CN116983511B - 气泡检测方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种气泡检测方法及电路，该方法包括：将获取气泡报警阈值，该气泡报警阈值用于指示触发报警的气泡大小；根据气泡报警阈值调整目标信号，该目标信号为超声波处理电路将接收的电压信号进行放大处理后的输出信号；若目标信号处于高电平的持续时间小于或等于目标时间，则确定管路中存在气泡并报警。本申请能够根据气泡报警阈值调节气泡检测条件，从而可自动调节气泡检测的灵敏度，以适应不同应用场景的需求。
Description
技术领域
本申请涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种气泡检测方法及电路。
背景技术
输液管和输液控制器广泛应用于医疗设备和患者的治疗过程中，而气泡检测既是流体管路的安全要求，也是技术难点。目前基于压电陶瓷片的超声透传检测法是最常见的气泡检测方式之一，该方法利用超声波在透过药液/血液和空气时的衰减比例不同的原理，通过检测接收信号的信号强度来判断输液管中是否存在气泡。
然而，输液泵在不同的应用场景中对气泡的容忍度不同，气泡检测过于灵敏可能会导致输液器或输液控制器频繁处理报警影响使用；而气泡检测过于迟钝则可能会导致气泡漏检，造成安全事故。
发明内容
本申请实施例提供了一种气泡检测方法及电路，能够根据气泡报警阈值调节气泡检测条件，以适应不同应用场景的需求。
第一方面，本申请实施例提供一种气泡检测方法，应用于气泡检测电路，所述气泡检测电路包括超声波发射驱动电路、超声波处理电路、气泡传感器和控制单元，所述方法包括：
获取气泡报警阈值，所述气泡报警阈值用于指示触发报警的气泡大小；
根据所述气泡报警阈值调整目标信号，所述目标信号为所述超声波处理电路将接收的电压信号进行放大处理后的输出信号；
若所述目标信号处于高电平的持续时间小于或等于目标时间，则确定管路中存在气泡并报警。
第二方面，本申请实施例提供的一种气泡检测电路，所述气泡检测电路包括超声波发射驱动电路、超声波处理电路、气泡传感器和控制单元，所述控制单元用于：
获取气泡报警阈值，所述气泡报警阈值用于指示触发报警的气泡大小；
根据所述气泡报警阈值调整目标信号，所述目标信号为所述超声波处理电路将接收的电压信号进行放大处理后的输出信号；
若所述目标信号处于高电平的持续时间小于或等于目标时间，则确定管路中存在气泡并报警。
第三方面，本申请实施例提供一种流体输送系统，所述流体输送系统包括上述第二方面所述的气泡检测电路。
第四方面，本申请实施例提供一种医疗设备，所述医疗设备包括处理器、存储器、通信接口，以及一个或多个程序，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置由所述处理器执行，所述程序包括用于执行上述第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤的指令。
第五方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行上述第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤。
第六方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，其中，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如本申请实施例第一方面所述的方法中所描述的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。
本申请提供的技术方案，将获取气泡报警阈值，该气泡报警阈值用于指示触发报警的气泡大小；根据气泡报警阈值调整目标信号，该目标信号为超声波处理电路将接收的电压信号进行放大处理后的输出信号；若目标信号处于高电平的持续时间小于或等于目标时间，则确定管路中存在气泡并报警。本申请能够根据气泡报警阈值调节气泡检测条件，从而可自动调节气泡检测的灵敏度，以适应不同应用场景的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种气泡检测电路的框图；
