專利名稱：輸液終了報警器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及將介質輸入人體內的器械，尤其是涉及一種輸液終了報警器。
背景技術：
各級各類醫(yī)院每天都有大量病人接受輸液治療，輸液終了必須得到及時處 理——拔針或換藥，否則將會引起"回血"等不良后果，因此，在輸液過程中需要 醫(yī)護人員及患者家屬持續(xù)監(jiān)護，給醫(yī)生和患者造成了很大的心理壓力。輸液完 畢的及時處理，有賴于輸液終了信息的及時獲取。目前的方法有兩種 一是護 理人員事先設定藥液流速，估計出所需的輸液時間再輔以不斷的巡視檢查；另 一種是來自病人或其陪護人員的現(xiàn)場觀察。由于輸完一瓶500ml的藥液一般都 在1.5小時以上，病人或陪護人員在長時間里對輸液進展情況進行觀察，不僅不 利于病人的休養(yǎng)，對陪護人員也是一種不合理負擔。
鑒于上述的種種原因，人們提出了多種輸液報警器。例如，專利申請?zhí)枮?200610072454.5的輸液報警儀，利用彈簧變形稱重的原理，在輸液終了時，輸 液瓶重量減少，彈簧的變形量也減少，從而使觸頭接觸，發(fā)出報警信號；申請 專利號為200420080736.6的醫(yī)用輸液報警器，利用輸液過程和輸液終了時透過 輸液管光源強度的變化，引起光敏電阻的變化，來獲得輸液終了信號，發(fā)出報

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種輸液終了報警器，采用非接觸式的電容傳感器 來提取輸液終了的信號，自動發(fā)出報警信號。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是
兩個金屬夾電極和一套電路組成，第一金屬夾夾緊輸液針頭的裸露部分， 第一導線引出，接在電容電壓變換模塊的一端，形成電容傳感器一極；第二金 屬夾夾緊液針頭的滴管，用第二導線引出，接在電容電壓變換模塊的另一端， 形成電容傳感器的另一極，由此構成電容傳感器CX。
所述的一套電路包括振蕩模塊、電容電壓變換模塊、雙比較雙反相開關 模塊、指示模塊、單片機處理模塊、聲光報警模塊和電源模塊；電容傳感器和 振蕩模塊與電容電壓變換模塊輸入端連接，雙比較雙反相開關模塊的輸入端接 電容電壓變換模塊輸出端，雙比較雙反相開關模塊的一個輸出端接指示模塊，
雙比較雙反相開關模塊的另一個輸出端接單片機處理模塊，單片機處理模塊與 聲光報警模塊連接。
所述的振蕩模塊振蕩模塊采用具有穩(wěn)幅的RC橋式振蕩電路，電路由七個
電阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7，兩個電容C1、 C2，兩個二極管D1、 D2 和運算放大器LM358構成的；其中電阻R1和R2構成分壓；電阻R3、電容C1 和電阻R4、電容C2構成選頻網絡；電阻R5、 R6、 R7和運算放大器LM358構 成電壓串聯(lián)負反饋放大電路；兩個二極管Dl和D2起穩(wěn)幅作用。
所述的電容電壓變換模塊由兩個二極管D3、 D4，晶體管Q1和兩個電阻 R8、 R9構成，第一導線接于二極管D3的負極，第二導線接于電阻R8的一端。
所述的雙比較雙反相開關模塊由五個電阻RIO、 Rll、 R12、 R13、 R14， 可變電阻RV1，運算放大器LM358，反相器74LS04構成，信號的初次比較由 電阻RIO、可變電阻RV1和運算放大器LM358構成，并再通過電阻Rll和運算 放大器LM358構成的遲滯比較器輸入由74LS04構成的雙反相開關模塊，再輸 入單片機，形成中斷源，電阻R12、 R13、 R14構成分壓。
所述的指示模塊由四個電阻R15、 R16、 R17、 R18，發(fā)光二極管D5和晶 體管Q2構成。
所述的單片機處理模塊由單片機AT89C2051，晶振XI，三個電容C3、 C4、 C5，電阻R19， 二極管D7和復位開關構成，復位電路采用上電復位電路， 由復位開關，電阻R19，電容C3和二極管D7構成。
