一种输液监测系统.pdf

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1、(10)授权公告号 CN 202069948 U (45)授权公告日 2011.12.14 CN 202069948 U *CN202069948U* (21)申请号 201120117622.4 (22)申请日 2011.04.20 A61M 5/168(2006.01) G08C 17/02(2006.01) (73)专利权人 骆刚 地址 430074 湖北省武汉市洪山区佳园路 2 号高科大厦 9 楼武汉东讯科技有限公 司 专利权人 黄俊琳 (72)发明人 骆刚 黄俊琳 (74)专利代理机构 广州三环专利代理有限公司 44202 代理人 颜希文 (54) 实用新型名称 一种输液监测系统 (。

2、57) 摘要 本实用新型公开了一种输液监测系统， 包括 第一输液检测装置、 中继器和中央控制器 ； 所述 第一输液检测装置包括传感器、 系统级混合信号 单片机和集成了无线通信模块的微处理器 ； 所述 中继器、 中央控制器均设有无线通信模块 ； 所述 无线通信模块为 Zigbee 模块或 Z-Wave 模块 ； 所 述第一输液检测装置通过无线通信模块将输液状 态数据直接传送至所述中央控制器， 或者将输液 状态数据传送所述中继器， 再由所述中继器转发 至所述中央控制器。本实用新型采用 Zigbee 或 Z-Wave 技术来构建无线输液监测网络， 网络健壮 且易维护 ； 而且系统集成度高， 功耗低。。

3、 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 4 页 CN 202069962 U1/1 页 2 1. 一种输液监测系统， 其特征在于， 包括第一输液检测装置、 中继器和中央控制器 ； 所述第一输液检测装置包括传感器、 系统级混合信号单片机和集成了无线通信模块的 微处理器 ； 所述中继器、 中央控制器均设有无线通信模块 ； 所述无线通信模块为 Zigbee 模 块或 Z-Wave 模块 ； 所述系统级混合信号单片机分别与所述传感器、 微处理器相连接 ； 所述系统级混合信 号单片机通过所述传感器检测输液瓶的重量， 。

4、并将重量数据传送至所述微处理器 ； 所述微 处理器对所述重量数据进行处理， 并通过无线通信模块将输液状态数据直接传送至所述中 央控制器 ； 或者所述微处理器通过无线通信模块将输液状态数据传送所述中继器， 再由所 述中继器转发至所述中央控制器。 2. 如权利要求 1 所述的输液监测系统， 其特征在于， 所述第一输液检测装置的系统级 混合信号单片机是型号为 HY11P23 的系统级混合信号处理器芯片。 3. 如权利要求 2 所述的输液监测系统， 其特征在于， 所述第一输液检测装置还包括报 警器， 所述报警器与所述微处理器相连接 ； 所述微处理器根据输液瓶的重量数据判断输液 状态， 当满足报警条件时。

5、， 控制所述报警器发出报警信号。 4. 如权利要求 3 所述的输液监测系统， 其特征在于， 所述输液监测系统还包括便携式 手持装置 ； 所述便携式手持装置包括无线通信模块、 触摸屏和显示控制器 ； 所述便携式手持装置通过无线通信模块与所述第一输液检测装置、 中央控制器进行数 据交换。 5.如权利要求14任一项所述的输液监测系统， 其特征在于， 所述输液监测系统包括 多个第一输液检测装置和多个中继器 ； 第一输液检测装置通过无线通信模块直接与其他的第一输液检测装置进行通信连接 ； 或者， 第一输液检测装置通过无线通信模块与中继器进行通信连接， 再通过所述中继器连 接到其他的第一输液检测装置。 6。

6、. 如权利要求 5 所述的输液监测系统， 其特征在于， 所述输液监测系统还包括第二输 液检测装置 ； 所述第二输液检测装置包括传感器、 系统级混合信号单片机和极低功耗单片 机 ； 所述系统级混合信号单片机分别与所述传感器、 极低功耗单片机相连接 ； 所述系统级 混合信号单片机通过所述传感器检测输液瓶的重量， 并将重量数据传送至所述极低功耗单 片机 ； 所述极低功耗单片机对所述重量数据进行处理， 当输液瓶的输液状态满足报警条件 时， 触发报警。 7. 如权利要求 6 所述的输液监测系统， 其特征在于， 所述第二输液检测装置的系统级 混合信号单片机是型号为 HY11P23 的系统级混合信号处理器芯。