图2是本申请实施例提供的一种电压调节电路的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的一种增益放大电路的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种超声波发射驱动电路的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种信号处理电路的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的一种气泡检测方法的流程示意图；
图7是本申请实施例提供的一种管路中存在气泡的信号示意图；
图8是本申请实施例提供的一种管路中未存在气泡的信号示意图；
图9是本申请实施例提供的一种减小偏置电压时的信号变化示意图；
图10是本申请实施例提供的一种医疗设备的结构示意图。
具体实施方式
为了本技术领域人员更好理解本申请的技术方案，下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的部分实施例，而并非全部的实施例。基于本申请实施例的描述，本领域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，都属于本申请所保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、软件、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是还包括没有列出的步骤或单元，或还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请中的气泡检测方法以及气泡检测电路可用于医疗器械中的输送流体的输液管或流体输送系统中的管路，如心室辅助系统中的输液管、透析管路装置中的输液管等。气泡检测电路可设置在输液管上，通过产生超声波信号来实时检测流体管路中是否存在气泡，并在输液管中的气泡大小超过设定值时进行报警。
如图1所示，气泡检测电路可包括控制单元、超声波发射电路、超声波处理电路和气泡传感器。控制单元分别连接超声波发射驱动电路和超声波处理电路，用于向超声波发射驱动电路发送固定频率的PWM信号（如2MHz的方波），以作为超声波发射驱动电路的原始输入；同时接收超声波处理电路的输出信号，以分析输液管中是否存在超过设定值大小的气泡，进而可在输液管中存在该设定值大小的气泡时触发警报等。超声波发射驱动电路用于增加PWM信号的驱动能力，超声波处理电路用于对气泡传感器输出的信号进行处理。
其中，该气泡传感器的发射端和接收端分别相对设置在输液管的外表面。该气泡传感器可以是压电陶瓷传感器，该压电陶瓷传感器在有电压输入时，会随电压和频率变化产生振动，使机械变形来发出超声波能量；而在接收到超声波能量时，跟着超声波频率振动，产生一个电压信号。气泡传感器的发射端连接超声波发射驱动电路，根据超声波发射驱动电路输出的驱动信号产生超声波信号，超声波信号穿过输液管后被气泡传感器的接收端接收，气泡传感器的接收端将接收到的超声波信号转换为电压信号。其中超声波通过气体介质时衰减较大，得到的电压信号较小，通过液体介质时衰减较小，得到的电压信号较大；进而可根据输出电压信号来确定流体管路中是否存在气泡。
示例的，该压电陶瓷传感器的谐振频率可为0~4MHz。
在本申请中，超声波处理电路可包括增益放大电路和电压调节电路，该电压调节电路连接控制单元，用于根据控制单元的驱动信号控制输出增益放大电路的偏置电压Voffest，该电压调节电路连接增益放大电路，用于根据该偏置电压Voffest控制超声波处理电路输出信号的平均值。
示例的，如图2所示，该电压调节电路包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4。
其中，第一电阻R1的一端分别连接基准电压Vref、第三电阻R3的一端、第五电阻R5的一端、第七电阻R7的一端和第九电阻R9的一端，第一电阻R1的另一端分别连接第二电阻R2的一端、第四电阻R4的一端、第六电阻R6的一端、第八电阻R8的一端和第十电阻R10的一端，第三电阻R3的另一端分别连接第一晶体管Q1的基极和电压调节电路的第一控制端PA1，第四电阻R4的另一端连接第一晶体管Q1的集电极，第五电阻R5的另一端分别连接第二晶体管Q2的基极和电压调节电路的第二控制端PA2，第六电阻R6的另一端连接第二晶体管Q2的集电极，第七电阻R7的另一端分别连接第三晶体管Q3的基极和电压调节电路的第三控制端PA3，第八电阻R8的另一端连接第三晶体管Q3的集电极，第九电阻R9的另一端分别连接第四晶体管Q4的基极和电压调节电路的第四控制端PA4，第十电阻R10的另一端连接第四晶体管Q4的集电极，第二电阻R2的另一端、第一晶体管Q1的发射极、第二晶体管Q2的发射极、第三晶体管Q3的发射极和第四晶体管Q4的发射极均接地。
