专利名称：病房输液监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种病房输液监控系统，它能够对全科室各病床的输液状况进行全过程的监控。
临床上，静脉输液是一种广泛使用的医疗技术，但传统的输液方式，是用眼观察滴管的滴速，手控制输液夹在软管上的松紧来监护整个输液过程，既浪费人力、又繁琐，且效率又低。或因输液终了、漏了针，局部肿胀、针头阻塞，输液中断，输液管内有了气体、甚至出现输液反应，病人高烧不己才迫使病者或陪护呼唤医护人员紧急处理。为改善这种状况，近年来，已有输液控制装置如点滴泵、注射泵、自动输液泵和输液报警等技术相继出现，能够部份地改善单个病床的输液监控，对改善输液的护理，起到了积极的作用。但是这几种靠传输压力输液的方式，其压力可能会在插管阻塞或转位时升高到较高的数值，所以会有在血管外输液的风险，同时，以往的输液泵，或报警器，是利用光电探测器，探测滴管内的液位高低、有无来控制输液速度和进行声光报警。要真实地反映实时的输液状况和改善输液全过程的监控，仍有一些不足之处。
本发明的任务是提供一种病房输液监控系统，特别是对全科室所有病床的输液状况，进行全过程的动态观察和实时的在线控制。
本发明的任务是以下方式完成的由单床输液监控装置、病房单片机、值班室微机构成三级监控系统。
单床输液监控装置是本系统中的基本构成部份，它有四个装置一是检测输液速度的红外输液检测器，是利用红外探测原理，检测液滴通过输液滴管的状况，并把液滴信号，通过采样、整形变成液滴脉冲信号，即每滴下一滴液体，便得到一个脉冲计数，为下一步的数控输液提供了基础。二是监测安全输液的输液漏液检测器。正常输液时，输液局部体表的温度与邻近体表的温度无差异，当一旦液体漏出血管外时，因血流灌注率及新陈代谢率陡然降低而出现温差；又因输液引起的反应，基本特征是体温升高，利用这二种特点，在输液局部体表与邻近体表安置一对参数一致的温度传感器，如出现漏液或输液反应，温度传感器便测得了温差或体温升高的信号，为监测安全输液提供了一个可靠的依据。三是输液管空气监视器。为了防止空气窜入输液管道而造成事故，在输液管下段，以红外探测装置，探测输液管道内的空气，一旦窜入气泡或空气，该装置能够及时将信号送入单片机处理，防止事故发生。四是自动输液泵。用自动输液泵代替原有的吊瓶输液方式，在步进电机的驱动下，靠旋转蠕动的作用，在可变形的软管上，对液体施加压力，以克服阻力，达到输液的目的。
病房输液单片机监控装置的任务是根据病房规模大小的不同，而辖带1—8个床位的单床输液监控装置。从计数器中取出各床的液滴状态值，计算成速度、累计量、并相应控制各床的输液泵与给定值相符；将各床的输液漏液检测器、输液管空气监视器，所探测的温度、温差及输液管空气信号，送锁存器处理，并由单片机定时查询。一旦发生漏液或输液反应，单片机便执行向微机报警，同时向输液泵发出停止运行的命令，迅速切断输液，杜绝事故的发生。
将各病房的单片机与微机联网，而构成一个监控体系。在护士值班室，值班人员可以通过键盘方式查询，在显示屏上显示的全科室各床位的输液状况，如输液速度、已输入量、剩余量、体温变化等。在输液终了前的预定时间，可自动报警，并闪烁显示该床位号码。输液过程中，如出现漏液、停滴、速度改变、输液管内有气体和输液反应引起的微小体温变化，能够及时响铃报警和显示该床的输液状况，提醒医护人员及时处理，杜绝事故的发生。在需要记录资料时，可以按动打印键，打印机则自动打印所需的资料。
本技术还可以充分利用单片机的EPROM空余字节空间和扩展技术以及微机的大容量，与原有病床双向对讲线路选通与存贮技术，心电监护技术及体温、脉博、呼吸三测技术等兼容，开发成微机护理监控系统。
以下将结合附图对发明作进一步的详细描述。
图1是本发明的总体构成图。
图2是本发明的单床输液监控装置示意图。
图3是红外输液速度探测、输液管空气监视器电路示意图。
图4是输液漏液探测器电源理图。
图5、6是单片机控制电原理及示意图。
图7是本发明的软件流程图。
