CN113143277A - 一种尿量检测仪及分布式尿量检测系统 - Google Patents

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牟春英
屈秋民
罗国刚
韩建峰
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Abstract

本发明提供一种尿量检测仪及分布式尿量检测系统,包括接尿器、压力传感器模块、单片机和人机交互界面;压力传感器模块包括挂钩、传感器测量电桥和信号放大调理电路;接尿器挂在所述挂钩上时,传感器测量电桥产生称重模拟信号;信号放大调理电路用于接收传感器测量电桥输出的称重模拟信号,将其进行差分放大;单片机接收用户输入的测量参数,并获取差分放大后的称重模拟信号,通过将放大后的称重模拟信号转换成为数字量,输出尿量检测值;人机交互界面支持用户输入设定测量参数和显示单片机输出的尿量检测值。与现有技术相比,基于传感器,利用计算机及网络技术,可以快速便捷、实时地监测尿量,尤其是多点检测、统计,减轻的护理人员的劳动强度。

Description

一种尿量检测仪及分布式尿量检测系统
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域,具体涉及一种尿量检测仪及分布式尿量检测系统。
背景技术
尿量检测是危重患者重要的生命体征之一,受肾小球滤过率、肾小管重吸收和浓缩与稀释功能相关,此外还与每日液体入量、活动量等密切相关。一般健康成人尿量约为1-1.5L/24小时。当使用利尿剂或者静脉输液过多时、可出现病理性多尿、常见于内分泌疾病、糖尿病、慢性肾炎、肾功能不全的等。少尿患者多见于脱水、缺水或者出汗过多者,可见于各种原因引起的脱水、严重腹泻、呕吐大面积烧伤、休克、大面积烧伤等。重症低蛋白血症等也可引起全身水肿、有效血容量降低。将尿量作为生命体征一部分检测及记录,对于早期发现脱水、如休克患者等的抢救非常重要。
但目前应用的尿量检测多为手动测量,通过尿液漏斗接取尿液人工手动读数,对于分泌量少的尿液,无法及时获得准确读数。
发明内容
本发明提出一种分布式尿量检测仪及系统,能够快速便捷、实时地监测尿量,减轻的护理人员的劳动强度。
为了实现以上目的,本发明提出以下技术方案:
一种尿量检测仪,包括:接尿器、压力传感器模块、单片机和人机交互界面;其中,压力传感器模块包括挂钩、传感器测量电桥和信号放大调理电路;
所述接尿器挂在所述挂钩上时,所述传感器测量电桥产生称重模拟信号;
所述信号放大调理电路用于接收传感器测量电桥输出的称重模拟信号,将其进行差分放大;
所述单片机用于接收用户输入的测量参数,并获取差分放大后的称重模拟信号,通过将放大后的称重模拟信号转换成为数字量,输出尿量检测值;
所述人机交互界面用于支持用户输入设定测量参数和显示单片机输出的尿量检测值。
较佳的,所述传感器测量电桥采用电阻应变式传感器。
较佳的,所述传感器测量电桥的输入端接有稳压二极管,用于稳定电桥的输入电压。
较佳的,所述传感器测量电桥的一个桥臂串联可调电阻R12,用于调整零点。
较佳的,所述信号放大调理电路进行两级差分放大。
较佳的,所述信号放大调理电路采用LM358集成运算放大器,所述单片机采用芯片SPCE061A。
较佳的,所述人机交互界面包括键盘和显示器。
较佳的,所述按键使用IOB0-IOB4,共4个按键;所述显示器采用SPLC501液晶模组,采用并行方式,使用IOA4-15共12根I/O口线。
较佳的,该尿量检测仪还包括报警单元,所述单片机通过阈值判断向报警单元发出报警指令时,报警单元产生声/光报警。
本发明还提供一种分布式尿量检测系统,包括上述尿量检测仪,其中多个尿量检测仪作为分布式的多个监测节点;
