CN110787340A - 一种输液滴速的检测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种输液滴速的检测方法及装置，属于医疗技术领域，特别是医用静脉输液技术领域；包括由下至上设置在电容感应片上的十个电容感应极片，每个电容感应极片可以独立感应电容变化，从而感应液位；利用限幅滤波法对采集的数据进去去燥处理，提高滴速计算的精度，排除液滴落下后的小幅度自振荡对滴液速度计算的干扰。本发明的有益效果在于，此装置仅需一面电容感应极片紧挨墨菲斯滴管即可，三面可露出，具有最小的遮挡面，最大的可观察视野。在强光下及红外线干扰环境中均能较好的工作。在稳定输液时，能很好的检测输液液滴速度。

Description

一种输液滴速的检测方法及装置
技术领域
本发明涉及一种输液滴速的检测方法及装置，属于医疗技术领域，特别是医用静脉输液技术领域。
背景技术
目前，静脉输液是临床医疗工作中最常用而且最重要的辅助治疗疾病手段。在医疗监护领域，静脉输液涌现出许多输液监控的设备和仪器，这些设备功能相仿，用于监测静脉输液的滴速及其他功能。现有这些输液监控的设备和仪器在检测输液滴速的方案上，基本上都采用红外对管的方案，即在墨菲斯管的对立两面，一面用红外发光二极管发送红外光线，另一面用红外光电二极管接收红外线，来检测液滴的滴下，从而计算出输液液滴速度。此种红外检测液滴的方法，必须要有红外发射和红外接收两个部分，在使用上，必须装置在输液管滴斗的对立两面。对患者或护士需要直接观察输液滴斗液滴时，这种检测方法会遮挡较多的观察视野。这种对滴斗较大面积的遮挡输液，影响了输液管本身滴斗可以全面观察输液的功能，给患者造成不安，不利于患者安心输液。另外，用红外的方式检测液滴，易受强光和红外光干扰，在强光和红外光环境中造成检测不到和检测不准的现象。
发明内容
本发明的目的在于，为了尽可能减少对墨菲斯滴管的遮挡，又能检测到输液液滴，不受强光和红外光的干扰，从而公开一种基于电容感应的输液滴速检测方法及装置。
本发明通过以下技术方案实现，包括由下至上设置在电容感应片上的十个电容感应极片，每个电容感应极片可以独立感应电容变化，从而感应液位；利用限幅滤波法对采集的数据进去去燥处理，提高滴速计算的精度，排除液滴落下后的小幅度自振荡对滴液速度计算的干扰。
所述的限幅滤波法指的是设定两次采样所允许最大偏差值，当本次采样的值与上次的采样的值的偏差大于设定的最大偏差值，就取本次采样值，否则作为无效干扰数据丢弃。在实际测试中发现，不同的输液高度下，液滴落下后的小幅振荡影响是不一样的，高度越高，落下后的振荡周期及振荡幅度越大，所以在采样过程中，依据多个液面高度设定了限幅滤波的最大偏差值。另外滴液初期，滴液速度变化较大，在采样过程中，依据速度变化动态调整采样时间，将当前采集到的速度值与上次的速度值进行比较，如果差值变化较大，则缩短采样时间，差值变化较小则放大采样时间。
算法的主要步骤包括：
步骤1、首先记录低液面稳态时间
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，当液滴落下后，记录高液面瞬态时间
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
作为首滴液滴的落下时间，从而计算首滴滴液的速度；
步骤2、第一滴液滴落下后，检测到低液面稳态时间计时，第二滴液滴落下后，检测到高液面瞬态时间计时
Figure DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
作为第二滴液滴的采样时间间隔；
步骤3、依据每两滴液滴的高液面瞬态时间间隔，采集液滴滴速数据，求取本次采集到的速度与上次采集速度的差值，设定采样时间间隔，
步骤4、重复步骤3，采集多组数据；一般是五组数据；
步骤5、先逐一对数据进行限副滤波处理，幅度值依据前一个采样值而变化，再求取算术平均值，即得出当前滴液的滴速；
步骤6、下一次液滴速度的计算，则重复上述步骤4、5。
