CN211485915U - 一种探测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及血液探测技术领域，公开了一种探测装置，解决现有探测装置探测精度不准确的问题。本实用新型包括光源切换模块、探测模块以及判断模块；所述光源切换模块设于待测体的一侧并向所述待测体投射白色光线或红色光线，所述探测模块设于所述待测体的另一侧，所述探测模块与所述判断模块电性连接。本实用新型利用光源切换模块切换白色光线和红色光线的特点，不仅可为探测装置提供稳定的检测光源，同时还可为探测装置提供自检光线，有效地提高了探测装置的可靠性和精准度；并配合探测模块实现探测三原色光强度信号大小输出对应的频率信号，判断模块则可根据探测膜输出的频率信号判断出待测体内是否有血液。

Description

一种探测装置

技术领域

本实用新型涉及血液探测技术领域，特别是一种探测装置。

背景技术

在进行血液透析引血和回血时，血液探测传感器是用于探测判断引血开始和回血结束的关键器件，血液探测误报会导致不能正常引血或回血。引血时血液探测不报警，会导致患者血液流失到废液袋而导致失血；引血时血液探测误报警，则会导致大量的生理盐水输入人体内；回血时血液探测不报警，会导致大量的生理盐水输入人体内；回血时血液探测误报警，则会导致部分血液停留在血路管内而导致失血。目前市场上血液探测传感器的功能比较单一，多数使用开关量输出的红外对射传感器，容易受外界光干扰发生误判断，发生错误报警，并且对装管位置要求极高。

发明内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种探测装置，解决现有探测装置探测精度不准确的问题。

根据本实用新型的第一方面，提供一种探测装置，包括光源切换模块、探测模块以及判断模块；所述光源切换模块设于待测体的一侧并向所述待测体投射白色光线或红色光线，所述探测模块设于所述待测体的另一侧，所述探测模块与所述判断模块电性连接。

进一步，所述光源切换模块包括电性连接的恒流电路和开关电路，所述开关电路分别与LED1灯及LED2灯电性连接，所述开关电路控制所述LED1灯或LED2灯照射着所述待测体。

进一步，所述开关电路包括三极管Q1、三极管Q2以及三极管Q3，所述三极管Q1分别与所述三极管Q2和所述三极管Q3电性连接，所述三极管Q2与所述LED1灯电性连接，所述三极管Q3与所述LED2灯电性连接，所述三极管Q1与所述恒流电路电性连接；所述三极管Q1分别控制所述三极管Q2或所述三极管Q3的工作状态，从而控制所述LED1灯或LED2灯的工作状态。

进一步，所述三极管Q1为PNP型三极管，所述三极管Q2和所述三极管Q3为NPN型三极管。

进一步，所述LED1灯为白灯或红灯，所述LED2为红灯或白灯。

进一步，所述探测模块包括芯片U1，所述芯片U1通过三极管Q4与所述判断模块电性连接。

进一步，所述芯片U1为颜色传感器TCS3200、颜色传感器TCS3210或颜色传感器TCS230。

进一步，所述判断模块包括芯片U2，所述芯片U2的控制端与所述芯片U1电性连接，所述芯片U2的采集端与所述三极管Q4电性连接。

进一步，所述芯片U2为STM32F0系列的单片机。

进一步，所述芯片U2的型号为STM32F030。

有益效果：利用光源切换模块切换白色光线和红色光线的特点，不仅可为探测装置提供稳定的检测光源，同时还可为探测装置提供自检光线，有效地提高了探测装置的可靠性和精准度；并配合探测模块实现探测三原色光强度信号大小输出对应的频率信号，判断模块则可根据探测膜输出的频率信号判断出待测体内是否有血液；

此外，光照切换模块采用了恒流电路，为LED1灯和LED2灯提供稳定的工作电流，有进一步提高探测装饰的探测精度；而探测模块采用颜色传感器作为探测元件，则可根据大分子红细胞对不同颜色光的吸收程度不同，输出不同的探测信号给判断模块，判断模块则可根据探测信号的不同来判别待测体内部时是否有血液，从而可及时输出报警信号。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的一种较优实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的一种较优实施例的光照模块的电路硬件结构连接示意图；

