一种输液滴速检测方法及输液控制方法和输液检测仪与流程

本发明属于输液控制技术领域，具体涉及一种输液滴速检测方法及输液控制方法和输液检测仪。

背景技术：

静脉输液是临床医疗工作中最常用而且最重要的辅助治疗疾病手段。在传统的临床输液过程中，一般采用护士对输液过程进行监测，滴速的估量也是护士根据经验来判定的，导致其结果存在不确定性。为了解决认为判断存在的不确定性，现有自动检测滴速的方法，其通过红外检测等手段监测在一段时间内的滴液数量或者监测相邻两滴之间的时间，再计算其滴速，该方式实现了滴速的自动检测，但是实际上滴速的自动检测结果容易受外部光照、输液管抖动等外部环境的干扰，导致自动检测结果与实际的滴速之间存在较大差异，检测结果的可靠性还有待进一步提高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种输液滴速检测方法及输液控制方法和输液检测仪，实现了一种全新检测输液滴速的方式，通过限幅滤波对采集的滴速进行处理使得到的滴速结果更加可靠，与实际情况更加吻合。

首先，本发明提供了一种输液滴速检测方法，包括如下步骤：

s1：按照预设的采样时间间隔规律依次获取n滴滴液的瞬时滴速，n为正整数；

其中，所述采样时间间隔为采集的两滴滴液的间隔时间；

s2：分别获取所述n滴滴液中除第一滴外的每个滴液对应的滴速偏差值；

其中，滴速偏差值的计算公式如下：

式中，ai为第i滴滴液的滴速偏差值，vi为第i滴滴液的瞬时滴速；

s3：获取所述n滴滴液中除第一滴外的每个滴液限幅滤波处理后的滴速；

其中，每个滴液限幅滤波处理后滴速是基于滴液的对应滴速偏差值进行滤波处理，当前滴液与前一滴滴液的瞬时滴速之差的绝对值小于或等于当前滴液的滴速偏差值时，当前滴液的滴速取值为当前滴液的瞬时滴速；否则取值为前一滴滴液的瞬时滴速；

式中，vdi为第i滴滴液限幅滤波处理后的滴速；

s4：计算限幅滤波处理后的n滴滴液的滴速的平均值并作为第n滴滴液当前时刻的滴速检测值；

s5：按照s1-s4的方法依次计算后面采集的每一滴滴液当前时刻的滴速检测值。

本发明设置的限幅滤波是设定两次采样得到的瞬时滴速所允许的最大偏差值，当本次采样的瞬时滴速与上次采样的瞬时滴速的偏差大于本次滴液的设定的滴速偏差值时，则取上次采样的瞬时滴速，否则，就取本次采样的瞬时滴数。通过设定滴速偏差值来排除因外部环境的干扰所导致的某滴滴液的滴速变化过大。另一方面，本发明在实际测试中发现，不同的滴速下，外部环境对滴液滴速的影响是不一样的，速度越大，外部环境的变化对滴速变化的影响越小，因此，本发明针对不同的滴液的瞬时滴速设定了不同的滴速偏差值，使得每次限幅滤波处理与滴液的滴速的实际情况更加吻合。

进一步优选，所述预设的采样时间间隔规律如下：

a：第二滴滴液与第一次滴液间的采样时间间隔为预设初始值；

b：除第二滴滴液与第一次滴液之外的其他滴液之间的采样时间间隔按照如下公式计算：

式中，δti为第i滴滴液与第i+1滴滴液之间的采样时间间隔，δvi为第i滴滴液与第i-1滴滴液的瞬时滴速差。

在采样过程中，依据速度变化动态调整采样时间，将当前采集到的速度值与上次的速度值进行比较，如果差值变化较大，则缩短采样时间，较小则放大采样时间；如此设置可以使滴速变化较快时，极大降低遗漏检测部分滴液的几率。

