CN102526837B

CN102526837B - 输液滴速监测技术

Info

Publication number: CN102526837B
Application number: CN 201210015144
Authority: CN
Inventors: 李益民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2032-01-18
Also published as: US9067016B2; CN102526837A; US20130184675A1

Abstract

本发明公开一种输液滴速监测技术，方法包括：安置一个极板电容在滴斗上方输液管两侧；用一个电容测量单元和微处理器对所述电容的电容值进行连续测量分析；将滴斗中液面调至特定高度范围，使液滴在滴落的最后一瞬间依靠其尾部的细微液丝和圆粗的头部同时接触并导通滴斗中上下两部分的液体，使得所述电容值发生一种脉冲式突变，该脉冲的周期就对应了滴速周期，利用并测量这个脉冲信号就可获取输液滴速；连续监测并显示滴速，在滴速变化过快、过慢、停止时发出报警。本发明准确可靠、小巧低耗，能帮助医护精确设置和监控滴速，并克服了现有技术遮挡滴斗妨碍操作与观察、易受光干扰和挂壁水雾干扰、不适合避光输液、滴斗怕倾斜、功耗大等缺陷。

Description

输液滴速监测技术

技术领域

本发明涉及电子医疗技术领域，尤其涉及一种输液滴速监测技术。

背景技术

重力式输液是一种广泛应用的医疗手段，滴速是输液中一个非常重要的专业参数，很多类病患如老年人、幼儿、心脏肺部患者以及许多种特殊药液对输液滴速都有严格的要求，如果滴速设置误差过大或在输液过程中因人为或器械故障导致滴速异常变化过大，都会带来不良后果，严重时甚至使患者昏厥、死亡。所有专业医护工作者都非常重视输液滴速。

目前已有的滴速监测技术主要有超声波型和光感型这两类，超声波型是放置一对超声波收发器于输液器滴斗两侧，利用液滴下滴过程中对超声波形成衰减或反射的原理，获得一组与滴速同周期的脉冲信号，进而对滴速进行监测。但超声波型监测器在成本、体积、功耗等方面很难实现小型便携化，只能应用在较大固定设备上(如输液泵)，无法广泛推广实用。

光感型是放置一对光收发器于输液器滴斗两侧，利用液滴下滴过程中对光线形成遮挡衰减或折射的原理，获得一组与滴速同周期的脉冲信号，进而对滴速进行监测。但光感型存在以下不足：为了放置光收发器须将滴斗包裹遮挡起来，这妨碍了标准重力输液的操作与观察；无法有效应用于避光性输液；大量的自然光、灯光、医疗红外线容易对监测器形成干扰；因需连续发射光线，功耗较大不利于实用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种新型的滴速监测技术，不遮挡滴斗不妨碍标准输液；适用于所有输液种类(包括避光性输液)；准确显示滴速，使护士能够以一种比常规肉眼估测更精确的方式设置滴速；具有准确性高、小巧便携、低功耗、抗干扰的特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用了一种监测电路和监测方法，所述监测电路包括：电容，其两个极板分别安置在滴斗上方输液管两侧；电连接于所述电容用于测量其电容值的电容测量单元；电连接于电容测量单元进行控制、分析、处理的微处理器；电连接于微处理器的LCD、LED与蜂鸣器。所述监测方法包括：将滴斗中液面调至特定高度，使液滴在滴落最后一瞬间导通滴斗中上下两部分的液体，从而使所述电容值发生一种脉冲式突变，脉冲之间的间隔就对应了滴速周期；连续测量分析并显示这个滴速，在滴速变化过快、过慢、停止时发出报警。

进一步地，所述电容为一对金属极板构成的电容，和监测器作为一个整体夹附在输液器滴斗上方的输液软管外侧。

进一步地，将滴斗中液面调至距离滴口5mm至9mm的特定范围内，在此范围内，每一滴液滴在滴落的最后一瞬间会同时接触到滴斗中上下两部分的液体并将两者导通，从而使所述电容的电容值发生一个脉冲式的突变。

