專利名稱：基于針頭滴速突變效應的輸液監測方法
技術領域：
本發明涉及一種輸液監測方法，尤其是一種基于針頭滴速突變效應的的輸液結束判定方法。
背景技術：
目前醫院中有二類輸液系統。一種是輸液泵，另一種是使用重力。泵輸液系統非常昂貴，且維護復雜。另一種是傳統的重力輸液系統，其價格便宜，使用方便。所以許多醫護人員選擇使用傳統的重力輸液系統。重力輸液系統有以下三部分組成1 :輸液容器，2 輸液管，輸液管的一頭通過輸液針與輸液容器連接，用來接受醫用液體。輸液管的另外一頭接到靜脈針插入病人靜脈輸液。在輸液管上裝一個流量開關，手動控制輸液流速，輸液管并含有輸液滴管用于觀察輸液滴速；3 :進氣管，進氣管一頭插入輸液容器，另外一頭裸露在空氣中，使輸液容器內保持空氣壓力，保證藥液在一定壓力下，依靠重力順利流入病人靜脈 內。為了使輸液過程安全順利，病人和護士需要不斷的監視輸液容器內藥液變化情況，觀測其輸液液量，液速，輸液時間和剩余藥液等。這成為醫護人員的一大負擔，為此迫切需要一個輸液監測和報警系統。目前社會上關于靜脈輸液報警系統專利很多，但是都沒有真正應用起來，主要原因是可靠性差，使用操作麻煩，增加醫護人員的工作量，并且不可靠。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種新的基于針頭滴速突變效應的輸液監測方法，可用于輸液結束報警，能夠作為輸液監測系統的一個重要組成部分。所述針頭滴速突變效應系本發明申請人在實驗中首先發現，并提出了相應理論加以證明。按照本發明提供的技術方案，所述基于針頭滴速突變效應的輸液監測方法為采用紅外傳感器測定輸液滴管中藥液滴速，在滴速突然降低時，判斷為輸液結束；所述滴速突然降低是指瞬時滴速降低值大于或等于設定的臨界值。紅外傳感器測得兩滴藥液的間隔時間t，所述瞬時滴速定義為其倒數Ι/t，單位滴/分。為保證監測的精確性，使用重力傳感器判斷輸液容器中剩余液量，在藥液液面接近輸液容器底部，即所述剩余液量小于設定值時，觀察藥液滴速隨時間的變化。也可以根據輸液起始液量和紅外傳感器測得的藥液滴速計算輸液容器中剩余液量，在藥液液面接近輸液容器底部，即所述剩余液量小于設定值時，觀察藥液滴速隨時間的變化。剩余液量采用剩余藥液重量Wr衡量，剩余藥液重量Wr定義為起始藥液重量和減少藥液重量之差；當滿足下述條件之一時，認為藥液液面接近輸液容器底部a、Wr小于第一設定值，b、總重量減小到設定的空輸液容器重量加上第二設定值。輸液容器掛在重力傳感器下方，重力傳感器測量的重量信號傳送到監測器進行分析，監測器計算輸液速度，輸液液量和輸液時間。所述紅外傳感器安裝在輸液滴管外側，測得的時間信號傳送到監測器進行分析，得到藥液滴速。所述監測器包括報警裝置和顯示屏，并含天線用于和醫院網絡系統及護士中心進行無線通訊。本發明的優點是基于針頭滴速突變效應的輸液監測方法，其精度高，可靠性好，使用方便，能夠作為輸液監測系統的一個重要組成部分，真正解決護士和病人在輸液吊滴時的不便。


圖I為實施本發明所述方法相關的輸液系統和相關的監測裝置。圖2為輸液容器示意圖。圖3為滴速隨時間變化的示意圖。圖4為滴速隨時間變化的實驗數據圖。圖5為基于針頭滴速突變效應實施的輸液報警流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。如圖I所示是實施本發明所述方法相關的輸液系統和相關的監測裝置。所述輸液系統由輸液容器I (吊滴瓶或吊滴袋)、輸液針2、進氣針3、輸液管4、進氣管5組成。