专利名称：数字化输液监护报警系统的实施方法
技术领域：
本发明涉及一种医疗监测方法，尤其涉及一种利用计算机软件和网络监护病人输液的方法。
背景技术：
在信息化、数字化医疗社会快速发展的今天，现代医疗行业中缺少一项数字化输液报繁与监 护系统。现有的输液报警装置中大部分只是一种简单的通讯工具，病人输液完毕后由病人按动床 旁的呼叫按钮来通知护士，输液的整个过程绝大部分必须由病人自己或病人家属来监控。病人在 输液过程中每隔一段时间要观察输液瓶的残留液体量，以防止液体滴完后造成血液回流，这样使 病人在输液时不能得到真正意义上的休息，费时又劳神；有些输液报警装置必须将检测设备安装 在输液管路上，或将输液管路卡在检测设备上，实施起来非常麻烦，实际工作中反而降低了护士
的工作效率；病人在输液过程中出现输液问题传统的方法是依靠病人呼叫或护士巡回观察，护士
工作量很大且效率不高；护士在调节液体滴速的时候只能依靠目测滴数，而没有科学的数字显示；
在输液过程中病人只能盲目的等待，不知道还需要多长时间输完液体。
发明内容
本发明的目的在于 一种数字化输液监护报警系统的实施方法。为了让病人在输液时得到真 正的休息提供一种全自动数字化在线监护与报警系统，对液体是否滴完、滴速过快、过慢、停止 进行监控，实时有效掌握输液速度和输液所需要的剩余时间，护士在线直接观察每个病人的输液 全过程，发生报警时软件提醒并显示发生报警病人的座位号码，通知护士前去服务；另一方面报 警信号通过输液支架上的中央控制系统同时发出报警声音，提醒病人输液即将完毕。
本发明是这样实现的 一种数字化输液监护报警系统的实施方法步骤S01传感器接收到液体 瓶重量的变化后产生模拟信号，模拟信号通过线路传输到中央控制系统中。步骤S02中央控制系 统将模拟信号转换为数字信号，并内部传输到微机处理器即可编程单片机上。微机处理器计算出
输液滴速与输液完毕还需要的剩余时间显示在触摸模式显示器上；步骤S03微机处理器通过中央 控制系统同时将数字信号通过CAN总线或以太网络传输到终端计算机中；步骤S04终端计算机中 的软件模块内模拟出与实际输液瓶相对应的模拟输液瓶，模拟输液瓶根据传输到软件的重量信号 动态显示出与实际输液瓶内相同或百分比相同的液体剩余容量及液面高度，以便护士对输液病人 进行在线监护。步骤S05软件中每个模拟输液瓶内设置有报警线，可移动报警线来设置报警限值。 步骤S06软件根据信号采用X-Y坐标图谱显示出相应输液瓶的容量/速度/时间/关系以便于护士在线分析每位病人的输液全过程，其图谱通过网络显示在触摸式显示器上。步骤S07软件通过护士 记录病人信息刷卡将病人简单资料通过网络显示在触摸式显示器上，方便病人对号入座。步骤S08 软件内程序自动计算出报警限值，病人输液即将完毕时计算机自动报警通知护士并显示报警信息 在触摸式显示器上。
本发明相比现有技术的积极效果在于实时在线、方便准确、直观可靠。护士在办公室可以 通过电脑软件上的模拟输液瓶或其它模拟图形直接观察到每个正在输液病人的输液量的多少，可 以一个护士同时监护所有正在输液的病人，在输液快完毕时本系统自动蜂鸣提示病人输液即将完
毕，自动显示报警病人座位号码并通知护士台其他护士前去为病人服务，无需患者呼叫；输液过 程中实时设置/显示输液的速度和剩余时间(即还需要多长时间输液完毕)，方便病人掌握输液进度 和时间安排；在线动态输液曲线，帮助医生/护士更好的为需要滴速控制的病人进行滴速调节或进 行输液过程分析；电脑软件在线监控并记录每位病人的输液资料。
图l为本发明流程示意图。
图2为本发明数字化输液监护与报警网络系统示意图。
图3为本发明内部传感器接口电路示意图。
图4为本发明内部基准电压源电路示意图。
图5为本发明内部信号放大器电路示意图。
图6为本发明内部信号转换器电路示意图。
图7为本发明内部可编程单片机电路示意图。
图8为本发明内部JACK接口电路示意图。
图9为本发明内部复位按钮电路示意图。
图10为本发明内部震荡电路示意图。
图11为本发明内部电感电路示意图。
图12为本发明触摸式液晶屏幕电路示意图。
图13为本发明内部CAN转换器接口电路示意图。
图14为本发明内部接线端口电路示意图。
图15为本发明内部RS232通讯接口电路示意图。
图16为本发明内部接地电路示意图。
