CN116173352A - 一种基于重量监测的自动输液监控方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于重量监测的自动输液监控方法及系统，涉及医疗器械技术领域。具体包括以下步骤：以Δt的时间间隔采集输液系统药液重量，计算输液流速Vi，采集输液系统水平方向加速度Xi m/s2和垂直方向的加速度Yi m/s2；预设第一加速度限值J m/s2、第二加速度限值K m/s2、最大流速Vmax和最小流速Vmin；计算缓冲时间段内的平均输液流速V平均，将平均输液流速V平均与Vmax和Vmin对比，控制流速降低至预设范围或者增大至预设范围；若连续若干个V平均均为0，则锁住输液管并报警。本发明监控系统实时监测重量重力传感器信号，排除晃动干扰，获得真实输液速度和输液状态，实现对输液速度的控制。

Description

一种基于重量监测的自动输液监控方法及系统
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种基于重量监测的自动输液监控方法及系统。
背景技术
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。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。在输液即将结束时，患者不能自行将输液针拔下，需医护人员手动操作将输液器移除，若有疏忽依然会危及到病人的生命安全。
申请号为CN201210078804.4的中国专利公开了一种自动控制输液装置及其自动控制方法，包括输液系统和自动控制系统；所述输液系统包括悬挂支架、输液袋和输液器；所述自动控制系统包括：力传感器、通断控制装置和控制单元，所述方法包括如下步骤：检测输液袋重量，根据输液袋重量推算液体余量，当液体余量小于阈值时截断输液管路并发出报警。该发明的自动控制输液装置及其控制方法能够在液体将要输完时提前报警并自动截断输液管路，并可控制输液袋之间自动切换，无需医护人员手动操作，报警方式为声光等多种方式，可根据不同的情况设置不同的报警音及发光，可靠性强，能充分保证输液安全。
申请号为CN202210321413.4的中国专利公开了一种输液点滴流速监控及控制方法、系统及装置，包括通过重力传感器对输液袋的重量进行实时监控；根据重力传感器的变化值，计算输液袋内液体的流速以及输液袋内剩余液体消耗完毕所需的剩余时间；设置电机与流量调节器的滚轮连接，处理器利用通讯系统分别将电机与重力传感器进行连接，并将通讯系统与后台终端连接；将流速和剩余时间，通过通讯系统发送至后台终端进行显示；预设流速的预设范围，若流速不在预设范围内，则通过通讯系统控制电机调节滚轮直至流速处于预设范围内。其能够监控输液时的液体量以及液体的速度，并针对输液的异常情况进行报警提醒。
申请号为CN202010848721.3的中国专利公开了一种输液泵的输液精度自动校准控制系统及其控制方法，控制方法包括如下步骤：检测来自输液吊瓶和输液袋的重量数据，并获取输液泵泵出液体流量数据；对液体流量数据预处理，剔除输液吊瓶、输液袋晃动以及加药造成的扰动数据；利用预处理后的数据，以输液泵的输液速度或输液量作为控制基准进行输液精度自动校正；对数据进行计算和分析，对输液流速失控和输液管路调控失效进行识别，出现失控或失效时报警，并停止输液。控制系统包括输液泵基本功能单元和数据处理单元，该系统具有输液精度自动校准功能，输液流速失控报警以及输液管路调控失效报警功能，大大提高了输液泵的输液安全性以及输液稳定性。
上述自动控制方法虽然通过监测重量数据获取液体流量数据，并读取输液流速实现速度控制，但是并未针对采集过程中输液瓶或输液袋的移动情况进行干扰排除，当患者因上厕所或其它情况产生移动时，势必会造成输液瓶或输液袋的晃动，会对重量监测造成干扰。因此需要提供一种综合分析患者移动情况，排除晃动干扰的自动输液监控方法。
发明内容
基于以上问题，本发明提供了一种基于重量监测的自动输液监控方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种基于重量监测的自动输液监控方法，具体包括以下步骤：
S1、以Δt的时间间隔采集输液系统药液重量，计算输液流速Vi并存储；
