輸液器監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種醫(yī)療輔助設備，特別涉及一種輸液器監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。
【背景技術】
[0002]目前病人在醫(yī)院或住家輸液時候，因為無法準確知曉輸液的剩余時間，在輸液過程中多有焦慮等待的心情;另一方面，護士也大都通過經(jīng)驗估計輸液的剩余時間，給工作帶來諸多不便。如何在輸液過程中準確測量輸液的剩余重量和剩余時間，是一個值得研究并亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明是針對現(xiàn)在醫(yī)院輸液工作量繁重的問題，提出了一種輸液器監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法，可實時測量輸液的剩余重量(精度0.lg，約5滴)和剩余時間(精度10S)，當輸液剩余時間小于設定值時(如10分鐘)會自動切報警。數(shù)據(jù)的采集與顯示可在安卓智能手機上實現(xiàn)，讓病人和護士隨時掌握輸液的剩余時間，大大緩解病人的緊張心情與護士的工作壓力。
[0004]本發(fā)明的技術方案為:一種輸液器監(jiān)測系統(tǒng)，輸液瓶懸掛在精密拉力傳感器上，拉力傳感器采集輸液瓶實時重量，拉力傳感器輸出經(jīng)放大后輸入到模數(shù)轉換模塊，模數(shù)轉換模塊輸出接單片機，單片機內部計算后實時輸出輸液剩余重量、流速和剩余時間數(shù)據(jù)，單片機通過藍牙模塊與安卓智能手機通訊，安卓智能手機實時顯示液的剩余重量，流速和剩余時間信息，單片機輸出報警信號到LED燈顯示。
[0005]所述拉力傳感器選用量程為輸液器滿液重量的S型全橋拉力傳感器，傳感器的輸出靈敏度為2.0mv/V。
[0006]所述輸液器監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，具體步驟如下:
1)安卓智能手機發(fā)送數(shù)據(jù)采集信號到單片機，單片機用設定的采樣時間間隔對輸液器重量進行實時采集；
2)單片機進行數(shù)據(jù)計算:
傳感器采集到的重量值為Wo，輸液瓶的毛重為1，則輸液凈重:
Wnet=Wo-Wl，單位:g;
傳感器的米樣時間間隔為Ts秒，相鄰2次的米樣值記作Wnet—Last, Wnet_Curr，利用差分原理，可得到當前的輸液流速Vcurr為:
V Curr-( WnetLast -wnet_ Curr )/Ts，單位:g/s;
初次預估剩余時間TLrft為:
TLef t—Wnet_Curr/ Vcurr ,與: S ;
再將輸液凈重值與輸液流速值進行迭代，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動更新:
VLast=V curr j wnet_ Last =wnet_ Curr X
3)單片機對計算數(shù)據(jù)進行處理:
將重量單位由g改為mg; 當前流速測量值大于每秒輸液10滴的速度，作為無效數(shù)據(jù)，則將前一次測得的輸液流速值代替當前值；
連續(xù)測量5次對數(shù)據(jù)排序，取其中值為輸出；
當輸液剩余時間小于設定值時，單片機輸出報警信號；
將剩余重量、流速和剩余時間三種數(shù)據(jù)包的報頭分別添加了 ‘a’、‘b’、‘c’三個字符作為區(qū)分；
4)單片機送數(shù)據(jù)到安卓智能手機，手機接收到數(shù)據(jù)后會先判斷數(shù)據(jù)包第一位字符，然后截取從字符開始到最后的數(shù)據(jù)，根據(jù)字符的不同對數(shù)據(jù)進行分類顯示；
5)安卓智能手機發(fā)送停止數(shù)據(jù)采集信號到單片機，單片機停止采集。
[0007]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明輸液器監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法，數(shù)據(jù)采集與顯示指令由安卓手機上直接發(fā)送，有利于醫(yī)院輸液信息的計算機管理;采用高精度拉力傳感器與24位的數(shù)據(jù)采集(ADC)模塊，測試精度高；電池供電，使用方便;不需要光電傳感器，安裝方便成本較低;采用抗干擾迭代算法實現(xiàn)輸液流速與輸液剩余時間的可靠預估;預留Zigbee無線接口，便于后續(xù)與醫(yī)院現(xiàn)有的醫(yī)患管理計算機信息系統(tǒng)進行集成。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明輸液器監(jiān)測系統(tǒng)結構示意圖；
圖2為本發(fā)明輸液器監(jiān)測系統(tǒng)電路圖；
圖3為本發(fā)明輸液器監(jiān)測系統(tǒng)中手機工作流程圖。
【具體實施方式】
[0009]如圖1所示輸液器監(jiān)測系統(tǒng)結構示意圖，輸液瓶懸掛在精密拉力傳感器上，在輸液過程中拉力傳感器感知剩余輸液的重量。拉力傳感器輸出的mV級電壓信號經(jīng)放大后輸入到24位ADC模塊，實現(xiàn)STC15W4K單片機實時采集剩余液體重量。STC15W4K單片機比傳統(tǒng)的51微控制器運行速度更快、程序不易被惡意破解、功耗更低。在STC15W4K單片機內部，采用抗干擾迭代算法實現(xiàn)輸液流速與輸液剩余時間的可靠預估。STCl 5W4K單片機通過RXD、TXD串口與藍牙模塊連接，將輸液剩余重量，流速和剩余時間信息通過藍牙模塊發(fā)送給安卓智能手機。藍牙模塊的最大發(fā)射功率+1dB，可靠傳輸距離可達30米，滿足醫(yī)院輸液大廳的使用要求。在安卓智能手機端，我們開發(fā)了相應的應用程序APP?？上驕y試終端STC15W4K單片機發(fā)送數(shù)據(jù)采集、停止采集指令，并實時顯示液的剩余重量，流速和剩余時間信息。當剩余時間小于安全閥值(譬如6分鐘)，則STC15W4K單片機點亮紅色LED燈報警。
[0010]輸液器監(jiān)測系統(tǒng)作用在于:(I)接收智能手機端的數(shù)據(jù)采集指令。(2)實時感知輸液器內剩余液體的重量，經(jīng)迭代評估后給出輸液剩余時間。(3)并將上述信息發(fā)送到智能手機端。為此，我們設計了如圖2所示輸液器監(jiān)測系統(tǒng)電路圖，Ul為STC15W4K單片機，與傳統(tǒng)的51單片機相比較，其運行速度更快、便于加密、功耗更低;U2為24位的ADC模塊，負責將拉力傳感器輸出的毫伏級微弱信號放大后經(jīng)DOUT引腳輸入到STC15W4K微控制器;J2接口外接藍牙模塊，負責與智能手機的數(shù)據(jù)通信;J3接口用于程序下載，并預留為后續(xù)Zigbee無線組網(wǎng)的接口；電路采用4節(jié)5號干電池供電(供電電壓為6V)，經(jīng)Ul標示的LM7805穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓在5V，為單片機與ADC模塊供電。C7為0.1沾的濾波電容;1^1，1^2與1^3分別為電源指示燈、數(shù)據(jù)采集指示燈與報警指示燈。
[0011 ]對于輸液剩余時間的抗干擾迭代預估算法如下:
傳感器采集到的重量值為Wo，輸液瓶的毛重為1，則輸液凈重:
Wnet=Wo-Wl (單位:g)(I)
傳感器的采樣時間間隔為Ts秒，相鄰2次的采樣值記作Wnet—