CN114796715B - 一种采用近红外光电传感装置的输液报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用近红外光电传感装置的输液报警系统，包括上红外光电传感器、下红外光电传感器、固定夹、单片机和显示屏；所述上红外传感器和下红外光传感器分别配置在固定夹上；所述上红外传感器和下红外光传感器分别通过两端口与单片机连接，所述固定夹包括第一夹臂、第二夹臂、固定座和驱动结构；所述固定座固定在输液架上，所述第一夹臂和和第二夹臂交叉设置，并通过转轴剪刀式的转动设置在固定座上，所述驱动结构设置在第一夹臂和第二夹臂的后侧；红外光传感器布置在第一夹臂或和第二夹臂的内侧，本发明报警精确，能有效防范输液过程中可能出现的误差缺陷，保证输液全程各个环节的合理性，营造安全舒适的输液氛围，改善输液护理质量。

Description

一种采用近红外光电传感装置的输液报警系统

技术领域

本发明属于输液瓶液面监控技术领域，具体涉及一种采用近红外光电传感装置的输液报警系统。

背景技术

在临床输液护理工作中，医院静脉输液护理多采取传统的人工监护法，即在患者输液结束或输液流速不当时人为的通知护士进行处理。这种方式需要医护人员和患者家属的双重监护，倘若在患者输液过程中家属监护不到位或医护人员工作繁忙未能及时处理，往往容易发生空气栓塞等输液意外风险，严重时甚至会危及患者生命安全，造成相关医疗纠纷或医疗事故。当前各种输液报警器设计原理庞杂（如压力传感法、光电感应法、液滴计数法等），现有装置功能无法完全满足临床需求，存在以下不足之处：1、装置易受外界环境影响，监测精准率较低，容易造成误差。2、输液信息不能及时反馈给患者或医护人员，装置不够智能化。3、医用点滴自控报警器构造简单却故障率高，易损坏，实用性差。4、微电脑静脉输液监控器造价高昂，不适用于医院的大规模推广。5、压力传感输液报警器适用范围窄，表现形式单一，操作性较差。6、部分输液报警器一次性电池，不可充电，续航时间较短，循环使用率低。基于此，研究一种采用近红外光电传感装置的输液报警系统是必要的。

发明内容

针对现有设备存在的缺陷和问题，本发明提供一种采用近红外光电传感装置的输液报警系统，有效地解决了现有设备在输液监测过程中易受被检物的形状、颜色、材质以及外界环境等因素的影响，监测水平不精确，从而发生错误报警的情况；装置接收信号后不能第一时间上传反馈，使患者与医护人员无法清晰直观地关注到当前输液状态，从而让医护人员不能提前做出合理的预判，准备好相关输液护理工作的医疗用品，导致输液过程中出现滴速误差、液体滴空、针头回血及针头阻塞等隐患，造成患者遇到这些输液风险不能得到及时处理，受到不必要的身体损害。装置输液监测故障率高，适用范围窄，表现形式单一，实用性差；装置多采用一次性电池，不可充电，续航时间较短，循环使用率低等问题。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种采用近红外光电传感装置的输液报警系统，包括上红外光电传感器、下红外光电传感器、固定夹、单片机和显示屏；所述上红外传感器和下红外光传感器分别配置在固定夹上；所述上红外传感器和下红外光传感器分别通过两端口与单片机连接，所述单片机与报警器、电源模块、控制按键、显示器连接，所述固定夹包括第一夹臂、第二夹臂、固定座和驱动结构；所述固定座固定在输液架上，所述第一夹臂和和第二夹臂交叉设置，并通过转轴剪刀式的转动设置在固定座上，所述驱动结构设置在第一夹臂和第二夹臂的后侧；红外光传感器布置在第一夹臂或和第二夹臂的内侧。

