专利名称：血液灌流装置的制作方法
技术领域：
血液灌流装置，属于医疗器械领域，具体属于血液体外循环用医疗器械。
背景技术：
应用活性炭或树酯为吸附剂的血液灌流装置，做血液灌流时，最担心血液灌流装置凝结。凝结的先兆是泵后压升高，应当准确地检测血液灌流装置出入口压差，判断压差是否超过正常值。当静脉管道破裂或者开路时，就会造成意外失血，应当检测静脉压。有时由于动脉留置针堵塞、动脉管道弯曲、选用患者的血管偏细等原因可能造成动脉压过低的现象，如果血泵仍将以较大负压工作，可能对患者造成危险。
现在市场上的血液灌流机主要检测静脉管道中的气泡、静脉压，有静脉压超过设定值报警的功能。但是这些功能在临床应用上是远远不够的。在临床应用上对医疗器械的安全要求很高，特别是关乎生命的设备。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够通过检测动脉压、静脉压以及它们的差值均与标准值比较，出现异常有声光报警，有数据显示，除提醒医务人员及时采取应急措施外，还能自动加热、自动降低血泵的转速，甚至使血泵停止转动的血液灌流装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该血液灌流装置，由数据处理单元、人机对话单元、执行单元和泵驱动单元组成，其特征在于在动脉循环管路上设置动脉压检测器，动脉压检测器与数据处理单元相连，人机对话单元、执行单元和泵驱动单元与数据处理单元相连。
在动脉循环管路上，血泵和灌流器之间还可设置泵后压检测器，泵后压检测器与数据处理单元相连。所述的执行机构包括加热器电路和管路阻断器电路。所述的人机对话单元包括显示电路，声光报警电路和键盘电路。所述的泵驱动机构包括肝素泵驱动电路、血泵驱动电路和泵转速传感器电路。所述的数据处理单元包括数据采集与转换电路和微处理器电路。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是通过设置动脉压检测器、泵后压检测器、静脉压检测器、温度检测器、数据处理单元、人机对话单元、执行单元和泵驱动单元，使得血液灌流装置操作简单，运行更加安全。可以实现1、更准确地判断血液灌流装置出入口压差，判断压差是否超过正常值，在医护人员还没有来得及处理时，血液灌流装置自动调节血泵转速甚至停止缓解泵后压过高的情况，防止压力过高造成的危险。2、当静脉管道破裂或者开路时，静脉压比正常值偏低，一旦出现静脉压低于低限值，进行报警的同时使血泵停转，并且阻断管路，防止造成意外失血。3、由于动脉留置针堵塞，动脉管道弯曲，选用患者的血管偏细等原因造成动脉压低于设定值时，在报警的同时，使血泵转速降低，缓解压力的降低。如果压力过低则停转血泵。4、自动控制加热器给管路血液加热，以维持血液温度。5、血液灌流装置一旦发生不正常情况，微处理器立即发出声、光报警信号，并且可以区分哪一个信号超出正常范围。
图1是本发明血液灌流装置循环通路图；图2是本发明血液灌流装置电路原理方框图；图3是本发明血液灌流装置系统电源、加热器、血泵驱动和管路阻断器电路原理图；图4是本发明血液灌流装置数据采集与转换电路原理图；图5是本发明血液灌流装置检测电路原理图；图6是本发明血液灌流装置微处理器电路原理图；图7是本发明血液灌流装置键盘电路原理图；图8是本发明血液灌流装置步进电机驱动电路原理图；图9是本发明血液灌流装置报警器电路原理图；图10是本发明血液灌流装置显示电路原理图；图11是本发明血液灌流装置步进电机电源电路原理图；图12是本发明血液灌流装置转速传感器电路原理图；图13是本发明血液灌流装置主程序流程图。
图1-13是本发明血液灌流装置的最佳实施例，其中1动脉压传感器 2泵后压传感器3静脉压传感器 4管路阻断器 5静脉循环管路 6灌流器 7血泵 8动脉循环管路U1～U4、U17稳压器 U5A/D转换器 U6～U8多路开关 U9反向器 U10、U35触发器 U11四2输入与非门 U13、U15双十进制计数器 U12、U14、U16、U21、U26~U29、U32～U34锁存器 U18~U20仪表放大器 U22～U24存储器 U25单片机 U30、U31译码器 U36双4输入与门 U37达林顿集成电路 U38八输入或非门 B1变压器 BG1～BG3、BG6～BG8、BG11～BG26三极管 BG27光电三极管BG4三端双向可控硅开关 BG5可控硅 BG9、BG10光电耦合器 F1、F2风扇J1~J41接口 R1～R80电阻 C1～C51电容 D1～D25二极管 LED1～LED8发光二极管 DS1～DS16LCD显示器 LS1喇叭 M1直流电机 M2步进电机 ZD1管路阻断器 TR1温度传感器 TR2～TR4压力传感器 RP1～RP14电位器 CRY1、CRY2晶体振荡器 S1～S16开关 HT1加热器 ZN1稳压二极管。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的血液灌流装置作进一步说明如图1-13所示组装一台本发明血液灌流装置，结构及功能如下如图1所示按照血液灌流装置循环通路图，制作一台本发明的血液灌流装置，静脉压传感器3、管路阻断器4、静脉循环管路5、灌流器6为现有技术的血液灌流器，本发明主要在动脉循环管路8上设置动脉压传感器1，在血泵7后设置泵后压传感器2，设计与动脉压传感器1、泵后压传感器2的相连的控制装置，通过检测动脉压、静脉压以及它们的差值均与标准值比较，出现异常有声光报警，有数据显示，除提醒医务人员及时采取应急措施外，还能自动加热、自动降低血泵的转速，甚至使血泵停止转动的血液灌流装置。
