接固定。
作为本发明的进一步方案，所述辅助提升机构包括夹具手、提升电机以及固定板，所述夹具手由大扭矩舵机驱动用于药瓶或药袋的夹取，所述夹具手通过两个矩形连接件和螺栓固定连接于同步带上，所述提升电机通过推力轴承和螺栓连接于固定板。
作为本发明的进一步方案，所述同步带与步进电机的同步带轮连接，用于在步进电机驱动下，带动夹具手在竖直方向上的光杆滑轨上完成竖直方向上的运动。
作为本发明的进一步方案，所述伸缩更换机构包括伸缩杆和输液架，所述伸缩杆通过螺栓连接固定于下层底板，所述输液架由一个舵机驱动的机械手组成，用于输液瓶或输液袋的夹取和固定，输液架通过两个圆环固定于伸缩杆，瓶口锁定装置通过中扭矩舵机驱动用于对瓶口进行锁定，瓶口锁定装置安装在穿刺装置上，所述穿刺装置由一根丝杠和两根光杆呈三角形布置通过螺钉连接固定于输液架的底板上，液位及滴速检测摄像头安装于输液架的侧板上。
作为本发明的进一步方案，所述止停调速机构包括调速轮、固定架以及舵机，所述调速轮通过两连接杆和短圆柱固定连接于固定架，舵机呈竖直摆放，单片机驱动舵机旋转控制调速轮的位置。
作为本发明的进一步方案，所述智能抽屉两侧通过可移动滑轨固定于智能抽屉箱体内部，摄像头通过三角形连接件固定于箱体上端，智能显示屏通过螺钉固定于箱体外部。
第二方面，本申请提供了一种智能输液管控装置的智能输液管控方法，通过树莓派和单片机完成整个智能输液管控装置的运动规划，树莓派和单片机之间通过SPI高速通讯数据通信，所述树莓派连接语音模块和视觉模块；所述智能输液管控方法包括以下步骤：
所述树莓派通过视觉模块对所述智能输液管控装置的机械传动结构进行识别、检测、定位和避障；
所述树莓派通过语音模块对所述智能输液管控装置的机械传动结构进行识别、播报、寻向和交互；
所述单片机接收所述树莓派的语音模块和视觉模块反馈的信息，对信息进行分析处理，驱动所述智能输液管控装置的机械传动结构运动。
作为本发明的进一步方案，所述单片机作为主控制板与树莓派进行SPI高速通讯数据通信，接收树莓派的语音和视觉模块反馈的信息，并对信息进行分析处理，驱动智能输液管控装置的机械传动结构实现相应的功能。
作为本发明的进一步方案，所述树莓派连接语音模块和视觉模块，语音模块包括识别、播报、寻向和交互四部分；视觉模块包括识别、检测、定位和避障四部分。
所述视觉识别模块用于检测是否有药品放入，当有药品放入时，步进电机驱动多功能储液盘旋转设定的角度，为下一瓶放药做准备，待药品完全放入后，多功能储液盘再旋转设定的角度，配合辅助提升机构完成药液的自动更换。
相对于现有技术而言，本发明具有以下有益效果：
本申请提供一种智能输液管控装置及其智能输液管控方法，结构简单、可操作方便，通过多功能储液机构、移动底盘、辅助提升机构、伸缩更换机构、止停调速机构以及智能抽屉部分连接，并通过低成本的esp8266wifi通讯模块，实现该装置与护士站进行wifi通信，护士站可以实时观看到每一位患者的输液状态，时刻保障患者的输液安全，有效地保障患者的输液安全，并减轻医护工作者的负担。
本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例。在附图中：
图1为本申请实施例中一种智能输液管控装置的立体结构示意图；
图2为本申请实施例中一种智能输液管控装置中多功能储液机构的结构示意图；
图3为本申请实施例中一种智能输液管控装置中移动底盘的结构示意图；
图4为本申请实施例中一种智能输液管控装置中辅助提升机构的结构示意图；
图5为本申请实施例中一种智能输液管控装置中伸缩更换机构的结构示意图；
