CN201551658U - 用于医疗输液的实时监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及实时监控技术领域，尤其涉及一种用于医疗输液的实时监控系统。本实用新型包括多个从站监控子系统和主站监控子系统，其中从站监控子系统包括压力传感器、测量电桥电路、液滴红外传感器、脉冲整形电路、液晶显示器、从站监控单片机、步进电机、步进电机驱动电路、通信接口，主站监控子系统包括主站总控单片机、报警蜂鸣器、键盘、液晶显示电路、通信接口。本实用新型能够实现数量庞大的点滴设备的集中监控，提高了医疗单位医护人员的工作效率，减小了对输液异常情况的反应的时间，通过中央监控的统一管理方式，方便医疗单位医护人员的管理。

Description

用于医疗输液的实时监控系统

技术领域

本实用新型涉及实时监控技术领域，尤其涉及一种用于医疗输液的实时监控系统。

背景技术

大部分医院目前所采用的仍是全人工操作的点滴设备，点滴结束时或发生异常情况时需病人呼唤，经常得不到及时的处理。流速控制采用了简单的塑料阀，通过改变输液管截面积改变流速，不能实现精确控制和流速监测。同时，病人在输液过程中无法了解距点滴结束剩余多少时间。更重要的是，医生无法在一个终端上监控数量众多的点滴装置的状态，逐一察看单独的点滴装置无疑提高了医生的工作量，降低了医疗过程的及时性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于医疗输液的实时监控系统，以通过中控的实时方式对医疗输液结束、异常情况进行报警，并对输液剩余时间进行估计。

为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

多个从站监控子系统和主站监控子系统，其中从站监控子系统包括压力传感器、测量电桥电路、液滴红外传感器、脉冲整形电路、液晶显示器、从站监控单片机、步进电机、步进电机驱动电路、通信接口，其连接关系为：压力传感器的输出端通过测量电桥电路连接在从站监控单片机内置的模数转换电路的模拟信号输入端，红外液滴传感器通过脉冲整形电路接入从站监控单片机的输入端口，从站监控单片机的两个输出口分别连接液晶显示器的输入口和步进电机驱动电路的输入口，步进电机驱动电路的输出端连接步进电机的输入端，使步进电机在从站监控单片机的控制下转动；

主站监控子系统包括主站总控单片机、报警蜂鸣器、键盘、液晶显示电路、通信接口，其连接关系为：主站总控单片机的双向端口分别连接键盘与液晶显示电路，报警蜂鸣器、通信接口分别与主站总控单片机电连接；

多个从站监控子系统通过通信接口连接至同一个主站监控子系统上，从站监控子系统和主站监控子系统之间采用串行通信接口进行通信。

上述用于医疗输液的实时监控系统还包括带有齿轮轨道的输液架、步进电机、步进电机保护外壳、承重挂钩、挂输液瓶的塑料网兜、塑料滴斗、塑料输液管，所述步进电机的轴上套有与带有齿轮轨道的输液架上的齿条咬合的齿轮，承重挂钩连接在步进电机保护外壳上，压力传感器粘合在承重挂钩上表面，塑料输液管的一端接入输液瓶的下端，另一端接入塑料滴斗。