如图2所示控制装置主要由泵后压检测器、静脉压检测器、动脉压检测器主要为泵后压传感器2、静脉压传感器3、动脉压传感器1，分别与多路开关相连，多路开关通过模/数转换器与微处理器相连，微处理器同时与高位地址寄存器、数据锁存器、程序存储器相连，程序存储器与口地址译码器相连、程序存储器同时与微处理器、模/数转换器、多路开关相连，口地址译码器与数据锁存器相连，数据锁存器与声光报警器、执行单元相连。
如图3所示系统电源、加热器、血泵驱动和管路阻断器电路电源电路为整台机器提供电源，包括直流+12V、+5V和-5V，以及加热器HT1电源及控制，管路阻断器ZD1等。由J1输入的交流电压，由D8～D11整流的电压经电容C1，C10滤波后，由稳压器U1，U3稳压成±5V电压，供数据采集，微处理器，报警，键盘等单元使用。由二极管D1～D4整流的电压，除经电容C2，C3滤波后，由稳压器U2稳压成+12V电压输出供转速传感器使用外，还将其正负半波电压分别取出，经电阻R2～R5，R9，三极管BG1～BG3，光电耦合器BG10控制加热器HT1的加热。当微处理器输出信号使三极管BG2导通时，三极管BG3因其基极被短路而截止，因而使光电耦合器BG10截止，三端双向可控硅开关BG4因得不到触发信号而截止，加热器因而停止工作。而当微处理器输出信号使三极管BG2截止而三极管BG1导通时，加热器因只得到半波信号而以四分之一的功率加热；当三极管BG1，BG2都截止时，加热器以全功率工作。由接口J2输入的交流信号经二极管D6，D7，D12，D13整流后加到可控硅BG5的阳极，由接口J7(来自微处理器输出接口J27)输入的延时信号，经电阻R18，三极管BG8，光电耦合器BG9，三极管BG11等元件后送到可控硅BG5的触发极，控制可控硅的触发时间，从而控制主泵电机M1的转速。当压力超限严重时，微处理器的输出变成低电平，使三极管BG8，光电耦合器BG9和三极管BG11截止，从而切断了可控硅BG5的触发信号，电机上的电压为零，使主泵电机停转，特别是当静脉压太低，甚至接近于零时，除上述动作外，管路阻断器也同时动作，以防止血液外泄。电阻R1，R16，R7，R17和三极管BG6，BG7组成的电路，是将交流电的过零信号取出，供可控硅触发同步用。
其连接方式为二极管D1正极接接口J1的6脚，二极管D1的负极接二极管D3的正极，二极管D3的负极接在稳压器U2的1脚。二极管D2正极接接口J1的4脚，二极管D2的负极接二极管D4的正极，二极管D4的负极接在稳压器U2的1脚。二极管D2的负极通过电阻R3接在三极管BG1的c极，三极管BG1的b极通过电阻R6接在接口J3的2脚。三极管BG1的e极接在接口J1的5脚。二极管D1的负极通过电阻R2接在三极管BG2的c极上。三极管BG2的c极与e极之间接有电阻R5，b极通过电阻R8接在接口J3的1脚上，e极接地。稳压器U2的1脚与2脚之间接有电容C2、C3，2脚接地并且接在接口J1的5脚上，3脚与2脚之间接有电容C4、C5。三极管BG3的c极接在三极管BG2的c极上，三极管BG3的e极接地，并且接在接口J3的3脚上。三极管BG3的c极接光电耦合器BG10的一次侧的一端。光电耦合器BG10的一次侧的另一端通过电阻R9接在稳压器U2的3脚，光电耦合器BG10的二次侧的一端通过电阻R11接在加热器HT1的一端，加热器HT1的另一端接在接口J4的1脚。光电耦合器BG10的二次侧的另一端接在三端双向可控硅开关BG4的触发端。电阻R12和电容C6并联接在光电耦合器BG10的二次侧的另一端和接口J4之间。三端双向可控硅开关BG4接在电阻R11和接口J4的2脚之间。接口J5的1脚、2脚接在稳压器U2的3脚上，接口J5的3脚、4脚接在稳压器U2的2脚上。接口J5实现12V的输出。
接口J1的1脚通过二极管D8和二极管D5接在稳压器U1的1脚上，还通过二极管D9接在稳压器U3的2脚上。接口J1的3脚通过二极管D10接在二极管D5的正极，还通过二极管D11接在稳压器U3的2脚上。稳压器U1的1脚与地之间接有电容C2、C3，稳压器U3的2脚与地之间接有电容C10、C12，稳压器U3的2脚通过电阻R16、R1以及二极管D5接在稳压器U1的1脚上。电阻R1、R16中间通过导线与三极管BG6的b极相连。稳压器U1的3脚与地之间接有电容C13、C15，稳压器U3的3脚与地之间接有电容C14、C16。三极管BG6的c极与稳压器U1的3脚之间接有电阻R7，三极管BG6的e极接地。三极管BG7的b极接在三极管BG6的c极上，e极接稳压器U1的3脚，c极接接口J8的4脚，另外还通过电阻R17接地。接口J8的1脚接在稳压器U1的3脚上，2脚接在稳压器U3的3脚上，3脚接地。实现+5V、-5V以及过零信号的输出。
