帶時(shí)間顯示功能的輸液報(bào)警器及其程序控制方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種帶時(shí)間顯示功能的輸液報(bào)警器及其程序控制方法，采用兩節(jié)5號干電池供電，無需外接電源，將報(bào)警器上端懸掛于輸液架上，下端懸掛藥瓶，便可方便使用。此種輸液報(bào)警器在病人進(jìn)行點(diǎn)滴輸液時(shí)，通過數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示輸液剩余時(shí)間，并在藥液即將流完時(shí)提供蜂鳴器報(bào)警。本發(fā)明采用STC12單片機(jī)為主控芯片，通過拉力傳感器獲取藥瓶質(zhì)量，經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、處理、無效數(shù)據(jù)濾除后，獲取有效的數(shù)據(jù)信息。單片機(jī)根據(jù)藥瓶的質(zhì)量變化計(jì)算藥液流速，進(jìn)而計(jì)算處輸液的剩余時(shí)間。
【專利說明】
帶時(shí)間顯示功能的輸液報(bào)警器及其程序控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明具體涉及一種基于單片機(jī)控制的醫(yī)用輸液報(bào)警器及其程序控制方法，屬于醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]點(diǎn)滴輸液具有給藥直接、起效快和適用病癥種類多等優(yōu)勢，已成為醫(yī)療上的主要治療手段之一?，F(xiàn)如今我國年輸液總量已達(dá)百億瓶以上，隨著人口老齡化等問題的加重，國內(nèi)對輸液的需求量還會(huì)持續(xù)增加，隨之，對點(diǎn)滴輸液相關(guān)器械、設(shè)備的優(yōu)化升級也變得越來越有必要。
[0003]現(xiàn)在病人輸液，特別是老年病人輸液時(shí)，往往需要子女親朋在一旁陪同，實(shí)時(shí)關(guān)注吊瓶中的藥液剩余量，以便提醒護(hù)士更換藥瓶。眾所周知，點(diǎn)滴輸液速度慢、時(shí)間長，依靠人工觀測，是對人力的極大浪費(fèi)。而且，一旦人為疏忽，造成點(diǎn)滴結(jié)束后未能及時(shí)更換，可能會(huì)對醫(yī)療過程帶來極大的不便。所以，發(fā)明一款可以實(shí)時(shí)顯示輸液剩余時(shí)間，并能在藥液即將滴完時(shí)提供報(bào)警的輸液輔助設(shè)備便變得極為必要?，F(xiàn)在有許多輸液報(bào)警器設(shè)計(jì)成本高、占用空間大、安裝和使用較為復(fù)雜，不利于大范圍推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明旨在設(shè)計(jì)一款成本低、穩(wěn)定性好、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、使用簡單、報(bào)警時(shí)間人性可調(diào)的懸掛式輸液報(bào)警器及其程序控制方法。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為帶時(shí)間顯示功能的輸液報(bào)警器，其包括主控模塊、電源模塊、傳感器模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊、按鍵模塊和記憶存儲(chǔ)模塊，通過傳感器模塊實(shí)時(shí)獲取藥瓶質(zhì)量，主控模塊濾除無效數(shù)據(jù)后，根據(jù)吊瓶的質(zhì)量變化計(jì)算藥液流速，進(jìn)而計(jì)算輸液的剩余時(shí)間；主控模塊是由STC12C5A60S2單片機(jī)及其基本外圍電路組成，使用11.0592Mhz頻率的外部晶振，通過GP1 口實(shí)現(xiàn)與其他模塊的信息交互。
[000?] 所述電源模塊由兩節(jié)5號干電池、MCC6288升壓電路和電源開關(guān)三部分組成，輸出穩(wěn)定的5V電壓，為單片機(jī)和傳感器模塊供電。
[0007]所述傳感器模塊由3kg量程的拉力傳感器和HX711調(diào)理電路組成，通過I2C總線向單片機(jī)輸入與質(zhì)量線性相關(guān)的電壓值。
