專利名稱：一種滴速自動測控裝置的制作方法
技術領域：
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：
目前，國內外臨床普遍使用的液滴控制方法是在輸液器管道外側套裝一個滾輪調節(jié)器，移動滾輪改變管道截面積，以調節(jié)輸注液滴速度；但需要人工計數和反復調節(jié)，才能將速度調準(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)了旋片式調節(jié)器，是在有漸開縫隙的旋片上下方對應輸液管，旋轉盤片，改變上下輸注管之間的縫隙，調節(jié)液體滴速，但要與輸液器串接使用，是一次性產品，調節(jié)直觀，但受重力影響；因其價格較貴，數十元一只，沒減少護士勞動，且增加病人負擔，目前國內醫(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轉換器、單片機(集成有中央處理器、存貯器RAM、ROM、FLASH、內存程序的計算機，簡稱單片機)，構成了滴速測量部分，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構、構成輸液速度調控部分，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的，在內存程序的單片機控制下，夾持在輸液器滴壺外側的紅外檢測器將液滴變化轉變?yōu)殡娦盘?，經放大整形、A/D轉換后送入單片機，算出滴速結果送顯示屏并與預定的滴速比較，如果有偏差，發(fā)出滴速誤差的正負調節(jié)脈沖信號，經驅動電路使步進電機旋轉，通過蝸桿與蝸輪、齒輪變速，使滑槽中齒輪軸上的滑塊移動，對圈套在滑槽內的輸注管進行徑向擠壓或釋放，改變管道截面積，以調控液流滴速。此過程是一個動態(tài)的閉合控制環(huán)路，反復循環(huán)，與內存的預定滴速比較、調節(jié)，使檢測的滴速與預定滴速相符，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)務人員處理。
本實用新型結構新穎科學，采用單片機控制技術和步進電機及齒輪變速的結構，集輸液滴速檢測和滴速調控機電裝置于一體，具有結構簡單、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)行部的結構示意圖；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，本實用新型的結構是由主機和測控機構兩部分組成，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11、控制鍵盤10，在側板上安裝有充電插孔15、測控電纜插座16，在主機內部一側有可充電池組18，主機內部有電路板30，其上面安裝有放大、整形、A/D、驅動、單片機、警示電路及元器件，它們共同構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，經齒輪組3a～d減速，使螺桿3e旋轉，使滑塊3f沿滑槽4內壁做徑向移動，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，它們共同構成滴速控制執(zhí)行機構；檢測傳感器1與控制執(zhí)行機構共同組成本實用新型的測控執(zhí)行部。在外殼8的側上中部有測控電纜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解調后經電路25放大整形，由A/D電路27轉換后進入計算機20，經CPU 21運算，得出滴速數值，送往LED顯示屏12顯示，并將數值與內存RAM 23中的預定滴速比較，如有偏差，由I/O端口24發(fā)出調整信號，經電機驅動電路28使步進電機2轉動，帶動滴速調節(jié)執(zhí)行機構，改變輸液管截面積，調節(jié)滴速，同時在顯示屏上實時顯示出調節(jié)后的滴速。
鍵盤10用來設置本裝置的工作模式、時間和預定滴速數值，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單元，因本裝置采用了蝸桿3a、蝸輪3b具有防止滑動的結構，使步進電機2停止時，齒輪3d不移動，保持調節(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、數值調整增加鍵▲(Adj.Up)、數值調整減少鍵(Adj.Down)和測控啟動/結束鍵Start組成，通過按壓Mode鍵可以改變裝置的不同工作模式，如設置當前時間、設置液流的預期速度、設置報警音調；增加鍵▲和減少鍵用來調整時間或輸入預期滴速數值，也可選擇報警音調種類；在工作模式、預定滴速設置好后，按壓啟動/結束鍵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25a放大后送入鎖相環(huán)電路26進行解調，經放大電路25b放大后送A/D電路27轉換成數字信號，被單片機采集；在內存程序控制下，CPU將測量的滴速數據送顯示屏顯示，并與預先輸入的預定滴速進行比較，如果實測滴速與預定滴速有差異，由P3.6端發(fā)出正負調整信號，送驅動電路28控制步進電機2旋轉相應角度，帶動由蝸桿、蝸輪、變速齒輪組3組成的調節(jié)機構改變輸液管截面積，調整液體滴速；光電檢測器1b重新檢測液滴變化，單片機20再次運算比較，調整，此過程動態(tài)循環(huán)，使滴速與預定速度保持一致。