輸液針2和進氣針3插入輸液容器I底部，輸液管4和進氣管5分別和輸液針2、進氣針3相連接，進氣管5另外一頭裸露在空氣中，使輸液容器I內保持空氣壓力，輸液管4的另外一頭接到靜脈針插入病人靜脈輸液，輸液容器I內藥液6依靠重力流入病人靜脈內。輸液管4包含輸液滴管7和輸液開關8,輸液滴管7用于觀察輸液滴速,輸液開關8用于調整輸液速度。相關的監測裝置由重力傳感器10，紅外傳感器11和監測器12組成。輸液容器I掛在重力傳感器10下方，重力傳感器10測量輸液重量，所測重量信號傳送到監測器12進行分析，得到輸液速度、輸液液量和輸液時間等參數。紅外傳感器11安裝在輸液滴管7外側，紅外傳感器11測的時間信號傳送到監測器12分析，得到精確的輸液速度。輸液容器I中剩余液量可由重力傳感器10判斷，或根據輸液起始液量和紅外傳感器11測得的輸液速度估算。監測器12含顯示器9，用于顯示輸液參數和報警。監測器12并含天線用于和醫院網絡系統及護士中心13進行無線通訊。輸液針2插入輸液容器I底部，正常輸液時輸液針2頂端浸泡在藥液6中，我們在實驗中觀察到當藥液6液面接近(如藥液液面高于輸液針頭距離小于Imm)或低于輸液針2頂端的時候，輸液滴速會有大輻下降(即圖3、4所示的“針頭滴速突變效應”)。因此當監測系統接收到發生針頭滴速突變信號，應馬上發出輸液結束報警信號。紅外傳感器測得兩滴藥液的間隔時間t，瞬時滴速Vt (滴/分)則定義為其倒數VtJ八。發生針頭滴速突變效應時，瞬時滴速降低Λ Vt不小于設定臨界值，臨界值可以采用設定常量，如Avt > 3滴/分，或臨界值采用瞬時滴速突變前一段時間內的最小瞬時滴速Vta的設定百分比(如Avt ^ 10%Xvta)等。
根據流體力學原理，voc^Ap +戰Λ),其中液位h為輸液滴管以上的輸液管以及輸液容器中液體的垂直高度；液速V，Λρ為輸液管中液柱二端的壓強差，P藥液密度，g重力加速度。當輸液液面降到輸液針下面，Ap突然變小，液速V會突然減小，這就是輸液針頭滴速突變效應。在正常輸液過程中，進氣針會導入空氣，空氣形成的氣泡會增加輸液容器內的空氣壓，導至輸液滴速突然上升，又突然下降，從而干擾對針頭滴速突變的觀察。為防止由于輸液過程較長，輸液中人為調節速度，或容器中壓力變化產生速度突變引起誤報警，我們可用重力傳感器或紅外傳感器估計輸液液面的高度，當輸液液面接近輸液容器底部時，才開始觀察滴速，并在發生針頭滴速突變時馬上發出輸液結束報警信號。判斷輸液液面是否接近輸液容器底部可以通過剩余液量，可以指剩余藥液的重量、體積，由于只涉及密度換算，因此本質是一樣的。以下以重量為例。在臨床操作中，剩余藥液重量Wr可用起始藥液重量和藥液重量減少量之差來估計，亦可用含液瓶和空瓶之重量差來估計。藥液重量減少量可用重力傳感器測得，起始藥液重量可由監測器判斷或人工輸入。如當Wr小于設定值(如Wr〈10克)時，我們認定為輸液 液面接近輸液容器底部。換句話說當滿足下述條件之一時，認為藥液液面接近輸液容器底部a、Wr小于第一設定值，b、總重量減小到設定的空輸液容器重量加上第二設定值。如圖2所示，針頭滴速突變效應的理論根據討論如下。根據但努利方程，可得~ +席A = -j(v2 -V；),其中P藥液密度，g重力加速度，h輸液滴管以上的輸液管以及輸液容器中輸液液體的垂直高度；Ao藥液在輸液容器上部的截面積；A藥液在輸液管中的截面積，to液面在截面積Ao處的下降速度，V液面在截面積A處的下降速度，Λ P為輸液液體上下壓強差。又根據不可壓縮流體連續性原理，可得At^=Av 。
/η \結合以上兩方程可得到~ +l-y V2 ，
2I AJ
I f I I、上式可轉換為含質量速度vm(kg/s)的方程+ = ^---Γ-—r