图6为本申请实施例中一种智能输液管控装置的止停调速机构的结构示意图；
图7为本申请实施例中一种智能输液管控装置中智能箱体的结构示意图；
图8为本申请实施例中一种智能输液管控装置中控制系统的系统框图。
图中附图标记：
A-多功能储液机构、B-移动底盘、C-辅助提升机构、D-伸缩更换机构、E-止停调速机构、F-智能抽屉；
1-多功能储液盘、2-步进电机、3-旋转架、4-上层底板、5-下层底板、6-惰轮、7-驱动轮、8-电池组、9-树莓派、10-单片机、11-夹具手、12-同步带、13-提升电机、14-固定板、15-伸缩杆、16-输液架、17-瓶口锁定装置、18-穿刺装置、19-液位及滴速检测摄像头、20-固定架、21-舵机、22-调速轮、23-智能抽屉箱体、24-摄像头、25-智能显示屏。
本申请目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
在本发明的描述中，对方法步骤的连续标号是为了方便审查和理解，结合本发明的整体技术方案以及各个步骤之间的逻辑关系，调整步骤之间的实施顺序并不会影响本发明技术方案所达到的技术效果。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
在本申请的实施方式中，参见图1所示，提供了一种智能输液管控装置，所述智能输液管控装置包括多功能储液机构A、移动底盘B、辅助提升机构C、伸缩更换机构D、止停调速机构E以及智能抽屉F。
参见图1、图2和图3所示，所述多功能储液机构A包括多功能储液盘1和与所述多功能储液盘1连接的旋转架3；所述多功能储液盘1固定于所述移动底盘B的上层底板4上，所述移动底盘B上设有用于驱动所述多功能储液机构A转动的步进电机2。
所述多功能储液机构A还包括步进电机2，所述步进电机2通过螺栓连接固定于所述移动底盘B下层底板5上，所述步进电机2通过驱动同步带轮带动同步带12驱动旋转架3转动，所述旋转架3通过焊接与多功能储液盘1连接，所述多功能储液盘1通过螺栓与法兰连接并固定于移动底盘B上层底板4上。
参见图1、图2和图3所示，多功能储液机构A中，旋转架3通过焊接与多功能储液盘1连接，多功能储液盘1通过螺栓与法兰连接并固定于移动底盘上层底板4，步进电机2通过螺栓连接固定于移动底盘下层底板5。步进电机2驱动同步带轮带动同步带，从而驱动整个多功能储液机构的转动。
在本申请的实施例中，参见图2所示，多功能储液机构A中搭配步进电机2完成药液的存储和自动换液，其中，设置的旋转架3的初始转速为n＝1r/min，根据旋转架3的旋转半径R和机构质量m，计算出功率P，动力采用42系列步进电机。带动多功能储液机构A上的旋转架3转动，进而实现多功能储液盘1的运动。
参见图1和图3所示，所述移动底盘B上设有固定于下层底板5上的电池组8、树莓派9以及单片机10，构成所述移动底盘B的行进系统用于全方位自由移动。所述移动底盘B包括两个驱动轮7和两个惰轮6，所述驱动轮7和惰轮6呈四边形布置通过螺栓连接于下层底板5，所述下层底板5通过四根立柱和螺栓与上层底板4进行连接固定。
在移动底盘B中，两个驱动轮7和两个惰轮6呈四边形布置通过螺栓连接于下层底板5，下层底板5通过四根立柱和螺栓与上层底板4进行连接固定，电池组8和树莓派9、单片机10固定于下层底板5。其中，惰轮6负责装置的转向，驱动轮7则负责装置的运移，可以保证该装置在运动过程中的稳定性与灵活性。上层底板4主要用于支撑多功能储液机构A，下层底板5主要用来承载电池组8、单片机10、树莓派9和步进电机2。其中，单片机10为STM32F407单片机，由此构成移动底盘B的行进系统可实现全方位自由移动。
