專利名稱：一種醫院靜脈輸液監控儀及管理系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及醫療管理系統，一種醫院靜脈輸液監控儀及管理系統。
背景技術：
隨著現代醫學技術的發展，尤其是電子技術、計算機技術與數字信號處理技術的不斷發展，監控儀作為醫院實現臨床醫療監控的設備得到了廣泛的應用，并逐漸成為各級各類現代化醫院中臨床監測監護中必不可少的一種醫療設備。現代醫學監護儀的監測參數反映了監護過程中監護病人的生理體征，醫學信號信息的變換、提取及處理分析是其成功實現的關鍵。隨著產品的日異更新和發展以及用戶需求逐漸趨于多樣性，實現系統輕型化、無線化、一體化、綜合化成為了監控儀的發展趨勢。同時，隨著網絡通訊技術的發展，監護儀向網絡化、遠程化方面發展將成為必然。系統通過網絡系統和接口，使醫生能實時讀取相關臨床信息和遠程監控，實現真正的臨床信息整合。這不僅有效的減輕了醫護人員的醫療壓力，節省醫療費用，還可以使病人及其家屬獲得解放，對病人的心理健康和身體健康均有特殊的好處。由此可見，現代醫學監護儀的發展前景將十分廣闊。國外對靜脈輸液監控裝置的研制較早，如日本、美國和德國等國家上世紀80年代末就進行了這方面的研制，現在市場上流行的大多是國外產品，類型多樣，性能較好，如日本JMS株式會社的0T-601型輸液泵(控制精度為10%)，美國MED公司GeminiPC-2TX型輸液器，還有德國貝朗(B| BRAUN)公司的Multifuse型、Perfusor Compact型(控制精度可達到2%)，以色列也有相應的產品，型號眾多，性能較好。但是這些產品在國內只有一些大型醫院引進，因其價格昂貴，主要用于危重病人。國內對輸液裝置的研制起步較晚，大多在90年代中期開始研究，市場上也有一些國產靜脈輸液控制裝置，如北京科力豐的ZNB系列產品。不過總體來說,種類較少,擁有自主知識產權的較少,關鍵技術研發能力有待提高。由于精確輸液只對少數特殊病人和特殊藥品才具有實際意義，而且規范操作下，輸液阻塞、氣泡混入是可以避免的。因此在輸液過程中，輸液完成報警問題就成為了人們最為關注的問題，以至輸液完成報警器的研制成了近幾年來的一個熱門課題。根據近期對國家知識產權局專利信息的查詢，目前已有多種輸液完成報警器專利技術，但由于各專利技術或多或少都存在著這樣或那樣的缺陷，諸如安全性、可靠性、成本及操作方便程度等問題，致使真正轉化為產品的專利并不多。其臨床應用推廣情況大多不太理想，其原因可能就與客戶對這些技術或產品本身的安全性、可靠性、操作的方便與否以及價格等因素的認可有關。作為一種醫療器械，安全性、可靠性是基礎，作為一種只有普及到每一位輸液病人才有實際意義的產品，使用方便和足夠低的價格又是一種基本要求，所以，這種產品即便安全性、可靠性得到了充分保證，但如果沒有簡便的操作和足夠低的價格作支撐，要想順利推廣是不可能的。
發明內容
為解決上述問題，本發明的目的在于提供不僅成本低廉、易推廣，而且安全性、可靠性都得到保證的一種醫院靜脈輸液監控儀及其管理系統。 本發明解決其問題所采用的技術方案是
一種靜脈輸液監控儀，所述靜脈輸液監控儀包括液滴檢測模塊、液面檢測模塊、數據顯示模塊、按鍵模塊、聲光報警模塊、電源模塊和串行無線通訊模塊和單片機控制單元，所述液滴檢測模塊、液面檢測模塊、數據顯示模塊、按鍵模塊、聲光報警模塊、電源模塊和串行無線通訊模塊分別與單片機控制單元連接。一種醫院靜脈輸液監控管理系統，所述醫院靜脈輸液監控管理系統包括
靜脈輸液監控儀，所述靜脈輸液監控儀包括液滴檢測模塊、液面檢測模塊、數據顯示模塊、按鍵模塊、聲光報警模塊、電源模塊和串行無線通訊模塊和單片機控制單元，所述液滴檢測模塊、液面檢測模塊、數據顯示模塊、按鍵模塊、聲光報警模塊、電源模塊和串行無線通訊模塊分別與單片機控制單元連接；
無線接收器，所述無線接收器與靜脈輸液監控儀中的串行無線通訊模塊無線通信連接，接收來自靜脈輸液監控儀的檢測信息；
護士站計算機，與無線接收器連接，獲取無線接收器所接收的檢測數據信息；
數據服務器，用于存儲檢測數據信息，所述數據服務器與護士站計算機連接；
