CN110064096A - 一种输液报警器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的输液报警器及控制方法，应用于医疗设备技术领域，该控制器包括设置有用于容纳输液管的预设空间的壳体、以及设置于壳体内的电阻、电容、电源和控制器，电源经电阻与电容的第一电容极板连接，电容的第二电容极板接地，电容的绝缘电介质包括输液管，控制器的指定引脚与电阻和第一电容极板的公共端相连，控制器在获取启动指令后，控制电容重复的进行充/放电过程，获取每一次电压由零值升高至预设电压阈值所需的充电时长，并在获取到的充电时长小于预设时长阈值后，发送报警信号并停止对电容的充/放电控制，本方案能够在药液输完时，对患者本人或者陪护人员进行提醒。

Description

一种输液报警器及控制方法

技术领域

本发明属于医疗设备技术领域，尤其涉及一种输液报警器及控制方法。

背景技术

静脉输液是常用的医疗手段，输液过程中一般需要患者本人或者陪护人员时刻观察药液余量，并在药液输完时由医护人员拔出输液针头。但由于静脉输液需要耗费较长时间，患者本人或陪护人员往往疏于观察药液余量，出现药液已经输完但输液针头未及时拔出的情况，进而造成输液管回血或者输入空气到血管中，引发不良后果。

因此，如何在药液输完时，对患者本人或者陪护人员进行提醒，成为本领域技术人员需要解决的技术问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种输液报警器及控制方法，能够在药液输完时，对患者本人或者陪护人员进行提醒，具体方案如下：

第一方面，本发明提供一种输液报警器，包括：壳体、电阻、电容、电源和控制器，其中，

所述电源、所述电阻、所述电容以及所述控制器，均设置于所述壳体内，且所述壳体设置有用于容纳输液管的预设空间；

所述电源经所述电阻与所述电容的第一电容极板连接，所述电容的第二电容极板接地；

所述第一电容极板和所述第二电容极板之间的绝缘电介质包括所述预设空间所容纳的输液管；

所述控制器的指定引脚与所述电阻和所述第一电容极板的公共端相连，所述控制器用于在获取启动指令后，控制所述电容重复的进行充/放电过程，获取每一次充电过程中电容电压由零值升高至预设电压阈值所需的充电时长，并在获取到的充电时长小于预设时长阈值后，发送报警信号并停止对所述电容的充/放电控制。