所述的聲光報警模塊由電阻四個R20、 R21、 R22、 R23，晶體管Q3，蜂 鳴器BUZ1， 二極管D6構成。
所述的電源模塊由LM7805穩(wěn)壓管，兩個二極管D8、 D9和兩個電容C6、 C7構成，各個模塊所需的電源均由電源模塊供給。
本發(fā)明采用的電容傳感器工作原理如下靜脈輸液器的針頭是金屬制作的， 穿刺過瓶塞接觸藥液，藥液通過針頭流入塑料滴管。本發(fā)明以針頭為電容傳感 器的第一電極，另在針頭下部滴管的外表面設置金屬夾作為第二電極，以塑料 滴管為電容介質，利用藥液的導電性制成變極距式電容傳感器。在輸液過程中， 若輸液完畢時，滴管中的介質將從藥液變?yōu)榭諝?，第一電極和介質間的距離迅 速增大，電容發(fā)生變化。因此以本發(fā)明制成的電容傳感器，在輸液完畢時，可 以引起電容量的很大變化，通過兩根導線將采集到的電容信號輸入檢測電路， 發(fā)出聲光報警。
本發(fā)明具有的有益效果是 本發(fā)明根據(jù)在輸液終了時能自動發(fā)出報警信號的要求，設計了輸液終了自 動報警器。為了在輸液終了時，實現(xiàn)自動報警的功能，關鍵是輸液終了信號的 獲取。為保證輸液安全性，本發(fā)明采用非接觸式的電容傳感器來提取輸液終了 的信號，具有信號采集準確、穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明安裝示意圖。
圖2是電路各模塊連接圖。
圖3是RC橋式振蕩模塊。
圖4是電容電壓變換模塊。
圖5是雙比較雙反相模塊。
圖6是指示模塊。
圖7是單片機處理模塊。
圖8是聲光報警模塊。
圖9是電源模塊。
圖IO是電路總圖。
圖中l(wèi).輸液瓶，2.輸液針頭，3.瓶塞，4.第一導線，5.第一金屬夾，6. 輸液針頭套，7.第二導線，8.第二金屬夾，9.滴管，IO.電路。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明
如圖1所示，本發(fā)明由兩個金屬夾電極5、 8和一套電路10組成，第一金 屬夾5夾緊輸液針頭2的裸露部分，第一導線4引出，接在電容電壓變換模塊 的一端，形成電容傳感器一極；第二金屬夾8夾緊液針頭3的滴管9，用第二導 線7引出，接在電容電壓變換模塊的另一端，形成電容傳感器的另一極，由此 構成電容傳感器CX。圖中l(wèi)為輸液瓶，3為輸液瓶的瓶塞。
如圖2所示，所述的一套電路12:包括振蕩模塊、電容電壓變換模塊、雙 比較雙反相開關模塊、指示模塊、單片機處理模塊、聲光報警模塊和電源模塊; 電容傳感器和振蕩模塊與電容電壓變換模塊輸入端連接，雙比較雙反相開關模 塊的輸入端接電容電壓變換模塊輸出端，雙比較雙反相開關模塊的一個輸出端 接指示模塊，雙比較雙反相開關模塊的另一個輸出端接單片機處理模塊，單片 機處理模塊與聲光報警模塊連接。
如圖3所示，傳感器的振蕩模塊采用具有穩(wěn)幅的RC橋式振蕩電路，又稱文 氏橋式電路來產生正弦波。電路由七個電阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7，
兩個電容C1、 C2，兩個二極管D1、 D2和運算放大器LM358構成的。電阻R1 和R2構成分壓；電阻R3、電容C1和電阻R4、電容C2構成選頻網絡；由電阻 R5、 R6、 R7和運算放大器LM358構成電壓串聯(lián)負反饋放大電路；二極管Dl 和D2起穩(wěn)幅作用。
如圖4所示，電容電壓變換模塊由兩個二極管D3、 D4，晶體管Q1和兩個 電阻R8、 R9構成。第一導線4接于二極管D3的負極B端，第二導線7接于電 阻R8的一端D端。其原理如下在輸液進行和輸液終了，針頭內的液體有無時， 在兩個金屬夾之間形成的電容也不同。當由振蕩器輸入AB兩端電壓為正時，由 于二極管D3的作用，電壓遏制在二極管的導通電壓約0.7V，晶體管Ql導通， 通過電阻R8對電容CX充電，其中電阻R9的阻值大于R8。當由振蕩器輸入 AB兩端電壓為負時，晶體管Q1截止，CX通過電阻R8、 D3、 D4放電。接下 來振蕩器輸入AB兩端電壓又為正時，這樣如此循環(huán)下去。對不同的待測電容 CX，在一個周期內，C點輸出的平均電壓就不同。