参照图1，一个由显示屏(1)、微机(2)、键盘(3)、打印机(4)所组成的病房输液监控中心，经网络系统(5)与各病房单片机(6)相连，单片机(6)又根据病房大小，设置的床位多少而辖带1—8个输液监控装置(7)。微机(2)主要担负用户值班的责任，值班人员通过显示屏(1)显示由各病房单片机(6)传送的漏液、停滴、速度改变、输液管内有空气、输液终了前，体温改变的床号闪烁信号和响铃报警。还能够响应键盘(3)的操作，使医务人员随意查询下页显示屏(1)的内容，或输入某床的输液总量和速度，或发布要求输液监控装置(7)执行变更输液速度及中断输液程序的命令。在需要保存输液资料时，由打印机(4)记录所需数据。
参照图2，单床输液监控装置(7)由输液泵(8)、红外输液速度探测器(17)、输液管空气监视器(19)、输液漏液探测器(31)四部分组成。为方便使用，输液泵(8)，红外输液速度探测器(17)，输液管空气监视器(19)做成一体。在基坐(20)内为该装置的电器部份，基坐(20)上方分为三格，输液泵(8)占据中间位置，下方为步进电机(15)，上方是泵体部分，它由托盘(11)，旋转齿轮(12)等构成，旋转齿轮(12)是将园盘的外圆做成齿牙状，每个齿牙(21)内为空心，内套一方杆(23)，并有一弹簧(22)使它有少许伸缩的空隙，方杆(23)的外端安装一小轴承(24)。托盘(11)固定在基坐上，它的一边做成半园型槽(25)，能够容纳输液软管(10)，托盘(11)的中心部位开有通过步进电机(15)轴的孔，在槽(25)的内沿，设置一固定的软橡皮垫片(14)盖住输液软管(10)，以防旋转齿轮(12)转动时，使输液管移动。工作前将旋转齿轮(12)套在步进电机(15)的轴上，使得旋转齿轮(12)的小轴承(24)能够轻压住软橡皮垫片(14)及输液软管(10)，然后用翼形螺栓(13)固定旋转齿轮(12)。王作时，步进电机(15)驱动旋转齿轮(12)转动，小轴承(24)随之在输液软管(10)上滚动，依次迫使输液软管(10)的液体按输液方向蠕动，作为输液的动力源。
参照图2，3，5，在输液泵(8)的一侧，是放置液体瓶(9)的位置，并有其简单的固定装置。在输液泵的另一侧，装有红外输液速度探测器(17)、输液管空气监视器(19)和固定输液滴管(16)的挟持装置(18)，为适应反复输液的需要，挟持装置(18)能够随意启闭，装进或取出输液滴管(16)，在挟持装置(18)的上部，对着输液滴管(16)滴液的位置，安有红外发光器(27)，在它的对侧，安有红外接收器(26)，输液泵(8)将液体从液体瓶中吸出来，并顺着滴管(16)的上口一滴一滴地滴入输液滴管(16)下端的壶中，此时，当液滴未滴下时，红外发光器(27)发出的光，直接被红外接收器(26)接收到，光敏管输出为低电平，当液滴正好滴下，并阻断了红外光路，红外接收器(26)上的光强减弱，输出电压升高，此电压经厚膜电路(30)采样整形，便得到液滴脉冲信号送计数器(43)由单片机(6)查询。
为了防止输液回路的空气窜入，同样以红外探测器做成输液管空气监视器(19)。在滴管(16)的下端，输液软管上安装一只红外发生器(28)和红外接收器(29)。输液软管中无液体时，红外接收器(29)光强变强，输出低电平，经电路转换成1，0开关信号，同样送锁存器(44)由单片机(6)查询。
参照图2，4，5，输液漏液探测器(31)是二只参数一致的珠状玻璃半导体热敏电阻(32)作为传感元件，它们分别固定在一支架的两端，该支架的中部，开有带孔，探测漏液时，只需将探测器的一端，固定在输液局部的体表上，另一端贴紧皮肤即可，然后将它们系扎在输液肢体上。正常输液时，两个热敏电阻(32)因感受到的温度一致而成为恒流源(33)，当进针部位的液体漏出血管外时，因血流灌注率、新陈代谢率均陡然减少，其温度下降，此时，这二只测温电阻(32)的电流就会出现偏差，经差分放大电路(34)放大，低通滤收器(35)滤波，又由双门限比较器(36)、采样保持电路(37)、信号输出(38)的处理，其漏液信号送LM311(39)与比较电压值进行比较，输出的便是1，0开关电压。送锁存器(44)处理。