可选的，所述第一电容极板和所述第二电容极板沿所述输液管轴线方向布置，位于同一平面内，且所述第一电容极板和所述第二电容极板的板面分别与所述输液管相接触。

可选的，所述控制器用于通过所述指定引脚输出低电平，以使所述电容放电；以及，用于将所述指定引脚设置为浮动输入模式，以使所述电容充电，并获取所述电容的电压值。

可选的，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体与所述下壳体可拆卸连接。

可选的，本发明第一方面提供的输液报警器，还包括：弹性连接件，其中，

所述弹性连接件设置于所述上壳体和所述下壳体之间。

可选的，本发明第一方面任一实施例提供的输液报警器，还包括：报警机构，所述报警机构与所述控制器相连，用于根据所述报警信号报警。

可选的，所述报警机构包括报警灯和/或蜂鸣器。

第二方面，本发明提供一种输液报警器控制方法，包括：

获取启动指令；

根据所述启动指令，控制所述电容重复的进行充/放电过程；

针对每一次充电过程，获取所述电容的电压由零值升高至预设电压阈值所需的充电时长；

若获取到的所述充电时长小于预设时长阈值，发送报警信号并停止对所述电容的充/放电控制。

可选的，所述控制所述电容重复的进行充/放电过程，包括：

在预设放电时长内，控制所述指定引脚输出低电平，以使所述电容放电；

达到所述预设放电时长后，设置所述指定引脚为浮动输入模式，以使所述电容充电；

在所述电容电压达到所述预设电压阈值后，返回执行所述在预设放电时长内，控制所述指定引脚输出低电平，以使所述电容放电步骤。

可选的，确定所述预设时长阈值的方法包括：

获取预设数量的所述充电时长；

计算所有所述充电时长的平均值；

计算所述平均值与预设偏差阈值的差值，确定所述差值为预设时长阈值。

基于上述本发明提供的输液报警器及控制方法，第一电容极板和第二电容极板之间的绝缘电介质包括壳体预设空间所容纳的输液管，输液管内是否流过药液直接影响电容的介电常数，进而影响电容的电容值，当输液管中有药液时，介电常数增大，电容的电容值较大，当输液管中没有药液时，介电常数较小，电容的电容值较小。根据RC电路的充电原理，电容的电容值越大，充电时间越长，反之，电容值越小，充电时间越短，本方案基于RC电路的基本原理，通过获取电容电压由零值上升至预设电压阈值的充电时长，判断电容值的大小，进而判断输液管中是否还有药液。在获取到启动指令后，控制电容重复的进行充/放电过程，获取每一次充电过程中的充电时长，在药液输完、获取到小于预设时长阈值的充电时长后，即可发送报警信号，本方案提供的输液报警器及控制方法，能够在药液输完时，对患者本人或者陪护人员进行提醒。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种输液报警器的电路图；

图2是本发明实施例提供的一种输液报警器的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种输液报警器控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

参见图1，图1是本发明实施例提供的输液报警器的电路图，本发明实施例提供的输液报警器包括电源10、电阻20、电容30、控制器40和壳体(图中未示出)，其中，

输液报警器的壳体用于封装电源10、电阻20、电容30、控制器40等构成部件，电源10、电阻20、电容30以及控制器40均设置于壳体内。并且，壳体设置有用于容纳输液管50的预设空间，当使用输液报警器时，输液管50放置于该预设空间内，当不使用输液报警器时，输液管50可以方便的从预设空间内移除。

如图1所示，电源10经电阻20与电容30的第一电容极板301连接，即电源10、电阻20、第一电容极板301依次串联，电容30的第二电容极板302接地，进一步的，第一电容极板301和第二电容极板302之间的绝缘电介质包括预设空间所容纳的输液管。公知的，电容的极板之间设置具有不同介电常数的绝缘电介质时，电容将表现出不同的电容值，输液管用于构成第一电容极板301和第二电容极板302之间的绝缘电介质，当输液管中没有药液流过时，电容30的介电常数较小，电容30的电容值较小，当输液管中有药液流过时，电容30的介电常数较大，电容30的电容值较大。

可选的，对于第一电容极板301和第二电容极板302的布置方式有多种选择，可以将第一电容极板301和第二电容极板302沿输液管50的轴线方向布置，且二者位于同一平面内，或者，将第一电容极板301和第二电容极板302相对布置，并使二者位于不同的平面内。可以想到的是，不论采用哪种布置方式，在本发明实施例提供的输液报警器安装于输液管时，均应能够保证电容的电容极板与输液管可靠接触。

控制器40的指定引脚(图中未示出)与电阻20和第一电容极板301的公共端相连，在获取启动指令后，控制器40通过指定引脚控制电容30重复的进行充/放电过程，并获取每一次充电过程中电容电压由零值升高至预设电压阈值所需的充电时长。根据RC电路原理可知，电容的电容值越大，充电时间越长，反之，电容值越小，充电时间越短。因此，可以通过对于充电时长的计量，反映电容的电容值变化，由前述内容可知，当输液管50中有药液时，电容30具有较大的电容值，相应的，充电时长较长，当输液管50中没有药液时，电容30具有较小的电容值，充电时长较短，因此，可以通过监测电容30的充电时长，实现对输液过程的监测。