如圖5所示，雙比較雙反相開關模塊由五個電阻RIO、 Rll、 R12、 R13、 R14，可變電阻RV1，運算放大器LM358，反相器74LS04構成。信號先通過由 電阻RIO、 RV1和運算放大器LM358構成初次比較器，再通過電阻R11和運算 放大器LM358構成的遲滯比較器輸入到74LS04構成的雙反相開關模塊，形成 穩(wěn)定的開關信號，最后輸入到單片機，形成中斷源。電阻R12、 R13、 R14構成 分壓。該電路就形成了開關電路，當輸液進行時輸出高電平；輸液完畢時就輸 出低電平。
如圖6所示，指示模塊由四個電阻R15、 R16、 R17、 R18，發(fā)光二極管D5 和晶體管Q2構成。當正在輸液時，E點是高電平，通過限流電阻R15，晶體管 Q2導通，電阻R17遠大于電阻R16， R17兩端的電壓足夠驅動發(fā)光二極管D5 亮起。當輸液完畢，D點是低電平，D5滅。
如圖7所示，單片機處理模塊由單片機AT89C2051，晶振X1，電容C3、 C4、 C5，電阻R19， 二極管D7和復位開關構成。對單片機采用中斷編程。中 斷源采用外部O號中斷，由雙反相模塊的輸出輸入到P3.2 口。當傳感器請求外 部中斷時，主程序轉入中斷處理程序。復位電路采用上電復位電路，由復位開 關，電阻R19，電容C3和二極管D7構成。二極管D7起到迅速釋放電容電量， 滿足短時間復位的要求。
如圖8所示，聲光報警模塊由四電阻R20、 R21、 R22、 R23，晶體管Q3， 蜂鳴器BUZ1， 二極管D6構成。由單片機P3.0 口產生方波，通過電阻R21限
流輸入到晶體管Q3的基極。當單片機輸出高電平時，晶體管Q3導通，由于電 阻R22遠大于電阻R20，所以加在電阻R22兩端電壓足夠驅動蜂鳴器和發(fā)光二 極管。電阻R23起限流作用，保護發(fā)光二極管D6。當輸液完畢時，蜂鳴器發(fā)出 "嘀，嘀...."的報警聲，同時發(fā)光二極管D6開始閃爍，起到聲光報警作用。
經實驗測試當電壓低至6.2V時，輸液器無法正常工作。具體實施時采用 LM7805穩(wěn)壓管，在其接地端串聯(lián)兩個二極管。由于硅二極管的正向導通電壓約 為0.7V，所以電源的輸出電壓為6.4V左右，電路圖如圖9所示?？傠娐酚?節(jié) 1.5V干電池供電，也可由7.5 9V變壓器供電。
用第一金屬夾5夾緊輸液針頭3的裸露部分，第一導線4引出，形成電容傳 感器一極；第二金屬夾8夾緊輸液針頭2下的滴管9。為了減少雜散電容和寄生 電容的影響，導線應盡量地短，并且把第二導線7接于電路總圖IO的D端，第 一導線4接于總電路圖的B端。經測量當兩個連接導線長度為40cm，輸液時的 電容大約為110pF，而輸液終了時的電容大約為65pF，電容的變化很大。
利用上述的輸液自動報警器分別對不同醫(yī)用輸液瓶進行測試，包括容量為 100ml， 250ml， 500ml等各種輸液瓶。經測試，當針頭內的藥液滴空時均能準 確可靠地報警。
權利要求
1.一種輸液終了報警器，其特征在于兩個金屬夾電極(5、8)和一套電路(10)組成，第一金屬夾(5)夾緊輸液針頭(2)的裸露部分，第一導線(4)引出，接在電容電壓變換模塊的一端，形成電容傳感器一極；第二金屬夾(8)夾緊液針頭(3)的滴管(9)，用第二導線(7)引出，接在電容電壓變換模塊的另一端，形成電容傳感器的另一極，由此構成電容傳感器CX。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸液終了報警器，其特征在于所述的一套電 路(12):包括振蕩模塊、電容電壓變換模塊、雙比較雙反相開關模塊、指示模塊、 單片機處理模塊、聲光報警模塊和電源模塊；電容傳感器和振蕩模塊與電容電 壓變換模塊輸入端連接，雙比較雙反相開關模塊的輸入端接電容電壓變換模塊 輸出端，雙比較雙反相開關模塊的一個輸出端接指示模塊，雙比較雙反相開關 模塊的另一個輸出端接單片機處理模塊，單片機處理模塊與聲光報警模塊連接。