本發明涉及醫療設備技術領域，具體地說是一種輸液監測報警器。

背景技術：

眾所周知，靜脈輸液是醫院醫療之中的常用手段之一，隨著目前醫療資源越發的緊張，一個大型醫院的中心輸液室幾個值班護士往往要同時管理百余名患者，需要監測所有患者的輸液情況諸如是否出現凝血，滴停，輸液速度過快，是否輸液結束等情況，特別是當輸液完畢時，若醫護人員未及時采取處置，容易出現空氣形成空氣栓塞危及病人生命。同時，醫院病房往往是房間設置且病房面積大床位多，護士巡視力度不足，如出現無人陪護且不能自理的患者，也會出現以上危險情況。

經檢索，CN2010101217169公開了一種輸液實時監控方法及輸液實時監控裝置的發明專利，其包括對裝好藥水的輸液瓶或輸液袋進行重量檢測的步驟，該步驟包括對輸液瓶或輸液袋的重量進行界定，判斷輸液瓶或輸液袋的容積規格，并對該容積規格的輸液瓶或輸液袋的重量進行預設；它還包括報警步驟，即當所檢測到的輸液瓶或輸液袋的總重量去除所預設的輸液瓶或輸液袋的重量后所余的藥液凈重量進入預設區間時自動報警。本發明在掛上輸液袋后就能自動界定出輸液瓶或輸液袋的容積規格，并通過對該容積規格的輸液瓶或輸液袋的重量進行預設，進行剩余藥液凈重量的判斷，從而完成報警過程。這種裝置的實質性不足是：由于紅外傳感器采集到的電信號需要經過硬件電路濾波處理后，才能得到所需要的信息，因此，設備功耗大，信號強度弱、頻偏大、抗干擾能力弱、采集精度低。

技術實現要素：

本發明的目的在于解決現有技術的不足，提供一種結構新穎、使用方便、設備功耗低、采集精度高、抗干擾能力強的輸液監測報警器。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種輸液監測報警器，設有茂菲氏滴管和報警夾持體，所述茂菲氏滴管上包覆有報警夾持體，其特征在于所述報警夾持體內設有終端節點控制裝置，所述終端節點控制裝置包括報警電路模塊、充電電路模塊、液滴終端微處理模塊、檢測電路模塊和開關電路模塊，所述報警電路模塊、檢測電路模塊和開關電路模塊分別與液滴終端微處理模塊相連接，所述液滴終端微處理模塊經充電電路模塊供電，通過液滴終端微處理模塊統一管理報警電路模塊、檢測電路模塊和開關電路模塊的供電，以達到結構新穎、使用方便、采集精度高的作用。

本發明所述液滴終端微處理模塊是由電容C1、電容C2、電容C3 、電容 C10、電容C11，芯片U1和晶振Y1、Y2構成MCU工作系統，所述電容C3負責芯片U1的內部供電穩壓，電容C1，C2，晶振Y1構成外源晶振系統Ⅰ，供給32.768K的標準震蕩頻率，電容C10，C11，晶振Y2構成外源晶振系統Ⅱ，供給32M的標準震蕩頻率；所述電容C5、電容C6、電容C7、電容C8、電感L1、電感L2、電感L3和電感L4構成巴倫之匹配電路，調節發射天線的阻抗匹配，信號經由PCB天線E1發射與接收，以達到抗干擾能力強的作用。

本發明所述檢測電路包括紅外線發射電路和紅外線接收電路，所述茂菲氏滴管一側的報警夾持體內設有紅外線發射電路，另一側的報警夾持體內設有紅外線接收電路，使紅外線發射電路與紅外線接收電路形成對射來采集茂菲氏滴管內的液滴信息，所述紅外線發射電路包括NPN三極管Q1、紅外發射管D2、電阻R3和電阻R1，所述紅外線接收電路包括電阻R2、紅外接收管D1和電容C4，所述三極管Q1的集電極接VCC供電，當三極管Q1的基極接P10管腳為高電平時，Q1的發射極為高電壓，電流經由電阻R3導通至紅外發射管D2，紅外發射管D2工作，發射出紅外線，電阻R2與紅外接收管D1串聯分別接由VCC與GND兩端，當紅外接收管D1接受到的紅外線強度不同時，其自身阻值發生變化，其K極接P07管腳，并由MCU進行ＡＤ轉換采樣，判斷數據，電容Ｃ４為濾波電容，抑制Ｄ１產生的尾峰沖擊電壓，以達到采集精度高的作用。