图17为本发明内部报警器电路示意图。
图18为本发明内部报警灯电路示意图。图19为本发明内部两路继电器输出电路示意图。 图20为本发明内部一路光隔输入电路示意图。 图21为本发明内部15针串口电路示意图。 图22为本发明内部3,3V电源电路示意图。 图23为本发明12V电源电路示意图。 图24为本发明内部5V电源电路图。 图25为本发明电源指示灯电路示意图。 图26为本发明电源接口电路示意图。
具体实施例方式
如图1所示为本发明的流程示意图。传感器接收到液体瓶重量的变化后产生模拟信号，模拟 信号通过线路传输到中央控制系统中SOl。中央控制系统将模拟信号转换成数字信号并由可编程单 片机计算出输液滴速与输液完毕还需要的剩余时间显示在触摸模式显示器上S02。中央控制系统同 时通过CAN总线或以太网络传输到终端计算机中S03。终端计算机中的软件内设置了与每个病人 相对应的模块，模块里设置有模拟输液瓶、也可以是其它模拟图形，每个模拟输液瓶根据信号动 态模拟出与实际输液瓶内相同的液体剩余容量及液面高度，以便于护士在线监控所有输液病人的 液体剩余量S04。软件中每个模拟输液瓶内设置有报警线，可移动报警线来设置报警限值以便护士 对特殊病人液体进行特殊设置S05。软件根据信号采用X-Y坐标图谱显示出相应输液瓶的容量/速 度/时间/关系以便于护士在线分析每位病人的输液全过程S06，其图谱通过网络显示在触摸式显示 器上。软件通过护士记录病人信息刷卡将病人简单资料通过网络显示在触摸式显示器上S07,方便 病人对号入座。软件内程序自动计算出报警限值，病人输液即将完毕时计算机报警通知护士 S柳 并显示报警在触摸式显示器上。
如图2所示为本发明数字化输液监护与报警网络系统示意图。固定在输液支架上的药量检测 压力传感器2，通过模拟信号传输线B与中央控制系统1内的微机处理器7相连接；微机处理器7 通过内部线路分别与触摸式液晶显示器6和蜂鸣器8相连接；通过报警/通讯信号传输线A与 CAN/USB转换器4相连接，CAN/USB转换器通过线路与终端电脑及控制软件3相连接。中央控 制系统1上的电源线C、D与稳压电源箱5相连接。其中，药液检测压力传感器1型号为TM-TH5, 可由专业的传感器生产厂家购买；CAN/USB转换器型号为CAN/USB-1;蜂鸣器3为普通压电式 蜂鸣器，型号为HYT-3015B;触摸式液晶屏型号为YM320240C,可由专业显示器市场购得。
如图3-6所示，为本发明的传感器2接口电路示意图、基准电压源电路示意图、信号放大器电 路示意图、信号转换器电路示意图。其中传感器接口由接线端子JP1和电容C13组成，其中接线端子JP1与外部传感器相连接。基准电压源由芯片U6，电容C61，电阻R61组成，其中U6为基 准电源，型号为LM185-1.2。信号放大器由芯片IJ1，电容Cll、 C12,电阻R1A组成，其中芯片 Ul为信号放大器，型号为AD623。信号转换器由芯片U3，电容C31、 C32,电阻R31、 R32组成， 其中芯片U3为18位高分辨率转换器，型号为MCP3421。
由图3-6共同构成中央控制系统1内微机处理器7内部的信号转换和放大器电路。接线端子 JP1与药液检测压力传感器2相连接，其中端子JP1中1、 4脚为传感器提供5V电源，2、 3脚输 入药液压力检测传感器模拟信号IN+、 IN-， 2、 3脚与U1中的端脚3、 2相连接；Ul中的端脚6 与U3中的端脚1相连接；U3中的端脚3 (SCL)和端脚4 (SDA)分别与型号为C8051F047的 可编程单片机里端脚48、 49相连接。电阻R61、电容C61与芯片U6 —起构成外围电路，通过 U6中的端脚8与U1中的端脚5相连，为芯片1)1提供1.25￥基准电压。电阻R61与电源模块中 的5V电源相连接。
如图7所示的可编程单片机电路示意图，由芯片U8组成。型号为C8051F047,它主要包括了 一个高速微控制器内核， 一个大容量存储器， 一个片内JTAGT调试和边界扫描和一个CAN局域 网控制器。图8所示的JACK接口电路示意图，由接线端子JATG和电阻R11组成。为可编程单 片机下载程序用的编程接口。图9所示的复位按钮电路示意图，由按钮键S1，电容C81、 C82， 电阻R9、R10组成。其中S1型号为SW-PB。图IO所示的震荡电路示意图，由晶振Y1，电容C83、 C84组成。其中Yl型号为22.1184M。图11所示的内部电感电路示意图，由电感L1组成，Ll为 10uH电感。
