TWI627396B - 光學式氣泡與阻塞檢測裝置及其方法 - Google Patents

Abstract

一種光學式氣泡與阻塞檢測裝置，其係用於一軟管，該光學式氣泡與阻塞檢測裝置包含有：一管體夾座；一控制模組，其係設於該管體夾座；以及一光學式檢測模組，其係設於該管體夾座，並訊號連接該控制模組。

Description

光學式氣泡與阻塞檢測裝置及其方法

一種光學式氣泡與阻塞檢測裝置及其方法，尤其指一種檢測管體中氣泡或阻塞之檢測裝置或檢測方法。

於農業澆灌、生醫輸液與化工製程應用中，管路中氣泡與輸液阻塞應為極力避免發生的情況。

若以農業澆灌為例，受到氣泡與雜質之影響，易導致部分澆灌系統無法正常作業。再以生醫領域應用為例，進行血透析或腹膜透析時，其輸液管內氣泡與輸液阻塞問題，其亦充分造成透析療效降低。

如上所述，管路中氣泡與輸液阻塞係會影響澆灌系統的正常作業或療效降低。現有的管路檢測方式係以超音波或張力檢測，但現有超音波或張力檢測較為額貴，故如何降低檢測管路之費用就可討論的空間。

本發明係一種光學式氣泡與阻塞檢測裝置，其係用於一軟管，該光學式氣泡與阻塞檢測裝置包含有：一管體夾座；一控制模組，其係設於該管體夾座；以及一光學式檢測模組，其係設於該管體夾座，並訊號連接該控 制模組。

本發明係一種光學式氣泡與阻塞檢測方法，其步驟包含有：取得反射訊號，一光學式檢測模組係將檢測光束給予一軟管，該檢測光束係反射，並被一控制模組所接收，以形成一反射訊號；基於反射訊號之訊號趨勢處理，處理該反射訊號，以得出一訊號趨勢；判斷訊號改變趨勢，若該趨勢往上，則至一判斷用於氣泡檢測之訊號極限；若該趨勢往下，則至一判斷用於阻塞檢測之訊號極限；判斷用於氣泡檢測之訊號極限，若是，則已達該訊號極限，則表示該軟管中具有足以影響澆灌或療效之氣泡；以及判斷用於阻塞檢測之訊號極限，若是，則已達訊號極限，則表示該管路中之阻塞已達足以影響澆灌或療效。

10‧‧‧管體夾座

11‧‧‧開口

12‧‧‧管體穿孔

13‧‧‧管體容槽

14‧‧‧控制模組容槽

15‧‧‧光學模組容孔

20‧‧‧光學式檢測模組

200‧‧‧檢測光束

21‧‧‧控制模組

210‧‧‧反射光束

22‧‧‧軟管

S1~S10‧‧‧步驟

第1圖為一種光學式氣泡與阻塞檢測裝置之立體分解示意圖。

第2圖為一管體夾座之剖面示意圖。

第3圖為一種光學式氣泡與阻塞檢測方法之流程示意圖。

第4圖為一氣泡檢測之示意圖。

第5圖為一阻塞檢測之示意圖。

附件1為氣泡檢測之趨勢往上。

附件2為阻塞檢測之趨勢往上。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，所屬技術領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示之內容，輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。

請配合參考第1圖所示，本發明係一種光學式氣泡與阻塞檢測裝置，其係用於一軟管22。該光學式氣泡與阻塞檢測裝置包含 有一管體夾座10、一光學式檢測模組20與一控制模組21。

請配合參考第2圖所示，管體夾座10的一側具有一開口11，管體夾座10具有一管體穿孔12，於管體穿孔12的底端具有一管體容槽13。管體穿孔12係與開口11相通。管體夾座10的頂端具有一控制模組容槽14，於控制模組容槽21的底端具有一光學式檢測模組容孔15，光學式檢測模組容孔15係與管體穿孔12相通。