7、片 ； 所述极低功耗单片机是 型号为 PIC12LF1822 的处理器芯片。 权 利 要 求 书 CN 202069948 U CN 202069962 U1/6 页 3 一种输液监测系统 技术领域 0001 本实用新型涉及医疗监测设备技术领域， 尤其涉及一种输液监测系统。 背景技术 0002 医疗机构对病人进行输液治疗时， 需要对输液过程中是否发生异常、 输液是否结 束等事件进行实时监测， 以使输液顺利进行， 并保证病人的人身安全。 0003 授权公告号为 CN201735005U 的实用新型专利公开了一种基于称重原理的医用输 液无线报警系统， 对输液瓶的重量进行检测， 当输液瓶的重量变化达。

8、到临界值时， 自动发出 声光报警， 同时利用无线数传模块来将测量节点的数据传输到中央控制站。根据称重原理 所设计的输液报警器不会受到所输液体的类别的影响， 各种附加功能也可以通过软件来实 现， 例如， 可根据液体重量损失的速度来判断是否发生堵针和漏针。 0004 但是， 现有的基于称重原理的输液监测器存在以下缺点 ： 由于输液监测器采用了 大量的分立器件和高功耗的射频无线数传模块， 装置的功耗比较大， 通常需要由 220V 交流 电变换成直流电来供电， 使用时需要接驳电源线到市电而导致不便 ； 而且， 设备的集成度 低， 导致元器件和 PCB 板等硬件成本难以控制， 并增加生产时的人工成本 ；。

9、 此外， 无线数传 模块的功能单一， 通讯协议简单， 均采用星型网络， 基本上都是工作在数据链路层甚至是物 理层。 当网络中有多个输液检测点同时工作时， 无线数据传输容易发生冲突 ； 如果各个检测 点采用同样的无线频率来调制解调， 则发生相互间干扰的概率非常大， 会大大降低了系统 的可靠性 ； 如果各个检测点采用不用的频率来调制， 则中心节点的接收模块必须能够检测 到所有频段的检测点， 会加大了中心节点的设计复杂度 ； 因此， 中心节点需要进行复杂的网 络层和应用层处理， 以解决多节点检测冲突的问题。 另外， 无线数据传输网络的无线信号功 率 （单机 20mW） 也过高， 会对医院里的敏感医疗。

10、设备产生干扰。 发明内容 0005 本实用新型实施例提供一种输液监测系统， 采用 Zigbee 或 Z-Wave 技术来构建无 线输液监测网络， 网络健壮且易维护 ； 而且系统集成度高， 功耗低。 0006 本实用新型实施例提供的输液监测系统， 包括第一输液检测装置、 中继器和中央 控制器 ； 0007 所述第一输液检测装置包括传感器、 系统级混合信号单片机和集成了无线通信 模块的微处理器 ； 所述中继器、 中央控制器均设有无线通信模块 ； 所述无线通信模块为 Zigbee 模块或 Z-Wave 模块 ； 0008 所述系统级混合信号单片机分别与所述传感器、 微处理器相连接 ； 所述系统级混 。

11、合信号单片机通过所述传感器检测输液瓶的重量， 并将重量数据传送至所述微处理器 ； 所 述微处理器对所述重量数据进行处理， 并通过无线通信模块将输液状态数据直接传送至所 述中央控制器 ； 或者所述微处理器通过无线通信模块将输液状态数据传送所述中继器， 再 由所述中继器转发至所述中央控制器。 说 明 书 CN 202069948 U CN 202069962 U2/6 页 4 0009 其中， 所述第一输液检测装置的系统级混合信号单片机是型号为 HY11P23 的系统 级混合信号处理器芯片。 0010 进一步的， 所述输液监测系统还包括便携式手持装置 ； 所述便携式手持装置包括 无线通信模块、 触。

