一种多路输液智能切换方法及装置及滴液模糊控制方法与流程

1.本发明涉及辅助医疗器械领域，尤其涉及一种多路输液智能切换方法及装置及滴液模糊控制方法。


背景技术：

2.输液是临床诊疗过程中的基本及非常常见的操作，液体性药物的种类很多，不同药物有不同的输液速度要求，且患者每天可能需要输注大量的不同的药物。
3.临床工作中，护士是执行输液的主要的人员，输液也是护士每天的主要工作内容，但是，由于每个病人每天可能需要输注的药物种类很多，且每个药物的流速要求也不同，这就要求护士需要频繁往返于病人床旁和处置室进行换药及药物输注的滴速调节，工作量很大，尤其当病人较多时，会大大增加工作的难度及工作量，此外，频繁来往于病人之间，尤其是存在感染的病人，也会大大增加院内交叉感染的风险。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种多路输液智能切换方法及装置及滴液模糊控制方法，可以实现输液过程中输液袋自动切换，节省输液全过程看护的人力成本，为独自就诊患者提供便利，减少未能及时换液造成回血等不良后果，以低成本，以简单易行的方式实现个人多路输液智能切换及监测，提高工作效率，节约社会资源。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：一种多路输液智能切换装置，包括输液装置、滴速模糊控制装置、液位采样传感器；其特征在于，所述输液装置包括至少一个输液瓶，所述输液瓶的出料端均连接有出液口，每个出液口均对应连接有一条出液管路；
6.所述滴液模糊控制装置包括称重传感器和流量控制机构，所述称重传感器与输液袋连接且每个称重传感器上仅连接一个输液瓶，所述流量控制机构包括电动推杆和固定结构件，所述固定结构件上安装有多个阵列布设的第一卡件，相邻的第一卡件之间设有间距供电动推杆插入，其中：第一卡件上均安装有第二卡件，相邻的第二卡件之间的距离按出液方向从上至下依次减小，且两个所述第二卡件之间布设有圆轮，出液管路紧贴第二卡件内侧向外延伸；
7.所述电动推杆均安装在固定结构件上且其活动杆布设于两个第一卡件之间，所述活动杆的前端与圆轮连接，活动杆前后推动使圆轮对出液管路造成挤压或松弛；
8.所述液位采样传感器布设于出液口处的出液管路上，所述多个出液管路经过流量控制机构汇总为一个总出液管路。
9.优选的，一种多路输液智能切换装置，还包括控制器，所述控制器分别电性连接有液位采样传感器、称重传感器、蓝牙模块、按键急停模块、蜂鸣报警模块和电动推杆；
10.所述液位采样传感器实时监测出液管路中有无液体并将信号传输给控制器；
11.所述称重传感器实时检测对应输液瓶的质量并将其传输给控制器；
12.控制器控制电动推杆进行滴液模糊控制；
13.所述控制器通过蓝牙模块与手机端信号连接；
14.所述按键急停模块通过紧急停止按钮进行紧急停止，控制器控制蜂鸣报警模块的蜂鸣器和发出警示音、指示灯亮起，控制器同时发送通知报文给手机端；
15.电源模块分别给液位采样传感器、称重传感器、控制器和电动推杆供电。
16.优选的，所述两个第二卡件之间的距离最小处与所述圆轮的直径相同，当所述圆轮被推至两个第二卡件之间的距离最小处时，所述圆轮对出液管路的挤压最大，此时该出液管路的流量为零。
17.优选的，所述电动推杆和液位采样传感器的数量与输液袋的数量相同。
18.优选的，一种多路输液智能切换方法，其特征在于，包括如下步骤：
19.s1.对系统进行初始化设置；
20.s2.设置输液顺序；
21.s3.输液过程中通过控制器控制滴液模糊控制装置进行滴液速度调节；
22.s4.当所在出液管路上的液位采样传感器监测到出液管路中无液体时将信号传输给控制器；
