專利名稱：一種滴速自動測控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種滴速自動測控裝置，特別是一種由單片機控制的用于經(jīng)靜脈補充液體或液體治療過程中的滴速自動測控裝置。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外臨床普遍使用的液滴控制方法是在輸液器管道外側(cè)套裝一個滾輪調(diào)節(jié)器，移動滾輪改變管道截面積，以調(diào)節(jié)輸注液滴速度；但需要人工計數(shù)和反復(fù)調(diào)節(jié)，才能將速度調(diào)準(zhǔn)(低于10滴/分鐘時尤其困難)；近年來，引進國外輸注泵有少量使用，以美國Sigma 5000型、IVAC 560型蠕動泵為代表(約占三甲醫(yī)院床位的2～3％)，它由微電腦控制機械蠕動排，擠壓輸注管使液體移動，控制精確，調(diào)節(jié)范圍寬，但價格昂貴(單臺0.8～1.8萬元)，需專用輸注管才能保證速度準(zhǔn)確，專用管較輸液器價格高，增加費用，不益于普及；近來國外開發(fā)了旋片式調(diào)節(jié)器，是在有漸開縫隙的旋片上下方對應(yīng)輸液管，旋轉(zhuǎn)盤片，改變上下輸注管之間的縫隙，調(diào)節(jié)液體滴速，但要與輸液器串接使用，是一次性產(chǎn)品，調(diào)節(jié)直觀，但受重力影響；因其價格較貴，數(shù)十元一只，沒減少護士勞動，且增加病人負擔(dān)，目前國內(nèi)醫(yī)院沒有使用，僅在某個醫(yī)院實驗試用，不利于臨床的推廣和使用。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是提供一種滴速自動測量控制裝置，為克服上述諸方法中的不足而設(shè)計，可滿足液體治療中嚴格控制滴速的需要。
本實用新型是由紅外檢測器、放大整形電路、鎖相器、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(集成有中央處理器、存貯器RAM、ROM、FLASH、內(nèi)存程序的計算機，簡稱單片機)，構(gòu)成了滴速測量部分，由單片機控制步進電機、通過蝸桿、蝸輪、齒輪變速器帶動徑向滑動塊可使輸液管截面積改變的結(jié)構(gòu)、構(gòu)成輸液速度調(diào)控部分，這兩部分共同組成本實用新型的滴速自動測控裝置。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，在內(nèi)存程序的單片機控制下，夾持在輸液器滴壺外側(cè)的紅外檢測器將液滴變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺?jīng)放大整形、A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機，算出滴速結(jié)果送顯示屏并與預(yù)定的滴速比較，如果有偏差，發(fā)出滴速誤差的正負調(diào)節(jié)脈沖信號，經(jīng)驅(qū)動電路使步進電機旋轉(zhuǎn)，通過蝸桿與蝸輪、齒輪變速，使滑槽中齒輪軸上的滑塊移動，對圈套在滑槽內(nèi)的輸注管進行徑向擠壓或釋放，改變管道截面積，以調(diào)控液流滴速。此過程是一個動態(tài)的閉合控制環(huán)路，反復(fù)循環(huán)，與內(nèi)存的預(yù)定滴速比較、調(diào)節(jié)，使檢測的滴速與預(yù)定滴速相符，顯示屏上持續(xù)顯示滴速，步進電機停止，保持滴速穩(wěn)定；在輸液完畢或管道發(fā)生堵塞時，裝置發(fā)出聲光報警，提醒醫(yī)務(wù)人員處理。
本實用新型結(jié)構(gòu)新穎科學(xué)，采用單片機控制技術(shù)和步進電機及齒輪變速的結(jié)構(gòu)，集輸液滴速檢測和滴速調(diào)控機電裝置于一體，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測控一體、速度恒定、價格低廉的特點；可使輸液滴速控制簡化，減輕勞動強度，節(jié)省時間、提高效率、降低醫(yī)療成本和病人醫(yī)療費支出。


圖1是本實用新型的滴速自動測控裝置的主機和測控執(zhí)行部的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的滴速自動測控裝置的原理方框圖；圖3是本實用新型的滴速自動測控裝置的電路原理圖；圖4是本實用新型的滴速自動測控裝置的程序控制流程圖；具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例做詳細說明。