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸液終了報警器，其特征在于所述的振蕩模 塊振蕩模塊采用具有穩(wěn)幅的RC橋式振蕩電路，電路由七個電阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7，兩個電容C1、 C2，兩個二極管D1、 D2和運算放大器LM358 構成的；其中電阻R1和R2構成分壓；電阻R3、電容C1和電阻R4、電容C2 構成選頻網絡；電阻R5、 R6、 R7和運算放大器LM358構成電壓串聯(lián)負反饋放 大電路；兩個二極管Dl和D2起穩(wěn)幅作用。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸液終了報警器，其特征在于所述的電容電壓 變換模塊由兩個二極管D3、 D4，晶體管Q1和兩個電阻R8、 R9構成，第一 導線(4)接于二極管D3的負極，第二導線(7)接于電阻R8的一端。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸液終了報警器，其特征在于所述的雙比較雙 反相開關模塊由五個電阻RIO、 Rll、 R12、 R13、 R14，可變電阻RV1，運算 放大器LM358，反相器74LS04構成，信號的初次比較由電阻RIO、可變電阻 RV1和運算放大器LM358構成，并再通過電阻Rll和運算放大器LM358構成 的遲滯比較器輸入由74LS04構成的雙反相開關模塊，再輸入單片機，形成中斷 源，電阻R12、 R13、 R14構成分壓。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸液終了報警器，其特征在于所述的指示模 塊由四個電阻R15、 R16、 R17、 R18，發(fā)光二極管D5和晶體管Q2構成。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸液終了報警器，其特征在于所述的單片機處 理模塊由單片機AT89C2051，晶振X1，三個電容C3、 C4、 C5，電阻R19， 二極管D7和復位開關構成，復位電路采用上電復位電路，由復位開關，電阻 R19,電容C3和二極管D7構成。
8. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸液終了報警器，其特征在于所述的聲光報警 模塊由電阻四個R20、 R21、 R22、 R23，晶體管Q3，蜂鳴器BUZ1， 二極管 D6構成。
9. 根據(jù)權利要求1所述的一種輸液終了報警器，其特征在于所述的電源模 塊由LM7805穩(wěn)壓管，兩個二極管D8、 D9和兩個電容C6、 C7構成，各個模塊所需的電源均由電源模塊供給。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輸液終了報警器。由兩個金屬夾電極和電路組成。第一金屬夾夾緊輸液針頭的裸露部分，用導線引出接在電容電壓變換模塊的一端，形成電容傳感器一極；第二金屬夾夾緊輸液針頭的滴管，用另一導線引出接在電容電壓變換模塊的另一端，形成電容傳感器的另一極，構成電容傳感器。利用藥液的導電性制成變極距式電容傳感器在輸液過程到輸液完畢時，滴管中的介質將從藥液變?yōu)榭諝?，第一電極和介質間的距離迅速增大，電容發(fā)生變化。因此電容傳感器在輸液完畢時，可以引起電容量的很大變化，通過導線采集到的電容信號輸入檢測電路，發(fā)出聲光報警。采用非接觸式的電容傳感器提取輸液終了的信號，具有信號采集準確、穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強。
文檔編號A61M5/14GK101185782SQ20071016036
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月18日 優(yōu)先權日2007年12月18日
發(fā)明者吳友義, 駿 潘, 蔡有成, 哲 陳, 陳興根, 陳文華, 陳澤宗 申請人:浙江理工大學