CN111558115A - 一种医用大容量输液半导体式快速加温装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种医用大容量输液半导体式快速加温装置，包括半导体加温箱和传感器；所述半导体加温箱内两侧分别内设有弹簧推拉系统，用于挤压输液袋；所述半导体加温箱内设有半导体加温装置，用于加热输液袋；至少一种所述传感器用于检测输液袋输出的流速和判断是否存在气泡；至少另一种所述传感器用于检测半导体加温箱的温度。所述弹簧推拉系统包括电机推拉装置、弹簧推拉器和压板；所述压板通过滑轨安装在所述半导体加温箱内；所述电机推拉装置与压板之间设有弹簧推拉器。本发明实现输液袋或冲洗袋的快速高效加温和保温，操作安全、智能、可靠。

Description

一种医用大容量输液半导体式快速加温装置
技术领域
本发明涉及医疗用具技术领域，特别涉及一种医用大容量输液半导体式快速加温装置。
背景技术
在冬季等寒冷的季节，使用从低温环境下取出的输液袋或冲洗袋进行输注或冲洗时，往往会给患者的医疗体验带来不适，大剂量的低温液体进入人体后，增加了患者体内热能消耗，继而会出现患者身体发冷、寒颤甚至痉挛等症状，不仅给患者增添痛苦，而且影响治疗质量，所以在输注过程中需要对输液袋或冲洗袋等进行加温。
一方面，临床输血输液护理过程中，针对一般患病病人和正常药物输注时，通常采用管径在3.2mm～4.5mm范围内的茂菲氏输液管对小容量的输液瓶或输液袋(≤500ML)进行慢速输血输液，而目前市场上的医用输液加温器大多采用长距离加热软管对此类管径输液管进行加热，因其输液流速缓慢且容量小，这种温和的加热方式能够满足正常输液加温的需求。而针对手术室急诊患者、ICU重症室患者或使用医用冲洗液冲洗患病部位患者，其采用的输液袋容量通常≥1L，而冲洗袋容量可高达5L，由于其容量大且流速快，采用普通的加热输液管加温液体方式并不能达到加温效果，故需要一种功率大、效率高、节能性好的加温器先对输液袋整体进行加热，再经过保温设备进行保温，以此确保药液或冲洗液的有效加热。
另一方面，为提高加温效率，近两年来国内外学者研究发明了多种输液加温装置和方法，包括接触式加温和非接触式加温。一种输液输血加温系统提出了采用输液加温袋进行接触式加温，输液袋中药液流经迂回曲折的加热管道以此实现药液的加温，但一次性输液加温袋增加成本，同时接触式加温会带来药液的污染。石墨烯远红外输血输液智能加温仪提出了一级输液袋石墨烯远红外加温和二级输液管保温的非接触式加温方式，能够保证输液过程的恒温，但石墨烯提取成本高、价格贵，目前大多用于小规模的应用实验，还未大规模应用。
综上所述，现有的输血输液加温系统主要针对容量小流速慢的输液过程加温，没有考虑到对大容量输液袋或冲洗袋的快速高效加温。而针对大容量输液加温时，其加温方法成本高、价格贵，目前市场不能大规模应用，所以急需开发一套加温效率高、速度快的大容量输液加温装置和方法，能够实现输液过程的加温和保温，在提高患者安全性和舒适度上有着重要的意义。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种医用大容量输液半导体式快速加温装置，通过挤压输液袋或冲洗袋控制药液输出的速度，装置结构简单易实现、挤压过程不产生噪音；通过半导体加温装置，其利用半导体的帕尔贴效应加热输液管，即当两种不同金属构成的闭合回路中存在直流电流时，两个金属接头之间将产生温差，产生帕尔贴效应。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种医用大容量输液半导体式快速加温装置，包括半导体加温箱和传感器；所述半导体加温箱内两侧分别内设有弹簧推拉系统，用于挤压输液袋；所述半导体加温箱内设有半导体加温装置，用于加热输液袋；至少一种所述传感器用于检测输液袋输出的流速和判断是否存在气泡；至少另一种所述传感器用于检测半导体加温箱的温度。
