本发明涉及医用辅助用具技术领域，尤其涉及一种智能输液监控系统。
背景技术：
静脉输液(intravernousinfusion)为临床医学最常用的医疗手段之一。但目前静脉输液管理方式还是采用传统的人工管理方式，一旦医务人员监控不及时导致输液结束针头却没有拔出、输液速度及输液温度不适当引起患者身体不适等情况时有发生，大大增加了医务人员的工作量。实际上，输液速度是一项非常重要的因素，输液速度不仅直接影响药液药效甚至还影响了患者的生命安全；同时输液温度也是一项非常重要的指标，由于输液的液体温度比人体温度低，很多病人在输液的时候身体发冷，疼痛、痉挛等很不舒服的症状。若能将输液速度和输液温度准确控制在一合理区间内，将更有利于患者安全输液，能进一步避免医患纠纷的发生。
故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。
技术实现要素：
为了克服现有技术存在的缺陷，确有必要提供一种智能输液监控系统，能直接设置输液滴速值和输液温度值，并自动将实际输液滴速和输液温度调节至设定值，使输液过程中输液滴速和温度始终控制在合理区间内，提升患者输液的舒适性，更保障输液安全。
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案为：
一种智能输液监控系统，包括多个输液监控装置，所述输液监控装置将采集到的监控信息以无线的方式发送到监控中心；
所述输液监控装置安装在输液支架上，其进一步包括无线数据收发模块、设置模块、显示模块、恒温控制装置、滴速控制装置以及滴速检测装置，其中，
所述无线数据收发模块用于与监控中心进行无线数据通信；
所述设置模块与所述控制模块相连接，用于设置预设初始信息；
所述滴速检测装置与所述控制模块相连接，用于检测当前输液滴速值；
所述恒温控制装置与所述控制模块相连接，用于产生恒定温度加热与其紧密接触的输液管；
所述显示模块与所述控制模块相连接，用于显示当前输液监控信息；
所述滴速控制装置与所述控制模块相连接，用于根据所述控制模块的控制指令调节当前滴速值，并将当前滴速值保持在所述设置模块所输入的预设输液滴速值；
所述滴速控制装置进一步包括电机驱动模块、步进电机、丝杠传动装置以及固定件，所述固定件安装在输液支架上，其一侧开有凹槽使输液管夹持在该凹槽中无法朝另一侧方向移动；所述丝杠传动装置的一端套装在所述步进电机转动轴上，其另一端伸入所述凹槽与输液管接触；所述电机驱动模块与所述控制模块和所述步进电机相连接，用于根据所述控制模块的控制指令控制所述步进电机的转动，所述步进电机的转动带动所述丝杠传动装置另一端挤压输液管。
优选地，所述恒温控制装置进一步包括加热元件、温度传感器和温控电路，所述温度传感器与所述控制模块相连接，用于检测输液管的温度并反馈给所述控制模块；所述温控电路与所述控制模块和加热元件相连接，用于根据所述控制模块的指令控制所述加热元件的温度值；所述加热元件内嵌于所述固定件的凹槽中并与输液管紧密接触。
优选地，所述温控电路为输出电流可调节的开关电源；所述加热元件为ptc自限温元件。
优选地，所述固定件采用的材质为abs硬塑料，其外侧周开有螺孔，用于将所述固定件固定在输液支架上；所述固定件设有与输液管尺寸相适应的凹槽，该凹槽内壁设有一层加热元件，所述加热元件设有用于与所述温控电路相连接的电极；所述凹槽侧边处设有橡胶挡片。
优选地，所述温控电路包括滤波电路、整流电路、恒压电路、降压恒流电路和pwm调节电路，其中所述滤波电路输入端与交流输入市电连接，所述滤波电路的输出端与所述整流电路连接；所述整流电路的输出端与所述恒压电路连接；所述恒压电路与所述降压恒流电路连接；所述pwm调节电路的输出端与所述降压恒流电路连接，所述降压恒流电路与所述加热元件并接，所述控制模块控制所述pwm调节电路产生一定频率的pwm方波并可以调节输出pwm方波的占空比，所述降压恒流电路产生恒定电流，使所述加热元件发热并使其保持恒定温度，并根据pwm方波的占空比调节其输出恒定电流值的大小，以此实现所述加热元件的温度调控。