接口J7的1脚接地，2脚通过电阻R18接在三极管BG8的b极上。三极管BG8的e极接地。三极管BG8的c极接在光电耦合器BG9的一次侧的一端。光电耦合器BG9的一次侧的另一端通过电阻R10接在稳压器U1的3脚。光电耦合器BG9的二次侧的一端接在电极M1的正极，光电耦合器BG9的二次侧的另一端接在三极管BG11的b极。三极管BG11的c接在可控硅BG5的触发端三极管BG11的e极与电极M1的正极之间接有电容C10和稳压二极管ZN1。接口J2的1脚、2脚接由二极管D6、D7、D12、D13组成的整流桥。整流正极通过可控硅BG5与电阻R15接在电机的M1的正极。电机的M1的正极与可控硅BG5的触发端之间接有电容C9。整流正极与三极管BG11的e极之间接有电阻R13，三极管BG11的e极与b极之间接有电阻R14。
接口J6的1脚、2脚分别接管路阻断器ZD1的两极。
如图4所示数据采集与转换电路多路开关电路U6～U8将模拟信号和它们的参考电压分时输入到A/D转换器中，转换得到地数字信号直接从总线输出。基准电压稳压器U4和基准电压调节器RP1～RP5保证转换后的压力和温度数据的准确。反向器U9和四2输入与非门U11形成中断信号。触发器U10、锁存器U12实现多路开关控制信号的输入和状态信号的输出。双十进制计数器U13、U15，锁存器U14、U16是主泵电机转速测量计数和输出锁存接口电路。在此电路中，接口J9是模拟信号输入插头，接口J10是转速信号输入插头，接口J11是±5V和过零脉冲输入插头，接口J12是数字信号和状态信号输出插头，接口J13是12V电源输入插头。其连接方式为多路开关U6的2脚、3脚、9脚和10脚相连，通过电阻R19共接到A/D转换器U5的INPUT-HI脚。多路开关U6的13脚、12脚、5脚和6脚分别与多路开关U7、U8的13脚、12脚、5脚和6脚相连接，然后分别接到锁存器U12的D1、D2、D3、D4脚。多路开关U6的1脚、11脚、4脚和8脚分别接到接口J9的6脚、7脚、电位器RP1的滑动端和接口J9的5脚。电位器RP1的一端接地，另一端通过电阻R20接在稳压器U4的2脚。多路开关U7的1脚、11脚、4脚和8脚分别接到电位器RP4、RP3、RP2、RP5的滑动端。电位器RP4、RP3、RP2、RP5的一端接地，另一端分别通过电阻R24、R23、R22、R21接在稳压器U4的2脚。多路开关U7的2脚、10脚、3脚和9脚相连然后接在A/D转换器U5的REF-IN+脚。多路开关U8的1脚、11脚和8脚接地，2脚、10脚、3脚和9脚相连然后接在A/D转换器U5的INPUT-LO脚。多路开关U8的4脚连接于接口J9的Temp脚。
A/D转换器U5的V+脚与SEND脚相连，然后接在接口J9的1脚和接口J12的1脚提供+5V电压。REFIN脚、COMMON脚、OSC-SEL脚和MODE脚相连接然后接于接口J12的20脚。REF CAP-脚与REFCAP+脚之间接有电容C18。INPUT-HI脚和INPUT-LO脚之间接有电容C20。INTEGRATOR脚和AUTO-ZERO脚分别接电容C17、C19，然后并联通过电阻R26接在BUFFER脚上。V-脚接在接口J9的8脚和接口J12的2脚上，提供-5V电压。RUN/HOLD脚接在触发器U10的Q8脚上。OSC-OUT脚与OSC-IN脚之间接有晶体振荡器CRY1。CE/LOAD接稳压器U4的3脚。HBEN接接口J12的4脚。LBEN脚接接口J12的6脚。TEST脚接+5V。B1～B12脚、OR脚、POL脚通过总线连接于接口J12的8脚～15脚，连接于锁存器U12、U14、U16的Q1～Q8脚和锁存器U10的D1～D8脚。STATUS脚通过电容C21接在反向器U9的1脚。
锁存器U10的CLR脚和CLK脚相连，然后接于接口J12的3脚。Q1～Q7连接于锁存器U12的D1~D8脚。
锁存器U12的C脚、OC脚相连，然后接在接口J12的5脚。
锁存器U14的C脚、OC脚相连，然后接在接口J12的7脚。D1～D8脚分别接在移位寄存器U13的3～6脚和11～14脚。
锁存器U16的C脚、OC脚相连，然后接在接口J12的19脚。锁存器U16的D1～D8脚连接于移位寄存器U15的3～6脚和11～14脚。
双十进制计数器U15的1脚与9脚相连然后接在接口J12的20脚。2脚连接于双十进制计数器U13的14脚。7脚、15脚、双十进制计数器U13的7脚、15脚相连，然后通过电阻R27接地，并且通过电容C22连接于双十进制计数器U13的2脚。
双十进制计数器U13的1脚接接口J10的3脚，10脚接在6脚。双十进制计数器U13的2脚同时接在反向器U9的6脚和9脚上。
反向器U9的5脚和10脚之间接有电容C23，5脚通过电阻R28接+5V，8脚接与非门U11A的2脚，反向器U9的11脚接在与非门U11B的4脚。反向器U9的1脚通过电阻R25接+5V。2脚和13脚相连，然后接在锁存器U12的D2脚，12脚连接于与非门U11A的1脚。反向器U9的3脚接在接口J11的4脚，4脚接在与非门U11C的9脚。
与非门U11A的3脚接在与非门U11C的8脚，与非门U11B的5脚接在接口J12的17脚，6脚接在锁存器U10的Q6，与非门U11C的10脚分别接在与非门U11D的12脚、13脚，11脚连接于接口J12的16脚。
接口J10的1脚接地，2脚接在接口J13的1、2脚。
接口J13的3、4脚接地。
接口J11的1脚接接口J9的1脚，接+5V。2脚接接口J9的9脚，接-5V。