[0008]所述顯示模塊由四位時(shí)間顯示數(shù)碼管和74HC573鎖存器組成，與單片機(jī)PO 口相連，實(shí)現(xiàn)時(shí)間顯不功能；
所述報(bào)警模塊由蜂鳴器電路構(gòu)成，當(dāng)輸液剩余時(shí)間低于設(shè)定值時(shí)，實(shí)現(xiàn)5秒鐘蜂鳴器報(bào)馨.1=I ，
所述按鍵模塊由三個(gè)獨(dú)立按鍵組成，分別為“設(shè)置”、“+”、，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警時(shí)間和空瓶質(zhì)量值的設(shè)置和修改；
所述記憶存儲(chǔ)模塊由24C02存儲(chǔ)芯片構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)對設(shè)置的報(bào)警時(shí)間和空瓶質(zhì)量的記憶和存儲(chǔ)，保證斷電后不丟失。[0009 ]帶時(shí)間顯示功能的輸液報(bào)警器的程序控制方法，其包括以下步驟:
(1)上電后首先判斷掛載質(zhì)量，若質(zhì)量>20g，則進(jìn)入工作狀態(tài)，若質(zhì)量<20g，則處于等待狀態(tài);在等待狀態(tài)下，長按“設(shè)置”鍵大于I秒，實(shí)現(xiàn)在“等待”、“設(shè)置空瓶質(zhì)量”和“設(shè)置報(bào)警時(shí)間”三種狀態(tài)下循環(huán)切換；
(2)當(dāng)設(shè)置空瓶質(zhì)量時(shí)，按鍵可實(shí)現(xiàn)0.5g的跳變，空瓶質(zhì)量范圍為O?1g;當(dāng)設(shè)置報(bào)警時(shí)間時(shí)，按鍵實(shí)現(xiàn)Imin的跳變，報(bào)警時(shí)間范圍為O?1min;處于設(shè)置狀態(tài)下，修改后的值會(huì)自動(dòng)保存入存儲(chǔ)芯片中，下次開機(jī)后系統(tǒng)將以此為工作標(biāo)準(zhǔn)；
(3)進(jìn)入工作狀態(tài)后，單片機(jī)首先讀取存儲(chǔ)芯片中存儲(chǔ)的空瓶質(zhì)量和報(bào)警時(shí)間信息，存入變量中；
(4)以500ms為間隔，連續(xù)獲取20次質(zhì)量，并將質(zhì)量值存入數(shù)組Weight[20];判斷此組數(shù)據(jù)是否有效，判斷方法為:將數(shù)組Weight[20]由小到大排列，取最大值Weight[19]減最小值Weight[0]，若兩數(shù)之差小于5g，則此組數(shù)據(jù)有效，否則數(shù)據(jù)無效，舍去；
(5)取Weight [ 5 > Weight [ 14 ]十個(gè)數(shù)，求平均值，作為此組數(shù)據(jù)的平均值;若此組的平均值小于上一組的平均值，且兩個(gè)平均值的差值小于5g，則此平均值有效，否則數(shù)據(jù)無效j舍去;
(6)取兩個(gè)時(shí)間間隔剛好大于等于30s的有效平均值，根據(jù)公式:流速=(有效平均值1-有效平均值2)/10*N，其中N彡3，計(jì)算流速；
(7)根據(jù)公式:時(shí)間=(質(zhì)量-空瓶質(zhì)量)/流速，計(jì)算剩余時(shí)間；
(8)剩余時(shí)間通過數(shù)碼管以“小時(shí):分鐘”的形式顯示，并通過定時(shí)器中斷實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能;若流速發(fā)生改變時(shí)，新計(jì)算出的時(shí)間與顯示時(shí)間差值大于120s，則修改顯示時(shí)間；
(9)若剩余時(shí)間<報(bào)警時(shí)間時(shí)，啟動(dòng)5秒鐘的蜂鳴器報(bào)警。
[0010]本發(fā)明主要完成以下技術(shù)指標(biāo):
(1)采用集成電路，體型小，穩(wěn)定性高；
(2)軟件設(shè)計(jì)對數(shù)據(jù)進(jìn)行多層處理，抗干擾能力強(qiáng)；
(3)可實(shí)現(xiàn)輸液剩余時(shí)間的顯示，且流速變化時(shí)，能自動(dòng)完成時(shí)間修正；
(4)報(bào)警時(shí)間、空瓶質(zhì)量可根據(jù)個(gè)人需要設(shè)置；
