[发明专利]一种基于光栅图像测量的输液报警方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于光栅图像测量的输液报警方法及其装置，属于医疗器械技术领域。

背景技术

静脉输液是临床常见的护理操作之一，各级医院每天都有大量的病人接受输液，由于我国的病人和医护人员的比例严重失调，护士通常将输液进度的监测交给病人或其陪护人员，在输液接近完成时，病人或其陪护人员呼叫医护人员及时拔针或换药，否则将会引起输液滴空、空气栓塞和回血凝固重新注射等差错事故的发生。由于输液时间大都较长，用眼睛长时间监测输液进度容易使人产生紧张和疲劳，如果病人和其陪护人员因疲劳或无聊而选择睡觉、读书看报或用耳机听音乐，往往不能及时发现输液完成而导致医疗事故和医患纠纷，给病人带来不必要的痛苦和麻烦。

为了防止输液滴空、空气栓塞、回血凝固重新注射等差错事故的发生，降低医务人员的输液护理工作强度，同时避免病人及其陪护人员的不必要参与，减轻病人在输液过程中紧张与疲劳，使病人能在输液期间得到充分的休息，人们发明了各种输液报警方法自动监测输液进度，在输液完成时，立即发出报警信号，提示医护人员及时拔针或换药，避免因输液差错引发的医疗事故发生。

目前实现输液报警的方法主要有以下三种：

（1）电极法。静脉输液一般为水溶液，具有较强的导电性。从输液瓶口插入2根电极，当输液瓶内有溶液时，溶液与电极组成的导电回路处于通电状态，蜂鸣器不会发出报警声音；当输液瓶内没有溶液时，2根电极处于断开状态，蜂鸣器发出报警音。电极法的缺点是报警装置需要接触液体，容易带来污染，存在安全隐患。

（2）重量法：利用弹簧秤和杠杆原理测量输液瓶的重量，根据输液瓶中液体的重量变化来判断输液是否完成，方法虽然简单，但是由于不同的液体和不同的输液瓶（袋）质量都不相同，因此无法提供准确的报警信号，难以实际应用。

（3）光电法：在输液软管的两侧分别放置一个发光器件和一个光电接收器，如图1所示，图1中，1是发光器件、2是输液软管、3是光电接收器、4是信号处理电路、5是蜂鸣器。利用输液软管中水溶液和空气折射率的不同，来判断输液是否完成。当输液软管中有液体时，输液软管中的液体相当于一个柱面透镜，将发光器件发出的光线聚焦到光电接收器上，光电接收器接收到的光强较大，光电接收器输出较大的电流，蜂鸣器不会发出报警声音；当输液软管中没有液体时，输液软管中的空气不产生折射现象，发光器件发出的光线只有一小部分投射到光电接收器上，光电接收器接收到的光强较弱，光电接收器输出很小的电流，蜂鸣器发出报警声音。光电法利用光电接收器接收到的光强信号变化来判断输液是否完成，易受到环境光强变化（白天、黑夜）、灯光干扰（开灯、关灯）和液体颜色（透光率）变化的影响，极易出现误报、漏报现象，可靠性较低，没有实际应用价值。

上述三种输液报警方法在原理上就存在着明显的安全性和可靠性问题，因此难以形成产品并推广应用。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于光栅图像测量的输液报警方法及其装置，采用对环境干扰（白天黑夜光强变化、开灯、关灯）和液体颜色（透光率）变化不敏感的光栅图像测量，从测量原理上避免环境光强变化、灯光干扰和液体颜色变化带来的干扰，提高输液报警的灵敏度和可靠性。

本发明提出的基于光栅图像测量的输液报警方法，包括以下步骤：

（1）将一个刻有黑白线条的光栅设置在透明输液软管的一侧，在透明输液软管的另一侧设置一个成像透镜，成像透镜将光栅通过透明输液软管后形成的光栅虚像转换成光栅实像；

（2）用光源对光栅进行照明，用于提高成像的对比度；

（3）在成像透镜的另一侧设置一个图像传感器，用于接收光栅实像；

（4）图像传感器将光栅实像转换为数字图像信号，并将数字图像信传送给数字信号处理器；

（5）数字信号处理器对数字图像信号进行滤波，并测量数字图像信号中的光栅上黑白线条的宽度和光栅线条之间的间距；

（6）设定透明输液软管中充满液体时光栅上黑白线条的宽度和光栅上黑白线条之间的间距为判断阈值，数字信号处理器实时检测光栅上黑白线条的宽度和光栅上黑白线条之间的间距，将检测的宽度和间距与相应阈值相比较，当光栅上黑白线条的宽度和光栅上黑白线条之间的间距缩小至阈值的50%以上时，判定透明输液软管中无液体，数字信号处理器对蜂鸣器发出报警信号；

（7）蜂鸣器接收到报警信号后，发出声音报警信号。

本发明提出的基于光栅图像测量的输液报警装置，包括：