CN2774541Y - 输液自动控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输液自动控制器，属于医疗器械领域，提供了一种自动控制输液流量和滴数，多种显示、控制、报警功能的输液自动控制器。它包括机体、机体正面有显示器、固定室，固定室中有夹紧装置，红外发光管、接收管、机体内部有控制电路和执行机构。本实用新型可实现测量、适时监控、自动控制于一体的功能。

Description

输液自动控制器

                      技术领域

本实用新型属于一种医疗器械，特别是涉及一种控制输液流量及滴速的装置。

                      背景技术

目前临床输液采用手动机械方式对输液管的开闭程度进行的调节，从而调整滴速和流量，精度不高，滴速和流量难以准确设定。现有的输液控制器也存在着自动化程度不高，显示统计项目少，价格昂贵等，虽然在一定程度上能实现输液量的控制，但操作复杂，而且精度不高，显示统计项目不多。操作错误时，只能显示错误码，要医务人员根据错误码查说明书才能找到错误和改正方法。而且要改正错误后才能继续输液。

                      发明内容

本实用新型克服了目前人工手动控制和现有的自动输液器所存在的不足，提供了一种具有多种功能、稳定和高精度的输液自动控制器。

本实用新型的技术方案是：本实用新型包括机体，机体正面有显示器，机体一侧设有滴液腔固定室和夹紧装置，机体内部设有控制电路及执行机构，滴液腔固定室的上部一侧装有红外发光管，另一侧装有接收管，执行机构包括电机，电机尾轴装有由光栅轮及红外发射管、接收管组成的转角控制传感器，电机轴与减速器及齿轮组相配合，与齿轮组相接的驱动螺杆另一侧与位于导管内的自动阀体相连，自动阀体外部有一定位块，与定位块相对应有两个位置传感器，自动阀体靠近齿轮组一侧为与驱动螺杆相配合的螺帽，自动阀体内部有一弹簧，弹簧位于螺帽与自动阀头之间，滴液腔固定室上部的红外发光管、接收管、电机转角控制传感器、位置传感器及电机均与控制电路相连接。

控制电路包括按键输入电路、显示器、数据处理电路、单片机、电机、驱动电路和报警电路，手控输入电路与单片机输入端相连，单片机输出端分别与声光报警电路、显示器电路、电机驱动电路相连，数据处理电路与单片机交互连接，数据处理电路与检测电路相连，其中数据处理电路向检测部分输入检测脉冲信号，检测电路向数据处理电路输入检测到的信号。数据处理电路包括从单片机输入脉冲信号使脉冲信号放大并输出至检测电路的脉冲放大器，由检测电路输入的滴液信号依次经数据处理电路中的电子滤波器、信号放大器、整形电路至单片机，执行机构输入的电机转角信号依次经数据处理电路中的信号放大器，整形电路至单片机，单片机输出控制信号至数据处理电路的电机驱动电路至执行机构，数据处理电路中的电源控制电路与比较电路连接输出至单片机，单片机输出信号至数据处理电路的光驱动电路、声驱动电路，光驱动电路，声驱动电路输出至声光指示器。报警电路包括声报警电路和光报警电路。装置正面有滴液显示灯，声音报警器。导槽的形状为矩形。滴液腔固定室的上部两侧分别装有发光管及接收管。显示装置为点阵液晶显示器，通过显示接口连接至单片机输出口。

本实用新型的有益效果是：由于采用键入预设系统，可实现人机对话如参数设置。红外传感器及控制系统为实施自动控制输液滴数及准确性提供了保证。由高速高精度的电机和高减速比，低嗓音减速器，光栅和红外发射接收传感器组成的转角传感器，缓冲弹簧，顶杆和位置传感器组成的定位执行机构，达到快速精确定位。点阵液晶显示器，能显示各种文字和图形。计算机及周围辅助电路除完成整体控制之外，还可提供操作控制菜单并发出报警提示及相应的解决方法。包括：打开手动阀门、滴液腔液面过高，实际流量达不到设定流量，输液管未放入正确位置并重新开始，自检及机器故障，输液完成，电量不足，充电完成。计算机可预留不断发展丰富与完善多种功能的空间。本系统的特点使之真正的成为具有多种功能、稳定和高精度的输液自动控制器。

                         附图说明

图1是本实用新型的正面示意图；

图2是本实用新型的执行机构图；

图3是自动控制电路的电路原理框图；

图4是数据处理电路的框图；

图5本实用新型自动控制电路的电路图。

                      具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型的控制过程作进一步描述：

当打开电源开关，发光二极管发出电源指示灯亮，系统首先进行自检，自检通过后进入菜单参数设置工作状态，这样可根据实际要求设置相应参数，进入工作状态。自检未通过或在工作过程中出错，系统将显示错误信息，并提示纠正此错误的方法。当进入实际工作状态时发光二极管将显示滴液情况既每滴一滴闪烁一次，而蜂鸣器每滴一滴鸣响一次，也可不响，由设置而定。当报警时，蜂鸣器可发出连续嘟嘟声示警。控制过程为：由单片机P2₆口发出低电平信号，此时电源电流经过R2₈，D₈发光管，到P2₆口，D₈发亮。若P2₆口发出一高电平信号，电流将被切断，发光管熄灭。滴液信号和电源信号同用一个电路。声报警电路需要发出断续嘟嘟声时，首先由P2₇口送出一个高电平信号，从而驱动Q₂导通，电流经Q₂、蜂鸣器到地，使蜂鸣器发声。如单片机P2₇口输出一连串脉冲信号，该设备将发出一串嘟嘟声报警。