本發明所述報警電路是由電阻Ｒ６、ＮＰＮ三極管Ｑ２和蜂鳴器ＬＳ１組成，ＮＰＮ三極管Ｑ２基極接P11口，射級接蜂鳴器正引腳，集電極接電阻R6，電阻R6另一端接VCC，當P11為高電平時，NPN三極管Q2導通，電流經過蜂鳴器，蜂鳴器啟動工作，發出警報。

本發明所述開關穩壓電路由芯片U2，電阻R8，LED二極管D4和高腳開關S1組成，高腳開關一端接電池正極，一端接U2芯片第3引腳，U2芯片第1引腳接地，第2引腳接Ｄ４正極，Ｄ４負極接電阻Ｒ８，Ｒ８另一端接地；當高腳開關閉合時，Ｕ２第３引腳與電池正極導通，獲得最高３.７Ｖ電壓，經自身ＤＣ－ＤＣ穩壓，獲得３.３Ｖ電壓，作為ＶＣＣ對外供應，由第二引腳輸出；此時第二引腳為高電位，帶動LED正常工作，LED發光，指示系統正常工作。

本發明所述充電電路是由USB接口USB1，芯片U3，電容C12，電阻R5，R7，發光二極管D3構成， USB接口接外源USB插頭時，USB接口的第1腳為5V高電平，USB接口的第5腳為地電位，USB接口USB1的第1腳接芯片U3第4腳，USB接口USB1的第5腳接芯片U2的第2腳，芯片U2的第2腳與第5腳之間接電阻R7，R7控制編程充電電流大小；電容C2接入芯片U3的第3腳和第4腳之間，起穩壓作用,電池的正極接如芯片的第4腳，負極接地；電阻R5接入芯片U3的第4腳，另一端接發光二極管正極，發光二極管D3的負極接地；當USB插頭接入時，芯片U3的第4腳為5V電壓，5V電壓經由R5和D3構成一個通路，在電流的驅動下，發光二極管D3工作發光，起到指示充電的作用；芯片U3在第4腳為5V高電平時，啟動工作，第3引腳輸出4.2V電壓，電流大小由第5腳對地電流大小控制，即由R5阻值大小控制，完成對接入芯片第4腳與第2腳的聚合物電池的充電功能。

本發明所述電池為3.7V鋰電池供電，有效工作時長可達20小時，以達到顯著降低功耗的作用。

本發明所述所述液滴終端微處理模塊的MCU采用TI公司的CC2540。

本發明所述液滴終端微處理模塊的監測算法包括輸液速度計時系統和報警計時系統，所述輸液速度計時系統的算法采用門限濾波和遺忘算法處理，其步驟為：紅外對管采集茂菲氏滴管和藥液滴落的漫反射和折射效應的信號并轉換為電信號，液滴終端微處理模塊在充電電路供電情況下上下波動為0.1-0.3V，即檢測到電壓變化為2-8%，由于每一液滴信號都存在一個沖擊尾峰，對于這個信號的處理采用直接將信號進行AD轉換，將采集到的電信號數值放大，并設定兩個門限值，當突破上限值時，標志位置TRUE，突破下限值時標志位置FALSE，標志位經過兩次變換時，記為檢測到一個液滴；若檢測到信號的尾峰沖擊，則根據液滴的時間戳信息比對，判斷液滴頻率，小于一定時間間隔的液滴信息予以忽略；

所述報警計時系統的算法步驟為：液滴終端微處理模塊上每檢測到液滴信號時，報警標志位復位，計時系統二清零；并通過設定報警時長，當長時間檢測不到液滴信號時，計時系統二所計時長超過設定的報警時長，報警標志位掛起，程序驅動報警電路模塊發出警報信息；當再次檢測到液滴信號時，通過對報警標志位復位，可以解除警報；

所述液滴終端微處理模塊的算法步驟為：液滴終端微處理模塊在檢測到液滴信號時，截取時間戳，并比對上一次時間戳，計算出兩液滴信號之間的時間差 QUOTE，并求取相鄰的十個液滴間隔時間的平均值 QUOTE ，并有下列公式得出輸液速度：

QUOTE （公式 3）

并將輸液總量信息與輸液速度以及終端節點的ID號封裝到液滴終端微處理模塊中，以便于通過PC端監控系統和手機端監控系統查詢，使醫生或護士或者陪護人員能夠通過所述PC端監控系統和手機端監控系統實時監控輸液狀態，顯著提高了患者的安全性。

