本發(fā)明涉及輸液監(jiān)測系統(tǒng)，特別的，涉及一種分布式大容量智能輸液監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術：

輸液(俗稱打點滴)是臨床醫(yī)學上最常用的治療手段。在病人輸液的過程中，往往由于病人體質虛弱、昏迷、入睡或者醫(yī)護人員正在別處忙碌等而無法留意到輸液全過程，從而需要專人監(jiān)護，這既加重了護理人員的勞動負擔，也不利于病區(qū)的綜合管理。當輸液完畢，若處理不及時，病人的血液就會因空管而倒流人輸液針管內，時間稍長會使扎針處嚴重腫脹。若處理過早，即藥液還未完全輸盡就摘瓶取管，則又會造成藥液的浪費。因此常規(guī)輸液常引發(fā)病人的不滿以至投訴，使醫(yī)護人員非常無奈。

目前國內外常見的輸液報警監(jiān)控技術主要是對輸液完成信息的提取，它概括起來共有5種方法:

①電極法：它是從輸液瓶口插入2根電極，利用藥物的導電特性來檢驗瓶內藥物是否用完。毫無疑問，該技術具有較低的成本，但存在著安全隱患—藥物特性是否會因通電而受到影響，還有電極的消毒問題。

②測重法：它是利用彈簧秤或壓力傳感器或電磁感應開關(干簧管)根據藥物重量變化來判斷藥液輸完與否，方法雖然簡便，但其可靠性和適應性(對袋裝及塑料瓶裝液體不宜)無疑受到質疑。

③液面檢測法：通過固定在輸液瓶或輸液管上的光電傳感器(有采用半導體激光的，也有采用紅外光的)利用液面下降到預定位置時對光的反射或折射情況的變化來判斷藥物輸完與否，容易受到干擾。

④超聲回波檢測法：它是通過脈沖信號激勵超聲波發(fā)生器發(fā)出超聲波，當超聲到達輸液瓶中液面后被液面反射回到超聲波接收器，通過檢測超聲波從發(fā)射到接收需的時間，再根據超聲波在介質中傳播的速度及儀器安裝高度，即可得出輸液瓶中度。具有非接觸的特點，且性能可靠、安全性好，具有實用價值，但是由于超聲波探頭價格昂貴及安裝操作復雜，也阻礙了超聲回波技術在靜脈輸液檢測中的應用。

⑤液滴計數法：它是根據臨床醫(yī)學的有關知識，一定量(以毫升為計量單位)的藥液其輸液量與藥滴數有關，一般來說從莫非管式滴管滴落的每一滴為1/20毫升，或者是每20滴液滴總計一毫升。因此只要能檢測液滴滴數，即可檢測到藥液的輸入量。這種技術由于操作方便、價格便宜，且可靠性，實用性好它已經得到了大量的使用。

輸液作為臨床醫(yī)療工作中常用的輔助治療手段，如果輸液速度過快，短時間內輸入過多液體，這樣就會使循環(huán)血容量急劇增加，心臟負擔過重而引起水腫，嚴重者有生命危險。有心力衰竭或心臟病史的患者，快速、大量輸液或加重心力衰竭，重者或誘發(fā)肺水腫。輸液快結束時，如果病人在輸液時無人陪護或者醫(yī)護人員未能及時換藥或拔針頭，就會發(fā)生回血或其他危險，給病人造成痛苦甚至發(fā)生醫(yī)療事故。且輸液過程中座位床位隨機安排，患者經常需要挪動等特點。輸液監(jiān)測設備組網的方式采用無線傳輸的方式最具有實用價值，傳統(tǒng)的設備往往采用串口線通信，大大限制了患者的活動能力造成不便，且組網的能力差，擴展性差