进一步，所述弹簧推拉系统包括电机推拉装置、弹簧推拉器和压板；所述压板通过滑轨安装在所述半导体加温箱内；所述电机推拉装置与压板之间设有弹簧推拉器。
进一步，还包括外壳和屏显模块；所述外壳内放置半导体加温箱，所述屏显模块嵌入外壳上，所述屏显模块包括无线通信模块、参数显示屏、控制模块和按键模块；所述按键模块用于外部输入参数设定；所述控制模块根据所述按键模块的输入和传感器反馈的检测值控制半导体加温装置和弹簧推拉系统；所述参数显示屏用于实时显示传感器反馈的检测值；所述无线通信模块通过无线传输将传感器反馈的检测值传送至远端。
进一步，所述传感器包括红外测温传感器和超声波传感器；所述红外测温传感器安装在半导体加温箱内部用于检测半导体加温箱的温度；所述超声波传感器位于输液袋输出的输液管附近，用于检测输液袋输出的流速和判断导管内是否存在气泡。
进一步，所述控制模块根据超声波传感器的输液管的流速控制所述弹簧推拉系统的挤压速度；所述控制模块根据红外测温传感器检测的温度控制半导体加温装置加热温度。
进一步，所述半导体加温箱底部中央设有管道插孔，所述管道插孔内设有毛细管，用于半导体加温箱体内热量的流失。
进一步，还包括输液管保温装置，所述输液管保温装置包裹在输液管外侧，用于防止输液管输液过程中温度损失。
进一步，所述输液管保温装置包括保温软管和加热丝，所述保温软管包裹在输液管外侧，所述保温软管内嵌入加热丝，用于给输液管内液体加热；所述保温软管内嵌入温度传感器，用于反馈输液管表面的温度。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的医用大容量输液半导体式快速加温装置，充分利用了半导体加温装置的制热特性，实现大容量输液袋或冲洗袋的快速高效加温，有效解决手术室急诊患者、ICU重症室患者和使用医用冲洗液的患者在冬季大容量输液温差的问题，且实际操作中安全、智能、可靠。
2.本发明所述的医用大容量输液半导体式快速加温装置，利用半导体加温装置的帕尔贴效应，其同时具备制热和制冷两种功能，当半导体加温箱内温度超过温度设定值时，可改变半导体内电流方向使其冷热端进行交换，实现输液袋或冲洗袋内温度的双向控制，避免单向的升高加热温度造成输液袋内液体温度过高对药液产生不可逆的影响。
3.本发明所述的医用大容量输液半导体式快速加温装置，利用无线通信模块实现医护人员与加温装置的远程交互，加温装置通过无线通信模块将当前装置的参数传送至远端，医护人员可以集中观察各个病房的输液情况，集中管理减少人力。
4.本发明所述的医用大容量输液半导体式快速加温装置，通过弹簧推拉系统挤压输液袋或冲洗袋控制药液输出的速度，装置结构简单易实现、挤压过程不产生噪音。
5.本发明所述的医用大容量输液半导体式快速加温装置，采用嵌入碳纤维丝加热软管实现经半导体加温箱加温后输液管内液体的保温，碳纤维丝加热软管延伸至输液管末端，保证流入患者体内的温度实时可控。遇到普通输液管慢速输液情况时，碳纤维丝加热软管就可以满足输液过程的加温，而不需开启半导体加温系统。
6.本发明所述的医用大容量输液半导体式快速加温装置，将半导体加温箱和参数检测箱一体式结构，装置灵活性好、自动化程度高，参数检测采用超声波流速检测和气泡检测方式，检测精度高、效率快，检测参数实时传回控制中心，实现大容量输液加温过程的闭环控制，提高控制系统的稳定性、快速性及准确性，进而确保大容量输液半导体加温装置正常工作，提高其工作性能及可靠性。
附图说明