数据采集与转换电路的多路开关U6～U8，还可以采用继电器，A/D转换器U5采用ICL7109，还可以采用AD1201，AD1211等其他12位的A/D转换器，或AD755013位模/数转换器。
如图5所示检测电路压力传感器TR2，TR3，TR4的输出信号，经仪表放大器U18～U20放大后输出。基准电压稳压器U17保证压力传感器的电流恒定。仪表放大器是为了提高数据采集的精度，使装置工作更可靠。仪表放大器也可采用普通运算放大器。RP9，RP11和RP13是压力传感器的电流微调电位器。RP6，RP7和RP12是压力传感器零点微调电位器。RP8，RP10和RP14是仪表放大器的增益微调电位器，以使输出信号尽可能一致。温度传感器TR1采集温度信号。压力传感器的信号和温度传感器的信号由插头J14输出。其连接方式为压力传感器TR2的4脚通过电阻R32接仪表放大器U18的IN+脚，压力传感器TR2的5脚连接于电位器RP9的一端和滑动端，压力传感器TR2的6脚连接于仪表放大器U18的-Vs脚然后接接口J14的-5V脚，压力传感器TR2的10脚与电位器RP6的滑动端相连，还通过电阻R33接在仪表放大器U18的IN-端。电位器RP6的一端通过电阻R29接接口J14的-5V脚，另一端通过电阻R35接在压力传感器TR2的5脚。电位器RP9的另一端通过电阻R36接在稳压器U17的2脚。
压力传感器TR3的4脚通过电阻R37接仪表放大器U19的IN+脚，压力传感器TR3的5脚连接于电位器RP11的一端和滑动端，压力传感器TR3的6脚连接于仪表放大器U19的-Vs脚然后接接口J14的-5V脚，压力传感器TR3的10脚与电位器RP7的滑动端相连，还通过电阻R38接在仪表放大器U19的IN-端。电位器RP7的一端通过电阻R30接接口J14的-5V脚，另一端通过电阻R40接在压力传感器TR3的5脚。电位器RP11的另一端通过电阻R41接在稳压器U17的2脚。
压力传感器TR4的4脚通过电阻R42接仪表放大器U20的IN+脚，压力传感器TR4的5脚连接于电位器RP13的一端和滑动端，压力传感器TR4的6脚连接于仪表放大器U20的-Vs脚然后接接口J14的-5V脚，压力传感器TR4的10脚与电位器RP12的滑动端相连，还通过电阻R43接在仪表放大器U20的IN-端。电位器RP12的一端通过电阻R31接接口J14的-5V脚，另一端通过电阻R45接在压力传感器TR2的5脚，并且接稳压器U17的3脚，接地。电位器RP13的另一端通过电阻R46接在稳压器U17的2脚。
仪表放大器U18的IN+脚和IN-脚之间接有电容C27，两个RG脚之间接有电阻R34和电位器RP8，电位器RP8的滑动端接位于芯片8脚的RG脚。仪表放大器U19的IN+脚和IN-脚之间接有电容C28，两个RG脚之间接有电阻R39和电位器RP10，电位器RP10的滑动端接位于芯片8脚的RG脚。仪表放大器U20的IN十脚和IN-脚之间接有电容C29，两个RG脚之间接有电阻R44和电位器RP14，电位器RP14的滑动端接位于芯片8脚的RG脚。仪表放大器U18、U19、U20的+Vs脚相连，然后接在稳压器U17的1脚，并且接在接口J14的+5V脚。仪表放大器U18、U19、U20的REF脚相连，然后通过电容C26接在稳压器U17的1脚。仪表放大器U18、U19、U20的REF脚和仪表放大器U18、U19、U20的-Vs脚之间接有电容C24、C25。仪表放大器U18、U19、U20的OUT脚分别通过电阻R49、R50、R51连接于接口J14的BP脚、BPR脚、BPF脚。仪表放大器U18、U19、U20的REF脚与接口J14的Temp脚之间接有温度传感器TR1和电容C30、C31。
接口J14的Temp脚接在三极管BG12的c极。三极管BG12的b极通过电阻R47接在稳压器U17的2脚，三极管BG12的e极通过电阻R48接在稳压器U17的1脚。
如图6所示微处理器电路图微处理器电路由单片机芯片U25、电容C32，电阻R52组成的复位电路、电容C33，C34及晶体CRY2组成的时钟电路、锁存器U21、存储器U22～U24、译码器U30，U31和锁存器U26～U29，U32，U33组成。接口J19是为以后扩展功能预留的接口。接口J20是键盘数据和中断信号输入插头。接口J21是压力和温度数据输入插头。锁存器U32、U33输出各种控制信号和报警信号。接口J22输出风扇控制信号。接口J23输出管路阻断器控制信号。接口J24输出主泵电机转速控制信号。接口J25输出步进电机控制信号。接口J26输出报警信号。接口J27输出加热控制信号。其连接方式为单片机U25的AD0～AD7脚通过总线连接于锁存器U21、U26、U27、U28、U29的D0～D7脚，连接于存储器U22～U24的D0～D7脚，连接于译码器U31的E3脚、A脚、B脚和C脚，还连接于接口J21的D1～D7脚和INTO脚。
单片机U25的A8～A13脚通过总线连接于存储器U22、U23的A8～A10脚和存储器U24的A8～A12脚。
单片机U25的P0～P7脚通过总线连接于锁存器U32、U33的D0～D7脚，连接于接口J20的5脚～12脚，连接于译码器U31的Y0～Y7脚，还连接于接口J21的4脚～8脚、19脚。
单片机U25的ALE脚连接于锁存器U21的LE脚和OE脚。
