专利名称：智能化静脉输液监控系统的制作方法
智能化静脉输液监控系统
技术领域：
本发明涉及光机电一体化的智能装置，特别是一种智能化静脉输液监控系统。背景技术：
静脉输液是临床中一种重要而普遍使用的治疗手段，长期以来一直靠人工控制。 在传统输液中，易发生一些异常情况，如管路堵塞、滴速异常及输液完毕无提示等，使医护 人员劳动强度大，易出现由于医护人员疏忽或劳累而造成失误的现象。如果这些异常情况 不能及时被发现，就会给病人造成伤害，严重的还会造成医疗事故。静脉输液在门诊、病房 都需要经常进行，但管理措施较少，管理水平较低。除靠护士外，很少有相关技术措施。近几年国内陆续有相关技术和产品报道与使用，如自动输液报警器、光电输液报 警器等，前者基于红外遥控技术，当输液瓶(输液袋)内的液体即将输完时，红外遥控器自 动发出信号，使并联在患者床旁呼叫器的红外接收装置开始工作，向护士站报警，提示护士 前去处理。同时发出警示音提醒患者或陪护人员，需要更换液体或结束输液。后者基于光电 感应技术，光电感应头夹装在输液瓶外，当输液瓶(输液袋)内的液体输完时，发出报警，提 示护士前去处理。以有助于输液的装置由于使用不方便、可能产生的附作用，使应用较少。现有技术存在以下缺陷基于红外遥控技术的自动输液报警器，卡装在输液管上， 红外对管直射式安装在监测槽两侧，在靠近被测输液管内壁0. 2mm-0. 3mm的位置构成测光 通道，对输液管的粗细、管壁的厚度、输液管的安装位置要求较高。基于光电感应技术的光电输液报警器，光电感应头夹装在输液瓶外，对输液瓶造 型、透明度要求较高；有的，光电感应头夹装在茂菲氏滴管上，对医护人员更换药液带来麻 烦；存在光照对药效的影响。还有的输液报警器，在输液管中加装浮子，来实现对液体重力的检测，这种方法需 要改动输液器原来结构。综上所述，现有的静脉输液装置存在以下缺陷1)对输液管的粗细、管壁的厚度、输液管的安装位置要求较高。2)要改变输液器原来结构，增加了工作量及产生失误的环节。3)为医护人员更换药液带来麻烦，使用不方便。4)只能对输液将结束的状态进行报警，实现不了对整个输液状态的实时监控。5)存在可能对医药产生附作用的环节。6)医护人员劳动强度大。7)功能单一。8)价格昂贵。
发明内容为了解决现有的技术问题，本发明提供一种智能化静脉输液监控系统，其采用多 级通信架构，由病床级控制器采集重力传感器实时检测的输液信号、与设定的液体信息进
3行比较和数据处理、输出控制电磁阀环，并将相关信息传送到病房级控制器，由电磁阀环自 动调节输液速度，从而实现了对整个输液过程的实时监控、报警与管理。本发明解决现有的技术问题，提供一种智能化静脉输液监控系统，所述监控系统 包括PC机、病房级控制器、病床级控制器、输液架和手持报警器；一所述病房级控制器对应 一病房号设置，该病房级控制器与该病房号内对应设置的病床级控制器之间无线通信；所 述病房级控制器和所述PC机之间经以太网连接并通信；一所述输液架对应设置一所述病 床级控制器；该输液架包括支架、对应于一病床号的第一重力传感器、对应于该病床号的第 一电磁阀环，该第一重力传感器和该第一电磁阀环均与该输液架对应的所述病床级控制器 连接；所述手持报警器包括输入模块和提示模块，所述手持报警器与多个所述病床级控制 器之间无线通信。本发明更进一步的改进是所述输液架包括对应于另一病床号的第二重力传感器和第二电磁阀环，该第二重 力传感器和第二电磁阀环与该输液架对应的所述病床级控制器连接。所述病房级控制器、所述病床级控制器和所述手持报警器均包括用于无线通信的 无线通信模块。 所述病床级控制器包括体温信号接口、脉搏信号接口。