参见图1和图4所示，所述辅助提升机构C用于辅助提升机构C水平方向上的旋转运动，带动药瓶的竖直方向上的运动。所述辅助提升机构C包括夹具手11、提升电机13以及固定板14，所述夹具手11由大扭矩舵机21驱动用于药瓶或药袋的夹取，所述夹具手11通过两个矩形连接件和螺栓固定连接于同步带12上，所述提升电机13通过推力轴承和螺栓连接于固定板14。
所述同步带12与步进电机2的同步带轮连接，用于在步进电机2驱动下，带动夹具手11在竖直方向上的光杆滑轨上完成竖直方向上的运动。
在辅助提升机构C中，夹具手11由大扭矩舵机驱动实现药瓶或药袋的夹取，夹具手11通过两个矩形连接件和螺栓固定连接于同步带12上，电机13通过推力轴承和螺栓连接于固定板14，完成辅助提升机构水平方向上的旋转运动。同步带12由步进电机驱动，同时带动夹具手11在竖直方向上的光杆滑轨上完成竖直方向上的运动。
辅助提升机构C由步进电机2驱动同步带进行转动，从而控制辅助提升机构C上的夹具手11在竖直方向上的运动，实现药液的竖直方向上的运动。
参见图1和图5所示，所述伸缩更换机构D用于通过伸缩杆15带动药瓶垂直方向上的移动。所述伸缩更换机构D包括伸缩杆15和输液架16，所述伸缩杆15通过螺栓连接固定于下层底板5，所述输液架16由一个舵机21驱动的机械手组成，用于输液瓶或输液袋的夹取和固定，输液架16通过两个圆环固定于伸缩杆15，瓶口锁定装置17通过中扭矩舵机21驱动用于对瓶口进行锁定，瓶口锁定装置17安装在穿刺装置18上，所述穿刺装置18由一根丝杠和两根光杆呈三角形布置通过螺钉连接固定于输液架16的底板上，液位及滴速检测摄像头19安装于输液架16的侧板上。
在伸缩更换机构D中，伸缩杆15通过螺栓连接固定于下层底板5，输液架16由一个舵机驱动的机械手组成，完成输液瓶或输液袋的夹取和固定，同时输液架16通过两个圆环固定于伸缩杆15，瓶口锁定装置17通过中扭矩舵机驱动对瓶口进行锁定，同时瓶口锁定装置17安装在穿刺装置18上，穿刺装置18由一根丝杠和两根光杆呈三角形布置通过螺钉连接固定于输液架16的底板上，液位及滴速检测摄像头19安装于输液架16的侧板上。
参见图5所示，通过伸缩杆15能够带动换液机械手在竖直方向上移动，伸缩杆15使用工业笔式三节电动推杆往复推拉升降器，实现与辅助提升机构C之间的药液互换。所述输液架16包括容置腔和转动驱动机构，转动驱动机构用于在控制装置的控制下驱动换液仓转动预设角度；瓶口锁定装置17用于锁紧输液瓶的瓶口；穿刺装置18包括依次连接的穿刺针和升降驱动机构，升降驱动机构用于在控制装置的控制下驱动穿刺装置18升降，以带动穿刺针运动，该过程要求必须稳定可靠，能对不同规格的输液瓶(袋)、不同种类的药液实现滴速检测，而且检测过程不会对药液造成污染，保证输液安全，且有较高的性价比。
参见图1和图6所示，所述止停调速机构E用于驱动调速轮22移动来控制滴速。所述止停调速机构E包括调速轮22、固定架20以及舵机21，所述调速轮22通过两连接杆和短圆柱固定连接于固定架20，舵机21呈竖直摆放，单片机10驱动舵机21旋转控制调速轮22的位置。
所述止停调速机构E模仿输液器的流量调节器，通过舵机21驱动滚轮转动，进而完成输液的高精度调速和止停，当在输液过程中出现回血及突发现象时，可以立即停止输液，保证输液安全。
参见图1和图7所示，所述智能抽屉F用于放置随身物品以及提醒患者吃药。所述智能抽屉F两侧通过可移动滑轨固定于智能抽屉F箱体23内部，摄像头24通过三角形连接件固定于箱体上端，智能显示屏25通过螺钉固定于箱体外部。
