專利名稱：輸液滴速監測技術的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子醫療技術領域，尤其涉及一種輸液滴速監測技術。
背景技術：
重力式輸液是一種廣泛應用的醫療手段，滴速是輸液中一個非常重要的專業參數，很多類病患如老年人、幼兒、心臟肺部患者以及許多種特殊藥液對輸液滴速都有嚴格的要求，如果滴速設置誤差過大或在輸液過程中因人為或器械故障導致滴速異常變化過大， 都會帶來不良后果，嚴重時甚至使患者昏厥、死亡。所有專業醫護工作者都非常重視輸液滴速。目前已有的滴速監測技術主要有超聲波型和光感型這兩類，超聲波型是放置一對超聲波收發器于輸液器滴斗兩側，利用液滴下滴過程中對超聲波形成衰減或反射的原理， 獲得一組與滴速同周期的脈沖信號，進而對滴速進行監測。但超聲波型監測器在成本、體積、功耗等方面很難實現小型便攜化，只能應用在較大固定設備上(如輸液泵)，無法廣泛推廣實用。光感型是放置一對光收發器于輸液器滴斗兩側，利用液滴下滴過程中對光線形成遮擋衰減或折射的原理，獲得一組與滴速同周期的脈沖信號，進而對滴速進行監測。但光感型存在以下不足為了放置光收發器須將滴斗包裹遮擋起來，這妨礙了標準重力輸液的操作與觀察；無法有效應用于避光性輸液；大量的自然光、燈光、醫療紅外線容易對監測器形成干擾；因需連續發射光線，功耗較大不利于實用。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種新型的滴速監測技術，不遮擋滴斗不妨礙標準輸液；適用于所有輸液種類(包括避光性輸液)；準確顯示滴速，使護士能夠以一種比常規肉眼估測更精確的方式設置滴速；具有準確性高、小巧便攜、低功耗、抗干擾的特為了解決上述技術問題，本發明采用了一種監測電路和監測方法，所述監測電路包括電容，其兩個極板分別安置在滴斗上方輸液管兩側；電連接于所述電容用于測量其電容值的電容測量單元；電連接于電容測量單元進行控制、分析、處理的微處理器；電連接于微處理器的IXD、LED與蜂鳴器。所述監測方法包括將滴斗中液面調至特定高度，使液滴在滴落最后一瞬間導通滴斗中上下兩部分的液體，從而使所述電容值發生一種脈沖式突變，脈沖之間的間隔就對應了滴速周期；連續測量分析并顯示這個滴速，在滴速變化過快、 過慢、停止時發出報警。進一步地，所述電容為一對金屬極板構成的電容，和監測器作為一個整體夾附在輸液器滴斗上方的輸液軟管外側。進一步地,將滴斗中液面調至距離滴口 5mm至9mm的特定范圍內，在此范圍內，每一滴液滴在滴落的最后一瞬間會同時接觸到滴斗中上下兩部分的液體并將兩者導通，從而使所述電容的電容值發生一個脈沖式的突變。進一步地，所述電容測量單元對電容進行連續測量，并將測得的系列包含脈沖特征的電容值數據傳遞給微處理器進行分析、判斷、處理。進一步地，微處理器在分析處理數據時，為降低干擾確保數據準確可靠，將離散的脈沖周期小于300ms的數據以及相鄰并相互誤差大于±10%的數據視為無效數據(300ms 的周期對應滴速200滴份鐘，這種滴速在實際重力式輸液中是很難發生的)。進一步地，微處理器從具有脈沖特征的有效數據中計算提取出脈沖的周期，此周期也即是滴速的周期，將該周期取倒數得到脈沖頻率再乘以60，就得到醫療輸液上常用的一個滴速參數——滴/分鐘。進一步地，微處理器將滴速實時顯示在所述IXD上，供護士精確地調節設定初始滴速；同時，每當監測到一滴藥液滴下后，微處理器就控制所述LED短暫閃亮一次，給輸液監護者、陪護者以相應提示。進一步地，系統將開機后的一段預設時間留給護士進行初始調節，當預設時間到后，微處理器將一組穩定的滴速值作為滴速基準值，隨后微處理器連續將實時滴速值與該滴速基準值進行比較，一旦發現實時滴速變化過大超越預設的比例門限(比如基準滴速的 ±30% )，微處理器就控制蜂鳴器與LED發出聲光報警，提醒監護者及時處理。進一步地，系統將開機一段時間后提取的一組電容值作為電容基準值，并在隨后的監測過程中間歇式地將實時電容值與該電容基準值進行比較，當實時電容值非脈沖性地而是持續穩定地、較大比例地低于電容基準值時，表明輸液管中的藥液已滴空，此方法可同時作為系統判斷藥液滴完(滴速變為0)的判斷依據。
