CN101439208A - 回输管路血液/生理盐水监测器 - Google Patents

回输管路血液/生理盐水监测器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种血液净化用回输管路血液/生理盐水监测器，包括电源电路、光发射电路、光接收电路、信号放大电路、信号处理电路，其中：电源电路为其它各单元电路供电；光发射电路发出光信号；光接收电路接收所述发出的光信号并转换为电流信号输出；信号放大电路接收电流信号，并生成电压信号输出给信号处理电路，其特征在于：所述信号处理电路产生报警信号发送给外围报警电路；产生调制信号发送给所述光发射电路。与现有技术相比，能准确获得血液通路建立和血液回输结束的信号，发出声光报警信号，并及时通知医护人员排除管路中空气或血液净化已结束，防止医疗事故发生。

Description

回输管路血液/生理盐水监测器
技术领域
本发明涉及一种血液管路中血液/生理盐水监测装置，尤其是血液透析中，一种用于监测体外循环管路中血液通路建立或血液回输完毕的回输管路血液/生理盐水监测器。
背景技术
目前，在血液净化设备中，患者的血液从体内流出经由管路构成的体外循环回到体内，在这个循环系统中，主要包括血路、液路和监控电路三个部分。患者体内的血液引至体外，进入透析器或者滤过器等体外管路，回流入人体，构成血路系统；液路系统中，透析液进入透析器与透析器膜对侧患者血液发生弥散、对流、超滤等过程，并以适当的速度移除患者体内多余的水分和毒素。
血液从患者体内引出前，血液回路一般均预充生理盐水，当血液从体内引出进入管路并在血泵的动力作用下进入透析器后，再通过空气检测器流经阻流夹，回输给人体。
治疗完毕后，血液逐步回输到体内，管路中会充注适当的生理盐水，在血泵的作用下，经过监测装置和阻流夹，充满整个管路。
其缺点是：当前血液透析过程中，没有监测体外循环回输管路末端血液通路建立及血液回输完毕的装置。医护人员需要实时观测血液透析回路状态，当血液透析回路建立或血液回输完毕时，才能及时做出相应处理，避免医疗事故的发生。而医院医护人员工作量大，很难做到连续几个小时实时观测管路状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种血液净化用的回输管路血液/生理盐水监测器，在血液净化过程中，能够探测到回输管路中血液通路建立及血液回输结束，并启动阻流夹阻断血液流动通路，发出声光提示，及时通知医护人员，避免医疗事故发生。
本发明的目的可以通过以下技术方案来达到，即一种回输管路血液/生理盐水监测器，包括电源电路，安装在回输管路两侧的光发射电路和光接收电路、信号放大电路、信号处理电路，其中：
所述电源电路：为其它各单元电路供电；
所述光发射电路：发出光信号；
所述光接收电路：接收所述光发射电路发出的光信号，该光接收电路将光信号转换为电流信号输出；其输出端连接所述信号放大电路的输入端；
所述信号放大电路：该信号放大电路的输出端与所述信号处理电路连接，该信号放大电路接受所述光接收电路发出的电流信号，并对该电流信号做整形处理并生成电压信号输出给所述信号处理电路。
所述信号处理电路是一单片机电路，该单片机电路内设置有输入输出机构I/O口，模/数转换器A/D和中央处理器CPU：其中CPU分别与所述I/O口、模/数转换器A/D连接；
所述I/O口设置有：
A、报警输出口O1与外围报警电路连接，该报警输出口O1将所述CPU产生的报警信号发送给外围报警电路。
B、调制输出口O2与所述光发射电路连接，所述调制输出口O2将所述CPU产生的调制信号发送给所述光发射电路，该调制信号为高频信号；
所述模/数转换器A/D设置有输入端I与所述信号放大电路连接，接收所述信号放大电路生成的电压信号，并将该电压信号转换为数字信号值Val并输送给所述CPU。
其关键在于：
所述CPU对所述数字信号值Val和回输管路血液/生理盐水报警参考值Vref作分析、处理，并对血液通路建立或血液回输结束做出报警；
所述CPU包括如下机构：
