专利名称：基于针头滴速突变效应的输液监测方法
技术领域：
本发明涉及一种输液监测方法，尤其是一种基于针头滴速突变效应的的输液结束判定方法。
背景技术：
目前医院中有二类输液系统。一种是输液泵，另一种是使用重力。泵输液系统非常昂贵，且维护复杂。另一种是传统的重力输液系统，其价格便宜，使用方便。所以许多医护人员选择使用传统的重力输液系统。重力输液系统有以下三部分组成1 :输液容器，2 输液管，输液管的一头通过输液针与输液容器连接，用来接受医用液体。输液管的另外一头接到静脉针插入病人静脉输液。在输液管上装一个流量开关，手动控制输液流速，输液管并含有输液滴管用于观察输液滴速；3 :进气管，进气管一头插入输液容器，另外一头裸露在空气中，使输液容器内保持空气压力，保证药液在一定压力下，依靠重力顺利流入病人静脉 内。为了使输液过程安全顺利，病人和护士需要不断的监视输液容器内药液变化情况，观测其输液液量，液速，输液时间和剩余药液等。这成为医护人员的一大负担，为此迫切需要一个输液监测和报警系统。目前社会上关于静脉输液报警系统专利很多，但是都没有真正应用起来，主要原因是可靠性差，使用操作麻烦，增加医护人员的工作量，并且不可靠。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种新的基于针头滴速突变效应的输液监测方法，可用于输液结束报警，能够作为输液监测系统的一个重要组成部分。所述针头滴速突变效应系本发明申请人在实验中首先发现，并提出了相应理论加以证明。按照本发明提供的技术方案，所述基于针头滴速突变效应的输液监测方法为采用红外传感器测定输液滴管中药液滴速，在滴速突然降低时，判断为输液结束；所述滴速突然降低是指瞬时滴速降低值大于或等于设定的临界值。红外传感器测得两滴药液的间隔时间t，所述瞬时滴速定义为其倒数Ι/t，单位滴/分。为保证监测的精确性，使用重力传感器判断输液容器中剩余液量，在药液液面接近输液容器底部，即所述剩余液量小于设定值时，观察药液滴速随时间的变化。也可以根据输液起始液量和红外传感器测得的药液滴速计算输液容器中剩余液量，在药液液面接近输液容器底部，即所述剩余液量小于设定值时，观察药液滴速随时间的变化。剩余液量采用剩余药液重量Wr衡量，剩余药液重量Wr定义为起始药液重量和减少药液重量之差；当满足下述条件之一时，认为药液液面接近输液容器底部a、Wr小于第一设定值，b、总重量减小到设定的空输液容器重量加上第二设定值。输液容器挂在重力传感器下方，重力传感器测量的重量信号传送到监测器进行分析，监测器计算输液速度，输液液量和输液时间。所述红外传感器安装在输液滴管外侧，测得的时间信号传送到监测器进行分析，得到药液滴速。所述监测器包括报警装置和显示屏，并含天线用于和医院网络系统及护士中心进行无线通讯。本发明的优点是基于针头滴速突变效应的输液监测方法，其精度高，可靠性好，使用方便，能够作为输液监测系统的一个重要组成部分，真正解决护士和病人在输液吊滴时的不便。
图I为实施本发明所述方法相关的输液系统和相关的监测装置。图2为输液容器示意图。图3为滴速随时间变化的示意图。图4为滴速随时间变化的实验数据图。图5为基于针头滴速突变效应实施的输液报警流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图I所示是实施本发明所述方法相关的输液系统和相关的监测装置。所述输液系统由输液容器I (吊滴瓶或吊滴袋)、输液针2、进气针3、输液管4、进气管5组成。