一种输液监测系统的制作方法

本实用新型属于监测技术领域，特别涉及一种输液监测系统。

背景技术：

在输液过程中，若没有及时发现输液瓶里的药水已输完，则大量的空气就会进如血管中，从而造成空气栓塞。若在短时间内进入血管的空气量过多，空气与血液会在右心房和右心室中混合形成泡沫状血液，这种泡沫状血液在心脏收缩时无法排出，易阻塞于右心室和肺动脉干出口，最严重时可导致血液循环中断而危及生命。

若在短时间内少量空气进入血管，虽不会形成泡沫状血液，但仍有可能形成气泡而阻塞局布细小血管，影响血液的循环以及局部血流不畅，从而引起一些临床症状。

为了避免上述情况发生，传统的方法是：输液者或医护人员通过肉眼观察输液瓶内的药水即将输完后，让医护人员终止输液或更换输液瓶。

然而，在输液的时候，输液者时常犯困，若旁边没有人照看或者医护人员较忙，容易忽略输液瓶内的剩余药水量，从而使空气通过输液管进入到输液者的身体内，给输液者的健康造成威胁。

技术实现要素：

本实用新型为了克服上述现有技术的不足，提供了一种输液监测系统，本系统仅为监测输液提供一个良好的物质基础。本输液监测系统能够及时发现输液瓶内的剩余药水量，避免空气通过输液管进入到输液者的身体内。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

本实用新型提供一种输液监测系统，包括：称重传感器、AD转换模块、第一微处理器、第一电源模块和第一通讯模块，所述称重传感器设置在用于挂置输液瓶的悬挂装置上，所述悬挂装置吊设在输液架上，所述称重传感器用于测量所述输液瓶的重量；所述第一微处理器分别与所述AD转换模块、第一电源模块和第一通讯模块电连接；所述AD转换模块还与所述称重传感器电连接；所述第一通讯模块用于发送相关输液信息。

进一步，本输液监测系统，还包括：第二通讯模块、第二微处理器、第二电源模块和提醒模块，所述第二通讯模块与所述第一通讯模块之间通讯连接；所述第二通讯模块还与所述第二微处理器之间通讯连接；所述第二微处理器还分别与所述第二电源模块、提醒模块电连接。

进一步，所述提醒模块包括显示屏和/或扬声器，所述显示屏通过驱动电路与所述第二微处理器电连接；所述扬声器通过电子开关与所述第二微处理器电连接。

进一步，所述电子开关包括继电器，所述继电器的线圈与所述第二微处理器电连接，所述继电器的常开触点与所述扬声器电连接。

进一步，所述悬挂装置包括上连杆、下连杆，所述上连杆的一端设置有用于挂置在所述输液架上的挂环，所述上连杆的另一端设置有上连接部，所述上连接部可拆卸连接于所述称重传感器；所述下连杆的一端设置有用于挂置输液瓶的挂钩，所述下连杆的另一端设置有下连接部，所述下连接部可拆卸连接于所述称重传感器。

进一步，输液监测系统，还包括：按键，所述按键与所述第一微处理器电连接。

进一步，所述AD转换模块与所述第一微处理器之间连线的长度在40cm以内。

进一步，所述称重传感器为桥式称重传感器，所述桥式称重传感器包括电阻应变式压力传感器或电容压力传感器或压电式压力传感器；所述AD转换模块是型号为HX711的8位AD转换器或型号为PCF8591的24位AD转换器。

进一步，所述第一通讯模块、第二通讯模块均为Zigbee通讯模块。

进一步，所述第一微处理器为宏晶科技生产的STC12C5A32S2系列单片机；所述第二微处理器为树莓派。

本实用新型的有益效果在于：

1)本实用新型中输液监测系统是由称重传感器、AD转换模块、第一微处理器、第一电源模块和第一通讯模块等构成，其中称重传感器、AD转换模块、第一微处理器、第一电源模块和第一通讯模块均是由线路和物理部件构成，本输液监测系统仅为监测输液提供一个良好的物质基础。