图3是本实用新型的一种较优实施例的检测模块的电路硬件结构连接示意图；

图4是本实用新型的一种较优实施例的判断模块的电路硬件结构连接示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，为一种较优的实施方式，一种探测装置，包括光源切换模块20、探测模块30以及判断模块40；光源切换模块20设于待测体10的一侧并向待测体10投射白色光线或红色光线，探测模块30设于待测体10的另一侧，探测模块30与判断模块40电性连接。

光源切换模块20主要为待测体10提供稳定的白色光线，从而可为探测模块30提供稳定的检测光线，探测模块30用于检测当前待测体10的光线强度信号，并输出相应的光强度信号频率给判断模块40，判断模块40则用于判断当前接收到光强度信号频率是否不高于或不低于设定光强度信号值，从而输出报警信号；其中光源切换模块20切换为红色光线时，该红色光线是用于模拟探测模块30在待测体10内有血液时所探测的光线情况，使探测装置可实现自检，判断各模块的工作是否正常。

参照图2，光源切换模块20包括电性连接的恒流电路和开关电路，开关电路分别与LED1灯及LED2灯电性连接，开关电路控制LED1灯或LED2灯照射着待测体10。

恒流电路包括电压基准芯片U3和比较器U4，开关电路采用三极管Q1、三极管Q2以及三极管Q3作为开关元件，LED1灯采用白色发光二极管，LED2灯采用红色发光二极管，电压基准芯片U3的参考端通过电阻R1与电源3.3V电性连接；电压基准芯片U3的正极端与电压基准芯片U3的参考端连接后，再依次连接电阻R2和电阻R3后接地，电压基准芯片U3的接地端接地；比较器U4的同相输入端与电阻R2和电阻R3之间的连接点电性连接，比较器U4的反相输入端与三极管Q2的发射极电性连接，比较器U4的输出端与三极管Q1的发射极电性连接，比较器U4的电源端与电源3.3V电性连接，比较器U4的接地端接地；三极管Q1的集电极通过电阻R4与三极管Q2的基极电性连接，三极管Q1的基极通过电阻R6与三极管Q3的基极电性连接，三极管Q1的基极还通过接线端子P3与电源3.3V电性连接；三极管Q2的集电极与LED1灯的阴极电性连接，三极管Q2的发射极通过电阻R5接地；LED1灯的阳极与电源3.3V电性连接；三极管Q3的集电极与LED2灯的阴极电性连接，三极管Q3的发射极通过电阻R7接地；LED2灯的阳极与电源3.3V电性连接。其中，利用电压基准芯片U3和比较器U4可为LED1灯和LED2灯提供恒流电流，同时利用三极管Q1来控制三极管Q2或三极管Q3的导通，从而来驱动LED1灯或LED2灯，可使LED1灯和LED2灯的工作保持稳定，同时也可减缓LED1灯和LED2灯的光强衰减的速度。

具体地，三极管Q1为PNP型三极管，三极管Q2和三极管Q3为NPN型三极管。则在具体使用过程中，可将接线端子P3与按钮开关元件或直接与判断模块40的芯片U2电性连接，通过控制按钮开关元件的工作状态或直接利用芯片U2，则可实现控制三极管Q1与电源3.3V之间的通断状态。当三级管Q1的基极连通电源3.3V时，三极管Q1导通，此时，三极管Q2为导通状态，三级管Q3为截止状态，则LED1灯亮，LED2灯灭；当三级管Q1的基极与电源3.3V断开时时，三极管Q1截止，此时，三极管Q2为截止状态，三级管Q3为导通状态，则LED1灯灭，LED2灯亮。因此利用PNP型三极管和NPN型三极管各自导通和截止的特性，开关电路可实现LED1灯和LED2灯的工作状态切换，即实现白色光线或红色光线的切换。其中LED1灯的白色光线为本探测装置提供检测光线，LED2灯的红色光线为本探测装置提供自检光线，模拟待测体10内有血液时的光线强度，从而使探测装置可实现自检，检测探测装置的各模块是否正常工作。

参照图3，探测模块30包括芯片U1，芯片U1通过三极管Q4与判断模块40电性连接。

芯片U1为颜色传感器TCS3200、颜色传感器TCS3210或颜色传感器TCS230。本实施例中采用了颜色传感器TCS230，则芯片U1的引脚包括S0、S1、OE、GND、VDD、OUT、S2以及S3。