由图7-11共同构成中央控制系统1内的微机处理器7内完整的可编程单片机电路。JACK接 口中的端脚4(TCK)、端脚5(TMS)、端脚6(TDO)、端脚7(TDI)分别与可编程单片机C8051F047 的端脚59、端脚58、端脚61、端脚60相连接；复位按钮上的电阻RIO (RST)与可编程单片机 C柳51F047的端脚62相连接；震荡电路上的XTAL1和XTAL2分别与可编程单片机C8051F047 的端脚17、端脚18相连接；电感Ll中的AGND与可编程单片机C8051F047的端脚4和5相连 接，为单片机提供抗干扰电源。
如图12所示的中央控制系统1内的触摸式液晶屏幕电路示意图，由接线端子JP2、电阻RY1、 R17构成。接线端子JP2与外用触摸式大液晶屏相连接，触摸式大液晶屏型号为YM320240C，可 由电子市场购得；端子JP2中端脚4、 S、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14分别与图7中可编程 单片机C8051F047的端脚32、 31、 30、 29、 28、 27、 26、 23、 22、 21、 20相连接，端脚19、 20、 21、 22分别与可编程单片机C8051F047的端脚53、 50、 51、 52相连接。RY1为可调电阻，主要 用于调节触摸式液晶屏的背光亮度。所有的输液操作均由触摸式液晶显示器触摸实现，所有的输液参数也由触摸式液晶显示器动态显示。
如图13所示的内部CAN转换器接口电路示意图，由芯片UIO,电阻R12组成。其中芯片U10 型号为CTM105。图14所示内部JP5接线端口电路示意图为九针RS232接线端口。图15所示内 部RS232通讯接口电路示意图，由芯片Ull，电容C25、 C26、 C27、 C28组成。其中芯片Ull型 号为MAX232。图16所示的接地电路示意图，由电容C30，电阻R16组成。
由图13-16共同构成中央控制系统1内通讯模块电路。接线端子JP5为CAN总线和RS232 串口的接口， JP5中端脚7、 2、 6分别和芯片U10的端脚6、 7、 8相连接；端脚8、 9分别与芯片 Ull的端脚13、 14相连接；端脚6为收发器地线端，端脚5为屏蔽线地线端；芯片U10端脚3、 4分别与可编程单片机C8051F047的端脚2、 1相连接芯片Ull的端脚11、 12分别与可编程单 片机C柳51F047的端脚55、 54相连接。
图17，图18共同构成中央控制系统1内报警模块电路。图17是内部报警器电路示意图，由 三极管Ql、电阻R13、 R14、 R18，播音器Bl组成。图18是内部报警灯电路示意图，由红色LED2 灯，电阻R15组成。其中三极管Q1的型号为9012，用于驱动播音器B1。电阻R13与R18分别 与电源模块的5V电源相连接，R14与可编程单片机C8051F047的端脚43相连接，R15与可编程 单片机C柳51F047的端脚42相连接。
图19是内部两路继电器输出电路示意图，由芯片U5A、 U5B、 U7，电阻JR1、 JR2、 JR3、 JR4,继电器JDQ1、JDQ2组成其中芯片U5A与U5B的型号均为TPL521-2，U7型号为ULN2003。 图20是内部一路光隔输入电路示意图，由芯片U9A电阻JR5 JR6组成，也可是四路光隔(图中 未示出)，其组成由芯片U9B、 U9C、 U9D和电阻JR7 JR12组成；其结构与U9A相同。其中芯 片U9A、 U犯、U9C、 U9D的型号均为TPL521-4。图21是内部JP4为15针的串口电路示意图， 型号为DB15。
由图19-21共同构成中央控制系统1内输入/输出模块电路。芯片U5A通过线路(0UTPUT1) 与可编程单片机C8051F047的端脚38相连接，U5B通过线路(OUTPUT2)与可编程单片机 C8051F047的端脚37相连接。主要用于报警信号的输出。芯片U9A、 U9B、 U9C、 U9D分别通过 线路INP1、 INP2、 INP3、 INP4和接线端子JP4的端脚S、 6、 7、 8相连接，通过线路INPUT1、 INPUT2、 INPUT3、 INPUT4与可编程单片机C8051F047的端脚33、 34、 35、 36相连接。主要用 于外接设备，如键盘等，作为触摸式显示器的选备件。
