CN110639077B - 用于连续性血液净化设备的漏血监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于连续性血液净化设备的漏血监测装置及检测方法。该漏血监测装置包括向血液净化透明管路发送光线的三基色LED、驱动三基色LED的LED驱动器和采集通过透明管路的光线的颜色传感器；LED驱动器、颜色传感器分别连接MCU，MCU控制三基色LED分别发出红、绿、蓝颜色的光的同时开启颜色传感器相同颜色的滤镜；透明管路外部设有用于固定透明管路和透光的第一透镜和第二透镜，第一透镜和第二透镜上设有到位传感器。该漏血监测装置通过在第一透镜和第二透镜之间设置到位传感器，能检测透明管路是否重新安装，如有，则会重新进行白平衡，标定透明管路的颜色，提高了漏血监测的准确性。

Description

用于连续性血液净化设备的漏血监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种用于连续性血液净化设备的漏血监测装置及监测方法。

背景技术

目前，血液净化的临床治疗方法是用管路将患者的血液引出流过血液过滤器或者透析器，过滤器与透析器的核心是半透膜，其只允许小于膜孔的分子通过，半透膜将过滤器或透析器分成内外两个通道，一个通道流血液，另外一个通道流透析液，且透析液的压力小于血液压力，因此血液中小于半透膜孔的分子(需要过滤的毒素)会渗透弥散到透析液中，而血液的其它成分则被回流到人体，如果血液压力超出正常范围，可能会将半透膜压破，血液直接流到透析液中，导致患者血液流失，危及生命。因此对透析液进行血液监测非常重要。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种用于连续性血液净化设备的漏血监测装置及监测方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种用于连续性血液净化设备的漏血监测装置,包括向血液净化透明管路发送光线的三基色LED、驱动所述三基色LED的LED驱动器和采集通过所述透明管路的光线的颜色传感器；所述LED驱动器、颜色传感器分别连接MCU，MCU控制所述三基色LED发红、绿、蓝色的光的同时开启颜色传感器相同颜色的滤镜；

所述透明管路外部设有用于固定所述透明管路和透光的第一透镜和第二透镜，所述第一透镜与所述三基色LED位于同侧，所述第二透镜与所述颜色传感器位于同侧，所述第一透镜和第二透镜之间设有到位传感器，所述到位传感器输出端连接至所述MCU，当透明管路中有液且到位传感器重新检测到到位信号后，所述MCU进行白平衡。

该漏血监测装置通过在第一透镜和第二透镜之间设置有到位传感器，当透明管路被重新安装时，到位信号传感器的到位信号会经历从无到有，或者从有到无再从无到有的过程，因此到位传感器能检测到透明管路是否被重新安装，如果被重新安装，MCU则会重新进行白平衡，提高了漏血监测的准确性。

该漏血监测装置的优选方案：所述第一透镜和第二透镜均为凹型透镜，两者相互配合扣设于所述透明管路外周上。使用凹型透镜既不会将透明管路压扁影响测量灵敏度，也不会使透明管路自然回弹形变影响稳定性，有效的提高了漏血监测的灵敏度和准确性。

该漏血监测装置的优选方案：所述到位传感器为霍尔传感器，所述第一透镜、第二透镜两者中的一个上设置所述霍尔传感器的磁钢，所述第一透镜、第二透镜两者中的另一个上设置所述霍尔传感器的霍尔元件。霍尔传感器价格低廉、检测准确度高，易于安装。

该漏血监测装置的优选方案：所述透明管路外侧还设有光电二极管，所述光电二极管与MCU连接。在临床应用中透明管路中的透析液会出现空气，那么被测介质有透析液和空气两种，不同介质对光的衰减系数不同，同样会影响漏血测量的准确性，这里采用光电二极管实现透明管路内介质(透析液或空气)的检测，监测到透明管路内无液或有空气时，暂停漏血监测，以提高漏血监测的准确性。

本发明还提出了一种漏血监测方法,采用上述的漏血监测装置，检测方法包括如下步骤：

S1，给所述漏血监测装置通电，待透明管路里流入液体同时到位传感器有到位信号输出，开始进行白平衡：MCU控制三基色LED发出红光，同时开启所述颜色传感器的红色滤镜，颜色传感器测量红光的光强，颜色传感器根据测量到的不同光强，调整输出脉冲的频率，MCU捕获到第一个脉冲开始计时，同时进行脉冲计数，每捕获到1个脉冲加1，计数到255后停止计时，将计时的时间记为红光白平衡时间TR，红光白平衡完成；按上述方法对蓝光、绿光进行白平衡，得到蓝光白平衡时间TB、绿光白平衡时间TG，白平衡完成；