23.s5.控制器控制该条出液管路上的电动推杆推动圆轮挤压出液管路使其流量降为零，并同时开启下条出液管路上的电动推杆，使其调整至合适的滴液速度，通过紧急停止按钮停止输液时，蜂鸣器发出警示音一，指示灯亮红灯，输液结束时，蜂鸣器发出警示音二，指示灯亮绿灯；
24.s6.当所有出液管路上的液位采样传感器均监测到出液管路中已无液体，则输液结束。
25.优选的，所述s3滴液模糊控制装置进行滴液速度调节步骤如下：
26.s31.通过称重传感器测量输液瓶中液体质量间接得出瓶内液面高度h1，间接得到液面到出水口高度h2；
27.s32.通过s32.通过为流速系数，g为重力加速度，h为高度，得出流速 v动态值，通过a＝sv，s为流通面积，v为流速，得出流量a动态值；
28.s33.选用二维模糊控制器并确定二维模糊控制器的输入变量与输出变量，以误差与误差的变化为输入变量，以控制量的变化为输出变量；
29.s34.选用三角形的语言值模糊集合隶属函数作为描述模糊集合的隶属函数，选择描述变量的词集，定义各模糊变量的模糊子集，建立控制规则；
30.s35.根据结果选定对应词汇，将所选定词汇对应到模糊控制规则表中，进行规则控制；
31.s36.确定模糊和非模糊化的方法，保证精确量到模糊量、模糊量到实际控制量的一系列过程的进行；
32.s37.根据算法程序，对输出处理的数据量进行查找并根据查找结果进行滴液速度调节。
33.根据各变量的实际情况，描述流量测量值与设定值的偏差的七个词汇为：很慢hm，慢m，较慢jm，正常zc，较快jk，快k，很快hk；
34.描述偏差变化的七个词汇为：很慢hm，慢m，较慢jm，正常zc，较快jk，快k，很快hk；
35.描述控制开度的控制量的词汇为：负大nb，负中nm，负小ns，正常zc，正小ps，正中
pm，正大pb。
36.在建立模糊规则的过程中，要考虑多种情况。当偏差的描述量为慢且偏差量较大时，若偏差的变化较快，则应取较小的控制量；若变化量表现为快或者很快，则控制量不适合采用增加，取正常等级，即控制量基本保持不变；
37.当偏差的描述量为较慢时，若偏差变化为快或很快，则应保证在消除误差的前提下不产生“超调”的现象，即反映输出值大幅超过稳态值的现象，以免造成误差，因此控制量取负小；
38.当偏差的描述量为快或很快时，若偏差变化为慢或很慢，则说明系统已经有对流量进行调整的趋势，控制量基本保持不变即可；若偏差变化为正常或快，则控制量应取负大以快速进行调整；
39.当偏差描述量为较快时，若偏差变化为正常或快，则控制量取为负中，推动系统对流量的调整；若偏差变化为慢，则控制量只需取正小进行微调即可；
40.综上，可以总结出控制量变化的原则：当偏差较大时，控制量的选择应该更大、更快，以尽快消除误差；当偏差较小时，控制量选取应该慎重，以免发生“超调”的情况。
41.其流量随时间的调节趋势图，反应出输液流量的调节过程，说明了滴液模糊控制装置设计思路的正确性，很好的达到了预期效果。
42.本发明的有益效果是：1)利用多路输液监控系统控制多头输液器，液体无菌操作配置完成后直接接上输液系统减少换水的污染；采用挤压出液管路方式控制输液通断和进行流速快慢控制，成本低、无污染；
43.2)通过对医护人员人工控制手动调节输液速度的实地观察和数据分析，采用拟人的逻辑方式模仿人的手动控制策略进行决策，基于模糊控制原理实现自动控制输液速度；
44.3)该装置可通过蓝牙模块与手机端连接，可在手机端实现多路输液自动切换，实现对多路输液的实时自动监视，减少护士体力消耗，减少患者家属的看护需求；
45.4)按需设置输液顺序，实现智能输液，可以有效的避免配伍禁忌，使输液过程更加安全可靠。