如果控制器40获取到的电容30的充电时长小于预设时长阈值，说明输液管50中已经没有药液，输液完成，控制器40发送报警信号并停止对电容30的充/放电控制。

可选的，控制器40完成对电容30的任意一次充/放电的控制过程可以包括：

控制器40在接收到启动指令后，设置指定引脚为输出状态，并通过指定引脚输出低电平，拉低第一电容极板301的电平，以使电容30放电，放电完成后，将指定引脚设置为定时器的输入引脚，并配置为浮动输入模式，此时，控制器不仅能够使电源10经电阻20为电容30充电，同时，还能通过设置为浮动输入模式的指定引脚获取电容30的电压值，直至电容30的电压上升至预设电压阈值，完成一次充/放电控制过程。并且，在电容30进行充电过程中，控制器40还通过内部定时器统计自充电开始，至电容电压上升至预设电压阈值所用的充电时长。

进一步的，如前所述，未获取到小于预设时长阈值的充电时长，说明输液管中仍存在药液，输液过程并未结束，伴随整个输液过程，控制器40会重复的对电容30进行充/放电控制，以实现对输液过程的监控。

可选的，如果电源10选用纽扣电池等储能电源，为延长输液报警器的工作时长，在完成一次充/放电过程后，还可设置一定的休眠时间，比如休眠3s，减少电源10的累计工作时长，从而延长输液报警器整体的工作时长。

综上所述，本发明实施例提供的输液报警器，能够在药液输完时，对患者本人或者陪护人员进行提醒。

参见图2，图2是本发明实施例提供的一种输液报警器的结构示意图。在图1所示出的输液报警器电路结构的基础上，本发明实施例提供一种输液报警器的可选结构，具体的，

报警器的壳体分为两部分，即上壳体100和下壳体101，上壳体100和下壳体101设置有对应的锁紧机构，能够实现可拆卸连接。并且，上壳体100设置半圆形的凹槽，当两部分壳体拼合到一起时，形成供输液管106穿过的通孔，该通孔即用于容纳输液管106。

可选的，对于壳体上预设的用于容纳输液管的预设空间，可以有其他实现方式，比如(本实施例并未给出对应的附图)，在壳体上设置能够完全容纳输液管的凹槽，并在凹槽上设置对应的可锁紧的盖板，在凹槽内放置有输液管时，将盖板闭合并进行锁紧，报警器不使用时，打开盖板，将输液管从凹槽中移除即可。

需要说明的是，任何可以在输液报警器工作时容纳输液管，并在输液报警器不工作时将输液管移除的预设空间设计都是可选的，在不超出本发明核心思想的前提下，同样都属于本发明申请保护的范围。

在本发明实施例中，为方便各元器件的安装，还在壳体内设置有电路板102，可选的，电路板102可以选用印刷电路板。电路板安装于下壳体101内部，第一电容极板104和第二电容极板105沿输液管106轴线方向布置，二者位于同一平面内，为保证测量过程的准确性，当本发明实施例提供的输液报警器安装于输液管106时，第一电容极板104和第二电容极板105的板面分别与输液管106相接触。当电路板102选用印刷电路板时，第一电容极板104和第二电容极板105可以选用印刷电路板上的覆铜实现。

电源选用纽扣电池103进行供电。选用纽扣电池作为电源，可以使得输液报警器具有小巧灵活，携带方便等优点。控制器(图中未示出)可以选用单片机实现，比如STM32F103RCT6型单片机，当然，也可以选用其他能够将指定引脚设置为浮动输入模式的的单片机或其他类型的控制器实现。

可选的，上壳体100和下壳体101之间还设置有弹性连接件107，弹性连接件107用于提供壳体组装时的必要压紧力，当上壳体100和下壳体101组合在一起时，弹性连接件107可用于压紧电路板102，同时，还可确保输液管106与第一电容极板104和第二电容极板105的可靠接触。图2所示实施例中弹性连接件107选用弹簧实现。