示例的，上述第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10的阻值均相等。
在本申请中，第一电阻R1与第二电阻R2并联，控制单元通过向第一控制端PA1、第二控制端PA2、第三控制端PA3和第四控制端PA4中的至少一个发送高电平的驱动信号，使第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4中的至少一个处于导通状态，增加与第二电阻R2并联的电阻，使得电压调节电路的阻值降低，从而减小增益放大电路的偏置电压Voffest。
示例的，基准电压Vref为3.3V，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10的阻值均为10K。在第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4均处于截止状态时，电压调节电路输出的偏置电压Voffest为1.65V；在第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4中的任一个处于导通状态时，电压调节电路输出的偏置电压Voffest为1.1V；在第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4中的任两个处于导通状态时，电压调节电路输出的偏置电压Voffest为0.825V；在第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4中的任三个处于导通状态时，电压调节电路输出的偏置电压Voffest为0.66V；在第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4均处于导通状态时，电压调节电路输出的偏置电压Voffest为0.55V。
需要说明的是，本申请中对于第一电阻R1和第二电阻R2并联的电阻的数量并不限制，也就是说，根据应用场景的需求，电压调节电路中还可以设置更多数量的晶体管，以及与第一电阻R1、第二电阻R2并联的电阻，以使得电压调节电路输出更多不同大小的偏置电压。同时本申请也可以通过设置电压调节电路中电阻的阻值以设置偏置电压的上限值。
示例的，本申请中电压调节电路中的第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4也可以用数字电位器替代，且其他可具有与电压调节电路中晶体管相同功能的元器件或电路也适用于本申请，本申请对设置偏置电压Voffest的具体电路并不进行限制，其他可实现与电压调节电路相同功能的电路也可适用于本申请。
上述增益放大电路可包括：第一放大电路、滤波电容C3和第二放大电路，一级放大电路连接滤波电容C3，滤波电容C3的另一端连接第二放大电路。其中第一放大电路和第二放大电路完全相同，气泡传感器接收端输出的电压信号Rx_Ultrasound经过增益放大电路的两次放大，可得到具有直流分量的放大后的正弦信号Air_Amplified。
其中，第一放大电路和第二放大电路可如图3所示，包括：第一电容C1、第二电容C2、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15和运算放大器。第一电容C1的一端分别连接第一放大电路或第二放大电路的输入端和第十一电阻R11的一端，第一电容C1的另一端接地，第十一电阻R11的另一端分别连接运算放大器的正相输入端和第十三电阻R13的一端，第十三电阻R13的另一端连接电压调节电路的输出端，运算放大器的反相输入端分别连接第十二电阻R12的一端和第十四电阻R14的一端，第十二电阻R12的另一端接地，第十四电阻R14的另一端分别连接滤波电容C3和运算放大器的输出端，第十五电阻R15的一端分别连接第二电容C2的一端和运算放大器的电源端，第十五电阻R15的另一端连接DC电源，第二电容C2的另一端接地。
第一放大电路能够将接收的Rx_Ultrasound信号进行差分放大，控制单元通过控制电压调节电路中多个晶体管的导通来控制为基准源提供的偏置电压Voffest，进而调节差分放大后信号的平均值。通过调节差分放大后信号的平均值可设置气泡报警阈值，进而可根据该报警阈值设置气泡检测阈值以适应不同应用场景。