优选地，所述滴速检测装置进一步包括红外发射模块和红外接收模块，所述红外发射模块与所述控制模块相连接，用于产生红外光；所述红外接收模块与所述控制模块相连接，用于感应红外光，并将感应信号发送给所述控制模块；
所述红外发射模块和所述红外接收模块固定在输液支架上且分别安装在输液管滴液处的两侧，并使所述红外发射模块、所述红外接收模块和输液管滴落的液滴位于同一水平线。
优选地，所述电机驱动模块采用意法半导体的电机驱动芯片l293d；所述步进电机采用15by20型永磁步进电机。
优选地，还包括剩余药液监控装置，所述剩余药液监控装置进一步包括红外发射模块和红外接收模块，所述红外发射模块和所述红外接收模块固定在输液支架上且分别安装在输液管滴液处的两侧，并使所述红外发射模块、所述红外接收模块和输液管输液液面位于同一水平线。
优选地，所述红外发射控制模块包括第一芯片u1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第一电解电容c1、第一三极管q1和第一红外发光二极管d1，其中，所述第一芯片u1采用运放芯片lm358，所述第一芯片u1的vcc端与电源端相连接，所述第一芯片u1的gnd端与地相连接；所述第一芯片u1的输入正端与所述红外发射控制模块和所述第二电阻r2的一端相连接，所述第二电阻r2的另一端与地相连接；所述第一芯片u1的输入负端与所述第三电阻r3的一端相连接，所述第三电阻r3的另一端与所述第一红外发光二极管d1的负端和所述第四电阻r4的一端相连接，所述第四电阻r4的另一端和所述第一电解电容c1的负端共同与地相连接；所述第一电解电容c1的正端与所述第一红外发光二极管d1的正端和所述第一三极管q1的发射极相连接；所述第一三极管q1的集电极与电源端相连接；所述第一芯片u1的输出端与第一电阻r1的一端相连接，所述第一电阻r1的另一端与第一三极管q1的基极相连接。
优选地，所述红外接收模块包括第二光敏三极管q2、第二电容c2、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7和第二芯片u2，所述第二光敏三极管q2用于感应红外发射光，其集电极与所述第五电阻r5和所述第二电容c2的一端相连接，并共同与所述第二芯片u2的输入正端相连接；所述第八电阻r8为变阻器，串接在电源端与地端之间，所述第八电阻r8的变阻端与所述第二芯片u2的输入负端相连接，所述第二芯片u2输出端与所述第六电阻r6和第七电阻r7的一端相连接，所述第二芯片u2的vcc端与所述第五电阻r5、第六电阻r6和第七电阻r7的另一端相连接，并共同与电源端相连接；所述第二芯片u2的gnd端与所述第二光敏三极管q2的发射极及所述第二电容c2的另一端相连接，并共同与地端相连接。
与现有技术相比较，本发明通过在步进电机转动轴上套装丝杠传动装置挤压夹持在固定件中的输液管，实现输液滴速自动控制；同时通过在固定件凹槽内设置加热元件实现输液管加热，大大简化了安装结构，保证输液过程中输液滴速和输液温度始终控制在合理区间内，从而保障输液安全。
附图说明
图1为本发明智能输液监控系统的原理框图。
图2为本发明智能输液监控系统的输液监控装置的原理框图。
图3为本发明智能输液监控系统中滴速控制装置的安装示意图。
图4为本发明智能输液监控系统中固定件的结构示意图。
图5为本发明智能输液监控系统中温控电路的原理图。
图6为本发明智能输液监控系统中滴速检测装置的原理框图。
图7为本发明智能输液监控系统中滴速检测装置的安装示意图。
图8为本发明智能输液监控系统中剩余药液监控装置的安装示意图。