可选的，本发明实施例提供的输液报警器还包括报警机构(图中未示出)，报警机构与控制器相连，在接收到控制器发送的报警信号后进行报警。具体的，报警机构可以选用报警灯，通过灯光闪烁提醒患者本人或陪护人员输液已经完成，或者，报警机构还可以选用蜂鸣器实现，在接收到控制器发送的报警信号后，通过声音发出报警。当然，为提高报警效果，也可以同时设置报警灯和蜂鸣器，在接收到控制器发送的报警信号后，进行声光报警。

下面对本发明实施例提供的输液报警器控制方法进行介绍。参见图3，图3是本发明实施例提供的一种输液报警器控制方法的流程图，本发明实施例提供的输液报警器控制方法应用于上述任一实施例所提供的输液报警器的控制器，本发明实施例提供的输液报警器控制方法，可以包括：

步骤S200，获取启动指令。

输液开始后，患者或陪护人员将本发明实施例提供的输液报警器安装于输液管之上，确保输液管与输液报警器中电容的第一电容极板和第二电容极板的可靠接触，完成之后，即可开启输液报警器。

根据输液报警器开关的不同设置形式，控制器可以通过多种形式获取输液报警器的启动指令，现有技术中可以用于启动电子设备或可以用于启动控制器控制功能的设置方式都是可选的，本发明实施例对控制器获取启动指令的方式不做限定。

步骤S210，在预设放电时长内，控制指定引脚输出低电平，以使电容放电。

获取启动指令之后，首先需要对电容进行放电。可选的，在预设放电时长内，比如，3ms，控制指定引脚输出低电平，拉低电容的第一电容极板的电平，对电容进行放电处理。

步骤S220，达到预设放电时长后，设置指定引脚为浮动输入模式，以使电容充电，并获取电容的电压由零值升高至预设电压阈值所需的充电时长。

如前所述，在对电容进行放电后，控制器将指定引脚设置为浮动输入模式后，电源对电容进行充电，监测电容的电压升高过程，并统计电容电压由零值升高至预设电压阈值所需的充电时长。

可选的，预设电压预设的选取，可以选择电容完全充电时对应的电压值，即电源电压，也可以选取电容为完全充电时所对应的某一电压值，比如，电容充电80％时所对应的电容电压。

步骤S230，判断获取到的充电时长是否小于预设时长阈值，若是，执行步骤S240，若否，返回执行步骤S210。

在一次充电过程完成后，判断获取到的充电时长是否小于预设时长阈值，如果小于预设时长阈值，说明输液管中已经没有药液，输液过程完成，执行步骤S240；相反的，如果获取到的充电时长不小于预设时长阈值，说明输液管中仍有药液，返回执行步骤S210，继续对电容进行充/放电控制，直至检测到小于预设时长阈值的充电时长。

可选的，考虑到元件离散型以及使用环境的影响，需要对预设时长阈值进行一定范围内的调整。

本发明实施例给出一种确定预设时长阈值的方法，具体的，在获取启动指令，报警器开始获取电容的充电时长之后，获取预设数量的充电时长，即在重复的控制电容进行充/放电的过程中，记录预设数量个充电时长值，在统计完成后，计算所有充电时长的平均值，并保存此平均值。得到该平均值之后，计算平均值与预设偏差阈值的差值，所得差值即可作为预设时长阈值。

需要说明的是，预设偏差阈值是经过理论计算或多次试验得到的，表征输液管中有药液时对应的充电时长和输液管中没有药液时对应的充电时长的理论差值，当然，预设偏差阈值可以根据经验适当的减小。将多次充电时长的平均值与该预设偏差阈值的差值作为预设时长阈值，可以确保预设时长阈值更加接近输液管中没有药液是对应的充电时长，将实时获取的充电时长与预设时长阈值进行对比，可以提高判断结果的准确度。

还需要说明的是，对于充电时长平均值的计算，为提高计算结果的准确性，在获取预设数量的充电时长后，可以首先去掉所有充电时长中的两个最大值和两个最小值，然后计算剩余的充电时长的平均值。