S2，白平衡成功后再次识别透明管路是否有液同时到位传感器有到位信号输出，两者任一条件不满足则暂停漏血监测，两者均满足则进行实时漏血监测：MCU控制三基色LED发出红光，同时开启颜色传感器的红色滤镜,颜色传感器根据测量到的不同光强，调整输出脉冲的频率，MCU捕获到第一个脉冲后将红光白平衡时间TR开始进行倒计时，同时也进行脉冲计数，每捕获到1个脉冲加1，直到红光白平衡时间TR倒计时结束后停止脉冲计数，将捕获的脉冲数量记做RF，作为红色的光强信号，红光光强测量完成；按上述方法对绿光、蓝光进行光强测量，得到绿色的光强信号GF、蓝色的光强信号BF；

S3，将红色的光强信号RF分别减去绿色的光强信号GF、蓝色的光强信号BF，当差值均大于设定值X且绿色的光强信号GF与蓝色的光强信号BF的差值小于设定值X，证明有漏血发生，MCU控制报警器报警，否则认为没有漏血发生。

当两透镜固定后，到位传感器输出到位信号，再检测被测管路是否有液，如果无液，则白平衡暂停，标记白平衡失败，待有液后重新白平衡，MCU控制三基色LED依次发出红、绿、蓝光，同时开启颜色传感器的对应颜色的滤镜，颜色传感器根据测量到的不同光强，调整输出脉冲的频率，MCU分别测量各颜色时捕获255个脉冲的时间TR、TG、TB，白平衡完成。

当到位传感器为霍尔传感器时，当第一透镜和第二透镜固定后，霍尔元件感应到磁场，输出电平由高变成低并发送给MCU。

本发明的有益效果是：本发明的漏血监测灵敏度，可靠性高，有效提高了透析过程中患者的安全保障。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是漏血监测装置的结构示意图；

图2是漏血监测方法的流程图；

图3是白平衡流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本发明提供了一种用于连续性血液净化设备的漏血监测装置,包括向血液净化透明管路发送光线的三基色LED2、驱动三基色LED2的LED驱动器1和采集通过透明管路4的光线的颜色传感器7；LED驱动器1、颜色传感器7分别连接MCU10。其中，透明管路4通常是连续性血液净化设备配套的专用一次性管路，在临床治疗时该管路中流过的是含有从血液过滤出的毒素的透析液，颜色传感器7由3个电子滤镜(红、蓝、绿)和光频率转换器组成，由MCU10控制三基色LED2发不同颜色的光的同时开启颜色传感器7相同颜色的滤镜，滤镜开启后，只有允许的颜色穿过透镜，被光频率转换器接收，光频率传感器根据接收到的光的光强，调整输出脉冲的频率，该脉冲输入到MCU10，由MCU10测量脉冲频率并还原成光强。

透明管路4外部设有用于固定透明管路4和透光的第一透镜3和第一透镜6，第一透镜3与三基色LED2位于同侧，第一透镜6与颜色传感器7位于同侧，第一透镜3和第一透镜6之间设有到位传感器，该到位传感器可用于检测第一透镜3和第一透镜6是否重新安装、是否安装到位，到位传感器输出端连接至MCU10。

当更换透明管路4时将第一透镜3和第一透镜6分开，换上新的透明管路4，在更换的过程中到位传感器采集不到到位信号，当透明管路4更换好将透镜合上时，到位传感器重新采集到到位信号并发送给MCU10，如果此时透明管路4中有液，MCU10进行白平衡或重新白平衡，透明管路4中是否有液可通过人为观察或其它元器件监测。

本实施例中，到位传感器优选但不限于为霍尔传感器，第一透镜3、第一透镜6两者中的一个上设置霍尔传感器的磁钢8，第一透镜3、第一透镜6两者中的另一个上设置霍尔传感器的霍尔元件9，磁钢8和霍尔元件9优选但不限于设置于第一透镜3、第一透镜6的端部。当更换透明管路4时将第一透镜3和第一透镜6分开，磁钢8离开了霍尔元件9，霍尔元件9输出的高电平，当透明管路4更换好将透镜合上时，霍尔元件9输出低电平，MCU10识别到电平变化后，重新白平衡。到位传感器还可以为光电开关等其它形式的到位开关。

第一透镜3和第一透镜6优选但不限于为凹型透镜，凹型透镜采用透明材料加工而成，内凹弧度与透明管路4的外形圆弧相同，两凹型透镜相互配合扣设于透明管路4外周上。

本实施例还提出了一种优选方案：在透明管路4外侧还设有光电二极管5，光电二极管5与MCU10连接。优选的，该光电二极管5设置于三基色LED2的光线射出方向的垂直方向上。