12、摸屏和显示控制器 ； 所述便携式手持装置通过无线通信模块与所述第一 输液检测装置、 中央控制器进行数据交换。 0011 更进一步的， 所述输液监测系统还包括第二输液检测装置 ； 所述第二输液检测装 置包括传感器、 系统级混合信号单片机和极低功耗单片机 ； 所述系统级混合信号单片机分 别与所述传感器、 极低功耗单片机相连接 ； 所述系统级混合信号单片机通过所述传感器检 测输液瓶的重量， 并将重量数据传送至所述极低功耗单片机 ； 所述极低功耗单片机对所述 重量数据进行处理， 当输液瓶的输液状态满足报警条件时， 触发报警。 0012 其中， 所述第二输液检测装置的系统级混合信号单片机是型号为 HY1。

13、1P23 的系统 级混合信号处理器芯片 ； 所述极低功耗单片机是型号为 PIC12LF1822 的处理器芯片。 0013 本实用新型实施例提供的输液监测系统， 采用系统级混合信号微处理器芯片来实 现称重功能， 只要极少的外围电路 （传感器偏压电路） 就可以完成对重量的测量， 系统集成 度高， 能够减少系统的体积和功耗 ； 并且， 采用极端低功耗技术的单片机来实现数据处理、 数据传输等软件功能， 进一步减少系统的功耗 ； 此外， 本实用新型采用了 Zigbee 或 Z-Wave 无线网络技术构建输液监测网络， 整个无线网络健壮且易维护， 同时功耗低， 安全性和可靠 性高。 附图说明 0014 图。

14、 1 是本实用新型提供的输液监测系统的第一实施例的结构示意图 ； 0015 图 2 是本实用新型实施例提供的第一输液检测装置的结构示意图 ； 0016 图 3 是本实用新型实施例提供的输液监测系统的通信网络的示意图 ； 0017 图 4 是本实用新型提供的输液监测系统的第二实施例的结构示意图 ； 0018 图 5 是本实用新型实施例提供的第二输液检测装置的结构示意图 ； 0019 图 6 是本实用新型实施例提供的输液监测系统的应用场景图。 具体实施方式 0020 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。 0021 参见图 1， 是本实用新型。

15、提供的输液监测系统的第一实施例的结构示意图。 0022 本实施例提供的输液监测系统， 包括第一输液检测装置 101、 中继器 103 和中央控 制器105。 其中， 第一输液检测装置101、 中继器103、 中央控制器105均设有无线通信模块， 该无线通信模块为 Zigbee 模块或 Z-Wave 模块。 0023 参见图 2， 是本实用新型实施例提供的第一输液检测装置的结构示意图 ； 0024 第一输液检测装置 101 是具有无线数据传输功能的单体， 包括传感器 201、 系统级 混合信号单片机 202 和集成了无线通信模块的微处理器 203。 0025 具体的， 系统级混合信号单片机 20。

16、2 分别与传感器 201、 微处理器 203 相连接 ； 系 统级混合信号单片机 202 通过传感器 201 检测输液瓶的重量， 并将重量数据传送至微处理 说 明 书 CN 202069948 U CN 202069962 U3/6 页 5 器 203 ； 微处理器 203 对重量数据进行处理， 并通过无线通信模块将输液状态数据直接传送 至中央控制器 105 ； 或者微处理器 203 通过无线通信模块将输液状态数据传送中继器 103， 再由中继器103转发至中央控制器105。 其中， 所述的输液状态数据包括输液容器的重量数 据、 剩余液体的重量数据、 液体流速、 报警数据等。 0026 优选的。

17、， 第一输液检测装置101中的系统级混合信号单片机202是型号为HY11P23 的系统级混合信号处理器芯片。HY11P23 芯片是内建高分辨率 ADC 的低功耗、 高性能 8 位微控制器， 本实施例采用 HY11P23 芯片实现称重功能， 具有以下优点 ： 0027 （1） HY11P23 芯片集成了前置放大器 （PGA） , 可程序放大倍率 x1/4， x1/2x128， 且温飘飘移 5ppm/， 因此采用 HY11P23 芯片构建称重电路时， 不需要外接前置放大器 ； 0028 （2） HY11P23 芯片内置低输入噪声 （1uVpp） 运算放大器， 因此采用 HY11P23 芯片 构建称。

