CN101718608A - 血液净化用电磁阀泄漏检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种血液净化用电磁阀泄漏检测系统，包括液路和检测电路，其中液路设置有电磁阀和液路管道，其特征在于：所述检测电路设置有信号发生电路、信号采集电路、信号处理电路以及第一检测电极和第二检测电极。本发明的显著效果是：可靠性高，结构简单，安装方便，能够对血液净化设备中的电磁阀在整个运行过程进行实时在线检测，通过连续的检测电磁阀进口与出口端液体流动情况，达到是否产生泄漏的辨别，准确识别电磁阀的通断是否可靠，从而可以完全避免因电磁阀泄漏导致的安全风险，具有无漏报的显著优点。

Description

血液净化用电磁阀泄漏检测系统
技术领域
本发明属于一种血液净化检测装置，具体的说是一种血液净化液路中的血液净化用电磁阀泄漏检测系统。
背景技术
在血液净化设备中，患者的血液从体内流出经血液净化系统净化回到体内，在血液净化设备中包括血路、液路和监控系统三个部分。血路系统是将患者体内的血液引出体外，进入血液净化设备，再流回患者体内；液路系统是通过血液与透析液之间的溶液弥散和超滤来达到治疗目的；监控系统是通过血液净化设备各个参数进行监控。
为维持酸碱平衡、疗效和安全，透析液的配制、流速、进出平衡，以及液路的消毒、清洗，采用了电磁阀、液泵、传感器等若干监测、执行部件实施配合控制构成了监控电路系统。
电磁阀作为液路循环系统中的开、关执行部件，在设备运行过程中通过对不同电磁阀的切换，将管道系统连通形成不同的工作环路。这各个工作换路中，电磁阀既要承受不同回路间的压力差，还要在控制器的驱动下按步序开闭，达到治疗和安全运行的目的。因此，电磁阀切换可靠性，特别是在酸碱腐蚀和频繁开闭条件下，是否产生泄漏的监测尤其重要，直接维系着患者在治疗过程中的生命安全。
现有血液净化设备的电磁阀装置，一般采用两种方式对泄漏情况进行检测判断：
一种是在电磁阀线圈供电的电子开关回路检测电流大小，来判断电磁阀在需要闭合的情况下是否产生线圈断路与短路；
其缺点是：这种方法，事实上只能判断电磁阀线圈或驱动电路故障，无法检测阀体泄漏的真实情况。
第二种方案是通过检测液体流通回路的压力保持情况，间接检查泄漏是否发生的，其方法是在治疗间歇或设备自检时，关闭某段液路的电磁阀，采用液体泵对这段管路打压至某个压力范围，通过该回路中的压力传感器检测压力变化情况，若能够在一定时间范围内保持压力在较小的波动范围内，则判断无泄漏发生，反之则认为存在电磁阀泄漏。
其缺点是：该方法能够检测大多数的泄漏情况，但在实践应用中对缓慢发生的微泄漏或正常工作中的偶发泄漏却无法检测，容易导致治疗安全隐患。
发明内容
本发明的目的是：提供一种血液净化用电磁阀泄漏检测系统，能够对血液净化设备中的电磁阀在整个运行过程进行实时在线检测，准确识别电磁阀的通断是否可靠，从而可以完全避免因电磁阀泄漏导致的安全风险，具有可靠性高，无漏报的显著优点。
为达到上述目的，本发明提供一种血液净化用电磁阀泄漏检测系统，包括液路和检测电路，其中液路设置有电磁阀和液路管道，其关键在于：所述检测电路设置有信号发生电路，该信号发生电路的输出端连接第一检测电极，该第一检测电极安装在所述电磁阀一侧的液路管道中，该电磁阀另一侧的液路管道中安装有第二检测电极，该第二检测电极连接信号采集电路的输入端，该信号采集电路的输出端连接有信号处理电路，该信号处理电路生成电磁阀泄漏与否的信号。
当电磁阀产生泄漏或者打开时，第一电极和第二电极之间有液体流通，信号发生电路产生的交流脉冲信号从第一检查电极发出，该信号经过液体的导电特性而传输到第二检测电极，借助流动的液体作为媒介，第二检测电极将接收到的第一检查电极发出信号传送至信号采集电路，信号采集电路检测到脉冲信号并放大后，进一步传输到信号处理电路，信号处理电路最后输出电磁阀泄漏信号；
若电磁阀关闭并且没有产生泄漏时，第一电极和第二电极之间没有导电液体流通，其阻抗趋近无穷大，无法构成脉冲信号传输通路，信号处理电路最后输出电磁阀无泄漏的信号。