进一步优选，第二滴滴液与第一次滴液之间的采样时间间隔的取值范围为[20,50]。其中，最佳值为32ms。

进一步优选，采集n滴滴液中n的取值范围为[5,11]。其中，最佳值为7滴。

另一方面，本发明还基于上述方法提供一种输液控制方法，包括如下步骤：

步骤1：检测当前输液管是否在滴液，若在滴液，执行步骤2，否则，重复步骤1；

步骤2：检测当前滴液周期内滴液数量以及采用上述输液滴速检测方法检测滴液的滴速；

步骤3：判断当前滴液周期内的滴液数量是否大于或等于q滴，若大于或等于，处于输液状态，并执行步骤4；否则，返回步骤1；

其中，q为正整数，且取值范围为[3,10]，最佳取值为6滴；

步骤4：判断输液漏斗的上位处的液面检测传感器是否检测到液位，若没检测到，执行步骤5；否则返回步骤1；

步骤5：判断输液漏斗的下位处的液面检测传感器是否检测到液位，若没检测到，控制电机锁紧停止输液；否则返回步骤1。

本发明为了防止在实际输液过程中，病人翻身等动作导致管子压扁或折叠而导致误锁死以及防止装输液管后，误触传感器而导致电机锁死的情况出现，本发明增加了多层逻辑判断。首先，通过统计液滴滴数来判断输液是否处于输液状态，如果属于输液状态，再通过上位和下位处的液面检测传感器来进行检测，若上液位和下液位均未检测到，电机会被锁死停止输液。本发明通过多重逻辑判断来防止误触而导致的电机锁死情况出现。

另一方面，本发明提供一种基于上述种输液滴速检测方法的输液检测仪，包括

红外检测模块和控制芯片，所述红外检测模块与控制芯片电性连接；

其中，红外检测模块包括一对红外二极管，所述一对红外二极管分别设置在滴液漏斗两侧，所述红外检测模块用于采集滴液的瞬时滴速；

所述控制芯片用于根据步骤s1-s5的方法来计算滴液当前时刻的滴速检测值。

进一步优选，所述输液检测仪还包括上液位检测模块、下液位检测模块、电机、锁紧滑块和滑块固定座；

其中，上液位检测模块、下液位检测模块以及减速电机均与控制芯片电性连接；

上液位检测模块和下液位检测模块均为液面检测传感器，并分别设置在滴液漏斗的入口上方和下方，分别用于检测对应上位处、下位处是否存在液位；

所述电机设有带外螺纹的螺杆，锁紧滑块前端正对输液管，且所述锁紧滑块上设有开孔，所述开孔内设有与所述螺杆的外螺纹相匹配的内螺纹，所述螺杆位于所述开孔内；

所述滑块固定座固定于输液检测仪的外壳上，所述滑块固定座上设有开槽，所述锁紧滑块底部嵌入所述滑槽内，所述螺杆在电机的驱动下旋转并带动锁紧滑块沿着滑槽内前后移动；

所述红外检测模块，用于检测输液管是否在滴液；

所述控制芯片，用于当红外检测模块检测到输液管在滴液且当前滴液周期内的滴液数量大于或等于q滴，以及上液位检测模块和下液位检测模块均未检测到液位时，控制电机锁紧使得停止输液

其中，q为正整数，且取值范围为[3,10]。

红外检测模块的一对红外二极管分别是红外发射二极管和红外接收二极管，本发明将滴液漏斗置于红外发射二极管和红外接收二极管之间，利用红外检测电路输出电平的高低可判断当前滴液漏斗是否有滴液以及当前滴液的瞬时滴速。本发明的上液位检测模块、下液位检测模块分别用于检测输液管对应位置是否存在输液。电机受控于控制芯片，接收控制芯片的指令来控制输液。电机锁死时，停止输液。本发明中锁紧滑块在电机驱动作用下沿着输液管垂直方向移动，压紧输液管达到停止输液的效果。控制芯片作为处理中心，用于实现本发明提供的输液滴速检测方法以及输液控制方法中的算法运行与控制。

