本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可控制輸液流速的智能輸液監(jiān)控裝置及方法。

背景技術(shù)：

在輸液過程中，實時查看輸液是否完畢是非常必要的，如果輸液完畢而病人或家屬沒有及時發(fā)現(xiàn)則可能造成堵針、空氣進(jìn)入等現(xiàn)象，甚至威脅到病人的生命安全。目前病患在醫(yī)院輸液時，采用的基本都是人工監(jiān)控輸液過程，然后手工按鈴報警到護(hù)士站通知護(hù)士停止輸液的方式，這給病人或看護(hù)人員帶來很大的負(fù)擔(dān)。

針對輸液過程監(jiān)控，現(xiàn)有的用來檢測方式有記重式和光電式。記重式主要通過測量輸液瓶的重量來判斷輸液是否完成。然而，由于每種輸液瓶的大小和重量都不相同，因此記重式方法使用麻煩且準(zhǔn)確度低。光電式主要使用紅外對管來實現(xiàn)。然而，容易受到外界光線、藥水顏色、藥水透明度的干擾，并且有些藥水不能接觸到外界光線，因此光電式檢測方法使用范圍比較局限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有輸液監(jiān)控方式存在的問題，提供一種可控制輸液流速的智能輸液監(jiān)控裝置及方法，其能夠穩(wěn)定可靠地完成對輸液過程的監(jiān)控。

為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種可控制輸液流速的智能輸液監(jiān)控裝置，包括檢測模塊、微處理器、電機(jī)驅(qū)動模塊和流速控制模塊；檢測模塊包括被測電容CX和信號發(fā)生電路；其中被測電容CX由2片相對設(shè)置，并夾持在輸液管壁兩側(cè)的金屬導(dǎo)片構(gòu)成；被測電容CX連接在信號發(fā)生電路的輸入端上，信號發(fā)生電路的控制端與微處理器的輸出端連接，信號發(fā)生電路的輸出端連接微處理器的輸入端；流速控制模塊包括步進(jìn)電機(jī)、減速器和壓緊滑塊；步進(jìn)電機(jī)的輸入端經(jīng)電機(jī)驅(qū)動模塊連接微處理器的輸出端；步進(jìn)電機(jī)的輸出軸連接減速器，減速器輸出軸上固定有一條與其同軸心的絲桿；壓緊滑塊的尾部設(shè)有螺紋孔，壓緊滑塊通過該螺紋孔與絲桿進(jìn)行螺紋連接；壓緊滑塊的頭部設(shè)有一條凸出的壓片，該壓片的前端與輸液管相抵。

上述方案中，信號發(fā)生電路為多諧振蕩電路。

上述方案中，信號發(fā)生電路由2個電壓比較器、RS觸發(fā)器、以及外圍的電阻和電容組成；第一電壓比較器的反相輸入端分為兩路，一路連接電阻R19的一端，電阻R19的另一端形成信號發(fā)生電路的控制端，與微處理器的輸出端連接，另一路連接一片金屬導(dǎo)片即被測電容CX的一端，另一片金屬導(dǎo)片即被測電容CX的另一端接地；第一電壓比較器的同相輸入端分為兩路，一路經(jīng)電容C10與地連接，另一路經(jīng)電阻R16與高電平連接；第二電壓比較器的反相輸入端分為兩路，一路經(jīng)電阻R18接地，另一路經(jīng)電阻R17連接第一電壓比較器的同相輸入端；第二電壓比較器的同相輸入端分為兩路，一路經(jīng)電容C11接地，另一路連接第一電壓比較器的反相輸入端；第一電壓比較器的輸出端與RS觸發(fā)器的一個輸入端連接，第二電壓比較器的輸出端與RS觸發(fā)器的另一個輸入端連接；RS觸發(fā)器的輸出端形成信號發(fā)生電路的輸出端，與微處理器的輸入端連接。