附图说明
46.附图用来提供对发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
47.图1是本发明结构示意图；
48.图2是本发明模糊控制装置细节图；
49.图3是本发明系统模块框图；
50.图4是滴液模糊控制装置系统图；
51.图5是模糊控制规则表；
52.图6是流量仿真趋势变化图；
53.图7是多路输液智能切换方法控制界面图1；
54.图8是多路输液智能切换方法控制界面图2；
55.图9是多路输液智能切换方法控制界面图3；
56.图10是多路输液智能切换方法控制界面图4；
57.图中的标记：1为输液装置，2为滴速模糊控制装置，3为液位采样传感器， 4为控制器，5为紧急停止按钮，6为蜂鸣器，7为指示灯，11为输液瓶，12为出液口，13为出液管路，14为总出液管路，21为称重传感器，22为流量控制机构，23为电动推杆，24为固定结构件，231为活动杆，241为第一卡件，242为第二卡件，243为圆轮。
具体实施方式
58.实施例1
59.结合图1至图10所示的一种多路输液智能切换装置，在本实施例1中，包括输液装置1、滴速模糊控制装置2、液位采样传感器3；输液装置1包括至少一个输液瓶11，输液瓶11的出料端均连接有出液口12，每个出液口12均对应连接一条出液管路13。
60.滴液模糊控制装置2包括称重传感器21和流量控制机构22，称重传感器21 与输液瓶11连接且每个称重传感器21上仅连接一个输液瓶11。
61.流量控制机构22包括电动推杆23和固定结构件24，固定结构件24上安装有多个阵列布设的第一卡件241，相邻的第一卡件241之间设有间距供电动推杆 23插入，其中：第一卡件241上均安装有第二卡件242，相邻的第二卡件242 之间的距离按出液方向从上至下依次减小，且两个第二卡件242之间布设有圆轮 243，出液管路13紧贴第二卡件内侧向外延伸，两个第二卡件242之间的距离最小处与圆轮243的直径相同。
62.电动推杆23均安装在固定结构件24上且其活动杆231布设于两个第一卡件 241之间，活动杆231的前端与圆轮243连接，活动杆231前后推动使圆轮243 对出液管路13造成挤压或松弛，从而实现输液流量的大小控制。
63.液位采样传感器3布设于出液口12处的出液管路13上，多个出液管路13 经过流量控制机构22汇总为一个总出液管路14，电动推杆23和液位采样传感器3的数量与输液瓶11的数量相同。
64.一种多路输液智能切换装置，在本实施例1中，还包括控制器4，控制器4 分别电性连接有液位采样传感器3、称重传感器21、蓝牙模块、按键急停模块、蜂鸣报警模块和电动推杆23，液位采样传感器3实时监测出液管路13中有无液体并将信号传输给控制器4，称重传感器21实时检测对应输液瓶11的质量并将其传输给控制器4，控制器4控制电动推杆23进行滴液模糊控制，控制器4通过蓝牙模块与手机端信号连接，按键急停模块通过紧急停止按钮5进行紧急停止，控制器4控制蜂鸣报警模块的蜂鸣器6和发出警示音、指示灯7亮起，控制器4 同时发送通知报文给手机端，电源模块分别给液位采样传感器3、称重传感器21、控制器4、电动推杆23供电。
65.实施例2
66.一种多路输液智能切换方法，步骤为：
67.s1.对系统进行初始化设置；
68.s2.设置输液顺序；
69.s3.输液过程中通过控制器控制滴液模糊控制装置进行滴液速度调节；
70.s4.当所在出液管路13上的液位采样传感器3监测到出液管路13中无液体时将信号传输给控制器4；
71.s5.控制器4控制该条出液管路13上的电动推杆23推动圆轮243挤压出液管路13使