由
圖1所示，本實用新型的結(jié)構(gòu)是由主機和測控機構(gòu)兩部分組成，由
圖1A所示，在主機外殼9的前面板上，依次安裝有警示指示燈14a、蜂鳴器14b、顯示屏12、電源開關(guān)11、控制鍵盤10，在側(cè)板上安裝有充電插孔15、測控電纜插座16，在主機內(nèi)部一側(cè)有可充電池組18，主機內(nèi)部有電路板30，其上面安裝有放大、整形、A/D、驅(qū)動、單片機、警示電路及元器件，它們共同構(gòu)成本實用新型的滴速測控裝置的主機部分；由
圖1B所示是本實用新型的測控執(zhí)行部分，在光電檢測夾1的兩片夾體上分別安裝有紅外發(fā)光管1A和紅外光電管1b，它們共同組成紅外液滴檢測傳感器1，與其連接并位于其下方的是控制執(zhí)行部，其殼體8內(nèi)安裝有步進電機2及其蝸桿3a，蝸輪3b與變速輪3c為同軸變速齒輪、齒輪3d與螺桿3e為同軸輪、滑塊3f以內(nèi)羅紋與螺桿3e配合，滑塊3f前端呈楔形與輸液管徑向接觸；蝸桿3a與蝸輪3b嚙合，齒輪3c與齒輪3d嚙合，隨著步進電機2的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)齒輪組3a～d減速，使螺桿3e旋轉(zhuǎn)，使滑塊3f沿滑槽4內(nèi)壁做徑向移動，擠壓或釋放輸液管；輸液管門閂4a為輸液管出入滑槽的門閂，它們共同構(gòu)成滴速控制執(zhí)行機構(gòu)；檢測傳感器1與控制執(zhí)行機構(gòu)共同組成本實用新型的測控執(zhí)行部。在外殼8的側(cè)上中部有測控電纜5，其前端的插頭與主機的電纜插座16相連接，完成測量信號和控制信號的傳送。
由圖2所示的本實用新型的滴速測控裝置的原理方框圖，單片機20內(nèi)部的寄存器ROM22中存有控制程序，使來自檢測器1的液滴變化電信號被鎖相環(huán)電路26解調(diào)后經(jīng)電路25放大整形，由A/D電路27轉(zhuǎn)換后進入計算機20，經(jīng)CPU 21運算，得出滴速數(shù)值，送往LED顯示屏12顯示，并將數(shù)值與內(nèi)存RAM 23中的預(yù)定滴速比較，如有偏差，由I/O端口24發(fā)出調(diào)整信號，經(jīng)電機驅(qū)動電路28使步進電機2轉(zhuǎn)動，帶動滴速調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)，改變輸液管截面積，調(diào)節(jié)滴速，同時在顯示屏上實時顯示出調(diào)節(jié)后的滴速。
鍵盤10用來設(shè)置本裝置的工作模式、時間和預(yù)定滴速數(shù)值，并可選擇告警示音的種類或模式。電源18為本裝置的能源供應(yīng)單元，因本裝置采用了蝸桿3a、蝸輪3b具有防止滑動的結(jié)構(gòu)，使步進電機2停止時，齒輪3d不移動，保持調(diào)節(jié)后滴速的穩(wěn)定，具有節(jié)能作用。用四節(jié)堿性電池，可持續(xù)運行100小時。
在輸液結(jié)束或管道發(fā)生堵塞時，光電傳感器1無液滴信號傳輸，CPU 21在內(nèi)存程序控制下運算判斷后，由I/O端口24發(fā)出告警信號，送警示器14發(fā)出聲光信號，通知醫(yī)務(wù)人員處理。
由圖3所示的本實用新型的滴速測控裝置的電路原理圖，電源18及其穩(wěn)壓裝置18a供給給主機穩(wěn)定的工作電壓，當(dāng)工作電壓不足時，裝置會通過警示器14發(fā)出低壓聲光報警；電源通過電容C對單片機RST端復(fù)位，X0、X1端接晶體震蕩器，提供單片機20工作主頻；鍵盤10包括工作模式選擇鍵Mode、數(shù)值調(diào)整增加鍵▲(Adj.Up)、數(shù)值調(diào)整減少鍵(Adj.Down)和測控啟動/結(jié)束鍵Start組成，通過按壓Mode鍵可以改變裝置的不同工作模式，如設(shè)置當(dāng)前時間、設(shè)置液流的預(yù)期速度、設(shè)置報警音調(diào)；增加鍵▲和減少鍵用來調(diào)整時間或輸入預(yù)期滴速數(shù)值，也可選擇報警音調(diào)種類；在工作模式、預(yù)定滴速設(shè)置好后，按壓啟動/結(jié)束鍵Start后，裝置在程序控制下開始對滴速進行測控。
