一种智能输液监护系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能输液监护系统，包括：监护终端、布放于病区的若干Zigbee路由器、内置Zigbee接收模块的病区一体机、用于显示病区一体机接收到的信息并具有提醒功能的监控屏幕。有益之处在于：本实用新型的智能输液监护系统，监护终端自动采集输液数据，然后无线发送给后台数据库，监控屏幕则显示接收到的输液状况，方便医护人员直观地监测输液过程，当输液余量不足一定值时，智能地动态提醒或者语音提醒，以便及时处理，降低了医护人员劳动强度、节约人力、提高了病人满意度，而且功耗低、响应快、精度和可靠性都很高，具有极高的市场价值。
【专利说明】一种智能输液监护系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种智能输液监护系统，具体涉及一种能够提高医护人员的工作效率、同时使患者放松的输液监护系统，属于医疗行业领域。
【背景技术】
[0002]智慧医院是智慧城市创建中的重要环节，其中，安全输液是医院护理部门日常工作中的重中之重。目前，国内医院普遍使用基于重力原理的普通输液器，这种输液器完全依靠病人或护士监控输液情况，经常因为输完后没有及时处理造成回血等问题而引起医患纠纷。而且，输液过程中病人不敢休息，护士也需来回奔波随时监控输液情况。
[0003]为了减轻护士工作，国内也陆续开发出了一些输液监控系统，现有输液监控系统主要是通过红外技术或者光电采样技术监控储液管内的液体下滴情况，这类产品基本原理是监控终端集成了光电发射和接收装置，使用时终端需要挂在输液管的储液管上，当液体不滴或者流速过慢时发出报警，有些产品还增加了自动阻断输液管装置阻隔空气。但是，这类产品有几个致命缺陷导致其无法得到真正推广:1、发出报警时已经输液完毕，无法做到预警，护士一般来不及处理，同样会导致回血等现象，本质上来说，和现有病人自己打铃报警没有区别，实用性不大；2、可靠性低，光电采样装置易受外界环境干扰，尤其在阳光直射情况下波动很大，准确性差，经常误报；3、护士每次输液都要将此设备夹到输液管上，额外增加了护士的劳动强度，遭遇护士的抵触；4、网络通信都采用有线联网或者WIFI等方式，需要外接电源供电，每个病房需要布线，施工打扰病人休息，不可能大规模推广。
[0004]在通信方式上，目前国内输液监控系统都采用WIFI或者433MHz无线通信技术，如果使用WIFI，将受到很大程度的制约，因为国内医院WIFI覆盖用于医生查房和护士 PDA应用刚刚起步，80%的医院还没有做到病区的无线覆盖。单独为输液监控布无线网络是不现实的，而且WIFI无法做到低功耗，必须使用外接电源，又带来病房布线的问题。使用433Mhz无线通信技术最大的问题在于不支持自组网，没有路由的概念，只支持点对点通信，如果一个中继节点有问题就会影响一片终端，可靠性较低。
实用新型内容
[0005]为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种精度高、功耗低、抗干扰、可靠性高、响应快、降低医护人员工作强度同时提高病人舒适度的智能输液监护终端。
[0006]为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案:
[0007]一种智能输液监护系统，包括:监护终端、布放于病区的若干Zigbee路由器、内置Zigbee接收模块的病区一体机、用于显示病区一体机接收到的信息并具有提醒功能的监控屏幕；所述病区一体机包括一个后台数据库，所述监护终端由称重压力感应器、AD转换模块、电源模块、中央微处理器MCU、显示模块、程序配置按键模块、外部状态寄存器、Zigbee无线发射模块组成，所述称重压力感应器接收到输液袋重量后将重量信息发送给AD转换模块，AD转换模块将模拟信号转为数字信号发送给MCU，MCU内部程序对信号进行算法处理后通过显示模块在监护终端显示，同时通过Zigbee无线发射模块将数据发送后台数据库，电源模块为称重压力感应器、显示模块、无线发射模块供电，程序配置按键模块和外部状态寄存器均连接到中央微处理器MCU，以提供配置功能。
[0008]优选地，每个病区布放3-5个接收数据立即转发的Zigbee路由，通过自组网方式实现自动路由。
[0009]前述称重压力感应器为微秒级快速打开的高精度感应器，精度为0.1g,量程为3Kg0
[0010]前述称重压力感应器采用电阻应变式压力感应器，由弹性体、电阻应变片电缆线组成，内部电路采用惠更斯电桥。
[0011]前述监护终端包括本体、用于与输液架相连的上挂钩和用于悬挂输液的下挂钩，所述本体设有显示屏、开关复位按钮和选择按钮，所述选择按钮便于操作者选择液体类型。
[0012]前述监护终端采用电池供电。
[0013]前述Zigbee接收模块通过RS232与一体机通信。
[0014]本实用新型的有益之处在于:本实用新型的智能输液监护系统，监护终端自动采集输液数据，然后无线发送给后台数据库，监控屏幕则显示接收到的输液状况，方便医护人员直观地监测输液过程，当输液余量不足一定值时，智能地动态提醒或者语音提醒，以便及时处理，降低了医护人员劳动强度、节约人力、提高了病人满意度，而且功耗低、响应快、精度和可靠性都很高，具有极高的市场价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的一种智能输液监护系统的系统原理图；
