專利名稱：一種新型輸液泵技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型輸液泵技術(shù)。
背景技術(shù)：
靜脈輸液是一種廣泛應(yīng)用的醫(yī)療手段，臨床很多特殊病患如老年人、兒童、體虛者、心血管病患、肺部病患以及很多種特殊藥液對輸液速度都有比較嚴(yán)格的要求即需保持一個(gè)恒定穩(wěn)定的輸注速度，當(dāng)普通的重力式輸液無法滿足該要求時(shí)，就需更使用輸液泵或注射泵。世界范圍內(nèi)，目前已有的輸液泵基本上采用的都是蠕動(dòng)擠壓式技術(shù)，即通過一組機(jī)械擠壓指，依照一定的力度、幅度、節(jié)奏來周期性地?cái)D壓輸液器的輸液軟管，每擠壓一輪就輸出一定容積的藥液，從而達(dá)到按照某個(gè)預(yù)設(shè)速度穩(wěn)定輸注藥液的目的。但國際上標(biāo)準(zhǔn)的輸液泵都需要配用輸液泵專用輸液器，這類專用輸液器的輸液管都是用特殊材質(zhì)的硅膠制成，它的彈性、韌性以及防磨損脫落性等都非常優(yōu)異，如此就保證了每一次擠壓形變后輸液管都能很好地恢復(fù)原狀，即保證了每一次擠壓都能輸出相同容積的藥液。因國情特殊，我國醫(yī)療機(jī)構(gòu)在輸液泵上都不能也不敢使用極其昂貴的專用輸液器，而只能變相配用普通的一次性重力式輸液器，這就形成了一系列的缺陷與隱患，其中最大的缺陷為一次性重力式輸液器輸液管的彈性、韌性等都較差，稍微擠壓揉搓一段時(shí)間后就會失去彈性無法復(fù)原，從而使得輸液泵的輸注精度大大下降。為了彌補(bǔ)前述缺陷，少數(shù)輸液泵又在輸液器滴斗上增加了一個(gè)紅外線液滴傳感器來測量實(shí)際滴速，并用它來閉環(huán)控制修正輸液泵的精度下降，但這又引入了新的兩大隱患首先，用高強(qiáng)度的紅外線貼近照射藥液是否會對藥液的微觀物理化學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生潛在有害影響？這在醫(yī)療界是一個(gè)還沒有定論的懸疑；其次，用紅外線探測液滴非常害怕滴斗傾斜，一旦滴斗傾斜過大，液滴就不會穿過光測通道而是直接落到滴斗的側(cè)壁上，這會造成漏檢并使得輸液泵錯(cuò)誤地認(rèn)為實(shí)際速度下降了進(jìn)而加大輸液速度，這將非常危險(xiǎn)。輸液泵配用一次性重力式輸液器的另一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)就是很難預(yù)測防范跑針，而跑針是輸液中最容易發(fā)生的一種意外(尤其是老人與兒童)，當(dāng)發(fā)生跑針時(shí)輸液泵一般還是按既定速度向人體灌注，這很容易將靜脈周邊的肌肉組織、神經(jīng)組織、骨骼組織灌壞死。因一次性重力式輸液器一般都是由經(jīng)濟(jì)廉價(jià)的PVC等材質(zhì)制成，當(dāng)輸液泵對其大面積、高強(qiáng)度、高頻率地?cái)D壓揉搓后，輸液器軟管內(nèi)壁上的微粒雜質(zhì)就容易剝離脫落污染藥液，對病患的肺部和微循環(huán)系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種新型的輸液泵技術(shù)，使其能適合我國國情可配用普通的一次性重力式輸液器；輸注精度不隨輸液時(shí)間的增加而逐步惡化；能有效地防范跑針等意外；不對輸液軟管進(jìn)行頻繁的、高強(qiáng)度的擠搓，使得輸液器管壁上微粒不容易剝離脫落進(jìn)入藥液；大幅度地降低輸液泵的成本、功耗與體積，使其能更好地推廣應(yīng)用。