由图22-26共同构成中央控制系统1内电源模块电路。其中图22是由电容C121《125,电感 L2、 L3，接线端子JP3组成的33V电源电路示意图；图23是由电源接口 Header2,电容C21~24 组成的12V电源电路示意图；图24是由电容C41~49,电阻R41~43组成的5V电源电路示意图；图25由LED1与电阻R8组成的电源指示灯电路示意图；图26由电源接头Header3组成电源接 口电路示意图。3,3V电源主要为触摸式显示器提供3.3￥背光电源。12V外部电源通过一系列转化, 变为内部稳定的5V电源，为单片机及其它电路提供稳定的电源支持。
由图3-26的电路原理结合图1可知。安装在药量压力检测传感器2的R端的输液瓶挂钩受到 输液瓶的重力作用，固定在输液支架接口 N端的药量压力检测传感器2内部电桥受到外力作用， 导致电桥内部电压不平衡，产生微弱电压差，这种微弱电压差形成模拟信号(IN+, IN-)，并通过 模拟信号传输线B传输到中央控制系统1内的微机处理器7内部的AD采样模块。在AD采样模 块内，模拟信号(IN+, IN-)被芯片U1 (AD623)放大处理，然后在芯片U3 (MCP3421)内被 转化为数字信号，并传输到U8 (可编程单片机C8051F047)里。U8根据接收到信号经过一系列 运算处理得出当前输液瓶内的容量，并根据单位时间内输液瓶重量的变化计算出药液滴速及输完 液体所需要的大概时间。U8—方面将药液当前剩余容量、当前滴速、输完液体所需要的剩余时间 通过线路实时传输到触摸式显示器6上，另一方面将当前药液重量及当前滴速等数据实时传输到 中央控制系统1内的通讯模块里。在中央控制系统1的通讯模块里，U8传输过来的信号被转化为 CAN接收信号，通过CAN网络传输到CAN/USB转换器4上。在CANAJSB转换器4内，CAN 接收信号被转换为USB接收信号，通过USB接口直接与终端电脑内的控制软件3相连接。
联网的CAN网络具有传输速度快，组网稳定等优点；当中央控制系统l内的通讯模块中改装 以太网信号转换器，也可以实现用以太网直接与终端电脑内控制软件3相连接。安装有控制软件3 的终端电脑被安放在护士办公室的护士工作站里。控制软件3的实质为输液管理与监护报警控制 软件，软件内设置了与每个病人相对应的模块，每个模块内主要有输液瓶模拟功能、动态曲线演 示功能、报警参数在线设置功能及其它辅助功能。当电脑USB接口接收到可编程单片机U8发送 过来的数据包传输到控制软件3的时候，软件里模块内的模拟输液瓶将根据传输过来的重量、速 度等数据自动模拟出输液瓶内的液体剩余容量及液面高度和滴速，从而实现了通过护士在线观察 每个模块内的模拟输液瓶达到在线监护每位输液病人的目的；以时间为横坐标，容量为纵坐标组 成一个二维图谱，软件3接收到的每个数据包便会在此图谱上形成每个数据点，将每个数据点用 曲线相连接，便形成了一个动态输液曲线图谱。当输液病人患有严重的心脏病或高血压等其它需 要对输液病人进行滴速控制和分析的，医护人员可通过此图谱实时在线分析病人的输液情况。在 每个模块内的模拟图形输液瓶与动态输液曲线图上，都带有输液报警容量设置线，上下拉动此设 置线可以调节输液瓶内容量的报瞥限值。当输液即将结束，模拟图形输液瓶内的液面高度低于输 液报瞀容量设置线的时候，模拟图形输液瓶内液体高度将显示为红色，报警信号一方面通过电脑 发出提示声音通知护士为相应的病人前去服务，另一方面通过CAN网络将报警信号传输到可编程单片机U8上，通过U8将信号传输到蜂鸣器8上，蜂鸣器8发出提示音提示病人输液即将结束。 输液报警容量设置线可以单独在线设置，也可以群体在线设置，从而达到了在线设置输液报警的 功能。在控制软件3内，为了防止护士对输液报警容量设置线误操作，软件内部还安装有特殊的 报整程序，当护士对输液报警容量设置线由于误操作没有发生报警，软件程序将根据CAN网络传 输过来的数据进行分析，自动计算并启动报警通知护士与病人。控制软件3还可以对滴速进行报 警设置，当滴速超过或低于护士设定的范围将提示护士，这对患有严重的心脏病/高血压或输入液 体为特殊物质等其它需要对输液过程进行滴速控制的病人来说非常重要。
