CN110045147A - 一种基于数/模双参数融合的微流量检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数/模双参数融合的微流量检测方法，具体步骤如下：步骤1：单片机初始化，并载入上次用户设定参数，用户预设输液流速，并保存至单片机；步骤2：开始输液，通过夹装在茂菲氏滴管上的对射式槽型红外光电装置检测是否出现阻塞或者输液完成；步骤3：同时启动安装在输液管末端的微型流量计和夹装在茂菲氏滴管上的对射式槽型红外光电装置监测实时输液流速，选择有效数据作为当前实时流速；步骤4：单片机通过PID算法运算，更新控制数据值，从而调整流速，实现对于流速的控制。本发明通过双参数融合的反馈，实现了对于流速的精准控制，可运用于微量输液的场合，医生可以远程设定患者药液流速，提高了输液质量和效率，有效地解决了传统一次性输液器速度调控精度不高、无法微量输液、缺乏灵活性的弊端。

Description

一种基于数/模双参数融合的微流量检测方法

技术领域

本发明涉及一种医用输液方法，尤其是通过数/模双参数融合的微流量检测方法。

背景技术

输液器作为静脉与药液之间通道，用于将药物输送至人体内，其流量和精度对于保障患者安全有着重大意义。现有的一次性输液器通过患者手动调节机械流速调节器，调整药液滴落速度，从而调整输液速度，常见滴管的规格分为10、15、20滴/mL三种，误差为±0.1mL，其优势为成本低廉，原理简单，操作方便，得以广泛运用。但是该一次性输液器存在以下弊端：液滴滴落的具体速度难以控制，无法满足微量输液的要求，因此不适用于长时间、低流量的输液，特别是对于输液量精度要求高的场合。

发明内容

为了克服现有产品中液滴滴落的具体速度难以控制、无法满足微量输液等缺陷，本发明提供了一种基于数/模双参数融合的微流量检测方法，通过对液滴计数的数字信号和微型流量计测得模拟信号经过处理，计算出流速，再进行有效性判决，获得当前流速作为反馈值与用户设定的流速值进行比较，经过微处理器算法运算，更新控制数据值，从而调整流速，实现对于流速的稳定、精准控制。

本发明中主要采用的技术方案为：

一种基于数/模双参数融合的微流量检测方法，具体步骤如下：

步骤1：单片机初始化，并载入上次用户设定参数，用户预设输液流速，并保存至单片机；

步骤2：开始输液，单片机通过步进电机驱动器驱动步进电机，由步进电机推动输液容器夹持装置挤压输液容器进行输液，通过夹装在茂菲氏滴管上的对射式槽型红外光电装置检测液滴，并将检测数据传输至单片机，当一段时间内未有液滴滴落则判定为出现阻塞或者输液完成，并由单片机控制报警装置进行报警提示，同时在液晶显示屏上进行显示，否则进行步骤3；

步骤3：同时启动安装在输液管末端的微型流量计和夹装在茂菲氏滴管上的对射式槽型红外光电装置监测实时输液流速，所述微型流量计实时监测输液管内的液体流速，并将实时监测到的电压模拟信号反馈至单片机，所述对射式槽型红外光电装置对茂菲滴管中的液滴进行计数，并将实时监测到的脉冲数字信号反馈至单片机，当微型流量计测得的流速大于或等于单片机内设置的最小流速阈值时，则单片机判断该流速为有效数据，并进一步根据电压曲线计算出流速，作为当前实时流速；当微型流量计测得的流速小于单片机内设置的最小流速阈值时，则单片机判断该流速数据不可靠，并根据对射式槽型红外光电装置一段时间内计得的药液滴数进行处理得到流速，将其记为有效数据，作为当前实时流速；

步骤4：将步骤3得到的当前实时流速作为反馈值与用户步骤1预设的输液速度进行比较，由单片机通过PID算法运算，更新步进电机控制数据值，从而调整流速，实现对于流速的控制。

有益效果：本发明提供一种基于数/模双参数融合的微流量检测方法，通过双参数融合的反馈，实现了对于流速的精准控制，可运用于微量输液的场合，医生可以远程设定患者药液流速，提高了输液质量和效率，有效地解决了传统一次性输液器速度调控精度不高、无法微量输液、缺乏灵活性的弊端。

附图说明

图1为本发明工作流程示意图；

图2为本发明的装置结构连接拓扑图；

图3为本发明判断方法示意图。

图中：输液容器1、茂菲氏滴管2、对射式槽型红外光电装置3、微型流量计4、输液容器夹持装置5、步进电机及传动装置6、步进电机驱动器7、无线通信模块8、报警装置9、单片机10、液晶显示器11。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

一种基于数/模双参数融合的微流量检测方法，具体步骤如下：

步骤1：单片机初始化，并载入上次用户设定参数，用户预设输液流速，并保存至单片机；

步骤2：开始输液，单片机通过步进电机驱动器驱动步进电机，由步进电机推动输液容器夹持装置挤压输液容器进行输液，通过夹装在茂菲氏滴管上的对射式槽型红外光电装置检测液滴，并将检测数据传输至单片机，当一段时间内未有液滴滴落则判定为出现阻塞或者输液完成，并由单片机控制报警装置进行报警提示，同时在液晶显示屏上进行显示，否则进行步骤3；