单片机U25的PSEN脚分别连接于存储器U22、U23、U24的OE脚和VPP脚。
单片机U25的T0、T1脚分别连接于接口J19的3脚、4脚。
单片机U25的INTO脚连接于接口J19的5脚和接口J20的13脚。
单片机U25的INT1脚连接于接口J19的6脚。
单片机U25的RD脚连接于接口J19的7脚和接口J21的EN脚。
接口J19的8脚、存储器U22、U23的E/P脚、存储器U24的CE脚和译码器U30、U31的E1、E2脚相连，然后连接于单片机U25的WR脚。
EA脚连接于接口J21的20脚，接地。
RST脚通过电阻R52接地，通过电容C32接接口J21的1脚，接+5V。
XTAL1和XTAL2脚之间先接晶体振荡器CRY2，然后分别通过电容C33、C34接地。
+5V和地之间接有电容C35～C45。起滤波作用。
锁存器U26的Q0～Q7脚连接于接口J15，LE脚、OE脚相连，然后连接于译码器U30的Y0脚。
锁存器U27的Q0～Q7脚连接于接口J16，LE脚、OE脚相连，然后连接于译码器U30的Y1脚。
锁存器U29的Q0～Q7脚连接于接口J17，LE脚、OE脚相连，然后连接于译码器U30的Y2脚。
锁存器U28的Q0～Q7脚连接于接口J18，LE脚、OE脚相连，然后连接于译码器U30的Y3脚。
译码器U30的Y4脚、Y5脚分别连接于接口J20的4脚、3脚。Y6脚连接于锁存器U33的LE脚和OE脚。Y7脚连接于锁存器U32的LE脚和OE脚。
锁存器U33的Q0～Q6脚连接于接口J26的2脚～9脚。Q7脚连接于接口J27的1脚。接口J26的1脚连接于接口J25的5脚和+5V。接口J27的2脚连接于锁存器U32的Q0脚。
锁存器U32的Q1～Q3分别连接于接口J25的4脚、3脚、2脚。Q4连接于接口J24的1脚。Q5脚连接于接口J23的1脚。Q6连接于接口J22的1脚。Q7连接于接口J22的3脚。
接口J26的10脚、接口J27的3脚、接口J22的2脚、接口J23的2脚、接口J24的2脚和接口J25的1脚相连，然后连接于接口J21的20脚，接地。
接口J19的1脚与接口J20的2脚相连然后接+5V。接口J19的2脚与接口J20的1脚相连，然后接地。
微处理器电路的单片机U25还可以采用89C系列芯片，与电容C32、电阻R52组成的复位电路，电容C33、C34及晶体CRY2组成的时钟电路，锁存器U26～U29、U32、U33组成。微处理器电路的单片机U25还可以采用90系列芯片，或采用其他8位微处理器。
如图7所示键盘电路命令输入设备。本机的所有命令都要由键盘发出，采用中断方式工作。键盘由锁存器U34，触发器U35和开关按钮S1～S16，电阻R53～R56组成。双4输入与门U36是中断信号形成电路。只要有键被按下，U36就变成低电平，而向微处理器发出中断申请。此申请被响应后，键数据即可被取走。其连接方式为接口J28的1脚提供公共地，通过电阻R53、R54、R55、R56分别连接于锁存器U34的D0～D3脚。2脚提供VCC电源，连接于锁存器U34、触发器U35的VCC脚。3脚连接于触发器U35的CLK脚、CLR脚。4脚连接于锁存器U34的LE脚和OE脚。接口J28的5脚～12脚连接于锁存器U34的Q0～Q7脚和触发器U35的D1～D8脚。13脚连接于四输入与门U36A的1脚。14脚连接于四输入与门U36B的13脚。
四输入与门U36B的9脚～10脚分别与四输入与门U36A的2脚～5脚相连，然后分别连接于锁存器U34的D3脚、D2脚、D1脚、D0脚。
锁存器U34的D4～D7脚分别连接于触发器U35的Q1～Q4脚。
触发器U35的Q1～Q4脚与锁存器U34的D3脚之间分别接有开关S1、S2、S9、S10。触发器U35的Q1～Q4脚与锁存器U34的D2脚之间分别接有开关S3、S4、S11、S12。触发器U35的Q1～Q4脚与锁存器U34的D1脚之间分别接有开关S5、S6、S13、S14。触发器U35的Q1～Q4脚与锁存器U34的D0脚之间分别接有开关S7、S8、S15、S16。
如图8所示步进电机驱动电路为了防止管路中的血液凝结，须向管路中注射一定量的肝素。用步进电机驱动该注射器。选用步距角较小的反应式三相步进电机。
由微处理器输出的三相控制信号从接口J30输入，分别进入三极管BG12～BG20的电路进行放大后，直接送入步进电机M2。步进电机的电源(附图8)由接口J29输入。
为了降低步进电机的电源电流，其每相的信号源都是脉宽调制信号，脉宽占空比大于1∶10。采取这一措施后，在保证驱动转矩满足要求的前提下，步进电机的电源电流可降低5倍以上。其连接方式为接口J30的2脚连接于三极管BG17的b极。三极管BG17的e极接接口J30的1脚和接口J29的1脚，接地。三极管BG17的c极连接于三极管BG16的b极。三极管BG16的e极与b极之间接有电阻R58。三极管BG16的c极通过电阻R57连接于三极管BG20的b极。三极管BG20的e极和c极之间接有二极管D19，并且串接有电阻R61、电容C48。
接口J30的3脚连接于三极管BG15的b极。三极管BG15的e极接接口J30的1脚和接口J29的1脚，接地。三极管BG15的c极连接于三极管BG14的b极。三极管BG14的e极与b极之间接有电阻R65。三极管BG14的c极通过电阻R64连接于三极管BG19的b极。三极管BG19的e极和c极之间接有二极管D18，并且串接有电阻R60、电容C47。