18、重电路时， 不需要外接单独的抗噪声运算放大器电路 ； 0029 （3） HY11P23 芯片内置 8 位单片机， 可以完成对测量数据的处理 ； 0030 （4） HY11P23 芯片内置晶振， 因此不需要外接晶振 ； 0031 （5） HY11P23 芯片内置 UART 电路， 因此不需要额外的 UART 电路 ； 0032 综上所述， 本实施例采用 HY11P23 芯片和传感器， 就可以构建输液瓶称重电路， 实 现传感器信号采集、 前置放大、 滤波、 模数变换、 数据处理和传输功能， 而不需要为了完成高 精度和稳定度的测量而外接大量的外围电路。 0033 具体实施时， 第一输液检测装置 10。

19、1 中的 HY11P23 芯片可设置为连续工作模式或 单次工作模式 ； HY11P23 芯片实现对传感器 201 的控制和信号采样， 然后将采样数据传输至 微处理器 203 进行处理。微处理器 203 实现整个输液监测过程中的逻辑功能和无线数据传 输功能。 0034 进一步的， 第一输液检测装置 101 还包括报警器， 报警器与微处理器 203 相连接 ； 微处理器 203 根据输液瓶的重量数据判断输液状态， 当满足报警条件时， 控制报警器发出 报警信号。 0035 本实施例提供的输液监测系统可包括多个第一输液检测装置 101 （如图 1 所示） 和 多个中继器 103。在输液监测网络中具有多。

20、个测量节点 （每个节点对应一个第一输液检测 装置 101） 的情况下， 第一输液检测装置 101 可以通过无线通信模块直接与其他的第一输液 检测装置 101 进行通信连接 ； 或者， 第一输液检测装置 101 通过无线通信模块与中继器 103 进行通信连接， 再通过中继器 103 连接到其他的第一输液检测装置 101。 0036 参见图 3， 是本实用新型实施例提供的输液监测系统的通信网络的示意图。 0037 第一输液检测装置101、 中继器103、 中央控制器105均设有无线通信模块， 该无线 通信模块为 Zigbee 模块或 Z-Wave 模块。如图 3 所示， 第一输液检测装置 101 。

21、中的 Zigbee 或 Z-Wave 模块、 中继器 103 中的 Zigbee 或 Z-Wave 模块和中央控制器 105 中的 Zigbee 或 Z-Wave 模块共同组成了 Zigbee 或 Z-Wave 网络。第一输液检测装置 101 除了完成输液过 程中的数据检测及报警功能， 还通过Zigbee或Z-Wave网络将数据 （例如输液容器的重量数 据、 剩余液体的重量数据、 液体流速、 报警数据等） 传送至中央控制器 105。具体实施时， 第 一输液检测装置 101 可通过内置的 Zigbee 或 Z-Wave 模块将数据直接传送至中央控制器 105 ； 或者第一输液检测装置 101 通。

22、过内置的 Zigbee 或 Z-Wave 模块将数据传送至中继器 103， 再由中继器 103 的 Zigbee 或 Z-Wave 模块转发至中央控制器 105。中央控制器 105 的 说 明 书 CN 202069948 U CN 202069962 U4/6 页 6 Zigbee 或 Z-Wave 模块将所有测量节点的数据传输到中央处理电脑， 在中央处理电脑上完 成整个输液系统的检测报警功能。 0038 中继器 103 包括 Zigbee 或 Z-Wave 模块， 其主要作用是对抗无线信号衰减， 增加网 络覆盖以完成健壮网络的拓扑架构。由于中继器 103 担任第一输液检测装置 101 与中。