本發明由于采用上述結構，具有結構新穎、使用方便、設備功耗低、采集精度高、抗干擾能力強等優點。

附圖說明

圖1是本發明實施例的結構示意圖。

圖2是圖1的仰視圖。

圖3是本發明中終端節點控制裝置的電氣原理圖。

圖4是圖3中的檢測電路模塊電氣原理圖。

圖5是圖3中報警電路模塊電氣原理圖。

圖6是圖3中液滴終端微處理模塊電氣原理圖。

圖7是圖3中開關電路模塊電氣原理圖。

圖8是圖3中供電電路模塊電氣原理圖。

附圖標記：左夾持體1、右夾持體2、鉸軸3、扭簧9、報警電路模塊4、充電電路模塊5、液滴終端微處理模塊6、檢測電路模塊7、開關電路模塊8。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行說明。

如附圖所示， 一種輸液監測報警器，設有茂菲氏滴管和報警夾持體，所述茂菲氏滴管上包覆有報警夾持體，所述報警夾持體可以采用左夾持體和右夾持體經鉸軸和扭簧相連接的方式對茂菲氏滴管進行夾持，也可以采用套接的方式套在茂菲氏滴管上，還可以采用包覆茂菲氏滴管的方式固定在茂菲氏管上，本發明優選采用所述報警夾持體可以采用左夾持體1和右夾持體2經鉸軸3和扭簧9相連接的方式對茂菲氏滴管進行夾持，以達到使用方便的作用，所述報警夾持體內設有終端節點控制裝置，所述終端節點控制裝置包括報警電路模塊4、充電電路模塊5、液滴終端微處理模塊6、檢測電路模塊7和開關電路模塊8，所述報警電路模塊4、檢測電路模塊7和開關電路模塊8分別與液滴終端微處理模塊6相連接，所述液滴終端微處理模塊6經充電電路模塊5供電，通過液滴終端微處理模塊6統一管理報警電路模塊4、檢測電路模塊7和開關電路模塊8的供電，以達到結構新穎、使用方便、采集精度高的作用。

本發明所述液滴終端微處理模塊6是由電容C1、電容C2、電容C3 、電容 C10、電容C11，芯片U1和晶振Y1、Y2構成MCU工作系統，所述電容C3負責芯片U1的內部供電穩壓，電容C1，C2，晶振Y1構成外源晶振系統Ⅰ，供給32.768K的標準震蕩頻率，電容C10，C11，晶振Y2構成外源晶振系統Ⅱ，供給32M的標準震蕩頻率；所述電容C5、電容C6、電容C7、電容C8、電感L1、電感L2、電感L3和電感L4構成巴倫之匹配電路，調節發射天線的阻抗匹配，信號經由PCB天線E1發射與接收，以達到抗干擾能力強的作用。

本發明所述檢測電路7包括紅外線發射電路和紅外線接收電路，所述茂菲氏滴管一側的報警夾持體內設有紅外線發射電路，另一側的報警夾持體內設有紅外線接收電路，使紅外線發射電路與紅外線接收電路形成對射來采集茂菲氏滴管內的液滴信息，所述紅外線發射電路包括NPN三極管Q1、紅外發射管D2、電阻R3和電阻R1，所述紅外線接收電路包括電阻R2、紅外接收管D1和電容C4，所述三極管Q1的集電極接VCC供電，當三極管Q1的基極接P10管腳為高電平時，Q1的發射極為高電壓，電流經由電阻R3導通至紅外發射管D2，紅外發射管D2工作，發射出紅外線，電阻R2與紅外接收管D1串聯分別接由VCC與GND兩端，當紅外接收管D1接受到的紅外線強度不同時，其自身阻值發生變化，其K極接P07管腳，并由MCU進行ＡＤ轉換采樣，判斷數據，電容Ｃ４為濾波電容，抑制Ｄ１產生的尾峰沖擊電壓，以達到采集精度高的作用。

本發明所述報警電路4是由電阻Ｒ６、ＮＰＮ三極管Ｑ２和蜂鳴器ＬＳ１組成，ＮＰＮ三極管Ｑ２基極接P11口，射級接蜂鳴器正引腳，集電極接電阻R6，電阻R6另一端接VCC，當P11為高電平時，NPN三極管Q2導通，電流經過蜂鳴器，蜂鳴器啟動工作，發出警報，達到自動報警的作用

本發明所述開關穩壓電路8由芯片U2，電阻R8，LED二極管D4和高腳開關S1組成，高腳開關一端接電池正極，一端接U2芯片第3引腳，U2芯片第1引腳接地，第2引腳接Ｄ４正極，Ｄ４負極接電阻Ｒ８，Ｒ８另一端接地；當高腳開關閉合時，Ｕ２第３引腳與電池正極導通，獲得最高３.７Ｖ電壓，經自身ＤＣ－ＤＣ穩壓，獲得３.３Ｖ電壓，作為ＶＣＣ對外供應，由第二引腳輸出；此時第二引腳為高電位，帶動LED正常工作，LED發光，指示系統正常工作。