[0016]图2是本实用新型的一种智能输液监护系统的监护终端的原理图；
[0017]图3是本实用新型的一种智能输液监护系统的监护终端的结构示意图；
[0018]图中附图标记的含义:1、本体，2、显示屏，3、上挂钩，4、下挂钩，5、开关复位按钮，
6、选择按钮。
【具体实施方式】
[0019]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。
[0020]参见图1，本实用新型的一种智能输液监护系统，包括:监护终端、布放于病区的若干Zigbee路由器、内置Zigbee接收模块的病区一体机、用于显示病区一体机接收到的信息并具有提醒功能的监控屏幕。监护终端自动采集输液数据，无线发送给病区一体机的后台数据库，然后护士站的监控屏幕集中显示病区所有床位的输液状况，通过图形模拟整个输液过程，并自动报警，比如最后15mL时屏幕动态提醒(如用突出的颜色显示相应床位)，最后5mL时语音提醒，减少护理人员的无效奔波而且起到了有效的提前预警。
[0021]其中，监护终端是整个系统的一个核心部件，如图2所示，由称重压力感应器、AD转换模块、电源模块、中央微处理器MCU、显示模块、程序配置按键模块、外部状态寄存器、Zigbee无线发射模块组成。具体地，称重压力感应器接收到输液袋重量后将重量信息发送给AD转换模块，AD转换模块将模拟信号转为数字信号发送给MCU，MCU内部程序对信号进行算法处理后通过显示模块在监护终端显示，同时通过Zigbee无线发射模块将数据发送后台数据库，电源模块为称重压力感应器、显示模块、无线发射模块供电，程序配置按键模块和外部状态寄存器均连接到中央微处理器MCU，以提供配置功能。
[0022]本实用新型的一个关键之处在于监护终端的测量是否足够准确，鉴于此，优选采用微秒级快速打开的高精度感应器，测量精度为0.lg，量程为3Kg，能够满足医院的所有液体规格要求。工作过程中，称重压力感应器准确地测得液体重量，经过滤波和去除毛刺，得到重量信息，并根据液体类型(如50mL、100mL、250mL、500mL塑料袋或者玻璃瓶、塑料瓶)减去相应液体类型的毛重，得到当前液体的净重，持续采集即能够得到液体重量随时间的变化(流速)，每隔15s将流速、当前重量、信号强度、电池电量、设备号、使用频点等信息发给后台数据库。
[0023]感应器作为监护终端的重要部件，目前常用的有:电阻应变式压力感应器、电容式压力感应器、压电式压力感应器，由于本实用新型对稳定性、精度、灵敏度和寿命均有较高的要求，所以采用电阻应变式压力感应器，主要由弹性体、电阻应变片电缆线组成，内部电路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，电阻应变片受到拉伸或压缩应变片变形后，它的阻值将发生变化(增大或减小)，从而使电桥失去平衡，产生相应的差动信号，供后续电路测量和处理。
[0024]参见图3，监护终端包括本体1、用于与输液架相连的上挂钩3和用于悬挂输液的下挂钩4，本体I上设有显示屏2、开关复位按钮5和选择按钮6，选择按钮6便于操作者选择液体类型(由于医院超过80%的输液使用塑料袋，所以监护终端默认的类型是塑料袋，并且能够自动识别50mL、IOOmL等规格，如果是特殊的玻璃瓶或者塑料瓶，则需要手动通过选择按钮6进行选择)。使用时只需将上挂钩3挂在输液架上，输液悬挂于下挂钩4上即可，对病人零打扰，而且护理工作也很简单。进一步优选，监护终端采用电池供电，避免了在病房布线施工，更加容易推广使用。需要说明的是，本发明的监护终端为低功耗的，一般情况下一年更换一次电池即可。具体从以下几个方面来实现:采用低功耗Zigbee物联网无线发送技术；采用进口 AD转换芯片，AD转换速度提升百倍，由于AD转换工程中功耗较大，快速打开感应器进行AD转换处理完毕立即进入休眠状态，大大减少了功耗；虽然采用较大尺寸的液晶屏，但功耗维持在很低水平；增加状态存储芯片，可以将系统状态保存在芯片中，系统待机一小时后进入休眠状态，此时关闭所有通信功能及显示功能，需要使用时按唤醒键在几毫秒就能打开进入工作状态。整机在工作时不发送数据情况下电流在20微安，由此实现了低功耗。
[0025]在每个病区布放3-5个Zigbee路由，即可全部覆盖所有病床，路由配置为转发模式，接收数据立即转发，并通过自组网方式实现自动路由，增强了数据传输的可靠性。路由布放简单，只需在病区走廊设置，不需要复杂施工，每个病区单独组网，不受外部网络条件限制，每个病区有单独的网络ID和工作频点，防止相互干扰。
[0026]本实用新型的Zigbee路由在应用中具有多个优势:
[0027](I)、低功耗。在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持I个节点工作6?24个月，甚至更长。这是Zigbee的突出优势。相同条件下比较，蓝牙能工作数周，WiFi可工作数小时。本实用新型的Zigbee发射模块设计了更加优化的集成电路，在待机模式下整体电流在20微安左右。