在本申请中，气泡检测度越灵敏，电压调节电路输出的偏置电压Voffest越小，即控制单元将电压调节电路中晶体管处于导通状态的数量越多。
示例的，如图4所示，超声波发射驱动电路包括：第一反相器U1、第二反相器U2、第三反相器U3、第四电容C4和第十六电阻R16，第十六电阻R16的一端连接控制单元，另一端连接第一反相器U1的输入端，第一反相器U2的输出端分别连接第二反相器U2的输入端和第三反相器U3的输入端，第二反相器U2和第三反相器U3的输出端均连接气泡传感器的发射端，第一反相器U1的电源端分别连接DC电源和第四电容C4的一端，第四电容C4的另一端接地。
在检测气泡时，控制单元生成一个2MHz的方波并发送给超声波发射驱动电路，该方波经过反相器两次反向后增加了方波的驱动能力，进而将反向后的信号Tx_Ultrasound输出到气泡传感器的发射端。
进一步地，超声波处理电路还可包括信号处理电路，该信号处理电路连接第二放大电路，用于将放大后的信号Air_Amplified与基准电压Vref进行比较，以判断输液管中是否存在气泡。
如图5所示，该信号处理电路包括第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、比较器和第五电容C5。第十七电阻R17的一端连接第二放大电路，第十七电阻R17的另一端连接比较器的正相输入端，比较器的反相输入端分别连接第十八电阻R18的一端和第十九电阻R19的一端，第十八电阻R18的另一端连接基准电压Vref，第十九电阻R19的另一端接地，比较器的输出端作为超声波处理电路的输出端，第五电容C5的一端分别连接基准电压Vref和比较器的电源端，第五电容C5的另一端接地。
该信号处理电路主要由比较器运放组成。将放大后的信号Air_Amplified与基准电压Vref进行比较，若Air_Amplified大于基准电压Vref，比较器输出高电平；若Air_Amplified小于基准电压Vref，比较器输出低电平。因此比较器输出的波形是一个频率为2MHz的、脉宽随气泡大小变化的脉冲信号。控制单元通过读取该脉冲信号高电平的持续时间可判断输液管中是否存在气泡，进而在存在气泡时进行报警。
在本申请中，通过将比较器将信号的幅值大小转换为高电平时间，进而通过高电平持续时间来判断气泡大小。在放大电路中，信号的最高值和最低值容易失真，本申请通过比较高电平时间，而不是通过比较幅值大小，可使电路不易受干扰，进而提高气泡检测的精确度。
结合上述描述，下面从方法示例的角度描述本申请。
请参阅图6，图6为本申请实施例提供的一种气泡检测方法流程示意图，应用于如图1-图5所示的气泡检测电路。如图6所示，该方法包括如下步骤。
S610、获取气泡报警阈值，所述气泡报警阈值用于指示触发报警的气泡大小。
在实际应用中，不同应用场景下产生的气泡大小以及对气泡大小的容忍度不同，如不同输液管的大小、输液速度以及驱动方式下产生的气泡大小可能不同，且不同医疗设备或治疗方式对气泡大小的要求也不同。因此用户可根据应用场景的需求和/或对医疗设备的安全要求，设置气泡报警阈值，即管路中气泡小大的最大值，当检测到管路中存在该气泡报警阈值的气泡时，控制单元进行报警，以通知用户管路中存在可影响用户安全的气泡。也就是说，该气泡报警阈值是触发报警的条件，当管路中的气泡大小大于该气泡报警阈值时，控制单元才会报警。
其中，该气泡报警阈值可以是用户输入或设置的气泡大小，也可以是控制单元根据当前的应用场景和/或医疗设备的类别确定的气泡大小，本申请实施例对此不做限定。
在本申请中，用户可根据需求设置管路中气泡大小的最大值，在检测到管路中存在大于该气泡大小的气泡时立即进行报警，使得该气泡检测方法及电路可适用于不同应用场景和医疗设备，在满足用户需求的同时提高用户安全。
示例的，所述获取气泡报警阈值包括：获取所述管路的应用场景；根据所述应用场景确定气泡最大值，所述气泡最大值为目标用户可接收气泡的最大值，所述目标用户为使用所述管路的用户，获取医疗设备的应用部分等级和/或类别，根据所述应用部分等级和/或类别确定气泡灵敏度；根据所述气泡灵敏度和所述气泡最大值计算所述气泡报警阈值。
其中，管路的用途可包括：普通输液、术前输液、术中输液、术后输液等，输液又可根据输液管的大小、输液时长、注射液的粘度等进一步划分。通过管路的用途以及管路的输液参数确定该管路的具体应用场景，如因感冒输液、肾透析输液、术前药物输液、心脏手术中的输液、心室辅助装置的输液等。