图1为本发明所述的医用大容量输液半导体式快速加温装置结构示意图。
图2为本发明所述的半导体加温装置结构示意图。
图3a和图3b为本发明所述的弹簧推拉系统工作过程示意图。
图4为本发明所述的保温软管结构示意图。
图中：
1-外壳；2-屏显模块；3-参数显示屏；4-无线通信模块；5-半导体加温箱；6-拉门；7-弹簧推拉系统；8-参数检测箱；9-支撑架；10-输液管；11-保温软管；12-管道插孔；13-超声波气泡检测模块；14-超声波流速检测模块；15-滑轨；16-压板；17-半导体加温装置；18-按键模块；19-排风扇；20-排冷片；21-半导体电堆；22-散热片；23-散热风扇；24-半导体电堆热端；25-半导体电堆冷端；26-电机推拉装置；27-弹簧推拉器；28-加热丝；29-传感器线路轨道。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的医用大容量输液半导体式快速加温装置，包括加温装置主体和输液保温装置，输液袋或冲洗袋经过加温装置主体实现快速高效加温，再流经输液保温装置对输液管内液体进行保温。
所述加温装置主体包括外壳1、屏显模块2、半导体加温箱5和参数检测箱8，所述外壳1固定于医用输液架上；所述装置外壳1设有拉门6，便于输液袋或冲洗袋的放置和拿取，装置工作前打开拉门6将输液袋或冲洗袋放入半导体加温箱5中；所述拉门6可设置成透明可视窗口，便于医护人员实时观察装置内部情况。
所述屏显模块2位于外壳1的上部，所述屏显模块2包括无线通信模块4、参数显示屏3、控制模块和按键模块18；所述无线通信模块4包括无线发送模块和无线接收模块，将当前所有数据通过无线通信模块4传送至远端护士站，实现人机远程交互；所述参数显示屏3用于显示检测及控制结果；所述按键模块18用于整个输液过程加温温度、加温时间、输液流速等参数的设定。所述控制模块根据所述按键模块18的输入和传感器反馈的检测值控制半导体加温装置17和弹簧推拉系统7。
所述半导体加温箱5位于外壳1的中部，所述半导体加温箱5内两侧分别内设有弹簧推拉系统7，用于挤压输液袋；所述半导体加温箱5内设有半导体加温装置17，用于加热输液袋；所述传感器包括红外测温传感器和超声波传感器；所述红外测温传感器安装在半导体加温箱5内部用于检测半导体加温箱5的温度；所述超声波传感器位于输液袋输出的输液管10附近，用于检测输液袋输出的流速和判断导管内是否存在气泡。
如图2所示，所述半导体加温装置17包括排风扇19、排冷片20、半导体电堆21、散热片22和散热器23；半导体电堆热端24紧贴散热片22朝向于半导体加温箱5的内侧，散热器23表面设置有散热器23，即散热风扇，使半导体电堆热端24产生的热量在半导体加温箱5中循环流动加热输液袋或冲洗袋内的液体；所述半导体电堆冷端25紧贴排冷片20朝向于半导体加温箱5的外侧，半导体电堆冷端25设置有排风扇19，用于半导体电堆冷端25能量的加速排出，提高热量产生的效率。所述半导体加温箱5内的温度随工作电流增大而升高，通过改变工作电流大小调节加温箱5内的温度；同时，半导体电堆21产生热量的效果与散热器23散热能力、冷端排风扇19工作电压、负载多少等因素有关，故在应用中可选择性能较好的散热器23和排风扇19有利于增加半导体加温箱5的加温效率；所述半导体电堆21根据帕尔贴效应通过改变其通入电流方向，可实现半导体电堆热端24和半导体电堆冷端25两端的交换，当半导体加温箱5内温度高于设定值时，通过改变电流方向可进行加温箱5内的降温，实现输液袋或冲洗袋内液体温度的双向控制，避免单向的升高加热温度造成输液袋或冲洗袋内液体温度过高对药液产生不可逆的影响；所述半导体电堆热端24和半导体电堆冷端25之间需填充隔热材料避免能量的损失；为了增加加温效果，所述半导体加温箱5的箱壁设置有隔热和保温材料。
