输液监测报警器的制作方法

本发明涉及医疗设备技术领域，具体地说是一种输液监测报警器。

背景技术：

众所周知，静脉输液是医院医疗之中的常用手段之一，随着目前医疗资源越发的紧张，一个大型医院的中心输液室几个值班护士往往要同时管理百余名患者，需要监测所有患者的输液情况诸如是否出现凝血，滴停，输液速度过快，是否输液结束等情况，特别是当输液完毕时，若医护人员未及时采取处置，容易出现空气形成空气栓塞危及病人生命。同时，医院病房往往是房间设置且病房面积大床位多，护士巡视力度不足，如出现无人陪护且不能自理的患者，也会出现以上危险情况。

经检索，CN2010101217169公开了一种输液实时监控方法及输液实时监控装置的发明专利，其包括对装好药水的输液瓶或输液袋进行重量检测的步骤，该步骤包括对输液瓶或输液袋的重量进行界定，判断输液瓶或输液袋的容积规格，并对该容积规格的输液瓶或输液袋的重量进行预设；它还包括报警步骤，即当所检测到的输液瓶或输液袋的总重量去除所预设的输液瓶或输液袋的重量后所余的药液净重量进入预设区间时自动报警。本发明在挂上输液袋后就能自动界定出输液瓶或输液袋的容积规格，并通过对该容积规格的输液瓶或输液袋的重量进行预设，进行剩余药液净重量的判断，从而完成报警过程。这种装置的实质性不足是：由于红外传感器采集到的电信号需要经过硬件电路滤波处理后，才能得到所需要的信息，因此，设备功耗大，信号强度弱、频偏大、抗干扰能力弱、采集精度低。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种结构新颖、使用方便、设备功耗低、采集精度高、抗干扰能力强的输液监测报警器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种输液监测报警器，设有茂菲氏滴管和报警夹持体，所述茂菲氏滴管上包覆有报警夹持体，其特征在于所述报警夹持体内设有终端节点控制装置，所述终端节点控制装置包括报警电路模块、充电电路模块、液滴终端微处理模块、检测电路模块和开关电路模块，所述报警电路模块、检测电路模块和开关电路模块分别与液滴终端微处理模块相连接，所述液滴终端微处理模块经充电电路模块供电，通过液滴终端微处理模块统一管理报警电路模块、检测电路模块和开关电路模块的供电，以达到结构新颖、使用方便、采集精度高的作用。

本发明所述液滴终端微处理模块是由电容C1、电容C2、电容C3 、电容 C10、电容C11，芯片U1和晶振Y1、Y2构成MCU工作系统，所述电容C3负责芯片U1的内部供电稳压，电容C1，C2，晶振Y1构成外源晶振系统Ⅰ，供给32.768K的标准震荡频率，电容C10，C11，晶振Y2构成外源晶振系统Ⅱ，供给32M的标准震荡频率；所述电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电感L1、电感L2、电感L3和电感L4构成巴伦之匹配电路，调节发射天线的阻抗匹配，信号经由PCB天线E1发射与接收，以达到抗干扰能力强的作用。

本发明所述检测电路包括红外线发射电路和红外线接收电路，所述茂菲氏滴管一侧的报警夹持体内设有红外线发射电路，另一侧的报警夹持体内设有红外线接收电路，使红外线发射电路与红外线接收电路形成对射来采集茂菲氏滴管内的液滴信息，所述红外线发射电路包括NPN三极管Q1、红外发射管D2、电阻R3和电阻R1，所述红外线接收电路包括电阻R2、红外接收管D1和电容C4，所述三极管Q1的集电极接VCC供电，当三极管Q1的基极接P10管脚为高电平时，Q1的发射极为高电压，电流经由电阻R3导通至红外发射管D2，红外发射管D2工作，发射出红外线，电阻R2与红外接收管D1串联分别接由VCC与GND两端，当红外接收管D1接受到的红外线强度不同时，其自身阻值发生变化，其K极接P07管脚，并由MCU进行ＡＤ转换采样，判断数据，电容Ｃ４为滤波电容，抑制Ｄ１产生的尾峰冲击电压，以达到采集精度高的作用。

本发明所述报警电路是由电阻Ｒ６、ＮＰＮ三极管Ｑ２和蜂鸣器ＬＳ１组成，ＮＰＮ三极管Ｑ２基极接P11口，射级接蜂鸣器正引脚，集电极接电阻R6，电阻R6另一端接VCC，当P11为高电平时，NPN三极管Q2导通，电流经过蜂鸣器，蜂鸣器启动工作，发出警报。