其中，引脚S0、S1用于选择输出比例因子或电源关断模式；引脚S2、S3用于选择滤波器的类型；引脚OE是频率输出的使能引脚，可以控制芯片U1输出的状态；引脚OUT是频率输出引脚，引脚GND是芯片U1的接地引脚，引脚VDD连接电源为芯片U1提供工作电压。

分别向引脚S0和引脚S1分别输入高电平或低电平的信号，可调整芯片U1的频率因子。当引脚S0和S1均为低电平时，则芯片U1处于电源关断模式；当引脚S0和S1均为高电平时，则芯片U1的频率因子为100％；当引脚S0为高电平、引脚S1为低电平时，芯片U1的频率因子为20％；当引脚S0为低电平、引脚S1为高电平时，芯片U1的频率因子为2％。

分别向引脚S2和引脚S3分别输入高电平或低电平的信号，则可调整芯片U1选择滤波器的类型。当引脚S0和S1均为低电平时，则芯片U1的滤波器类型为红色，此时芯片U1可探测红色光强度；当引脚S0和S1均为高电平时，则芯片U1的滤波器类型为绿色，此时芯片U1可探测绿色光强度；当引脚S2为高电平、引脚S3为低电平时，芯片U1的滤波器类型为无；当引脚S2为低电平、引脚S3为高电平时，芯片U1的滤波器类型为蓝色，此时芯片U1可探测蓝色光强度。

参照图4，判断模块40包括芯片U2，芯片U2的控制端与芯片U1电性连接，芯片U2的采集端与三极管Q4电性连接。

本实施例中，芯片U2可采用单片机作为主要的控制芯片，可采用STM32F0系列的单片机作为芯片U2，具体地，可采用型号为STM32F030的单片机，其中，芯片U2的启动模式接口BT0通过电阻R13接地，芯片U2的电源端VCC连接电源3.3V，芯片U2的接地端GND接地；芯片U2的PA6接口与芯片U1的引脚S2电性连接，芯片U2的PA7接口与芯片U1的引脚S3电性连接，芯片U2通过向芯片U1的引脚S2和S3输入不同的高和/或低电平信号，则可选择芯片U1的不同滤波器，从而对不同颜色的光强度进行探测；芯片U2的模拟电源端VCA与电源3.3V电性连接，且芯片U2的模拟电源端VCA还依次连接电阻R14和电容C4后接地，芯片U2的NRST接口还与电阻R14和电容C4后接地之间的连接点电性连接，芯片U2的NRST接口为异步复位端；芯片U2的外部晶振引脚PF0与晶振芯片U5的输出端连接，晶振芯片U5为芯片U2提供时钟信号，从而控制芯片U2的工作周期；其中，芯片U2的PA10接口和PA9接口作为I2C通讯接口，与上位机实现通讯连接，则芯片U2通过PA10接口和PA9接口会根据颜色传感器检测光强度信号大小分别输出频率相同而占空比不同的信号，使上位机可根据芯片U2的发出信号，显示当前待测体10的状态或根据需要进行报警提醒。

在本实施例中，芯片U1的输出引脚OUT通过电阻R11与三极管Q4的基极电性连接，三极管Q4的集电极与判断模块40电性连接，三极管Q4的集电极还通过电阻R12与电源3.3V电性连接，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的集电极与芯片U2的PA3接口电性连接，芯片U1的引脚OE与芯片U2的PA5接口电性连接且还通过电阻R10接地，芯片U1的电源端VDD连接电源3.3V，芯片U1的接地端接地。

在芯片U2的控制下，芯片U1会选择不同的滤波器分别对红色光、绿色光或蓝色光进行光强度探测，从而根据不同颜色的光强度，输出对应的频率信号给芯片U2，芯片U2再根据所接收的频率信号进行计算及判断，从而分别输出频率相同但占空比不同的信号。