控制单元可预先存储不同应用场景下对应的气泡最大值，该气泡最大值为在气泡大小达到该值时会造成用户伤害的气泡大小。控制单元通过获取当前输液管的大小、输液时长、注射液的粘度以及管路的用途确定其应用场景，进而根据存储的映射关系确定该应用场景对应的气泡最大值。
医疗器械分类可分为一级产品类别、二级产品类别和三级产品类别。医疗器械的应用部分等级主要分为B类、BF类和CF类，其中三级产品类别和CF类的医疗设备对其使用的安全性要求最高，因此其对应的气泡灵敏度也越高。示例的，控制单元可预先存储不同应用部分等级和类别对应的气泡灵敏度，进而根据当前管路所处的医疗设备确定气泡灵敏度。
进一步地，可通过计算气泡最大值与气泡灵敏度的比值来确定上述气泡报警阈值。其中气泡灵敏度越大，即气泡检测越灵敏，气泡报警阈值越小。
本申请通过管路的输液参数以及医疗设备的等级确定当前的使用的应用场景，进而考虑当前应用场景对气泡大小的容忍度设置气泡报警阈值，可以满足用户需求以及提高用户安全。
S620、根据所述气泡报警阈值调整目标信号，所述目标信号为所述超声波处理电路将接收的电压信号进行放大处理后的输出信号。
在本申请中，增益放大电路中的偏置电压Voffest可决定超声波处理电路输出信号的平均值，而控制单元根据超声波处理电路的输出信号来判断管路中是否存在可触发报警的气泡。因此通过设置增益放大电路中的偏置电压Voffest可设置气泡报警阈值，也即通过设置偏置电压Voffest可使管路中的气泡大小达到气泡报警阈值时，控制单元从超声波处理电路的输出信号中可检测出气泡并报警。
可选的，所述根据所述气泡报警阈值调整目标信号，包括：根据气泡大小与信号值的映射关系，确定所述气泡报警阈值对应的目标值；控制所述电压调节电路的输出，以使所述目标信号的平均值为所述目标值。
其中，电压调节电路输出的偏置电压Voffest可控制超声波处理电路输出信号的平均值，因此控制单元可预先存储气泡大小与控制单元从超声波处理电路的输出信号中可检测出气泡并报警时该输出信号的平均值之间的关系，根据该映射关系确定气泡报警阈值对应的目标值，进而控制单元根据该目标值，控制输出给第一控制端PA1、第二控制端PA2、第三控制端PA3和第四控制端PA4的电平，以控制电压调节电路输出的偏置电压Voffest。
举例说明，若当前应用场景确定的目标值为1.1V，则控制单元可控制向第一控制端PA1输出高电平，向第二控制端PA2、第三控制端PA3和第四控制端PA4输出低电平，使得第一晶体管Q1处于导通状态、第二晶体管Q2、第三晶体管Q3和第四晶体管Q4处于截止状态，从而使电压调节电路输出1.1V的偏置电压Voffest。
S630、若所述目标信号处于高电平的持续时间小于或等于目标时间，则确定管路中存在气泡并报警。
在本申请中，超声波处理电路输出信号为脉冲信号，该脉冲信号的脉宽随气泡大小的变化而变化，其中脉宽越大气泡越小。控制单元通过读取脉冲信号高电平的持续时间可判断该气泡大小。
其中，该目标时间可设置为0，即放大后的Air_Amplified信号较小，始终小于基准电压Vref，使得脉冲信号Air_Pulse的高电平时间为0，说明此时管路中存在可触发报警的气泡，控制单元可触发报警。如图7所示，Air_Amplified均小于基准电压Vref，此时管路中存在气泡，控制单元进行报警。
示例的，该目标时间也可设置为常数，如100ns、200ns、300ns等，控制单元将脉冲信号Air_Pulse的高电平时间与目标时间进行比较，若Air_Pulse的高电平时间大于目标时间，则表示Air_Amplified信号足够大，管路中不存在气泡；若Air_Pulse的高电平时间小于或等于目标时间，则表示Air_Amplified信号较小，管路中存在气泡。
在一可能的示例中，所述方法还包括：若所述目标信号处于高电平的持续时间大于所述目标时间，获取基准时间，所述基准时间为标准信号处于高电平的持续时间，所述标准信号为所述管路中未存在气泡时所述超声波处理电路输出的信号；若第一差值大于或等于预设值，确定所述管路中存在微气泡，所述微气泡的大小小于所述气泡报警阈值，所述第一差值为所述基准时间与所述目标信号处于高电平的持续时间的差值；若所述第一差值小于所述预设值，减小所述目标值。