所述输液架包括LED灯和光敏传感器，所述光敏传感器检测的光信号传输送至所 述病床级控制器，由所述病床级控制器控制所述LED灯的亮度。本监控系统包括紧急呼叫按钮和确认按钮；所述紧急呼叫按钮用于发送紧急呼叫 信息；所述确认按钮用于关闭所述LED灯、确认所述紧急呼叫信息或确认报警信息。所述紧急呼叫按钮、所述确认按钮均与所述病床级控制器电信号连接。所述紧急呼叫按钮包括无线通信模块，其与所述手持报警器和所述病房控制器无 线通信。所述提示模块为液晶显示模块、声音提示模块或光提示模块中的至少一个；所述 输入模块为按键键盘模块。相较于现有技术，本发明的有益效果是1)可进行24小时全天侯的监控，解决了医护人员可能由于疏忽或劳累造成的失 误，减轻医护人员的劳动强度，能很好地弥补医护人员不能全天监控的不足。2)实现了对整个输液状态的实时监控，异常状态报警与管理。3)实现了输液与病房紧急呼叫和病房管理系统的结合。4)本监控系统可行性强，其基于的传感器、电磁阀、无线通信技术、以太网通信技 术、单片机技术等都是成熟的技术。5)输液架使用方便、操作简单，不改变原有的输液装置与输液方法。6)适用范围广，可用于各种规格、型号的输液瓶、输液袋(100ML、250ML、500ML、 1000ML等)、输液管。7)对医护过程和病人不产生其它的附加干扰和不良影响。8)本监控系统价格低廉、可靠性高，可有效提高医院的管理水平。本发明解决现有的技术问题，提供一种智能化静脉输液监控方法，本监控方法包 括如下步骤经手持报警器的输入模块向对应于一病床号的一病床级控制器预设输液参数；重力传感器检测输液瓶的重量信号，并将该信号传输至病床级控制器；该病床级控制 器采集、处理该重量信号，并与预设的输液参数进行比较与处理；所述病床级控制器将处理 结果发送给所述病房级控制器和所述手持报警器，由所述病房级控制器发送至所述PC机； 当处理结果为输液异常时，所述病床级控制器控制所述电磁阀环动作，关闭输液管，等待医 护人员处理，并发送对应信息经所述病房级控制器至所述PC机报警，或者，所述病床级控 制器发送对应信息至所述手持报警器进行报警。相较于现有技术，本发明的有益效果是预设输液参数，实时采集输液信号，比较与处理后能够实时发现异常情况，并自动 做出相应处理，避免了医疗事故。同时，发现异常情况时，及时反应给PC机或手持报警器的 医护人员，以提示医护人员出现异常请立即处理。
图1为本发明智能化静脉输液监控系统的原理示意图；图2为所述监控系统的安装示意图；图3为所述输液架的结构示意图。
具体实施方式下面结合
及具体实施方式
对本发明进一步说明。如图1至图3所示，一种智能化静脉输液监控系统，所述监控方法应用于该监控 系统，监控系统包括PC机11、病房级控制器12、病床级控制器13、输液架14和手持报警器 15。该PC机11为值班机或是管理机，其能够为一台或多台。输液架14为安置于病床附近 便于病人输液使用。手持报警器15配置于医护人员，便于其实时查收输液状态。一病房号 对应设置一病房级控制器12，多个病房号对应设置多个病房级控制器12。处于一病房号内 的病床级控制器13与该病房号对应的病房级控制器12之间无线通信，处于该病房号内的 病床级控制器13能够为一个或多个，病房级控制器12和PC机11之间经以太网连接并通 信；一输液架14对应设置一病床级控制器13，这样病床级控制器13与对应的病房级控制 器12无线通信、病房级控制器12与PC机11以太网通信，这样病床级控制器13接收的输 液信号经过多级通信传输至PC机11进行存储或显示；同时，病床级控制器13亦能够直接 与手持报警器15通信传输输液信号便于医护人员有针对的随时监控。