用于参数初始化的机构：
设定回输管路血液/生理盐水报警触发值Vy的初始值，设定报警计数值Times的初始值。
所述报警触发值Vy：当回输管路中生理盐水与血液互换时，设定的报警触发条件成立的最小阈值Vy＝a，a为一正数。
所述报警计数值Times：是记录回输管路中血液与生理盐水替换时的触发条件成立的次数，设定初始值Times＝0。
用于设定报警参考值Vref的机构；设定回输管路血液/生理盐水的报警参考值Vref。该回输管路血液/生理盐水报警参考值Vref为回输管路血液信号值和生理盐水信号值的中间值。
用于获取所述数字信号值Val的机构：获取所述模/数转换器A/D生成的数字信号值Val，该数字信号值Val等于A/D转换结果。
用于获得差值Var的机构：所述回输管路血液/生理盐水报警参考值Vref和数字信号值Val的差值Var＝Vref-Val；
用于判断差值Var的机构：判断所述差值Var的绝对值|Var|是否大于所述报警触发值Vy：
是，则进入报警机构；
否，则进入安全回输机构。
进入所述安全回输机构后：对所述报警计数值Times给予0值，并返回所述用于获取所述数字信号值Val的机构。
进入所述报警机构后：报警计数机构为所述报警计数值Times给予加1。
进入报警判断机构；判断所述报警计数值Times是否大于b，b为正整数：
不大于b则返回所述动态设定报警参考值Vref的机构；重新判断血液通路是否建立或者血液回输是否结束。
大于b则进入判断差值Var是否大于0的机构。
若差值Var大于0，则进入发出血液通路建立信号的机构；回输管路血液通路已经建立；进入等待复位的机构。
若差值Var不大于0，则进入发出血液回输结束信号的机构；管路血液已经回输完毕；进入等待复位的机构。
所述的光发射电路设置有光发射管T1，其阳极接正电源，其阴极与所述调制输出口O2连接：所述光发射管T1为该调制输出口O2提供调制信号；该光发射管T1为红外光源或有色光源。
所述光接收电路设置有光接收管T2，该光接收管T2的阳极接正电源，阴极串有电阻R2接地，该光接收管T2的阴极还与所述信号放大电路连接。
该光接收管T2为红外光敏器件、或光敏电阻、或有色光敏器件。
所述光发射管T1与光接收管T2分别安装在静脉回输端管路、即回输管路的两侧，且二者中心线重合。
所述信号放大电路包括有放大器电路和整形电路，其中放大器电路的输入端连接所述光接收电路，输出端连接所述整形电路，该整形电路的输出端与所述信号处理电路连接。
所述放大器电路包括采样电容C1、放大器U2A和隔离二极管D1，其中采样电容C1一端与所述光接收电路连接，另一端与所述放大器U2A的正端连接，该放大器U2A的输出端接所述隔离二极管D1的阳极，该二极管D1的阴极作为输出端接所述整形电路。
所述整形电路包括有检波电容C2、分流电阻R7和电压跟随器U2B；其中所述检波电容C2与分流电阻R7一端共地，所述检波电容C2与分流电阻R7另一端并接所述电压跟随器U2B的正端和所述放大器电路的输出端，所述电压跟随器U2B的输出端与所述信号处理电路连接。
采用上述结构的有益效果是：血液回输端的管路中充满生理盐水，当管路中有血液通过时，血液回输通路建立，本装置探测到血液通路的信号，主控系统获取此信号后立即暂停血泵并启动阻流夹阻断血液流动通路，发出声光提示。医护人员经过几十秒时间排除液路中可能混入的空气，重新启动血泵，进入治疗。
治疗完毕后，管路中会充注适当的生理盐水，在血泵作用下将血液逐步回输到体内，当管路中流过的血液末端通过探测器，生理盐水被管路血液监测装置检测到，主控电路获取血液回输结束的信号。主控系统获取此信号后立即暂停血泵并启动阻流夹以阻断血液流动通路，发出声光报警。通知医护人员及时患者血液回输结束，避免医疗事故发生。
本发明解决了当前血液净化过程中不能及时自动通知医护人员血液回输通路建立或者血液回输结束的问题。
附图说明
图1是本发明电路框图；
图2是本发明的电路结构原理图；
图3是本发明的信号处理电路结构原理图；
图4是本发明中光发射电路和光接收电路安装示意图；