S2、采集输液系统水平方向加速度Xi m/s2和垂直方向的加速度Yi m/s2；
预设第一加速度限值J m/s2、第二加速度限值K m/s2、最大流速Vmax和最小流速Vmin；
计算缓冲时间段内的平均输液流速V平均，具体计算方式如下：
若Xi<J且Yi<J，则读取缓冲时间段内若干次连续的输液流速，并计算得到平均值V平均；
若Xi﹥J、Yi﹥J且Xi<K、Yi﹥K，则读取缓冲时间段内若干次连续的输液流速，舍去偏差大的值并计算得到V平均；
若Xi﹥J、Yi﹥J且Xi﹥K、Yi﹥K，则停止读取输液流速，锁住输液管并报警；
S3、将平均输液流速V平均与预设的最大流速Vmax和最小流速Vmin对比，
若V平均>Vmax，控制流速降低至预设范围，若V平均<Vmin，控制流速增大至预设范围；若连续若干个V平均均为0，则锁住输液管并报警。
优选地，在步骤S1中，输液流速Vi的计算方法为，设第i次采集输液系统药液总重量为Gi，以Δt的时间间隔采集输液系统药液重量，则第i个Δt时间内的输液流速为
Figure BDA0004131604880000031
优选地，在步骤S2中，设缓冲时间段为k个Δt的时间间隔，则缓冲时间段内的平均速度计算方法为：
若Xi<J且Yi<J，判断为加速度正常，则
Figure BDA0004131604880000032
优选地，若Xi﹥J、Yi﹥J且Xi<K、Yi﹥K，判断为加速度稍快，则
Figure BDA0004131604880000033
读取并计算Vi+k+1，同时判断加速度是否正常；
若加速度正常，则
Figure BDA0004131604880000034
若依然判断加速度稍快，则循环上述步骤，直至加速度正常。
优选地，若V平均>Vmax，则缩小调节区域的输液管管径，控制流速降低至预设范围；
若V平均<Vmin，则扩大调节区域的输液管管径，控制流速增大至预设范围。
本发明还提供一种基于重量监测的自动输液监控系统，利用如上述任意一项所述的一种基于重量监测的自动输液监控方法进行自动输液监控方法；
包括控制器、重力监测单元、机械控制单元及通讯单元组成；
所述重力监测单元用于采集输液系统药液重量并获取水平方向的加速度和垂直方向的加速度；
所述机械控制单元用于降低或提高输液流速；
所述控制器用于接收所述重力监测单元采集的信息、计算并向所述机械控制单元发送指令；
所述通讯单元用于所述控制器、重力监测单元和机械控制单元之间信息传递。
优选地，所述机械控制单元包括设置在所述输液管上的调节装置，所述调节装置用于调节所述输液管的管径。
优选地，所述调节装置包括输液管安装槽和挤压组件，所述输液管穿过所述输液管安装槽，且位于所述输液管安装槽内的输液管为输液管调节区域；所述挤压组件包括驱动件和抵接在所述输液管调节区域的凸轮，所述凸轮在所述驱动件的驱动下沿着所述输液管调节区域的径向进行移动并控制所述输液管调节区域的直径缩小或放大。
与现有技术相比，本发明有以下优势：
本发明提出了一种基于重量监测的自动输液监控方法及系统，监控系统实时监测重量重力传感器信号，排除晃动干扰，获得真实输液速度和输液状态，实现对输液速度的控制，当监控系统监测到输液重量不再变化时，控制系统会通过马达紧急锁住输液管，并报警，防止空气进入患者血管或者患者血液倒流，提高安全性能。
附图说明
图1是本发明提出的一种基于重量监测的自动输液监控方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提出了一种基于重量监测的自动输液监控方法及系统，该系统监控包括独立安装的控制系统、监测系统和通讯单元；具体可划分为：控制器、重力监测单元、机械控制单元及通讯单元；所述重力监测单元用于采集输液系统药液重量并获取水平方向的加速度和垂直方向的加速度；所述机械控制单元用于降低或提高输液流速；所述控制器用于接收所述重力监测单元采集的信息、计算并向所述机械控制单元发送指令；所述通讯单元用于所述控制器、重力监测单元和机械控制单元之间信息传递。所述机械控制单元包括设置在所述输液管上的调节装置，所述调节装置用于调节所述输液管的管径。所述调节装置包括输液管安装槽和挤压组件，所述输液管穿过所述输液管安装槽，且位于所述输液管安装槽内的输液管为输液管调节区域；所述挤压组件包括驱动件和抵接在所述输液管调节区域的凸轮，所述凸轮在所述驱动件的驱动下沿着所述输液管调节区域的径向进行移动并控制所述输液管调节区域的直径缩小或放大。