圖I是本發明一種實施方式中監測器整體使用示意圖。
圖2是所述監測電路原理圖(液滴尚未滴下時)。
圖3是所述監測電路原理圖(液滴滴下瞬間)。
圖4是所述監測電路原理圖(液滴完全滴下以后)。
圖5是所述電容值隨藥液滴動而產生周期性脈沖式突變圖。
圖6是所述電容特征分析圖。
具體實施方式
本發明提供了一種輸液滴速監測技術，采取了將滴斗中液面調至特定高度，并安
置一個金屬極板電容在滴斗上方輸液管兩側，當一滴藥液在即將完全滴落的瞬間它會同時接觸并導通滴斗中上下兩部分的液體,從而使所述電容的電容值產生一種脈沖式突變,利用并測量這個脈沖信號就可獲取滴速并對滴速進行全面實時監測。本發明不遮擋滴斗不妨礙標準的重力式輸液，可適用于各種藥液、各類輸液方式、不同種類的輸液器。參考圖1，該圖是本發明一種實施方式中的監測器整體使用示意圖，包括一個放置在滴斗上方輸液管兩側的金屬極板電容10、監測器上的蜂鳴器31、監測器上的LED32、監測器上的LCD33，使用時將作為一個整體的監測器與電容極板夾附在輸液管上，并將滴斗中液面52調節到距離滴口 53約5mm至9mm的高度范圍內。
參考圖2，該圖是所述監測電路原理圖(液滴尚未滴下時)，因為表面張力的原因， 液滴50在涌出滴口 53后并不會立即滴落，而是在滴口周圍持續聚集漲大，此時滴斗51中上下兩部分的液體是非接觸不導通的，此時所述電容10的電容值是一個相對穩定的數值。參考圖3，該圖是所述監測電路原理圖(液滴滴下瞬間)，因為液體表面張力最終無法克服地球引力，此時液滴50向下迅速滴落并即將徹底脫離滴口 53，在這個瞬間液滴50 會同時接觸到滴斗51內上下兩部分的液體并使其相互導通，這個導通會改變電容10兩極板之間電介質的組成與分布，于是此時電容10的電容值會發生一個脈沖式的突變。參考圖4，該圖是所述監測電路原理圖(液滴完全滴下以后)，此時情況又回到了與圖2中類似，即滴斗51中上下兩部分液體分離不導通，電容10的電容值又返回到了與圖 2中相同的一個相對穩定的數值。參考圖3、圖5，隨著液滴不斷地重復滴落，電容測量單元11可測量獲得一組如圖 5中所示的電容值曲線，該電容值曲線中的一個脈沖就對應了一次滴落，相鄰脈沖之間的間隔T就是滴速的周期，MCU20連續測量、分析這些數據，就可獲取滴速并對其進行監測。參考圖I、圖2、圖3、圖4、圖5，MCU20連續監測滴速并在IXD33上顯示滴速；MCU20 將開機一段預設時間后取得的穩定滴速值作為基準值，并連續將實時滴速與該基準值進行對比，當實時滴速變化超過預設比例門限后驅動蜂鳴器31和LED32發出聲光報警。參考圖2、圖3、圖4，因整個系統不需要發射超聲波或光線，所以功耗較低，電源40 可使用紐扣電池，使得產品小巧便攜，有利于在整個醫療行業推廣應用。參考圖6，該圖是是所述電容特征分析圖，圖中電容10由一對金屬極板組成，極板之間包含絕緣的塑性材質輸液管、絕緣的空氣以及導電的液體共三種電介質，由公知的基礎物理電子學知識可知假設上述極板是對稱的、平行放置的，極板之間是真空的，那么該電容的電容值可表示為c = e ,(S/d)，其中e ^是真空的介電常數，S是極板的面積，d是兩極板之間的距離。假設在上述極板之間均勻填充了單一電介質，那么該電容的電容值可表示為C = e*(S/d)，其中e是該種電介質的介電常數，S是極板的面積，d是兩極板之間的距離。假設在上述極板之間如圖6所示非均勻填充了多種電介質(包括邊沿延伸部分)， 那么該電容的電容值可表示為C= L*(S/d)，其中h是該金屬極板之間多種電介質的等效介電常數，該等效介電常數由具體的多種的電介質及其具體的形態分布決定，S是極板的面積，d是極板之間的距離。參考圖6,顯然,在液滴50將滴斗上部液體55和下部液體54導通和未導通兩種情況下，電容10金屬極板之間三種電介質中絕緣的塑性材質輸液管和絕緣的空氣這兩種電介質的組成分布都未發生變化，只有液體這一種電介質的組成分布發生了改變，所以這兩種情況下的￡6是不同的，又根據
