CN210044595U - 一种具有滴速调节的输液设备及无线输液系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有滴速调节的输液设备及无线输液系统，所述输液设备包括壳体、开关按键、控制电路以及与控制电路相连的电源、滴速测量传感器、输液终止传感器、调速装置和报警器；所述控制电路设置在壳体内部；所述开关按键设置在壳体表面；所述壳体表面还设有墨菲管安放槽和输液调速器安放槽；滴速测量传感器和输液终止传感器分别设于墨菲管安放槽内壁延长度方向延伸的不同位置处；所述调速装置包括滴速输入装置、驱动器和与输液调速器的摩擦轮啮合的齿轮。所述无线输液系统包括多个上述输液设备，分别用于控制输液管的输液总线和输液支线。本实用新型可以自动测量药液滴速，自动换药，并自动停止输液和进行报警，且不会污染输液管道。

Description

一种具有滴速调节的输液设备及无线输液系统

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，涉及一种具有滴速调节的输液设备及无线输液系统。

背景技术

目前，医院多采用一次性输液器进行输液，这种一次性输液器包括输液管道、墨菲管和调速器。病人可以通过调速器的摩擦轮来对输液速度进行控制。对于病情较重行动不便的病人，调节输液速度通常只能依靠陪在身边的亲朋好友代为操作。这需要陪护人员拥有极大的耐心和时间自由，因为滴速调节需要病人或陪护人员实时留心注意。一旦疏忽没有注意到药品注射完成，致使空气进入病人体内，后果将是非常严重的。

此外，输液时往往需要换药。每次换药病人或陪护人员需要尽快通知护士。通知护士换药的时机也很难把握。如果通知太早，为了不使药品浪费需要护士进行等待，这很大程度上耽误了护士宝贵的时间，而每一护士往往需要同时负责护理10-12个病号；如果通知太晚，则会延长病人的输液时间，增加病人及其家属的焦虑。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型旨在提供一种具有滴速调节的输液设备。

本实用新型还旨在提供一种具有滴速调节的无线输液系统。

技术方案：本实用新型所述的具有滴速调节的输液设备包括壳体、控制电路以及与控制电路相连的电源、开关按键、调节按键、滴速测量传感器、输液终止传感器、调速装置、液晶显示器、报警器和无线传输模块，以及设置在护士站的无线报警装置；所述控制电路设置在壳体内部；所述开关按键、调节按键和液晶显示器设置在壳体表面；所述壳体表面还设有墨菲管安放槽和输液调速器安放槽；滴速测量传感器和输液终止传感器分别设于墨菲管安放槽内壁对应于药液面上方和下方的不同位置处；所述调速装置包括驱动器和与驱动器相连的齿轮，所述齿轮与输液调速器的摩擦轮啮合。

进一步地，所述滴速测量传感器包括相向安置在墨菲管安放槽内壁的第一发光装置和第一感光装置；所述输液终止传感器包括相向安置在墨菲管安放槽内壁的第二发光装置和第二感光装置。

进一步地，第一和第二发光装置各自包括发光二极管LED；第一和第二感光装置各自包括光敏三极管、集成运算放大器和电压比较器；第一和第二感光装置中光敏三极管产生的脉冲信号分别经对应的集成运算放大器放大后，进入到对应的电压比较器并输出对应的标准低电平脉冲信号至控制电路。

进一步地，所述调速装置中的驱动器为步进驱动器；所述报警器包括第一可见光LED和第一蜂鸣器；所述无线报警装置包括显示器、第二可见光LED和第二蜂鸣器。

本发明的具有滴速调节的无线输液系统包括输液管、多个输液设备和设置在护士站的无线报警装置；所述输液管包括一条输液总线和分别与输液总线连通的多条输液支线；每一输液支线和所述输液总线各自包括一个墨菲管和一个输液调速器；所述多个输液设备分别固定在所述输液总线和各输液支线上；每一输液设备各自包括壳体、控制电路以及与控制电路相连的电源、开关按键、调节按键、滴速测量传感器、输液终止传感器、调速装置、液晶显示器、报警器和无线传输模块；所述控制电路设置在壳体内部；所述开关按键、调解按键和液晶显示器设置在壳体表面；所述壳体表面还设有墨菲管安放槽和输液调速器安放槽；滴速测量传感器和输液终止传感器分别设于墨菲管安放槽内壁对应于药液面上方和下方的不同位置处；所述调速装置包括滴速输入装置、驱动器和与输液调速器的摩擦轮啮合的齿轮；所述调节按键包括增速按键、减速按键和主机使能按键；所述无线报警装置设置在护士站。