单片机对点阵显示器的控制：因本设备占I/0口较多，所以本设备对于显示器的控制采用间接寻址方式。工作时由P₀口传送数据，P₂口传送控制信号。从而腾出更多的I/0口，既保证了对其它部分的控制，又保证了丰富多彩的功能和人性化显示。

按键控制部份采用了矩阵加中断电路，只要按动任何一键和触动任何位置传感器都可引起“键盘中断”导致键盘扫描。并执行相关程序，从而完成相应的功能和任务。当没有按键及触动位置传感器时，单片机将不受任何影响。可用更多的时间来完成智能化任务。

自动输液控制的控制过程如下：由单片机P1₀口发出的脉冲信号经脉冲放大器Q₁驱动后推动D₁、D₂、D₃向滴液腔一则发出红外脉冲信号。当有滴液通过时，滴液信号将被调制在脉冲信号上被D₄、D₅、D₆接收，经C₁隔直。再经U2_A信号放大器放大后，再由U2_R组成的低通滤波器。滤除高频脉冲后剩下滴液信号。该滴液信号经由运算放大器U3_A组成的整形电路整形后输入单片机T1口进行定时计数。单片机由此得出滴液腔的滴数或流量，此滴数或流量和预设的流量相比后将得出正负差值。单片机将根据预设流量和实测流量的差值大小，控制电机转动的方向及大小。

执行机构控制过程如下：当需要打开自动阀门时，单片机P1₄口置为高电平时，驱动Q₅、Q₄、Q₁₀、Q₉导通，使电机正转。动力经减速器，主动齿轮，从动齿轮，带动螺杆正转。由于自动阀体是通过螺栓和螺杆结合的，螺杆的正向转动必然带动自动阀体延着导向管向退回开放方向运动。当它们运动到预设的位置时，自动阀体上的定位块接通位置传感器向单片机TXD口发出打开到位信号，将P1₄口置为低电平电机停止。

当需要关闭自动阀门时，单片机P1₅口输出高电平，驱动Q₁₁、Q₆、Q₈、Q₇晶体管导通，使电机反转，经减速器，主动齿轮，从动齿轮带动螺杆反转，由于缓冲弹簧和自动阀体是通过螺栓和螺杆结合的，螺杆的反向转动必然带动缓冲弹簧和自动阀体延着导向管向关闭方向运动，随着缓冲弹簧的压缩，自动阀头对输液管的压力也逐渐加大，直到关断输液管。当缓冲弹簧和自动阀体运动到预设的压力时，自动阀体上的定位块接通传置传感器K₆向单片机RXD口发出关闭到位信号。此时单片机P1₅口输出低电平，驱动Q₁₁、Q₆、Q₈、Q₇晶体管关闭，使电机停止，完成输液管自动阀关闭动作。

单片机检测电机转角度的过程为：在电机的后轴上装有一光栅轮，光栅轮上均匀地分有18个光栅，光栅平均20°一个。在光栅轮的两侧各装一个红外发射管和红外接收管，红外发射管一直通过光栅轮向接收管发射红外光。当光轮随电机转动时，每转20°，便向红外接收管发一个信号，这个信号经U2_D放大整型为单片机可识别的信号后输入单片机INT1口进行计数和比较，便产生控制电机转动的信号。

单片机不断接收检测的液体流量信号及转角传感器发出的转角信号，单片机不断进行计算并控制电机转动，直到达到所要控制的流量为止。

本装置的电源部分，本设备的供电有三种方式：(1)由110伏一240伏，50-60Hz通过充电器，向本设备充电并供电。(2)由12伏直流直接插入电源插头向本设备充电并供电。(3)直接由本设备充电锂电池供电。由于本设备需要5V的直流电压，锂电池的工作为2.9-4.2伏，随着电池消耗电压将越来越低。为了保障本设备提供一个稳定的电压，本设备在由锂电供电时，由U5_A集成电路，MC34063A组成的升压DC-DC变换电路，始终向本设备提供一个5V的直流电压。当在充电时供电电压又高达12伏时，超出了本设备的正常供电电压。由WY集成电路7805组成的降压电路。将高出本设备的电压稳定为本设备的5V工作电压。电源电路使本设备能够在2.7-12伏的范围内工作。

