基于自适应多冗余判测的输液看护设备的制作方法

本发明涉及智能医疗设备领域，具体涉及一种基于自适应多冗余判测的输液看护设备。

背景技术：

在当今信息化高度发展的时代，许多场合都需要智能化的设备来减少人们的工作量，同时还能提高工作的可靠性。现在医院病房的管理基本上还是传统的人工现场巡视的管理方式，护士和家属的大部分时间还是用在病人的看护上，精神注意力要非常高，病房看护人员的体力消耗、时间付出和精神压力也非常大，而且效率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对老龄化社会和医疗看护特殊人群需求，通过融合人工智能、互联网和WiFi/GSM移动通信技术，设计一种基于自适应多冗余判测的输液看护设备及算法，提供被看护人输液液位是否到达下限方面的智能辨识功能，并可在特定手机、手环、专用显示设备和电脑上实现提醒，以提高看护过程效率，减少看护人的体力付出和精神压力，降低看护意外事故。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

本发明给出的一种基于自适应多冗余判测的输液看护设备及算法，包括n个(n≥3)回字型夹持式液位监测模组、智能数据处理WiFi节点、数据处理WiFi主机和智能监控终端组成。其特征是：n个回字型夹持式液位监测模组均夹持在输液管的上半部，其过孔内壁镀膜成黑色，过孔内壁开窗镀膜成白色；每个过孔内壁开窗处均嵌入有一对红外反射光电管；智能数据处理WiFi节点具有Y个(Y≥n)数模转换通道；每一个红外反射光电管的输出与智能数据处理WiFi节点的一个数模转换通道相连接；智能数据处理WiFi节点具有基于阀值T的n值判定算法，可判测出实际接入的红外反射光电管个数n值，并向数据处理WiFi主机发送n值和对应n个通道的光电透射数据R_j(j∈[1,n])；数据处理WiFi主机内运行有输液液位下限判测算法。

智能监控终端具有输液液位下限判测算法，其算法步骤包括：

(1)当输液开始，且初值判测按键有效的条件下，进行环境初值判测初始化：

(i)将输液液位到达下限事件逻辑变量清零，PLL＝0。

(ii)接收回字型夹持式液位监测模组连接的数量值n；

(iii)建立n个k级深度的先入先出数据结构队列FIFOB_j；

(iv)接收光电透射数据R_j，并以j为索引，以先入先出的数据结构存储和更新方式，压入对应的队列FIFOB_j中，队列中的每个元素编号为R_jd，d∈[1,k]；

(v)每个队列第一次接收满k个值时，计算该队列的光电透射初值，

(2)在输液进行过程中，初值判测按键无效、启动按键有效的条件下，进行光电透射数据循环采集处理：

(i)持续接收光电透射数据R_j，并以j为索引，以先入先出的数据结构存储和更新方式，压入对应的队列FIFOB_j中；

(ii)以Tn为周期，循环计算每个队列的光电透射值，

(iii)将每个队列的光电透射值R_jt与该队列的光电透射初值R_j0进行比较，若R_jt<0.2R_j0时，将队列输液液位到达下限事件逻辑变量置位，PLL_j＝1，否则，PLL_j＝0。

(3)状态判定：

(i)若n个PLL_j有半数以上为1，则认定输液液位到达下限事件成立，PLL＝1。否则认定输液液位到达下限事件不成立，PLL＝0。

(ii)跳转至光电透射数据循环采集处理。

所述智能数据处理WiFi节点具有Y个模数转换单元通道数，其中Y≥n，在其CPU单元的控制下，每一隔T_n周期，循环采集一遍Y个模数转换单元通道，并通过对Y个通道数据的判别智能地获知连接的回字型夹持式液位监测模组n的数量。

所述智能监控终端包括具有网络通讯功能的计算机、手机、手环或是专用显示设备。且至少具有一种及以上的声音、图像、振动形式的报警功能。

所述智能监控终端在PLL＝1时，触发报警功能，在PLL＝0时，报警消除。

所述红外反射光电管的工作电源由智能数据处理WiFi节点提供。

与现有技术相比本发明的优点在于：

(1)在输液液位下限的监测方面，采用n个红外反射光电管和k个反馈量进行综合判别，采用冗余的多个红外反射光电管检测，避免了单一光电管反馈引起的误判别，提高了判别的可靠性。