进一步的，所述驱动结构包括驱动臂和驱动缸，所述驱动杆的伸缩杆的两侧设置有驱动座，所述第一夹臂和第二夹臂的后端内侧设置有铰接座，所述驱动臂铰接在铰接座和驱动座上。

进一步的，所述输液架上设置有总驱动缸，总驱动缸的驱动杆上连接有驱动架，所述驱动架的上部和下部设置有上驱动臂和下驱动臂。

进一步的，所述驱动架上间隔设置有弹性伸缩杆，弹性伸缩杆的末端固定有触发板，触发板与驱动架的相对面上分别设置有触点和触板。

进一步的，所述驱动结构包括缸体，所述缸体包括前腔体和两个弧形的后腔体，两个后腔体内套装有活塞，并处于以转轴为圆心的圆周上，活塞的外侧设置有弧形的驱动杆，所述驱动杆连接在第一夹臂和和第二夹臂上。

进一步的，所述固定座上设置以转轴为圆形的弧形轨道，所述第一夹臂和第二夹臂的一侧或两侧设置有滚轮或滚珠，所述滚轮或滚珠嵌套在弧形轨道内。

进一步的，所述单片机还经过ATK-RM04串口转WIFI模与路由器连接，路由器与电脑软件或和手机终端连接。

进一步的，所述单片机为STM32F407单片机，所述显示屏为LCD液晶显示屏。

进一步的，所述第一夹臂和第二夹臂为扁平状结构，所述上红外光电传感器、下红外光电传感器均为扩散反射型光电传感器。

进一步的，所述报警器为蜂鸣器，所述电源模块为可充电锂电池，可充电锂电池连接有充电管理电路。

本发明的有益效果：

1、本发明能够实时监测患者的输液情况。输液监测过程中不易受被检物的形状、颜色、材质以及外界环境的影响，灵敏度高，提高监测的精准性，降低报警错误率。

2、输液报警器的显示屏呈三色警示并显示患者的基本信息（姓名、性别、年龄、病床号、输液类型等），以数字化和屏幕颜色变换的方式使患者更清晰直观地关注当前输液状态，保障患者输液安全的同时，也能让医护人员精确监控整个输液病区中患者们的情况，从而有充分的时间对输液即将完成的患者提前做出合理的预判，准备好相关输液护理工作的医疗用品。

3、输液报警装置的应用可实现输液全程无人监护，使患者输液信息数字化，以达到减轻医护人员监护输液病人的工作量的目的。

4、新型智能输液报警器客观记录患者输液全过程，强化用药流程监管，使输液管理更加严谨规范，实现输液全程的智能监控和量化管理，也为医院管理者提供追踪评价的依据。

5、输液报警器安全高效的反馈报警系统能做到前馈控制和反馈调节，保证输液全程各个环节的合理性，防范输液过程中可能出现的误差缺陷，营造安全舒适的输液氛围，改善输液护理质量。

本发明设置了两个近红外光电传感器，并分别设在输液瓶的两个不同高度，能够获取输液瓶的两个液面状态，即位于上部的预警液面和下部的报警液面，能够在首先发出预警后在进行报警，即首先通过对周围干扰小的形式进行预警；当无人处理时，液面达到报警液面在进行干扰较大的报警处理，避免对周围带来较大干扰，且两次提醒能够确保医护人员和周围人群能够注意到输液瓶的液面状况。

同时本发明在具体实施时，利用第一夹臂和第二夹臂来夹紧输液瓶，并使上红外传感器和下红外传感器贴近输液瓶，确保了红外传感器的检测精度，当上红外传感器报警后松开上固定夹，为取出输液瓶做好准备，下红外预警报警后，松开下固定夹，此时输液瓶通过预稳固架来稳固，当医护人员取下输液瓶后，可以将新的输液瓶临时稳固在预稳固架上，然后启动驱动结构使两夹臂闭合，将输液瓶夹紧，整体结构使用方便，在卡装的同时能够实现红外传感器与输液瓶的接触，为人们监控输液瓶的液位状况提供了便利。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的框式结构示意图。