由鎖相環(huán)電路26發(fā)出的10KHz信號控制紅外發(fā)光管1a發(fā)出調(diào)制紅外光，對液滴進行檢測，液滴遮擋紅外線的瞬間使光電管1b輸出電平發(fā)生改變，變化信號經(jīng)25a放大后送入鎖相環(huán)電路26進行解調(diào)，經(jīng)放大電路25b放大后送A/D電路27轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，被單片機采集；在內(nèi)存程序控制下，CPU將測量的滴速數(shù)據(jù)送顯示屏顯示，并與預(yù)先輸入的預(yù)定滴速進行比較，如果實測滴速與預(yù)定滴速有差異，由P3.6端發(fā)出正負調(diào)整信號，送驅(qū)動電路28控制步進電機2旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，帶動由蝸桿、蝸輪、變速齒輪組3組成的調(diào)節(jié)機構(gòu)改變輸液管截面積，調(diào)整液體滴速；光電檢測器1b重新檢測液滴變化，單片機20再次運算比較，調(diào)整，此過程動態(tài)循環(huán)，使滴速與預(yù)定速度保持一致。
在輸液結(jié)束或管道發(fā)生堵塞時，光電檢測傳感器1b無液滴信號傳輸，CPU 21在內(nèi)存程序控制下運算判斷后，由端口P3.6發(fā)出告警信號，送警示器14放大驅(qū)動紅色發(fā)光管14a發(fā)出警示紅光、蜂鳴器14b發(fā)出報警聲信號，通知醫(yī)務(wù)人員處理。開關(guān)11是本裝置的電源總開關(guān)，在長久不使用時，關(guān)閉電源。
圖4是本實用新型的滴速測控裝置的程序控制流程圖，詳細地描述了裝置在測控液體輸注滴速中的控制流程，步驟60使裝置加電單片機復(fù)位，程序步驟70，裝置自動檢測電源電壓，如果電壓低于3.6V，執(zhí)行步驟71和72，使警示器分別發(fā)出警示音和警示燈光，提醒人們更換電池；如果電壓正常，五秒鐘后，裝置自動進入待測工作(時鐘顯示)態(tài)，內(nèi)存中可保存出廠設(shè)定初始值或記錄保存上次使用的設(shè)定值，也可在人為按壓模式選擇鍵Mode一次時，程序進入步驟80，設(shè)置當(dāng)前時間，可使用增加鍵▲、減少鍵分別設(shè)置小時、分鐘；按壓模式鍵Mode兩次，程序執(zhí)行步驟90，進入滴速設(shè)置狀態(tài)，執(zhí)行步驟91、92、93，使用增加鍵▲、減少鍵設(shè)置滴速；按壓模式鍵Mode三次，裝置進入警示音選擇狀態(tài)100，通過增加鍵▲、減少鍵選擇警示音調(diào)，再次按壓模式鍵Mode使裝置進入待測工作(時鐘顯示)狀態(tài)110；(顯示當(dāng)前時間，裝置可記憶上次設(shè)定的滴速，方便重復(fù)使用)，使用時，將測控執(zhí)行部的檢測夾1打開夾持在輸液管滴壺的上中部，將輸液管放入控制滑槽中并用門閂將其封閉，將測控電纜插頭與主機側(cè)面板上的電纜插座連接，按壓啟動鍵Start，程序120接受啟動命令，進入130步驟，對檢測夾位置進行檢測，如果位置錯誤，沒有液滴信號，顯示屏上出現(xiàn)全零顯示，并返回重新檢測；如果檢測夾位置正確，程序進入140步驟，對經(jīng)放大整形后由A/D轉(zhuǎn)換的測量數(shù)據(jù)進行采集，步驟150將數(shù)據(jù)放入寄存器RAM中暫存，步驟160判斷數(shù)據(jù)是否有效，如果無效，重新采集，如果有效，則繼續(xù)步驟170，把數(shù)據(jù)進行鎖存，送顯示屏顯示，并執(zhí)行步驟180，將測量數(shù)據(jù)與內(nèi)存的預(yù)定滴速進行比較；如果測量的數(shù)據(jù)與預(yù)定滴速相同(F＝fx)，程序返回步驟140，繼續(xù)采集滴速數(shù)據(jù)、監(jiān)測滴速；如果測量數(shù)據(jù)不等于預(yù)定滴速(F≠fx)，步驟190使單片機發(fā)出調(diào)控信號經(jīng)電機驅(qū)動電路放大使步進電機旋轉(zhuǎn)，通過控制執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)輸液滴速；同時程序自動返回步驟140，重復(fù)采集信號，循環(huán)調(diào)控滴速；如果因為某種原因或輸注完畢，使液滴停止時，程序進入步驟200，判知F＝0時；步驟210使裝置發(fā)出信號，使警示器14發(fā)出聲、光警示，時間可持續(xù)一分鐘，提醒醫(yī)務(wù)人員處理；程序進入步驟220，使步進電機2旋轉(zhuǎn)關(guān)閉滴速，然后發(fā)出十個負脈沖，步進電機逆轉(zhuǎn)18度，釋放滑塊，使滴速在維持約2d/min的速度，等待醫(yī)務(wù)人員前來處理和解除輸注針頭。這時，按壓啟動鍵三秒以上，裝置會自動松開夾持輸液管的滑塊，釋放輸液管，顯示屏上也會顯示出輸液過程所用時間；打開滑槽4側(cè)邊的門閂4a，取出輸液管，摘下檢測夾，全部輸注過程結(jié)束，裝置處于時鐘顯示狀態(tài)，等待下一次滴速測控使用。