上述方案中，金屬導(dǎo)片的厚度為0.5mm～1mm，金屬導(dǎo)片的長度為25mm～40mm，金屬導(dǎo)片的寬度為4mm～8mm；兩金屬導(dǎo)片之間的間距為3mm～3.5mm。

上述方案中，流速控制模塊還進(jìn)一步包括一行程開關(guān)，該行程開關(guān)為固定在減速器與壓緊滑塊之間的限位金屬片，該限位金屬片與微處理器的輸入端連接。

上述方案中，壓片呈刀刃形。

上述智能輸液監(jiān)控裝置，還進(jìn)一步包括無線發(fā)射模塊和/或報警模塊；無線發(fā)射模塊和/或報警模塊與微處理器的輸出端連接。

一種可控制輸液流速的智能輸液監(jiān)控方法，包括如下步驟：

步驟1，將2片金屬導(dǎo)片夾持在輸液管壁兩側(cè)，2片金屬導(dǎo)片形成被測電容CX；微控制器輸出一定頻率脈沖信號控制信號發(fā)生電路的開關(guān)管S2，實現(xiàn)對被測電容CX不斷地充電和放電；

步驟2，微處理器實時記錄信號發(fā)生電路送出的，并與輸液管中藥水相對應(yīng)的脈沖信號頻率值；當(dāng)2片金屬導(dǎo)片之間的輸液管中從有藥水變?yōu)闊o藥水，被測電容CX的電容值將會發(fā)生變化，此時信號發(fā)生電路將被測電容CX電容值的變化轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號頻率的變化，并送入微處理器中；

步驟3，當(dāng)微處理器檢測到輸液管中無藥水時，立即發(fā)出信號給電機(jī)驅(qū)動模塊，電機(jī)驅(qū)動模塊驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)實現(xiàn)正反向交替旋轉(zhuǎn)；

步驟4，步進(jìn)電機(jī)經(jīng)減速器驅(qū)動絲桿工作，絲桿將步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動，并帶動壓緊滑塊產(chǎn)生直線往復(fù)運(yùn)動，從而實現(xiàn)輸液管的擠壓或松開；

步驟5，當(dāng)壓緊滑塊向前運(yùn)動時，壓緊滑塊頭部的壓片將輸液管擠壓，輸液管中的藥水的滴速持續(xù)降低至停止；當(dāng)壓緊滑塊向后運(yùn)動時，壓緊滑塊頭部的壓片將輸液管松開，輸液管中的藥水重新開始下滴；如此循環(huán)往復(fù)，直至人工對其輸液過程進(jìn)行干預(yù)。

上述步驟3中，還進(jìn)一步包括如下過程：當(dāng)微處理器檢測到輸液管中無藥水時，立即驅(qū)動無線發(fā)射模塊和/或報警模塊工作，其中無線發(fā)射模塊發(fā)出信號至護(hù)士站發(fā)出報警信號，報警模塊則直接發(fā)出報警信號。

上述步驟4中，還進(jìn)一步包括如下過程：行程開關(guān)檢測壓緊滑塊是否回到復(fù)位狀態(tài)，即當(dāng)壓緊滑塊觸碰到行程開關(guān)時能夠給微處理器一個電位拉低信號，并控制步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)和壓緊滑塊停止運(yùn)動。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠穩(wěn)定可靠地完成對輸液過程的監(jiān)控，減輕病人和看護(hù)人員的負(fù)擔(dān)，并且不會對藥液產(chǎn)生任何污染。當(dāng)輸液完成時能夠降低輸液管中藥水流速，在避免造成堵針的前提下，延長莫非氏滴管中剩余藥水滴完所需的時間，留給給醫(yī)護(hù)人員充足的時間來處理。該裝置重量輕，體積小，功耗低，操作簡單。該裝置與藥水無接觸，不會對藥水帶來污染，具有自適應(yīng)特點(diǎn)，能適用于各種藥水，檢測準(zhǔn)確可靠。