参见图7所示，所述智能抽屉F为智能药盒，通过人机交互界面将自定义的药品种类、药物剂量输入给记忆模块；记忆不同颜色标签对应的药物和对应的浓度模型，不同规格的注射器的图像模型，视觉测距模型，不同时间节点的药物剂量数据的存储；数据预测模块通过基于数据采集模块的数据信息同时调用记忆模块中的模型对不同注射器内的药物进行判别，同时通过测距模型对药物的使用剂量进行动态评估并实时记录信息数据。
在本申请的实施例中，移动底盘B包含上层底板4、下层底板5、惰轮6、驱动轮7、电池组8、树莓派9和单片机10，移动底盘B支撑整个能输液管控装置，移动底盘B整体分为两层底板，上下底板之间通过四根支撑柱采用焊接工艺将其连接，上层底板4用于承载和固定多功能储液机构A，步进电机2、电池组8、树莓派9、STM32F407的单片机10均安装在下层底板5上，树莓派9、STM32F407单片机10负责整个装置的运动规划，电池组8为整个装置供电。
当STM32F407单片机10接收到来自视觉识别模块和语言模块反馈过来的信息，STM32F407主控单片机10发出相应指令，进而驱动轮7接收STM32F407单片机10提供的路径规划，配合惰轮6进行旋转或直行的运动。
多功能储液机构A包含多功能储液盘1、步进电机2以及旋转架3，多功能储液盘1通过法兰固定于上层底盘4上，传动轴与多功能储液盘通过轴承连接，传动轴与步进电机2通过同步带轮驱动，从而实现步进电机2与多功能储液盘同步驱动。当检测到有药品放入，在步进电机2的驱动下，多功能储液盘1旋转一定的角度，为下一瓶放药做准备，待药品完全放入后，多功能储液盘1再旋转一定角度，配合辅助提升机构C实现药液的自动更换。
辅助提升机构C包含夹具手11、同步带12、提升电机13以及固定板14，提升电机13直接与同步带轮连接，驱动同步带轮转动，进而使同步带传动。夹具手11由两个棘爪组成，在下方固定提升电机13，实现药瓶夹取，同时，夹具手11固定于同步带驱动的丝杠上，在提升电机13的带动下，同步带开始传动，实现夹具手11在竖直方向上的运动，进而实现药瓶的竖直方向上的运动。
伸缩更换机构D包含伸缩杆15、输液架16、瓶口锁定装置17、穿刺装置18以及液位及滴速检测摄像头19，伸缩功能主要通过伸缩杆15实现药瓶垂直方向上的移动，机械手固定于输液架16上，输液架16通过钣金扣固定于最后一节伸缩杆15的上方，机械手和瓶口锁定装置17用一根丝杠通过电机传动，穿刺装置18固定于正对输液瓶瓶口下方的输液架16上，输液架16后置液位及滴速检测装置，在液位及滴速检测摄像头19的检测下，若一瓶药液输送完毕或换液后，瓶口锁定装置17将瓶口固定，机械手在电机驱动下，穿刺装置18实现插拔针操作。如需更换药液，则伸缩杆15下降，实现与辅助提升装置C的药液递接。
止停调速机构E包含固定架20、舵机21以及调速轮22，通过舵机21驱动调速轮22的移动来控制滴速。智能抽屉F，具有可放置一些随身物品和提醒患者吃药的功能。
在本申请的一些实施例中，参见图1至图8所示，本申请提供了一种智能输液管控装置的智能输液管控方法，所述智能输液管控装置的智能输液管控方法通过树莓派9和单片机10完成整个智能输液管控装置的运动规划，树莓派9和单片机10之间通过SPI高速通讯数据通信，所述树莓派9连接语音模块和视觉模块。
所述智能输液管控方法包括以下步骤：
所述树莓派9通过视觉模块对所述智能输液管控装置的机械传动结构进行识别、检测、定位和避障；