进一步地，所述滴速测量传感器包括相向安置在墨菲管安放槽内壁的第一发光装置和第一感光装置；所述输液终止传感器包括相向安置在墨菲管安放槽内壁的第二发光装置和第二感光装置。

进一步地，第一和第二发光装置各自包括发光二极管LED；第一和第二感光装置各自包括光敏三极管、集成运算放大器和电压比较器；第一和第二感光装置中光敏三极管产生的脉冲信号分别经对应的集成运算放大器放大后，进入到对应的电压比较器并输出对应的标准低电平脉冲信号至控制电路。

进一步地，所述调速装置中的驱动器为步进驱动器；所述报警器包括第一可见光LED和第一蜂鸣器；所述无线报警装置包括显示器、第二可见光LED和第二蜂鸣器。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，其优点为：

1、可以自动测量药液滴速，自动监测药液是否注射完成，自动换药，并在全部药品注射完成时控制调速器摩擦轮自动停止输液并进行报警；

2、测量药液滴速和监测是否注射完成的过程在输液管道外部完成，不会污染输液管道。

附图说明

图1是本实用新型的具有滴速调节的输液设备的3D设计正视图；

图2是本实用新型的具有滴速调节的输液设备的3D设计后视图；

图3是本实用新型的具有滴速调节的输液设备的硬件系统框图；

图4是本实用新型的具有滴速调节的输液设备的滴速测量和输液终止传感器安放位置示意图；

图5是本实用新型的具有滴速调节的输液设备的液滴检测信号产生原理示意图；

图6是本实用新型的具有滴速调节的输液设备的滴速测量和输液终止传感器各自的电路图；

图7为本实用新型的具有滴速调节的无线输液系统的3D设计正视图；

图8为本实用新型的具有滴速调节的无线输液系统的3D设计后视图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图1，本实用新型的具有滴速调节的输液设备从硬件构成角度来说，包括控制电路、与控制电路相连的电源、液晶显示器、开关按键、调节按键、滴速测量传感器、输液终止传感器、报警器、调速装置和无线传输模块，以及设置在护士站的无线报警装置。如图2和3，控制电路设置在壳体内部，开关按键、调节按键和液晶显示器设置在壳体表面，壳体表面还设有墨菲管安放槽和输液调速器安放槽。其中，滴速测量传感器和输液终止传感器分别设于墨菲管安放槽内壁对应于药液面上方和下方的不同位置处。报警器包括LED警示灯和蜂鸣器。调速装置包括驱动器和与驱动器相连的齿轮，该齿轮能够与输液调速器的摩擦轮啮合。设置在护士站的无线报警装置包括显示器、LED警示灯和蜂鸣器。护士站的显示器可以显示出发出报警的输液设备所处的病床位置以及输液情况。

下面通过一个特定实施例进行进一步说明。在该实施例中，控制电路由单片机实现，显示器采用mini12864液晶屏。

1、关于电源

采用7.2V可替换锂电池作为电源。调速装置中的驱动器使用7.2V供电供电的直流电机。由于单片机和mini12864液晶屏均为5V供电，电源可与LM2940集成稳压模块连接，LM2940是一款低压差的线性稳压器，提供完善的过流保护和过热保护功能。另外，还将电池正极电位通过分压后输入单片机的一个A/D转换端口，用于电压监测，一旦欠压，单片机会及时发出低压警报。

2、关于滴速测量传感器和输液终止传感器

如图3和图4，滴速测量传感器和输液终止传感器被安置在墨菲管安放槽的内壁上对应于药液面上方和下方的不同位置处。

如图5，滴速测量传感器和输液终止传感器各自包含一对发光装置(LED)和感光装置(红外光敏三极管)。目前已知的测速和预警的方法有很多，如电极法和称重法等。电极法原理简单，造价极底，但其需要直接接触药液。所以这种方法容易造成药液变质并增加感染风险。称重法需要的高灵敏度的传感器所以其成本极高，否则达不到测量要求。本实用新型采用的光电传感器具有较高的性价比，且不会污染药液。