附圖說明

圖1為一種可控制輸液流速的智能輸液監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為一種可控制輸液流速的智能輸液監(jiān)控裝置的電路原理圖。

圖3為一種被測電容的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為另一種被測電容的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為檢測模塊的電路原理圖。

圖中標(biāo)號：1、莫非氏滴管；2、第一金屬導(dǎo)片；3、第二金屬導(dǎo)片；4、輸液管；5、固定底座；6、壓緊滑塊；7、絲桿；8、行程開關(guān)；9、減速器；10、步進(jìn)電機(jī)；11、微處理器；12、按鍵；13、電源。

具體實施方式

下面結(jié)合各附圖對本發(fā)明具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

一種可控制輸液流速的智能輸液監(jiān)控裝置，如圖1和2所示，包括檢測模塊、微處理器11、電機(jī)驅(qū)動模塊、流速控制模塊、報警模塊、無線發(fā)射模塊、電源13、按鍵12和LED指示燈。

電源13為各個裝置的模塊提供電源13。電源13包括穩(wěn)壓電路和電池。在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，電池使用可拆卸式鋰電池，并經(jīng)穩(wěn)壓電路來提供穩(wěn)定電壓。穩(wěn)壓電路使用RT9193穩(wěn)壓芯片提供3.3V穩(wěn)定電壓。按鍵12和LED指示燈與微處理器11連接。按鍵12實現(xiàn)對裝置的控制。LED指示燈使用常亮、常滅、以一定時間間隔閃爍來指示工作狀態(tài)。

檢測模塊采用電容式檢測方法來檢測輸液管4有無藥水，從而判斷輸液過程是否完成。檢測模塊包括被測電容CX和信號發(fā)生電路。

被測電容CX由2片相對設(shè)置，并夾持在輸液管4壁兩側(cè)的金屬導(dǎo)片構(gòu)成。構(gòu)成被測電容CX的金屬導(dǎo)片可以采用兩種方式：一種是一側(cè)的第一金屬導(dǎo)片2使用金屬片，另一側(cè)的第二金屬導(dǎo)片3利用電路板敷銅，電路板敷銅區(qū)和金屬片分別連接信號發(fā)生電路，參見圖3；安裝時輸液管4從兩個金屬導(dǎo)片之間穿過，金屬片和電路板敷銅間距為3mm～3.5mm，金屬片厚度為0.5mm～1mm，金屬片2寬度為4mm～8mm，金屬片長度可取25mm～40mm，電路板敷銅區(qū)域的寬度、長度可以和金屬片的寬度長度相同或者略小。另一種是采用兩片單獨(dú)的金屬片，即第一金屬導(dǎo)片2和第二金屬導(dǎo)片3均為金屬片，其分別連接信號發(fā)生電路，參見圖4。金屬導(dǎo)片的厚度為0.5mm～1mm，金屬導(dǎo)片的長度為25mm～40mm，金屬導(dǎo)片的寬度為4mm～8mm，兩金屬導(dǎo)片之間的間距為3mm～3.5mm。當(dāng)然也可采用其他形式的所有金屬導(dǎo)片來夾持輸液管4。在保證檢測精度的前提下，確定金屬導(dǎo)片尺寸主要考慮因素有安裝方便、較小整個裝置體積。當(dāng)輸液管4中從有藥水變?yōu)闊o藥水，這時輸液管4壁兩側(cè)電容值將會發(fā)生變化，此時信號發(fā)生電路將電容值的變化轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號頻率的變化，并送入微處理器11。