其中，若目标信号处于高电平的持续时间大于目标时间，此时有两种情形，第一种是管路中不存在气泡；第二种是管路中的气泡大小未达到气泡报警阈值。针对第二种情况，控制单元可将目标信号高电平的持续时间与基准时间进行比较，该基准时间为在同一偏置电压Voffest下管路中不存在气泡时超声波处理电路输出的脉冲信号的高电平持续时间，如图8所示。若基准时间与目标信号高电平的持续时间的差值大于或等于预设值，则表示当前可检测到管路中存在气泡，但存在的气泡大小未达到气泡报警阈值。若基准时间与目标信号高电平的持续时间的差值小于预设值，则表明当前管路中不存在气泡。其中该预设值可根据管路中可存在气泡时的最小的气泡大小确定。
进一步地，在一些应用场景中，为提高气泡检测的灵敏度，当未在管路中检测出当前设置的气泡报警阈值对应的气泡时，可降低气泡报警阈值，即减小偏置电压Voffest，以提高气泡检测的灵敏度。
示例的，所述减小偏置电压包括：控制向所述电压调节电路输入高电平的驱动信号，以增加所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管中处于导通状态的数量。
其中，气泡灵敏度与偏置电压Voffest成反比，目标信号处于高电平的持续时间与偏置电压Voffest成正比。在处于当前偏置电压下未检测到可触发报警的气泡时，控制单元可通过向电压调节电路输入高电平的驱动信号来驱动电压调节电路中晶体管的导通。其中晶体管导通的数量越多，偏置电压Voffest越小。
如图9所示，在偏置电压Voffest设置为1.65V的情况下，Air_Pulse的高电平时间不为0，此时未检测到气泡。因此控制单元可向电压调节电路的第一控制端输入高电平的驱动信号，使第一晶体管Q1导通，偏置电压Voffest为0.825V。在偏置电压Voffest设置为0.825V的情况下，Air_Pulse的高电平时间为0，此时可检测到触发报警的气泡。
可以看出，本申请提出了一种气泡检测方法，通过获取气泡报警阈值，该气泡报警阈值用于指示触发报警的气泡大小；根据气泡报警阈值调整目标信号，该目标信号为超声波处理电路将接收的电压信号进行放大处理后的输出信号；若目标信号处于高电平的持续时间小于或等于目标时间，则确定管路中存在气泡并报警。本申请能够根据气泡报警阈值调节气泡检测条件，从而可自动调节气泡检测的灵敏度，以适应不同应用场景的需求。
上述主要从方法侧执行过程的角度对本申请实施例的方案进行了介绍。可以理解的是，网络设备为了实现上述功能，其包含了执行各个功能相应的硬件结构和/或软件模块。本领域技术人员应该很容易意识到，结合本文中所提供的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，本申请能够以硬件或硬件和计算机软件的结合形式来实现。某个功能究竟以硬件还是计算机软件驱动硬件的方式来执行，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申请的范围。
在一个示例中，气泡检测电路包括超声波发射驱动电路、超声波处理电路、气泡传感器和控制单元。
所述控制单元用于：获取气泡报警阈值，所述气泡报警阈值用于指示触发报警的气泡大小；根据所述气泡报警阈值调整目标信号，所述目标信号为所述超声波处理电路将接收的电压信号进行放大处理后的输出信号；若所述目标信号处于高电平的持续时间小于或等于目标时间，则确定管路中存在气泡并报警。
本实施例中各电路用于执行图6中对应的实施例中各步骤，具体参阅图6以及图6对应的实施例中的相关描述，此处不再赘述。
上述气泡检测电路中各个电路、装置的划分仅用于举例说明，在其他实施例中，可将气泡检测电路按照需要划分为不同的电路、装置、元件，以完成上述电机的全部或部分功能。
关于气泡检测电路的具体限定可以参见上文中对于气泡检测方法的限定，在此不再赘述。上述气泡检测电路中的控制单元可通过软件、硬件及其组合来实现。上述各部件、装置、元件可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
本申请实施例中还提供了一种流体输送系统，包括上述实施例所述的气泡检测电路，其电路设计简单易用，安全可靠，其可根据应用场景调节气泡检测的灵敏度，提高了患者使用的安全性。
请参阅图10，图10是本申请实施例提供的一种医疗设备的结构示意图，该医疗设备包括：一个或多个处理器、一个或多个存储器、一个或多个通信接口，以及一个或多个程序；所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置由所述一个或多个处理器执行。