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了一種新型的輸液泵技術(shù)，包括一種液滴探測電路和一種控制液滴輸出電路。所述液滴探測電路包括電容，其兩個(gè)極板分別安置在輸液器特定位置；電連接于所述電容用于測量其電容值的電容測量單元；電連接于電容測量單元進(jìn)行控制處理的微處理器。探測方法為將滴斗中液面調(diào)至特定高度，使每一滴液滴能夠完整成形并在滴落的最后一瞬間導(dǎo)通滴斗中上下兩部分的液體，使得所述電容的電容值發(fā)生一種脈沖式突變，電容測量單元和微處理器連續(xù)測量并分析所測電容值，每當(dāng)測獲一次上述脈沖式突變就表明一滴藥液已完整形成并滴落。
所述控制液滴輸出電路包括對各單元進(jìn)行控制的微處理器MCU ;夾在輸液管外側(cè)對輸液通道進(jìn)行簡單的開啟一關(guān)閉式控制的電磁閥；電連接于微處理器用于輸液操作、設(shè)置、顯示、報(bào)警的蜂鳴器、LED、LCD、按鍵。控制方法為MCU將操作者預(yù)設(shè)的輸液速 度換算為滴速(如滴/分鐘)，然后每隔一定周期就輸出一滴藥液，當(dāng)需要輸出一滴藥液時(shí)，MCU首先控制電磁閥松開壓迫開啟輸液通道，隨后當(dāng)探測到該液滴已完整形成并滴落后就控制電磁閥立即恢復(fù)壓迫關(guān)閉輸液通道，如此往復(fù)循環(huán)控制就可實(shí)現(xiàn)一個(gè)恒定的輸液速度。進(jìn)一步地，所述電容為金屬極板電容，它的兩個(gè)極板和輸液泵作為一個(gè)整體夾附安置在輸液器滴斗上方的輸液管兩側(cè)；或其中一個(gè)極板安置在輸液器滴斗上方輸液管外偵lJ,另外一個(gè)極板安置在輸液器滴斗的外側(cè)。進(jìn)一步地,將滴斗中液面調(diào)至距離滴口 6mm至9mm的特定范圍內(nèi)，在此范圍內(nèi)每一滴液滴都是充分聚集漲大后才滴落，即每一滴液滴都具有一個(gè)相同的容積；同時(shí)每一滴液滴在滴落的最后一瞬間，依靠其尾部的細(xì)微液絲和圓粗的頭部，會同時(shí)接觸到滴斗中上下兩部分的液體并將兩者導(dǎo)通，這個(gè)導(dǎo)通會改變所述電容兩極板之間的電介質(zhì)的組成與分布，從而使所述電容的電容值發(fā)生一個(gè)脈沖式的突變。進(jìn)一步地，所述電容測量單元對電容進(jìn)行連續(xù)測量，并將測得的系列包含脈沖特征的電容值傳遞給微處理器進(jìn)行分析、判斷、處理，每當(dāng)系統(tǒng)檢測到一個(gè)脈沖式突變電容值，就表明有最新一滴藥液滴落。進(jìn)一步地，MCU將操作者預(yù)設(shè)的輸液速度換算為滴速(如滴/分鐘)，然后每隔一定周期就輸出一滴藥液，每當(dāng)需要輸出一滴藥液時(shí)，MCU首先控制電磁閥松開壓迫開啟輸液通道，隨后當(dāng)探測到該液滴已完整形成并滴落后(即緊隨電磁閥開啟后又測到一個(gè)電容值脈沖式突變)，MCU就控制電磁閥立即恢復(fù)壓迫關(guān)閉輸液通道，如此循環(huán)往復(fù)就能每隔一定時(shí)間精準(zhǔn)地輸出一滴藥液，從而保持一個(gè)恒定的輸注速度。進(jìn)一步地，若開啟輸液通道后一定時(shí)間內(nèi)沒有液滴下落則說明藥液已輸完或發(fā)生了嚴(yán)重堵塞，MCU就控制所述蜂鳴器和LED發(fā)出相應(yīng)報(bào)警。