配合于本监控系统 的多级通信和实时信号采集，本发明输液架14包括支架、对应于一病床号的第一重力传感 器142、对应于该病床号的第一电磁阀环143，该第一重力传感器142和该第一电磁阀环143 均与该输液架14对应的病床级控制器13连接，这样第一重力传感器142检测的重量信号 实时发送至病床级控制器13，并由该病床级控制器13根据该重量信号与预设输入参数的 比较和处理结果自动控制第一电磁阀环143的状态，以调节输液速度。当病床级控制器13 检测有异常情况时，发送对应信息至PC机11或手持报警器15，此时，为了便于手持报警器 15的医护人员及时了解异常情况，在该手持报警器15上设置了提示模块，通过声、光、显示 信息等方式及时告知医护人员异常情况；本监控系统的手持报警器15还包括输入模块，手 持报警器15与多个病床级控制器13之间无线通信，这样医护人员能够无线设置各个病床 的输液参数和查询各个病床的输液状态。
本监控系统，一个病床级控制器13能够对一个输液架14进行监控，若一个输液架 14对应于一个病床号，则一个病床级控制器13监控一个病床；若一个输液架14对应于两 个病床号，则一个病床级控制器13监控两个病床。一手持报警器15与多个病床级控制器 13无线通信，本发明的手持报警器15能够接收16个病床控制器的信息，即能够监控32个 病人的输液信息。当一输液架14对应于两个病床时，该输液架14包括对应于第二病床号的第二重 力传感器144和第二电磁阀环145，该第二重力传感器144和第二电磁阀环145与该输液架 14对应的病床级控制器13连接；同时对应于第一病床号的第一重力传感器142和第一电 磁阀环143亦与病床级控制器13连接。特别是夜晚，为了减少灯光对病人的干扰，优选在 输液架14上设置LED灯和光敏传感器，光敏传感器将检测的光信号传输送至病床级控制器 13，由病床级控制器13控制LED灯的亮度，光线足够时LED灯保持熄灯状态，只有在光线不 足，且检测出病床的病人有情况时，该LED灯主动打开，方便医护人员的后续操作，亦尽量 减少对其它病人的干扰。该输液架14包括支架，该支架又包括底座1413、固定于底座1413 的竖立伸缩杆1412、固定于伸缩杆1412上部的横担1417、固定于横担1417的挂钩，在该伸 缩杆1412上设置有调节机构1414，以根据实际需要合理调节伸缩杆1412的长度，配合该挂 钩设置重力传感器。以一输液架14对应两病床为例输液架14包括靠近于一病床的第一 挂钩1415、第一重力传感器142、第一电磁阀环143和第一 LED灯146，靠近于另一病床的第 二挂钩1416、第二重力传感器144、第二电磁阀环145和第二 LED灯147，这样一输液架14 即可用于两病床的输液监控。为了便于输液架14的自由移动，优选在底座1413的下方设 置滑轮1411。为了方便医护人员管理输液状态，优选在输液架14上设置确认按钮148，该 确认按钮148与对应于该输液架14的病床级控制器13相连，直接通过确认按钮148关闭 LED灯、确认病床的紧急呼叫和输液报警信息。本发明的病床级控制器13优选安装在输液 架14的底座1413的内侧，由于病床级控制器13包括无线通信模块150，那么一输液架14 对应于一无线通信模块150。病房级控制器12、病床级控制器13和手持报警器15均包括用于无线通信的无线 通信模块，其三者之间能够根据需要进行通信。本监控系统除了监控输液信息，还可以根据实际需要扩展功能，如监控体温或脉 搏信息，所以优选在病床级控制器13上设置用于功能扩展的体温信号接口、脉搏信号接 口，或其它的常用接口。