手持PDA ;所述手持PDA通過無線網絡連接護士站計算機和/或數據服務器。所述靜脈輸液監控儀設置于各個輸液器上，用于檢測輸液器的輸液狀態，并對其進行監控并向數據服務器無線發送信息。其中液面檢測模塊和液滴檢測模塊采用非接觸式檢測技術實現對輸液器液面的采集，其中液滴速度通過數據顯示模塊顯示，當意外導致液位低于預設的高度，或者實際的液滴速度過快或者過慢時，液面檢測模塊和液滴檢測模塊向單片機控制單元發送報警信號，使聲光報警模塊進行報警，并通過串口無線通訊模塊發射無線信號進行無線報警，無線接收器接收到有效報警信號后，護士站計算機通過數據采集端采集報警信號，并將報警信息保存到數據服務器中。所述手持PDA為掌上電腦，用于供護士進行實時的操作，具有良好的人機操作界面，手持PDA與護士站計算機和/或數據服務器連接，并定時刷新數據，當檢測到報警信息后手持PDA將報警直到護士做出響應。護士也可通過手持發送指令對靜脈輸液監控儀進行操作，如讀當前剩余輸液體積、讀輸液滴數等。進一步，所述單片機控制單元采用微控制器AT89C52作為控制和數據處理的核心，采用低功耗硬件電路設計及微控制器芯片，為輸液監控提供平臺支持，并能根據需要對系統進行功能擴展。進一步，所述液滴檢測模塊包括設置于輸液裝置茂菲氏管一側的紅外激光管和設置于茂菲氏管另一側與紅外激光管相對應的光敏三極管和液滴檢測電路，所述光敏三極管通過液滴檢測電路與單片機控制單元連接。液滴檢測模塊利用光的投射原理進行液滴測量。采用紅外激光管與光敏三極管的組合，將紅外激光管和光敏三極管分別正對著垂直置于茂菲氏管的兩端，利用液滴經過時對光信號發生的散射和折射作用，通過檢測光敏三級管接收光信號的強弱實現對液滴的檢測。當液滴經過茂菲氏管時發生的散射和折射作用對光信號影響較大，因此能實現對液滴的有效檢測，同時發射光的穿透力較強、靈敏度高，能適應潮濕天氣下的正常工作，能有效的實現對外界環境的抗干擾。進一步，所述紅外激光管所發出的紅外光為2 3_的短線紅外光，能實現系統在一定抖動下的正常檢測，當輸液器移動或不穩定時仍然能進行檢測。
進一步，所述液滴檢測電路包括第一運算放大電路和第一電壓比較電路，所述光敏三極管的輸出端通過隔直電容連接至第一運算放大電路的輸入端，第一運算放大電路的輸出端通過第一電壓比較電路連接至單片機控制單元的數據輸入端。所述光敏三極管的信號輸出端的電壓信號通過經過隔直電容濾波、第一運算放大電路放大、再通過第一電壓比較電路與一基準電壓作比較，由于液滴經過時引起光敏三極管信號輸出端的信號變化相當于脈沖信號，因此通過對脈沖信號的處理可實現對液滴信號的處理，該電路的設計抗干擾能力強、穩定性高，能實現對液滴信號的有效處理。進一步，所述液面檢測模塊包括設置于茂菲氏管一側的紅外發光二極管、設置于茂菲氏管另一側與紅外發光二極管相對應的紅外接收管和液面檢測電路，所述紅外接收管與液面檢測電路連接，所述液面檢測電路的輸出端與單片機控制單元的輸入端連接。液面檢測模塊利用光電檢測的原理進行液面檢測，采用紅外對管的組合，把紅外發射管和紅外接受管分別正對著垂直置于茂菲氏管的兩端，由于液體和氣體的折射率不同，使得同一光源的光在有無液體時產生折射的角度不同，使接收管接收到光信號的強弱也不同，因此通過檢測信號在液面處強弱的變化可實現對液面的檢測。進一步，所述按鍵模塊為矩陣式鍵盤。采用矩陣式鍵盤能有效降低占用單片機控制單元I/O 口的數目，節省單片機控制單元的接口數目。進一步，所述數據顯示模塊包括2個4位數碼管和串行控制芯片，所述單片機控制單元通過串行控制芯片與數碼管連接。由于本發明中靜脈輸液監控儀只需要進行相關數據及參數的顯示，如果采用液晶顯示模塊成本較高，而采用數碼管進行顯示不僅能有效降低成本，而且利于系統的輕型化設計。進一步，串行無線通訊模塊采用STR-30無線模塊。所述STR-30無線模塊采用GFSK的調頻方式，具有極高的抗干擾能力進行智能數據控制時無需編制多余的程序，同時其數據傳輸速率高、可靠性高、故障率低、性價比高。進一步，所述聲光報警模塊包括聲音報警模塊和光報警模塊，所述聲音報警模塊包括PNP三極管和蜂鳴器，所述單片機控制單元連接在PNP三極管的基極上，所述PNP三極管集電極與電源連接，PNP三極管的發射極與蜂鳴器連接；所述光報警模塊包括報警燈和降壓電阻，單片機控制單元、降壓電阻、報警燈和地線依次相繼連接。