23、央控 制器 105 之间数据传输的桥梁， 需要经常处于工作状态， 不适合用电池供电， 因此， 中继器 103 使用市电供电。具体实施时， 中继器 103 的架设需要根据具体的建筑物结构来进行规 划。 0039 由于 Zigbee 或 Z-Wave 网络采用智能自组网和源路由寻址的技术， 任意节点的数 据都可以通过相互之间的中转从而传输到中心节点， 而不需要直接传输到中心节点， 因此 网络规模和健壮性极大地增加。 Zigbee和Z-Wave技术均具有近距离、 低复杂度、 自组织、 低 功耗、 低数据速率、 低成本的优点， 适用于自动控制和远程控制领域， 可以嵌入各种设备。 本 实施例采用 Zig。

24、bee 或 Z-Wave 无线网络技术构建输液监测网络， 整个无线网络健壮且易维 护， 同时功耗低， 安全性和可靠性高。 0040 第一输液检测装置 101 采用系统级混合信号微处理器芯片来实现称重功能， 其集 成度高， 功耗低 ； 并且， 采用极端低功耗技术的单片机来实现数据处理、 数据传输等软件功 能， 进一步减少系统的功耗 ； 而且采用 Zigbee 或 Z-Wave 模块实现无线数据传输， 耗电低。 因此， 第一输液检测装置 101 可以采用电池供电。 0041 参见图 4， 是本实用新型提供的输液监测系统的第二实施例的结构示意图 ； 0042 在一个实施方式中， 本实施例提供的输液监。

25、测系统还包括便携式手持装置104。 该 便携式手持装置 104 包括无线通信模块、 触摸屏和显示控制器。其中， 所述无线通信模块为 Zigbee 或 Z-Wave 模块， 用于完成无线数据交换功能 ； 触摸屏及其显示控制器用于完成数据 的显示和用户操作功能。便携式手持装置 104 通过 Zigbee 或 Z-Wave 模块接入网络， 使用 者通过触摸屏来完成对网络节点状态的查阅、 编辑和删除操作。便携式手持装置 104 通过 无线通信模块与第一输液检测装置 101、 中央控制器 105 进行数据交换。 0043 便携式手持装置 104 只进行网络节点的状态维护功能， 而不需要中转网络节点的 测。

26、量数据。其功能包括 ： 第一输液检测装置 101 的新增、 删除操作 ； 设置第一输液检测装置 101的参数 ； 第一输液检测装置101的报警信息和工作状态显示 ； 第一输液检测装置101的 报警解除 ； 等等。 0044 此外， 中央控制器 105 还将汇总的各个的测量节点的数据同步传送到便携式手持 装置 104 上。便携式手持装置 104 可以实现便携式的检测和控制功能， 从功能上来说， 便携 式手持装置 104 可以完成与中央控制器 105 相同的所有功能。便携式手持装置 104 也需要 使用电池供电。 0045 在另一个实施方式中， 如图 4 所示， 本实施例提供的输液监测系统还包括第。

27、二输 液检测装置102。 第二输液检测装置102是不带无线功能的单体， 除了不具有无线数据传输 功能外， 其功能与第一输液检测装置 101 基本相同。 0046 参见图 5， 是本实用新型实施例提供的第二输液检测装置的结构示意图 ； 0047 所述第二输液检测装置 102 包括传感器 301、 系统级混合信号单片机 302 和极低 功耗单片机 303。具体的， 系统级混合信号单片机 302 分别与传感器 301、 极低功耗单片机 303 相连接 ； 系统级混合信号单片机 302 通过传感器 301 检测输液瓶的重量， 并将重量数据 说 明 书 CN 202069948 U CN 2020699。

28、62 U5/6 页 7 传送至极低功耗单片机 303 ； 极低功耗单片机 303 对重量数据进行处理， 当输液瓶的输液状 态满足报警条件时， 触发报警。 0048 优选的， 第二输液检测装置 102 中的系统级混合信号单片机是型号为 HY11P23 的 系统级混合信号处理器芯片 ； 极低功耗单片机是型号为 PIC12LF1822 的处理器芯片。 0049 本实施例采用极低功耗单片机 PIC12LF1822 完成整个输液监测过程中的逻辑功 能， 具有以下优点 ： 第二输液检测装置 102 的其中一个特点是， 设备能够处于深度睡眠以 降低功耗， 且可以自动判断所挂的输液袋的重量是否超过设定的重量阀。