上述红外液滴传感器的发射管和接收管成对放置于塑料滴斗的两侧。

上述从站监控子系统和主站监控子系统中的单片机均采用MSP430型号芯片构成。

本实用新型具有以下优点和积极效果：

1)提高了医疗单位医护人员的工作效率，减小了对输液异常情况的反应的时间；

2)通过中央监控的统一管理方式，方便医疗单位医护人员的管理，并能以报警的方式及时对异常情况给出反应。

附图说明

图1是本实用新型的用于医疗输液的实时监控系统中从站监控子系统框图。

图2是本实用新型的用于医疗输液的实时监控系统中主站监控子系统框图。

图3是本实用新型的用于医疗输液的实时监控系统中输液架及步进电机的结构示意图。

图4是本实用新型的用于医疗输液的实时监控系统中步进电机驱动电路图。

图5是本实用新型的用于医疗输液的实时监控系统中压力传感器及其外围电路图。

图6是本实用新型的用于医疗输液的实时监控系统中液滴红外传感器及其外围电路图。

图7是本实用新型的用于医疗输液的实时监控系统中串行通信RS232电平转换电路图。

其中，

1-压力传感器，2-测量电桥电路，3-液滴红外传感器，4-脉冲整形电路，5-液晶显示器，6-从站监控单片机，7-主站监控单片机，8-报警蜂鸣器，9-液晶显示电路，10-步进电机，11-步进电机驱动电路，17-通信接口，18-键盘，19-承重挂钩，12-输液架，13-步进电机保护外壳，14-挂输液瓶的塑料网兜，15-塑料滴斗，16-塑料输液管。

具体实施方式

下面以具体实施例结合附图对本实用新型作进一步说明：

本实用新型提供的用于医疗输液的实时监控系统，具体采用如下技术方案，参见图1，该系统包括多个从站监控子系统和主站监控子系统，其中从站监控子系统包括压力传感器1、测量电桥电路2、液滴红外传感器3、脉冲整形电路4、液晶显示器5、从站监控单片机6、步进电机10、步进电机驱动电路11、通信接口17，其连接关系为：压力传感器1的输出端通过测量电桥电路2连接在从站监控单片机内置的模数转换电路的模拟信号输入端，红外液滴传感器3通过脉冲整形电路4接入从站监控单片机6的输入端口，从站监控单片机6的两个输出口分别连接液晶显示器5的输入口和步进电机驱动电路11的输入口，步进电机驱动电路11的输出端连接步进电机10的输入端，使步进电机10在从站监控单片机6的控制下转动；

如图2所示，主站监控子系统包括主站总控单片机7、报警蜂鸣器8、键盘18、液晶显示电路9、通信接口17，其连接关系为：主站总控单片机7的双向端口分别连接键盘18与液晶显示电路9，报警蜂鸣器8、通信接口17分别与主站总控单片机7电连接；

多个从站监控子系统通过通信接口17连接至同一个主站监控子系统上，从站监控子系统和主站监控子系统之间采用串行通信接口进行通信；从站监控子系统和主站监控子系统中的单片机均采用MSP430型号芯片构成。

如图3所示，本系统还包括带有齿轮轨道的输液架12、步进电机10、步进电机保护外壳13、承重挂钩19、挂输液瓶的塑料网兜14、塑料滴斗15、塑料输液管16，其中步进电机10的轴上套有与带有齿轮轨道的输液架12上的齿条咬合的齿轮，步进电机10的转动将带动挂输液瓶的塑料网兜14上下移动，承重挂钩19连接在步进电机保护外壳13上，压力传感器1粘合在承重挂钩上表面，塑料输液管16的一端接入输液瓶的下端，另一端接入塑料滴斗15，其中输液瓶放置在挂输液瓶的塑料网兜14中间，挂输液瓶的塑料网兜挂在压力传感器1上。红外传感器3的发射管和接收管成对粘贴于塑料滴斗两侧，滴斗中有液滴通过时，红外发射管发出的红外线将被部分遮挡，此时接收管将能检测到红外光线的变化并发出脉冲信号。

本实用新型中从站监控MSP430单片机6及其外围电路构成的从站监控子系统，通过液滴红外传感器3发出的脉冲的间隔对点滴速度进行测量，通过压力传感器1测出点滴瓶与液体的总量，由从站监控MSP430单片机6内置的数模转换电路将压力传感器1输出的模拟信号转换为数字信号发送至从站监控MSP430单片机6，从站监控MSP430单片机6进行减除点滴瓶重量的计算后根据剩余液体重量判断是否进行结束报警，同时根据点滴速度估计剩余时间并通过液晶显示器5显示出来；