進一步，所述靜脈輸液監控儀還包括有線報警電路，所述有線報警電路包括開關電路和繼電器，所述單片機控制單元的輸出端通過開關電路與繼電器信號輸入端相連，所述繼電器的輸出控制端與醫院床頭呼叫系統連接。該設計讓靜脈輸液監控儀可以與醫院現有的床頭呼叫系統連接，實現了系統的有線報警，在無線網絡失效或收到干擾時，仍然可通過床頭呼叫系統進行報警，提高了系統的可靠性，降低了潛在的安全隱患。進一步，靜脈輸液監控儀運行時，單片機控制單元首先進行參數的初始化，并等待操作人員設置參數，當參數設置完畢后，單片機控制單元通過液滴檢測模塊和液面檢測模塊分別輸液裝置的液滴速度和液面位置進行監控，并通過串行無線通信模塊向無線接收器發送液滴速度和液面位置信息，無線接收器將信息傳輸至護士站計算機中進行處理，護士站計算機將處理的數據傳輸至數據服務器進行保存。進一步，所述手持PDA包括處理器、顯示屏、條形碼配對裝置、無線收發模塊和報警提示模塊，所述顯示屏、條形碼配對裝置、無線收發模塊和報警提示模塊分別與處理器相連接。本發明的有益效果是本發明采用的一種醫院靜脈輸液監控儀及管理系統，實現了靜脈輸液監控管理的輕型化、無線化、一體化和綜合化，護士站計算機可實時收集多個靜脈輸液監控儀的檢測數據，由于采用無線網絡傳輸的方式，能有效節省線路布置的費用，病人只要在無線網絡覆蓋的范圍內即可隨時隨地進行檢測，不需要固定輸液裝置的位置，其擴展性和實用性好，本發明能與醫院現有信息實現兼容，而且醫療工作人員通過手持PDA即可對各個病人的輸液情況進行監控，當發生異常時能及時接收到報警信息并處理，能有效的減輕了醫療工作人員的工作強度，提高護理質量；更重要的是，其可實現對病人的狀況和生理參數的全天候監護，一旦出現病情變化，可供醫生作為應急處理和進行治療的依據；同時還可為臨床醫護人員的診斷治療和研究提供病人疾病發展或愈合過程中有價值的附加信息，有利于醫護人員更好的了解病情，做出科學準確的診斷和治療。
下面結合附圖和實例對本發明作進一步說明。圖I是本發明醫院靜脈輸液監控管理系統的系統組成框 圖2是本發明靜脈輸液監控儀的系統結構示意 圖3是本發明液滴檢測模塊的液滴檢測示意 圖4是本發明液滴檢測電路的電路原理 圖5是本發明液面檢測模塊的液面檢測示意 圖6是本發明液面檢測電路的電路原理 圖7是本發明按鍵模塊的電路原理 圖8是本發明數據顯示模塊的電路原理 圖9是本發明聲音報警模塊的電路原理 圖10是本發明光報警模塊的電路原理 圖11是本發明有線報警電路的電路原理 圖12是本發明單片機控制單元的電路原理 圖13是本發明電源模塊的電路原理 圖14是本發明單片機控制單元的功能模塊示意 圖15是本發明系統主程序流程 圖16是本發明系統液滴信號波形 圖17是本發明液滴檢測流程 圖18是本發明系統輸液監控流程 圖19是本發明手持PDA的結構框 圖20是本發明手持PDA的使用流程具體實施例方式參照圖I-圖20，本發明的一種醫院靜脈輸液監控儀及其管理系統，靜脈輸液監控系統包括靜脈輸液監控儀I、無線接收器2、護士站計算機3、數據服務器4和手持PDA5。
所述靜脈輸液監控儀I包括液滴檢測模塊11、液面檢測模塊12、數據顯示模塊13、按鍵模塊14、聲光報警模塊15、電源模塊16和串行無線通訊模塊17和單片機控制單元18，所述液滴檢測模塊11、液面檢測模塊12、數據顯模塊13、按鍵模塊14、聲光報警模塊15、電源模塊16和串行無線通訊模塊17分別與單片機控制單元18連接。所述無線接收器2與靜脈輸液監控儀I中的串行無線通訊模塊17無線通信連接，接收來自靜脈輸液監控儀I的檢測信息。所述護士站計算機3與無線接收器2連接，獲取無線接收器2所接收的檢測數據信息。數據服務器4用于存儲檢測數據信息 ，其中數據服務器4與護士站計算機3連接。所述手持PDA5通過無線網絡連接護士站計算機3和/或數據服務器4。所述靜脈輸液監控儀I設置于各個輸液器上，用于檢測輸液器的輸液狀態，并對其進行監控并向數據服務器4無線發送信息。其中液面檢測模塊12和液滴檢測模塊11采用非接觸式檢測技術實現對輸液器液面的采集，其中液滴速度通過數據顯示模塊13顯示，當意外導致液位低于預設的高度，或者實際的液滴速度過快或者過慢時，液面檢測模塊12和液滴檢測模塊11向單片機控制單元18發送報警信號，使聲光報警模塊15進行報警，并通過串口無線通訊模塊發射無線信號進行無線報警，無線接收器2接收到有效報警信號后，護士站計算機3通過數據采集端采集報警信號，并將報警信息保存到數據服務器4中。