参照图1，5，6，单片机(6)通过并行接口(46)与微机(2)联接，根据病房规模大小，单片机(6)可做成能辖带1—8个单床输液监控装置(7)的不同规格，即每增加一床，则在单片机(6)中增加一个控制输液泵(15)的集成块8155A(40)加以扩展，以及与之配套的光耦驱动器(41)、功放电路(42)。其软件的多床控制程序，区别仅在于定时器申断应读取多少个床状态，并相应处理。单片机(6)定时查询计数器(43)的值，并计算出当前的输液速度。同时与微机(2)的给定值比较，若不同，则向控制输液泵(8)的集成块8155A(40)的PC0—PC4发出调整信号。使输液泵(8)的步进电机(15)获得控制字，正转和反转各6个字，输液仅用正转，存放在12个EPROM单元里，用查表方式输出。外加可变频率的脉冲发生器(45)，向单片机(6)申请中断，每中段一次，就查得一个控制字给集成块8155A(40)的PC口，改变外加脉冲的频率，也就改变了步进电机(15)的速度，使输液实现实时的在线控制，这对于抢救大量失血和失液的大速度输液是一种行之有效的王具。
参照图4，5，输液漏液探测器(31)，输出的1，0开关信号，直接送入了单片机(6)的锁存器(44)处理，如果发生漏液，最初，组织的漏液小于0.5毫升时，其组织不会造成损伤，按输液每分钟90滴的速度计算，0.5毫升为5秒时间，单片机(6)在设置的系统时钟中断期间，有充足的时间从处理子程序里去查询各床输液状况，并进行判断与处理。漏液或输液反应一旦发生，单片机(6)一方面向微机(2)发出报警信号，另一方面，能够自动执行断液的程序。
单片机(6)还肩负有观察体温变化的任务。输液时的体温升高，反映了输液反应的发生，当一旦接通漏液探测器(31)的电路，漏液探测器(31)便将测得的温度信号送入单片机(6)的锁存器(44)，一旦发生输液反应，造成体温升高，超过一定的阀值后，单片机(6)便向微机(2)报警，并同时发布要求输液泵(8)的步进电机(15)停止运行的命令，输液漏液探测器(31)能够精确地探测到体温微小的变化，杜绝事故的发生。
参照图7，本发明的单片机(6)的软件控制示例比较简单，如初始化→接受微机(2)传来的输液参数→给定硬件分频器(45)的脉冲频率→循环、等待定时器中断和分频器脉冲中断。
本发明的主程序是计算本次控制字所在地址从EPROM中读取控制字→将控制字送往输液泵(8)控制集成块8155A(40)的PC口→结束、返回。
输液监控程序为关中断→读取锁存器(44)值→①有漏液？②体温升高？③输液管内有空气？如有，则置硬件分频器频率为0，停止输液；如否，则读取计数值→速度合要求？如是，则向微机(2)传送当前状态；如不是，则调整硬件分频器(45)频率→向微机(2)传送当前状态→开中断、返回。
上述硬件分频器脉冲中断优先级较低，定时器中断子程序优先级较高。
本技术还可以充分利用单片机(6)的EPROM空余字节空间和扩展技术以及微机(2)的大容量，与原有病床双向对讲线路的选通与存贮技术，心电监护技术及体温、脉博、呼吸、三测技术等兼容，开发成病房微机护理监控系统。
权利要求
1.一个由微机(2)、单片机(6)、单床输液监控装置(7)经网络系统(5)联接所组成的三级病房输液监控系统，其特征在于微机(2)担负全科室输液的监测与控制责任，通过响应键盘(3)的操作，可输入或调整某床的输液速度、输液总量、或中断某床的输液程序，或通过显示屏(1)显示、打印机(4)打印各床输液速度、累计量、体温状况以及由各病房单片机(6)传送来的某床漏液、停滴、速度改变，输液反应，输液管内有空气、输液终了前的响铃报警及闪烁显示的床号。
2.按权利要求1所述的病房输液监控系统，其特征在于单片机(6)可做成能够控制不同床位的规格，增加一床，则增加一个控制输液泵(8)的集成块8155A(40)加以扩展，以及与之配套的光耦驱动器(41)、功放电路(42)。
3.按权利要求1所述的病房输液监控系统，其特征在于单片机(6)的软件多床控制程序，区别仅在于定时器中断应读取多少个床状态，并相应处理。
4.按权利要求1所述的病房输液监控系统，其特征在于单片机(6)对单床输液监控装置(7)所输入计数器(43)的液滴脉冲信号值，可定时查询，同时将其值计算成速度、累计量、并与微机(2)的给定值相比较，若不同，可自动向控制该床的步进电机(15)的控制集成块8155A(40)发出调整输液速度的控制信号，使输液速度相符。
5.按权利要求1所述的病房输液监控系统，其特征在于单片机(6)在设置的系统时钟中断期间，从处理子程序中去查询锁存器(44)的输液漏液、输液管有空气及输液反应信号，一旦漏液、输液反应或输液管内有空气，单片机(6)一方面向微机(2)发出报警信号，另一方面，能够自动执行断液的程序。