图5是本发明中中央处理器CPU内判断执行装置结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进一步描述：
如图1、图2、图3所示：一种回输管路血液/生理盐水监测器，包括电源电路1，安装在废液通道旁的光发射电路2和光接收电路3、信号放大电路4、信号处理电路5，其中：
所述电源电路1：为其它各单元电路供电；
所述光发射电路2：发出光信号；
所述光接收电路3：接收所述发出的光信号，该光接收电路3将光信号转换为电流信号输出；其输出端连接所述信号放大电路4的输入端；
所述信号放大电路4：该信号放大电路4的输出端与所述信号处理电路5连接，该信号放大电路4接受所述光接收电路3发出的电流信号，并对该电流信号做整形处理并生成电压信号输出给所述信号处理电路5；
其中：如图3所示：所述信号处理电路5是一单片机电路，该单片机电路内设置有输入输出机构I/O口6，模/数转换器A/D7和中央处理器CPU8：其中CPU8分别与所述I/O口6、模/数转换器A/D7连接；
所述I/O口6设置有：
A、报警输出口O1与外围报警电路连接，该报警输出口O1将所述CPU8产生的报警信号发送给外围报警电路；
B、调制输出口O2与所述光发射电路2连接，所述调制输出口O2将所述CPU8产生的调制信号发送给所述光发射电路2；该调制信号为高频脉冲信号。
所述模/数转换器A/D7设置有输入端I与所述信号放大电路4连接，接收所述信号放大电路4生成的电压信号，并将该电压信号转换为数字信号值Val并输送给所述CPU8；
如图5所示：其关键在于：
所述CPU8对所述数字信号值Val和回输管路血液/生理盐水报警参考值Vref作分析、处理，并对血液通路建立或血液回输结束做出报警；
所述CPU8包括如下机构：
用于参数初始化的机构：
设定回输管路血液/生理盐水报警触发值Vy的初始值，设定报警计数值Times的初始值。
所述报警触发值Vy：当回输管路中生理盐水与血液互换时，设定的报警触发条件成立的最小阈值Vy＝a，a为一正数。
所述报警计数值Times：是记录回输管路中血液与生理盐水替换时的触发条件成立的次数，设定初始值Times＝0。
用于设定报警参考值Vref的机构；设定回输管路血液/生理盐水的报警参考值Vref。该回输管路血液/生理盐水报警参考值Vref为回输管路血液信号值和生理盐水信号值的中间值。Vref是一个经验值，预设的报警触发条件最小阈值a小于Vref。
用于获取所述数字信号值Val的机构：获取所述模/数转换器A/D生成的数字信号值Val，该数字信号值Val等于A/D转换结果。
用于获得差值Var的机构：所述回输管路血液/生理盐水报警参考值Vref和数字信号值Val的差值Var＝Vref-Val；
用于判断差值Var的机构：判断所述差值Var的绝对值|Var|是否大于所述报警触发值Vy：
是，则进入报警机构；
否，则进入安全回输机构。
进入所述安全回输机构后：对所述报警计数值Times给予0值，并返回所述用于获取所述数字信号值Val的机构。
进入所述报警机构后：报警计数机构为所述报警计数值Times给予加1。
进入报警判断机构；判断所述报警计数值Times是否大于b，b为正整数：
不大于b则返回所述动态设定报警参考值Vref的机构；重新判断血液通路是否建立或者血液回输是否结束。
大于b则进入判断差值Var是否大于0的机构。
若差值Var大于0，则进入发出血液通路建立信号的机构；回输管路血液通路已经建立；进入等待复位的机构。
若差值Var不大于0，则进入发出血液回输结束信号的机构；管路血液已经回输完毕；进入等待复位的机构。
如图2、图4所示：所述的光发射电路2设置有光发射管T1，其阳极接正电源，其阴极与所述调制输出口O2连接：所述光发射管T1为该调制输出口O2提供调制信号；
该光发射管T1为红外光源或有色光源。
所述光接收电路3设置有光接收管T2，该光接收管T2的阳极接正电源，阴极串有电阻R2接地，该光接收管T2的阴极还与所述信号放大电路4连接；