進(jìn)一步地，每一次控制輸出液滴期間，MCU都監(jiān)測從開啟電磁閥導(dǎo)通輸液管到隨后探測到有一滴藥液滴落這兩個(gè)信號之間的間隔，當(dāng)這個(gè)時(shí)間間隔異常變化過大時(shí)(比如由最初的390ms變成了 500ms)，則表示可能發(fā)生了跑針或針管血管堵塞等壓力異常，此時(shí)MCU就控制蜂鳴器與LED發(fā)出相應(yīng)警示。進(jìn)一步地，為了獲得更高的輸注精度，可預(yù)先針對不同廠家生產(chǎn)的不同型號的輸液器或個(gè)別粘度特殊的藥液進(jìn)行液滴容積校準(zhǔn)(因?yàn)檎鎸?shí)情況下每一滴液滴的實(shí)際容積和理論標(biāo)稱容積之間有微小誤差)，即先使用樣品在輸液泵上輸出收集一定數(shù)量的液滴(比如1000滴)，然后用標(biāo)準(zhǔn)量具測量出這些液體的容積并將其值錄入輸液泵，MCU根據(jù)該實(shí)測容積和其標(biāo)稱的容積(如0.05ml/滴)計(jì)算出每一滴的容積誤差，將該誤差參數(shù)存入系統(tǒng)，在隨后的實(shí)際輸液中可根據(jù)該誤差對滴速進(jìn)行相應(yīng)修正。


圖I是本發(fā)明一種實(shí)施方式中輸液泵整體使用示意圖。圖2是本發(fā)明另外一種實(shí)施方式中輸液泵整體使用示意圖。圖3是所述輸液泵電路原理圖(開啟輸液管但液滴尚未滴落時(shí))。圖4是所述輸液泵電路原理圖(液滴完整形成后滴落瞬間)。
圖5是所述輸液泵電路原理圖(液滴完全滴下以后)。圖6是所述電容值隨每次開啟輸液管、滴落、關(guān)閉輸液管控制周期圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種新型輸液泵技術(shù)，它采用一種液滴探測方法和一種控制液滴輸出方法對每一滴液滴的開啟、形成、滴落、關(guān)閉等細(xì)微過程進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，從而能在任何時(shí)刻準(zhǔn)確地輸出一滴液體，當(dāng)按照預(yù)定的周期均勻地輸出容積一致的液滴時(shí)，就可實(shí)現(xiàn)一種恒定穩(wěn)定的輸注。因?yàn)楸景l(fā)明對輸液管只進(jìn)行一種非常簡單的開啟-閉合式控制，對輸液管的彈性、韌度等要求極低，長時(shí)間工作后輸液精度也不會下降，所以完全可以配用經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的一次性重力式輸液器。另外因不含龐大繁雜的蠕動(dòng)指、凸輪、皮帶、伺服電機(jī)等機(jī)械部分，系統(tǒng)的可靠性增強(qiáng)，整機(jī)的成本、體積、功耗也大幅降低。參考圖1，該圖是本發(fā)明一種實(shí)施方式中的輸液泵整體使用示意圖，包括一個(gè)放置在滴斗上方輸液管兩側(cè)的金屬極板電容10、對輸液管進(jìn)行簡單開-閉控制的電磁閥35、輸液泵上的蜂鳴器31、輸液泵上的LED32、輸液泵上的IXD33、輸液泵上的按鍵34，使用時(shí)將作為一個(gè)整體的輸液泵、電容極板、電磁閥夾附在輸液管上，并將滴斗51中液面52調(diào)節(jié)到距離滴口 53約6mm至9mm的范圍內(nèi)。參考圖2，該圖是本發(fā)明另外一種實(shí)施方式中的輸液泵整體使用示意圖，電容10的兩個(gè)極板其中一個(gè)極板安置在輸液器滴斗上方輸液管外側(cè)，另外一個(gè)極板安置在輸液器滴斗的外側(cè)，每一個(gè)極板可以由單片或雙片金屬組成，也可是平板型或包裹滴斗的半環(huán)形等形狀。