6.按权利要求1所述的病房输液监控系统，其特征在于单床输液监控装置(7)由输液泵(8)红外输液速度探测器(17)、输液管空气监视器(1 9)、输液漏液探测器(3 1)四部份组成，输液泵(8)、红外输液探测器(17)、输液管空气监视器(19)做成一体，输液泵(8)占据中间位置，一侧为固定输液瓶(9)的位置，另一侧为输液滴管(16)、红外输液速度探测器(17)与红外输液管空气监视器(19)的位置。
7.按权利要求1所述的病房输液监控系统，其特征在于输液泵(8)由下部的步进电机(15)及上部的托盘(11)、旋转齿轮(12)构成，托盘(11)为圆形，固定在基坐(20)上，中心开有步进电机(15)轴的孔，外圆的一边做成半圆型槽(25)能够容纳输液软管(10)，槽(25)的内沿有固定的软橡皮垫(14)盖住输液软管(10)。
8.按权利要求1所述的病房输液监控系统，其特征在于旋转齿轮(12)的中心开有通过步进电机(15)轴的孔，并有固定在轴上的翼形螺栓(13)，它的外圆为齿牙(21)，每个齿牙(21)内为空心，内套一方杆(23)，并有一弹簧(22)使它有少许伸缩的空隙，方杆(23)的外端，安上一小轴承(24)，旋转齿轮(12)套进步进电机(15)的轴，小轴承(24)能够将软橡皮垫(14)及输液软管(10)轻压进托盘(11)的半圆形槽(25)。
9.按权利要求1所述的病房输液监控系统，其特征在于红外输液速度探测器(17)装在固定输液滴管(16)的挟持装置(18)上，挟持装置(18)可随意启闭，装进或取出输液滴管(16)，在它的中部，对着输液滴管(16)的液滴位置，安有红外发光器(27)，在它的对侧安有红外接收器(26)，红外接收器(26)接收的液滴信号，经采样整形电路整形转换成脉冲信号，送入单片机(6)的计数器(43)。
10.按权利要求1所述的病房输液监控系统，其特征在于输液管空气监视器(19)安装在输液滴管(16)下端的输液软管(10)上，在它的一侧安有红外发光器(28)，在它的对侧有红外接收器(29)，红外接收器(29)接收的信号经电路转换成1，0开关信号，送锁存器(44)由单片机(6)查询。
11.按权利要求1所述的病房输液监控系统，其特征在于输液漏液探测器(31)是由二只参数一致的珠状玻璃半导体热敏电阻(32)作为传感元件，它们分别固定在一支架的两端，该支架的中部开有带孔，可将二只热敏电阻分别固定在输液局部体表及邻近体表，此二只热敏电阻(32)与换能电路相连，其漏液、输液反应信号经放大滤波后，由双门限比较器(36)送LM311(39)与比较电压值比较，输出的便是1，0开关电压，由单片机(6)查询。
12.按权利要求1所述的病房输液监控系统，其特征在于单片机(6)的软件控制为初始化→接受微机(2)传来的输液参数→给定硬件分频器(45)的脉冲频率→循环、等待定时器中断和分频器脉冲中断。
13.按权利要求1所述的病房输液监控系统，其特征在于单片机(6)控制程序是计算本次控制字所在地址→从EPROM中读取控制字→将控制字送往控制集成块8155A(40)的PC口→结束、返回。
14.按权利要求1所述的病房输液监控系统，其特征在于单片机的输液监控程序是关中断→读取锁存器(44)值→①有漏液？②体温升高？输液管内有空气？如有，则置硬件分频器(45)频率为0，停止输液，如否，则读取计数值→速度合要求？如是则向微机(2)传送当前状态；如否则调整硬件分频器(45)频率→向微机(2)传送当前状态→开中断、返回。
15.按权利要求1所述的病房输液监控系统，其特征在于可利用单片机(6)的EPROM空余字节空间和扩展技术及微机(2)的大容量，与原有病床双向对讲线路的选通与存贮技术，心电监护技术及体温、脉博、呼吸三测技术兼容，开发成病房微机护理监控系统。
全文摘要
本发明公开了一种病房输液监控系统，它是利用微机网络技术和红外监测液滴、输液管内气体以及探测输液局部体表的温场变化，来对全科室各病床的输液状况进行全过程的动态观察和实时的在线控制。该系统是由主机、显示屏、键盘、单片机、各病床输液监控装置所组成，它具有自动控制输液、显示、打印各床位的输液速度、总量、体温变化以及输液漏液、停滴、输液反应、输液管内空气、输液终了前的响铃报警和闪烁显示该床位号码的功能。
文档编号A61M5/14GK1124164SQ9410778
公开日1996年6月12日 申请日期1994年7月3日 优先权日1994年7月3日
发明者黎初升 申请人:黎初升