被測電容CX連接在信號發(fā)生電路的輸入端上，信號發(fā)生電路的控制端與微處理器11的輸出端連接。信號發(fā)生電路為多諧振蕩電路。在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，信號發(fā)生電路由2個電壓比較器、RS觸發(fā)器、以及外圍的電阻和電容組成。第一電壓比較器的反相輸入端分為兩路，一路連接電阻R19的一端，電阻R19的另一端形成信號發(fā)生電路的控制端，與微處理器11的輸出端連接；另一路連接一片金屬導(dǎo)片即被測電容CX的一端，另一片金屬導(dǎo)片即被測電容CX的另一端接地。第一電壓比較器的同相輸入端分為兩路，一路經(jīng)電容C10與地連接；另一路經(jīng)電阻R16與高電平連接。第二電壓比較器的反相輸入端分為兩路，一路經(jīng)電阻R18接地；另一路經(jīng)電阻R17連接第一電壓比較器的同相輸入端。第二電壓比較器的同相輸入端分為兩路，一路經(jīng)電容C11接地；另一路連接第一電壓比較器的反相輸入端。第一電壓比較器的輸出端與RS觸發(fā)器的一個輸入端連接，第二電壓比較器的輸出端與RS觸發(fā)器的另一個輸入端連接。RS觸發(fā)器的輸出端形成信號發(fā)生電路的輸出端，與微處理器11的輸入端連接。參見圖5。當(dāng)然，信號發(fā)生電路可以使用同種功能的電路或集成器件替換。

信號發(fā)生電路的輸出端連接微處理器11的輸入端，通過微處理器11對采集到的信號分析處理從而判斷輸液管4有無藥水。具體判斷方法：輸液管4中從有藥水變?yōu)闊o藥水，這時輸液管4壁兩側(cè)電容值將會發(fā)生微小的變化，此時信號發(fā)生電路將電容值的變化轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號頻率的變化，并送入微處理器11。在整個輸液過程中微處理器11定時對脈沖信號采樣，通過分析一定時間間隔內(nèi)，脈沖信號頻率變化的差值的大小來判斷輸液管4有無藥水。

流速控制裝置在檢測到輸液完成時，采用間歇式的擠壓和松開來實現(xiàn)將輸液管4中藥水流速降低，延長莫非氏滴管1中剩余藥水滴完所需的時間，給醫(yī)護(hù)人員充足的時間來處理。流速控制模塊包括固定底座5、步進(jìn)電機(jī)10、減速器9、絲桿7、壓緊滑塊6和行程開關(guān)8。

固定底座5的作用包括：固定步進(jìn)電機(jī)10、減速器9和行程開關(guān)8位置；提供滑動軌道來限定壓緊滑塊6在一定距離范圍內(nèi)的滑動；提供凹槽用于夾持輸液管4；提供擋片用于異常情況下強(qiáng)制限制壓緊滑塊6極限位置并且減小裝置內(nèi)部與外部之間的縫隙；提供固定平面為壓緊滑塊6壓緊輸液管4時提供反作用力。

步進(jìn)電機(jī)10的輸入端經(jīng)電機(jī)驅(qū)動模塊連接微處理器11的輸出端,電機(jī)驅(qū)動模塊用于驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)10，在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，電機(jī)驅(qū)動模塊是由兩個L9110S組成的放大電路。步進(jìn)電機(jī)10的輸出軸連接減速器9，以實現(xiàn)減速增矩。減速器9輸出軸上固定有一條與其同軸心的絲桿7。壓緊滑塊6的尾部設(shè)有螺紋孔，壓緊滑塊6通過該螺紋孔與絲桿7進(jìn)行螺紋連接。壓緊滑塊6的頭部設(shè)有一條凸出的壓片，該壓片呈刀刃形，壓片的前端與輸液管4相抵，用于壓緊輸液管4，從而控制藥液流速，延長莫非氏滴管1中剩余藥水滴完所需的時間。