本监控系统能够满足病人的主动呼叫请求，即设置紧急呼叫按钮，该紧急呼叫按 钮149优选与病床级控制器13电信号连接，即将紧急呼叫按钮149安装在输液架14上， 方便病人的紧急呼叫。除此之外，该紧急呼叫按钮亦可以制成可移动、无线通信的模式，如 一手环，特别适用于病重患者，其不便于身体的移动，所以将该手环式紧急呼叫按钮套在手 上，当有呼叫请求时，直接启动该按钮，然后该按钮发送的呼叫请求即传输至一对应的手持 报警器15，由该手持报警器15的提示模块提示医护人员。所述提示模块为液晶显示模块、声音提示模块或光提示模块中的至少一个。液晶 显示模块能够以文字、数字、颜色、闪烁的方式告知特定病房号、特定病床的病人出现情况； 声音提示模块能够以报警声音提示医护人员有病人出现情况；光提示模块是通过光提示医 护人员观注监控系统，及时查看监控信息。
本发明监控系统的各个组件能够采用以下具体型号1)病床级控制器13为基于AVR MEA16或其它类的单片机系统；2) LED灯为智能照明灯；3)无线通信网络为基于315MHZ P2262硬件编码的无线遥控模块ccllOl与 nRF24L01新型单片射频收发器件构成的无线通信网络，其传输最大距离为100米；4)重力传感器JZ725，量程1000kg，精度为0. 02% ；5)行程为IOmm的电磁阀ZH0-1245 ；6)病房级控制器12为基于STC 89C52RC或其它类的单片机系统，具有无线通信和 以太网通信功能；7)紧急按钮，门诊为有线按钮，病房为无线按钮。无线按钮象手表一样带在手腕 上，基于315MHZ P2262硬件编码的无线遥控模块ccllOl，这种报警方式用于重病行动不便 的病人。8)手持报警器15为便携式液晶屏手持报警器15。9)输液架机构采用铝合金型材。本发明监控系统的具体安装方法如下病房级控制器12安装在病房或静脉输液架14集中的门诊房间的墙上或控制台面 等地方，输液架14放置在相邻两病床号之间。1个输液架14可监控2个病床的输液状态， 1个病房级控制器12可监控4个病床的输液状态，1个手持报警器15可接收32个病床的 实时输液状态监控或报警信息。本监控系统能够实现以下功能1)设定与修改输液参数的功能。根据目前医院常用的药物、输液瓶(或输液袋) 的材料与规格(100ML、250ML、500ML、1000ML等)，本发明病床级控制器13储存了 30种常 用规格的液体与容器的标准参考重量，使用时通过手持报警器15可进行选择；也可对特殊 的、未存储的液体与容器的标准参考重量进行临时设定。并可同时对每个输液瓶(或输液 袋)的报警提示液位进行设定与修改。2)输液状态的实时监控与报警。输液时，通过重力传感器对液体的重量、流速进行 监测与分析，进而判断出实际的液位，并将液位与病床、病房号显示在手持报警器15和值 班PC机11上。当液位到达设定值(报警值)时，系统报警并将信息发送到手持报警器15 和值班PC机11上，提醒医护人员；当液位到达下限值(无液体)时，电磁阀动作将输液管 关闭，防止空气进入血管起到保护病人的作用，同时将信息发送到手持报警器15和值班PC 机11上。当发生诸如输液管路堵塞、滴速异常等情况时，在手持报警器15上进行声光报警， 并发出报警提示信息，同时对输液状态进行控制，自动关闭输液装置，等待医护人员进行处 理。3)紧急呼叫。当病人出现紧急情况时，可通过两种报警方式呼救。第一，通过安装 在输液架14(或床头)的固定报警按钮进行呼叫，此时通过无线网络发出信息，医护人员通 过手持报警器15和值班PC机11得知具体的房号与床位。第二，通过按动象手环一样带在 手腕上的无线报警按钮进行呼叫，这种方式用于重病行动不便的病人。4)智能化管理功能。在整个输液过程中，医护人员也可以在手持报警器15上输入 相应的病床、病房地址，查询情况。由值班PC机11实时监控与管理被选定的重要病人的输 液状态，并储存相关报警信息，作为历史数据方便日后查询，提高医院的的医护管理水平。