其流量降为零，并同时开启下条出液管路13上的电动推杆23，使其调整至合适的滴液速度，通过紧急停止按钮5停止输液时，蜂鸣器6发出警示音一，指示灯7亮红灯，输液结束时，蜂鸣器6发出警示音二，指示灯7亮绿灯；
72.s6.当所有出液管路13上的液位采样传感器3均监测到出液管路13中已无液体，则输液结束。
73.实施例3
74.s3滴液模糊控制装置进行滴液速度调节步骤如下：
75.s31.通过称重传感器21测量输液瓶11中液体质量间接得出瓶内液面高度 h1，间接得到液面到出水口高度h2；
76.s32.通过s32.通过为流速系数，g为重力加速度，h为高度，得出流速 v动态值，通过a＝sv，s为流通面积，v为流速，得出流量a动态值；
77.s33.选用二维模糊控制器并确定二维模糊控制器的输入变量与输出变量，以误差与误差的变化为输入变量，以控制量的变化为输出变量；
78.s34.选用三角形的语言值模糊集合隶属函数作为描述模糊集合的隶属函数，选择描述变量的词集，定义各模糊变量的模糊子集，建立控制规则；
79.s35.根据结果选定对应词汇，将所选定词汇对应到模糊控制规则表中，进行 规则控制；
80.s36.确定模糊和非模糊化的方法，保证精确量到模糊量、模糊量到实际控制量的一系列过程的进行；
81.s37.根据算法程序，对输出处理的数据量进行查找并根据查找结果进行滴液速度调节。
82.根据各变量的实际情况，描述流量测量值与设定值的偏差的七个词汇为：很慢hm，慢m，较慢jm，正常zc，较快jk，快k，很快hk；
83.描述偏差变化的七个词汇为：很慢hm，慢m，较慢jm，正常zc，较快jk，快k，很快hk；
84.描述控制开度的控制量的词汇为：负大nb，负中nm，负小ns，正常zc，正小ps，正中pm，正大pb。
85.在建立模糊规则的过程中，要考虑多种情况。当偏差的描述量为慢且偏差量较大时，若偏差的变化较快，则应取较小的控制量；若变化量表现为快或者很快，则控制量不适合采用增加，取正常等级，即控制量基本保持不变；
86.当偏差的描述量为较慢时，若偏差变化为快或很快，则应保证在消除误差的前提下不产生“超调”的现象，即反映输出值大幅超过稳态值的现象，以免造成误差，因此控制量取负小；
87.当偏差的描述量为快或很快时，若偏差变化为慢或很慢，则说明系统已经有对流量进行调整的趋势，控制量基本保持不变即可；若偏差变化为正常或快，则控制量应取负大以快速进行调整；
88.当偏差描述量为较快时，若偏差变化为正常或快，则控制量取为负中，推动系统对流量的调整；若偏差变化为慢，则控制量只需取正小进行微调即可；
89.综上，可以总结出控制量变化的原则：当偏差较大时，控制量的选择应该更大、更快，以尽快消除误差；当偏差较小时，控制量选取应该慎重，以免发生“超调”的情况。
90.上述实施例1、实施例2和实施例3的工作原理是：对系统进行初始化设置之后设置输液顺序，输液过程中称重传感器21实时检测对应输液瓶11的质量并将其传输给控制器4，控制器4进行滴液模糊控制进行滴液速度调节，当所在出液管路13上的液位采样传感器3监测到出液管路13中无液体时将信号传输给控制器4控制该条出液管路13上的电动推杆23推动圆轮243挤压出液管路13使其流量降为零，并同时开启下条出液管路13上的电动推杆23，使其调整至合适的滴液速度，紧急情况下可按下紧急停止按钮6一键停止输液，并产生报警信号，当所有出液管路13上的液位采样传感器3均监测到出液管路13中已无液体，则输液结束。
91.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。