如图1所示，基于重量监测的自动输液监控方法具体步骤为：
输液前，将本发明监控系统的上端挂钩挂在输液架上，将输液袋挂在本发明监控系统的下端挂钩上；将本发明控制系统安装通过固定支架在输液架上，将输液管安装在本发明的控制系统的输液管安装槽内，安装控制系统时，调节固定支架使固定位置应确保监测系统对输液瓶或输液袋称重时，不受输液管拉力影响。
按下控制系统和监测系统的开机键：
控制系统和监测系统开机，第一个灯亮绿灯；控制系统和监控系统通过各自的蓝牙收发模块自动互连，第二个灯亮绿灯；
监控系统通过重量检测单元自动获取装置初始的药液、药瓶及输液管路若总重量G0；监控系统通过重力检测单元自动获取装置初始的加速度A0；
控制系统的LCD屏显示默认初始值5档；
按下控制系统的启动键：
控制系统通过驱动件控制流速，驱动件运行带动凸轮前进，挤压输液管(进而达到对输液流速的精准控制)；当流速过快时，凸轮适当挤压管路，调节流速；当流速过慢时，凸轮慢慢放开管路，使流速加快；当管路全开时，如此时还需要较大流速，则可使用按键控制加速度，此时驱动件凸轮会加速运转，通过连续挤压管路的方式，加速输送液体；该驱动件可以为马达、直流电机或者步进电机。
插入针头，凸轮打开，放开管路，此时开始输注药液，输液过程中，通过一下方式进行流速的调节：
S1、监控系统会实时监测重量传感器，重量传感器能精密识别1滴液体分辨率，量程≤5kg，获取每个时刻的药瓶、药液及输液管路的重量G，则此时已注射的药液重量为G注射＝G-G0；
设第i次采样和第i-1次采样之间的采样间隔为Δt，则Δt时间内的药液减少的重量为ΔG＝Gi-1-Gi，Δt时间内的输液流速为
Figure BDA0004131604880000051
预设最大流速Vmax＝5ml/min和最小流速Vmin＝2ml/min；
当监控系统检测初始输液速度Vi>5ml/min即当输液流速大于每分钟5毫升时，判断为流速过快，并将信号传递给控制系统，控制系统控制驱动件后退，加大凸轮对输液管的挤压，以达到降低输液流速的目的；当监控系统检测初始输液速度Vi<2ml/min即当输液流速小于每分钟2毫升时，判断为流速过慢并将信号传递给控制系统，控制系统控制驱动件前进，减小挤压轮对输液管的挤压，以达到提高输液流速的目的；当监控系统检测到人为按下加速键时，此时若凸轮已处于管路开放的位置，则系统控制马达开始加速旋转，旋转速度设置为V+0.5，即系统显示速度也为V+0.5闪烁，当速度达到V+0.5时，系统正常显示V+0.5，同时随时等待用户控制输液速度，并根据用户设置调节相应流速；
监控系统会同时实时监测重力传感器，获取水平方向的加速度X m/s2和垂直方向的加速度Y m/s2，并将信号传递给控制系统；
在控制系统和检测系统中设定水平加速度和垂直加速度的限值分两档，第一档加速度限值为J m/s2，第二挡加速度限值为K m/s2；
若Xi<J且Yi<J，则判断为加速度正常，输液瓶或输液袋无晃动，读取缓冲时间段内若干次连续的输液流速，并计算得到平均值V平均；此时
Figure BDA0004131604880000061
若Xi﹥J、Yi﹥J且Xi<K、Yi﹥K，则判断为加速度稍快，输液瓶或输液袋轻微晃动，读取缓冲时间段内若干次连续的输液流速，舍去偏差大的值并计算得到V平均；设缓冲时间段为k个Δt的时间间隔，一般k＝5，则缓冲时间段内的平均速度计算方法为：
Figure BDA0004131604880000062
读取并计算Vi+k+1，同时判断加速度是否正常；
若加速度正常，则
Figure BDA0004131604880000063
若依然判断加速度稍快，则循环上述步骤，直至加速度正常；
若Xi﹥J、Yi﹥J且Xi﹥K、Yi﹥K，则判断为加速度过快，输液瓶或输液袋剧烈晃动，此时中断实时传送的计算输液流速的的信号，并将上一时刻计算得出的输液流速平均值赋予当前时刻；停止读取输液流速，锁住输液管并报警；
将平均输液流速V平均与预设的最大流速Vmax和最小流速Vmin对比，
若V平均>Vmax，控制流速降低至预设范围，若V平均<Vmin，控制流速增大至预设范围；若连续若干个V平均均为0，则锁住输液管并报警。