所述手持PDA5為掌上電腦，用于供護士進行實時的操作，具有良好的人機操作界面，手持PDA5與護士站計算機3和/或數據服務器4連接，并定時刷新數據，當檢測到報警信息后手持PDA5將報警直到護士做出響應。護士也可通過手持發送指令對靜脈輸液監控儀I進行操作，如讀當前剩余輸液體積、讀輸液滴數等。其中靜脈輸液監控儀I采用微控制器AT89C52作為控制和數據處理的核心，采用低功耗硬件電路設計及微控制器芯片，為輸液監控提供平臺支持，并能根據需要對系統進行功能擴展。所述液滴檢測模塊11是系統設計的重要部分，能否準確地檢測液滴是計算已輸液體體積、剩余體積、輸液速度等參數的關鍵，也是系統性能與可靠性的主要參考標準。本系統采用光電檢測技術實現對液滴的測量，所述液滴檢測模塊11包括設置于輸液裝置茂菲氏管6 —側的紅外激光管111和設置于茂菲氏管6另一側與紅外激光管111相對應的光敏三極管112和液滴檢測電路，所述光敏三極管112通過液滴檢測電路與單片機控制單元18連接。參照圖3所示的液滴檢測示意圖中，紅外激光管111發射的光線透過茂菲氏管6投射到光敏三極管112的感光面上，在沒有液滴滴落時，光敏三極管112接收到的光照度最大，產生的光生電流也最大，此時光敏三極管112信號輸出端電壓為低電平；當有液滴滴落時，由于液滴對光線的散射和折射作用，投射到光敏三極管112上的光照度將下降，從而使光敏管光生的電流下降，此時光敏三極管112信號輸出端電壓為高電平。因此通過檢測光敏三極管112信號輸出端電壓信號的變化可實現對液滴的檢測。本發明液滴檢測電路參照圖4所示，所述液滴檢測電路包括第一運算放大電路113和第一電壓比較電路114，所述光敏三極管112的輸出端通過隔直電容Cl連接至第一運算放大電路113的輸入端，第一運算放大電路113的輸出端通過第一電壓比較電路114連接至單片機控制單元18的數據輸入端。電路中隔直電容Cl起到隔直流通交流的作用，當系統中沒有液滴經過時，光敏三極管112信號輸出端輸出恒為高電平的直流信號，由于隔直電容Cl對直流信號的阻隔作用，導致第一運算放大電路113的正輸入端沒有信號輸入，經過第一電壓比較電路114進行電壓比較后，此時OUTl端輸出恒為+5V的電平信號；當有液滴經過時，光敏三極管112信號輸出端輸出低電平的直流信號，由于液滴經過的過程中信號輸出端信號的變化相當于脈沖信號的產生，隔直電容Cl對交流信號的導通作用使得此脈沖信 號能安全的進入第一運算放大電路113進行高增益、低噪聲放大，此時放大器輸出端輸出信號的信號已足夠強。第一電壓比較電路114其負輸入端由電阻R8、R9提供基準電壓，當Ul輸出的信號到達到第一電壓比較電路114正相輸入端時，兩輸入端電壓進行比較，此時OUTl端輸出信號為低電平。通過單片機控制單元18 INTO端口與OUTl端連接，對OUTl端下降沿信號的檢測，可實現對液滴信號的準確檢測。本液滴檢測電路中，為了提高系統液滴檢測的靈敏度，務必盡量使光敏三極管112信號輸出端電壓信號的變化達到最大化，光敏三極管112信號輸出端與第一運算放大電路113的連接線路上還設置有第一分壓電阻R2，所述第一分壓電阻R2應選用阻值為5. IKQ的電阻；通過檢測知道，液滴經過時輸入到第一運算放大電路113正輸入端的為電平I. IV左右的脈沖信號，為了使放大器工作在線性放大區域，同時可使放大器輸入端接收到的微弱信號得到足夠的放大，電路中R4和R6應選用阻值分別為30KQ、100KQ的電阻，此時電路中信號放大部分的放大倍數為3 .3倍；由于隔直電容Cl和電容C2涉及到電路的隔直通交性能，電容性能的好壞直接影響電路檢測的穩定性與可靠性，因此應使用漏電壓較少、壽命長、穩定性高的電容，本電路中電容C1、C2分別選用容值為100FP和22FP的鉭電容。同時系統可通過提高第一電壓比較電路114的基準電壓來增強其抗干擾能力，電路中R9為100KQ，R8為15KQ，它們構成的基準電壓為0.6V。同時，為了提高模塊的抗干擾能力，系統采用黑色遮蔽體將光敏三極管112包住，有效的減少了外圍可見光對液滴檢測的影響。