光學式檢測模組20係設於光學式檢測模組容孔15。光學式檢測模組20係為一發光二極體。

控制模組21係為設控制模組容槽14。控制模組21係訊號連接光學式檢測模組20。舉例而言，控制模組21具有一微處理訊號處理晶片、一類比訊號輸出、一差動放大器、一類比訊號輸入與一數位訊號輸出。如第4圖所述之反射光束210係由類比訊號輸出，經由差動放大器放大，再由微處理訊號處理晶片處理，並將所處裡之結果由其一數位訊號輸出。

請配合參考第3圖，本發明係一種光學式氣泡與阻塞檢測方法，其步驟包含有：

步驟S1，氣泡與阻塞偵測。如第1圖所示，一軟管22係由開口11進入管體穿孔12，軟管22係位於管體容槽13與管體穿孔12中。如第4圖所示，光學檢測模組20與控制模組21係貼緊軟管22之外壁220。光學檢測模組20係提供檢測光束200給軟管22。當檢測光束200移動至軟管22之內壁221時，即檢測光束200接觸軟管22中之液體，檢測光束200即形成為反射光束210，並反射回外壁220處。

步驟S2，平均訊號。於此步驟中，若無前次之紀錄，則至步驟S3。若有前次或之前之紀錄，則平均反射訊號，並將平均反射訊號提供給步驟S3。該紀錄為來自步驟S6之引證、步驟S7之反射訊號與步驟S10之反射訊號。

步驟S3，取得反射訊號。如第4圖所示，控制模組21係接收該反射光束210，並形成一反射訊號。軟管22中之液體30可能具有氣泡31，因空氣與液體之折射係數有差異，故造成反射強弱變 化。

步驟S4，基於反射訊號之訊號趨勢處理。如附件1與附件2，控制模組21係進一步分析反射訊號210，以得出一訊號趨勢。

步驟S5，判斷訊號改變趨勢。如附件1所示，當趨勢往上，則至步驟S7。如附件2所示，當趨勢往下，則至步驟S9。若趨勢屬於未變化，則至步驟S6。

步驟S6，引證輸出。來自步驟S5之未變化趨勢，則形成一引證，並輸出該引證至步驟S2與步驟S9。

步驟S7，判斷用於氣泡檢測之訊號極限。若是，則已達訊號極限，則表示軟管22中具有足以影響澆灌或療效之氣泡31。若否，則至步驟S2。

步驟S8，用於指示氣泡之訊號輸出。輸出一指示訊號，以指示軟管22中具有足以影響澆灌或療效之氣泡31。

訊號S9，訊號處理。控制模組21係處理來自步驟S6之引證與步驟S8之反射訊號。

步驟S10，判斷用於阻塞檢測之訊號極限。如第5圖與附件2所示，當軟管22中有阻塞情況產生時，因軟管22之內壓上升，其會造成內壁221朝向外壁220方向移動，而使軟管22之管壁變薄，當管壁變薄時，控制模組21接受反射光束210之能力會降低。若是，則已達訊號極限，則表示管路22中之阻塞已達足以影響澆灌或療效。若否，則至步驟S2。

步驟S11，用於阻塞指示之訊號輸出。輸出一指示訊號，以指示軟管22中之阻塞足以影響澆灌或療效。

綜合上述，本發明係利用反射光學菲涅耳(Fresnel)原理，利用傳輸介質(refraction index)與反射介面距離變化，即第4圖或第5圖所示，內壁221與外壁220之間的距離改變或氣泡31與外壁220之間距離改變，以進行反射光束210之強度監測，而達到非侵入式光學氣泡與阻塞檢測，並取代現有昂貴之超音波或張力檢測。

以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本發明之特點及功 效，而非用於限定本發明之可實施範疇，於未脫離本發明上揭之精神與技術範疇下，任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

Claims (11)