本发明还用于检测滴斗内液位过高或过低：当最高处的电容感应极片感应到液位时，则表明滴斗内液位过高；
当较低处的电容感应极片都感应不到液位时，则表明滴斗内液位过低。
本发明包括贴合在滴斗壁的电容感应片，以及MCU处理运算单元，以及由下至上设置在电容感应片上的十个电容感应极片；MCU的处理运算单元基于DA14580蓝牙控制芯片检测处理。
将电容感应片上的十个电容感应极片接入MCU处理运算单元的十个IO引脚；MCU处理运算单元对每个IO引脚计算充放电时间，单独检测每个IO引脚的电容由液滴下落引起的有序变化。
本发明优点及有益效果在于提出了一种新的液滴检测方法和装置，具有体积小，最小限度地遮挡墨菲斯滴管，不影响墨菲斯滴管正常的观测功能。能有效的检测液滴，从而检测液滴滴速。解决了传统输液检测仪所存在的对墨菲斯滴管大面积包围遮挡问题，解决了传统红外输液检测仪所存在的对强光和红外干扰敏感问题，提高了输液检测仪操控的灵活性和可靠性，护士患者即可直接观察滴斗输液，也可读取到输液检测仪上的滴速和液位，不影响输液管原有输液功能，提升了工作效率，提高了滴速计算精度。
附图说明
图1为MCU与电容感应片示意图。
图2为电容感应片示意图。
图3为低液面稳态示意图。
图4为液滴落下后高液面瞬态示意图。
具体实施方式
下面结合附图1至4对本发明的优选实施例作进一步说明，本发明包括由下至上设置在电容感应片1上的十个电容感应极片，由下至上标记为11至110，每个电容感应极片可以独立感应电容变化，从而感应液位；利用限幅滤波法对采集的数据进去去燥处理，提高滴速计算的精度，排除液滴落下后的小幅度自振荡对滴液速度计算的干扰。
所述的限幅滤波法指的是设定两次采样所允许最大偏差值，当本次采样的值与上次的采样的值的偏差大于设定的最大偏差值，就取本次采样值，否则作为无效干扰数据丢弃。在实际测试中发现，不同的输液高度下，液滴落下后的小幅振荡影响是不一样的，高度越高，落下后的振荡周期及振荡幅度越大，所以在采样过程中，依据多个液面高度设定了限幅滤波的最大偏差值。另外滴液初期，滴液速度变化较大，在采样过程中，依据速度变化动态调整采样时间，将当前采集到的速度值与上次的速度值进行比较，如果差值变化较大，则缩短采样时间，差值变化较小则放大采样时间。
算法的主要步骤以图3、图4为例，包括：
步骤1、首先记录低液面51稳态时间
Figure 762539DEST_PATH_IMAGE002
，当第一液滴41落下后，记录高液面52瞬态时间
Figure 701545DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 461691DEST_PATH_IMAGE006
作为首滴液滴的落下时间，从而计算首滴滴液的速度；
步骤2、第一滴液41滴落下后，检测到低液面51稳态时间计时
Figure 417140DEST_PATH_IMAGE008
，第二滴液42滴落下后，检测到高液面52瞬态时间计时，作为第二滴液滴的采样时间间隔；
步骤3、依据每两滴液滴的高液面52瞬态时间间隔，采集液滴滴速数据，求取本次采集到的速度与上次采集速度的差值，设定采样时间间隔，
步骤4、重复步骤3，采集多组数据；一般是五组数据；
步骤5、先逐一对数据进行限副滤波处理，幅度值依据前一个采样值而变化，再求取算术平均值，即得出当前滴液的滴速；
步骤6、下一次液滴速度的计算，则重复上述步骤4、5。
本发明还用于检测滴斗3内液位过高或过低：当最高处的电容感应极片，即标号110的电容感应极片感应到液位时，则表明滴斗3内液位过高；
当较低处的电容感应极片，即标号11的电容感应极片感应不到液位感应不到液位时，则表明滴斗内液位过低。开始输液后，当长时间检测不到液滴，并且感应到液位逐渐减低，直到标号11的电容感应极片感应不到液位时，则表明输液完毕。此装置及方法可以用于提示患者及护士及时结束输液或是换药，协助护士更高效的工作。
本发明包括贴合在滴斗3外壁的电容感应片1，由下至上设置在电容感应片上的十个电容感应极片，电容感应极片由下至上标记为11至110，以及MCU处理运算单元2；MCU处理运算单元2基于DA14580蓝牙控制芯片检测处理。