光电二极管5用于检测透明管路4中是否有透析液，当透明管路4中有液时，光被液体直接传输到颜色传感器7，光电二极管5接收到的光强非常微弱输出高电平；当透明管路4中没有液时，光会被管壁往复反射，在垂直方向的光电二极管5接收到的光强大幅增强，光电二极管5输出低电平，MCU10根据光电二极管5输出电平做不同的处理：在没完成白平衡时，若光电二极管5输出高电平给到MCU10，MCU10继续执行白平衡，若光电二极管5输出低电平给到MCU10，MCU10停止白平衡；在白平衡完成后，若光电二极管5输出低电平给到MCU10，则说明透明管路4中没有液体，暂停执行漏血监测，同时可控制透析系统暂停透析，若光电二极管5输出高电平给到MCU10，则说明透明管路4内有液体，继续执行漏血监测。

本发明还提供了一种漏血监测方法的实施例,采用上述的漏血监测装置，如图2所示，检测方法包括如下步骤：

S1，给所述漏血监测装置通电，待透明管路里流入液体同时到位传感器有到位信号输出后，开始进行白平衡：MCU控制三基色LED发出红光，同时开启所述颜色传感器的红色滤镜，颜色传感器测量红光的光强，颜色传感器根据测量到的不同光强，调整输出脉冲的频率，MCU捕获到第一个脉冲开始计时，同时进行脉冲计数，每捕获到1个脉冲加1，计数到255后停止计时，将计时的时间记为红光白平衡时间TR，红光白平衡完成；MCU再控制三基色LED分别发出绿光、蓝光，同时对应的开启颜色传感器的绿色、蓝色滤镜,重复测量红光白平衡时间TR的步骤，分别测量得到绿光白平衡时间TG、蓝光白平衡时间TB，白平衡完成。

S2，白平衡成功后再次识别透明管路是否有液同时到位传感器有到位信号输出，两者任一条件不满足则暂停漏血监测，两者均满足则进行实时漏血监测，MCU控制三基色LED发出红光，同时开启颜色传感器的红色滤镜,颜色传感器根据测量到的不同光强，调整输出脉冲的频率，MCU捕获到第一个脉冲后将红光白平衡时间TR开始进行倒计时，同时也进行脉冲计数，每捕获到1个脉冲加1，直到TR倒计时结束后停止脉冲捕获，将捕获的脉冲数量记做RF，作为红色的光强信号，红光光强测量完成。MCU切换LED发光颜色和颜色传感器滤镜，重复以上步骤，分别在TG、TB时间内捕获的脉冲数量，得到绿色的光强信号GF、蓝色的光强信号BF。

由于如果管路中的液体颜色与白平衡时相同，则RF、GF、BF都等于255。如果液体颜色变红，液体会阻碍绿光和蓝光，测量到的GF、BF则会减少。

因此S3，将红色的光强信号RF分别减去绿色的光强信号GF、蓝色的光强信号BF，当差值均大于设定值X且绿色的光强信号GF与蓝色的光强信号BF差值小于设定值X，证明有漏血发生，MCU控制报警器报警，否则认为没有漏血发生。其中，设定值X可根据灵敏度要求进行设置，判断绿色的光强信号GF与蓝色的光强信号BF差值小于设定值X的目的是防止误报警，临床进行血浆置换治疗时，流经管路的废血浆呈黄色偏红，对蓝光衰减较大，对绿光衰减较小，对红光不衰减。简单判断红光与绿光和蓝光的差值易出现误报警。再次比较蓝光与绿光的差值则可有效提高可靠性。

如图3所示，这里白平衡方法为：

当第一透镜3和第一透镜6固定后，到位传感器输出到位信号，如果采用的到位传感器为霍尔传感器时，当两透镜固定后，霍尔元件9感应到磁场，输出电平由高变成低并发送给MCU10，MCU10就判断此时两透镜已固定好，MCU10再根据光电二极管5检测被测管路是否有液，如果无液，则暂停白平衡，如有液，MCU控制三基色LED分别发出红、绿、蓝光，同时开启颜色传感器的对应颜色的滤镜，颜色传感器根据测量到的不同光强，调整输出脉冲的频率，MCU分别测量各颜色时捕获255个脉冲的时间TR、TG、TB，白平衡完成。