上述程序包括用于执行以下步骤的指令：获取气泡报警阈值，所述气泡报警阈值用于指示触发报警的气泡大小；根据所述气泡报警阈值调整目标信号，所述目标信号为所述超声波处理电路将接收的电压信号进行放大处理后的输出信号；若所述目标信号处于高电平的持续时间小于或等于目标时间，则确定管路中存在气泡并报警。
本申请实施例中还提供了一种医疗设备，该医疗设备包括上述实施例中的气泡检测电路。
本申请实施例中还提供了一种医疗设备，该医疗设备包括上述的流体输送系统。
本申请实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，一个或多个包含计算机可执行指令的非易失性计算机可读存储介质，当计算机可执行指令被一个或多个处理器执行时，使得处理器执行如上述实施例中的方法的步骤。
上述实施例中提供的气泡检测方法、气泡检测电路、医疗设备、流体输送系统及存储介质，通过设置气泡报警阈值来检测管路中的气泡，使得该气泡检测可适用于不同应用场景，且结构简单，在满足用户需求的同时提高用户安全，且具有重要的经济价值和推广实践价值。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如上述方法实施例中记载的任一方法的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本申请所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)，它用作外部高度缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDR SDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种气泡检测方法，其特征在于，应用于气泡检测电路，所述气泡检测电路包括超声波发射驱动电路、超声波处理电路、气泡传感器和控制单元，所述超声波处理电路包括增益放大电路和电压调节电路，所述电压调节电路连接所述控制单元，用于根据所述控制单元的驱动信号控制输出所述增益放大电路的偏置电压，所述电压调节电路连接所述增益放大电路，用于根据所述偏置电压控制所述超声波处理电路输出信号的平均值；
所述方法包括：
获取气泡报警阈值，所述气泡报警阈值用于指示触发报警的气泡大小；
根据所述气泡报警阈值调整目标信号，所述目标信号为所述超声波处理电路将接收的电压信号进行放大处理后的输出信号；
若所述目标信号处于高电平的持续时间小于或等于目标时间，则确定管路中存在气泡并报警；
若所述目标信号处于高电平的持续时间大于所述目标时间，获取基准时间，所述基准时间为标准信号处于高电平的持续时间，所述标准信号为所述管路中未存在气泡时所述超声波处理电路输出的信号；
若第一差值大于或等于预设值，确定所述管路中存在微气泡，所述微气泡的大小小于所述气泡报警阈值，所述第一差值为所述基准时间与所述目标信号处于高电平的持续时间的差值；若所述第一差值小于所述预设值，减小所述偏置电压；
其中，所述根据所述气泡报警阈值调整目标信号，包括：根据气泡大小与信号值的映射关系，确定所述气泡报警阈值对应的所述偏置电压；控制所述电压调节电路的输出，以使所述目标信号的平均值为所述偏置电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压调节电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管；
所述第一电阻的一端分别连接基准电压Vref、所述第三电阻的一端、所述第五电阻的一端、所述第七电阻的一端和所述第九电阻的一端，所述第一电阻的另一端分别连接所述第二电阻的一端、所述第四电阻的一端、所述第六电阻的一端、所述第八电阻的一端和所述第十电阻的一端，所述第三电阻的另一端分别连接所述第一晶体管的基极和所述电压调节电路的第一控制端，所述第四电阻的另一端连接所述第一晶体管的集电极，所述第五电阻的另一端分别连接所述第二晶体管的基极和所述电压调节电路的第二控制端，所述第六电阻的另一端连接所述第二晶体管的集电极，所述第七电阻的另一端分别连接所述第三晶体管的基极和所述电压调节电路的第三控制端，所述第八电阻的另一端连接所述第三晶体管的集电极，所述第九电阻的另一端分别连接所述第四晶体管的基极和所述电压调节电路的第四控制端，所述第十电阻的另一端连接所述第四晶体管的集电极，所述第二电阻的另一端、所述第一晶体管的发射极、所述第二晶体管的发射极、所述第三晶体管的发射极和所述第四晶体管的发射极均接地。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述减小所述偏置电压，包括：