其中，称重传感器随时测量出输液瓶的重量信息，AD转换模块对重量信息进行模数转换后，传输给第一微处理器；第一微处理器判断出输液瓶内药水的剩余量后，通过第一通讯模块发出相应的信息。本输液监测系统能够随时监测到输液瓶内药水的剩余量，及时发现输液瓶内药水是否即将输完，避免因空气通过输液管进入到输液者身体内，而给输液者的健康造成威胁。此外，本实用新型具有安全可靠、实用性强、成本低廉、易维护等优点。

2)本实用新型中第二通讯模块、第二微处理器、第二电源模块、提醒模块均是由线路和物理部件构成，提供一个管理、提醒平台。第二通讯模块接收第一通讯模块发出的信息，第二微处理器器根据接收到的信息，判断是否发出提醒信息；从而及时提醒医护人员及时终止输液或更换输液瓶，进而保证输液者的健康。

3)本实用新型中悬挂装置，称重传感器通过上连杆挂在输液架上，输液瓶通过辅助部件，例如吊篮或绳索，通过下连杆挂在称重传感器的下方；称重传感器与上连杆、下连杆之间可拆卸连接，不仅可以实现称重传感器对输液瓶进行称重，还具有安装、拆卸方便等优点。

4)本实用新型中按钮主要用于启动程序，有效地避免不必要的电能浪费，有助于节约能源。

5)本实用新型中AD转换模块与第一微处理器之间的连线长度在40cm内，可以避免受到外界因素的干扰，从而影响数据采集、传输的准确性，降低了制作成本，提高了系统的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型中输液监测系统的一部分框图；

图2为本实用新型中输液监测系统的另一部分框图；

图3为本实用新型中输液监测系统的一部电路原理图；

图4为本实用新型中输液监测系统的另一部电路原理图；

图5为本实用新型中悬挂装置的结构示意图；

图中标注符号的含义如下：

11—称重传感器 12—AD转换模块 13—第一微处理器

14—第一电源模块 15—第一通讯模块 21—第二通讯模块

22—第二微处理器 23—第二电源模块 24—提醒模块

30—悬挂装置 31—上连杆 32—挂环

33—上连接部 34—下连杆 35—挂钩

36—下连接部

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、图3所示，根据本实用新型的一个实施例，一种输液监测系统，包括：称重传感器11、AD转换模块12、第一微处理器13、第一电源模块14和第一通讯模块15，所述称重传感器11设置在用于挂置输液瓶的悬挂装置30上，所述悬挂装置30吊设在输液架上，所述称重传感器11用于测量所述输液瓶的重量；所述第一微处理器13分别与所述AD转换模块12、第一电源模块14和第一通讯模块15电连接，所述第一电源模块14向各个模块供电；所述AD转换模块12还与所述称重传感器11电连接；所述第一通讯模块15用于发送相关输液信息。按键，所述按键与所述第一微处理器13电连接。按键主要用于启动程序，避免不必要的电能浪费。Zigbee通讯模块则将每次测量的数据反馈给总服务台。第一电源模块14给第一微处理器13(单片机)、AD转换模块12(HX711AD转换器)及称重传感器11供电。

如图2、图4所示，针对上述实施例的改进，本实施例中，本输液监测系统，还包括：第二通讯模块21、第二微处理器22、第二电源模块23和提醒模块24，所述第二通讯模块21与所述第一通讯模块15之间通讯连接；所述第二通讯模块21还与所述第二微处理器22之间通讯连接；所述第二微处理器22还分别与所述第二电源模块23、提醒模块24电连接，所述第二电源模块23向第二通讯模块21、提醒模块24。

如图5所示，针对上述实施例的改进，本实施例中，所述悬挂装置30包括上连杆31、下连杆34，所述上连杆31的一端设置有挂环32，所述上连杆31的另一端设置有上连接部33，所述上连接部33通过螺钉或螺栓可拆卸连接于所述称重传感器11；所述下连杆34的一端设置挂钩35，所述下连杆34的另一端设置有下连接部36，所述下连接部36通过螺钉或螺栓可拆卸连接于所述称重传感器11。

所述第一微处理器13为宏晶科技生产的STC12C5A32S2系列单片机；采用STC 40pin系列单片机作为主控芯片，实现称重等主控功能。STC12C5A32S2系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。该型号主要有以下优点：(1)、网上可以直接买到该型号单片机的最小系统，免去焊接麻烦；(2)、带串口通讯，可以连接zigbee；(3)、4个16位定时器，满足本项目按键扫描、串口波特率设置、内部延时等多方面的需求。