步骤S240，发送报警信号并停止对电容的充/放电控制。

在获取到小于预设时长阈值的充电时长后，即说明输液管中已经没有药液，控制器发送报警信号，并停止对电容的充/放电控制。

综上所述，本发明实施例提供的输液报警器控制方法，能够在药液输完时，对患者本人或者陪护人员进行提醒。

可选的，为了提高判定结果的可靠性，可以获取多个小于预设时长阈值的充电时长，然后计算所得多个小于预设时长阈值的充电时长的充电时长平均值，然后将所得充电时长平均值与该预设时长阈值进行比对，如果所得充电时长平均值小于该预设时长阈值，则判定输液完成。

进一步的，对于充电时长平均值的计算，同样可以选取前述的方法，即剔除所得多个充电时长中的最大值和最小值，以提高计算结果的准确度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的核心思想或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种输液报警器，其特征在于，包括：壳体、电阻、电容、电源和控制器，其中，

所述电源、所述电阻、所述电容以及所述控制器，均设置于所述壳体内，且所述壳体设置有用于容纳输液管的预设空间；

所述电源经所述电阻与所述电容的第一电容极板连接，所述电容的第二电容极板接地；

所述第一电容极板和所述第二电容极板之间的绝缘电介质包括所述预设空间所容纳的输液管；

所述控制器的指定引脚与所述电阻和所述第一电容极板的公共端相连，所述控制器用于在获取启动指令后，控制所述电容重复的进行充/放电过程，获取每一次充电过程中电容电压由零值升高至预设电压阈值所需的充电时长，并在获取到的充电时长小于预设时长阈值后，发送报警信号并停止对所述电容的充/放电控制。

2.根据权利要求1所述的输液报警器，其特征在于，所述第一电容极板和所述第二电容极板沿所述输液管轴线方向布置，位于同一平面内，且所述第一电容极板和所述第二电容极板的板面分别与所述输液管相接触。

3.根据权利要求1所述的输液报警器，其特征在于，所述控制器用于通过所述指定引脚输出低电平，以使所述电容放电；以及，用于将所述指定引脚设置为浮动输入模式，以使所述电容充电，并获取所述电容的电压值。

4.根据权利要求1所述的输液报警器，其特征在于，所述壳体包括上壳体和下壳体，所述上壳体与所述下壳体可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的输液报警器，其特征在于，还包括：弹性连接件，其中，

所述弹性连接件设置于所述上壳体和所述下壳体之间。

6.根据权利要求1-5任一项所述的输液报警器，其特征在于，还包括：报警机构，所述报警机构与所述控制器相连，用于根据所述报警信号报警。

7.根据权利要求6所述的输液报警器，其特征在于，所述报警机构包括报警灯和/或蜂鸣器。

8.一种输液报警器控制方法，其特征在于，包括：

获取启动指令；

根据所述启动指令，控制所述电容重复的进行充/放电过程；

针对每一次充电过程，获取所述电容的电压由零值升高至预设电压阈值所需的充电时长；

若获取到的所述充电时长小于预设时长阈值，发送报警信号并停止对所述电容的充/放电控制。

9.根据权利要求8所述的输液报警器控制方法，其特征在于，所述控制所述电容重复的进行充/放电过程，包括：

在预设放电时长内，控制所述指定引脚输出低电平，以使所述电容放电；

达到所述预设放电时长后，设置所述指定引脚为浮动输入模式，以使所述电容充电；

在所述电容电压达到所述预设电压阈值后，返回执行所述在预设放电时长内，控制所述指定引脚输出低电平，以使所述电容放电步骤。

10.根据权利要求8所述的输液报警器控制方法，其特征在于，确定所述预设时长阈值的方法包括：

获取预设数量的所述充电时长；

计算所有所述充电时长的平均值；

计算所述平均值与预设偏差阈值的差值，确定所述差值为预设时长阈值。