进一步优选，上液位检测模块与滴液漏斗入口处相距25mm，并位于滴液漏斗入口上方；下液位检测模块与滴液漏斗出口处相距15mm，并位于滴液漏斗入口与出口之间。

进一步优选，还包括与控制芯片电性连接的外围电路模块，所述外围电路模块为外接按键，报警灯，蜂鸣器中的任意组合。

有益效果

1、本发明通过设定两次采样得到的瞬时滴速所允许的最大偏差值，即限幅滤波来确定当前滴液的滴速，当本次采样的瞬时滴速与上次采样的瞬时滴速的偏差大于本次滴液的设定的滴速偏差值时，则取上次采样的瞬时滴速，否则，就取本次采样的瞬时滴数。本发明通过设定滴速偏差值来排除因外部环境的干扰所导致的某滴滴液的滴速变化过大。同时，针对不同的滴液的瞬时滴速设定了不同的滴速偏差值，使得每次限幅滤波处理与滴液的滴速的实际情况更加吻合。

2、本发明在采样过程中，依据速度变化动态调整采样时间，将当前采集到的速度值与上次的速度值进行比较，如果差值变化较大，则缩短采样时间，较小则放大采样时间。通过上述设置使滴速变化较快时，极大降低遗漏检测部分滴液的几率。

3、本发明通过设置触发电机锁死的逻辑来防止在实际输液过程中，病人翻身等动作导致管子压扁或折叠而导致误锁死以及防止装输液管后，误触传感器而导致电机锁死的情况出现，操作实现简单，以便普及。

附图说明

图1是本发明提供的输液检测仪的模块示意图；

图2是本发明实施例提供的一种输液检测仪的结构图，其中(a)、(b)、(c)分别为不同角度下的结构图；

图3是本发明实施例提供的锁紧滑块、电机的组合安装图；

图4是本发明实施例提供的一种输液检测仪的锁紧状态和解锁状态的图，其中，(a)图为解锁状态，(b)图为锁紧状态。

图5是本发明提供的一种输液滴速检测方法的流程图。

图6是本发明提供的输液控制方法的流程图；

附图标记的进一步说明如下：

1、滴液漏斗，2、上液位检测模块，3、下液位检测模块，4、红外检测模块，5、减速电机，6、螺杆，7、锁紧滑块，8、输液管，9、按键，10、滑块固定座，11、电机固定座，12、电机压块，13、壳体，14、圆柱体，15、锁紧滑块限位件，16、半圆形导向槽，17、方孔，18、后限位座。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明做进一步的说明。

如图1，本发明提供一种输液检测仪包括红外检测模块4、上液位检测模块2、下液位检测模块3、控制芯片、减速电机5以及外围电路模块。其中，红外检测模块4、上液位检测模块2、下液位检测模块3、减速电机5以及外围电路模块均与控制芯片电性连接。

本实施例中控制芯片为蓝牙芯片，并采用da14580，该蓝牙芯片可作为主控芯片并搭配外部硬件组成单芯片蓝牙产品方案，可用于短距离双向无线通信。本发明中蓝牙芯片作为处理中心，用于运行输液滴速检测算法以及输液检测算法。在传统的输液检测仪上，输入一般采用矩阵式的键盘或者是独立式的按键电路，但前者电路复杂，编程难度大，而后者占用io数目较多，另外两者的扩展性都较差，为了提高操作的便利性，简化电路，增加后期的可扩展性，本发明采用蓝牙双向通信来进行速度的设定。外部设备与输液检测仪取得连接后，依据报文格式，将操作的报文发送给输液检测仪，即可实现对应的操作。简化了硬件结构，后期还可以依据需求，将更多的控制信息发送给输液检测仪，提高了设备的操作扩展性。同时，利用蓝牙双向通信，护士可下载相关app，远程对设备进行报警消除，停止输液等操作。