将电容感应片1上的十个电容感应极片接入MCU处理运算单元2的十个IO引脚；MCU处理运算单元2对每个IO引脚计算充放电时间，单独检测每个IO引脚的电容由液滴下落引起的有序变化。
使用时，将电容感应片1贴置滴斗3外壁，如图2所示，在滴斗3内每一滴液滴落下前后会导致滴斗壁液面的变化，导致电容感应片1在液滴落下前后感应到不同的液位。在稳定输液后，每一滴液滴落下，引起的液面起伏的变化基本一致的，第一滴液41落下前，如图3所图，稳态感应为相对的低液面51，标号13、标号14电容感应极片及其下方电容感应极片感应为有液状态，标号15电容感应极片及其上方电容感应极片感应为无液状态；图4为第一滴液41落下后瞬间的高液面52，相应地电容感应片1感应到一个相对的高液面52，标号16电容感应极片及其下方电容感应极片感应为有液状态，标号17电容感应极片及其上方电容感应极片感应为无液状态。原理在于每一次滴斗3内液位的较大变化，会引起电容感应片1对应液位的电容感应极片输出一个较大的变化值，以此检测一滴液滴的产生。最小限度地遮挡墨菲斯滴管，不影响墨菲斯滴管正常的观测功能。能有效的检测液滴，从而检测液滴滴速。解决了传统输液检测仪所存在的对墨菲斯滴管大面积包围遮挡问题，解决了传统红外输液检测仪所存在的对强光和红外干扰敏感问题，提高了输液检测仪操控的灵活性和可靠性，护士患者即可直接观察滴斗输液，也可读取到输液检测仪上的滴速和液位，不影响输液管原有输液功能，提升了工作效率，提高了滴速计算精度。

Claims (5)

1.一种输液滴速的检测方法，其特征在于：由下至上设置在电容感应片上的十个电容感应极片，每个电容感应极片可以独立感应电容变化，从而感应液位；利用限幅滤波法对采集的数据进去去燥处理，提高滴速计算的精度，排除液滴落下后的小幅度自振荡对滴液速度计算的干扰。
2.根据权利要求1所述的一种输液滴速的检测方法，其特征在于，
所述的限幅滤波法指的是设定两次采样所允许最大偏差值，当本次采样的值与上次的采样的值的偏差大于设定的最大偏差值，就取本次采样值，否则作为无效干扰数据丢弃。
3.根据权利要求1或2所述的一种输液滴速的检测方法，其特征在于，算法的主要步骤包括：
步骤1、首先记录低液面稳态时间
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，当液滴落下后，记录高液面瞬态时间
Figure 880779DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
作为首滴液滴的落下时间，从而计算首滴滴液的速度；
步骤2、第一滴液滴落下后，检测到低液面稳态时间计时，第二滴液滴落下后，检测到高液面瞬态时间计时
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 699361DEST_PATH_IMAGE006
作为第二滴液滴的采样时间间隔；
步骤3、依据每两滴液滴的高液面瞬态时间间隔，采集液滴滴速数据，求取本次采集到的速度与上次采集速度的差值，设定采样时间间隔，
步骤4、重复步骤3，采集多组数据；一般是五组数据；
步骤5、先逐一对数据进行限副滤波处理，幅度值依据前一个采样值而变化，再求取算术平均值，即得出当前滴液的滴速；
步骤6、下一次液滴速度的计算，则重复上述步骤4、5。
4.根据权利要求1所述的一种输液滴速的检测方法，其特征在于，还用于检测滴斗内液位过高或过低：当最高处的电容感应极片感应到液位时，则表明滴斗内液位过高；
当较低处的电容感应极片都感应不到液位时，则表明滴斗内液位过低。
5.一种输液滴速的检测装置，其特征在于：包括贴合在滴斗壁的电容感应片，由下至上设置在电容感应片上的十个电容感应极片，以及MCU处理运算单元；
将电容感应片上的十个电容感应极片接入MCU处理运算单元的十个IO引脚；MCU处理运算单元对每个IO引脚计算充放电时间，单独检测每个IO引脚的电容由液滴下落引起的有序变化。
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