如图3a和3b所示，所述弹簧推拉系统7包括电机推拉装置26、弹簧推拉器27和压板16；所述压板16四周通过滑轨15安装在所述半导体加温箱5内；所述电机推拉装置26与压板16之间设有弹簧推拉器27。开始工作时，如图3a所示，两侧的电机推拉装置26拉紧弹簧推拉器27使其伸缩，推动两侧的压板16挤压置于中间的输液袋或冲洗袋，通过改变电机推拉装置26的工作电压控制弹簧推拉器27推动压板16的速度，以此改变输液的速度。当输液完成时，弹簧推拉系统7处于图3b所示的状态，输液停止，两侧的电机推拉装置26收回弹簧推拉器27使其回归原始压缩状态，装置结构简单易实现、挤压过程不产生噪音。
如图1所示，参数检测箱8位于外壳1的下部，参数检测箱8内部安装输液流速检测模块14和气泡检测模块13。所述输液流速检测模块14根据第一超声波传感器检测输液管10的流量，由于输液管10管径较小，采用“W”型检测方式进行输液管10内液体流速的检测。所述气泡检测模块13根据第二超声波传感器检测输液管10是否出现气泡，利用超声波在两种声阻抗不同的界面上传播会产生散乱反射原理检测出输液管内气泡的有无及气泡大小。两个模块将检测到的数据信息反馈至控制模块，控制模块通过比较流速检测模块14检测的当前输液流速与初始设定输液流速进行比较，当发现两者数值有偏差时，调节弹簧推拉系统7的挤压速度来控制当前输液流速使其维持为初始设定输液流速。同时，控制模块根据气泡检测模块13判断出有气泡且其大小超出患者承受范围外时停止输液，并通知医护人员清除气泡后再继续输液。
所述半导体加温箱5底部中央和参数检测箱8的底部中央设有管道插孔12，输液管10分别从参数检测箱8底部的管道插孔12穿插进入半导体加温箱5连接输液袋或冲洗袋，管道插孔12内设有毛细管阻止半导体加温箱5体内热量的流失。
如图4所示，所述输液管保温装置包括保温软管11和加热丝28，所述保温软管11包裹在输液管10外侧，所述保温软管11内嵌入碳纤维加热丝28，对碳纤维丝通入电流对其加热并通过热传导传递给保温软管11，保温软管11再经热传导加热输液管10实现输液管的保温；所述保温软管11为耳朵形状的软管延伸至输液管10的末端包裹着输液管10，通过支撑架9固定在外壳1底部。所述保温软管11内部设有温度传感器，型号为DS18B20，温度传感器通过铺设在保温软管11内部的传感器线路轨道29延伸至保温软管11末端，实现输液管10末端温度的实时检测和反馈。
所述保温软管11实现输液管10内液体经半导体加温后的保温，保温软管11延伸至输液管10末端，保证流入患者体内的温度实时可控；当遇到普通输液管在慢速输液的情况时，保温软管11就可以满足输液过程的加温，而不需开启上端的半导体加温系统，减小了工作功率，实现了大容量输液加温和小容量慢速加温两种工作模式的转换。
本发明所述医用大容量输液半导体式快速加温装置在应用时其工作方式包括如下步骤：
步骤1)将加温装置主体固定于医用输液架上，观察各模块是否处于初始状态，以及弹簧推拉系统7是否回到原始位置。
步骤2)打开拉门6，将输液袋或冲洗袋放入半导体加温箱5中，将输液管10从参数检测箱8底部的管道插孔12穿插进入半导体加温箱5连接输液袋或冲洗袋，确保连接准确后，关闭拉门6，通电。
步骤3)在屏显模块2的按键模块处设置加温参数，包括：当前输液袋容量选择、加热温度、加热时间、输液流速、保温装置的保温温度等，参数设置完成后，开始加温，然后对患者实施穿刺插针。
步骤4)弹簧推拉系统7开始工作，根据设定的输液流速调整弹簧推拉器推拉的速度，使当前的输液速度维持在设定值。