1. 一種光學式氣泡與阻塞檢測裝置，其係用於一軟管，該光學式氣泡與阻塞檢測裝置包含有：一管體夾座；一控制模組，其係設於該管體夾座；以及一光學式檢測模組，其係設於該管體夾座，並訊號連接該控制模組；其中，該軟管係位於該管體夾座中，該光學檢測模組係提供檢測光束給該軟管，該檢測光束係反射，並被該控制模組所接收，以形成一反射訊號；該控制模組處理該反射訊號，以得出一訊號趨勢；若該趨勢往上，該控制模組判斷用於氣泡檢測之訊號極限，若已達該訊號極限，表示該軟管中具有足以影響澆灌或療效之氣泡；若該趨勢往下，該控制模組判斷用於阻塞檢測之訊號極限，若已達訊號極限，表示該管路中之阻塞已達足以影響澆灌或療效。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學式氣泡與阻塞檢測裝置，其中該光學式檢測模組為一發光二極體。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學式氣泡與阻塞檢測裝置，其中該管體夾座具有一開口，該管體夾座更具有一管體穿孔，該管體穿孔係供該軟管容置，該開口係與該管體穿孔相通。
4. 如申請專利範圍第3項所述之光學式氣泡與阻塞檢測裝置，其中該管體夾座具有一控制模組容槽，該控制模組容槽具有一光學式檢測模組容孔，該光學式檢測模組容孔係與該管體穿孔相通。
5. 一種光學式氣泡與阻塞檢測方法，其步驟包含有：取得反射訊號，一光學式檢測模組係將檢測光束給予一軟管，該檢測光束係反射，並被一控制模組所接收，以形成一反射訊號；基於反射訊號之訊號趨勢處理，處理該反射訊號，以得 出一訊號趨勢；判斷訊號改變趨勢，若該趨勢往上，則至一判斷用於氣泡檢測之訊號極限；若該趨勢往下，則至一判斷用於阻塞檢測之訊號極限；判斷用於氣泡檢測之訊號極限，若是，則已達該訊號極限，則表示該軟管中具有足以影響澆灌或療效之氣泡；以及判斷用於阻塞檢測之訊號極限，若是，則已達訊號極限，則表示該管路中之阻塞已達足以影響澆灌或療效。
6. 如申請專利範圍第5項所述之光學式氣泡與阻塞檢測方法，其更具有一用於指示氣泡之訊號輸出之步驟，輸出一指示訊號，以指示該軟管中具有足以影響澆灌或療效之氣泡。
7. 如申請專利範圍第5項所述之光學式氣泡與阻塞檢測方法，其更具有一用於阻塞指示之訊號輸出之步驟，輸出一指示訊號，以指示該軟管中之阻塞足以影響澆灌或療效。
8. 如申請專利範圍第5項所述之光學式氣泡與阻塞檢測方法，其更具有一氣泡與阻塞偵測之步驟，該軟管係設於一管體夾座，該光學檢測模組係提供該檢測光束給該軟管，當該檢測光束移動至該軟管之內壁時，即該檢測光束接觸該軟管中之液體，該檢測光束即形成為反射光束，並反射回該軟管之外壁處。
9. 如申請專利範圍第5項所述之光學式氣泡與阻塞檢測方法，其更具有一平均訊號，若有前次或之前之紀錄，則平均反射訊號，並將平均反射訊號提供給該取得反射訊號之步驟。
10. 如申請專利範圍第9項所述之光學式氣泡與阻塞檢測方法，其更具有一引證輸出之步驟，若該判斷訊號改變趨勢之步驟中該趨勢未變化，則形成一引證，並輸出至該平均訊號之步驟與一訊號處理之步驟；該訊號處理之步驟，其係處理來自該引證輸出之該引證與該用於指示氣泡之訊號輸出之反射訊號。
11. 如申請專利範圍第10項所述之光學式氣泡與阻塞檢測方 法，其中於該判斷用於氣泡檢測之訊號極限之步驟中，若否，則至該平均訊號之步驟；於該引證輸出之步驟中，該引證係進一步輸出至該訊號處理之步驟；於判斷用於阻塞檢測之訊號極限之步驟，若否，則至該平均訊號之步驟；該該紀錄為來自該引證輸出之步驟之引證、該判斷用於氣泡檢測之訊號極限之步驟之反射訊號與該判斷用於阻塞檢測之訊號極限之步驟之反射訊號。