多台从站监控MSP430单片机6连接至同一台主站总控MSP430单片机7构成整体的点滴监控系统，主站总控MSP430单片机7可通过串行通信接口17访问任意从机，得到滴速和剩余时间并发出调整滴速的信号，并能收到从机发出的警报，所有信息将通过液晶屏显示进行显示。

下面进一步结合附图4-7描述本系统的电气连接关系，及其工作过程。

从站监控子系统的主要功能是实施对点滴速度的监控和对点滴剩余时间的估计，图6所示为液滴红外传感器及外围电路图，对点滴速度的测量由液滴红外传感器3实现，当点滴通过液滴红外传感器3时，液滴红外传感器3的接收管出现短暂的截止，这时候三极管也会处在截止状态，信号通过R22耦合至比较器LM311上，使得LM311的输入端产生一个正脉冲，再经过LM311整形为方波，再通过两个非门把信号变为TTL电平送往从站监控MSP430单片机6进行处理。

R20、R21和R23起到限流作用，从站监控子系统获得点滴速度信息后会与主站所要求的速度进行比较，进而通过步进电机驱动电路11控制步进电机10调整输液瓶的高度，步进电机10采用四相八拍工作方式，需要对电机的每“一相”进行驱动。

驱动电路中，MSP430单片机的4个输出端口输出控制信号进入光电耦合器(U1、U2、U3、U4)，光电耦合器(U1、U2、U3、U4)的输出端接3.6千欧姆上拉电阻(R10、R11、R12、R13)再接Vcc，光电耦合器(U1、U2、U3、U4)的输出端接740欧姆(R1、R2、R3、R4)电阻再接三极管(Q1、Q2、Q3、Q4)。选用TIP41C达林顿三极管(Q1、Q2、Q3、Q4)，功率电阻(R6、R7、R8、R9)参数为8Ω、2W，在TIP41C(Q1、Q2、Q3、Q4)的集电极与电机电源之间接入一个保护二极管IN4002(D5、D6、D7、D8)，防止TIP41C(Q1、Q2、Q3、Q4)从工作状态变为截止状态时，由于感性电机绕组电流的连续性而会在TIP41C(Q1、Q2、Q3、Q4)集电极上产生一个较强的反向电动势(电流)，而损害三极管；故发射极和集电极间加入二极管IN4002(D1、D2、D3、D4)的是为了增大三极管的反向耐压值，起到泄流保护作用。

图4所示步进电机驱动电路，步进电机10的轴上套有与带有齿轮轨道的输液架12上的齿条咬合的齿轮，步进电机10的转动将带动挂输液瓶的塑料网兜14上下移动，通过高度的调整实现点滴速度的改变。

图5所示压力传感器及其外围电路图，对剩余液量的监测由压力传感器1实现，压力传感器1采用电桥测量电路方式提供一个与液瓶重量成线性关系的电压量供模数转换器测量，恒流源CSRC给压阻器件供电(Ra、Rb、Rc、Rd)，恒流源输出接串联二极管(D9、D10)用于补偿灵敏度温漂(每升高一摄氏度，正想压降约减小1.9～2.4mV)并联电阻(R15)为负温度系数，电阻值较大，来约束Ra的变化，起到温度补偿的作用，压阻器件(Ra、Rb、Rc、Rd)输出接差分运算放大器(OPA1)进行差分放大，电阻(R16、R17)与电阻(R18、R19)的比例可决定压阻器件(Ra、Rb、Rc、Rd)输出电压的范围，将压阻器件(Ra、Rb、Rc、Rd)输出信号范围放大为在0-3.3V范围变化的信号，然后输入从站MSP430单片机6的模数转换器中。

从站MSP430单片机6接受到液瓶重量值后从中减去固定的空瓶重量，计算出剩余药液的净重，当该净重低于设定的报警值时将控制蜂鸣器电路实施报警，同时将报警信息通过串行接口通知主站。从站MSP430单片机6可根据测量得到的滴速和剩余药液净重计算出剩余点滴时间，通过1602液晶显示器5显示以告知病人。