(5)采用干電池供電，攜帶方便；
本發(fā)明的有益效果:系統(tǒng)相對獨(dú)立，體型小巧，可在原有設(shè)備基礎(chǔ)上直接使用，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)。本發(fā)明操作簡單方便，可適合非醫(yī)療專業(yè)人群使用。本發(fā)明在保證藥液即將滴完時(shí)提供蜂鳴器報(bào)警的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對輸液剩余時(shí)間實(shí)時(shí)顯示的功能，這極大的解決了輸液人員和護(hù)理人員需時(shí)常關(guān)注藥瓶的麻煩。而且，本發(fā)明添加了報(bào)警時(shí)間可調(diào)和空瓶質(zhì)量可調(diào)，使此輸液報(bào)警器既能滿足個(gè)人更換藥瓶習(xí)慣的需要，也能適用玻璃瓶、塑料瓶和輸液袋等多種輸液藥瓶和大、中、小瓶等多種型號。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是封裝后的實(shí)物效果圖；
圖2是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
圖3是設(shè)置狀態(tài)下的程序流程圖；
圖4是工作狀態(tài)下的程序流程圖； 圖中:1、蜂鳴器，2、電源指示燈，3、電源，4、時(shí)間顯示屏。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明主要由主控模塊、電源模塊、傳感器模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊、按鍵模塊和記憶存儲(chǔ)模塊組成，通過傳感器模塊實(shí)時(shí)獲取藥瓶質(zhì)量，主控單片機(jī)濾除無效數(shù)據(jù)后，根據(jù)吊瓶的質(zhì)量變化計(jì)算藥液流速，進(jìn)而計(jì)算輸液的剩余時(shí)間。
[0013]主控模塊是由STC12C5A60S2單片機(jī)及其基本外圍電路組成，使用11.0592Mhz頻率的外部晶振，通過GP1 口實(shí)現(xiàn)與其他模塊的信息交互；
電源模塊由兩節(jié)5號干電池、MCC6288升壓電路和電源開關(guān)三部分組成，可輸出穩(wěn)定的5V電壓，為單片機(jī)和傳感器等供電；
傳感器模塊由3kg量程的拉力傳感器和HX711調(diào)理電路組成，通過12C總線向單片機(jī)輸入與質(zhì)量線性相關(guān)的電壓值；
顯示模塊由四位時(shí)間顯示數(shù)碼管和74HC573鎖存器組成，與單片機(jī)PO 口相連，實(shí)現(xiàn)時(shí)間顯示功能；
報(bào)警模塊由蜂鳴器電路構(gòu)成，當(dāng)輸液剩余時(shí)間低于設(shè)定值時(shí)，實(shí)現(xiàn)5秒鐘蜂鳴器報(bào)警；按鍵模塊由三個(gè)獨(dú)立按鍵組成，分別為“設(shè)置”、“+”、，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警時(shí)間和空瓶質(zhì)量值的設(shè)置和修改；
記憶存儲(chǔ)模塊由24C02存儲(chǔ)芯片構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)對設(shè)置的報(bào)警時(shí)間和空瓶質(zhì)量的記憶和存儲(chǔ)，保證斷電后不丟失。
[0014]本發(fā)明的程序控制邏輯為:
(1)上電后首先判斷掛載質(zhì)量，若質(zhì)量>20g，則進(jìn)入工作狀態(tài)，若質(zhì)量<20g，則處于等待狀態(tài)。在等待狀態(tài)下，長按“設(shè)置”鍵大于I秒，可實(shí)現(xiàn)在“等待”、“設(shè)置空瓶質(zhì)量”和“設(shè)置報(bào)警時(shí)間”三種狀態(tài)下循環(huán)切換；
(2)當(dāng)設(shè)置空瓶質(zhì)量時(shí)，按鍵可實(shí)現(xiàn)0.5g的跳變，空瓶質(zhì)量范圍為O?10g。當(dāng)設(shè)置報(bào)警時(shí)間時(shí)，按鍵可實(shí)現(xiàn)Imin的跳變，報(bào)警時(shí)間范圍為O?lOmin。處于設(shè)置狀態(tài)下，修改后的值會(huì)自動(dòng)保存入24C02中，下次開機(jī)后系統(tǒng)將以此為工作標(biāo)準(zhǔn)；