本發明液面檢測模塊12包括設置于茂菲氏管6 —側的紅外發光二極管121、設置于茂菲氏管6另一側與紅外發光二極管121相對應的紅外接收管122和液面檢測電路，所述紅外接收管122與液面檢測電路連接，所述液面檢測電路的輸出端與單片機控制單元18的輸入端連接。本發明采用紅外檢測技術對液面進行檢測，參照圖5所示，紅外發光二極管121發出紅外光，光線透過液體與茂菲氏管6照射到紅外接收管122的感光面上，紅外接收管122將接收到的光信號轉換成電流輸出。由于毛細現象及管內液體層流作用，在液面與管壁之間形成了凹狀液壁，凹狀液壁的折射與散射作用對光線有很大的影響，當凹狀液壁越接近接收管時，其對光線的衰減作用越大。因此，當液體液面凹狀液壁超出紅外接收管122接收位置時，照射到紅外接收管122的光信號強度較大，產生的光電流也較大，此時紅外接收管122信號輸出端電壓為低電平；當液面凹狀液壁下降到與紅外接收管122同一水平面時，照射到紅外接收管122的光信號強度最弱，此時電路輸出比較弱的光電流，紅外接收管122信號輸出端電壓為高電平；當液面凹狀液壁完全低于紅外接收管122后，光線又可直通照射紅外接收管122，紅外接收管122恢復導通狀態，此時紅外接收管122信號輸出端電壓為低電平。因此，通過檢測紅外接收管122信號輸出端電壓信號的變化可實現對系統液面的檢測。所述液面檢測電路的電路原理圖參照圖6所示，包括電壓比較器123，所述電壓比較器123的參考電壓連接端連接有由電阻RlO、RlI組成參考分壓電路，所述紅外接收管122的信號輸出端連接到電壓比較器123的反相輸入端，紅外接收管122與電壓比較器123反相輸入端上還設置有紅外分壓電阻R13，電阻R10、R11為電壓比較器123的正相輸入端提供參考電壓，本系統選取系統液面高于紅外接收管122時對應的輸出電壓為系統參考電壓值。由于紅外接收管122信號輸出端接收的信號在臨近液面時會有明顯的變化，因此通過對電壓比較器123兩輸入端電壓進行比較，利用單片機對電壓比較器123對應信號輸出端信號的檢測可實現對系統液面的有效監測。本液面檢測電路中，可通過盡量使接收管信號輸出端電壓信號的變化達到最大來提高系統液面檢測的靈敏度，電路中R13應選用阻值為200Q的電阻；同時系統可通過提高電壓比較器123的參考電壓值REF U來增強其抗干擾能力，電路中RlO為lOOkQ，Rll為15kQ，它們構成的參考電壓為4.4V。靜脈輸液監控儀I中按鍵模塊14是實現數據輸入與參數修改的設備，借助按鍵模塊14可向系統設置參數，發出控制指令等。當所設置的功能鍵或數字鍵按下時，系統能完成該按鍵所設定的功能。由于系統中I/O 口資源比較緊張，同時為提高模塊軟件設計的效 率，系統按照線反轉法的控制思想進行模塊設計，系統的按鍵模塊14電路原理圖參照圖7所示，包括為矩陣鍵盤接口 J6，和連接到外盒的外接按鍵Sf S6。系統通過檢測鍵盤高低四位電平的變化實現鍵值的判別與讀取。為了使電路能有效的實現響應，電路中矩陣鍵盤的高四位均接上拉電阻，其阻值為10 kQ。數據顯示模塊13是實現人機交互的界面，通過數據顯示模塊13可顯示系統的相關參數及報警信息。考慮到部分數據取值較大，本系統采用2個4位數碼管131進行數據的顯示；同時由于系統I/O端口較為緊張，為了實現對數碼管131的有效控制，系統采用串行控制芯片132 74HC595進行相關數據的處理，系統的數據顯示電路參照圖8所示。為了避免電路中導通電流過高而燒壞數碼管131，本電路中需要選擇合適的限流電阻。由于數碼管131內部是由發光二極管構成的，其正常工作電流范圍為5 20 mA，以及其正向壓降為2V左右。為了適當控制數碼管131的發光亮度，電路中限流電阻RlfR25應選用阻值為330Q的電阻，此時數碼管131的驅動電流為9mA，同時，為了實現對數碼管131的有效選通，電路中與三極管連接的串聯電阻應選用稍大的阻值，本電路中R36 R39選用阻值為4. 7kQ的電阻。由于傳統的RS485通信需要布線，安裝維護工作較為困難、復雜，并且易受到現場條件的影響，為了滿足用戶需求，本發明串行無線通信模塊采用STR-30無線模塊，以無線傳輸方式實現數據采集系統與主PC機之間的數據通信。該模塊采用半雙工的通信方式，適合于點對點、點對多點數據傳輸；同時，由于采用高效前向糾錯信道編碼技術，具有較高的抗干擾能力以及較低的誤碼率，能有效實現對數據傳輸過程中產生的干擾及偽數據進行過濾。