主站监控子系统的主要功能是提供一个中央控制平台，能够接受所有从站的报警信息并且能够根据从站的地址对任意一个指定的从站进行查询滴速和剩余时间以及调整点滴速度的操作。主站MSP430单片机7通过一个8位并行口连接一个16*16大小的键盘作为用户接口，医生可通过该键盘设定要访问的从站并设定选定的从站的点滴速度和查询选定从站的实时信息。同时主站MSP430单片机7通过另一个8位并口和3根独立的I/O口作为控制线连接一个128*64点阵液晶，用以显示从站信息和报警信息。

图7所示为串行通信RS232电平转换电路图，主站MSP430单片机7与从站MSP430单片机6之间通过I²C协议的串行通信接口17连接。通信时第一帧为地址帧，内含7位地址信息，可以寻址128个从站。主站MSP430单片机7与从站通信前先广播某一从站的地址，相应地址的从站MSP430单片机6收到该信号后将回复一个应答帧，表示与主机建立连接。建立连接后，主站将通过8位数据帧实现对从站的点滴速度的设置，即可设置255级不同的点滴速度，分别为0至254，全1码字即255作为查询命令使用，当从站收到该码字时，将实时测得的速度和剩余时间信息通过串行通信接口17发送给主站MSP430单片机7。

主站MSP430单片机7将时刻监视从站发送的信息，从站的报警信息将触发主站MSP430单片机7的中断，报警信息帧中包含从站MSP430单片机的地址信息，主站MSP430单片机7将该地址信息显示到点阵液晶屏上，以方便医生寻找报警点。

Claims (4)

1.一种用于医疗输液的实时监控系统，其特征在于，包括：

多个从站监控子系统和主站监控子系统，其中从站监控子系统包括压力传感器(1)、测量电桥电路(2)、液滴红外传感器(3)、脉冲整形电路(4)、液晶显示器(5)、从站监控单片机(6)、步进电机(10)、步进电机驱动电路(11)、通信接口(17)，其连接关系为：压力传感器(1)的输出端通过测量电桥电路(2)连接在从站监控单片机内置的模数转换电路的模拟信号输入端，红外液滴传感器(3)通过脉冲整形电路(4)接入从站监控单片机(6)的输入端口，从站监控单片机(6)的两个输出口分别连接液晶显示器(5)的输入口和步进电机驱动电路(11)的输入口，步进电机驱动电路(11)的输出端连接步进电机(10)的输入端，使步进电机(10)在从站监控单片机(6)的控制下转动；

主站监控子系统包括主站总控单片机(7)、报警蜂鸣器(8)、键盘(18)、液晶显示电路(9)、通信接口(17)，其连接关系为：主站总控单片机(7)的双向端口分别连接键盘(18)与液晶显示电路(9)，报警蜂鸣器(8)、通信接口(17)分别与主站总控单片机(7)电连接；

多个从站监控子系统通过通信接口(17)连接至同一个主站监控子系统上，从站监控子系统和主站监控子系统之间采用串行通信接口进行通信。

2.根据权利要求1所述的用于医疗输液的实时监控系统，其特征在于：

所述用于医疗输液的实时监控系统还包括带有齿轮轨道的输液架(12)、步进电机(10)、步进电机保护外壳(13)、承重挂钩(19)、挂输液瓶的塑料网兜(14)、塑料滴斗(15)、塑料输液管(16)，所述步进电机(10)的轴上套有与带有齿轮轨道的输液架(12)上的齿条咬合的齿轮，承重挂钩(19)连接在步进电机保护外壳(13)上，压力传感器(1)粘合在承重挂钩上表面，塑料输液管(16)的一端接入输液瓶的下端，另一端接入塑料滴斗(15)。

3.根据权利要求1或2所述的用于医疗输液的实时监控系统，其特征在于：

所述红外液滴传感器(3)的发射管和接收管成对放置于塑料滴斗(15)的两侧。

4.根据权利要求1所述的用于医疗输液的实时监控系统，其特征在于：

所述从站监控子系统和主站监控子系统中的单片机均采用MSP430型号芯片构成。

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