綜上，目前的輸液監(jiān)測設備主要集中在研究單一設備上，而沒有提出系統(tǒng)的解決方案；將設備、病人、護士形成一個有機整體并形成閉環(huán)控制，缺乏大數據統(tǒng)籌分析調度；數據傳輸方式落后，組網能力差；也沒有解決大容量并發(fā)通信的問題。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此,本發(fā)明的目的在于發(fā)明一種分布式設備自動監(jiān)測輸液的設備和系統(tǒng)，采用無線通信的手段，可以實時采集液位情況，經過大數據統(tǒng)籌分析，遠程控制輸液的速度，總體調度，避免出現(xiàn)峰值護士無法同時處理的情況。

本發(fā)明的技術解決方案為：一種分布式大容量智能輸液檢測系統(tǒng)，包括：至少一個液位數據采集控制單元1，并發(fā)無線傳輸單元2，大數據分析單元3和調度單元4；所述液位數據采集控制單元1與并發(fā)無線傳輸單元2、調度單元4相連，大數據分析單元3分別與并發(fā)無線傳輸單元2和調度單元4相連。

所述液位數據采集控制單元1包括分布式控制器11，點滴速度測量模塊12，儲液液面檢測模塊13，報警模塊14，點滴速度控制模塊15。分布式控制器11用于與液位數據采集控制單元中的各模塊，以及無線傳輸模塊連接，接收信息并發(fā)出控制指令。點滴速度測量模塊12用于測量點滴輸液的速度。儲液液面檢測模塊13用于檢測輸液瓶的液面高度，并在到達給定輸液位置時，認為輸液過程已經結束，控制報警模塊14發(fā)出報警。點滴速度控制模塊15用于控制點滴輸液的速度。

所述并發(fā)無線傳輸單元2包括無線傳輸模塊21，大容量數據并發(fā)服務器22。無線傳輸模塊21與液位數據采集控制單元1中的分布式控制器11相連，用于將液位數據采集控制單元1采集到的液面數據和點滴速度數據傳輸給大容量數據并發(fā)服務器22，并接收來自大容量數據并發(fā)服務器22的點滴速度控制信號。大容量數據并發(fā)服務器22用于和無線傳輸模塊21通訊，接收各輸液點的無線傳輸模塊21所傳輸的液面數據和點滴速度數據，并傳輸相應控制指令。

所述大數據分析單元3，用于接收所述大容量數據并發(fā)服務器22中的各輸液點的液面數據和點滴速度數據，設定某個監(jiān)測點的處理時間間隔，將各個監(jiān)測點的輸液進度進行排隊，并對結束時間預估，如果任意兩個相鄰的監(jiān)測點預估結束時間小于處理時間間隔，所述分析單元將調整兩點的輸液速度，并重新計算所有輸液點的輸液進度和預估結束時間，直到得到一個合理的時間間隔，并將速度的控制指令發(fā)給所有輸液點。

所述調度單元4，用于通過視頻和/或音頻的方式提醒護士處理輸液情況，并根據需要控制或者調節(jié)某個輸液點的輸液速度。

所述并發(fā)無線傳輸單元2采用星型組網模型，所述無線傳輸模塊21為433M無線模塊。

所述點滴速度測量模塊12采用反射式紅外光電傳感器測量液滴，采集計數。當液滴滴落時，反射式紅外光電傳感器檢測到光反射，從而產生一個電平信號，該電平信號經過放大器放大后輸入到定時器NE555的輸入端，定時器通過多個電平信號的間隔來計算點滴速度。

所述儲液液面檢測模塊采用反射式紅外光電傳感器，并設置臨界儲液液面在警戒液位處。當瓶內液體的液面高度低于警戒液位時，反射式紅外光電傳感器將檢測到反射光，傳感器相應得產生電平信號，通過對該類電平信號的監(jiān)測來實現(xiàn)對液面高度的檢測。

所述點滴速度控制模塊15包括步進電機，所述步進電機接收來自分布式控制器11的控制信號，根據控制信號控制輸液滴管的松緊度，從而實現(xiàn)點滴速度控制。

所述分布式傳感器的工作流程為，在初始化后，通過儲液液面檢測模塊讀取液面高度，通過無線傳輸模塊接收無線指令，如有指令則執(zhí)行無線指令，否則，則繼續(xù)讀取液面高度，等待無線指令。