29、值， 若是则进入工 作状态。由于输液检测装置是 24 小时不停止工作的， 因此睡眠期间的功耗及工作期间的 功耗对电池使用寿命来说都至关重要， 如果需要频繁更换电池， 对维护人员来说也是很大 的工作量。因此本实施例采用超低功耗设计的主控单片机可以改善电池使用寿命。而 PIC12LF1822 在同样的处理能力下是业界最低功耗的单片机。 0050 参见图 6， 是本实用新型实施例提供的输液监测系统的应用场景图。 0051 本实用新型实施例提供的输液监测系统可应用到医疗场所的输液室中， 如图 6 所 示， 第一输液检测装置 101 和第二输液检测装置 102 （以下简称测量节点） 配置在输液瓶上， 用。

30、于监测输液状态。中继器 103 担任第一输液检测装置 101 与中央控制器 105 或便携式手 持装置 104 之间数据传输的桥梁， 架设在输液室内。中央控制器 105 设置在护士站。便携 式手持装置 104 由医护人员携带， 可在 Zigbee 或 Z-Wave 网络覆盖范围内使用。 0052 本实施例采用 Z-Wave 模块作为无线通讯模块为例， 对输液监测系统的工作原理 进行说明， 如下 ： 0053 在不需要输液的时候， 测量节点均处于睡眠状态以节省电池消耗， 但测量节点定 期唤醒执行一次测量， 如果测量值大于设定的阀值， 则测量节点自动进入工作状态。 测量节 点中的软件可利用模糊算法。

31、判断输液容器的净重， 使用者也可以手工或者通过便携式手持 装置 104、 中央控制器 105， 设置输液容器的净重、 所输液体的体积、 输液过程中的所有报警 阀值 （例如输液剩余量报警阀值、 输液过速报警阀值、 输液过缓报警阀值） 等信息， 这些信息 传递到测量节点， 从而进行辅助判断。测量节点实时地将采集到的数据与设定的报警阀值 进行比较， 如果达到报警条件， 则测量节点进行本地报警。 此外， 带无线功能的测量节点 （即 第一输液检测装置 101） 还通过 Z-Wave 网络将报警信息传递到便携式手持装置 104 和中央 控制器 105， 从而进行下一步处置。处置完毕后， 测量节点会自动进入。

32、到睡眠状态以节省电 力， 也可以通过便携式手持装置 104、 中央控制器 105 来控制测量节点进入睡眠状态。 0054 同时， 在便携式手持装置 104、 中央控制器 105 上对所有测量节点的状态信息进行 管理， 并结合相应的输液者的医疗日志建立数据库， 提供全面直观的输液报告， 还可以通过 英特网共享这些信息。 0055 本实用新型实施例提供的输液监测系统， 采用系统级混合信号微处理器芯片来实 现称重功能， 只要极少的外围电路 （传感器偏压电路） 就可以完成对重量的测量， 系统集成 度高， 能够减少系统的体积和功耗 ； 并且， 采用极端低功耗技术的单片机来实现数据处理、 数据传输等软件功。

33、能， 进一步减少系统的功耗 ； 此外， 本实用新型采用了 Zigbee 或 Z-Wave 无线网络技术构建输液监测网络， 整个无线网络健壮且易维护， 同时功耗低， 安全性和可靠 性高。 0056 以上所述是本实用新型的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术 说 明 书 CN 202069948 U CN 202069962 U6/6 页 8 人员来说， 在不脱离本实用新型原理的前提下， 还可以做出若干改进和润饰， 这些改进和润 饰也视为本实用新型的保护范围。 说 明 书 CN 202069948 U CN 202069962 U1/4 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 202069948 U CN 202069962 U2/4 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 202069948 U CN 202069962 U3/4 页 11 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 202069948 U CN 202069962 U4/4 页 12 图 6 说 明 书 附 图 CN 202069948 U 。