5)智能照明功能。当液位低于设定值时LED灯会自动开启配合医护人员的工作， 也可通过手持报警器15进行开/关，同时LED灯的亮度根据光照强度自动进行调节；主要 应用在夜间，可以有效的减小打扰其他病人。6)手持报警器15。与紧急呼叫按钮不发生干扰，所有的无线通信为被动式，锂电 池供电、续航能力强、且环保；可识别32路信号，可监控多个病房和病床的状态。7)无线通信功能。有效工作范围为100m，基于nRF24. LOl新型单片射频收发器件， 工作于2. 4GHz 2. 5GHz ISM频段、GFSK调制，极大的节约了安装时间及成本。8) TCP/IP 以太网接 口。9)扩展性。预留7路A/D接口，可用于体温、脉搏测量等传感器的信号接口。本发明的效果是1)可进行24小时全天侯的监控，解决了医护人员可能由于疏忽或劳累造成的失 误，减轻医护人员的劳动强度，能很好地弥补医护人员不能全天监控的不足。2)实现了对整个输液状态的实时监控，异常状态报警与管理。3)实现了输液与病房紧急呼叫和病房管理系统的结合。4)本监控系统可行性强，其基于的传感器、电磁阀、无线通信技术、单片机技术等 都是成熟的技术。5)输液架14使用方便、操作简单，不改变原有的输液装置与输液方法。6)输液架伸缩杆的调整范围为1100 1800mm。7)适用范围广，可用于各种规格、型号的输液瓶、输液袋(100ML、250ML、500ML、 1000ML等)、输液管。8)对医护过程和病人不产生其它的附加干扰和不良影响。9)本监控系统价格低廉、可靠性高，可有效提高医院的管理水平。本发明解决现有的技术问题，提供一种智能化静脉输液监控方法，本监控方法应 用上述的监控系统，本监控方法包括如下步骤经手持报警器15的输入模块向对应于一病 床号的一病床级控制器13预设输液参数；重力传感器检测输液瓶的重量信号，并将该信号 传输至病床级控制器13 ；该病床级控制器13处理该重量信号，并与预设的输液参数进行比 较与处理；当比较与处理结果为输液异常时，病床级控制器13发送对应信息经病房级控制 器12至PC机11，或者，病床级控制器13发送对应信息至手持报警器15。本发明预设输液 参数，实时采集输液信号，比较与处理后能够实时发现异常情况，并自动作出相应处理，避 免了医疗事故。本发明经手持报警器15可查询各个病床的输液状态，经PC机11可历史查 询设定的重要病人的输液状态、报警和呼叫信息。同时，发现异常情况时，及时反应给PC机 11或手持报警器15的医护人员，以提示医护人员出现异常请立即处理。现有的输液装置，无法对整个输液状态实现实时监控、报警与管理；也无法将病 房、门诊的输液的监控、报警与管理，与病房的紧急呼叫、与病房其它的管理系统结合在一 起；无法实现对液体参数的设定与修改。本监控系统集计算机控制技术、机电一体化技术、传感器技术、无线通信技术、网 络技术与软件技术于一体。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护范围。
权利要求