当液滴滴下经过红外光的过程中,液滴会在瞬间对红外光反射、散射和折射，从横截面穿过输液器的红外光的光强瞬间减少,红外接收管导通程度也在瞬间减小，因而产生一个脉冲信号。通过集成运算放大器将该电信号放大10倍后，进入到电压比较器输出标准的低电平脉冲信号。进入单片机进行速度计算和产生输液结束信号，如图6所示。

3、关于控制电路的单片机

采用STC15W4K56S4作为主控芯片。该单片机有56K的flash程序存储空间、2K的eeprom、4组UART串口和7个定时器以及路ADC。除此之外它还具有数量众多的I/O。该芯片内部资源极其丰富，可自行完成数据的掉电记忆、计数和AD采集等功能。

虽然该芯片上电即可工作，不需要传统的最小系统，但为了电路能稳定工作，还可以设置上电源去耦电容、高电平复位电路以及11.0592M晶振时钟电路，搭建了可靠的单片机工作基础。

4、关于其他硬件

其他电路硬件都比较成熟，和其他的主流电子产品硬件大体一致。例如，采用蓝牙无线传输模块进行无线数据传递；使用MINI12864液晶作为显示器；使用ULN2003驱动LED和蜂鸣器发出声光报警；同时使用ULN2003驱动步进电机带动调速齿轮进行调速；使用四个独立按键分别作为开关、增速按键、减速按键和主机使能按键。

上述具有滴速调节的输液设备在初始化后，首先检测电池是否欠压能否完成5小时的工作时间。如果欠压将提示更换电池，并强制停止输液工作。然后提示设定工作模式。工作模式设定完成后，进入正常工作状态。在正常工作状态时，循环检测有无滴速调节按键输入。判断当前滴速与目标滴速的差值并调节。滴速调节使用PID控制方法，从零开始快速调节至预设滴速，精确无超调。在显示器上刷新显示当前的滴速。液滴检测信号传入P32口，在开始计数计时和结束计数计时采用INT0中断的办法。当INT0为低电平时,使用定时器/计数器0(T0)计时器对某第一个脉冲来时开始计时到第二个脉冲来时停止计时，计算出任意时刻的两个液滴的时间间隔，换算出任意时刻的每分钟液滴数。输液结束信号接入P33口，当液位下降到传感器以下时，触发外部中断1(初始化时设为高优先级中断)。此时报警器摩擦轮关闭输液管并通过无线传输模块向护士站发送信号，同时发出声光报警。

将多个上述具有滴速调节的无线输液设备进行组合后，搭配特制的输液管，通过这多个输液设备协同作业可以得到一种实现自动换药功能的无线输液系统。以三个输液瓶的管理为例，上述无线输液系统如图7和图8所示，包括输液管、多个输液设备和设置在护士站的无线报警装置。该输液管包括一条输液总线和分别与输液总线连通的多条输液支线。输液总线和每一输液支线各自包括一个墨菲管和一个输液调速器。多个输液设备分别固定在输液总线和各输液支线上。各输液设备的具体结构已在之前进行了介绍。

以下介绍该无线输液系统的使用原理。

如图7和8，在上述多个输液设备中，有一个作为主输液控制器(主机)，其他作为子输液控制器(从机)。一个输液设备是作为主机还是作为从机可以根据各输液设备上的主机使能按键进行控制。例如，当主机使能按键按下时，对应的输液设备被设置为主机。总体来说，主机控制输液速度和输液结束报警，从机负责在主输液控制器的协调下完成换药。当一瓶药液输完时，主机向当前输液瓶所在从机发出关闭输液管信号，随后向下一输液瓶所在从机发出打开输液瓶信号，达到换液目的。

具体地，从机进入工作状态后，先通过自身的无线传输模块向主机发送从机编号，收到主机回复之后按主机指令执行。主机将指挥1至N号从机依次打开输液管、关闭输液管，完成自动换药。主机工作子程序与单机工作子程序大体相同。但其首先接收从机信息，记忆从机数(即输液瓶数)。当第一次输液结束信号来临时，关闭主输液管同时命令1号从机关闭1号支线输液管、命令2号从机打开输液管。检测到墨菲氏输液管液面回升信号后，主机打开主输液管继续输液。后面的输液瓶依次类推，直到第N次输液结束信号到来。此时主报警器关闭主输液管并通过无线传输模块向护士站发送信号，同时主机的报警器发出声光报警。护士站的无线报警装置收到主机的信号后，通过显示器显示病人病床位置和输液完成情况，同时通过声光报警提示护士输液完成需要拔针。