进一步地，所述电容测量单元对电容进行连续测量，并将测得的系列包含脉冲特征的电容值数据传递给微处理器进行分析、判断、处理。

进一步地，微处理器在分析处理数据时，为降低干扰确保数据准确可靠，将离散的脉冲周期小于300ms的数据以及相邻并相互误差大于±10％的数据视为无效数据(300ms的周期对应滴速200滴份钟，这种滴速在实际重力式输液中是很难发生的)。

进一步地，微处理器从具有脉冲特征的有效数据中计算提取出脉冲的周期，此周期也即是滴速的周期，将该周期取倒数得到脉冲频率再乘以60，就得到医疗输液上常用的一个滴速参数——滴/分钟。

进一步地，微处理器将滴速实时显示在所述LCD上，供护士精确地调节设定初始滴速；同时，每当监测到一滴药液滴下后，微处理器就控制所述LED短暂闪亮一次，给输液监护者、陪护者以相应提示。

进一步地，系统将开机后的一段预设时间留给护士进行初始调节，当预设时间到后，微处理器将一组稳定的滴速值作为滴速基准值，随后微处理器连续将实时滴速值与该滴速基准值进行比较，一旦发现实时滴速变化过大超越预设的比例门限(比如基准滴速的±30％)，微处理器就控制蜂鸣器与LED发出声光报警，提醒监护者及时处理。

进一步地，系统将开机一段时间后提取的一组电容值作为电容基准值，并在随后的监测过程中间歇式地将实时电容值与该电容基准值进行比较，当实时电容值非脉冲性地而是持续稳定地、较大比例地低于电容基准值时，表明输液管中的药液已滴空，此方法可同时作为系统判断药液滴完(滴速变为0)的判断依据。

附图说明

图1是本发明一种实施方式中监测器整体使用示意图。

图2是所述监测电路原理图(液滴尚未滴下时)。

图3是所述监测电路原理图(液滴滴下瞬间)。

图4是所述监测电路原理图(液滴完全滴下以后)。

图5是所述电容值随药液滴动而产生周期性脉冲式突变图。

图6是所述电容特征分析图。

具体实施方式

本发明提供了一种输液滴速监测技术，采取了将滴斗中液面调至特定高度，并安置一个金属极板电容在滴斗上方输液管两侧，当一滴药液在即将完全滴落的瞬间它会同时接触并导通滴斗中上下两部分的液体，从而使所述电容的电容值产生一种脉冲式突变，利用并测量这个脉冲信号就可获取滴速并对滴速进行全面实时监测。本发明不遮挡滴斗不妨碍标准的重力式输液，可适用于各种药液、各类输液方式、不同种类的输液器。

参考图1，该图是本发明一种实施方式中的监测器整体使用示意图，包括一个放置在滴斗上方输液管两侧的金属极板电容10、监测器上的蜂鸣器31、监测器上的LED32、监测器上的LCD33，使用时将作为一个整体的监测器与电容极板夹附在输液管上，并将滴斗中液面52调节到距离滴口53约5mm至9mm的高度范围内。

参考图2，该图是所述监测电路原理图(液滴尚未滴下时)，因为表面张力的原因，液滴50在涌出滴口53后并不会立即滴落，而是在滴口周围持续聚集涨大，此时滴斗51中上下两部分的液体是非接触不导通的，此时所述电容10的电容值是一个相对稳定的数值。

参考图3，该图是所述监测电路原理图(液滴滴下瞬间)，因为液体表面张力最终无法克服地球引力，此时液滴50向下迅速滴落并即将彻底脱离滴口53，在这个瞬间液滴50会同时接触到滴斗51内上下两部分的液体并使其相互导通，这个导通会改变电容10两极板之间电介质的组成与分布，于是此时电容10的电容值会发生一个脉冲式的突变。

参考图4，该图是所述监测电路原理图(液滴完全滴下以后)，此时情况又回到了与图2中类似，即滴斗51中上下两部分液体分离不导通，电容10的电容值又返回到了与图2中相同的一个相对稳定的数值。