綜上，本發(fā)明采用無線通信的手段，可以實時采集液位情況，經過大數據統(tǒng)籌分析，遠程控制輸液的速度，總體調度，避免出現(xiàn)峰值護士無法同時處理的情況，采用自動化手段對輸液進行監(jiān)測、控制和報警，同時解決病房內高度密集輸液病人的并發(fā)通信及控制的問題，讓護理人員監(jiān)控病人打點滴的進程時間得到充分利用。通過對醫(yī)用液體儲量的監(jiān)測，讓醫(yī)護人員可隨時了解液體余量，并能在液體缺少時提醒護理人員及時處理，保證醫(yī)療設備安全有效的運行，提高醫(yī)護人員的工作效率，杜絕事故隱患。

附圖說明

通過以下參照附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中：

圖1示出了根據本發(fā)明的分布式大容量智能輸液檢測系統(tǒng)的模塊圖；

圖2示出了根據本發(fā)明的分布式大容量智能輸液檢測系統(tǒng)整體流程圖；

圖3示出了根據本發(fā)明的智能輸液檢測系統(tǒng)的輸液點的分布式控制器的工作流程圖；

圖4示出了根據本發(fā)明的點滴速度測量模塊的測量流程圖；

圖5示出了根據本發(fā)明的儲液液面檢測模塊的檢測流程圖。

圖中的附圖標記所分別指代的技術特征為：

1、液位數據采集控制單元；11、分布式控制器；12、點滴速度測量模塊；13、儲液液面檢測模塊；14、報警模塊；15、點滴速度控制模塊；2、并發(fā)無線傳輸單元；21、無線傳輸模塊；22、大容量數據并發(fā)服務器；3、大數據分析單元；4、調度單元。

具體實施方式

以下基于實施例對本發(fā)明進行描述，但是本發(fā)明并不僅僅限于這些實施例。

參見圖1，示出了根據本發(fā)明的具體實施例的分布式大容量智能輸液檢測系統(tǒng)的模塊圖，圖2示出了根據本發(fā)明的分布式大容量智能輸液檢測系統(tǒng)整體流程圖。

該分布式大容量智能輸液檢測系統(tǒng)包括：至少一個液位數據采集控制單元1，并發(fā)無線傳輸單元2，大數據分析單元3和調度單元4；所述液位數據采集控制單元1與并發(fā)無線傳輸單元2、調度單元4相連，大數據分析單元3分別與并發(fā)無線傳輸單元2和調度單元4相連。

液位數據采集控制單元1包括分布式控制器11，點滴速度測量模塊12，儲液液面檢測模塊13，報警模塊14，點滴速度控制模塊15。其中，分布式控制器11用于與液位數據采集控制單元中的各模塊，以及無線傳輸模塊連接，接收信息并發(fā)出控制指令。點滴速度測量模塊12用于測量點滴輸液的速度。儲液液面檢測模塊13用于檢測輸液瓶的液面高度，并在到達給定輸液位置時，認為輸液過程已經結束，控制報警模塊14發(fā)出報警。點滴速度控制模塊15用于控制點滴輸液的速度。

并發(fā)無線傳輸單元2包括無線傳輸模塊21，大容量數據并發(fā)服務器22。無線傳輸模塊21與液位數據采集控制單元1中的分布式控制器11相連，用于將液位數據采集控制單元1采集到的液面數據和點滴速度數據傳輸給大容量數據并發(fā)服務器22，并接收來自大容量數據并發(fā)服務器22的點滴速度控制信號。大容量數據并發(fā)服務器22用于和無線傳輸模塊21通訊，接收各輸液點的無線傳輸模塊21所傳輸的液面數據和點滴速度數據，并傳輸相應控制指令。