图3为系统流程图。

图4为输液瓶加固结构的示意图。

图5为固定架的结构示意图。

图6为驱动结构的另一种实施方式示意图。

图7为固定夹的展开状态图。

图8为上下固定夹同步驱动的结构示意图。

图9为输液架的结构示意图。

图10为预稳固架的结构示意图。

图中的标号为：1为壳体，2为开关，3为手动报警按钮，4为充电口，5为蜂鸣器，6为端口接口，7为电源提示灯，8为停止报警按钮，9为信息重置按钮，10为显示屏，11为近红外光电传感器，12为第一夹臂，13为第二夹臂，14为固定座，15为转轴，16为弧形轨道，17为滚轮或滚珠，18为驱动缸，19为驱动座，20为铰接座，21为驱动臂，22为前腔体，23为后腔体，24为活塞，25为上固定夹，26为下固定夹，27为预稳固架，28为总驱动缸，29为驱动架，30为上驱动臂，31为下驱动臂，32为触发板，33为触点，34为触板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：本实施例旨在提供一种采用近红外光电传感装置的输液报警系统，主要用于对输液瓶的液位高度进行报警，针对现有的输液瓶液面报警装置存在的报警干扰大，单一警报容易被忽略的问题，基于此，本实施例提供了一种使用近红外光电传感装置监测输液瓶中液位高度变化的输液报警器。

如图1-3中展示，本实施例提供了一种采用近红外光电传感装置的输液报警系统，包括上红外光电传感器、下红外光电传感器、固定夹、单片机和显示屏10；上红外传感器和下红外光传感器分别设置在独立的固定夹上，固定夹将上红外传感器和下红外光传感器分别套装在输液瓶的不同高度，并获取输液瓶的预警液面信息和报警液面信息；上红外传感器和下红外光传感器分别通过两端口与单片机连接，所述单片机与报警器、电源模块、控制按键、显示器连接。

具体实施时，固定夹包括第一夹臂12、第二夹臂13、固定座14和驱动结构；固定座14固定在输液架上，第一夹臂12和和第二夹臂13交叉设置，并通过转轴剪刀式的转动15设置在固定座14上，驱动结构设置在第一夹臂12和第二夹臂13的后侧；红外光传感器布置在第一夹臂12或和第二夹臂13的内侧，所述第一夹臂和第二夹臂之间的输液架上还设置有预稳固架27。

驱动结构包括驱动臂21和驱动缸18，所述驱动缸18的伸缩杆的两侧设置有驱动座19，所述第一夹臂12和第二夹臂13的后端内侧设置有铰接座20，所述驱动臂21铰接在铰接座20和驱动座19上。

具体实施时，单片机为STM32F407单片机，显示屏为LCD液晶显示屏10，报警器为蜂鸣器5，电源模块为可充电锂电池，可充电锂电池连接有充电管理电路。

如图2中展示，该智能输液报警器主要包括STM32F407单片机、近红外光电传感器、LCD液晶显示屏、ATK-RM04串口转WIFI模块、手机或电脑接收管理软件、蜂鸣器、按键模块、可充电锂电池和充电管理电路，通过嵌入式实时操作系统uCOS-Ⅱ利用C语言编程实现对患者输液情况的实时监护及输液信息的采集、传输及存储。

本实施例中信号通路主要是运用近红外光电传感器监测患者输液瓶中指定的液位高度，凭借红外线被药液遮挡时，传感器中的红外接收管产生电位变化来判断输液是否完成，并将信号传输至数据采集器中完成信号A/D转换为数字信号，再通过无线网络传输将输液患者的相关信息在终端接收装置上实时显示。

近红外光电传感器11的设计采用扩散反射型光电传感器，不易受被检物的形状、颜色、材质影响，同时采取集成式构造，可有效降低外界光线的干扰，避免在监测输液过程中发生误报情况。

如图1中所示，壳体1上设置有开关2、手动报警按钮3、充电口4、蜂鸣器5、电源提示灯7、停止报警按钮8、信息重置按钮9和显示屏10，壳体内设置有单片机，单片机经端口接口分别连接近红外光电传感器11。