接口J30的4脚连接于三极管BG13的b极。三极管BG13的e极接接口J30的1脚和接口J29的1脚，接地。三极管BG13的c极连接于三极管BG121的b极。三极管BG21的e极与b极之间接有电阻R63。三极管BG121的c极通过电阻R62连接于三极管BG18的b极。三极管BG18的e极和c极之间接有二极管D17，并且串接有电阻R59、电容C46。
三极管BG14、BG16、BG21的e极相连，然后连接于接口J30的5脚。三极管BG18、BG19、BG20的e极相连，然后连接于接口J30的1脚。三极管BG18、BG19、BG20的c极分别接步进电机M2的三相驱动，然后分别通过二极管D14、D15、D16共同连接于接口J29的2端和步进电机M2的另一端。
如图9所示报警电路图报警信号通过或非门U39和电阻R73驱动三极管BG22，使得喇叭LS1发声，同时，报警信号通过达林顿集成电路U37驱动发光二极管发光报警显示。不同的二极管发光代表不同的报警情况。其连接方式为接口J31的1脚连接于喇叭LS1的一端，还连接于达林顿集成电路U37的9脚。喇叭LS1的另一端连接于三极管BG22的c极。接口J31的2脚～9脚先连接于或非门U38的2脚～5脚、9脚～12脚，然后连接于达林顿集成电路U37的1脚～7脚。接口J31的10脚连接于连接于达林顿集成电路U37的8脚，还连接于三极管BG22的e极。或非门U38的13脚通过电阻R73连接于三极管BG22的b极。
达林顿集成电路U37的10脚和接口J31的1脚之间接有发光二极管LED7和电阻R69，11脚和接口J31的1脚之间接有发光二极管LED6和电阻R68，12脚和接口J31的1脚之间接有发光二极管LED5和电阻R67，13脚和接口J31的1脚之间接有发光二极管LED4和电阻R66，14脚和接口J31的1脚之间接有发光二极管LED3和电阻R70，15脚和接口J31的1脚之间接有发光二极管LED2和电阻R71，16脚和接口J31的1脚之间接有发光二极管LED1和电阻R72。
如图10所示显示电路系统采用LCD显示器作为数据的显示终端，由来自接口J32、J33、J34、J35的驱动信号驱动。可以显示的数据动脉压力(三位)，静脉压力(三位)，泵后压力(三位)，温度(二位)，肝素泵转速(三位)，工作时间(三位hmm)，主泵转速/主泵流量(三位)，肝素泵转速(三位)。它们的信号均由微处理器通过总线送出。其计算、译码、段码和位码的分时输出均在微处理器内部完成。其连接方式为LCD显示器DS1～DS8的1脚共接于接口J32的8脚。LCD显示器DS1～DS8的2脚共接于接口J32的3脚。LCD显示器DS1～DS8的3脚分别连接于接口J33的1脚～8脚。LCD显示器DS1～DS8的4脚共接于接口J32的4脚。LCD显示器DS1～DS8的5脚共接于接口J32的5脚。LCD显示器DS1～DS8的6脚共接于接口J32的7脚。LCD显示器DS1～DS8的7脚共接于接口J32的6脚。LCD显示器DS1～DS8的9脚共接于接口J32的1脚。LCD显示器DS1～DS8的10脚共接于接口J32的2脚。
LCD显示器DS9～DS16的1脚共接于接口J34的8脚。LCD显示器DS9～DS16的2脚共接于接口J34的3脚。LCD显示器DS9～DS16的3脚分别连接于接口J35的1脚～8脚。LCD显示器DS9～DS16的4脚共接于接口J33的4脚。LCD显示器DS9～DS16的5脚共接于接口J34的5脚。LCD显示器DS9～DS16的6脚共接于接口J34的7脚。LCD显示器DS9～DS16的7脚共接于接口J34的6脚。LCD显示器DS9～DS16的9脚共接于接口J34的1脚。LCD显示器DS9～DS16的10脚共接于接口J34的2脚。
如图11所示步进电机电源电路从接口J36输入交流电，经过变压器B1的变压，以及后续电路的整流、滤波、稳压作用，为整个系统提供电源。接口36输入交流电源220V。接口J37输出到接口J2。接口J38输出到接口J1。接口J39输出到接口J29，提供步进电机所需电压。其连接方式为接口J36的3脚连接于变压器B1的1脚，1脚连接于变压器B1的2脚，2脚接地。
接口J37的1脚连接于变压器B1的10脚，2脚连接于变压器B1的11脚。
接口J38的1脚连接于变压器B1的5脚，接口J38的2脚和5脚相连，然后连接于变压器B1的4脚，接口J38的3脚连接于变压器B1的3脚，接口J38的4脚、6脚分别连接于变压器B1的9脚和8脚。
接口J39的1脚和变压器B1的6脚之间接有二极管D24，接口J39的1脚和变压器B1的7脚之间接有二极管D21，接口J39的2脚和变压器B1的6脚之间接有二极管D23，接口J39的2脚和变压器B1的7脚之间接有二极管D22。接口J39的1脚和2脚之间电容C49和电容C50。
如图12所示转速传感器电路由来自接口J41的信号驱动风扇，检测风扇的转速，然后输出到接口40。其连接方式为接口J41的2脚连接于接口J40的1脚。接口J41的3脚通过电阻R74连接于三极管BG23的b极。三极管BG23的e极连接于接口J41的2脚。三极管BG23的c极连接于风扇F1的2脚。风扇F1的2脚和1脚之间接有二极管D24。风扇F1的1脚连接于接口J40的2脚。接口J41的1脚通过电阻R75连接于三极管BG24的b极。三极管BG24的e极连接于接口J41的2脚。三极管BG24的c极连接于风扇F2的2脚。风扇F2的2脚和1脚之间接有二极管D25。风扇F2的1脚连接于接口J40的2脚。