图9为本发明智能输液监控系统中红外发射模块的电路原理图。
图10为本发明智能输液监控系统中红外接收模块的电路原理图。
如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明提供的作进一步说明。
参见图1，所示为本发明智能输液监控系统的原理框图，包括多个安装在输液房输液支架上的输液监控装置，输液监控装置用于实时监控输液进度和状态并将采集到的监控信息以无线的方式发送到监控中心；输液监控装置采集的监控信息直接发送到监控中心或者通过路由器中转再发送到监控中心。监控信息主要包括输液滴速、输液温度以及输液完成信息。医务人员在监控中心就可以随时掌控输液房内各个患者的输液情况，大大减少了医务人员的工作量。
参见图2，所示为本发明智能输液监控系统的输液监控装置的原理框图，输液监控装置进一步包括电源模块(图1中并未示出)、无线数据收发模块、设置模块、显示模块、恒温控制装置、滴速控制装置以及滴速检测装置，其中，电源模块用于为该系统提供工作电压；无线数据收发模块用于与监控中心进行无线数据通信；设置模块与控制模块相连接，其安装在输液支架上，用于设置预设初始信息，患者也可以通过设置模块调节输液滴速。滴速检测装置与控制模块相连接，其安装在输液支架上，用于检测当前输液滴速值；恒温控制装置与控制模块相连接，用于产生恒定温度加热与其紧密接触的输液管；显示模块与控制模块相连接，其安装在输液支架上，用于显示当前输液监控信息；患者和医务人员都可以随时了解输液相关参数信息。滴速控制装置与控制模块相连接，用于根据控制模块的控制指令调节当前滴速值，并将当前滴速值保持在设置模块所输入的预设输液滴速值。
现有技术输液调节主要采用手工调节滚轮挤压输液管的方式。本发明提出一种自动调节输液滴速的滴速控制装置。参见图3，所示为本发明智能输液监控系统中滴速控制装置的安装示意图，滴速控制装置进一步包括电机驱动模块、步进电机、丝杠传动装置以及固定件，固定件安装在输液支架上，其一侧开有凹槽使输液管夹持在该凹槽中无法朝另一侧方向移动；丝杠传动装置的一端套装在步进电机转动轴上，其另一端伸入凹槽与输液管接触；电机驱动模块与控制模块和步进电机相连接，用于根据控制模块的控制指令控制步进电机的转动，步进电机的转动带动丝杠传动装置另一端挤压输液管。丝杠传动装置能够将步进电机的旋转位移转变为直线运动位移，通过丝杠传动装置挤压输液管程度，控制输液管横截面积进而调节流速，达到对输液滴速进行控制的目的。
在一种优选实施方式中，采用的步进电机为15by20型永磁步进电机，该型号电机参数：总体积在2cm3左右，总质量小于10g，相对于其它型号的步进电机具有轻便的优势，额定工作电压为5v，步进角度18°，相电流0.5a，启动转矩10g·cm，保持转矩27g·cm，完全符合输液滴速控制的设计需求。
由于单片机驱动电流较小，无法直接驱动步进电机，所以需要加入电机驱动芯片加以驱动。在一种优选实施方式中，电机驱动模块采用意法半导体的电机驱动芯片l293d。该芯片集成高电压、高电流、4通道的电机芯片。芯片特性：每个通道电流输出能力达600ma；每个通道峰值输出电流达1.2a；内部具有过温保护能力；高抗噪性；内置箱位二极管。
在一种优选实施方式中，还包括报警模块，报警模块与控制模块相连接，用于当输液滴速信息超出预设范围时发出声光警示信息。在实际中，可以根据输液者的年龄、身体情况等设定预设滴速范围，一旦监测到滴速超预设范围，发出声光报警以警示医护人员和输液者，及时合理控制滴速，避免医患纠纷的发生。