在具体使用时，首先在输液前将近红外光电传感器11通过可伸缩固定夹附着于输液瓶外表面监测药液的液位高度，当监测到液面低于预设液面高度时输出高电平信号，发光二极管红灯灭，单片机中断响应，LCD液晶显示屏颜色由绿色转为黄色，由光导纤维传至监测器使接收到的有效信号滤出，并将信号传输至STM32F407单片机进行识别显示，且单片机的LCD液晶显示屏及终端接收的电脑或手机软件中当前状态显示由安全状态转变为预警状态。

本实施例中单片机还经过ATK-RM04串口转WIFI模块与路由器连接，路由器与电脑软件或手机终端连接。

本实施例中能够将接受的液面信息传输给手机终端和电脑，手机终端便于医护人员进行随时监控，电脑软件能够长期储存输液过程中的液位变化信息，对患者的输液状况进行监控和数据留存。

为确保输液监测全程不易发生装置故障，采用近红外波长的发光二极管作光源，监测所用的光敏二极管也选用在近红外波长范围，与之前的光源相匹配。对发光二极管采取两个垂直交叉的检查保护电路，当发光二极管的电路都出现断路时，电路会自动接入一个带开关的蜂鸣器，代替二极管工作，并将错误信息提示上传到终端接收装置。

输液报警器信息反馈界面采用2.8寸LCD模块，分辨率高，工作能耗小，使用年限长，抗外界干扰强。输液报警器工作时显示屏呈三色警示（绿色：安全状态；黄色：预警状态；红色：紧急状态）并显示患者的基本信息（姓名、性别、年龄、病床号、输液类型等），使患者与医护人员更清晰直观地观察到当前输液状态，保障患者输液安全的同时，给予医护人员相对充足的反应时间并指导做出合理的、有针对性的处理方案。

输液报警器供电系统采用大容量3.7V聚合锂电池，广泛适用于各种电子产品。高容量内阻低，稳定的放电电压。无记忆效应，可随时进行充电放电。安全性高，内置IC保护板与MOS等元器件，有过充过放短路保护等作用，保障电池使用过程中的安全性。材料绿色环保可回收。

本实施例在工作时，①首先初始化系统参数并调试程序接入网络；②红外光探测头监测输液瓶中的液位高度，程序将液位信息转化为电信号传输至数据采集器；③监测液位是否低于预设高度，若第一端口输出低电平，则显示屏为绿色（即安全状态），若输出高电平，则信号传输至第二端口，显示屏为黄色（即预警状态）；④若第二端口输出高电平，则显示屏转为红色（即紧急状态）；⑤当显示屏保持红色超过5秒后，系统通过蜂鸣器发出报警，并将相关信息上传至移动终端，提示患者和医务人员输液即将完成。

实施例2：本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例对红外线传感器和固定夹的结构进一步说明。

第一夹臂和第二夹臂为扁平状结构，上红外光电传感器、下红外光电传感器均为扩散反射型光电传感器；输液架上设置有总驱动缸28，总驱动缸28的驱动杆上连接有驱动架29，所述驱动架29的上部和下部设置有上驱动臂30和下驱动臂31，上驱动臂30和下驱动臂31能分别驱动上部的第一夹臂、第二夹臂和下部的第一夹臂和第二夹臂。

本实施例能够通过一个气缸，进而驱动上下两个固定夹，即上固定夹和下固定夹同步运动，相比实施例1中技术方案的独立分别驱动，本实施例简化了结构，能够同步驱动两个固定夹运动，并同步释放输液瓶，利用预稳固架对瓶体进行支撑。

实施例3：本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例对系统结构进一步说明。

驱动架29上间隔设置有弹性伸缩杆，弹性伸缩杆的末端固定有触发板32，触发板32与驱动架的相对面上分别设置有触点33和触板34。

本实施例中设置了接触开关，当瓶体放置到位后，能够触发接触开关，自动给驱动结构信号，使两固定夹同步收缩，将输液瓶夹紧；在具体实施时，可以将预稳固架固定在触发板的外侧，将输液瓶临时固定在触发板上，并向内施力驱动触发板，使两固定夹工作对输液瓶进行稳固。