一种智能化静脉输液监控系统，其特征在于所述监控系统包括PC机、病房级控制器、病床级控制器、输液架和手持报警器；一所述病房级控制器对应一病房号设置，该病房级控制器与该病房号内对应设置的病床级控制器之间无线通信；所述病房级控制器和所述PC机之间经以太网连接并通信；一所述输液架对应设置一所述病床级控制器；该输液架包括支架、对应于一病床号的第一重力传感器、对应于该病床号的第一电磁阀环，该第一重力传感器和该第一电磁阀环均与该输液架对应的所述病床级控制器连接；所述手持报警器包括输入模块和提示模块，所述手持报警器与多个所述病床级控制器之间无线通信。
2.根据权利要求1所述的智能化静脉输液监控系统，其特征在于所述输液架包括对 应于另一病床号的第二重力传感器和第二电磁阀环，该第二重力传感器和第二电磁阀环与 该输液架对应的所述病床级控制器连接。
3.根据权利要求1所述的智能化静脉输液监控系统，其特征在于所述病房级控制器、 所述病床级控制器和所述手持报警器均包括用于无线通信的无线通信模块。
4.根据权利要求1所述的智能化静脉输液监控系统，其特征在于所述病床级控制器 包括体温信号接口、脉搏信号接口。
5.根据权利要求1所述的智能化静脉输液监控系统，其特征在于所述输液架包括LED 灯和光敏传感器，所述光敏传感器检测的光信号传输送至所述病床级控制器，由所述病床 级控制器控制所述LED灯的亮度。
6.根据权利要求1所述的智能化静脉输液监控系统，其特征在于本监控系统包括紧 急呼叫按钮和确认按钮；所述紧急呼叫按钮用于发送紧急呼叫信息；所述确认按钮用于关 闭所述LED灯、确认所述紧急呼叫信息或确认报警信息。
7.根据权利要求6所述的智能化静脉输液监控系统，其特征在于所述紧急呼叫按钮、 所述确认按钮均与所述病床级控制器电信号连接。
8.根据权利要求6所述的智能化静脉输液监控系统，其特征在于所述紧急呼叫按钮 包括无线通信模块，其与所述手持报警器和所述病房控制器无线通信。
9.根据权利要求1所述的智能化静脉输液监控系统，其特征在于所述提示模块为液 晶显示模块、声音提示模块或光提示模块中的至少一个；所述输入模块为按键键盘模块。
10.一种智能化静脉输液监控方法，其特征在于本监控方法应用于权1至9任意一项 所述的监控系统，本监控方法包括如下步骤经手持报警器的输入模块向对应于一病床号的一病床级控制器预设输液参数；重力传感器检测输液瓶的重量信号，并将该信号传输至病床级控制器；该病床级控制器采集、处理该重量信号，并与预设的输液参数进行比较与处理；所述病床级控制器将处理结果发送给所述病房级控制器和所述手持报警器，由所述病 房级控制器发送至所述PC机；当处理结果为输液异常时，所述病床级控制器控制所述电磁阀环动作，关闭输液管，等 待医护人员处理，并发送对应信息经所述病房级控制器至所述PC机报警，或者，所述病床 级控制器发送对应信息至所述手持报警器进行报警。
全文摘要
本发明提供一种智能化静脉输液监控系统，包括PC机、病房级控制器、病床级控制器、输液架和手持报警器；一所述病房级控制器对应一病房号设置，该病房级控制器与该病房号内对应设置的病床级控制器之间无线通信；病房级控制器和PC机之间经以太网连接并通信；一输液架对应设置一病床级控制器。有益效果是可进行24小时全天候的监控，解决了医护人员可能由于疏忽或劳累造成的失误，减轻医护人员的劳动强度，能很好地弥补医护人员不能全天监控的不足。实现了对整个输液状态的实时监控，异常状态报警与管理。实现了输液与病房紧急呼叫和病房管理系统的结合。本监控系统可行性强，其基于传感器、电磁阀、无线通信、以太网通信、单片机等都是成熟的技术。
文档编号A61B5/0205GK101890193SQ20101022596
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年7月13日
发明者佘港, 高素萍 申请人:深圳职业技术学院