现有技术通常采用热水袋、热水瓶等方法加热输液管，该方式加热效果不佳且实际使用复杂。本发明提出的恒温控制装置为本发明的重要部分，其能产生恒定的温度实现恒温输液，大大提高了患者输液的舒适度。恒温控制装置进一步包括加热元件、温度传感器和温控电路，温度传感器与控制模块相连接，温度传感器可以选择数字型温度传感器，比如ds18b20，用于检测输液管的温度；温控电路与控制模块和加热元件，用于根据控制模块的指令控制加热元件的温度值；加热元件内嵌于固定件的凹槽中并与输液管紧密接触。即在固定件凹槽内侧周边铺设一层加热元件，这样固定件即能固定住输液管并一端挡住输液管使电机可以控制丝杠传动装置挤压输液管横截面积进而调节滴速，又能起到加热输液管的作用。固定件采用保温材料，为了进一步加强保温效果，在输液管外包裹一层保温材料。
进一步的，为了节约安装空间，本发明提出了一种固定件的安装结构，将恒温控制装置和滴速控制装置结合在一起。参见图4，所示为本发明智能输液监控系统中固定件的结构示意图，固定件采用的材质为abs硬塑料，其外侧周开有螺孔，用于将所述固定件固定在输液支架上；所述固定件设有与输液管尺寸相适应的凹槽，该凹槽为半圆形凹槽，其内壁设有一层加热元件，加热元件可以通过胶水粘贴在凹槽内壁，加热元件设有用于与所述温控电路相连接的电极；凹槽侧边处还设有橡胶挡片(图4中并未示出)，该橡胶挡片在受一定外力下可以展开成一定角度，使输液管可以放入凹槽中；同时在没有外力的情况下，该橡胶挡片恢复原状，从而挡住输液管，使其与凹槽内壁的加热元件紧密接触保证输液管均匀加热，同时该橡胶挡片还能起到保温效果。温控电路和滴速控制装置的控制电路都可以固定在固定件的背面，可以大大简化布线，缩减安装空间。
进一步的，温控电路为输出电流可调节的开关电源。本发明还提出一种温控电路的原理框图。参见图5，所示为本发明智能输液监控系统中温控电路的原理图，温控电路进一步包括滤波电路、整流电路、恒压电路、降压恒流电路和pwm调节电路，其中滤波电路输入端与交流输入市电连接，滤波电路的输出端与整流电路连接；整流电路的输出端与恒压电路连接；恒压电路与降压恒流电路连接；pwm调节电路的输出端与降压恒流电路连接，降压恒流电路与加热元件并接，控制模块控制pwm调节电路产生一定频率的pwm方波并可以调节输出pwm方波的占空比，降压恒流电路产生恒定电流，使加热元件发热并使其保持恒定温度，并根据pwm方波的占空比调节其输出恒定电流值的大小，以此实现加热元件的温度调控。
虽然一般情况下温度传感器已经可以实现温度反馈，但传感器的测量受到诸多因素的影响，比如与输液管接触不良将导致温度检测的不正确，传感器的故障也会使温度测量不准确，在这种情况下，同样的预设温度，滴速的不同，液体可能会升到危险的温度，为了进一步保障输液安全，加热元件为ptc自限温元件，这样加热温度不会无限制的升高，有效保障了患者输液安全。
参见图6，所示为本发明智能输液监控系统中滴速检测装置的原理框图，滴速检测装置进一步包括红外发射模块和红外接收模块，红外发射模块与控制模块相连接，用于产生红外光；红外接收模块与控制模块相连接，用于感应红外光，并将感应信号发送给控制模块。
参见图7，所示为本发明智能输液监控系统中滴速检测装置的安装示意图，其中，红外发射模块和红外接收模块分别安装在输液管的两侧，使红外发射模块、红外接收模块和输液管滴落的液滴位于同一水平线。输液管一般为茂菲氏管，且必须保证红外发射模块和红外接收模块的发射管和接收管中心与茂菲氏管液滴滴落位于同一水平，若不在同一水平将导致测量误差或无法完成测量。当茂菲氏管内没有药液滴下时，红外发射二极管能直接透射茂菲氏管，发射管发射的红外光没有被液滴吸收、散射，因此红外接收二极管接到的红外光没有衰减，使得输液电流较大。当茂菲氏管内有药液滴下时，红外光被液滴吸收、散射，因此导致红外接收二极管接收的红外光能较弱，使得红外接收二极管输出电流较小。