所述信号发生电路为振荡电路，该振荡电路设置有运算放大器，该运算放大器的反相输入端串接第一电容后接地，该运算放大器的正相输入端串接第一电阻后接地，该运算放大器的输出端与反相输入端之间串接有第一反馈电阻，该运算放大器的输出端与正相输入端之间还串接有第二反馈电阻，该运算放大器的输出端串接第一限流电阻后与第一稳压二级管的正极相连，该第一稳压二级管的负极连接第二稳压二级管的负极，该第二稳压二级管的正极接地，所述第一稳压二级管的正极还连接在射随器的正相输入端上，该射随器的反相输入端直接与输出端相连，该射随器的输出端连接在所述第一检测电极上。
该信号发生电路为一个固定频率的振荡电路，输出双极性矩形波信号，其输出端通过引线连接到第一检查电极上。
所述信号采集电路设置有一个同相放大器，该同相放大器的正相输入端串接第二限流电阻后与第二检测电极连接，该同相放大器的反相输入端串第一分压电阻后接地，该同相放大器的反相输入端与输出端之间连接有反馈电阻，该输出端为所述信号采集电路的信号输出接口。
该信号采集电路的输入端连接到第二检测电极上，用于将采集到的脉冲信号放大并传送至所述信号处理电路。
所述信号处理电路设置有一个包络检波电路，该包络检波电路设置有第三稳压二级管，该开关二极管的正极接收所述信号采集电路的输出信号，该第三稳压二级管的负极串接第二电阻后连接在电压比较器的正相输入端上，该电压比较器的正相输入端串接下拉电阻后接地，该下拉电阻的两端还并接有第二电容，所述电压比较器的反相输入端串接第二分压电阻后与正电源连接，该电压比较器的反相输入端还串接一个滑动变阻器后与地相连，该电压比较器的输出端输出所述电磁阀泄漏与否的信号。
该信号处理电路的输入端与所述信号采集电路的输出端连接，经过检波和整形，最后输出电磁阀泄漏与否的信号。
本发明的显著效果是：提供了一种可靠性高，结构简单，安装方便的血液净化用电磁阀泄漏检测系统，能够对血液净化设备中的电磁阀在整个运行过程进行实时在线检测，通过连续的检测电磁阀进口与出口端液体流动情况，达到是否产生泄漏的辨别，准确识别电磁阀的通断是否可靠，从而可以完全避免因电磁阀泄漏导致的安全风险，具有无漏报的显著优点。
附图说明
图1是本发明的控制原理框图；
图2是本发明中检测电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，一种血液净化用电磁阀泄漏检测系统，设置有液路和检测电路，其中液路设置有电磁阀和液路管道，所述检测电路设置有信号发生电路3，该信号发生电路3的输出端连接第一检测电极1，该第一检测电极1安装在所述电磁阀一侧的液路管道中，该电磁阀另一侧的液路管道中安装有第二检测电极2，该第二检测电极2连接信号采集电路4的输入端，该信号采集电路4的输出端连接有信号处理电路5，该信号处理电路5生成电磁阀泄漏与否的信号Vo。
当电磁阀产生泄漏或者打开时，第一电极1和第二电极2之间有液体流通，信号发生电路3产生的交流脉冲信号从第一检查电极1发出，该信号经过液体的导电特性而传输到第二检测电极2，第二检测电极2将接收到的信号传送至信号采集电路4，信号采集电路4检测到脉冲信号并放大后，进一步传输到信号处理电路6，信号处理电路6最后输出低电平信号Vo为电磁阀泄漏信号；
若电磁阀关闭并且没有产生泄漏时，第一电极1和第二电极2之间没有导电液体流通，其阻抗趋近无穷大，无法构成脉冲信号传输通路，信号处理电路6最后输出高电平信号Vo为电磁阀无泄漏的信号。
如图2所示，所述信号发生电路3为振荡电路，该振荡电路设置有运算放大器IC1A，该运算放大器IC1A的反相输入端串接第一电容C1后接地，该运算放大器IC1A的正相输入端串接第一电阻R3后接地，该运算放大器IC1A的输出端与反相输入端之间串接有第一反馈电阻R1，该运算放大器IC1A的输出端与正相输入端之间还串接有第二反馈电阻R2，该运算放大器IC1A的输出端串接第一限流电阻R10后与第一稳压二级管D1的正极相连，该第一稳压二级管D1的负极连接第二稳压二级管D2的负极，该第二稳压二级管D2的正极接地，所述第一稳压二级管D1的正极还连接在射随器IC1B的正相输入端上，该射随器IC1B的反相输入端直接与输出端相连，该射随器IC1B的输出端连接在所述第一检测电极1上。