接口J40的1脚和3脚之间接有电阻R76。接口J40的1脚和2脚之间接有电阻R80和发光二极管LED8。另外还接有电阻R79和光电三极管BG27。光电三极管BG27的e极连接于接口J40的1脚。光电三极管BG27的c极通过电容C51连接于三极管BG26的b极。三极管BG26的b极和e极之间接有电阻R78，三极管BG26的c极连接于三极管BG25的b极，还通过电阻R77连接于接口J40的2脚。三极管BG25的e极连接于接口J40的2脚。三极管BG25的c极连接于接口J40的3脚。
电路图中的接口是彼此连接的部件。各接口的连接和实现的功能为
接口J1与接口J38相连，实现交流电压从接口J38到接口J1。
接口J2与接口J37相连，实现交流电压从接口J37到接口J2。
接口J3与接口J27相连，实现加热器控制信号从接口J27到接口J3。
接口J4接220V交流电源，实现交流电压从接口J4输入。
接口J5与接口J13相连，实现+12V从接口J5到接口J13。
接口J6与接口J23相连，实现管路阻断器控制信号从接口J23到接口J6。
接口J7与接口J24相连，实现主泵控制信号从接口J24到接口J7。
接口J8与接口J11相连，实现+5V、-5V以及过零信号从接口J8到接口J11。
接口J9与接口J14相连，实现模拟检测信号从接口J14到接口J9。
接口J10与接口J40相连，实现转速信号从接口J40到接口J10。
接口J12与接口J21相连，实现数字信号从接口J12到接口J21。
接口J15与接口J32相连，实现显示信号从接口J15到接口J32。
接口J16与接口J33相连，实现显示信号从接口J16到接口J33。
接口J17与接口J34相连，实现显示信号从接口J17到接口J34。
接口J18与接口J35相连，实现显示信号从接口J18到接口J34。
接口J19作为备用控制信号接入口。
接口J20与接口J28相连，实现键盘数据从接口J28到接口J20。
接口J22与接口J41相连，实现风扇控制信号从接口J22到接口J41。
接口J25与接口J30相连，实现步进电机控制信号从接口J25到接口J30。
接口J26与接口J31相连，实现报警信号从接口J26到接口J31。
接口J29与接口J39相连，实现步进电机电源从接口J39到接口J29。
接口J36接220V交流电源，实现交流电压从接口J36输入。
所有接口也可直接连接。
如图13所示本发明血液灌流装置主程序流程图。
装置启动，固化的程序开始执行，依次进行清缓冲区、初始化系统所有设备、启动定时器0和开中断，然后判断是否结束工作。如果是，程序结束；如果否，程序继续执行。然后判断是否关闭肝素泵，如果是，则关闭肝素泵后，继续执行程序；如果否，则继续执行。
顺序进行是否开肝素泵的判断，如果是，打开肝素泵，然后判断是否加热；如果否，直接判断是否加热。
判断是否加热，如果是，则打开加热器，然后判断是否慢速加热；如果否，直接判断是否慢速加热。
判断是否慢速加热，如果是，则转为慢速加热，然后判断是否打开血泵；如果否，直接判断是否打开血泵。
判断是否打开血泵，如果是，则打开血泵，然后判断是否关闭血泵；如果否，直接判断是否关闭血泵。
判断是否关闭血泵，如果是，则关闭血泵，然后判断是否继续加热；如果否，直接判断是否继续加热。
判断是否继续加热，如果是，继续判断压差是否过高；如果否，则关加热器，然后判断压差是否过高。
判断压差是否过高，如果是，则报警，然后判断压差是否超高限；如果否，则直接判断静脉压是否过高。判断压差是否超高限，如果是，则血泵减速，然后判断压差是否严重超高限；如果否，则直接判断静脉压是否过高。判断压差是否严重超高限，如果是，则阻断器动作，以阻断管路，然后判断静脉压是否过高；如果否，则直接判断静脉压是否过高。
判断静脉压是否过高，如果是，则报警，然后判断静脉压是否超高限；如果否，则直接判断静脉压是否过低。判断静脉压是否超高限，如果是，则血泵减速，然后判断静脉压是否严重超高限；如果否，则直接判断静脉压是否过低。判断静脉压是否严重超高限，如果是，则阻断器动作，以阻断管路，然后判断静脉压是否过低；如果否，则直接判断静脉压是否过低。
判断静脉压是否过低，如果是，则报警，然后判断静脉压是否超低限；如果否，则直接判断泵后压是否过高。判断静脉压是否超低限，如果是，则血泵减速，然后判断静脉压是否严重超低限；如果否，则直接判断泵后压是否过高。判断静脉压是否严重超低限，如果是，则阻断器动作，以阻断管路，然后判断泵后压是否过高；如果否，则直接判断泵后压是否过高。
判断泵后压是否过高，如果是，则报警，然后判断泵后压是否超高限；如果否，则直接判断动脉压是否过低。判断泵后压是否超高限，如果是，则血泵减速，然后判断泵后压是否严重超高限；如果否，则直接判断动脉压是否过低。判断泵后压是否严重超高限，如果是，则阻断器动作，以阻断管路，然后判断动脉压是否过低；如果否，则直接判断动脉压是否过低。