本发明所述开关稳压电路由芯片U2，电阻R8，LED二极管D4和高脚开关S1组成，高脚开关一端接电池正极，一端接U2芯片第3引脚，U2芯片第1引脚接地，第2引脚接Ｄ４正极，Ｄ４负极接电阻Ｒ８，Ｒ８另一端接地；当高脚开关闭合时，Ｕ２第３引脚与电池正极导通，获得最高３.７Ｖ电压，经自身ＤＣ－ＤＣ稳压，获得３.３Ｖ电压，作为ＶＣＣ对外供应，由第二引脚输出；此时第二引脚为高电位，带动LED正常工作，LED发光，指示系统正常工作。

本发明所述充电电路是由USB接口USB1，芯片U3，电容C12，电阻R5，R7，发光二极管D3构成， USB接口接外源USB插头时，USB接口的第1脚为5V高电平，USB接口的第5脚为地电位，USB接口USB1的第1脚接芯片U3第4脚，USB接口USB1的第5脚接芯片U2的第2脚，芯片U2的第2脚与第5脚之间接电阻R7，R7控制编程充电电流大小；电容C2接入芯片U3的第3脚和第4脚之间，起稳压作用,电池的正极接如芯片的第4脚，负极接地；电阻R5接入芯片U3的第4脚，另一端接发光二极管正极，发光二极管D3的负极接地；当USB插头接入时，芯片U3的第4脚为5V电压，5V电压经由R5和D3构成一个通路，在电流的驱动下，发光二极管D3工作发光，起到指示充电的作用；芯片U3在第4脚为5V高电平时，启动工作，第3引脚输出4.2V电压，电流大小由第5脚对地电流大小控制，即由R5阻值大小控制，完成对接入芯片第4脚与第2脚的聚合物电池的充电功能。

本发明所述电池为3.7V锂电池供电，有效工作时长可达20小时，以达到显著降低功耗的作用。

本发明所述所述液滴终端微处理模块的MCU采用TI公司的CC2540。

本发明所述液滴终端微处理模块的监测算法包括输液速度计时系统和报警计时系统，所述输液速度计时系统的算法采用门限滤波和遗忘算法处理，其步骤为：红外对管采集茂菲氏滴管和药液滴落的漫反射和折射效应的信号并转换为电信号，液滴终端微处理模块在充电电路供电情况下上下波动为0.1-0.3V，即检测到电压变化为2-8%，由于每一液滴信号都存在一个冲击尾峰，对于这个信号的处理采用直接将信号进行AD转换，将采集到的电信号数值放大，并设定两个门限值，当突破上限值时，标志位置TRUE，突破下限值时标志位置FALSE，标志位经过两次变换时，记为检测到一个液滴；若检测到信号的尾峰冲击，则根据液滴的时间戳信息比对，判断液滴频率，小于一定时间间隔的液滴信息予以忽略；

所述报警计时系统的算法步骤为：液滴终端微处理模块上每检测到液滴信号时，报警标志位复位，计时系统二清零；并通过设定报警时长，当长时间检测不到液滴信号时，计时系统二所计时长超过设定的报警时长，报警标志位挂起，程序驱动报警电路模块发出警报信息；当再次检测到液滴信号时，通过对报警标志位复位，可以解除警报；

所述液滴终端微处理模块的算法步骤为：液滴终端微处理模块在检测到液滴信号时，截取时间戳，并比对上一次时间戳，计算出两液滴信号之间的时间差 QUOTE，并求取相邻的十个液滴间隔时间的平均值 QUOTE ，并有下列公式得出输液速度：

QUOTE （公式 3）

并将输液总量信息与输液速度以及终端节点的ID号封装到液滴终端微处理模块中，以便于通过PC端监控系统和手机端监控系统查询，使医生或护士或者陪护人员能够通过所述PC端监控系统和手机端监控系统实时监控输液状态，显著提高了患者的安全性。

本发明由于采用上述结构，具有结构新颖、使用方便、设备功耗低、采集精度高、抗干扰能力强等优点。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是图1的仰视图。