(3)進(jìn)入工作狀態(tài)后，單片機(jī)首先讀取24C02中存儲(chǔ)的空瓶質(zhì)量和報(bào)警時(shí)間等信息，存入變量中；
(4)以500ms為間隔，連續(xù)獲取20次質(zhì)量，并將質(zhì)量值存入數(shù)組Weight[20]。判斷此組數(shù)據(jù)是否有效，判斷方法為:將數(shù)組Weight[20]由小到大排列，取最大值Weight[19]減最小值Weight[0]，若兩數(shù)之差小于5g，則此組數(shù)據(jù)有效，否則數(shù)據(jù)無效，舍去；
(5)取Weight [ 5 > Weight [ 14 ]十個(gè)數(shù)，求平均值，作為此組數(shù)據(jù)的平均值。若此組的平均值小于上一組的平均值，且兩個(gè)平均值的差值小于5g，則此平均值有效，否則數(shù)據(jù)無效j舍去;
(6)取兩個(gè)時(shí)間間隔剛好大于等于30s的有效平均值，根據(jù)公式:流速=(有效平均值1-有效平均值2)/10*N，其中N彡3，計(jì)算流速；
(7)根據(jù)公式:時(shí)間=(質(zhì)量-空瓶質(zhì)量)/流速，計(jì)算剩余時(shí)間；
(8)剩余時(shí)間通過數(shù)碼管以“小時(shí):分鐘”的形式顯示，并通過定時(shí)器中斷實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能。若流速發(fā)生改變時(shí)，新計(jì)算出的時(shí)間與顯示時(shí)間差值大于120s，則修改顯示時(shí)間； (9)若剩余時(shí)間<報(bào)警時(shí)間時(shí)，啟動(dòng)5秒鐘的蜂鳴器報(bào)警。
[0015]輸液報(bào)警器采用低功耗集成電路，耗電量低，而且系統(tǒng)采用5號干電池供電，電池易購買，更換方便，避免了安裝時(shí)需布線的麻煩。懸掛式輸液報(bào)警器兩端都帶有掛鉤，可直接懸掛在原有的吊瓶支架上，將吊瓶掛于輸液報(bào)警器下端，便可實(shí)現(xiàn)對藥液量的監(jiān)測，使用完后也可方便取下。此種設(shè)計(jì)即省去了安裝成本，又可適應(yīng)各種輸液環(huán)境，大型醫(yī)院、門診或家中都可使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.帶時(shí)間顯示功能的輸液報(bào)警器，其特征在于:包括主控模塊、電源模塊、傳感器模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊、按鍵模塊和記憶存儲(chǔ)模塊，通過傳感器模塊獲取藥瓶質(zhì)量，主控模塊濾除無效數(shù)據(jù)后，根據(jù)吊瓶的質(zhì)量變化計(jì)算藥液流速，進(jìn)而計(jì)算輸液的剩余時(shí)間；主控模塊是由單片機(jī)及其基本外圍電路組成，使用11.0592Mhz頻率的外部晶振，通過GP1 口實(shí)現(xiàn)與其他模塊的信息交互。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶時(shí)間顯示功能的輸液報(bào)警器，其特征在于:所述電源模塊由兩節(jié)5號干電池、升壓電路和電源開關(guān)三部分組成，輸出穩(wěn)定的5V電壓，為單片機(jī)和傳感器模塊供電。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶時(shí)間顯示功能的輸液報(bào)警器，其特征在于:所述傳感器模塊由3kg量程的拉力傳感器和調(diào)理電路組成，通過I2C總線向單片機(jī)輸入與質(zhì)量線性相關(guān)的電壓值。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶時(shí)間顯示功能的輸液報(bào)警器，其特征在于:所述顯示模塊由四位時(shí)間顯示數(shù)碼管和鎖存器組成，與單片機(jī)PO 口相連，實(shí)現(xiàn)時(shí)間顯示功能。