參考圖3，該圖是所述輸液泵電路原理圖(開啟輸液管但液滴尚未滴落時(shí))，每當(dāng)需要輸出一滴藥液時(shí)，MCU20首先控制電磁閥35開啟輸液管使液體開始滴落，因?yàn)橐后w表面張力的原因，液滴50在涌出滴口 53后并不會立即滴落，而是在滴口 53周圍持續(xù)聚集漲大，此時(shí)滴斗51中上下兩部分的液體是非接觸不導(dǎo)通的，此時(shí)所述電容10的電容值是一個(gè)相對穩(wěn)定的數(shù)值。參考圖4，該圖是所述輸液泵電路原理圖(液滴完整形成后滴落瞬間)，經(jīng)過一個(gè)短暫的時(shí)間，液滴50完整形成并達(dá)到了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的容積(比如0. 05ml/滴)，因液體表面張力最終無法克服地球引力，此時(shí)液滴50向下迅速滴落并即將徹底脫離滴口 53，在這個(gè)瞬間液滴50通過其細(xì)微的尾部液絲和圓形頭部同時(shí)接觸到了滴斗51內(nèi)上下兩部分的液體并使其相互導(dǎo)通，這個(gè)導(dǎo)通會改變電容10兩極板之間電介質(zhì)的組成與分布，于是此時(shí)電容10的電容值會發(fā)生一個(gè)脈沖式的突變，當(dāng)電容測量單元11和MCU20探測到這個(gè)突變后，就判斷所需的這滴液滴已經(jīng)完整形成并已滴落，隨后MCU20迅速控制電磁閥35立刻關(guān)閉輸液管以阻止下一個(gè)液滴的形成與滴落，最終完成一次輸出液滴操作。參考圖5，該圖是所述輸液泵電路原理圖(液滴完全滴下以后)，此時(shí)情況又回到了與圖3中類似，即滴斗51中上下兩部分液體分離不導(dǎo)通，電容10的電容值又返回到了與圖3中類似的一個(gè)相對穩(wěn)定的數(shù)值。參考圖3、圖4、圖5、圖6，隨著MCU20按照預(yù)定周期不斷地發(fā)起輸出液滴控制，液滴以穩(wěn)定的周期不斷地滴落，電容測量單元11就可測量獲得一組如圖6中所示的電容值曲線，同時(shí)圖6也顯示了各個(gè)控制信號之間的流程時(shí)序。參考圖3、圖4、圖5、圖6，當(dāng)MCU20發(fā)出開啟信號控制電磁閥35開通輸液管后，經(jīng)過一段很短的時(shí)間就可輸出一滴液滴，隨后MCU20就會立刻發(fā)出一個(gè)關(guān)閉信號控制電磁閥35關(guān)閉輸液管，開啟信號與關(guān)閉信號之間的間隔就是形成一滴液滴所需的時(shí)間。當(dāng)輸液中 發(fā)生跑針、針管凝血堵塞等意外時(shí)，這個(gè)時(shí)間會有較大的異常變化，比如由最初的390ms變成了 500ms，MCU20連續(xù)地監(jiān)測這個(gè)間隔，發(fā)現(xiàn)上述異常后給出報(bào)警。另外，若開啟輸液管后經(jīng)過一段較長時(shí)間還沒有液滴落下，這表明藥液已輸完或發(fā)生了嚴(yán)重的堵塞，MCU20也給出相應(yīng)報(bào)警。參考圖I、圖3，操作者通過按鍵34輸入所需的輸液速度等指令;MCU20將輸液速度、已輸出液量、待輸出液量、輸液時(shí)間等參數(shù)顯示在所述LCD33上；每當(dāng)探測到一滴藥液滴落后MCU20就控制所述LED32短暫閃亮一次，給監(jiān)護(hù)者陪護(hù)者以形象提示；當(dāng)需要報(bào)警時(shí)，MCU20控制蜂鳴器31、LED32發(fā)出聲光報(bào)警。