一种基于多传感器融合的滴速监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于多传感器融合的滴速监测装置及方法，其装置包括壳体，所述壳体中设有监测传感器A、监测传感器B、监测传感器C、微处理器、电容测量单元和MEMS传感器，在壳体上设有贯通的滴斗容置槽，该滴斗容置槽位于监测传感器A、监测传感器B、监测传感器C的平行电极之间，在壳体后侧设有与滴斗容置槽相连通的上滴管容置槽、下滴管容置槽，在壳体前侧设有显示屏和按键模块。本申请在不接触药液，不遮挡滴斗的状态下，无需改变标准输液操作，可以准确的监测药液滴速，广泛适用于各种药品输液；其装置小巧轻便，可以实时显示，便于医护人员观察，在患者手部晃动或者身体移动时依然可以准确监测滴速变化。

A drop velocity monitoring device and method based on multi-sensor fusion

【技术实现步骤摘要】
一种基于多传感器融合的滴速监测装置及方法
本专利技术属于电子医疗
，具体说是一种基于多传感器融合的滴速监测装置及方法。
技术介绍
重力式输液是一种国内广泛应用的医疗手段，但其存在较多不足，现有技术中普通输液器靠推轮控制输液速度其存在精度低、稳定性差、无法实时监测输液速度变化等缺点，并且输液时发生异常情况例如产生气泡，输液完成或者输液管堵塞都无法及时发现，也无法发现病人私自调速造成的隐患，其医护人员和陪护人员看护压力都比较大。输液泵是一种能够准确控制输液滴数或输液流速，保证药物能够速度均匀，药量准确并且安全地进入病人体内发挥作用的一种仪器，但是输液泵体积大，需要供电，无法普遍使用于普通输液位的输液管理。一些药品结合病人的实际情况对输液滴速具有严格的要求，如果误差过大或者病人私自调节滴速可能造成重大事故，在不接触、不影响药品的情况下精确监测滴速的装置能有效提升输液的安全性。申请号为201811465707.4，名称为一种输液滴速监测仪的中国专利技术专利申请，其由输液器U型管夹、红外探头及微处理器计数及显示单元构成；采用一对红外发光及收光二极管，利用药液对于光线的遮挡作用，获取红外信号强度变化的脉冲，进而对滴速进行监测。红外光感监测容易受到外界光线的影响，所以红外光感监测装置需要遮挡输液器的滴斗，但是这样操作影响医护人员观测滴斗，并且红外光线会影响有避光输液要求的药液，同时也容易受到周围光线的影响，造成监测精度下降甚至引起误报警。红外光线的强度较高，设备功耗较大，设备需要外部供电才能工作。申请号为201910325520.2，名称为一种用于输液瓶的称重装置的中国专利技术专利申请，其由拉绳、称重悬梁、微型显示系统构成；称重式探测仪原理简单，采用高精度的弹簧秤来进行药液袋(瓶)的重量计量监测，每滴药液下落后，药液袋(瓶)的总重量发生变化，通过重量的变化获取滴速，进一步通过总重量来进行输液完成的状态判断，但是由于输液时，病人的手部(或脚部)运动引起输液器晃动的机率较大，弹簧伸缩形变造成重量监测误差，所以称重式探测仪的监测精度一般主要是对于输液完成状态的监测和报警，无法监测输液异常状态。申请号为201210015144.5，名称为一种输液滴速监测技术的中国专利技术专利申请，其由电极板、电容测量单元及微处理电路组成；电容式探测仪由于需要调整滴斗中液位到与滴口十分接近(5-9mm)的距离,通过药液滴落连通时导通滴管和滴斗液面的方式提升电容监测信号的幅值，完成滴速监测，实际使用中病人手部晃动或是身体移动，容易造成液位晃动使得液滴提前滴落，造成了滴速周期测量误差。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本申请在不接触药液，不遮挡滴斗的状态下，无需改变标准输液操作，可以准确的监测药液滴速，广泛适用于各种药品输液，包括避光性输液；其装置小巧轻便，可以实时显示，便于医护人员观察，同时采用电池供电可以随输液器移动，在患者手部晃动或者身体移动时依然可以准确监测滴速变化。为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种基于多传感器融合的滴速监测装置，包括壳体，所述壳体中设有监测传感器A、监测传感器B、监测传感器C、微处理器、电容测量单元和MEMS传感器，在壳体上设有贯通的滴斗容置槽，该滴斗容置槽位于监测传感器A、监测传感器B、监测传感器C的平行电极之间，在壳体后侧设有与滴斗容置槽相连通的上滴管容置槽、下滴管容置槽，在壳体前侧设有显示屏和按键模块，所述显示屏、按键模块、电容测量单元、MEMS传感器均与微处理器相连，所述电容测量单元还分别与监测传感器A、监测传感器B、监测传感器C相连。