另外，該模塊提供透明的數據接口，能適應任何標準或非標準的用戶協議，只需通過與單片機引腳直接連接即可對其進行相關的控制操作。聲光報警模塊15作為系統的一個重要組成部分，用于當系統中出現相關報警信息時實現聲光報警，以便提醒醫護人員注意當前病人輸液情況以及執行相關操作。所述聲光報警模塊15包括聲音報警模塊和光報警模塊，所述聲音報警模塊包括PNP三極管和蜂鳴器151，所述單片機控制單元18連接在PNP三極管的基極上，所述PNP三極管集電極與電源連接，PNP三極管的發射極與蜂鳴器151連接；所述光報警模塊包括報警燈DL3和降壓電阻，單片機控制單元18、降壓電阻、報警燈DL3和地線依次相繼連接。
其中聲音報警模塊電路參照圖9所示，電路中選用型號為PNP的三極管Qll作為導通三極管，只有低電平信號輸入時，電路才正常工作，因此可有效避免系統開機瞬間，電路產生誤報警。在本聲光報警電路中，為實現對蜂鳴器151的有效控制，系統選用了阻值為4. 7KQ的電阻作為三極管的基極串聯電阻；所述光報警模塊參照圖10所示，電路中選用了阻值為2KQ的電阻作為報警燈DL3的限流電阻，此時電路中電流為15mA，其中R29為電路中的串聯電阻。為了充分地利用醫院現有的床頭呼叫系統，系統通過對繼電器192的閉合控制可實現系統的有線報警。系統有線報警電路19參照圖11所示。所述有線報警電路19包括開關電路191和繼電器192，所述單片機控制單元18的輸出端通過開關電路191與繼電器192信號輸入端相連，所述繼電器192的輸出控制端與醫院床頭呼叫系統7連接。在本有線報警電路19中，所述開關電路191由三極管Q12及其外圍電路組成，三極管Q12起到相當于開關的作用，當JD端輸入高電平信號時，三極管處于導通狀態；當JD端輸入低電平信號時，三極管工作于截止狀態，通過對三極管工作狀態的選擇可實現對繼電器192的開閉 控制，即實現了對醫院床頭呼叫系統7的開閉控制。由于電路中繼電器192的線圈屬于電感性負載，當三極管截止時，其集電極電流IC=0，而原本線圈上的電流L I不可能瞬間降為0，為了避免線圈產生較高的應電勢而損壞三極管，本電路選用一反向連接的二極管D3與繼電器192的輸入端并接，為繼電器192的線圈電流L I提供了一放電路徑，有效的實現了對三極管的保護。同時，為了實現對三極管的有效選通，電路中與三極管基極相連接的電阻應選用稍大的阻值，本電路中R31選用阻值為4. 7kQ的電阻。為了實現系統對各功能模塊的有效控制，本系統選用功能齊全、內部資源豐富的芯片STC89C52作為系統的控制芯片。其是一種低功耗、高性能的8位微控制器，內部含有3個16位定時器/計數器和8個中斷源，充分地滿足了系統的軟件設計需求；同時芯片內部集成2K字節的EEPROM單元，可斷電保存大量數據。利用該芯片可組成一個高性能、低功耗、高穩定性的控制系統。系統控制電路參照圖12所示。電源模塊16是系統的重要組成部分，主要是為各功能模塊提供所需的工作電壓，其穩壓性能直接影響到系統工作的穩定性與可靠性。在本系統中，系統提供外部電源與備用電源兩種供電模式，通過二極管的選擇能夠實現二者之間快速的自動切換。由于系統只需要單一的+5V電源，因此選用LM2940芯片提供+5V的穩壓輸出，系統電源設計電路參照圖13所示。其中J7、J9分別為外部電源接口與開關接口 ；DL4為發光二極管，可指示電源的工作狀態。本發明醫院靜脈輸液監控管理系統中如何對各個模塊進行調用和設計是本發明的重要組成部分，其性能直接影響到系統性能的發揮。本系統采用模塊化和結構化的設計方法，將各個功能模塊設計為獨立的功能模塊，通過主程序的對各模塊的調用，實現系統的相關功能。本系統軟件設計模塊包括主控制程序模塊、初始化模塊、液滴檢測模塊11、按鍵功能設定模塊、數據顯示模塊13、數據存取模塊和無線收發模塊54等。系統功能模塊設計結構圖參照14所示。主程序是系統控制的主要組成部分，通過對其他功能模塊的調用可實現系統的各項功能。其具體實施方式