行程開關(guān)8為固定在減速器9與壓緊滑塊6之間的限位金屬片，該限位金屬片與微處理器11的輸入端電氣連接，用于檢測所述壓緊滑塊6是否回到復(fù)位狀態(tài)，即輸液正常且未報警時壓緊滑塊6的初始位置。步進(jìn)電機(jī)10、減速器9、絲桿7和壓緊滑塊6使用金屬材料并且與電源13模塊的地相連接，當(dāng)壓緊滑塊6觸碰到所述行程開關(guān)8時能夠給微處理器11一個電位拉低信號。

無線發(fā)射模塊和/或報警模塊與微處理器11的輸出端連接。當(dāng)檢測到輸液完成時，報警模塊則直接發(fā)出報警信號，告知附近的護(hù)士或輸液者，無線發(fā)射模塊則將報警信號發(fā)送至護(hù)士站，護(hù)士站設(shè)置接收主機(jī)，能夠發(fā)生報警聲音提示并顯示相對應(yīng)的病床號。此外，在病房與護(hù)士站之間設(shè)置多個路由器以保證無線傳輸?shù)姆€(wěn)定性。主機(jī)可以使用PC機(jī)，也可以使用以ARM為處理器的嵌入式移動主機(jī)。在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，無線發(fā)射模塊使用ZigBee無線通信協(xié)議。在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，無線發(fā)射模塊使用CC2530芯片。

本智能輸液監(jiān)控裝置的具體工作流程：

當(dāng)輸液開始時，將該裝置夾在莫非氏滴管1上面的一段輸液管4上，打開電源13開關(guān)并按下按鍵12，裝置將進(jìn)入采樣過程。此過程微處理器11將會記錄由信號發(fā)生電路送出的，并與管中藥水相對應(yīng)的脈沖信號頻率值。之后在整個輸液過程中微處理器11定時對脈沖信號采樣，通過分析一定時間間隔內(nèi)，脈沖信號頻率變化的差值的大小來判斷輸液管4有無藥水。當(dāng)更換新的藥水之后按下按鍵12，裝置將從新進(jìn)入采樣過程，并記錄與管中新藥水相對應(yīng)的脈沖信號頻率值。因此本檢測方法具有自適應(yīng)的特點(diǎn)，能適用于各種藥水，檢測準(zhǔn)確可靠。

裝置經(jīng)過采樣過程后將進(jìn)入到正常的監(jiān)控狀態(tài)。當(dāng)檢測到輸液管4中無藥水時，該裝置首先驅(qū)動無線模塊將報警信號發(fā)送至護(hù)士站，之后微處理器11給電機(jī)驅(qū)動器信號以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)10運(yùn)轉(zhuǎn)，壓緊滑塊6開始向左運(yùn)動并將輸液管4壓緊，從而降低藥液流速；當(dāng)醫(yī)護(hù)人員過來時按下按鍵12，該裝置首先驅(qū)動無線模塊將解除報警信號發(fā)送至護(hù)士站，之后微處理器11給電機(jī)驅(qū)動器信號以驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)10反方向運(yùn)轉(zhuǎn)，壓緊滑塊6開始向右運(yùn)動，當(dāng)壓緊滑塊6觸碰到行程開關(guān)8時，將會給微處理器11一個電位拉低的信號，此時步進(jìn)電機(jī)10停止運(yùn)轉(zhuǎn)，壓緊滑塊6停止運(yùn)動。醫(yī)護(hù)人員處理完畢后按下按鍵12重新開始工作，或關(guān)機(jī)。工作過程中，LED指示燈使用常亮、常滅、以一定時間間隔閃爍來指示工作狀態(tài)。