在輸液結束或管道發(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)務人員處理。開關11是本裝置的電源總開關，在長久不使用時，關閉電源。
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)，內存中可保存出廠設定初始值或記錄保存上次使用的設定值，也可在人為按壓模式選擇鍵Mode一次時，程序進入步驟80，設置當前時間，可使用增加鍵▲、減少鍵分別設置小時、分鐘；按壓模式鍵Mode兩次，程序執(zhí)行步驟90，進入滴速設置狀態(tài)，執(zhí)行步驟91、92、93，使用增加鍵▲、減少鍵設置滴速；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，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；(顯示當前時間，裝置可記憶上次設定的滴速，方便重復使用)，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，對經放大整形后由A/D轉換的測量數據進行采集，步驟150將數據放入寄存器RAM中暫存，步驟160判斷數據是否有效，如果無效，重新采集，如果有效，則繼續(xù)步驟170，把數據進行鎖存，送顯示屏顯示，并執(zhí)行步驟180，將測量數據與內存的預定滴速進行比較；如果測量的數據與預定滴速相同(F＝fx)，程序返回步驟140，繼續(xù)采集滴速數據、監(jiān)測滴速；如果測量數據不等于預定滴速(F≠fx)，步驟190使單片機發(fā)出調控信號經電機驅動電路放大使步進電機旋轉，通過控制執(zhí)行機構調節(jié)輸液滴速；同時程序自動返回步驟140，重復采集信號，循環(huán)調控滴速；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)務人員處理；程序進入步驟220，使步進電機2旋轉關閉滴速，然后發(fā)出十個負脈沖，步進電機逆轉18度，釋放滑塊，使滴速在維持約2d/min的速度，等待醫(yī)務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側邊的門閂4a，取出輸液管，摘下檢測夾，全部輸注過程結束，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調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2一體化的結構，結構新穎科學，緊湊、簡單、在內存程序單片機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構成的變速結構、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，增加調節(jié)敏感度，提高調節(jié)精度的特點。
本實用新型是由單片機內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)調控、保持滴速在預定范圍，精度高、可監(jiān)測輸液狀態(tài)，自動報警、可記錄輸注時間。具有結構簡單、體積小、重量輕、價格低廉、測量迅速準確、節(jié)能、動態(tài)穩(wěn)定性好、適應性好、壽命長，易維護的特點、可普及到基層。
權利要求1.一種滴速測控裝置，由內存程序的單片機20與光電檢測器1、放大整形電路25、鎖相環(huán)26、A/D轉換器27、及LED顯示屏12、驅動電路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共同構成；其特征在于檢測傳感器1夾于滴壺6外側，滑槽4內固定輸液管7，內存程序的單片機20將液滴速度與預定滴速比較，發(fā)出的調節(jié)控制脈沖通過步進電機2、蝸、齒輪3a～d變速結構帶動螺桿3e旋轉、滑塊3f移動，改變輸液管7截面積，調節(jié)和控制滴速。
2.根據權利要求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.根據權利要求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構成的變速結構，使齒輪3d軸端的螺紋軸3e旋轉，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節(jié)滴速。
4.根據權利要求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，是受內存程序控制下的單片機20將液滴速度與預置滴速比較，根據誤差程度，發(fā)出的調節(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內的步進電機2、齒輪組3、滑塊3f、滑槽4和檢測夾1共同構成，用電纜5與主機連接；主機殼9內有單片機20、鍵盤10、放大器25、鎖相器26、A/D轉換器27、蜂鳴器14、開關11、電源18。在單片機內存程序控制下，裝置自動測量和實時控制滴速在預定的范圍，具有結構簡單、使用方便、價格低廉、節(jié)能、穩(wěn)定性好、精度高、適應性好的特點，并監(jiān)測液流狀態(tài)，在結束和故障時報警。
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)先權日2002年2月19日
發(fā)明者張亞平 申請人:張亞平