图3是本发明中终端节点控制装置的电气原理图。

图4是图3中的检测电路模块电气原理图。

图5是图3中报警电路模块电气原理图。

图6是图3中液滴终端微处理模块电气原理图。

图7是图3中开关电路模块电气原理图。

图8是图3中供电电路模块电气原理图。

附图标记：左夹持体1、右夹持体2、铰轴3、扭簧9、报警电路模块4、充电电路模块5、液滴终端微处理模块6、检测电路模块7、开关电路模块8。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行说明。

如附图所示， 一种输液监测报警器，设有茂菲氏滴管和报警夹持体，所述茂菲氏滴管上包覆有报警夹持体，所述报警夹持体可以采用左夹持体和右夹持体经铰轴和扭簧相连接的方式对茂菲氏滴管进行夹持，也可以采用套接的方式套在茂菲氏滴管上，还可以采用包覆茂菲氏滴管的方式固定在茂菲氏管上，本发明优选采用所述报警夹持体可以采用左夹持体1和右夹持体2经铰轴3和扭簧9相连接的方式对茂菲氏滴管进行夹持，以达到使用方便的作用，所述报警夹持体内设有终端节点控制装置，所述终端节点控制装置包括报警电路模块4、充电电路模块5、液滴终端微处理模块6、检测电路模块7和开关电路模块8，所述报警电路模块4、检测电路模块7和开关电路模块8分别与液滴终端微处理模块6相连接，所述液滴终端微处理模块6经充电电路模块5供电，通过液滴终端微处理模块6统一管理报警电路模块4、检测电路模块7和开关电路模块8的供电，以达到结构新颖、使用方便、采集精度高的作用。

本发明所述液滴终端微处理模块6是由电容C1、电容C2、电容C3 、电容 C10、电容C11，芯片U1和晶振Y1、Y2构成MCU工作系统，所述电容C3负责芯片U1的内部供电稳压，电容C1，C2，晶振Y1构成外源晶振系统Ⅰ，供给32.768K的标准震荡频率，电容C10，C11，晶振Y2构成外源晶振系统Ⅱ，供给32M的标准震荡频率；所述电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电感L1、电感L2、电感L3和电感L4构成巴伦之匹配电路，调节发射天线的阻抗匹配，信号经由PCB天线E1发射与接收，以达到抗干扰能力强的作用。

本发明所述检测电路7包括红外线发射电路和红外线接收电路，所述茂菲氏滴管一侧的报警夹持体内设有红外线发射电路，另一侧的报警夹持体内设有红外线接收电路，使红外线发射电路与红外线接收电路形成对射来采集茂菲氏滴管内的液滴信息，所述红外线发射电路包括NPN三极管Q1、红外发射管D2、电阻R3和电阻R1，所述红外线接收电路包括电阻R2、红外接收管D1和电容C4，所述三极管Q1的集电极接VCC供电，当三极管Q1的基极接P10管脚为高电平时，Q1的发射极为高电压，电流经由电阻R3导通至红外发射管D2，红外发射管D2工作，发射出红外线，电阻R2与红外接收管D1串联分别接由VCC与GND两端，当红外接收管D1接受到的红外线强度不同时，其自身阻值发生变化，其K极接P07管脚，并由MCU进行ＡＤ转换采样，判断数据，电容Ｃ４为滤波电容，抑制Ｄ１产生的尾峰冲击电压，以达到采集精度高的作用。

本发明所述报警电路4是由电阻Ｒ６、ＮＰＮ三极管Ｑ２和蜂鸣器ＬＳ１组成，ＮＰＮ三极管Ｑ２基极接P11口，射级接蜂鸣器正引脚，集电极接电阻R6，电阻R6另一端接VCC，当P11为高电平时，NPN三极管Q2导通，电流经过蜂鸣器，蜂鸣器启动工作，发出警报，达到自动报警的作用

本发明所述开关稳压电路8由芯片U2，电阻R8，LED二极管D4和高脚开关S1组成，高脚开关一端接电池正极，一端接U2芯片第3引脚，U2芯片第1引脚接地，第2引脚接Ｄ４正极，Ｄ４负极接电阻Ｒ８，Ｒ８另一端接地；当高脚开关闭合时，Ｕ２第３引脚与电池正极导通，获得最高３.７Ｖ电压，经自身ＤＣ－ＤＣ稳压，获得３.３Ｖ电压，作为ＶＣＣ对外供应，由第二引脚输出；此时第二引脚为高电位，带动LED正常工作，LED发光，指示系统正常工作。