进一步的，在壳体中还设有监测传感器D，下滴管容置槽位于监测传感器D的平行电极之间，所述监测传感器D与电容测量单元相连。进一步的，还包括与微处理器相连的蜂鸣器。进一步的，还包括与微处理器相连的电池。进一步的，监测传感器A、监测传感器B、监测传感器C从上至下等间隔设置。更进一步的，所述显示屏用来显示滴速标准值、实际滴速值和滴速状态(如偏快、偏慢、正常、异常)。本申请还提供一种基于多传感器融合的滴速监测方法，该方法具体包括如下步骤：S1：使输液器的滴口位于监测传感器A的平行电极之间顶部，药液因重力作用在滴口聚集变大，由于表面张力原因没有立即滴下，此时监测传感器A的电极之间填充物质为空气、塑性材料和药液；S2：药液体积达到下落的门限滴下，监测传感器A的电极中部与监测传感器B的电极中部之间距离为H1，此段下落时间为t1；监测传感器B的电极中部与监测传感器C的电极中部之间距离为H2，此段下落时间为t2，其中H1＝H2；药液滴落符合中立下自由落体运动，加速度为重力加速度，下落距离已知，则计算出下落时间；S3：电容测量单元以相同的采样频率获得三组连续测量数据，分别为监测传感器A的电容值Ca、监测传感器B的电容值Cb和监测传感器C的电容值Cc；S4：把电容值Ca组数据、电容值Cb组数据进行延时处理，Ca延时时间为t1+t2mS,Cb延时时间为t2mS，将三组数据相加融合为一组，融合时有用信号会产生叠加信号电平峰值加强，而测量噪声由于没有相位其数学相加的统计过程不会出现累积叠加，所以加算时有用信号的信噪比会得到明显加强；这样由于药液下落产生的测量有用信号将更加明显，噪声干扰对监测结果不会产生误差影响，实现准确测量；S5：当病人手部晃动或者身体移动时，输液器随之摆动，此时建立运动模型，进而来监测药液滴速。进一步的，建立运动模型的具体步骤为：输液管或输液瓶以挂钩为顶点做椎体运动，晃动角度通过MEMS传感器跟踪，跟踪频率与电容测量单元采样频率相同；根据滴斗半径尺寸r＝Pmm和MEMS传感器测量出的晃动角度M，近似计算药液下落距离的变化N，当下落距离小于阈值时，采用3组数据融合的计算方法，当晃动角度变大，超过阈值时丢弃一组数据进行计算，当角度达到告警门限时，进行报警；其具体过程为：1)arcsin(0.00P/0.0N1)＝M1°，摆动角度<M1°时，且药液下落距离小于N1cm的手部轻微晃动，药液不会撞到滴斗内壁，不影响检测精度；2)arcsin(0.00P/0.0N2)＝M2°，M1°<摆动角度<M2°时，且药液下落距离在N2-N1cm之内的手部晃动，药液会撞到监测传感器C位置处的滴斗内壁，不会影响检测精度；3)arcsin(0.00P/0.0N2)＝M2°，摆动角度>M2°时，且药液下落距离小于N2cm的晃动或移动时，药液会撞到监测传感器B位置处的滴斗内壁，原始测量数据中去掉电容值Cc组的融合数据，采用电容值Ca组和电容值Cb组的数据进行滴速监测；4)当arcsin(0.00P/0.0N3)＝M3°，摆动角度>M3°时，且药液下落距离小于N3cm的晃动或移动时，药液不能自由落体，此时已经是剧烈晃动容易产生误差，蜂鸣器产生告警，提示医护人员和病人稳定输液器；所述M3＞M2＞M1，N3＜N2＜N1。进一步的，还包括S6：监测传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多传感器融合的滴速监测装置，其特征在于：包括壳体，所述壳体中设有监测传感器A、监测传感器B、监测传感器C、微处理器、电容测量单元和MEMS传感器，在壳体上设有贯通的滴斗容置槽，该滴斗容置槽位于监测传感器A、监测传感器B、监测传感器C的平行电极之间，在壳体后侧设有与滴斗容置槽相连通的上滴管容置槽、下滴管容置槽，在壳体前侧设有显示屏和按键模块，所述显示屏、按键模块、电容测量单元、MEMS传感器均与微处理器相连，所述电容测量单元还分别与监测传感器A、监测传感器B、监测传感器C相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器融合的滴速监测装置，其特征在于：包括壳体，所述壳体中设有监测传感器A、监测传感器B、监测传感器C、微处理器、电容测量单元和MEMS传感器，在壳体上设有贯通的滴斗容置槽，该滴斗容置槽位于监测传感器A、监测传感器B、监测传感器C的平行电极之间，在壳体后侧设有与滴斗容置槽相连通的上滴管容置槽、下滴管容置槽，在壳体前侧设有显示屏和按键模块，所述显示屏、按键模块、电容测量单元、MEMS传感器均与微处理器相连，所述电容测量单元还分别与监测传感器A、监测传感器B、监测传感器C相连。