如关闭报警的报文：@aabbclear@；

锁紧马达停止输液的报文：@aabbstop@；

另外在输液过程中，输液检测仪会实时将检测仪的状态发送给护士端蓝牙设备，如下所示：

报文头+输液状态+发送数据包的次数+滴液总量+输液检测仪的电量+速度+设备报警类型+蓝牙设备的mac地址。

红外检测模块4是一对红外二极管，即分别是红外发射二极管和红外接收二极管，红外发射二极管可发出一定波长的红外辐射，当红外发射二极管和红外接收二极管之间没有滴液障碍物时，红外接收二极管由于接收到红外辐射而导通，输出低电平；当红外发射二极管和红外接收二极管之间有滴液障碍物时，红外接收二极管由于接收到红外辐射而截止，输出高电平。本发明将滴液漏斗1置于红外发射二极管和红外接收二极管之间，利用红外检测电路输出电平的高低可判断当前滴液漏斗1是否有滴液以及当前滴液的瞬时滴速。

本实施例中，上液位检测模块2、下液位检测模块3均为液面检测传感器，并采用的是电容液位传感器。电容液位传感器能将被测量的液位变化转换成为电容量变化，当检测位置没有液体时，电容量最小，产生的输出最大，反之，产生的输出就会最小，程序通过检测该输出值来判断当前是否有液位。其中，上液位检测模块2、下液位检测模块3并分别设置在滴液漏斗1的入口上方和下方。本实施例中，上液位检测模块2与滴液漏斗1入口处相距25mm，下液位检测模块3与滴液漏斗出口处相距15mm，并位于滴液漏斗1的入口与出口之间。

如图2和图3所示，输液检测仪还包括锁紧滑块7、滑块固定座10、电机固定座11、电机压块12，其中，减速电机5上设有减速齿(图未显)和长度为10mm的螺杆6，螺杆6上设有m4的外螺纹，螺杆6在减速电机5驱动下旋转，其中，减速电机5通过四级减速齿轮变速，并在末级齿轮上套有一根m4的螺杆轴套。如图3所示，锁紧滑块7的外轮廓为长方体，且长方体前端设有锥度并正对所述输液管8，该锥度可以防止前端直角尖锐，同时便于挤压输液管，不会破坏输液管壁。所述长方体的后端中部设有圆柱体14，该圆柱体14内设开孔，所述开孔的孔壁上设有与螺杆6外螺纹相匹配的m4内螺纹，螺杆6装配于所述开孔内。滑块固定座10固定于壳体13上，所述滑块固定座10上设有滑槽，所述锁紧滑块7的底部嵌入所述滑槽，所述锁紧滑块7在所述螺杆6旋转驱动下，沿着滑槽前后移动。此外，如图2中的(c)图所示，在壳体13上还设有锁紧滑块限位件15，该锁紧滑块限位件15位于锁紧滑块7的后端。当电机解锁时，锁紧滑块向后移动，锁紧滑块限位件用于防止电机退过预设的位置，并给电机信号，使其停止工作，达到解锁的目的。例如，若电机锁紧时，锁紧滑块前进4mm，则后退距离也为4mm。

为了防止锁紧滑块7在前后移动过程中左右晃动，如图2中的(b)、(c)图所示，壳体13上与所述圆柱体14相对应的位置设有半圆形导向槽16，半圆形导向槽16的内弧面与所述圆柱体14的外弧面相匹配，所述圆柱体14嵌入所述半圆形导向槽16内。

为了便于加工以及攻丝，本发明在锁紧滑块7上设有方孔17，所述方孔17位于所述圆柱体14前端。

应当理解，控制芯片可以控制减速电机5正转或反转，减速电机5正转或反转时，将通过螺杆6带动锁紧滑块7向前或向后移动。由于锁紧滑块7的前端正对输液管8，因此，锁紧滑块7向前移动至输液管8而将输液管8压紧时，将起到暂停输液的功效，其使得输液管8未导通；而当锁紧滑块7向后移动不再压紧输液管8时，输液管8将导通。如图4所示，其中(a)图为减速电机5解锁状态，其输液管8处于导通状态；(b)图为减速电机5锁死状态，其输液管8处于未导通状态。从图可知，是锁紧滑块7的前端将输液管8压迫。本实施例中，锁紧滑块7中圆柱体14内螺纹长度为8mm。