工作原理：

本实施例中，待测体10主要为医用的输液管道，待测体10内在使用时，则可能会有药水、生理盐水或血液流过，也有可能出现空管状态，本实用新型的探测装置主要用于探测当前待测体10内是否有液体，且该液体是否为血液。则可在输液时，探测出是否有血液倒流或出现空管的情况；或在手术期间，需要血液引流过程中，探测出输液管道内不是血液的情况，可防止引血时废弃的血液增多或回血时过多的生理盐水被引入体内。即利用本探测装置，可实时探测出待测体10内是否有血液流过，从而输出相应的信号，根据相应的信号，则可判断待测体10内的液体为血液、非血液的液体或为空管状态，其中，非血液的液体可能为生理盐水或医用药水。

当LED1灯的白色光线穿过生理盐水或医用药水时，由于生理盐水或医用药水会使光线出现折射，且生理盐水或医用药水一般为无色液体，则会造成三原色的光强度分别减弱；当LED1灯的白色光线穿过血液时，由于血液为红色，故会增强光线中的红色光强度，而光线中的绿色光强度和蓝色光强度会减弱，因此通过探测白色光线照射待测体10后的红色光强度变化即可判断出当前待测体10的内是否有血液。

本实例中待测体10为医用的输液管道，探测前，可使光线切换模块向待测体10照射白色光线，探测模块30会探测出当前光线的三原色光强度，判断模块40中的芯片U2则记录当前探测到的三原色光强度的信号值，然后，将光线切换模块切换光源，使光线切换模块向待测体10照射红色光线，模拟待测体10内有血液时的光线状态，从而可根据判断模块40的输出信号来判断各模块信号是否正常。

在实际使用时，根据不同的需求，可设定判断模块40在探测装置探测出待测体10处于空管或有血液时输出报警信号；或设定判断模块40在探测装置探测出待测体10处于空管或无血液时输出报警信号；也可在芯片U2内加载现有技术关于光强度信号的换算算法，使判断模块40可将探测模块30所输出不同的光强频率信号转成对应的光强值输出。

具体第，本实例中，探测装置主要用于检测待测体10内是否处于空管或出现血液流过的情况，因此，只要事先探测待测体10为空管时的三原色光强度信号，并将该三原色光强度信号作为参考值记录在芯片U2内；则探测装置在工作状态中，只要探测到红色光强度不小于所记录的红色光强度信号时，则判断模块40会输出报警信号提醒待测体10为空管或有血液。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施方式而已，但本实用新型并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种探测装置，其特征在于：包括光源切换模块、探测模块以及判断模块；所述光源切换模块设于待测体的一侧并向所述待测体投射白色光线或红色光线，所述探测模块设于所述待测体的另一侧，所述探测模块与所述判断模块电性连接。

2.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于：所述光源切换模块包括电性连接的恒流电路和开关电路，所述开关电路分别与LED1灯及LED2灯电性连接，所述开关电路控制所述LED1灯或LED2灯照射着所述待测体。

3.根据权利要求2所述的探测装置，其特征在于：所述开关电路包括三极管Q1、三极管Q2以及三极管Q3，所述三极管Q1分别与所述三极管Q2和所述三极管Q3电性连接，所述三极管Q2与所述LED1灯电性连接，所述三极管Q3与所述LED2灯电性连接，所述三极管Q1与所述恒流电路电性连接；所述三极管Q1分别控制所述三极管Q2或所述三极管Q3的工作状态，从而控制所述LED1灯或LED2灯的工作状态。

4.根据权利要求3所述的探测装置，其特征在于：所述三极管Q1为PNP型三极管，所述三极管Q2和所述三极管Q3为NPN型三极管。

5.根据权利要求2或3所述的探测装置，其特征在于：所述LED1灯为白灯或红灯，所述LED2为红灯或白灯。

6.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于：所述探测模块包括芯片U1，所述芯片U1通过三极管Q4与所述判断模块电性连接。

7.根据权利要求6所述的探测装置，其特征在于：所述芯片U1为颜色传感器TCS3200、颜色传感器TCS3210或颜色传感器TCS230。

8.根据权利要求6所述的探测装置，其特征在于：所述判断模块包括芯片U2，所述芯片U2的控制端与所述芯片U1电性连接，所述芯片U2的采集端与所述三极管Q4电性连接。

9.根据权利要求8所述的探测装置，其特征在于：所述芯片U2为STM32F0系列的单片机。

10.根据权利要求9所述的探测装置，其特征在于：所述芯片U2的型号为STM32F030。

Images