步骤3：同时启动安装在输液管末端的微型流量计和夹装在茂菲氏滴管上的对射式槽型红外光电装置监测实时输液流速，所述微型流量计实时监测输液管内的液体流速，并将实时监测到的电压模拟信号反馈至单片机，所述对射式槽型红外光电装置对茂菲滴管中的液滴进行计数，并将实时监测到的脉冲数字信号反馈至单片机，当微型流量计测得的流速大于或等于单片机内设置的最小流速阈值时，则单片机判断该流速为有效数据，并进一步根据电压曲线计算出流速，作为当前实时流速；当微型流量计测得的流速小于单片机内设置的最小流速阈值时，则单片机判断该流速数据不可靠，并根据对射式槽型红外光电装置一段时间内计得的药液滴数进行处理得到流速，将其记为有效数据，作为当前实时流速；

步骤4：将步骤3得到的当前实时流速作为反馈值与用户步骤1预设的输液速度进行比较，由单片机通过PID算法运算，更新步进电机控制数据值，从而调整流速，实现对于流速的控制。

本发明中提及的PID算法属于常规算法，本领域技术人员可根据实际需求进行运算，故而未加详述。

本发明中采用的装置包括：输液容器1、茂菲氏滴管2、对射式槽型红外光电装置3、微型流量计4、输液容器夹持装置5、步进电机及传动装置6、步进电机驱动器7、无线通信模块8、报警装置9、单片机10和液晶显示器11，输液容器1通过输液管依次连通茂菲氏滴管2和微型流量计4，且微型流量计4位于输液管末端，所述对射式槽型红外光电装置3固定在茂菲氏滴管2上，且茂菲氏滴管2位于对射式槽型红外光电装置3的凹槽内，输液容器1被夹持安装在输液容器夹持装置5内，所述步进电机及传动装置6的输出端与所述输液容器夹持装置5连接，步进电机驱动器7与所述步进电机及传动装置（步进电机推杆6）驱动连接，单片机分10别与报警装置9、步进电机驱动器7和液晶显示器11控制连接，微型流量计4和对射式槽型红外光电装置3分别与单片机10数据传输连接，无线通信模块8与所述单片机10连接。本发明中的步进电机及传动装置属于常规机械手段，用于实现输液容器的挤压，如常用的步进电机推杆6，故而未加详述。

本发明的工作原理如下：当流速较大时，判别通过高精度的微型流量计4测得的模拟信号为有效，此时流速由微型流量计4返回的模拟信号直接测得。在流速较低时，通过对射式槽型红外光电装置进行液滴计数，当有液滴从对射式槽型红外光电装置间穿过，光敏三极管接收到的光强发生变化，引起阻值的变化，从而发射级电压下降，光敏三极管发射级接入比较器的反相输入端，比较器的同相输入端电压作为参考电压阈值，当一个液滴滴落，经过比较器输出产生一个脉冲信号，脉冲数字信号可由单片机进行计数，经过一段时间即可计算出当前流速，此时判别此流速为有效。

综合以上所述，本发明通过微型流量计对流速进行测量，当流速大于微型流量计所能测得的最小流速时，微型流量计有有效数据返回，单片机记录其为有效流速。若当前流速低于微型流量计所能测得的最小流速，此时需经过单片机判定微型流量计测得数据不可靠，以防止低流量时微型流量计误差带来的干扰以及错误。通过对射式槽型红外光电装置液滴进行计数，根据一段时间内计得的药液滴数计算出当前流速，将此流速与微型流量计测得的流速进行有效性判别，判别依据应为当液滴计数计算出的流速小于微型流量计所能测得的最小流速时，选择液滴计数计算出的流速作为当前有效流速。流速若大于当前用户设定的速度，根据误差的大小，通过PID算法控制，减小步进电机及传动装置对输液容器的挤压，从而减小输液动力，从而减小流速；流速若小于当前设定，通过同样的算法实现步进电机控制参数调整，增大流速。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于数/模双参数融合的微流量检测方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：单片机初始化，并载入上次用户设定参数，用户预设输液流速，并保存至单片机；

步骤2：开始输液，单片机通过步进电机驱动器驱动步进电机，由步进电机推动输液容器夹持装置挤压输液容器进行输液，通过夹装在茂菲氏滴管上的对射式槽型红外光电装置检测液滴，并将检测数据传输至单片机，当一段时间内未有液滴滴落则判定为出现阻塞或者输液完成，并由单片机控制报警装置进行报警提示，同时在液晶显示屏上进行显示，否则进行步骤3；

步骤3：同时启动安装在输液管末端的微型流量计和夹装在茂菲氏滴管上的对射式槽型红外光电装置监测实时输液流速，所述微型流量计实时监测输液管内的液体流速，并将实时监测到的电压模拟信号反馈至单片机，所述对射式槽型红外光电装置对茂菲滴管中的液滴进行计数，并将实时监测到的脉冲数字信号反馈至单片机，当微型流量计测得的流速大于或等于单片机内设置的最小流速阈值时，则单片机判断该流速为有效数据，并进一步根据电压曲线计算出流速，作为当前实时流速；当微型流量计测得的流速小于单片机内设置的最小流速阈值时，则单片机判断该流速数据不可靠，并根据对射式槽型红外光电装置一段时间内计得的药液滴数进行处理得到流速，将其记为有效数据，作为当前实时流速；

步骤4：将步骤3得到的当前实时流速作为反馈值与用户步骤1预设的输液速度进行比较，由单片机通过PID算法运算，更新步进电机控制数据值，从而调整流速，实现对于流速的控制。