输液针2和进气针3插入输液容器I底部，输液管4和进气管5分别和输液针2、进气针3相连接，进气管5另外一头裸露在空气中，使输液容器I内保持空气压力，输液管4的另外一头接到静脉针插入病人静脉输液，输液容器I内药液6依靠重力流入病人静脉内。输液管4包含输液滴管7和输液开关8,输液滴管7用于观察输液滴速,输液开关8用于调整输液速度。相关的监测装置由重力传感器10，红外传感器11和监测器12组成。输液容器I挂在重力传感器10下方，重力传感器10测量输液重量，所测重量信号传送到监测器12进行分析，得到输液速度、输液液量和输液时间等参数。红外传感器11安装在输液滴管7外侧，红外传感器11测的时间信号传送到监测器12分析，得到精确的输液速度。输液容器I中剩余液量可由重力传感器10判断，或根据输液起始液量和红外传感器11测得的输液速度估算。监测器12含显示器9，用于显示输液参数和报警。监测器12并含天线用于和医院网络系统及护士中心13进行无线通讯。输液针2插入输液容器I底部，正常输液时输液针2顶端浸泡在药液6中，我们在实验中观察到当药液6液面接近(如药液液面高于输液针头距离小于Imm)或低于输液针2顶端的时候，输液滴速会有大辐下降(即图3、4所示的“针头滴速突变效应”)。因此当监测系统接收到发生针头滴速突变信号，应马上发出输液结束报警信号。红外传感器测得两滴药液的间隔时间t，瞬时滴速Vt (滴/分)则定义为其倒数VtJ八。发生针头滴速突变效应时，瞬时滴速降低Λ Vt不小于设定临界值，临界值可以采用设定常量，如Avt > 3滴/分，或临界值采用瞬时滴速突变前一段时间内的最小瞬时滴速Vta的设定百分比(如Avt ^ 10%Xvta)等。
根据流体力学原理，voc^Ap +战Λ),其中液位h为输液滴管以上的输液管以及输液容器中液体的垂直高度；液速V，Λρ为输液管中液柱二端的压强差，P药液密度，g重力加速度。当输液液面降到输液针下面，Ap突然变小，液速V会突然减小，这就是输液针头滴速突变效应。在正常输液过程中，进气针会导入空气，空气形成的气泡会增加输液容器内的空气压，导至输液滴速突然上升，又突然下降，从而干扰对针头滴速突变的观察。为防止由于输液过程较长，输液中人为调节速度，或容器中压力变化产生速度突变引起误报警，我们可用重力传感器或红外传感器估计输液液面的高度，当输液液面接近输液容器底部时，才开始观察滴速，并在发生针头滴速突变时马上发出输液结束报警信号。判断输液液面是否接近输液容器底部可以通过剩余液量，可以指剩余药液的重量、体积，由于只涉及密度换算，因此本质是一样的。以下以重量为例。在临床操作中，剩余药液重量Wr可用起始药液重量和药液重量减少量之差来估计，亦可用含液瓶和空瓶之重量差来估计。药液重量减少量可用重力传感器测得，起始药液重量可由监测器判断或人工输入。如当Wr小于设定值(如Wr〈10克)时，我们认定为输液 液面接近输液容器底部。换句话说当满足下述条件之一时，认为药液液面接近输液容器底部a、Wr小于第一设定值，b、总重量减小到设定的空输液容器重量加上第二设定值。如图2所示，针头滴速突变效应的理论根据讨论如下。根据但努利方程，可得~ +席A = -j(v2 -V；),其中P药液密度，g重力加速度，h输液滴管以上的输液管以及输液容器中输液液体的垂直高度；Ao药液在输液容器上部的截面积；A药液在输液管中的截面积，to液面在截面积Ao处的下降速度，V液面在截面积A处的下降速度，Λ P为输液液体上下压强差。又根据不可压缩流体连续性原理，可得At^=Av 。
/η \结合以上两方程可得到~ +l-y V2 ，
2I AJ
I f I I、上式可转换为含质量速度vm(kg/s)的方程+ = ^---Γ-—r