本发明的滴速检测装置采用红外发射-接收管作为传感器来检测输液滴速点滴。该方通原理为：当滴液滴落时，红外光发射的红外光被液滴吸收散射，红外接受管因红外光光强波动，而输出不同的电压值，通过检测电压值变化来检测输液滴速。由于红外对管的发射口直径较小，单光束发射，液体相对红外装置正交落下时，产生的信号很强，很容易检测处理。此外，红外光电传感器还具有尺寸小、质量轻、便于安装于输液管上等优点，在电路设计上，具有辅助电路设计简单，性能稳定的优点。
在一种优选实施方式中，还包括剩余药液监控装置。参见图8，所示为本发明智能输液监控系统中剩余药液监控装置的安装图，剩余药液监控装置进一步包括红外发射模块和红外接收模块，红外发射模块和红外接收模块固定在输液支架上且分别安装在输液管滴液处的两侧，并使红外发射模块、红外接收模块和输液管输液液面位于同一水平线。剩余药液监控装置的工作原理与滴速检测装置相同，在此不在赘述。
参见图9，所示为本发明智能输液监控系统中红外发射模块的电路原理图，红外发射控制模块包括第一芯片u1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第一电解电容c1、第一三极管q1和第一红外发光二极管d1，其中，第一芯片u1采用运放芯片lm358，第一芯片u1的vcc端与电源端相连接，第一芯片u1的gnd端与地相连接；第一芯片u1的输入正端与红外发射控制模块和第二电阻r2的一端相连接，第二电阻r2的另一端与地相连接；第一芯片u1的输入负端与第三电阻r3的一端相连接，第三电阻r3的另一端与第一红外发光二极管d1的负端和第四电阻r4的一端相连接，第四电阻r4的另一端和第一电解电容c1的负端共同与地相连接；第一电解电容c1的正端与第一红外发光二极管d1的正端和第一三极管q1的发射极相连接；第一三极管q1的集电极与电源端相连接；第一芯片u1的输出端与第一电阻r1的一端相连接，第一电阻r1的另一端与第一三极管q1的基极相连接。
上述图9电路工作原理如下：第一运放芯片lm358接成电压运算放大器，因此，其输出端的电压值与输入正端的电压值成一定比例放大，具体放大倍数由电路参数决定。控制模块输出一定电流至输入正端，又由于lm358运算放大器2点与3点电压相等，通过调节电阻r4阻值与控制模块的输出即可控制输入正端处电流，进而控制第一红外发光二极管d1发射的红外光波强度。
参见图10，所示为本发明智能输液监控系统中红外接收模块的电路原理图，红外接收模块包括第二光敏三极管q2、第二电容c2、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7和第二芯片u2，第二光敏三极管q2用于感应红外发射光，其集电极与第五电阻r5和第二电容c2的一端相连接，并共同与第二芯片u2的输入正端相连接，第八电阻r8为变阻器，串接在电源端与地端之间，第八电阻r8的变阻端与第二芯片u2的输入负端相连接，第二芯片u2输出端与第六电阻r6和第七电阻r7的一端相连接，第二芯片u2的vcc端与第五电阻r5、第六电阻r6和第七电阻r7的另一端相连接，并共同与电源端相连接；第二芯片u2的gnd端与第二光敏三极管q2的发射极及第二电容c2的另一端相连接，并共同与地端相连接。
上述图10电路具体工作原理，光信号后，引起第二光敏三极管q2输出电压变化，但输出的电压不是标准的ttl电平信号，控制模块不能直接处理，因此需要在接收端加入信号整形电路。该电路中，第二芯片u2采用lm258或lm393比较器构建一个滞回比较器电路，对信号进行初步整形放大，滞回比较器电路具有抗干扰能力强，灵敏度高等优点，只需在第二芯片u2比较器输出端接入一个10kω正反馈电阻(第六电阻r6)即可构成。为了保证比较器输出校准的ttl电平，需要调整比较器反向输入电压，因此引入一个10kω电位器(第八电阻r8)调整比较电压。
在一种优选实施方式中，控制模块为单片机。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。