本發明所述充電電路5是由USB接口USB1，芯片U3，電容C12，電阻R5，R7，發光二極管D3構成， USB接口接外源USB插頭時，USB接口的第1腳為5V高電平，USB接口的第5腳為地電位，USB接口USB1的第1腳接芯片U3第4腳，USB接口USB1的第5腳接芯片U2的第2腳，芯片U2的第2腳與第5腳之間接電阻R7，R7控制編程充電電流大小；電容C2接入芯片U3的第3腳和第4腳之間，起穩壓作用,電池的正極接如芯片的第4腳，負極接地；電阻R5接入芯片U3的第4腳，另一端接發光二極管正極，發光二極管D3的負極接地；當USB插頭接入時，芯片U3的第4腳為5V電壓，5V電壓經由R5和D3構成一個通路，在電流的驅動下，發光二極管D3工作發光，起到指示充電的作用；芯片U3在第4腳為5V高電平時，啟動工作，第3引腳輸出4.2V電壓，電流大小由第5腳對地電流大小控制，即由R5阻值大小控制，完成對接入芯片第4腳與第2腳的聚合物電池的充電功能。

本發明所述電池為3.7V鋰電池供電，有效工作時長可達20小時，以達到顯著降低功耗的作用。

本發明所述所述液滴終端微處理模塊的MCU采用TI公司的CC2540。

本發明所述液滴終端微處理模塊6的監測算法包括輸液速度計時系統和報警計時系統，所述輸液速度計時系統的算法采用門限濾波和遺忘算法處理，其步驟為：紅外對管采集茂菲氏滴管和藥液滴落的漫反射和折射效應的信號并轉換為電信號，液滴終端微處理模塊在充電電路供電情況下上下波動為0.1-0.3V，即檢測到電壓變化為2-8%，由于每一液滴信號都存在一個沖擊尾峰，對于這個信號的處理采用直接將信號進行AD轉換，將采集到的電信號數值放大，并設定兩個門限值，當突破上限值時，標志位置TRUE，突破下限值時標志位置FALSE，標志位經過兩次變換時，記為檢測到一個液滴；若檢測到信號的尾峰沖擊，則根據液滴的時間戳信息比對，判斷液滴頻率，小于一定時間間隔的液滴信息予以忽略；

所述報警計時系統的算法步驟為：液滴終端微處理模塊上每檢測到液滴信號時，報警標志位復位，計時系統二清零；并通過設定報警時長，當長時間檢測不到液滴信號時，計時系統二所計時長超過設定的報警時長，報警標志位掛起，程序驅動報警電路模塊發出警報信息；當再次檢測到液滴信號時，通過對報警標志位復位，可以解除警報；

所述液滴終端微處理模塊的算法步驟為：液滴終端微處理模塊在檢測到液滴信號時，截取時間戳，并比對上一次時間戳，計算出兩液滴信號之間的時間差 QUOTE ，并求取相鄰的十個液滴間隔時間的平均值 QUOTE ，并有下列公式得出輸液速度：

QUOTE （公式 3）

并將輸液總量信息與輸液速度以及終端節點的ID號封裝到液滴終端微處理模塊中，以便于通過PC端監控系統和手機端監控系統查詢，使醫生或護士或者陪護人員能夠通過所述PC端監控系統和手機端監控系統實時監控輸液狀態，顯著提高了患者的安全性。

本發明在使用時，可與PC短監控系統和手機端監控系統相連接，當收到PC端監控系統輪詢指令時，液滴終端微處理模塊中的數據包即上傳至PC端監控系統，醫生通過PC端監控系統內輸入的患者病例信息，并采用輪詢查詢的方式逐個連接讀取終端節點上的有效信息，對單個終端節點設備連接讀取信息到斷開連接的時間不超過5ms，即1秒鐘內即可完成100個終端節點的信息采集，高效快捷。

當在手機端監控系統上查詢時，所述手機端監控系統接收液滴終端微處理模塊上傳的數據包中的每一滴時間戳和液滴總量，并計算得出輸液速度、輸液液體剩余量、輸液剩余時間、是否滴停和電量信息，使醫生或護士或者陪護人員能夠通過所述手機端監控系統實時監控輸液狀態。

當檢測到工作電壓低于3.3V時，通過液滴終端微處理模塊將電量低的信息上傳至PC上位機中的PC端監控系統，對PC上位機發出電量低的警報，提示醫護人員更換電池。

本發明由于采用上述結構，具有結構新穎、使用方便、設備功耗低、采集精度高、抗干擾能力強等優點。