实施例4：本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例对驱动结构进一步说明。

本实施例中驱动结构包括缸体，所述缸体包括前腔体22和两个弧形的后腔体23，两个后腔体23内套装有活塞24，并处于以转轴为圆心的圆周上，活塞的外侧设置有弧形的驱动杆，所述驱动杆连接在第一夹臂和和第二夹臂上。

本实施例中提供另一种方式的驱动结构，活塞匹配嵌套在弧形的后腔体内，并在前腔体的供压下向前驱动，在后腔体的供压下向后推进，实现第一夹臂和第二夹臂的后端驱动。

实施例5：本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例对固定座结构进一步说明。

本实施例中固定座上设置以转轴15为圆形的弧形轨道16，所述第一夹臂12和第二夹臂13的一侧或两侧设置有滚轮或滚珠17，所述滚轮或滚珠嵌套在弧形轨道内.

本实施例中减小了第一夹臂和第二夹臂的滑动摩擦力，同时利用上下设置的滚珠稳固了第一夹臂和第二夹臂，避免其上下浮动，提高了结构的稳定性。

Claims (8)

1.一种采用近红外光电传感装置的输液报警系统，包括上红外光电传感器、下红外光电传感器、固定夹、单片机和显示屏；所述上红外传感器和下红外光传感器分别配置在固定夹上；所述上红外传感器和下红外光传感器分别通过两端口与单片机连接，所述单片机与报警器、电源模块、控制按键、显示器连接，其特征在于：所述固定夹包括第一夹臂、第二夹臂、固定座和驱动结构；所述固定座固定在输液架上，所述第一夹臂和和第二夹臂交叉设置，并通过转轴剪刀式的转动设置在固定座上，所述驱动结构设置在第一夹臂和第二夹臂的后侧；红外光传感器布置在第一夹臂或和第二夹臂的内侧，所述第一夹臂和第二夹臂之间的输液架上还设置有预稳固架；所述驱动结构包括缸体，所述缸体包括前腔体和两个弧形的后腔体，两个后腔体内套装有活塞，并处于以转轴为圆心的圆周上，活塞的外侧设置有弧形的驱动杆，所述驱动杆连接在第一夹臂和和第二夹臂上，活塞匹配嵌套在弧形的后腔体内，并在前腔体的供压下向前驱动，在后腔体的供压下向后推进，实现第一夹臂和第二夹臂的后端驱动。

2. 根据权利要求1所述的采用近红外光电传感装置的输液报警系统，其特征在于： 所述输液架上设置有总驱动缸，总驱动缸的驱动杆上连接有驱动架，所述驱动架的上部和下部设置有上驱动臂和下驱动臂。

3.根据权利要求2所述的采用近红外光电传感装置的输液报警系统，其特征在于：所述驱动架上间隔设置有弹性伸缩杆，弹性伸缩杆的末端固定有触发板，触发板与驱动架的相对面上分别设置有触点和触板。

4.根据权利要求1-3任一项所述的采用近红外光电传感装置的输液报警系统，其特征在于：所述固定座上设置以转轴为圆形的弧形轨道，所述第一夹臂和第二夹臂的一侧或两侧设置有滚轮或滚珠，所述滚轮或滚珠嵌套在弧形轨道内。

5.根据权利要求1所述的采用近红外光电传感装置的输液报警系统，其特征在于：所述单片机还经过ATK-RM04串口转WIFI模与路由器连接，路由器与电脑软件或和手机终端连接。

6.根据权利要求1所述的采用近红外光电传感装置的输液报警系统，其特征在于：所述单片机为STM32F407单片机，所述显示屏为LCD液晶显示屏。

7.根据权利要求1所述的采用近红外光电传感装置的输液报警系统，其特征在于：所述固定夹为具有弹性的扁平状结构，所述上红外光电传感器、下红外光电传感器均为扩散反射型光电传感器。

8.根据权利要求1所述的采用近红外光电传感装置的输液报警系统，其特征在于：所述报警器为蜂鸣器，所述电源模块为可充电锂电池，可充电锂电池连接有充电管理电路。