所述树莓派9通过语音模块对所述智能输液管控装置的机械传动结构进行识别、播报、寻向和交互；
所述单片机10接收所述树莓派9的语音模块和视觉模块反馈的信息，对信息进行分析处理，驱动所述智能输液管控装置的机械传动结构运动。
在本申请中，所述单片机10作为主控制板与树莓派9进行SPI高速通讯数据通信，接收树莓派9的语音和视觉模块反馈的信息，并对信息进行分析处理，驱动智能输液管控装置的机械传动结构实现相应的功能。
在本申请的实施例中，所述树莓派9连接语音模块和视觉模块，语音模块包括识别、播报、寻向和交互四部分；视觉模块包括识别、检测、定位和避障四部分。
参见图8所示，STM32F407单片机作为主控制板与树莓派进行SPI高速通讯数据通信，接收树莓派的语音和视觉模块反馈的信息，并运行相应算法对信息进行分析处理，驱动对应机械传动结构实现相应的功能。
除此之外，STM32F407单片机还要负责整个装置的运动规划，减少不必要的电能损耗。
该智能输液管控装置使用独立触摸按键调控步进电机的转速，从而实现对输液速度、输液时间的控制；使用工业摄像机对输液瓶或输液袋进行拍照取样，树莓派对反馈过来的图像信息进行图像阈值化与二值图像降噪等处理，同时树莓派运行相应的算法，得出此时的输液速度和药液余量并反馈回STM32F407单片机，进行下一步的运动规划；同时利用多功能电子显示屏进行输液状态的实时显示；智能输液管控装置先在护士站取药，当检测到有药液放入,多功能储液机构A将会旋转一定角度，为下一瓶放药做准备。
当药液全部放完后，智能输液管控装置开始运动，通过来对视觉模块反馈的信息进行分析，传递给STM32F407单片机进行路径规划，进而由移动底盘B的两个惰轮和两个驱动轮实现装置运移。
智能输液管控装置顺利到达病房后，辅助提升装置C上的步进电机驱动同步带进行转动，从而控制其上的夹取机械手在竖直方向上的运动，实现药液升降。在辅助提升机构C带动药液上升的同时，伸缩更换机构D向下运动，实现与辅助提升机构C之间的药液互换。药液互换完成后，伸缩更换机构D的伸缩杆向上伸长，将药液悬停在距离地面约1.5m处。
药液每输完一瓶，位于伸缩更换机构D上的滴速及液位检测装置检测到适当液位，将信息传递给STM32F407主控制板，主控制板控制止停调速机构E上的TD-8120MG舵机驱动滚轮转动，模仿了输液器的流量调节器，进而完成输液的调速和止停，进而实现药液的自动更换。
同时本申请的智能输液管控装置搭载一个智能抽屉F，可以放置患者的一些随身物品，并且能够提醒患者按时吃药。本装置通过低成本的esp8266wifi通讯模块，实现该装置与护士站进行wifi通信，护士站可以实时观看到每一位患者的输液状态，时刻保障患者的输液安全。
所述视觉识别模块用于检测是否有药品放入，当有药品放入时，步进电机2驱动多功能储液盘1旋转设定的角度，为下一瓶放药做准备，待药品完全放入后，多功能储液盘1再旋转设定的角度，配合辅助提升机构C完成药液的自动更换。
在本申请的实施例中，所述智能输液管控装置的智能输液管控方法还包括警报系统，以STM32F407单片机为核心，通过按键来控制步进电机的转速，从而实现对输液时间的把控，利用红外对管以及LM324比较器整合后实现实时监控吊瓶，采用LCD显示模块显示的系统电路。实现了没有人为监控状态下系统自动监控输液点滴的输液情况，实现流量的控制及报警功能，在实际输液中能达到很好的监控效果。
通过装置内部系统、输液报警模块、扫描模块的结合，可以与医院系统对接，实现对药品的检测和输液完毕后的报警。