大數據分析單元3，用于接收所述大容量數據并發(fā)服務器22中的各輸液點的液面數據和點滴速度數據，設定某個監(jiān)測點的處理時間間隔，將各個監(jiān)測點的輸液進度進行排隊，并對結束時間預估，如果任意兩個相鄰的監(jiān)測點預估結束時間小于處理時間間隔，所述分析單元將調整兩點的輸液速度，并重新計算所有輸液點的輸液進度和預估結束時間，直到得到一個合理的時間間隔，并將速度的控制指令發(fā)給所有輸液點。最終系統(tǒng)將得到一個穩(wěn)定的輸液次序和速度控制的平衡。

大數據的分析和調度將護士的工作變的更有秩序，全局掌握輸液進度，不會同時出現(xiàn)輸液完畢的情況，并將相鄰進度的輸液結束時間合理拉開，不僅提升了護士的工作效率，更提前做到了預測預判，減少工作差錯的風險

所述調度單元4，用于通過視頻和/或音頻的方式提醒護士處理輸液情況，并根據需要控制或者調節(jié)某個輸液點的輸液速度。

調度單元4單元屬于用戶交互部分，例如可以設置在護士站，系統(tǒng)將調度和監(jiān)測結果推送到護士調度臺，通過直觀的柱狀圖，時間倒計時，報警鈴等多種方式提醒護士處理輸液情況，護士也可以根據需要控制和調節(jié)任何一個監(jiān)測點的輸液速度，比如臨時任務拉長的某個監(jiān)測點的處理時間，通過人工設置，其相鄰的監(jiān)測點的輸液速度和后續(xù)有影響的監(jiān)測點將自動調節(jié)，以匹配人工處理的速度，到達輸液工作的有序管理調度的目的。上述數據將傳輸至點滴速度控制模塊15，通過控制點滴輸液的速度來實現(xiàn)輸液的有序管理調度。

本發(fā)明在輸液臨床中，將實時采集，實時統(tǒng)籌分析，實時輸液速度控制，預警提示等各個環(huán)節(jié)串聯(lián)起來形成有機統(tǒng)一整體，與傳統(tǒng)的偏重液面的監(jiān)測的單一裝置相比，使輸液管理自動化，智能化水平更高，更加安全，調度合理。

進一步的，所述并發(fā)無線傳輸單元2采用星型組網模型，所述無線傳輸模塊21為433M無線模塊，這樣，該并發(fā)無線傳輸單元能夠采用輪詢的方式采集數據，所有的液位數據采集控制單元所連接的433M無線模塊都處于監(jiān)聽狀態(tài)，大容量數據并發(fā)服務器廣播查詢命令，所有的無線模塊收到后查看自己的地址，如果跟自己地址匹配，就把數據發(fā)送到并發(fā)服務器，根據實測一秒鐘內至少完成20個模塊的數據交互，系統(tǒng)滴速范圍為60-80滴/分，兩滴之間的最小間隔時間為0.75s，10滴的時間間隔，系統(tǒng)就可以輪訓100多個監(jiān)測點的數據，實時性完全滿足應用的需要。

采用這種通信模式的優(yōu)點為：接入的用戶量大，不會形成沖突干擾，同時433M繞射能力強，信號穿墻效果好，并排多個房間覆蓋效果好。而WIFI，ZIGBEE在2.4G的頻段上，繞射能力差，室內信號很難完全覆蓋。組網用戶數有限，一般WIFI路由器介入64用戶就到了上限，ZIGBEE號稱介入用戶量大，實測超過32用戶干擾陡增，經常掉線，輪詢的方式還避免了大并發(fā)量的通信沖突。

進一步的，所述點滴速度測量模塊12采用反射式紅外光電傳感器采集計數。該點滴速度測量模塊12設置在輸液管液滴產生處的附近。直接反射式光電開關是一種集發(fā)射器和接收器于一體的傳感器，當有被檢測物體經過時，將光電開關發(fā)射器發(fā)射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關就產生了開關信號。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，直接反射式的光電開關是首選的檢測模式。

在進行液體點滴速度測量時，檢測精度是衡量系統(tǒng)精確性的一個最重要指標。將滴管放置在檢測用槽形光耦的中間，在檢測過程中，液滴呈近橢圓狀向下加速運動并通過槽型光耦。由于液滴的表面是曲面，上半部與下半部將光線兩次折射，使接收端接收不到光，僅在液滴中部光線可以直射穿過，產生這樣的波形是不穩(wěn)定的，干擾較大。