本实施例中，开启红、绿、蓝光的顺序不受限定，只需三基色LED开启的光的颜色与颜色传感器开启的颜色滤镜对应即可，R即代表红色，G代表绿色，B代表蓝色。

本实施例中，关注的是光强的相对变化量，因此本发明所描述的光强均为相对值，与实际光强不同；本实施例中描述的频率并非光的真实频率，指单位时间内，颜色传感器7输出脉冲的数量，光强越强输出的脉冲数量越多。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于连续性血液净化设备的漏血监测装置,其特征在于,包括向血液净化透明管路发送光线的三基色LED、驱动所述三基色LED的LED驱动器、采集通过所述透明管路的光线的颜色传感器以及设置于所述透明管路外侧的光电二极管；所述LED驱动器、颜色传感器、光电二极管分别连接MCU，MCU控制所述三基色LED分别发出红、绿、蓝颜色的光的同时开启颜色传感器相同颜色的滤镜；

所述透明管路外部设有用于固定所述透明管路和透光的第一透镜和第二透镜，所述第一透镜与所述三基色LED位于同侧，所述第二透镜与所述颜色传感器位于同侧，所述第一透镜和第二透镜之间设有到位传感器，所述到位传感器输出端连接至所述MCU，当到位传感器重新检测到到位信号且识别到透明管路中有液后，所述MCU进行白平衡；

所述到位传感器为霍尔传感器，所述第一透镜、第二透镜两者中的一个上设置所述霍尔传感器的磁钢，所述第一透镜、第二透镜两者中的另一个上设置所述霍尔传感器的霍尔元件。

2.根据权利要求1所述的用于连续性血液净化设备的漏血监测装置,其特征在于,所述第一透镜和第二透镜均为凹型透镜，两者相互配合扣设于所述透明管路外周上。

3.根据权利要求1所述的用于连续性血液净化设备的漏血监测装置,其特征在于,所述光电二极管设置于所述三基色LED的光线射出方向的垂直方向上。

4.根据权利要求1-3任一项所述的用于连续性血液净化设备的漏血监测装置,其特征在于,还包括报警器，所述报警器与MCU连接。

5.一种漏血监测方法,其特征在于,采用权利要求1至4任一项所述的漏血监测装置，检测方法包括如下步骤：

S1，给所述漏血监测装置通电，待透明管路里流入液体同时到位传感器有到位信号输出，开始进行白平衡：MCU控制三基色LED发出红光，同时开启所述颜色传感器的红色滤镜，颜色传感器测量红光的光强，颜色传感器根据测量到的不同光强，调整输出脉冲的频率，MCU捕获到第一个脉冲开始计时，同时进行脉冲计数，每捕获到1个脉冲加1，计数到255后停止计时，将计时的时间记为红光白平衡时间TR，红光白平衡完成；按上述方法对蓝光、绿光进行白平衡，得到蓝光白平衡时间TB、绿光白平衡时间TG，白平衡完成；

S2，白平衡成功后再次识别透明管路是否有液同时到位传感器有到位信号输出，两者任一条件不满足则暂停漏血监测，两者均满足则进行实时漏血监测：MCU控制三基色LED发出红光，同时开启颜色传感器的红色滤镜, 颜色传感器根据测量到的不同光强，调整输出脉冲的频率，MCU捕获到第一个脉冲后将红光白平衡时间TR开始进行倒计时，同时也进行脉冲计数，每捕获到1个脉冲加1，直到红光白平衡时间TR倒计时结束后停止脉冲计数，将捕获的脉冲数量记做RF，作为红色的光强信号，红光光强测量完成；按上述方法对绿光、蓝光进行光强测量，得到绿色的光强信号GF、蓝色的光强信号BF；

S3，将红色的光强信号RF分别减去绿色的光强信号GF、蓝色的光强信号BF，当差值均大于设定值X且绿色的光强信号GF与蓝色的光强信号BF的差值小于设定值X，证明有漏血发生，MCU控制报警器报警，否则认为没有漏血发生。

6.根据权利要求5所述的漏血监测方法,其特征在于,白平衡方法为：

当两透镜固定后，到位传感器输出到位信号，再检测被测管路是否有液，如果无液，则白平衡暂停，标记白平衡失败，待有液后重新白平衡，MCU控制三基色LED依次发出红、绿、蓝光，同时开启颜色传感器的对应颜色的滤镜，颜色传感器根据测量到的不同光强，调整输出脉冲的频率，MCU分别测量各颜色时捕获255个脉冲的时间TR、TG、TB，白平衡完成。

7.根据权利要求6所述的漏血监测方法,其特征在于,当到位传感器为霍尔传感器时，当第一透镜和第二透镜固定后，霍尔元件感应到磁场，输出电平由高变成低并发送给MCU。