尿量检测仪的单片机经数据传输链路传送到主机,所述数据传输链路设置有电平转换单元和通道选择开关;其中,电平转换单元用于将单片机输出的TTL电平转换成PC机能接收的电平信号,通道选择开关用于主机控制选择获取目标监测节点的数据。
较佳的,所述电平转换单元采用芯片MAX232,所述通道选择开关采用单端8通道多路开关CD4051。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
基于传感器实时称重监测尿量,再利用信号放大调理电路接收到称重模拟信号,将其差分放大,采用单片机将用户输入的测量参数以及称重模拟信号,转换成数字量,输出尿量检测值,再进行观测、分析、报警等检测过程。由此基于传感器,利用计算机技术和网络技术,可以快速便捷、实时地监测尿量,尤其是多点检测、统计,减轻的护理人员的劳动强度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为分布式尿量检测系统的结构示意图。
图2为分布式尿量检测仪的电路原理示意图。
图3为传感器测量电桥以及信号放大调理电路的示意图。
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作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。
如图1所示,该分布式尿量检测系统包括主机和多个尿量检测仪。
尿量检测仪由接尿器(尿袋)、压力传感器、信号放大调理电路、A/D转换器、单片机、键盘和显示器组装,构成分布式的节点,用于控制、检测各个病人的尿量。
主机为服务器,用于控制、统计、检测整个病房所有病人的尿量情况。
本实施例利用传感器将尿液的微弱的称重信号,经高精度的差分放大,输入到单片机里,经过单片机里的A/D转换器将放大后称重模拟信号转换成数字量提供,再进行观测、分析、报警等检测过程,然后在通过网络技术将数据上传到主机上进一步地分析。
如图2所示,分布式尿量检测仪以SPCE061A为核心,SPCE061A内部有8路10位精度的A/D转换器,可以直接将传感器信号放大后输入其A/D转换通道。SPCE061A实时采样尿液重量,计算出尿液量,通过LCD将监控数值显示出来,同时通过UART接口传送到主机。
1)压力传感器电路
压力传感器电路包括传感器测量电桥和信号放大调理电路两部分。
传感器测量电桥采用电阻应变式传感器。电阻应变式传感器包括两个部分:第一部分是根据所受力大小而线性变形的悬臂梁金属部件;第二部分是可根据弹性体的变形大小而改变其电阻的应变片。电阻应变式传感器可以将尿量重量转换成电压量。
传感器测量电桥以及信号放大调理电路整体如图3所示,应变片电阻R1、R2、R3和R4组成传感器测量电桥,为了保证电桥输出电压信号的稳定性,电桥的输入电压通过TL431稳至2.5V。从电桥获取的差分信号通过两级运放放大后输入单片机。电桥的一个桥臂采用可调电阻R12,通过调节R12可以调整输入到运放的差分电压信号大小,通常用于调整零点。信号放大调理电路采用LM358集成运算放大器,为了防止单级放大倍数过高带来的非线性误差,放大电路采用两级放大,前一级约为10倍,后一级约为3倍。当尿袋的重量变化时,输入放大电路的差分信号变大,放大电路的输出电压Av对应升高。
2)按键和显示电路
按键使用IOB0-IOB4,共4个按键。显示电路采用SPLC501液晶模组,采用并行方式,使用IOA4-15共12根I/O口线。
3)监测数据传输
监测点与主机的数据传输通过MAX232和CD4051完成。其中MAX232将单片机输出的TTL电平转换成PC机能接收的232电平;而CD4051是单端8通道多路开关,用来控制选择主机要输入的哪一个检测仪的数值。
本发明的使用方法:
使用时先将尿袋挂在检测仪传感器的挂钩上。通过测量仪去除尿袋的毛重,通过键盘选择测量时间。可以选择半小时,一小时等等。当病人的尿量排入尿袋中,如选如一小时就是屏幕就显示出病人一小时所排出的尿量以及尿液流量等数据。如果要带中原有的尿液,可通过测量仪,去除原来尿袋的重量,进一步计算。当尿袋装满尿袋时,可通过尿袋的排尿口排出尿液继续测量,也可以更换新的尿袋进行测量。
由此,可以实现自动测量尿量、监测尿量,并进一步分析一小时、2小时、24小时尿量的规律。
由于测量仪是一体化设计,整体性能,整体性能效果好。护理人员的只需要更换尿袋,从而减少了病人医疗费用的负担。
综上所述,我们利用传感器(电阻应变片)将尿液的微弱的称重信号,经高精度的差分放大,输入到单片机里,经过单片机里的A/D转换器将放大后称重模拟信号转换成数字量提供,再进行观测、分析、报警等检测过程,然后在通过网络技术将数据上传到主机上进一步地分析。
整个系统以SPCE061A为核心,SPCE061A内部有8路10位精度的A/D转换器,可以直接将传感器信号放大后输入其A/D转换通道。SPCE061A实时采样尿液重量,计算出尿液量,通过LCD将监控数值显示出来,同时通过UART接口传送到主机。
因此,本发明能够快速便捷地监测尿量,尤其是多点检测、统计,减轻的护理人员的劳动强度。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种尿量检测仪,其特征在于,包括:接尿器、压力传感器模块、单片机和人机交互界面;其中,压力传感器模块包括挂钩、传感器测量电桥和信号放大调理电路;
所述接尿器挂在所述挂钩上时,所述传感器测量电桥产生称重模拟信号;
所述信号放大调理电路用于接收传感器测量电桥输出的称重模拟信号,将其进行差分放大;
所述单片机用于接收用户输入的测量参数,并获取差分放大后的称重模拟信号,通过将放大后的称重模拟信号转换成为数字量,输出尿量检测值;
所述人机交互界面用于支持用户输入设定测量参数和显示单片机输出的尿量检测值。
2.根据权利要求1所述的一种尿量检测仪,其特征在于,所述传感器测量电桥采用电阻应变式传感器。
3.根据权利要求2所述的一种尿量检测仪,其特征在于,所述传感器测量电桥的输入端接有稳压二极管,用于稳定电桥的输入电压。
4.根据权利要求2所述的一种尿量检测仪,其特征在于,所述传感器测量电桥的一个桥臂串联可调电阻R12,用于调整零点。
5.根据权利要求1所述的一种尿量检测仪,其特征在于,所述信号放大调理电路进行两级差分放大。
6.根据权利要求1所述的一种尿量检测仪,其特征在于,所述信号放大调理电路采用LM358集成运算放大器,所述单片机采用芯片SPCE061A。
7.根据权利要求1所述的一种尿量检测仪,其特征在于,所述人机交互界面包括键盘和显示器。
8.根据权利要求7所述的一种尿量检测仪,其特征在于,所述按键使用IOB0-IOB4,共4个按键;所述显示器采用SPLC501液晶模组,采用并行方式,使用IOA4-15共12根I/O口线。
9.根据权利要求1所述的一种尿量检测仪,其特征在于,该尿量检测仪还包括报警单元,所述单片机通过阈值判断向报警单元发出报警指令时,报警单元产生声/光报警。
10.分布式尿量检测系统,其特征在于,包括主机和多个权利要求1所述的尿量检测仪,其中多个尿量检测仪作为分布式的多个监测节点;
尿量检测仪的单片机经数据传输链路传送到主机,所述数据传输链路设置有电平转换单元和通道选择开关;其中,电平转换单元用于将单片机输出的TTL电平转换成PC机能接收的电平信号,通道选择开关用于主机控制选择获取目标监测节点的数据。
11.根据权利要求10所述的分布式尿量检测系统,其特征在于,所述电平转换单元采用芯片MAX232,所述通道选择开关采用单端8通道多路开关CD4051。
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