1P \A Ao J护士可以人手调整Λρ来调控输液质量速度Vm，即上文所述输液速度。在正常输液情况:士《Jl5可翻他闷;涵。当药液液位降到输液容器口颈处，截面积变小为A，Vm变小。更重要的是，当输液液面降到输液针下面，Λ P亦突然变小，液速Vm会突然减小，这就是输液针头滴速突变效应。图3为滴速随时间变化的示意图，显示在针头滴速突变处，滴速突然变小。图4为滴速随时间变化的实验数据图，显示在针头滴速突变处，滴速突然变小。图5为基于针头滴速突变效应一实施例的输液报警流程图。包括以下步骤采用红外传感器测定输液滴管中药液滴速20，使用重力传感器判断输液容器中剩余液量21，在药液液面接近输液容器底部时，密切观察药液滴速随时间的变化22，在滴速突然降低时，即发生针头滴速突变效应时，发出输液结束警报23。
此方法可单独作为输液报警器使用，亦可作为输液监测系统中的报警方法使用。比如，一种重力-红外传感器组合式输液监测系统，可应用此方法于输液结束报警。·
权利要求
1.基于针头滴速突变效应的输液监测方法，其特征是采用红外传感器测定输液滴管中药液滴速，在滴速突然降低时，判断为输液结束；所述滴速突然降低是指瞬时滴速降低值大于或等于设定的临界值。
2.如权利要求I所述基于针头滴速突变效应的输液监测方法，其特征是，红外传感器测得两滴药液的间隔时间t，所述瞬时滴速定义为其倒数Ι/t，单位滴/分。
3.如权利要求I所述基于针头滴速突变效应的输液监测方法，其特征是，使用重力传感器判断输液容器中剩余液量，在药液液面接近输液容器底部，即所述剩余液量小于设定值时，观察药液滴速随时间的变化。
4.如权利要求I所述基于针头滴速突变效应的输液监测方法，其特征是，根据输液起始液量和红外传感器测得的药液滴速计算输液容器中剩余液量，在药液液面接近输液容器底部，即所述剩余液量小于设定值时，观察药液滴速随时间的变化。
5.如权利要求3，4所述基于针头滴速突变效应的输液监测方法，其特征是，剩余液量采用剩余药液重量Wr衡量，剩余药液重量Wr定义为起始药液重量和减少药液重量之差；当满足下述条件之一时，认为药液液面接近输液容器底部a、Wr小于第一设定值，b、总重量减小到设定的空输液容器重量加上第二设定值。
6.如权利要求3所述基于针头滴速突变效应的输液监测方法，其特征是，输液容器挂在重力传感器下方，重力传感器测量的重量信号传送到监测器进行分析，监测器计算输液速度，输液液量和输液时间。
7.如权利要求I所述基于针头滴速突变效应的输液监测方法，其特征是，所述红外传感器安装在输液滴管外侧，测得的时间信号传送到监测器进行分析，得到药液滴速。
8.如权利要求7所述基于针头滴速突变效应的输液监测方法，其特征是，所述监测器包括报警装置和显示屏。
9.如权利要求7所述基于针头滴速突变效应的输液监测方法，其特征是，所述监测器含天线用于和医院网络系统及护士中心进行无线通讯。
全文摘要
本发明提供一种基于针头滴速突变效应的输液监测方法，采用红外传感器测定输液滴管中药液滴速，使用重力传感器或红外传感器判断输液容器中的剩余液量，在药液液面接近输液容器底部时，密切观察药液滴速随时间的变化，当输液液面接近和低于输液针头时，滴速会突然降低，即发生针头滴速突变效应，判断为输液结束，系统则马上发出输液结束警报。此方法可单独作为输液报警器使用，亦可作为输液监测系统中的报警方法使用。比如，一种重力-红外传感器组合式输液监测系统，可应用此方法于输液结束报警。
文档编号A61M5/14GK102813975SQ201210341610
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者缪学明, 冯均 申请人:缪学明