其中，为了固定减速电机5，本发明在壳体13上设有电机固定座11、电机压块12以及后限位座18，如图2中的(a)图和图3所示，电机固定座11上开设螺杆孔和固定孔，其中，减速电机5的螺杆6穿过螺杆孔，固定件穿过固定孔将电机固定座11和减速电机5固定。电机压块12设于减速电机5后端，电机压块12上设有凹槽，凹槽的尺寸与减速电机5后端轮廓相匹配，减速电机5的后端嵌入凹槽内，电机压块12与壳体13前盖相配合形成了一个固定空间，减速电机5位于固定空间内，从而压住减速电机5，也以防止减速电机5晃动。后限位座18位于减速电机5末端，抵住减速电机5的两侧，防止减速电机5后退。

本实施例中，外围电路模块包括外接按键，报警灯，蜂鸣器。主要用于显示报警信息以及提供操作设备的外围接口。

如图5所示，本发明基于上述输液检测仪，本发明提供一种输液滴速检测方法，包括如下步骤：

s1：按照预设的采样时间间隔规律依次获取7滴滴液的瞬时滴速；

其中，所述采样时间间隔为采集的两滴滴液的间隔时间；

s2：分别获取该7滴滴液中除第一滴外的每个滴液对应的滴速偏差值；

其中，滴速偏差值的计算公式如下：

式中，ai为第i滴滴液的滴速偏差值，vi为第i滴滴液的瞬时滴速；

s3：获取所述n滴滴液中除第一滴外的每个滴液限幅滤波处理后的滴速；其中，当前滴液与前一滴滴液的瞬时滴速差的绝对值小于或等于当前滴液的滴速偏差值时，当前滴液的滴速等于当前滴液的瞬时滴速；否则等于前一滴滴液的瞬时滴速；

式中，vdi为第i滴滴液限幅滤波处理后的滴速；

s4：计算限幅滤波处理后的该7滴滴液的滴速的平均值并作为第7滴滴液当前时刻的滴速检测值；

s5：按照s1-s4的方法依次计算后面采集的每一滴滴液当前时刻的滴速检测值。

按照s1-s4的步骤计算出第7滴滴液当前时刻的滴速检测值后，采集第8滴滴液的当前瞬时滴速，同样利用s2中方式计算出第8滴滴液的滴速偏差值并进行限幅滤波处理，最后再计算第2-8滴滴液的限幅滤波处理后滴速的平均值作为第8滴滴液滴速检测值。即需要得到当前滴液的滴速检测值时，则依据前n滴滴液的瞬时滴速采用s2-s4中的方式计算出滴速检测值。

由于在输液过程中，病人翻身等动作会导致管子压扁或折叠，甚至留置针长时间会针头堵塞，这些情况都会导致管路不通，从而无液滴变化，导致误锁死，需要重新打开锁死马达，这给病人使用带来极大的不便。本发明针对此类情况，提供了一种输液控制方法，包括如下步骤：

步骤1：检测当前输液管是否在滴液，若在滴液，执行步骤2，否则，重复步骤1；

步骤2：检测当前滴液周期内滴液数量以及采用上述输液滴速检测方法检测滴液的滴速。本实施例中，滴液周期是一分钟。

步骤3：判断当前滴液周期内的滴液数量是否大于或等于6滴，若大于或等于，处于输液状态，并执行步骤4；否则，返回步骤1。其中，若未达到6滴，则将滴数清0，等待进入输液状态。

步骤4：判断输液漏斗的上位处的液面检测传感器是否检测到液位，若没检测到，执行步骤5；否则返回步骤1；

步骤5：判断输液漏斗的下位处的液面检测传感器是否检测到液位，若没检测到，控制电机锁紧停止输液；否则返回步骤1。

本发明通过增加上述逻辑判断，只有当判断输液已进入正常输液状态，并且上液位和下液位均未存在时，才控制电机锁死，停止输液，防止因误触而导致的电机锁死的情况发生。

需要强调的是，本发明所述的实例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明不限于具体实施方式中所述的实例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，不脱离本发明宗旨和范围的，不论是修改还是替换，同样属于本发明的保护范围。