所述第二微处理器22为树莓派Raspberry Pi B+；该树莓派Raspberry Pi B+是英国一个小型的慈善组织发表的一款基于ARM的袖珍计算机，具有体积小、功耗低等优点。树莓派Raspberry Pi B+是软件方面作为当今世界，最受欢迎的mini PC，树莓派爱好者为其定制了相应的LINUX系统，并开发了大量应用，社区资源丰富，有很多可以参考的资料。选择该型号卡片电脑的主要原因有：网络社区发达，可以获得更多帮助；1GHz主频可以满足大量数据处理的需求(本项目只连接了一个终端，但实际应用可以连接很多)；自带GPI0口，可以方便实现报警功能，外接按钮，甚至外接屏幕；自带1个串口通讯，同时支持USB拓展更多串口。

所述称重传感器11为桥式称重传感器11，所述桥式称重传感器11包括电阻应变式压力传感器或电容压力传感器或压电式压力传感器；电容式压力传感器稳定性较差，精度和灵敏度较高，寿命较短，对环境要求苛刻，不易长距离传输。压电式压力传感器稳定性好，精度和灵敏度高，寿命长，但大量程的压力传感器尚待进一步研究。电阻应变式压力传感器稳定性较好，精度和灵敏度较高，寿命较长，对测量环境要求不太严格。因此，选用电阻应变式压力传感器作为测力传感器是最为合适的。采用高精度电阻应变式压力传感器，测量量程0-5kg，测量精度可达5g，满足几乎所有类型的输液瓶规格。

所述AD转换模块12是型号为HX711的8位AD转换器或型号为PCF8591的24位AD转换器。HX711和PCF8591，它们分别是8位转换器和24位转换器，都具有价格低廉的优点。

PCF8591是基于I2C接口的AD/DA转换器，8位精度，四通道AD，单通道DA，电压输出型。PCF8591的特点是：(1)、支持两种接口类型接入目标板：排针或排座；(2)、支持I2C总线级联(通过排针、排座对接的方法，可同时使用多个I2C模块)；(3)、低速AD/DA转换；(4)、PCF8591，I2C接口排针，I2C接口排座，可调电阻，AD输入口，DA输出口，地址跳线端口。

HX711的特点是：(1)、模块工作电压是4.8-5.5v，典型电流1.6mA，带金属屏蔽，强抗干扰，预留MCU(STC15F104)位置，可自行升级二次开发；(2)、两路可选择差分输入，片内低噪声，可编程放大器，可选增益为32、64和128；(3)、片内稳压电路可直接向外部传感器和芯片内A/D转换器提供电源；(4)、片内时钟振荡器无需任何外接器件，必要时也可使用外接晶振或时钟，上电自动复位电路，简单的数字控制和串口通讯；(5)、所有控制由管脚输入，芯片内寄存器无需编程，可选择10Hz或80Hz的输出数据速率，同步抑制50Hz和60Hz的电源干扰。

采用电子秤专用模拟/数字(A/D)转换器芯片HX711对称重传感器11信号进行调理转换，HX711采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片。

本实用新型中使用的称重传感器11(拉力传感器)为传统的桥式传感器，量程3kg，精度达到5g，要求AD转换模块12输出位数至少为3000/5＝600，而8位的PCF8591无法胜任，因为它的精度只有2^8＝256位；所以选用HX711作为本实用新型中的A/D转换模块。

称重传感器11的输出端与所述AD转换器HX711的输入端电连接，所述AD转换器HX711的TXD端与所述单片机STC12C5A32S2的输入端电连接，所述AD转换器HX711的CLK端与所述单片机STC12C5A32S2的CLKOUT端电连接，所述AD转换器HX711的电源端VCC、GND接电源正极、电源负极。

称重传感器11感应被测物重力，输出微弱的毫伏级电压信号。该电压信号经过A/D转换器芯片hx711对传感器信号进行调理转换。HX711采用了海芯科技集成电路专利技术，是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片，内置增益控制，精度高，性能稳定。HX711芯片通过2线串行方式与单片机通信。