控制向所述电压调节电路输入高电平的驱动信号，以增加所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管中处于导通状态的数量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取气泡报警阈值包括：
获取所述管路的应用场景；
根据所述应用场景确定气泡最大值，所述气泡最大值为目标用户可接收气泡的最大值，所述目标用户为使用所述管路的用户；
获取医疗设备的应用部分等级和/或类别；
根据所述应用部分等级和/或类别确定气泡灵敏度；根据所述气泡灵敏度和所述气泡最大值计算所述气泡报警阈值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标信号处于高电平的持续时间与所述偏置电压成正比。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标时间为0。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增益放大电路包括：第一放大电路、滤波电容和第二放大电路；第一放大电路连接所述滤波电容的一端，所述滤波电容的另一端连接所述第二放大电路，所述第一放大电路与所述第二放大电路的电路结构相同。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一放大电路包括：第一电容、第二电容、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻和运算放大器；所述第一电容的一端分别连接所述第一放大电路输入端和所述第十一电阻的一端，所述第一电容的另一端接地，所述第十一电阻的另一端分别连接所述运算放大器的正相输入端和所述第十三电阻的一端，所述第十三电阻的另一端连接所述电压调节电路的输出端，所述运算放大器的反相输入端分别连接所述第十二电阻的一端和所述第十四电阻的一端，所述第十二电阻的另一端接地，所述第十四电阻的另一端分别连接所述滤波电容和所述运算放大器的输出端，所述第十五电阻的一端分别连接所述第二电容的一端和所述运算放大器的电源端，所述第十五电阻的另一端连接DC电源，所述第二电容的另一端接地。
9.一种气泡检测电路，其特征在于，所述气泡检测电路包括超声波发射驱动电路、超声波处理电路、气泡传感器和控制单元，所述超声波处理电路包括增益放大电路和电压调节电路，所述电压调节电路连接所述控制单元，用于根据所述控制单元的驱动信号控制输出所述增益放大电路的偏置电压，所述电压调节电路连接所述增益放大电路，用于根据所述偏置电压控制所述超声波处理电路输出信号的平均值；
所述控制单元用于：
获取气泡报警阈值，所述气泡报警阈值用于指示触发报警的气泡大小；
根据所述气泡报警阈值调整目标信号，所述目标信号为所述超声波处理电路将接收的电压信号进行放大处理后的输出信号；
若所述目标信号处于高电平的持续时间小于或等于目标时间，则确定管路中存在气泡并报警；
若所述目标信号处于高电平的持续时间大于所述目标时间，获取基准时间，所述基准时间为标准信号处于高电平的持续时间，所述标准信号为所述管路中未存在气泡时所述超声波处理电路输出的信号；
若第一差值大于或等于预设值，确定所述管路中存在微气泡，所述微气泡的大小小于所述气泡报警阈值，所述第一差值为所述基准时间与所述目标信号处于高电平的持续时间的差值；若所述第一差值小于所述预设值，减小所述偏置电压；
其中，在根据所述气泡报警阈值调整目标信号方面，所述控制单元具体用于：根据气泡大小与信号值的映射关系，确定所述气泡报警阈值对应的所述偏置电压；控制所述电压调节电路的输出，以使所述目标信号的平均值为所述偏置电压。
10.一种流体输送系统，其特征在于，所述流体输送系统包括如权利要求9所述的气泡检测电路。
11.一种医疗设备，其特征在于，包括处理器、存储器和通信接口，所述存储器存储有一个或多个程序，并且所述一个或多个程序由所述处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-8任一项所述的方法中的步骤的指令。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行如权利要求1-8任一项所述的方法的步骤。
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