在本申请的实施例中，固定输液瓶或输液袋时，通过舵机驱动机械手对输液瓶或输液袋进行夹持，当为输液袋时，可适当对输液袋施加一定压力，使输液速度持续稳定匀速的进行，使患者处于一个安全和舒适的输液环境中。
其中，所述智能输液管控装置的智能输液管控方法还包括滴速、余量和患者状态监控系统，均采用摄像头进行监控，通过树莓派运行图像算法，对图像进行多种方式处理，可以实现最大程度的监控，同时保证系统及时做出应答。
本申请提供一种智能输液管控装置通过一套液位检测、滴速检测、止停调速等模块来实现对输液状态的控制和实时监测病人身体状况，且装置内部主控制系统与树莓派对视觉、语音模块控制相结合，可以与医院终端系统对接，实现对药品的检测和输液完毕后的报警，不仅能降低输液出错的风险，而且能减少家人的看护，切实保障老人的输液安全。
本申请提供一种智能输液管控装置通过多功能储液机构、伸缩更换机构以及辅助提升机构上的机械手三者的相互配合来实现自动换液，既减少了医护人员的工作量，又缩短了患者输液等待时间，避免因医疗人员换液不及时，造成的医疗安全问题，极大地提升了医院的输液效率；第二，该装置可以实现对多个输液器进行统一监控，数据交互过程稳定可靠，功耗低，性价比高，在降低医院器械成本的同时，带动医院向自动化、智能化发展；第三，随着中国老龄化愈发严重，家属看护老人的输液成本日渐提高，本装置可以减少病人看护时间。此外，本装置还能对输液滴速等参数进行修改，对输液过程的相关信息进行显示，显示界面友好，具有优异的人机交互体验。
本申请提供一种智能输液管控装置及其智能输液管控方法，结构简单、可操作方便，通过多功能储液机构A、移动底盘B、辅助提升机构C、伸缩更换机构D、止停调速机构E以及智能抽屉F部分连接，并通过低成本的esp8266wifi通讯模块，实现该装置与护士站进行wifi通信，护士站可以实时观看到每一位患者的输液状态，时刻保障患者的输液安全，有效地保障患者的输液安全，并减轻医护工作者的负担。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种智能输液管控装置，其特征在于，包括多功能储液机构、移动底盘、辅助提升机构、伸缩更换机构、止停调速机构以及智能抽屉；
所述多功能储液机构包括多功能储液盘(1)和与所述多功能储液盘(1)连接的旋转架(3)；所述多功能储液盘(1)固定于所述移动底盘的上层底板(4)上，所述移动底盘上设有用于驱动所述多功能储液机构转动的步进电机(2)；
所述移动底盘上设有固定于下层底板(5)上的电池组(8)、树莓派(9)以及单片机(10)，构成所述移动底盘的行进系统用于全方位自由移动；
所述辅助提升机构用于辅助提升机构水平方向上的旋转运动，带动药瓶的竖直方向上的运动，所述伸缩更换机构用于通过伸缩杆(15)带动药瓶垂直方向上的移动；
所述止停调速机构用于驱动调速轮(22)移动来控制滴速；所述智能抽屉用于放置随身物品以及提醒患者吃药。
2.根据权利要求1所述的智能输液管控装置，其特征在于，所述多功能储液机构还包括步进电机(2)，所述步进电机(2)通过螺栓连接固定于所述移动底盘下层底板(5)上，所述步进电机(2)通过驱动同步带轮带动同步带(12)驱动旋转架(3)转动，所述旋转架(3)通过焊接与多功能储液盘(1)连接，所述多功能储液盘(1)通过螺栓与法兰连接并固定于移动底盘上层底板(4)上。
3.根据权利要求1所述的智能输液管控装置，其特征在于，所述移动底盘包括两个驱动轮(7)和两个惰轮(6)，所述驱动轮(7)和惰轮(6)呈四边形布置通过螺栓连接于下层底板(5)，所述下层底板(5)通过四根立柱和螺栓与上层底板(4)进行连接固定。