參考圖I、圖3，為了獲得更高的輸注精度，可預(yù)先針對不同廠家生產(chǎn)的不同型號的輸液器或個(gè)別粘度特殊的藥液進(jìn)行液滴容積校準(zhǔn)(因?yàn)檎鎸?shí)情況下每一滴液滴的實(shí)際容積和理論標(biāo)稱容積之間有微小誤差)，即先使用樣品在輸液泵上輸出收集一定數(shù)量的液滴(比如1000滴)，然后用標(biāo)準(zhǔn)量具測量出這些液體的容積并將其值錄入輸液泵，MCU20根據(jù)該實(shí)測容積和其標(biāo)稱的容積(如0.05ml/滴)計(jì)算出每一滴的容積誤差，將該誤差參數(shù)存入系統(tǒng)，在隨后的實(shí)際輸液中可根據(jù)該誤差對滴速進(jìn)行相應(yīng)修正。
參考圖I、圖3，因?yàn)橄到y(tǒng)中沒有大功耗大體積的器件，電磁閥35也僅需間歇式的短暫通電開啟，所以整機(jī)的功耗較低，電源40可以選用輕量安全的小型電池，使得整機(jī)的體積重量大幅度下降，有利于實(shí)際產(chǎn)品的制造、銷售、操作。以上所述是本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)、引申和潤飾，比如將電磁閥安置在滴斗下方的輸液管外進(jìn)行控制等，這些改進(jìn)、引申和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.ー種新型輸液泵技術(shù)，包括一種液滴探測電路和一種控制液滴輸出電路。所述液滴探測電路包括電容，其兩個(gè)極板分別安置在輸液器特定位置；電連接于所述電容用于測量其電容值的電容測量単元；電連接于電容測量單元進(jìn)行控制處理的微處理器。探測方法為將滴斗中液面調(diào)至特定高度，使每一滴液滴在完整形成并滴落的最后一瞬間導(dǎo)通滴斗中上下兩部分的液體，使得所述電容的電容值發(fā)生ー種脈沖式突變，電容測量單元和微處理器連續(xù)測量并分析所測電容值，每當(dāng)測獲一次上述脈沖式突變就表明一滴藥液已完整形成并滴落。
所述控制液滴輸出電路包括對各單元進(jìn)行控制的微處理器MCU ;夾在輸液管外側(cè)對輸液通道進(jìn)行簡單的開啟ー關(guān)閉式控制的電磁閥；電連接于微處理器用于輸液操作、設(shè)置、顯示、報(bào)警的蜂鳴器、LED、LCD、按鍵?？刂品椒镸CU將操作者預(yù)設(shè)的輸液速度換算為滴速(如滴/分鐘)，然后每隔一定周期就輸出一滴藥液，當(dāng)需要輸出一滴藥液吋，MCU首先控制電磁閥松開壓迫開啟輸液通道，隨后當(dāng)探測到該液滴已完整形成并滴落后就控制電磁閥立即恢復(fù)壓迫關(guān)閉輸液通道，如此往復(fù)控制就可獲得ー個(gè)準(zhǔn)確穩(wěn)定的輸液速度。
2.如權(quán)利要求I所述的液滴探測電路，其特征在于所述電容為金屬極板電容，它的兩個(gè)極板和輸液泵作為ー個(gè)整體夾附安置在輸液器滴斗上方的輸液管兩側(cè)；或其中一個(gè)極板安置在輸液器滴斗上方輸液管外側(cè)，另外一個(gè)極板安置在輸液器滴斗的外側(cè)。
3.如權(quán)利要求I所述的探測方法，其特征在于將輸液器滴斗中的液面調(diào)至距離滴ロ6mm至9mm的特定范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求I所述的控制液滴輸出電路，其特征在于所述電磁閥為ー種簡單可靠的開啟ー關(guān)閉式電磁閥，該電磁閥卡夾于輸液器滴斗上方的輸液軟管外，或卡夾于輸液器滴斗下方的輸液軟管外。