本发明所述充电电路5是由USB接口USB1，芯片U3，电容C12，电阻R5，R7，发光二极管D3构成， USB接口接外源USB插头时，USB接口的第1脚为5V高电平，USB接口的第5脚为地电位，USB接口USB1的第1脚接芯片U3第4脚，USB接口USB1的第5脚接芯片U2的第2脚，芯片U2的第2脚与第5脚之间接电阻R7，R7控制编程充电电流大小；电容C2接入芯片U3的第3脚和第4脚之间，起稳压作用,电池的正极接如芯片的第4脚，负极接地；电阻R5接入芯片U3的第4脚，另一端接发光二极管正极，发光二极管D3的负极接地；当USB插头接入时，芯片U3的第4脚为5V电压，5V电压经由R5和D3构成一个通路，在电流的驱动下，发光二极管D3工作发光，起到指示充电的作用；芯片U3在第4脚为5V高电平时，启动工作，第3引脚输出4.2V电压，电流大小由第5脚对地电流大小控制，即由R5阻值大小控制，完成对接入芯片第4脚与第2脚的聚合物电池的充电功能。

本发明所述电池为3.7V锂电池供电，有效工作时长可达20小时，以达到显著降低功耗的作用。

本发明所述所述液滴终端微处理模块的MCU采用TI公司的CC2540。

本发明所述液滴终端微处理模块6的监测算法包括输液速度计时系统和报警计时系统，所述输液速度计时系统的算法采用门限滤波和遗忘算法处理，其步骤为：红外对管采集茂菲氏滴管和药液滴落的漫反射和折射效应的信号并转换为电信号，液滴终端微处理模块在充电电路供电情况下上下波动为0.1-0.3V，即检测到电压变化为2-8%，由于每一液滴信号都存在一个冲击尾峰，对于这个信号的处理采用直接将信号进行AD转换，将采集到的电信号数值放大，并设定两个门限值，当突破上限值时，标志位置TRUE，突破下限值时标志位置FALSE，标志位经过两次变换时，记为检测到一个液滴；若检测到信号的尾峰冲击，则根据液滴的时间戳信息比对，判断液滴频率，小于一定时间间隔的液滴信息予以忽略；

所述报警计时系统的算法步骤为：液滴终端微处理模块上每检测到液滴信号时，报警标志位复位，计时系统二清零；并通过设定报警时长，当长时间检测不到液滴信号时，计时系统二所计时长超过设定的报警时长，报警标志位挂起，程序驱动报警电路模块发出警报信息；当再次检测到液滴信号时，通过对报警标志位复位，可以解除警报；

所述液滴终端微处理模块的算法步骤为：液滴终端微处理模块在检测到液滴信号时，截取时间戳，并比对上一次时间戳，计算出两液滴信号之间的时间差 QUOTE ，并求取相邻的十个液滴间隔时间的平均值 QUOTE ，并有下列公式得出输液速度：

QUOTE （公式 3）

并将输液总量信息与输液速度以及终端节点的ID号封装到液滴终端微处理模块中，以便于通过PC端监控系统和手机端监控系统查询，使医生或护士或者陪护人员能够通过所述PC端监控系统和手机端监控系统实时监控输液状态，显著提高了患者的安全性。

本发明在使用时，可与PC短监控系统和手机端监控系统相连接，当收到PC端监控系统轮询指令时，液滴终端微处理模块中的数据包即上传至PC端监控系统，医生通过PC端监控系统内输入的患者病例信息，并采用轮询查询的方式逐个连接读取终端节点上的有效信息，对单个终端节点设备连接读取信息到断开连接的时间不超过5ms，即1秒钟内即可完成100个终端节点的信息采集，高效快捷。

当在手机端监控系统上查询时，所述手机端监控系统接收液滴终端微处理模块上传的数据包中的每一滴时间戳和液滴总量，并计算得出输液速度、输液液体剩余量、输液剩余时间、是否滴停和电量信息，使医生或护士或者陪护人员能够通过所述手机端监控系统实时监控输液状态。

当检测到工作电压低于3.3V时，通过液滴终端微处理模块将电量低的信息上传至PC上位机中的PC端监控系统，对PC上位机发出电量低的警报，提示医护人员更换电池。

本发明由于采用上述结构，具有结构新颖、使用方便、设备功耗低、采集精度高、抗干扰能力强等优点。