参考图3、图5，随着液滴不断地重复滴落，电容测量单元11可测量获得一组如图5中所示的电容值曲线，该电容值曲线中的一个脉冲就对应了一次滴落，相邻脉冲之间的间隔T就是滴速的周期，MCU20连续测量、分析这些数据，就可获取滴速并对其进行监测。

参考图1、图2、图3、图4、图5，MCU20连续监测滴速并在LCD33上显示滴速；MCU20将开机一段预设时间后取得的稳定滴速值作为基准值，并连续将实时滴速与该基准值进行对比，当实时滴速变化超过预设比例门限后驱动蜂鸣器31和LED32发出声光报警。

参考图2、图3、图4，因整个系统不需要发射超声波或光线，所以功耗较低，电源40可使用纽扣电池，使得产品小巧便携，有利于在整个医疗行业推广应用。

参考图6，该图是是所述电容特征分析图，图中电容10由一对金属极板组成，极板之间包含绝缘的塑性材质输液管、绝缘的空气以及导电的液体共三种电介质，由公知的基础物理电子学知识可知：

假设上述极板是对称的、平行放置的，极板之间是真空的，那么该电容的电容值可表示为C＝ε₀*(S/d)，其中ε₀是真空的介电常数，S是极板的面积，d是两极板之间的距离。

假设在上述极板之间均匀填充了单一电介质，那么该电容的电容值可表示为C＝ε*(S/d)，其中ε是该种电介质的介电常数，S是极板的面积，d是两极板之间的距离。

假设在上述极板之间如图6所示非均匀填充了多种电介质(包括边沿延伸部分)，那么该电容的电容值可表示为C＝ε_e*(S/d)，其中ε_e是该金属极板之间多种电介质的等效介电常数，该等效介电常数由具体的多种的电介质及其具体的形态分布决定，S是极板的面积，d是极板之间的距离。

参考图6，显然，在液滴50将滴斗上部液体55和下部液体54导通和未导通两种情况下，电容10金属极板之间三种电介质中绝缘的塑性材质输液管和绝缘的空气这两种电介质的组成分布都未发生变化，只有液体这一种电介质的组成分布发生了改变，所以这两种情况下的ε_e是不同的，又根据[0032]中的表达式C＝ε_e*(S/d)，两种情况下极板面积S和极板之间距离d都是相同的，所以两种情况下的电容值C也就是不同的，于是在液滴50即将完全滴落并将滴斗中上下两部分液体导通那一瞬间，电容10的电容值会发生一个脉冲式的突变。

参考图6，同理类似，当输液管中药液55滴空后，输液管内空间将改由空气填充，而空气的介电常数是远小于液体的，所以此时所述电容的电容值会发生一个非脉冲性的而是持续稳定的、比较大的减小变化，所谓比较大的变化是指相对于[0033]中所述的脉冲式较小变化，这个比较大的减小变化也可以作为系统判断药液已滴完的依据。

以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、引申和润饰，这些改进、引申和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种输液滴速监测技术方法，所述方法包括：将一个极板电容安置在输液器滴斗上方输液管两侧，并用一个电容测量单元和微处理器对所述电容的电容值进行连续测量分析；将滴斗中液面调至特定高度范围内，使液滴在滴落最后一瞬间导通滴斗中上下两部分的液体，使得所述电容值发生一种脉冲式突变，该脉冲的周期就对应了滴速周期，利用并测量这个脉冲信号就可获取输液滴速；连续监测并显示滴速，在输液滴速异常变化过快、过慢、停止时发出报警。

2.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于，将输液器滴斗中的液面调至距离滴口5mm至9mm的特定高度范围内。

3.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于，为降低干扰，在处理测量分析获得的滴速数据时，当某个滴速周期数据大于300ms并且相邻连续的多个周期数据之间相互偏差不超过±10％时才判定该数据为有效。

4.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于，将开机后一段预设时间供护士设置初始滴速，预设时间到后提取一组稳定有效的滴速值作为滴速基准值，并在随后的监测过程中连续将实时滴速值与该滴速基准值进行比较，当实时滴速异常变化过大超过预设比例门限时发出报警。