下面以实施例具体说明：

检测单元中红处脉冲管D₁、D₂、D₇采用3DV50型号的红处发射管。接收信号管D₃、D₄、D₅采用5GLB型的红外接收二极管，它的输出经C₁隔直后与控制单元中的数据处理部分的低通滤波器U2_A相联，其中U2_A采用TLV2324型运算放大器，并与采用同样型号的信号放大器U2_B和信号整形电路U3_A相联。面U3_A最后和单片机的第15脚：T1口相联，最后将滴液信号传给单片机，进行计算统计。执行单元中的转角信号传感器，D₁₀采用3DV50型红外反射管和D₉红外接收管采用5GLB型红外接收管它们的输出经隔直电容C₁₄与放大整型器U2_D采用TLVZ324型运算放大器相联。其输出连接到单片机的第13脚(INTI口相连)，对电机旋转角度进行计算。

电源控制部分：电源采用SL-8210AS型锂电池，经升压电路中的DC/DC集成电路U5_A采用MC34063A，其输出和整个供电部分相连接，将3.6-4.2V的电池维持在5V。而充电部分的集成电路WY是采用7805三端稳压器，它的输出既对电池充电也和供电部分相连，在充电时将6-12V的直流电压稳定为5V。由TLV2324型运算放大器组成的电池电量检测电路由U3_B、U3_D、U2_C、U3_C组成四级比较器，其中U3_B的输出与单片机26脚(P2₃口)相连，U3_D输出与单片机8脚(P1₇口)相连，U2_C输出与单片机7脚(P1₆口)相连，U_3C输出与单片机16脚( WR口)相连，完成对电器电量的检测。

控制单元中的按键K₁、K₂、K₃和执行机构中的位置传感器K₄、K₅分别和单片机的第2脚(P₁₁口)第3脚(P₁₂口)第4脚(P₁₃口)和第12脚(INTO口)相连，组成按键矩阵电路，实现按键中断控制信号。

由单片机第28脚(P2₇口)输出的信号与采用C1815晶体管Q₂连接，输出后推动蜂鸣器发出报警信号。由单片机第14脚(TO口)输出的信号与采用高亮度发光二极管Φ3发光二极管型相连，使发光二极管闪烁完成发光信号指示。

Claims (7)

1、一种输液自动控制器，包括机体(1)，机体(1)正面有显示器(2)，机体(1)一侧设有滴液腔固定室(3)和夹紧装置(4)，机体内部设有控制电路及执行机构，其特征是：滴液腔固定室(3)的上部一侧装有红外发光管(5)，另一侧装有接收管(6)，执行机构包括电机(7)，电机尾轴装有由光栅轮(8)及红外发射管(9)、接收管(10)组成的转角控制传感器，电机轴与减速器(11)及齿轮组(12)相配合，与齿轮组(12)相接的驱动螺杆(13)另一侧与位于导管(14)内的自动阀体(15)相连，自动阀体(15)外部有一定位块(16)，与定位(16)块相对应有两个位置传感器(17)，自动阀体(15)靠近齿轮组(12)一侧为与驱动螺杆(13)相配合的螺帽(18)，自动阀体(15)内部有一弹簧(19)，弹簧(19)位于螺帽(18)与自动阀头(20)之间，滴液腔固定室(3)上部的红外发光管(5)、接收管(6)、电机转角控制传感器、位置传感器及电机(1)均与控制电路相连接。

2、根据权利要求1所述的输液自动控制器，其特征是：控制电路包括按键输入电路、显示器、数据处理电路、单片机、电机、驱动电路和报警电路，手控输入电路与单片机输入端相连，单片机输出端分别与声光报警电路、显示器电路、电机驱动电路相连，数据处理电路与单片机交互连接，数据处理电路与检测电路相连，其中数据处理电路向检测部分输入检测脉冲信号，检测电路向数据处理电路输入检测到的信号。

3、根据权利要求2所述的输液自动控制器，其特征是：数据处理电路包括从单片机输入脉冲信号使脉冲信号放大并输出至检测电路的脉冲放大器，由检测电路输入的滴液信号依次经数据处理电路中的电子滤波器、信号放大器、整形电路至单片机，执行机构输入的电机转角信号依次经数据处理电路中的信号放大器，整形电路至单片机，单片机输出控制信号至数据处理电路的电机驱动电路至执行机构，数据处理电路中的电源控制电路与比较电路连接输出至单片机，单片机输入信号至数据处理电路的光驱动电路、声驱动电路，光驱动电路，声驱动电路输出至声光指示器。

4、根据权利要求2所述的输液自动控制器，其特征是：报警电路包括声报警电路和光报警电路。

5、根据权利要求1所述的输液自动控制装器，其特征是：滴液腔固定室的上部两侧分别装有一对发光管及接收管。

6、根据权利要求1所述的输液自动控制装器，其特征是：滴液腔固定室的上部两侧分别装有二对发光管及接收管。

7、根据权利要求1所述的输液自动控制装器，其特征是：滴液腔固定室的上部两侧分别装有三对发光管及接收管。

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