5.如權(quán)利要求I所述的控制方法，其特征在于為了降低功耗，所述MCU僅在需要輸出一滴藥液的短暫時(shí)間內(nèi)控制電磁閥電流導(dǎo)通使其開啟，在其它大部分空閑時(shí)間內(nèi)電磁閥都依靠自身所帯機(jī)械彈性裝置保持閉合狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求I所述的控制方法，其特征在于操作者通過按鍵將所需要的輸液速度設(shè)置給MCU，MCU根據(jù)該速度值和所用輸液器型號計(jì)算得出每隔多長時(shí)間就應(yīng)該輸出一滴藥液;MCU將輸液速度、已輸入液量、輸液時(shí)間等參數(shù)顯示在所述LCD上；每當(dāng)探測到一滴藥液滴落MCU就控制所述LED短暫閃亮一次；若開啟輸液通道后較長時(shí)間內(nèi)沒有液滴下落則說明藥液已輸完或發(fā)生了嚴(yán)重堵塞，MCU就控制所述蜂鳴器和LED發(fā)出相應(yīng)報(bào)警。
7.如權(quán)利要求I所述的控制方法，其特征在于在每一次控制液滴輸出期間，所述MCU都監(jiān)測從開啟電磁閥導(dǎo)通輸液管到隨后探測到有一滴藥液滴落這兩個(gè)信號之間的間隔，當(dāng)這個(gè)時(shí)間間隔異常變化過大時(shí)(比如由最初的390ms變成了 500ms)，則表示可能發(fā)生了跑針或針管血管堵塞等壓カ異常，此時(shí)MCU控制蜂鳴器與LED發(fā)出相應(yīng)警示。
8.如權(quán)利要求I所述的控制方法，其特征在于可預(yù)先針對不同輸液器廠家生產(chǎn)的不同型號的輸液器或個(gè)別粘度特殊的藥液進(jìn)行液滴容積校準(zhǔn)，即先用樣品在輸液泵上輸出收集一定數(shù)量的液滴(比如1000滴)，然后用標(biāo)準(zhǔn)量具測量出這些液體的容積并將其值錄入輸液泵，MCU根據(jù)該實(shí)測容積和其標(biāo)稱的容積(如20滴=Iml)計(jì)算出每一滴的容積誤差，并將該誤差參數(shù)存入系統(tǒng)，在隨后的實(shí)際輸液中可根據(jù)該誤差對滴速進(jìn)行相應(yīng)修正。
全文摘要
本發(fā)明公開一種新型輸液泵技術(shù)，利用一種輸液滴速監(jiān)測技術(shù)(申請?zhí)?01210015144.5)對每一滴液滴進(jìn)行精細(xì)的實(shí)時(shí)探測，并采用一種簡捷可靠的開啟一關(guān)閉方式控制每一滴藥液的形成與輸出即當(dāng)需要輸出一滴藥液時(shí)首先開通輸液管，隨后當(dāng)探測到該液滴已完整形成并滴落后就立即關(guān)閉輸液管，如此周期性地輸出一系列容積相同的液滴即可實(shí)現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定的輸注。本發(fā)明適合國情可配用經(jīng)濟(jì)的一次性重力式輸液器、輸注精度高且長期穩(wěn)定、對輸液管的彈性韌度等要求極低、成本低、體積功耗小、可直接夾附在輸液器上使用，并克服了現(xiàn)有技術(shù)配用一次性重力輸液器時(shí)輸注精度不穩(wěn)定、不能防范跑針、體積功耗大、易將管壁微粒揉擠剝落污染藥液等缺陷。
文檔編號A61M5/142GK102671255SQ20121016426
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者李益民 申請人:李益民