如下當系統接上電源后，主程序首先進入初始化部分進行相關參數的初始化，然后進入系統的參數設置部分，此時等待相關的操作指令，通過對鍵盤掃描及無線接收的相關指令的處理可實現系統相關參數的設置和保存；當系統接收到開始工作指令后，主程序進入輸液監控部分，進行系統輸液狀況的監控，包括對系統輸液速度、輸液剩余體積、已輸液體體積和輸液液面狀況等參數的監測。此時通過對數據顯示模塊13的調用，系統顯示當前已輸液體滴數。當系統出現輸液異常時，通過對輸液信息的處理，主程序進入異常信息處理部分，進行系統輸液信息的相關處理，當系統接收到退出指令后，主程序返回到輸液監控部分繼續進行系統輸液狀況的監控。當系統接收到徹底退出指令后，主程序返回到初始化部分并等待系統相關的操作。系統主程序流程圖參照圖15所示。
所述初始化模塊中，對系統的初始化將直接關系到單片機內部資源的有效利用和系統的正常運行。系統初始化模塊的主要功能是完成對單片機和各個外圍模塊的初始化， 包括單片機I/O端口初始化、定時器初始化、中斷初始化、串行口初始化以及系統參數和相關變量的初始化設置等。
所述液滴檢測模塊11，由于系統工作過程中難以避免出現相關的干擾信號，而且經測量得知相鄰液滴之間的時間間隔恒大于150ms，參照圖16所示。檢測液滴信號是系統軟件設計的主要任務，液滴信號檢測的準確性與可靠性將直接影響系統的性能。為了使系統能穩定、可靠地工作，系統采用外部中斷方式行液滴信號的捕捉，同時結合定時器進行液滴信息的處理。在系統中，首先利用定時器2定時15ms，并通過內置計數器進行時間的中斷計數，當INTO引腳檢測到下降沿信號時，進行外部中斷處理，若此時系統檢測到相鄰脈沖的時間間隔大于I O* 15ms時，將此時間間隔值讀出，再將定時器的定時初值進行初始化，并重新計數；另一方面，利用定時器2進行150ms定時，當定時時間到達時系統檢測到脈沖個數大于或等于1，認為脈沖信號有效，輸液滴數加1，同時液滴到達標志dropS_ flag置1，并且在干擾標志interferenCe_flag為O的情況下，將相鄰液滴之間的時間間隔值賦給時間參數。系統液滴檢測流程圖參照圖17所示。
系統通過調用輸液監控模塊實現對病人輸液狀況的監控。本功能模塊中，輸液狀況的監控包括對輸液速度、輸液體積、剩余輸液體積、輸液液面等輸液參數的監控。當系統檢測預警信號時，會進行系統的預警處理，并通過無線通信模塊向計算機發送預警信息，以提示醫護人員執行相關的操作；當系統檢測到報警信號時，會對報警類型進行判斷與確認， 然后進行相應的報警處理。其中，本功能模塊工作流程圖參照圖18所示。
參照圖19所示，所述手持PDA5包括處理器51、顯示屏52、條形碼配對裝置53、無線收發模塊54和報警提示模塊55，所述顯示屏52、條形碼配對裝置53、無線收發模塊54和報警提示模塊55分別與處理器51相連接。
每套靜脈輸液監控儀I上都設有唯一的條形碼標簽，參照圖20，其中手持PDA5的工作流程如下通過手持PDA5的條形碼配對裝置53掃描條形碼標簽，然后掃描輸液瓶上的輸液粘瓶單條形碼標簽，手持PDA5上的顯示屏52會顯示病人的基本信息和輸液醫囑信息， 工作人員核對無誤后，對病人執行輸液，然后靜脈輸液監控儀I定時監測輸液瓶的信息，并更新輸液進度，若發現有異常報警信息或輸液進度大于95%，則通過護士站計算機3向手持 PDA5發送報警信息，工作人員根據手持PDA5顯示屏52上的信息處理報警，然后繼續進行監控。
以上所述，只是本發明的較佳實施例而已，本發明并不局限于上述實施方式，只要其以相同的手段達到本發明的技術效果，都應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種醫院靜脈輸液監控儀，其特征在于包括液滴檢測模塊(11)、液面檢測模塊(12)、數據顯示模塊(13)、按鍵模塊(14)、聲光報警模塊(15)、電源模塊(16)和串行無線通訊模塊(17)和單片機控制單元(18)，所述液滴檢測模塊(11)、液面檢測模塊(12)、數據顯示模塊(13)、按鍵模塊(14)、聲光報警模塊(15)、電源模塊(16)和串行無線通訊模塊(17)分別與單片機控制單元(18)連接。
2.根據權利要求I所述的一種醫院靜脈輸液監控儀，其特征在于所述液滴檢測模塊(11)包括設置于輸液裝置茂菲氏管一側的紅外激光管(111)和設置于茂菲氏管另一側與紅外激光管(111)相對應的光敏三極管(112)和液滴檢測電路，所述光敏三極管(112)通過液滴檢測電路與單片機控制單元(18)連接。