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶時(shí)間顯示功能的輸液報(bào)警器，其特征在于:所述報(bào)警模塊由蜂鳴器電路構(gòu)成，當(dāng)輸液剩余時(shí)間低于設(shè)定值時(shí)，實(shí)現(xiàn)5秒鐘蜂鳴器報(bào)警。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶時(shí)間顯示功能的輸液報(bào)警器，其特征在于:所述按鍵模塊由三個(gè)獨(dú)立按鍵組成，分別為“設(shè)置”、“+”、，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警時(shí)間和空瓶質(zhì)量值的設(shè)置和修改。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶時(shí)間顯示功能的輸液報(bào)警器，其特征在于:所述記憶存儲(chǔ)模塊由存儲(chǔ)芯片構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)對設(shè)置的報(bào)警時(shí)間和空瓶質(zhì)量的記憶和存儲(chǔ)，保證斷電后不丟失。8.帶時(shí)間顯示功能的輸液報(bào)警器的程序控制方法，其特征在于: (1)上電后首先判斷掛載質(zhì)量，若質(zhì)量>20g，則進(jìn)入工作狀態(tài)，若質(zhì)量<20g，則處于等待狀態(tài);在等待狀態(tài)下，長按“設(shè)置”鍵大于I秒，實(shí)現(xiàn)在“等待”、“設(shè)置空瓶質(zhì)量”和“設(shè)置報(bào)警時(shí)間”三種狀態(tài)下循環(huán)切換； (2)當(dāng)設(shè)置空瓶質(zhì)量時(shí)，按鍵可實(shí)現(xiàn)0.5g的跳變，空瓶質(zhì)量范圍為O?1g;當(dāng)設(shè)置報(bào)警時(shí)間時(shí)，按鍵實(shí)現(xiàn)Imin的跳變，報(bào)警時(shí)間范圍為O?1min;處于設(shè)置狀態(tài)下，修改后的值會(huì)自動(dòng)保存入存儲(chǔ)芯片中，下次開機(jī)后系統(tǒng)將以此為工作標(biāo)準(zhǔn)； (3)進(jìn)入工作狀態(tài)后，單片機(jī)首先讀取存儲(chǔ)芯片中存儲(chǔ)的空瓶質(zhì)量和報(bào)警時(shí)間信息，存入變量中； (4)以500ms為間隔，連續(xù)獲取20次質(zhì)量，并將質(zhì)量值存入數(shù)組Weight[20]；判斷此組數(shù)據(jù)是否有效，判斷方法為:將數(shù)組Weight[20]由小到大排列，取最大值Weight[19]減最小值Weight[0]，若兩數(shù)之差小于5g，則此組數(shù)據(jù)有效，否則數(shù)據(jù)無效，舍去； (5)取Weight[5> Weight[ 14]十個(gè)數(shù)，求平均值，作為此組數(shù)據(jù)的平均值;若此組的平均值小于上一組的平均值，且兩個(gè)平均值的差值小于5g，則此平均值有效，否則數(shù)據(jù)無效j舍去; (6)取兩個(gè)時(shí)間間隔剛好大于等于30s的有效平均值，根據(jù)公式:流速=(有效平均值1-有效平均值2)/10*N，其中N彡3，計(jì)算流速； (7)根據(jù)公式:時(shí)間=(質(zhì)量-空瓶質(zhì)量)/流速，計(jì)算剩余時(shí)間； (8)剩余時(shí)間通過數(shù)碼管以“小時(shí):分鐘”的形式顯示，并通過定時(shí)器中斷實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)功能;若流速發(fā)生改變時(shí)，新計(jì)算出的時(shí)間與顯示時(shí)間差值大于120s，則修改顯示時(shí)間； (9)若剩余時(shí)間《報(bào)警時(shí)間時(shí)，啟動(dòng)5秒鐘的蜂鳴器報(bào)警。
【文檔編號】A61M5/168GK106075649SQ201610350994
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】孟光磊, 潘海兵
【申請人】沈陽航空航天大學(xué)