该信号发生电路为一个频率为1KHz的振荡电路，输出双极性矩形波信号，其输出端通过引线连接到第一检查电极1上。所述运算放大器IC1A采用通用的集成运算放大器LM324，由一组±5V电源供电，其中运算放大器IC1A、第一电容C1、第一反馈电阻R1、第二反馈电阻R2以及第一电阻R3组成双极性脉冲发生电路，第一稳压二级管D1和第二稳压二级管D2串接为一个双向限幅器，射随器IC1B对产生的双极性矩形波信号起到缓冲作用。
所述信号采集电路4设置有一个同相放大器IC1C，该同相放大器IC1C的正相输入端串接第二限流电阻R4后与第二检测电极2连接，该同相放大器IC1C的反相输入端串第一分压电阻R5后接地，该同相放大器IC1C的反相输入端与输出端之间连接有反馈电阻R6，该输出端为所述信号采集电路4的信号输出接口。
该信号采集电路4的输入端连接到第二检测电极2上，用于将采集到的脉冲信号放大并传送至所述信号处理电路6。
所述信号处理电路6设置有一个包络检波电路，该包络检波电路设置有第三稳压二级管D3，该开关二极管D3的正极接收所述信号采集电路4的输出信号，该第三稳压二级管D3的负极串接第二电阻R7后连接在电压比较器IC1D的正相输入端上，该电压比较器IC1D的正相输入端串接下拉电阻R11后接地，该下拉电阻R11的两端还并接有第二电容C2，所述电压比较器IC1D的反相输入端串接第二分压电阻R8后与正电源连接，该电压比较器IC1D的反相输入端还串接一个滑动变阻器R9后与地相连，该电压比较器IC1D的输出端输出所述电磁阀泄漏与否的信号Vo。
该信号处理电路6的输入端与所述信号采集电路4的输出端连接，所述开关二极管D3、第二电阻R7以及第二电容C2组成的包络检波电路取出反应检测信号幅度的电压Vx，由第二分压电阻R8和滑动变阻器R9分压取出参考比较电压Vr，其中信号幅度的电压Vx送入电压比较器IC1D的同相输入端，参考比较电压Vr送入电压比较器IC1D的反相输入端，
如果电磁阀关闭并且没有产生泄漏，则第一检测电极1和第二检测电极2之间没有液体流通，其阻抗趋于无穷大，无法构成信号通路，信号采集电路4没有有效信号输入，从而使包络检波电路输出Vx趋近于0，则比较器IC1D输出端Vo为高电平；
如果电磁阀产生泄漏或者打开时，则第一检测电极1和第二检测电极2之间有导电液体流通，其阻抗相对较小，形成信号通路，由第二检测电极2取样并通过同相放大器IC1C放大，输出的脉冲信号再经过包络检波后得到幅值电压Vx，该幅值电压Vx在电压比较器IC1D的输入端与参考比较电压Vr比较，当幅值电压Vx高于参考比较电压Vr时，输出Vo为低电平，从而取出电磁阀开通或泄漏的状态信号。若系统在电磁阀闭合的条件下检测到输出电压Vo为低电平，则可判断电磁阀发生泄漏，从而迅速采取应急处置措施，避免设备与治疗危害。
所述滑动变阻器R9用于设置比较器的参考电压Vr，从而调整泄漏检测灵敏度。
本发明的工作原理是：
如果电磁阀关闭并且没有产生泄漏，则第一检测电极1和第二检测电极2之间没有液体流通，其阻抗趋于无穷大，无法构成信号通路，信号采集电路4没有有效信号输入，从而使包络检波电路输出Vx趋近于0，则比较器IC1D输出端Vo为高电平；
如果电磁阀产生泄漏或者打开时，则第一检测电极1和第二检测电极2之间有导电液体流通，其阻抗相对较小，形成信号通路，由第二检测电极2取样并通过同相放大器IC1C放大，输出的脉冲信号再经过包络检波后得到幅值电压Vx，该幅值电压Vx在电压比较器IC1D的输入端与参考比较电压Vr比较，当幅值电压Vx高于参考比较电压Vr时，输出Vo为低电平，从而取出电磁阀开通或泄漏的状态信号。若系统在电磁阀闭合的条件下检测到输出电压Vo为低电平，则可判断电磁阀发生泄漏，从而迅速采取应急处置措施，避免设备与治疗危害。