3.根據權利要求2所述的一種醫院靜脈輸液監控儀，其特征在于所述液滴檢測電路包括第一運算放大電路(113)和第一電壓比較電路(114)，所述光敏三極管(112)的輸出端通過隔直電容(Cl)連接至第一運算放大電路(113 )的輸入端，第一運算放大電路(113 )的輸出端通過第一電壓比較電路(114)連接至單片機控制單元(18)的數據輸入端。
4.根據權利要求I所述的一種醫院靜脈輸液監控儀，其特征在于所述液面檢測模塊(12)包括設置于茂菲氏管一側的紅外發光二極管(121)、設置于茂菲氏管另一側與紅外發光二極管(121)相對應的紅外接收管(122)和液面檢測電路，所述紅外接收管(122)與液面檢測電路連接，所述液面檢測電路的輸出端與單片機控制單元(18)的輸入端連接。
5.根據權利要求I所述的一種醫院靜脈輸液監控儀，其特征在于所述按鍵模塊(14)為矩陣式鍵盤。
6.根據權利要求I所述的一種醫院靜脈輸液監控儀，其特征在于串行無線通訊模塊(17)采用STR-30無線模塊。
7.根據權利要求I所述的一種醫院靜脈輸液監控儀，其特征在于所述聲光報警模塊(15)包括聲音報警模塊和光報警模塊,所述聲音報警模塊包括PNP三極管(QlI)和蜂鳴器(151)，所述單片機控制單元(18)連接在PNP三極管的基極上，所述PNP三極管集電極與電源連接，PNP三極管的發射極與蜂鳴器(151)連接；所述光報警模塊包括報警燈(DL3)和降壓電阻，單片機控制單元(18)、降壓電阻、報警燈(DL3)和地線依次相繼連接。
8.根據權利要求I所述的一種醫院靜脈輸液監控儀，其特征在于所述靜脈輸液監控儀(I)還包括有線報警電路(19)，所述有線報警電路(19)包括開關電路(191)和繼電器(192)，所述單片機控制單元(18)的輸出端通過開關電路(191)與繼電器(192)信號輸入端相連，所述繼電器(192)的輸出控制端與醫院床頭呼叫系統連接。
9.一種應用上述權利要求1-8任一所述靜脈輸液監控儀的醫院靜脈輸液監控管理系統，其特征在于包括 靜脈輸液監控儀(I )，所述靜脈輸液監控儀(I)包括液滴檢測模塊(11 )、液面檢測模塊(12)、數據顯示模塊(13)、按鍵模塊(14)、聲光報警模塊(15)、電源模塊(16)和串行無線通訊模塊(17)和單片機控制單元(18)，所述液滴檢測模塊(11)、液面檢測模塊(12)、數據顯示模塊(13)、按鍵模塊(14)、聲光報警模塊(15)、電源模塊(16)和串行無線通訊模塊(17)分別與單片機控制單元(18)連接； 無線接收器(2)，所述無線接收器(2)與靜脈輸液監控儀(I)中的串行無線通訊模塊(17)無線通信連接，接收來自靜脈輸液監控儀(I)的檢測信息；護士站計算機(3)，與無線接收器(2)連接，獲取無線接收器(2)所接收的檢測數據信息； 數據服務器(4)，用于存儲檢測數據信息，所述數據服務器(4)與護士站計算機(3)連接; 手持PDA (5)，所述手持PDA (5)通過無線網絡連接護士站計算機(3)和/或數據服務器⑷。
10.根據權利要求9所述的一種醫院靜脈輸液監控管理系統，其特征在于所述手持PDA (5)包括處理器(51)、顯示屏(52)、條形碼配對裝置(53)、無線收發模塊(54)和報警提示模塊(55)，所述顯示屏(52)、條形碼配對裝置(53)、無線收發模塊(54)和報警提示模塊(55)分別與處理器(51)相連接。
全文摘要
本發明公開了一種醫院靜脈輸液監控儀及管理系統，本系統由靜脈輸液監控儀、無線接收器、護士站計算機、數據服務器和手持PDA組成,本發明實現了靜脈輸液監控管理的輕型化、無線化、一體化和綜合化，本發明能與醫院現有信息實現兼容，當發生異常時能及時接收到報警信息并處理，能有效的減輕了醫療工作人員的工作強度，提高護理質量；更重要的是，其可實現對病人的狀況和生理參數的全天候監護，一旦出現病情變化，可供醫生作為應急處理和進行治療的依據；同時還可為臨床醫護人員的診斷治療和研究提供病人疾病發展或愈合過程中有價值的附加信息，有利于醫護人員更好的了解病情，做出科學準確的診斷和治療。
文檔編號G06F19/00GK102974000SQ20121042835
公開日2013年3月20日 申請日期2012年10月31日 優先權日2012年10月31日
發明者李宇明, 溫明峰 申請人:江門市五邑中醫院