该光接收管T2为红外光敏器件、或光敏电阻、或有色光敏器件。
所述光发射管T1与光接收管T2分别安装在静脉回输端管路、即回输管路的两侧，且二者中心线重合。
所述信号放大电路4包括有放大器电路和整形电路，其中放大器电路的输入端连接所述光接收电路3，输出端连接所述整形电路，该整形电路的输出端与所述信号处理电路5连接。
所述放大器电路包括采样电容C1、放大器U2A和隔离二极管D1，其中采样电容C1一端与所述光接收电路3连接，另一端与所述放大器U2A的正端连接，该放大器U2A的输出端接所述隔离二极管D1的阳极，该二极管D1的阴极作为输出端接所述整形电路；
在所述放大器U2A的负端和输出端之间跨有放大电阻R11，该放大器U2A的负端还接有电阻R4，所述放大电阻R11和电阻R4产生该放大器U2A的放大倍数。
所述整形电路包括有检波电容C2、分流电阻R7和电压跟随器U2B；其中所述检波电容C2与分流电阻R7一端共地，所述检波电容C2与分流电阻R7另一端并接所述电压跟随器U2B的正端和所述放大器电路的输出端，所述电压跟随器U2B的输出端与所述信号处理电路5连接，该电压跟随器U2B的输出端还与其负端连接。
所述信号处理电路5是89LPC904单片机：
其第1脚VDD接正电源；该第1脚VDD还串有电容C4接地；
第2脚为所述模/数转换器A/D7的输入端I接所述信号放大电路4，该输入端I并接有下拉电阻R9和滤波电容C3，所述下拉电阻R9和滤波电容C3的另一端共地，该输入端I还串有限流电阻R8与所述放大电路中放大器U2A的输出端连接；
第3脚为所述I/O口6的调制输出口O2与所述光发射电路2连接；
第4脚串上拉电阻R10接正电源；
第6脚为所述I/O口6的报警输出口O1与外围报警电路连接；
第8脚VSS接地，
其工作情况如下：如图1、图2、图3、图4所示：一种管路血液监测装置安装在血液净化设备的血液回输管路末端，即静脉回输端，回输管路两侧分别安装光发射电路和光接收电路，光发射电路发射的调制光束穿过回输管路壁上安装的透明材料、液体、并经过接收端安装的透明材料照射到光接收电路中的光敏感元件上，回输管路中预充生理盐水，当液路中开始有血液通过时，由于血液的阻挡作用产生透射、漫反射和折射后的调制光，由信号放大电路对其进行光电转换、放大和解调，送入信号处理电路进行处理，将数字信号值Val与报警参考值Vref进行比较判断，识别出真实可靠的血液通过信号，及时准确的发出声光报警信号，同时将报警计数值置零，关闭血泵，提醒医护人员及时排除血液中气泡，启动血泵将血液回输人体。
当血液回输即将结束时，管路中液体由血液逐渐转换为生理盐水，此时光接收电路信号会发生变化，经信号放大电路对其进行光电转换、放大和解调，送入信号处理电路进行处理，将数字信号值Val与报警参考值Vref进行比较判断，识别出真实可靠的血液通过信号，及时准确的发出声光报警信号，同时将报警计数值置零，提醒医护人员血液回输即将结束，做好相关工作，避免医疗事故发生，保证患者的生命安全。

Claims (9)

1.一种回输管路血液/生理盐水监测器，包括电源电路(1)，安装在回输管路两侧的光发射电路(2)和光接收电路(3)、信号放大电路(4)、信号处理电路(5)，其中：
所述电源电路(1)：为其它各单元电路供电；
所述光发射电路(2)：发出光信号；
所述光接收电路(3)：接收所述光发射电路(2)发出的光信号，该光接收电路(3)将光信号转换为电流信号输出；其输出端连接所述信号放大电路(4)的输入端；
所述信号放大电路(4)：该信号放大电路(4)的输出端与所述信号处理电路(5)连接，该信号放大电路(4)接收所述光接收电路(3)发出的电流信号，并对该电流信号做整形处理并生成电压信号输出给所述信号处理电路(5)；
所述信号处理电路(5)是一单片机电路，该单片机电路内设置有输入输出机构I/O口(6)，模/数转换器A/D(7)中央处理器CPU(8)：其中CPU(8)分别与所述I/O口(6)、模/数转换器A/D(7)连接；
所述I/O口(6)设置有：