2.根据权利要求1所述一种基于多传感器融合的滴速监测装置，其特征在于：在壳体中还设有监测传感器D，下滴管容置槽位于监测传感器D的平行电极之间，所述监测传感器D与电容测量单元相连。


3.根据权利要求1所述一种基于多传感器融合的滴速监测装置，其特征在于：还包括与微处理器相连的蜂鸣器。


4.根据权利要求1所述一种基于多传感器融合的滴速监测装置，其特征在于：还包括与微处理器相连的电池。


5.根据权利要求1所述一种基于多传感器融合的滴速监测装置，其特征在于：监测传感器A、监测传感器B、监测传感器C从上至下等间隔设置。


6.根据权利要求1所述一种基于多传感器融合的滴速监测装置，其特征在于：所述显示屏用来显示滴速标准值、实际滴速值和滴速状态。


7.一种基于多传感器融合的滴速监测方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
S1：使输液器的滴口位于监测传感器A的平行电极之间顶部，药液因重力作用在滴口聚集变大，由于表面张力原因没有立即滴下，此时监测传感器A的电极之间填充物质为空气、塑性材料和药液；
S2：药液体积达到下落的门限滴下，监测传感器A的电极中部与监测传感器B的电极中部之间距离为H1，此段下落时间为t1；监测传感器B的电极中部与监测传感器C的电极中部之间距离为H2，此段下落时间为t2，其中H1＝H2；药液滴落符合中立下自由落体运动，加速度为重力加速度，下落距离已知，则计算出下落时间；
S3：电容测量单元以相同的采样频率获得三组连续测量数据，分别为监测传感器A的电容值Ca、监测传感器B的电容值Cb和监测传感器C的电容值Cc；
S4：把电容值Ca组数据、电容值Cb组数据进行延时处理，Ca延时时间为t1+t2mS,Cb延时时间为t2mS，将三组数据相加融合为一组，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐勇，
申请(专利权)人：徐勇，
类型：发明
国别省市：辽宁;21