由于輸液管4針頭直徑很小，如果要想準(zhǔn)確控制滴速就需要精確控制對輸液管4的壓緊力，這樣不僅實現(xiàn)困難，而且會大大增加整個裝置的成本。為克服這個難題，本發(fā)明的流速控制方法通過壓緊滑塊6對輸液管4間歇式的擠壓和松開來實現(xiàn)。實現(xiàn)原理：由于莫非氏滴管1較軟具有緩沖效果，因此當(dāng)壓緊滑塊6完全壓緊輸液管4時。由于莫非氏滴管1中存在一定量空氣，莫非氏滴管1下端管中的藥水并不會立即停止，而是在莫非氏滴管1受壓體積縮小的同時，滴速持續(xù)降低至停止；當(dāng)壓緊滑塊6松開時，空氣重新由輸液管4上端進(jìn)入莫非氏滴管1中，管中藥水重新開始下滴，并再次經(jīng)歷滴速持續(xù)降低至停止的過程。本發(fā)明采用間歇式擠壓和松開的方法，實際在輸液管4針頭處得到了一個較理想的流速控制效果。在避免造成堵針的前提下，延長莫非氏滴管1中剩余藥水滴完所需的時間，留給給醫(yī)護(hù)人員充足的時間來處理。

上述智能輸液監(jiān)控裝置所實現(xiàn)的一種可控制輸液流速的智能輸液監(jiān)控方法，其特征是，包括如下步驟：

步驟1，將2片金屬導(dǎo)片夾持在輸液管4壁兩側(cè)，2片金屬導(dǎo)片形成被測電容CX；微控制器輸出一定頻率脈沖信號控制信號發(fā)生電路的開關(guān)管S2，實現(xiàn)對被測電容CX不斷地充電和放電；

步驟2，微處理器11實時記錄信號發(fā)生電路送出的，并與輸液管4中藥水相對應(yīng)的脈沖信號頻率值；當(dāng)2片金屬導(dǎo)片之間的輸液管4中從有藥水變?yōu)闊o藥水，被測電容CX的電容值將會發(fā)生變化，此時信號發(fā)生電路將被測電容CX電容值的變化轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號頻率的變化，并送入微處理器11中；

步驟3，當(dāng)微處理器11檢測到輸液管4中無藥水時，立即發(fā)出信號給電機(jī)驅(qū)動模塊，電機(jī)驅(qū)動模塊驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)10實現(xiàn)正反向交替旋轉(zhuǎn)；同時，驅(qū)動無線發(fā)射模塊和/或報警模塊工作，其中無線發(fā)射模塊發(fā)出信號至護(hù)士站發(fā)出報警信號，報警模塊則直接發(fā)出報警信號。

步驟4，步進(jìn)電機(jī)10經(jīng)減速器9驅(qū)動絲桿7工作，絲桿7將步進(jìn)電機(jī)10旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動，并帶動壓緊滑塊6產(chǎn)生直線往復(fù)運(yùn)動，從而實現(xiàn)輸液管4的擠壓或松開；在此過程中，行程開關(guān)8檢測壓緊滑塊6是否回到復(fù)位狀態(tài)，即當(dāng)壓緊滑塊6觸碰到行程開關(guān)8時能夠給微處理器11一個電位拉低信號；微處理器11接收到電位拉低信號后，控制步進(jìn)電機(jī)10停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

步驟5，當(dāng)壓緊滑塊6向前運(yùn)動時，壓緊滑塊6頭部的壓片將輸液管4擠壓，輸液管4中的藥水的滴速持續(xù)降低至停止；當(dāng)壓緊滑塊6向后運(yùn)動時，壓緊滑塊6頭部的壓片將輸液管4松開，輸液管4中的藥水重新開始下滴；如此循環(huán)往復(fù)，直至人工對其輸液過程進(jìn)行干預(yù)(如停止輸液或者更換輸液瓶)。

本發(fā)明能夠穩(wěn)定可靠地完成對輸液過程的監(jiān)控，減輕病人和看護(hù)人員的負(fù)擔(dān)，并且不會對藥液產(chǎn)生任何污染。當(dāng)輸液完成時能夠降低輸液管4中藥水流速，在避免造成堵針的前提下，延長莫非氏滴管1中剩余藥水滴完所需的時間，留給給醫(yī)護(hù)人員充足的時間來處理。