判断动脉压是否过低，如果是，则报警，然后判断动脉压是否超低限；如果否，则直接显示数据。判断动脉压是否超低限，如果是，则血泵减速，然后判断动脉压是否严重超低限；如果否，则直接显示数据。判断动脉压是否严重超低限，如果是，则阻断器动作，以阻断管路，然后显示数据；如果否，则直接显示数据程序继续执行，然后再次判断是否结束。如果是则程序结束；如果否，则再次执行以上功能。
权利要求
1.血液灌流装置，包括血液灌流器、控制装置，控制装置主要包括检测电路、数据处理单元、人机对话单元、执行单元和泵驱动单元，其特征在于在血液灌流器动脉循环管路上设置动脉压检测器，动脉压检测器与数据处理单元相连，人机对话单元、执行单元和泵驱动单元与数据处理单元相连。
2.根据权利要求1所述的血液灌流装置，其特征在于在血液灌流器动脉循环管路上，血泵(7)和灌流器(6)之间设置泵后压检测器，泵后压检测器与数据处理单元相连。
3.根据权利要求1所述的血液灌流装置，其特征在于所述的泵驱动单元包括肝素泵驱动电路、血泵驱动电路和泵转速传感器电路，人机对话单元包括显示电路，声光报警电路和键盘电路。
4.根据权利要求1所述的血液灌流装置，其特征在于所述的数据处理单元包括数据采集与转换电路和微处理器电路。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的血液灌流装置，其特征在于泵后压检测器、静脉压检测器、动脉压检测器主要为泵后压传感器(2)、静脉压传感器(3)、动脉压传感器(1)，分别与多路开关相连，多路开关通过模/数转换器与微处理器相连，微处理器同时与高位地址寄存器、数据锁存器、程序存储器相连，程序存储器与口地址译码器相连、程序存储器同时与微处理器、模/数转换器、多路开关相连，口地址译码器与数据锁存器相连，数据锁存器与声光报警器、执行单元相连。
6.根据权利要求1所述的血液灌流装置，其特征在于所述的执行单元包括加热器电路和管路阻断器电路。
7.根据权利要求1或2所述的血液灌流装置，其特征在于动脉压检测器、泵后压检测器、静脉压检测器和温度传感器组成的检测电路连接于数据采集与转换电路，包括压力检测器TR2～TR4、温度传感器TR1、仪表放大器U18~U20、电位器RP6～RP14、电阻R29～R51、电容C24～C31、稳压器U17、三极管BG12以及接口J14，压力传感器TR2，TR3，TR4分别与仪表放大器U18～U20相连，仪表放大器U18～U20与基准电压稳压器U17相连，增益微调电位器RP8、RP10和RP14分别接仪表放大器U18～U20的8脚和1脚，仪表放大器U18～U20的6脚和温度传感器TR1与数据采集与转换电路的多路开关U6~U8相连。
8.根据权利要求4所述的血液灌流装置，其特征在于微处理器电路包括单片机U25，电容C32、电阻R52组成的复位电路，电容C33、C34及晶体CRY2组成的时钟电路，锁存器U21，存储器U22～U24，译码器U30、U31和锁存器U26～U29、U32、U33，锁存器U26～U29与接口J15～J18与显示电路相连，单片机U25的双向口分别与通过锁存器U26～U29、U32、U33、U21与接口J15～J18、J22～J27以及存储器U22～U24相连，接口J19为以后扩展功能预留的接口，接口J20是键盘数据和中断信号输入插头，接口J21是压力和温度数据输入插头，锁存器U32、U33输出各种控制信号和报警信号，接口J22输出风扇控制信号，接口J23输出管路阻断器控制信号，接口J24输出主泵电机转速控制信号，接口J25输出步进电机控制信号，接口J26输出报警信号，接口J27输出加热控制信号。
9.根据权利要求8或4所述的血液灌流装置，其特征在于微处理器电路的单片机U25还可以采用89C系列芯片，与电容C32、电阻R52组成的复位电路，电容C33、C34及晶体CRY2组成的时钟电路，锁存器U26～U29、U32、U33组成，数据采集与转换电路的多路开关U6～U8，还可以采用继电器，A/D转换器U5还可采用其他12位的A/D转换器。
10.根据权利要求3所述的血液灌流装置，其特征在于所述的肝素泵驱动电路包括三极管BG13～BG21，二极管D14～D19，步进电机M2，电阻R57～R65，电容C46～C48，接口J29、J30，步进电机M2的电源由接口J29输入，微处理器电路的接口J25与接口J30相连，接口J30分别与三极管B613～BG21相连，三极管BG19～BG21与步进电机M2相连。
全文摘要
一种血液灌流装置，属于医疗器械领域，具体属于血液体外循环用医疗器械，包括血液灌流器、控制装置，控制装置主要包括检测电路、数据处理单元、人机对话单元、执行单元和泵驱动单元，其特征在于在血液灌流器动脉循环管路上设置动脉压检测器，动脉压检测器与数据处理单元相连，人机对话单元、执行单元和泵驱动单元与数据处理单元相连。具有检测动脉压、静脉压、泵后压，检测血液温度功能，以及它们的差值均与标准值比较，出现异常有声光报警，有数据显示，除提醒医务人员及时采取应急措施外，还能自动加热、自动降低血泵的转速，甚至使血泵停止转动等优点。
文档编号A61M1/36GK1751749SQ20041015531
公开日2006年3月29日 申请日期2004年9月24日 优先权日2004年9月24日
发明者陈炳华, 唐文华, 邹铁辉, 郭广芹 申请人:陈炳华