為了解決上述問題，點滴速度測量模塊12采用了定時器NE555接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，將輸出脈沖波形整形后再輸入分布式控制器11。參見圖4，示出了根據本發(fā)明的點滴速度測量模塊的測量流程圖，當液滴滴落時，反射式紅外光電傳感器檢測到光反射，從而產生一個電平信號，該電平信號經過放大器放大后輸入到定時器NE555的輸入端，定時器通過多個電平信號的間隔來計算點滴速度。

進一步的，液位檢測是指輸液時，當液面低于給定的輸液位置時，認為輸液過程己經結束，應發(fā)出報警信號，停止輸液操作，以保證患者的安全。

儲液液面檢測模塊13也采用反射式紅外光電傳感器，并設置臨界儲液液面在警戒液位處。參見圖5，示出了根據本發(fā)明的儲液液面檢測模塊的檢測流程圖。示例性的，反射式紅外光電傳感器包括紅外發(fā)射二極管和紅外接收三極管，當瓶內藥液液面在光路之上時，反射式紅外光電傳感器中的紅外接收三極管不能接收到紅外發(fā)射二極管發(fā)出的光，從而截止。當瓶內液體的液面高度低于警戒液位時，反射式紅外光電傳感器將檢測到反射光，傳感器相應得產生電平信號，通過對該類電平信號的監(jiān)測來實現(xiàn)對液面高度的檢測。此時驅動相應電路發(fā)出報警信號，通知醫(yī)護人員及時采取措施。報警時的輸液剩余量應該足夠，符合護理人員對藥液剩余量的要求。

進一步的，所述點滴速度控制模塊15，包括步進電機，所述步進電機接收來自分布式控制器11的控制信號，控制輸液滴管的松緊度，從而達到控制輸液速度的目的。

所述分布式控制器11，可以由單片機實現(xiàn)，其工作流程如圖3所示，在初始化后，通過儲液液面檢測模塊13讀取液面高度，通過無線傳輸模塊21接收無線指令，如有指令則執(zhí)行無線指令，例如，加快或者延緩點滴速度，否則，則繼續(xù)讀取液面高度，等待無線指令，如此循環(huán)。

總結上述，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點：

(1)輸液采集，控制，調度一體化，智能化

本發(fā)明在輸液臨床中，將實時采集，實時統(tǒng)籌分析，實時輸液速度控制，預警提示等各個環(huán)節(jié)串聯(lián)起來形成有機統(tǒng)一整體，與傳統(tǒng)的偏重液面的監(jiān)測的單一裝置相比，使輸液管理自動化，智能化水平更高，更加安全，調度合理。

(2)輸液大數據統(tǒng)籌分析控制、節(jié)約成本

利用本發(fā)明所開發(fā)的裝置和系統(tǒng)，對輸液過程數據進行大數據分析，有利于科學管理，效率高、更加安全，減少人工勞動，節(jié)約成本。

下面通過實施例對本發(fā)明再進一步詳細說明。

將液位采集控制單元安置在病人的輸液器材上，點滴速度測量模塊測量藥液的點滴速度，儲液液面控制檢測模塊測量儲液量并判斷是否報警，點滴速度控制模塊控制藥液滴落的速度。液位數據采集控制單元通過433M無線通信網絡與大容量數據并發(fā)服務器建立通信連接，上傳采集的藥液點滴速度和儲液量信息，接收上層下發(fā)的點滴速度控制命令。大數據并發(fā)服務器處理來自n個液位數據采集控制單元上報的數據信息，并分發(fā)上層命令。大數據分析單元分析液位數據采集控制單元上報的數據，根據藥液量和速度規(guī)劃合理的護士看護護理計劃安排。護士站通過調度單元獲取各個病人輸液的點滴速度、儲液量情況及護理規(guī)劃安排，通過調度單元對任一病人的輸液點滴速度進行控制。

本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。