[0028](2)、低速率。Zigbee 工作在 20 ?250kbps 的速率，分别提供 250 kbps (2.4GHz)、40kbps (915 MHz)和20kbps (868 MHz)的原始数据吞吐率，满足低速率传输数据的应用需求。本实用新型的使用终端与路由设备均工作在38400波特率下。
[0029](3)、短时延。Zigbee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需要3?10s、WiFi需要3 S。
[0030](4)、高容量。Zigbee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网。相对医院环境而言，一般只需要2000个左右终端节点，完全可以满足需要。
[0031](5)、高安全。Zigbee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用访问控制清单(Access Control List,ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128)的对称密码，以灵活确定其安全属性。
[0032](6)、免执照频段。Zigbee使用工业科学医疗(ISM)频段，915MHz (美国)，868MHz(欧洲)，2.4GHz(全球)。由于此三个频带物理层并不相同，其各自信道带宽也不同，分别为0.6MHz，2MHz和5MHz，分别有I个，10个和16个信道。本实用新型的Zigbee产品工作在2.4GHz频段。
[0033]病区一体机和监控屏幕将监护终端的信息接收并直观地反映出来，方便护士工作站掌握全病区的输液情况，知道每个床位病人的液体剩余量与剩余时间，优选地，在液体小于15mL时屏幕动态提醒，小于5mL时语音提醒。同时，在系统开发过程中需要考虑将各种外界干扰因素引起的数据不稳定去除，如输液管抖动、病人中途上洗手间、输液管被病人压在身下等等，所以每隔15s即进行一次输液数据采集。
[0034]每个病区设置一台病区一体机，内置Zigbee接收模块，内部通过RS232与一体机同心，一体机上安装SQL数据库及集中监控软件，最终通过监控屏幕方便护理人员快速了解病区输液情况，而且病人也能够放松休息，有助于减少病人按铃呼叫，打造无铃声病房。
[0035]优选地，监控屏幕为多屏幕监控，通过VGA分配器实现多路视频信息的同时展示，可以支持一个病区4路视频同时显示。
[0036]综上，本实用新型的智能输液监护系统将最新的物联网技术、低功耗节能技术、智能采样分析技术有机结合在一起，大大降低了护士的劳动强度、节省巡房护士、提高了病人满意度，精度和可靠性均很高，对打造智慧医院将产生巨大影响，形成了一个潜力巨大的产业链，具有极高的经济效益和社会效益。
[0037]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种智能输液监护系统，其特征在于，包括:监护终端、布放于病区的若干Zigbee路由器、内置Zigbee接收模块的病区一体机、用于显示病区一体机接收到的信息并具有提醒功能的监控屏幕；所述病区一体机包括一个后台数据库，所述监护终端由称重压力感应器、AD转换模块、电源模块、中央微处理器MCU、显示模块、程序配置按键模块、外部状态寄存器、Zigbee无线发射模块组成，所述称重压力感应器接收到输液袋重量后将重量信息发送给AD转换模块，AD转换模块将模拟信号转为数字信号发送给MCU，MCU内部程序对信号进行算法处理后通过显示模块在监护终端显示，同时通过Zigbee无线发射模块将数据发送后台数据库，电源模块为称重压力感应器、显示模块、无线发射模块供电，程序配置按键模块和外部状态寄存器均连接到中央微处理器MCU，以提供配置功能。
2.根据权利要求1所述的一种智能输液监护系统，其特征在于，每个病区布放3-5个接收数据立即转发的Zigbee路由，通过自组网方式实现自动路由。
3.根据权利要求1所述的一种智能输液监护系统，其特征在于，所述称重压力感应器为微秒级快速打开的高精度感应器，精度为0.lg，量程为3Kg。
4.根据权利要求1所述的一种智能输液监护系统，其特征在于，所述称重压力感应器采用电阻应变式压力感应器，由弹性体、电阻应变片电缆线组成，内部电路采用惠更斯电桥。
5.根据权利要求1所述的一种智能输液监护系统，其特征在于，所述监护终端包括本体、用于与输液架相连的上挂钩和用于悬挂输液的下挂钩，所述本体设有显示屏、开关复位按钮和选择按钮，所述选择按钮便于操作者选择液体类型。
6.根据权利要求5所述的一种智能输液监护系统，其特征在于，所述监护终端采用4节5号电池供电。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种智能输液监护系统，其特征在于，所述Zigbee接收模块通过RS232与一体机通信。
【文档编号】A61M5/168GK203598309SQ201320789428
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】钱永庆 申请人:钱永庆