(2)在输液液位下限的监测算法方面，设置了环境初始化模块，光电透射初值根据每个应用个案实际情况实时计算，使得设备可以适用于不同输液导管及输液液体的颜色测量，提高了设备的灵活性和自适应性。

(3)在红外反射光电管的配置上，可以连接Y以内的任意个数，智能数据处理WiFi节点能够自动识别n的个数，提高了应用的自适应性。

(4)在人机接口方面，远程智能监控终端可以是具有网络通讯功能的电脑、手机、手环或是专用显示设备，赋予本设备应用在人机接口的良好可适应性、界面的友好性。

本发明设计针对老龄化社会和医疗看护特殊人群需求，通过融合人工智能、互联网+和WiFi/GSM移动通信技术，实现对被看护人的输液液位监测方面的智能辨识和远程提醒功能。

对于辨识结果能具备针对手机、手环、专用显示设备和远程PC机平台的声、光、震动和显示报警功能，使得医务人员及家属对看护活动的体力消耗、时间付出和精神压力大大减少。

本发明实现对医院病人以及其他特殊人群活动状态的监控，可有效减少医务人员及家属的对看护活动的体力付出和精神压力，提供看护过程的便捷性，同时增强医院管理的可靠性，减少不必要的医疗伤害事故的发生，对医院管理人员以及家属来说非常有实用意义。

附图说明

图1为本发明的一个实施案例总体结构原理图。

图2为回字型夹持式液位监测模组结构组成原理图。

图3为回字型夹持式液位监测模组内壁及红外反射光电管安装示意图。

图4为红外反射光电管工作原理图。

图5为智能数据处理WiFi节点结构组成原理图。

图6为数据处理WiFi主机结构组成原理图。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明。

参见附图1，本发明装置所述及内容分别安置于病房1和远程智能监控终端2。

n个(n为奇数，n≥3)回字型夹持式液位监测模组3均束缚在输液管4的上半部，每个回字型夹持式液位监测模组3均与智能数据处理WiFi节点5相连接，智能数据处理WiFi节点5与数据处理WiFi主机6通过WiFi进行数据通讯，输液液位下限判测算法7运行于数据处理WiFi主机6中，数据处理WiFi主机6的判测结果通过WiFi或是Internet传递到远程智能监控终端2中。远程智能监控终端2至少包括一种及以上的具有网络通讯功能的电脑、手机、手环或是专用显示设备。

参见附图2，所述的回字型夹持式液位监测模组3由夹持头8、夹持把手9、过孔内壁镀膜10、红外反射光电管11、过孔内壁开窗12和过孔13组成。

参见附图3，回字型夹持式液位监测模组3夹持在输液管的上半部，输液管穿过过孔。红外反射光电管11包括红外反射光电管的发光管11_A和红外反射光电管的光控三级管11_B两个部分，二者相对放置。为了提高红外反射光电管检测的可靠度，过孔内壁镀膜10镀成黑色，以吸收红外线，降低漫反射，避免误触发。红外反射光电管的发光管11_A和光控三级管11_B分别放置在几何相对的两个过孔内壁开窗12内，该孔内壁开窗12镀成白色，以增强红外反射光电管检测的灵敏度。

参见附图4，红外反射光电管的发光管11_A和光控三级管11_B由同一个电压供电，两者之间隔着输液管4。当输液管4内有药液时，由于液体的折射原理，发光管11_A发出的红外光折射率高，不能够完全照射到光控三级管11_B，光控三级管11_B不能完全开通，因此其输出的电压(代表光电透射值)较大。当输液管4内没有药液时，由于液体的折射原理，发光管11_A发出的红外光折射率低，能够有较多红外光照射到光控三级管11_B，光控三级管11_B开通，因此其输出的电压(代表光电透射值)较小。