1P \A Ao J護士可以人手調整Λρ來調控輸液質量速度Vm，即上文所述輸液速度。在正常輸液情況:士《Jl5可翻他悶;涵。當藥液液位降到輸液容器口頸處，截面積變小為A，Vm變小。更重要的是，當輸液液面降到輸液針下面，Λ P亦突然變小，液速Vm會突然減小，這就是輸液針頭滴速突變效應。圖3為滴速隨時間變化的示意圖，顯示在針頭滴速突變處，滴速突然變小。圖4為滴速隨時間變化的實驗數據圖，顯示在針頭滴速突變處，滴速突然變小。圖5為基于針頭滴速突變效應一實施例的輸液報警流程圖。包括以下步驟采用紅外傳感器測定輸液滴管中藥液滴速20，使用重力傳感器判斷輸液容器中剩余液量21，在藥液液面接近輸液容器底部時，密切觀察藥液滴速隨時間的變化22，在滴速突然降低時，即發生針頭滴速突變效應時，發出輸液結束警報23。
此方法可單獨作為輸液報警器使用，亦可作為輸液監測系統中的報警方法使用。比如，一種重力-紅外傳感器組合式輸液監測系統，可應用此方法于輸液結束報警。·
權利要求
1.基于針頭滴速突變效應的輸液監測方法，其特征是采用紅外傳感器測定輸液滴管中藥液滴速，在滴速突然降低時，判斷為輸液結束；所述滴速突然降低是指瞬時滴速降低值大于或等于設定的臨界值。
2.如權利要求I所述基于針頭滴速突變效應的輸液監測方法，其特征是，紅外傳感器測得兩滴藥液的間隔時間t，所述瞬時滴速定義為其倒數Ι/t，單位滴/分。
3.如權利要求I所述基于針頭滴速突變效應的輸液監測方法，其特征是，使用重力傳感器判斷輸液容器中剩余液量，在藥液液面接近輸液容器底部，即所述剩余液量小于設定值時，觀察藥液滴速隨時間的變化。
4.如權利要求I所述基于針頭滴速突變效應的輸液監測方法，其特征是，根據輸液起始液量和紅外傳感器測得的藥液滴速計算輸液容器中剩余液量，在藥液液面接近輸液容器底部，即所述剩余液量小于設定值時，觀察藥液滴速隨時間的變化。
5.如權利要求3，4所述基于針頭滴速突變效應的輸液監測方法，其特征是，剩余液量采用剩余藥液重量Wr衡量，剩余藥液重量Wr定義為起始藥液重量和減少藥液重量之差；當滿足下述條件之一時，認為藥液液面接近輸液容器底部a、Wr小于第一設定值，b、總重量減小到設定的空輸液容器重量加上第二設定值。
6.如權利要求3所述基于針頭滴速突變效應的輸液監測方法，其特征是，輸液容器掛在重力傳感器下方，重力傳感器測量的重量信號傳送到監測器進行分析，監測器計算輸液速度，輸液液量和輸液時間。
7.如權利要求I所述基于針頭滴速突變效應的輸液監測方法，其特征是，所述紅外傳感器安裝在輸液滴管外側，測得的時間信號傳送到監測器進行分析，得到藥液滴速。
8.如權利要求7所述基于針頭滴速突變效應的輸液監測方法，其特征是，所述監測器包括報警裝置和顯示屏。
9.如權利要求7所述基于針頭滴速突變效應的輸液監測方法，其特征是，所述監測器含天線用于和醫院網絡系統及護士中心進行無線通訊。
全文摘要
本發明提供一種基于針頭滴速突變效應的輸液監測方法，采用紅外傳感器測定輸液滴管中藥液滴速，使用重力傳感器或紅外傳感器判斷輸液容器中的剩余液量，在藥液液面接近輸液容器底部時，密切觀察藥液滴速隨時間的變化，當輸液液面接近和低于輸液針頭時，滴速會突然降低，即發生針頭滴速突變效應，判斷為輸液結束，系統則馬上發出輸液結束警報。此方法可單獨作為輸液報警器使用，亦可作為輸液監測系統中的報警方法使用。比如，一種重力-紅外傳感器組合式輸液監測系統，可應用此方法于輸液結束報警。
文檔編號A61M5/14GK102813975SQ201210341610
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月14日 優先權日2012年9月14日
發明者繆學明, 馮均 申請人:繆學明