步骤5)参数检测箱8对当前输液流速和气泡有无情况进行检测，数据处理中心将当前加温和检测数据通过参数显示屏3显示供医护人员和患者读取，同时通过无线通信模块4传送至远端的护士站，医护人员同时观察几组设备的数据，对发现异常的设备做出及时的查看与反馈。
步骤6)当输液袋或冲洗袋内药液即将输完时，通知医护人员采取拔针措施，输液完成时，停止加热，弹簧推拉系统7回归原始位置，加温过程结束。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种医用大容量输液半导体式快速加温装置，其特征在于，包括半导体加温箱(5)和传感器；所述半导体加温箱(5)内两侧分别内设有弹簧推拉系统(7)，用于挤压输液袋；所述半导体加温箱(5)内设有半导体加温装置(17)，用于加热输液袋；至少一种所述传感器用于检测输液袋输出的流速和判断是否存在气泡；至少另一种所述传感器用于检测半导体加温箱(5)的温度。
2.根据权利要求1所述的医用大容量输液半导体式快速加温装置，其特征在于，所述弹簧推拉系统(7)包括电机推拉装置(26)、弹簧推拉器(27)和压板(16)；所述压板(16)通过滑轨(15)安装在所述半导体加温箱(5)内；所述电机推拉装置(26)与压板(16)之间设有弹簧推拉器(27)。
3.根据权利要求1所述的医用大容量输液半导体式快速加温装置，其特征在于，还包括外壳(1)和屏显模块(2)；所述外壳(1)内放置半导体加温箱(5)，所述屏显模块(2)嵌入外壳(1)上，所述屏显模块(2)包括无线通信模块(4)、参数显示屏(3)、控制模块和按键模块(18)；所述按键模块(18)用于外部输入参数设定；所述控制模块根据所述按键模块(18)的输入和传感器反馈的检测值控制半导体加温装置(17)和弹簧推拉系统(7)；所述参数显示屏(3)用于实时显示传感器反馈的检测值；所述无线通信模块(4)通过无线传输将传感器反馈的检测值传送至远端。
4.根据权利要求3所述的医用大容量输液半导体式快速加温装置，其特征在于，所述传感器包括红外测温传感器和超声波传感器；所述红外测温传感器安装在半导体加温箱(5)内部用于检测半导体加温箱(5)的温度；所述超声波传感器位于输液袋输出的输液管(10)附近，用于检测输液袋输出的流速和判断导管内是否存在气泡。
5.根据权利要求4所述的医用大容量输液半导体式快速加温装置，其特征在于，所述控制模块根据超声波传感器的输液管(10)的流速控制所述弹簧推拉系统(7)的挤压速度；所述控制模块根据红外测温传感器检测的温度控制半导体加温装置(17)加热温度。
6.根据权利要求1所述的医用大容量输液半导体式快速加温装置，其特征在于，所述半导体加温箱(5)底部中央设有管道插孔(12)，所述管道插孔(12)内设有毛细管，用于半导体加温箱(5)体内热量的流失。
7.根据权利要求1-6任一项所述的医用大容量输液半导体式快速加温装置，其特征在于，还包括输液管保温装置，所述输液管保温装置包裹在输液管(10)外侧，用于防止输液管(10)输液过程中温度损失。
8.根据权利要求7所述的医用大容量输液半导体式快速加温装置，其特征在于，所述输液管保温装置包括保温软管(11)和加热丝(28)，所述保温软管(11)包裹在输液管(10)外侧，所述保温软管(11)内嵌入加热丝(28)，用于给输液管(10)内液体加热；所述保温软管(11)内嵌入温度传感器，用于反馈输液管(10)表面的温度。
CN202010382363.1A 2020-03-05 2020-05-08 一种医用大容量输液半导体式快速加温装置 Pending CN111558115A (zh)

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