Claims (5)

1.一种血液净化用电磁阀泄漏检测系统，包括液路和检测电路，其中液路设置有电磁阀和液路管道，其特征在于：所述检测电路设置有信号发生电路(3)，该信号发生电路(3)的输出端连接第一检测电极(1)，该第一检测电极(1)安装在所述电磁阀一侧的液路管道中，该电磁阀另一侧的液路管道中安装有第二检测电极(2)，该第二检测电极(2)连接信号采集电路(4)的输入端，该信号采集电路(4)的输出端连接有信号处理电路(5)，该信号处理电路(5)生成电磁阀泄漏与否的信号(Vo)。
2.根据权利要求1所述的血液净化用电磁阀泄漏检测系统，其特征在于：所述信号发生电路(3)为振荡电路，该振荡电路设置有运算放大器(IC1A)，该运算放大器(IC1A)的反相输入端串接第一电容(C1)后接地，该运算放大器(IC1A)的正相输入端串接第一电阻(R3)后接地，该运算放大器(IC1A)的输出端与反相输入端之间串接有第一反馈电阻(R1)，该运算放大器(IC1A)的输出端与正相输入端之间还串接有第二反馈电阻(R2)，该运算放大器(IC1A)的输出端串接第一限流电阻(R10)后与第一稳压二级管(D1)的正极相连，该第一稳压二级管(D1)的负极连接第二稳压二级管(D2)的负极，该第二稳压二级管(D2)的正极接地，所述第一稳压二级管(D1)的正极还连接在射随器(IC1B)的正相输入端上，该射随器(IC1B)的反相输入端直接与输出端相连，该射随器(IC1B)的输出端连接在所述第一检测电极(1)上。
3.根据权利要求1所述的血液净化用电磁阀泄漏检测系统，其特征在于：所述信号采集电路(4)设置有一个同相放大器(IC1C)，该同相放大器(IC1C)的正相输入端串接第二限流电阻(R4)后与第二检测电极(2)连接，该同相放大器(IC1C)的反相输入端串第一分压电阻(R5)后接地，该同相放大器(IC1C)的反相输入端与输出端之间连接有反馈电阻(R6)，该输出端为所述信号采集电路(4)的信号输出接口。
4.根据权利要求1所述的血液净化用电磁阀泄漏检测系统，其特征在于：所述信号处理电路(5)设置有一个包络检波电路，该包络检波电路设置有第三稳压二级管(D3)，该开关二极管(D3)的正极接收所述信号采集电路(4)的输出信号，该第三稳压二级管(D3)的负极串接第二电阻(R7)后连接在电压比较器(IC1D)的正相输入端上，该电压比较器(IC1D)的正相输入端串接下拉电阻(R11)后接地，该下拉电阻(R11)的两端还并接有第二电容(C2)，所述电压比较器(IC1D)的反相输入端串接第二分压电阻(R8)后与正电源连接，该电压比较器(IC1D)的反相输入端还串接一个滑动变阻器(R9)后与地相连，该电压比较器(IC1D)的输出端输出所述电磁阀泄漏与否的信号(Vo)。
5.根据权利要求1所述的血液净化用电磁阀泄漏检测系统，其特征在于：所述第一检测电极(1)和第二检测电极(2)为一种针状或环状探头。
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Inventor before: Ding Feng

Inventor before: Li Xihua

Inventor before: Tong Jin

Inventor before: Lu Jizhen

Inventor before: He Guiping

Inventor before: Zhang Yi

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