4.根据权利要求1所述的智能输液管控装置，其特征在于，所述辅助提升机构包括夹具手(11)、提升电机(13)以及固定板(14)，所述夹具手(11)由大扭矩舵机(21)驱动用于药瓶或药袋的夹取，所述夹具手(11)通过两个矩形连接件和螺栓固定连接于同步带(12)上，所述提升电机(13)通过推力轴承和螺栓连接于固定板(14)。
5.根据权利要求4所述的智能输液管控装置，其特征在于，所述同步带(12)与步进电机(2)的同步带轮连接，用于在步进电机(2)驱动下，带动夹具手(11)在竖直方向上的光杆滑轨上完成竖直方向上的运动。
6.根据权利要求1所述的智能输液管控装置，其特征在于，所述伸缩更换机构包括伸缩杆(15)和输液架(16)，所述伸缩杆(15)通过螺栓连接固定于下层底板(5)，所述输液架(16)由一个舵机(21)驱动的机械手组成，用于输液瓶或输液袋的夹取和固定，输液架(16)通过两个圆环固定于伸缩杆(15)，瓶口锁定装置(17)通过中扭矩舵机(21)驱动用于对瓶口进行锁定，瓶口锁定装置(17)安装在穿刺装置(18)上，所述穿刺装置(18)由一根丝杠和两根光杆呈三角形布置通过螺钉连接固定于输液架(16)的底板上，液位及滴速检测摄像头(19)安装于输液架(16)的侧板上。
7.根据权利要求1所述的智能输液管控装置，其特征在于，所述止停调速机构包括调速轮(22)、固定架(20)以及舵机(21)，所述调速轮(22)通过两连接杆和短圆柱固定连接于固定架(20)，舵机(21)呈竖直摆放，单片机(10)驱动舵机(21)旋转控制调速轮(22)的位置。
8.根据权利要求1所述的智能输液管控装置，其特征在于，所述智能抽屉两侧通过可移动滑轨固定于智能抽屉箱体(23)内部，摄像头(24)通过三角形连接件固定于箱体上端，智能显示屏(25)通过螺钉固定于箱体外部。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的智能输液管控装置的智能输液管控方法，其特征在于，通过树莓派(9)和单片机(10)完成整个智能输液管控装置的运动规划，树莓派(9)和单片机(10)之间通过SPI高速通讯数据通信，所述树莓派(9)连接语音模块和视觉模块；所述智能输液管控方法包括以下步骤：
所述树莓派(9)通过视觉模块对所述智能输液管控装置的机械传动结构进行识别、检测、定位和避障；
所述树莓派(9)通过语音模块对所述智能输液管控装置的机械传动结构进行识别、播报、寻向和交互；
所述单片机(10)接收所述树莓派(9)的语音模块和视觉模块反馈的信息，对信息进行分析处理，驱动所述智能输液管控装置的机械传动结构运动。
10.根据权利要求9所述的智能输液管控装置的智能输液管控方法，其特征在于，所述树莓派(9)连接语音模块和视觉模块，语音模块包括识别、播报、寻向和交互四部分；视觉模块包括识别、检测、定位和避障四部分；所述视觉识别模块用于检测是否有药品放入，当有药品放入时，步进电机(2)驱动多功能储液盘(1)旋转设定的角度，为下一瓶放药做准备，待药品完全放入后，多功能储液盘(1)再旋转设定的角度，配合辅助提升机构完成药液的自动更换。
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- 2022-05-25 CN CN202210578517.3A patent/CN115212379A/zh active Pending
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