参见附图5，智能数据处理WiFi节点5由模数转换单元、CPU单元、电源、WiFi模块以及必要的按键及外围电路组成。智能数据处理WiFi节点5具有Y个模数转换单元通道数，其中Y≥n，在其CPU单元的控制下，每一隔Tn周期，循环采集一遍Y个模数转换单元通道。

n个回字型夹持式液位监测模组3和智能数据处理WiFi节点5相连接。智能数据处理WiFi节点5的电源为各个红外反射光电管11提供工作电压；智能数据处理WiFi节点5的模数转换单元Y个通道，与n个红外反射光电管的光控三级管11_B的输出端相连，在其CPU单元的控制下，以Tn为周期，循环采集Y个通道。CPU单元对采集到的这Y个数据进行判别，当某个数据高于某个阀值T时，则可判定该通道连接了某个光控三级管11_B的输出，否则判定该通道未连接红外反射光电管。由此，可以智能地判定智能数据处理WiFi节点5实际连接的回字型夹持式液位监测模组3的个数n值。最后，在其CPU单元的控制下，以Tn为周期，通过WiFi模块将判定到的n值，和n个光控三级管11_B输出的光电透射数据R_j(j∈[1,n])传送给数据处理WiFi主机6。

参见附图6，数据处理WiFi主机6由CPU单元、WiFi模块、外围电路、独立拨码按钮，以及受独立拨码按钮控制的电源、启停、初值判测、发声、振动、发光功能电路组成。数据处理WiFi主机6接收智能数据处理WiFi节点5传送过来的n值和n个光控三级管11_B输出的光电透射数据Rj，交由输液液位下限判测算法7进行运算，形成是否发生输液达到下限事件的判测。判测结果一方面直接输送给本主机的发声报警功能电路、振动报警功能电路、发光报警功能电路，形成声光电报警，另一方面通过WiFi或Internet传送给远程智能监控终端5的各种设备，以使得看护人员实时收到病人的输液情况。通过独立拨码按钮，看护人员可以控制本主机的发声、振动、发光各个功能电路的声光电报警使能和禁止。看护人员通过启停功能电路、初值判测功能电路，可实现对输液液位下限判测算法7进行启停或是初始化复位控制。

输液液位下限判测算法7的算法步骤包括：

(1)当输液开始，且初值判测按键有效的条件下，进行环境初值判测初始化：

(i)将输液液位到达下限事件逻辑变量清零，PLL＝0。

(ii)接收回字型夹持式液位监测模组连接的数量值n；

(iii)建立n个k级深度的先入先出数据结构队列FIFOB_j；

(iv)接收光电透射数据R_j，并以j为索引，以先入先出的数据结构存储和更新方式，压入对应的队列FIFOB_j中，队列中的每个元素编号为R_jd，d∈[1,k]；

(v)每个队列第一次接收满k个值时，计算该队列的光电透射初值，

(2)在输液进行过程中，初值判测按键无效、启动按键有效的条件下，进行光电透射数据循环采集处理：

(i)持续接收光电透射数据R_j，并以j为索引，以先入先出的数据结构存储和更新方式，压入对应的队列FIFOB_j中；

(ii)以T_n为周期，循环计算每个队列的光电透射值，

(iii)将每个队列的光电透射值R_jt与该队列的光电透射初值R_j0进行比较，若R_jt<0.2R_j0时，将队列输液液位到达下限事件逻辑变量置位，PLL_j＝1，否则，PLL_j＝0。

(3)状态判定：

(i)若n个PLL_j有半数以上为1，则认定输液液位到达下限事件成立，PLL＝1。否则认定输液液位到达下限事件不成立，PLL＝0。

(ii)跳转至光电透射数据循环采集处理。

所述智能数据处理WiFi节点具有Y个模数转换单元通道数，其中Y≥n，在其CPU单元的控制下，每一隔T_n周期，循环采集一遍Y个模数转换单元通道，并通过对Y个通道数据的判别智能地获知连接的回字型夹持式液位监测模组n的数量。

所述智能监控终端2在PLL＝1时，触发报警功能，在PLL＝0时，报警消除。

远程智能监控终端2至少包括一种以上的具有网络通讯功能的电脑、手机、手环或是专用显示设备。这些设备至少具有一种及以上的声、光、振动和图像形式的报警功能。利用LabVIEW或是Android开发相应的App功能软件，使得其在收到PLL＝1时，触发报警功能，在PLL＝0时，报警消除。