Claims (8)

1.一种具有滴速调节的输液设备，其特征在于，包括壳体、控制电路以及与控制电路相连的电源、开关按键、调节按键、滴速测量传感器、输液终止传感器、调速装置、液晶显示器、报警器和无线传输模块，以及设置在护士站的无线报警装置；

所述控制电路设置在壳体内部；

所述开关按键、调节按键和液晶显示器设置在壳体表面；

所述壳体表面还设有墨菲管安放槽和输液调速器安放槽；

滴速测量传感器和输液终止传感器分别设于墨菲管安放槽内壁对应于药液面上方和下方的不同位置处；

所述调速装置包括驱动器和与驱动器相连的齿轮，所述齿轮与输液调速器的摩擦轮啮合。

2.根据权利要求1所述的具有滴速调节的输液设备，其特征在于，所述滴速测量传感器包括相向安置在墨菲管安放槽内壁的第一发光装置和第一感光装置；所述输液终止传感器包括相向安置在墨菲管安放槽内壁的第二发光装置和第二感光装置。

3.根据权利要求2所述的具有滴速调节的输液设备，其特征在于，第一和第二发光装置各自包括发光二极管LED；第一和第二感光装置各自包括光敏三极管、集成运算放大器和电压比较器；第一和第二感光装置中光敏三极管产生的脉冲信号分别经对应的集成运算放大器放大后，进入到对应的电压比较器并输出对应的标准低电平脉冲信号至控制电路。

4.根据权利要求1所述的具有滴速调节的输液设备，其特征在于，所述调速装置中的驱动器为步进驱动器；所述报警器包括第一可见光LED和第一蜂鸣器；所述无线报警装置包括显示器、第二可见光LED和第二蜂鸣器。

5.一种具有滴速调节的无线输液系统，其特征在于，包括输液管、多个输液设备和设置在护士站的无线报警装置；

所述输液管包括一条输液总线和分别与输液总线连通的多条输液支线；每一输液支线和所述输液总线各自包括一个墨菲管和一个输液调速器；

所述多个输液设备分别固定在所述输液总线和各输液支线上；每一输液设备各自包括壳体、控制电路以及与控制电路相连的电源、开关按键、调节按键、滴速测量传感器、输液终止传感器、调速装置、液晶显示器、报警器和无线传输模块；所述控制电路设置在壳体内部；所述开关按键、调解按键和液晶显示器设置在壳体表面；所述壳体表面还设有墨菲管安放槽和输液调速器安放槽；滴速测量传感器和输液终止传感器分别设于墨菲管安放槽内壁对应于药液面上方和下方的不同位置处；所述调速装置包括滴速输入装置、驱动器和与输液调速器的摩擦轮啮合的齿轮；所述调节按键包括增速按键、减速按键和主机使能按键；

所述无线报警装置设置在护士站。

6.根据权利要求5所述的具有滴速调节的无线输液系统，其特征在于，所述滴速测量传感器包括相向安置在墨菲管安放槽内壁的第一发光装置和第一感光装置；所述输液终止传感器包括相向安置在墨菲管安放槽内壁的第二发光装置和第二感光装置。

7.根据权利要求5所述的具有滴速调节的无线输液系统，其特征在于，第一和第二发光装置各自包括发光二极管LED；第一和第二感光装置各自包括光敏三极管、集成运算放大器和电压比较器；第一和第二感光装置中光敏三极管产生的脉冲信号分别经对应的集成运算放大器放大后，进入到对应的电压比较器并输出对应的标准低电平脉冲信号至控制电路。

8.根据权利要求5所述的具有滴速调节的无线输液系统，其特征在于，所述调速装置中的驱动器为步进驱动器；所述报警器包括第一可见光LED和第一蜂鸣器；所述无线报警装置包括显示器、第二可见光LED和第二蜂鸣器。

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