中的表達式C= e6*(S/d)，兩種情況下極板面積S和極板之間距離d都是相同的，所以兩種情況下的電容值C也就是不同的，于是在液滴 50即將完全滴落并將滴斗中上下兩部分液體導通那一瞬間，電容10的電容值會發生一個脈沖式的突變。參考圖6，同理類似，當輸液管中藥液55滴空后，輸液管內空間將改由空氣填充， 而空氣的介電常數是遠小于液體的，所以此時所述電容的電容值會發生一個非脈沖性的而是持續穩定的、比較大的減小變化，所謂比較大的變化是指相對于
中所述的脈沖式較小變化，這個比較大的減小變化也可以作為系統判斷藥液已滴完的依據。以上所述是本發明的具體實施方式
，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進、引申和潤飾，這些改進、引申和潤飾也視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種輸液滴速監測電路和監測方法。所述監測電路包括電容，其兩個極板分別安置在滴斗上方輸液管兩側；電連接于所述電容用于測量其電容值的電容測量單元；電連接于電容測量單元進行控制處理的微處理器；電連接于微處理器的LCD、LED與蜂鳴器。所述監測方法包括將滴斗中液面調至特定高度，使液滴在滴落最后一瞬間導通滴斗中上下兩部分的液體，使得所述電容值發生一種脈沖式突變，脈沖的周期就對應了滴速周期；連續監測并顯示滴速，在滴速變化過快、過慢、停止時發出報警。
2.如權利要求I所述的監測電路，其特征在于，所述電容為金屬極板電容，和監測器作為一個整體夾附在輸液器滴斗上方的輸液管外。
3.如權利要求I所述的監測方法，其特征在于，將輸液器滴斗中的液面調至距離滴口 5mm至9mm的特定高度范圍內。
4.如權利要求I所述的監測電路，其特征在于，所述電路含有LCD，并在LCD上實時顯示滴速和相關信息。
5.如權利要求I所述的監測電路，其特征在于，所述電路含有LED并在每檢測到一滴液滴時和需要報警時控制LED發出閃爍。
6.如權利要求I所述的監測方法，其特征在于，為降低干擾，當某個滴速周期數據大于 300ms并且相鄰連續的多個周期數據之間相互偏差不超過±10%時才判定該數據為有效。
7.如權利要求I所述的監測方法，其特征在于，將開機后一段預設時間供護士設置初始滴速，預設時間到后提取一組穩定有效的滴速值作為滴速基準值，并在隨后的監測過程中連續將實時滴速值與該滴速基準值進行比較，當實時滴速變化過大超過預設比例門限時發出報警。
8.如權利要求I所述的監測方法，其特征在于，將開機一段預設時間后提取的一組電容值作為電容基準值，并在隨后的監測過程中間歇地將實時電容值與該電容基準值進行比較，當實時電容值非脈沖性地而是持續穩定地、較大比例地低于電容基準值時，表明輸液管中的藥液已滴空，此方法也作為系統判斷藥液滴完的判斷依據。
全文摘要
本發明公開一種輸液滴速監測技術，包括一種監測電路和監測方法。所述監測電路包括電容，其兩個極板分別安置在滴斗上方輸液管兩側；電連接于所述電容用于測量其電容值的電容測量單元；電連接于電容測量單元進行控制處理的微處理器；電連接于微處理器的LCD、LED與蜂鳴器。所述監測方法包括將滴斗中液面調至特定高度，使液滴在滴落最后一瞬間導通滴斗中上下兩部分的液體，使得所述電容值發生一種脈沖式突變，脈沖的周期就對應了滴速周期；連續監測并顯示滴速，在滴速變化過快、過慢、停止時發出報警。本發明準確可靠、小巧低耗，能幫助護士精確設置滴速，并克服了現有技術遮擋滴斗妨礙操作與觀察、易受光干擾、不適合避光輸液、功耗大的缺陷。
文檔編號A61M5/172GK102526837SQ20121001514
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者李益民 申請人:李益民