当监测到输液瓶或输液袋内重量不再变化时，监测系统会认为输液完成或需要换液或出现针堵等状态，监测系统会发送信号给控制系统，控制系统会控制驱动件通过挤压轮立即锁住输液管，并发出呼叫报警信号，可以是文字、声音、云端等不同形式呼叫报警，第一个灯亮红灯；可安全等待护士处理，避免发生因护士晚到造成空气进入血管的事故。
以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于重量监测的自动输液监控方法，其特征在于：
具体包括以下步骤：
S1、以Δt的时间间隔采集输液系统药液重量，计算输液流速Vi并存储；
S2、采集输液系统水平方向加速度Xi m/s2和垂直方向的加速度Yi m/s2；
预设第一加速度限值J m/s2、第二加速度限值K m/s2、最大流速Vmax和最小流速Vmin；
计算缓冲时间段内的平均输液流速V平均，具体计算方式如下：
若Xi<J且Yi<J，则读取缓冲时间段内若干次连续的输液流速，并计算得到平均值V平均；
若Xi﹥J、Yi﹥J且Xi<K、Yi﹥K，则读取缓冲时间段内若干次连续的输液流速，舍去偏差大的值并计算得到V平均；
若Xi﹥J、Yi﹥J且Xi﹥K、Yi﹥K，则停止读取输液流速，锁住输液管并报警；S3、将平均输液流速V平均与预设的最大流速Vmax和最小流速Vmin对比，
若V平均>Vmax，控制流速降低至预设范围，若V平均<Vmin，控制流速增大至预设范围；若连续若干个V平均均为0，则锁住输液管并报警。
2.根据权利要求1中所述的一种基于重量监测的自动输液监控方法，其特征在于：在步骤S1中，输液流速Vi的计算方法为，设第i次采集输液系统药液总重量为Gi，以Δt的时间间隔采集输液系统药液重量，则第i个Δt时间内的输液流速为
Figure FDA0004131604850000011
3.根据权利要求1中所述的一种基于重量监测的自动输液监控方法，其特征在于：在步骤S2中，设缓冲时间段为k个Δt的时间间隔，则缓冲时间段内的平均速度计算方法为：
若Xi<J且Yi<J，判断为加速度正常，则
Figure FDA0004131604850000012
4.根据权利要求3中所述的一种基于重量监测的自动输液监控方法，其特征在于：若Xi﹥J、Yi﹥J且Xi<K、Yi﹥K，判断为加速度稍快，则
Figure FDA0004131604850000013
读取并计算Vi+k+1，同时判断加速度是否正常；
若加速度正常，则
Figure FDA0004131604850000021
若依然判断加速度稍快，则循环上述步骤，直至加速度正常。
5.根据权利要求1中所述的一种基于重量监测的自动输液监控方法，其特征在于：其中k的取值范围为k≥5。
6.根据权利要求1中所述的一种基于重量监测的自动输液监控方法，其特征在于：若V平均>Vmax，则缩小调节区域的输液管管径，控制流速降低至预设范围；
若V平均<Vmin，则扩大调节区域的输液管管径，控制流速增大至预设范围。
7.根据权利要求1中所述的一种基于重量监测的自动输液监控方法，其特征在于：所述报警的方式至少包括声音报警、指示灯报警、文字显示报警、云端报警中的一种。
8.一种基于重量监测的自动输液监控系统，其特征在于：
利用如权利要求1-7中任意一项所述的一种基于重量监测的自动输液监控方法进行自动输液监控方法；
包括控制器、重力监测单元、机械控制单元及通讯单元；
所述重力监测单元用于采集输液系统药液重量并获取水平方向的加速度和垂直方向的加速度；
所述机械控制单元用于降低或提高输液流速；
所述控制器用于接收所述重力监测单元采集的信息、计算并向所述机械控制单元发送指令；
所述通讯单元用于所述控制器、重力监测单元和机械控制单元之间信息传递。
9.根据权利要求8中所述的一种基于重量监测的自动输液监控系统，其特征在于：所述机械控制单元包括设置在所述输液管上的调节装置，所述调节装置用于调节所述输液管的管径。
10.根据权利要求9中所述的一种基于重量监测的自动输液监控系统，其特征在于：
所述调节装置包括输液管安装槽和挤压组件，所述输液管穿过所述输液管安装槽，且位于所述输液管安装槽内的输液管为输液管调节区域；所述挤压组件包括驱动件和抵接在所述输液管调节区域的凸轮，所述凸轮在所述驱动件的驱动下沿着所述输液管调节区域的径向进行移动并控制所述输液管调节区域的直径缩小或放大。
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