所述AD转换模块12与所述第一微处理器13之间连线的长度在40cm以内。AD转换模块12与称重传感器11间的电线越短越好，过长的话会受到各种干扰，AD转换模块12与单片机之间的连线最好也不要超过30cm(实际使用时捆绑在一起的)，如果必须加长的话，可以考虑使用带电磁屏蔽的线以及信号放大器。

所述第一通讯模块15为第一Zigbee通讯模块，所述第一Zigbee通讯模块的RXD端与所述单片机STC12C5A32S2的TXD端电连接；所述第一Zigbee通讯模块的TXD端与所述单片机STC12C5A32S2的RXD端电连接；所述第一Zigbee通讯模块的GND端与按钮的一端电连接，所述按钮的另一端电源负极，所述按钮的另一端还与所述单片机STC12C5A32S2的RD端电连接；所述第一Zigbee通讯模块的VCC端接电源正极。

针对上述实施例的改进，本实施例中，所述提醒模块24包括显示屏和/或扬声器，所述显示屏通过驱动电路与所述第二微处理器22电连接；所述扬声器通过电子开关与所述第二微处理器22电连接。图中用二极管代替了显示屏来介绍其电路原理图，所述驱动电路包括三个驱动芯片(例如驱动芯片7447)，第一驱动芯片的DS端与所述树莓派Raspberry Pi B+的GPIO13端电连接，该第一驱动芯片的STCP端与所述树莓派Raspberry Pi B+的GPIO26端电连接，该第一驱动芯片的SHCP端与所述树莓派Raspberry Pi B+的GPIO19端电连接；第二驱动芯片的DS端与第一驱动芯片的QH端电连接；所述第三驱动芯片的DS端与第二驱动芯片的QH端电连接，所述第一、第二、第三驱动芯片的QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG、QH端分别通过一个二极管接电源正极，所述第一、第二、第三驱动芯片的GND端接电源负极，所述第一、第二、第三驱动芯片的VCC端接电源正极。

所述电子开关包括继电器，所述继电器的线圈与所述第二微处理器22(树莓派Raspberry Pi B+的GPI04端)电连接，所述继电器的常开触点输出端与所述扬声器电连接，所述继电器的公共端与所述树莓派Raspberry Pi B+电连接，所述继电器的控制端S与所述树莓派Raspberry Pi B+的GPI04端电连接。

第二通讯模块21为第二Zigbee通讯模块，所述第二Zigbee通讯模块的RXD端与所述树莓派Raspberry Pi B+的TXD端电连接；所述第二Zigbee通讯模块的TXD端与所述树莓派Raspberry Pi B+的RXD端电连接；所述第二Zigbee通讯模块的GND端接电源负极，所述第二Zigbee通讯模块的VCC端接电源正极。

所述树莓派Raspberry Pi B+的GPI012端、GPI016端、GPI020端、GPI021端分别与一个上拉电阻的一端电连接，所述上拉电阻的另一端接电源正极，所述上拉电阻的另一端还通过一个扫描按键接电源负极。

本实施例提供的一种输液监测系统是由称重传感器11、AD转换模块12、第一微处理器13、第一电源模块14、第一通讯模块15、第二通讯模块21、第二微处理器22，第二电源模块23、提醒模块24等构成。在使用时，本输液监测系统可以与现有技术中的软件配合实现多种数据的采集及传输。下面结合现有技术中的软件对本实施例的工作原理进行描述，但是必须指出的是：与输液监测系统相配合的软件不是本实用新型的创新部分，也不是本实用新型的组成部分。

电阻式应变传感器将输液瓶的质量减小转化为模拟电压的改变，然后通过高精度(24位)AD转换器将模拟电压的该变量转化为数值，并通过第一微处理器13(单片机)的串口、第一通讯模块15(zigbee模块)对外发送无线信号。

第二微处理器22(树莓派)相连接的第二通讯模块21(zigbee模块)接收到数据，通过串口传递给基于arm的卡片电脑(树莓派)进行处理分析，若达到报警条件则由以卡片电脑(树莓派)为核心的总控台发出报警指令。