控制软件3还有以下功能1、通过CAN网络对每个中央处理系统的输液过程进行自动控制 和实时显示，巡回监测输液过程中的输液速度和输液剩余时间等参数；2、与上位机交换数据信息， 向微机控制器10中的可编程单片机U8发布指令和信息。所有输液病人的姓名、性别、年龄、所 输药物名称均通过病人的刷卡自动记录到软件并显示在每个触摸式显示器上，这样护士就无须进 行病人姓名与输液药物核对工作。病人也只需要按显示器上显示的自己的姓名就坐等候护士。住 院病人的触摸式显示器上还可显示病人的住院天数、日期以及主任査房通知等各种需要通知病人 的信息，信息群发、单发均可；3、可溯源性，记录每个病人的输液历史，包括输液时间、药品名 称，开单医生等，保存并可打印，为将来发生医患纠纷提供有力的证据；4、在线报警，故障诊断。 本系统采用了报警与监护双重控制，除了软件程序自动报警和手工设置输液报警容量设置线外， 护士还可以在工作站电脑前通过模拟的图形输液瓶实时监护所有病人的输液情况，在线观察每个 病人的输液剩余量，保证每个病人的输液过程在安全控制之内；当发生故障时系统自动巡回检测 并自动排除故障。
多个安装在输液支架上、与药量压力检测传感器2相连接的中央控制系统1通过CAN总线或 以太网络，报警/通讯信号传输线A连接到电脑控制软件3，同时电源线路C和D连接到电源箱5, 便形成了数字化输液监护与报警网络系统(如图2)。
权利要求
1、一种数字化输液监护报警系统的实施方法，其步骤在于步骤S01传感器接收到液体瓶重量的变化后产生模拟信号，模拟信号通过线路传输到中央控制系统中；步骤S02中央控制系统将模拟信号转换为数字信号，并内部传输到微机处理器上；微机处理器计算出输液滴速与输液完毕还需要的剩余时间显示在触摸模式显示器上；步骤S03微机处理器通过中央控制系统同时将数字信号通过CAN总线或以太网络传输到终端计算机中；步骤S04终端计算机中的软件根据信号动态模拟出相对应输液瓶液面的高度；步骤S05软件中每个模拟输液瓶内设置有报警线，可移动报警线来设置报警限值；步骤S06软件根据信号采用X-Y坐标图谱显示出相应输液瓶的容量/速度/时间/关系，其图谱通过网络显示在触摸式显示器上；步骤S07软件通过护士记录病人信息刷卡将病人简单资料通过网络显示在触摸式显示器上；步骤S08软件内程序自动计算出报警限值，病人输液即将完毕时计算机自动报警通知护士并显示报警信息在触摸式显示器上。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于步骤S04中的终端计算机中的软件内设置了与每个病 人相对应的模块，每个模块内主要有输液瓶模拟功能、动态曲线演示功能、报警参数在线设置 功能；在模块内的软件模拟出与实际输液瓶相对应的模拟输液瓶或模拟图形，通过传感器数据 实时更新，模拟输液瓶根据传输到软件的重量信号动态显示与实际输液瓶内相同或百分比相同 的液体剰余容量及液面高度。
3、 如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤S06中控制软件里每个模块内的动态输液曲线图，以时间和重量形成二维坐标，传感器和单片机发送到控制软件的数据在此坐标上形成每个点， 将每个点通过曲线连接起来便形成--个动态输液过程的曲线分布图。
全文摘要
一种数字化输液监护报警系统的实施方法即一种称重/拉力传感器和单片机结合，通过计算机网络系统实现在线监护和自动报警的输液监护与报警管理系统。在网络的终端电脑里安装有输液监护与报警控制软件，软件中设置有与每个病人相匹配的图形化模拟输液瓶，通过传感器和单片机发送到控制软件的数据，模拟输液瓶实时模拟出与实际输液瓶内液体一样的液面高度，护士通过观察电脑模拟输液瓶内液面高度就能知道病人实际输液瓶内的液面高度，自动监控输液的整个过程，实时显示输液速度和输液剩余时间多少的全自动功能微机输液报警。从而实现护士在电脑前看到每个病人的输液瓶内药液的剩余容量，无需患者呼叫而达到在线监护病人的目的。
文档编号A61M5/14GK101618244SQ20091015837
公开日2010年1月6日 申请日期2009年7月9日 优先权日2009年7月9日
发明者锋 葛 申请人:锋 葛