由于本實用新型采用了紅外音頻調(diào)制檢測器1，可有效地避免檢測環(huán)境的光線干擾，使檢測穩(wěn)定性提高；由于本實用新型的滴速測控裝置是采用在輸液管外側(cè)調(diào)控其截面積來改變滴速的方式，使它可適用于各種輸液管的輸液滴速的測控中。
由于本實用新型采用了檢測器1與控制執(zhí)行機構(gòu)2一體化的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)新穎科學(xué)，緊湊、簡單、在內(nèi)存程序單片機20控制下，具有使用方便，測量迅速、實時控制、測控范圍大的特點；由于本實用新型采用了步進角為1.8度的步進電機2，其軸端為蝸桿3a、與蝸輪3b、齒輪3c、3d構(gòu)成的變速結(jié)構(gòu)、具有防止滑脫松動造成的滴速變化、節(jié)省能源、保持滴速穩(wěn)定的特點；徑向滑動的楔形滑塊3f，具有可減少阻力，增大壓強，增加調(diào)節(jié)敏感度，提高調(diào)節(jié)精度的特點。
本實用新型是由單片機內(nèi)存程序控制的輸液滴速自動測量控制裝置，它可自動測量、實時顯示、動態(tài)調(diào)控、保持滴速在預(yù)定范圍，精度高、可監(jiān)測輸液狀態(tài)，自動報警、可記錄輸注時間。具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、價格低廉、測量迅速準(zhǔn)確、節(jié)能、動態(tài)穩(wěn)定性好、適應(yīng)性好、壽命長，易維護的特點、可普及到基層。
權(quán)利要求1.一種滴速測控裝置，由內(nèi)存程序的單片機20與光電檢測器1、放大整形電路25、鎖相環(huán)26、A/D轉(zhuǎn)換器27、及LED顯示屏12、驅(qū)動電路28、步進電機2、電源18、蝸輪變速齒輪組3、徑向滑槽4、滑塊3f共同構(gòu)成；其特征在于檢測傳感器1夾于滴壺6外側(cè)，滑槽4內(nèi)固定輸液管7，內(nèi)存程序的單片機20將液滴速度與預(yù)定滴速比較，發(fā)出的調(diào)節(jié)控制脈沖通過步進電機2、蝸、齒輪3a～d變速結(jié)構(gòu)帶動螺桿3e旋轉(zhuǎn)、滑塊3f移動，改變輸液管7截面積，調(diào)節(jié)和控制滴速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動滴速測控裝置，其特征在于，檢測傳感器1夾持在滴壺6的上中部，與滴壺6呈緊接觸；在其下方的滴速控制執(zhí)行部8的滑槽4中靠門閂4a將輸液管夾持在滑槽4與徑向滑塊楔形面3f之間；調(diào)控執(zhí)行部8與檢測器1是測控執(zhí)行部整體的不同功能部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動滴速測控裝置，其特征在于，通過步進電機2軸端蝸桿3a與蝸輪3b、齒輪組3c、3d構(gòu)成的變速結(jié)構(gòu)，使齒輪3d軸端的螺紋軸3e旋轉(zhuǎn)，使與其螺紋配合的滑塊3f在滑槽4中徑向移動改變輸液管的截面積而調(diào)節(jié)滴速。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動滴速測控裝置，其特征在于，由步進電機2與齒輪組3a～d、滑塊3f、滑槽4組成的執(zhí)行機構(gòu)，是受內(nèi)存程序控制下的單片機20將液滴速度與預(yù)置滴速比較，根據(jù)誤差程度，發(fā)出的調(diào)節(jié)脈沖控制的。
專利摘要一種液滴速度測控裝置，由測控部與主機組成；測控部由殼體8內(nèi)的步進電機2、齒輪組3、滑塊3f、滑槽4和檢測夾1共同構(gòu)成，用電纜5與主機連接；主機殼9內(nèi)有單片機20、鍵盤10、放大器25、鎖相器26、A/D轉(zhuǎn)換器27、蜂鳴器14、開關(guān)11、電源18。在單片機內(nèi)存程序控制下，裝置自動測量和實時控制滴速在預(yù)定的范圍，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉、節(jié)能、穩(wěn)定性好、精度高、適應(yīng)性好的特點，并監(jiān)測液流狀態(tài)，在結(jié)束和故障時報警。
文檔編號A61M5/168GK2546040SQ0220620
公開日2003年4月23日 申請日期2002年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月19日
發(fā)明者張亞平 申請人:張亞平