A、报警输出口(O1)与外围报警电路连接，该报警输出口(O1)将所述CPU(8)产生的报警信号发送给外围报警电路；
B、调制输出口(O2)与所述光发射电路(2)连接，所述调制输出口(O2)将所述CPU(8)产生的调制信号发送给所述光发射电路(2)；
所述模/数转换器A/D(7)设置有输入端(I)与所述信号放大电路(4)连接，接收所述信号放大电路(4)生成的电压信号，并将该电压信号转换为数字信号值(Val)并输送给所述CPU(8)；
其特征在于：
所述CPU(8)对所述数字信号值(Val)和回输管路血液/生理盐水报警参考值(Vref)作分析、处理，并对血液通路建立或血液回输结束做出报警；
所述CPU(8)包括如下机构：
用于参数初始化的机构：设定报警触发值(Vy)的初始值，Vy＝a；设定报警计数值(Times)的初始值Times＝0；
用于设定报警参考值(Vref)的机构；
用于获取所述数字信号值(Val)的机构：获取所述模/数转换器A/D(7)生成的数字信号值(Val)；
用于获得差值(Var)的机构：(Var)＝(Vref)-(Val)；
用于判断差值(Var)的机构：判断所述差值(Var)的绝对值|Var|是否大于所述报警触发值(Vy)：
是，则进入报警机构；否，则进入安全回输机构；
进入所述安全回输机构后：对所述报警计数值(Times)给予0值，并返回所述用于获取所述数字信号值(Val)的机构；
进入所述报警机构后：报警计数机构为所述报警计数值(Times)给予加1；
进入报警判断机构；判断所述报警计数值(Times)是否大于b：不大于b则返回所述用于设定报警参考值(Vref)的机构；大于b则进入判断差值(Var)是否大于0的机构；
若差值(Var)大于0，则进入发出血液通路建立信号的机构；回输管路血液通路已经建立；进入等待复位的机构；
若差值(Var)不大于0，则进入发出血液回输结束信号的机构；管路血液已经回输完毕；进入等待复位的机构。
2.根据权利要求1所述的回输管路血液/生理盐水监测器，其特征在于：所述的光发射电路(2)设置有光发射管(T1)，其阳极接正电源，其阴极与所述调制输出口(O2)连接：所述光发射管(T1)为该调制输出口(02)提供调制信号；
该光发射管(T1)为红外光源或有色光源。
3.根据权利要求1所述的回输管路血液/生理盐水监测器，其特征在于：所述光接收电路(3)设置有光接收管(T2)，该光接收管(T2)的阳极接正电源，阴极串有电阻(R2)接地，该光接收管(T2)的阴极还与所述信号放大电路(4)连接；
该光接收管(T2)为红外光敏器件、或光敏电阻、或有色光敏器件。
4、根据权利要求1或2或3所述的回输管路血液/生理盐水监测器，其特征在于：所述光发射管(T1)与光接收管(T2)分别安装在静脉回输端管路的两侧，且二者中心线重合。
5.根据权利要求1所述的回输管路血液/生理盐水监测器，其特征在于：所述信号放大电路(4)包括有放大器电路和整形电路，其中放大器电路的输入端连接所述光接收电路(3)，输出端连接所述整形电路，该整形电路的输出端与所述信号处理电路(5)连接。
6.根据权利要求5所述的回输管路血液/生理盐水监测器，其特征在于：所述放大器电路包括采样电容(C1)、放大器(U2A)和隔离二极管(D1)，其中采样电容(C1)一端与所述光接收电路(3)连接，另一端与所述放大器(U2A)的正端连接，该放大器(U2A)的输出端接所述隔离二极管(D1)的阳极，该二极管(D1)的阴极作为输出端接所述整形电路。
7.根据权利要求5所述的回输管路血液/生理盐水监测器，其特征在于：所述整形电路包括有检波电容(C2)、分流电阻(R7)和电压跟随器(U2B)；其中所述检波电容(C2)与分流电阻(R7)一端共地，所述检波电容(C2)与分流电阻(R7)另一端并接所述电压跟随器(U2B)的正端和所述放大器电路的输出端，所述电压跟随器(U2B)的输出端与所述信号处理电路(5)连接。
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