专利名称：透明管路中液体成分在线检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及透明管路中液体成分分析装置，具体的说是涉 及在线检测分析透明管路中液体成分变化的装置。
背景技术：
由于临床治疗过程中，为了达到有效治疗的目的并保证患者的 安全，需要对血液透析、净化、血液采集等设备中体外管路中液体 成分变化(如血氧饱和度、含有气泡、出现漏血等)进行实时监测。 目前临床中使用的检测装置通常通过分析光束通过液体管路后吸 光度的变化来获得液体成分的变化情况。
诸如现有技术^Hf 了 一种液体成分检测装置，发光信号源照射 通过液体的透明管路，透射出的光束到达信号接收装置，通过信号 放大、滤波、A/D转化等过程后经微处理器处理即可获得管路中液 体成分变化的信息。但是现有技术中存在以下缺陷
1)现有的检测装置中通常采用硬件滤波，即将接收装置(如 光敏二极管)采集的信号经放大后，通过陷波滤波、低通滤波、高 通滤波或带通滤波等过程达到消除信号中噪声的目的，但是采用硬 件滤波的弊端是首先电路复杂，通常在信号微弱时为了达到降低 背景噪音，提高信噪比的目的，就需要多个滤波过程，而随着滤波 次数的增加，出现新的噪声的几率就会随之增加，从而降低了采集 的数据信噪比，最终导致检测装置灵敏度的降低；其次，硬件滤波 过程并没有本质上消除噪音，而是人为选定某一波长范围的信号进 行分析，不能有效彻底的去除噪声，从而导致检测装置最终得到的
数据准确性不高，检测透明管路中液体成分变化的灵敏度低，特别
是在液体管路直径较细的情况下，很难达到临床中漏血^r测器灵敏 度低于1%。的要求。
2)由于液体管路中液体成分如气泡、血红蛋白、血氧含量等 的变化极其微小，若要使吸光度变化达到一定强度，现有技术中由 于检测装置灵敏度不高，因此为了满足信号变化强度的需求，通常 采用的方法是增加液体管路直径从而延长吸光过程中光路长度，最 终达到增大吸光度变化的目的，例如将管径为几毫米的管路截断， 截断的两个端口与一个直径约为几厘米的液体池两端相连，管3各一 个端口中的液体进入并通过液体池后再,皮/人另 一个端口送回至管 路中，但是由于液体池体积较大，使得整个检测装置笨重、不易携 带，不适用便携式仪器的使用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是为了克服现有技术中液体 成分检测装置灵敏度低，体积大的缺点，提供一种灵明度高、体积 小的透明管路液体在线检测装置。
为实现上述目的，本实用新型提供一种透明管路中液体成分在 线检测装置，包括可设置在所述管路一侧的光源、所述管路另 一侧 与所述光源相应位置的信号接收单元、控制单元，所述控制单元包 括与所述信号接收单元相连的数据输入模块、将所述数据输入模块 接收的模拟信号转化为数字信号的模数转换模块、以及将有效信号 转换为检测结果并输出的数据输出模块，其特征在于 所述控制单元还包括去除所述数字信号中噪音以得到所述有效信 号的调制解调模块、向所述光源提供脉沖信号以使所述光源发出脉 冲光的脉冲发生模块，以及控制所述调制解调模块和所述脉冲发生 模块同步工作的时序控制电路。
所述信号接收单元包括感光接收器和信号放大器，并采用 一体 化封装手段，具有一体化结构。
在线;险测装置进一步包括支撑所述管路的支撑体。所述支撑体 包括一个支撑底面和与所述支撑底面相连的两个侧壁，所述两个侧 壁相应位置分别具有适于设置所述光源和所述信号接收单元的透 光结构以便于所述信号接收单元接收所述光源发出的光信号。
所述侧壁中成形有适于设置所述光源和所述信号接收单元的 内腔，所述侧壁上还成形有连通所述内腔和所述管^各设置位置的通 孔，两个所述侧壁上的通孔相对以^更于所述信号接收单元接收所述 光源发出的光信号。
在与所述液体管路相接触的所述支撑体上设有管路位置感应 装置，所述管路位置感应装置通过电if各与所述控制单元连接。所述 管路位置感应装置为光遮断器。
所述脉冲光源的波长与所要4企测成分的最大吸收波长相对应。
所述数据输出模块包括SPI输出、I2C输出以及I/O输出中的 一种或多种。
本实用新型具有如下优点
1) 本实用新型中控制单元中采用了调制解调模块，可以实现 将信号中背景噪音全部去除的目的， 一方面，大大提高了检测装置 检测管路中液体成分变化的灵敏度；另一方面，无需使用传统的硬 件滤波器，简化了检测装置中的信号接收单元中的电路，使得检测 装置的体积相对减小。
2) 由于检测装置灵敏度的极大提好，因此本实用新型中液体 管路的直径可以仅为几毫米，使得这个检测装置更加小巧、轻便。
3) 本实用新型中支撑体上管路位置感应装置的设置，可以避 免操作中人工逐一检查检测装置是否已放置液体管路的繁瑣过程，
同时避免检测器未放置液体管路时就开始读取数据的情况，使得操 作治疗过程更加简便、安全。
图1是本实用新型一种透明管路中液体成分在线检测装置中检
测装置光源、信号接收单元的电路图2是本实用新型中控制单元信号处理过程的示意图3是检测装置控制单元的电路图4是本实用新型中透明液体管路支撑体的纵向剖面图5是本实用新型中透明液体管路支撑体的另一个具体实施例 的纵向剖面图。
具体实施方式
结合具体实施例，对本实用新型的一种透明管路中液体成分在 线检测装置进行进一步阐述。
实施例1
在本实施例中，在线检测装置包括设置于透明液体管路一侧的 光源、透明液体管路另一侧并且与光源相应位置的包括感光接收器 和信号放大器的信号接收单元、控制单元，其中，控制单元包括与 信号接收单元中信号放大器相连的lt据输入模块、将数据输入模块 接收的模拟信号转化为数字信号的模数转换模块、去除数字信号中 噪音以得到有效信号的调制解调模块、向所述光源提供脉冲信号以 使所述光源发出脉冲光的脉冲发生模块、将有效信号转换为检测结 果并输出的数据输出模块，其中控制单元通过时序控制电路控制调 制解调模块和脉冲发生模块同步工作。在线检测装置实现检测过程 的步骤如下 检测开始前，确保将液体管路放置于光源与信号接收单元之 间，并使光路与透明液体管路垂直相交。开始检测时，开启检测装 置电源，检测装置开始工作，控制单元中的脉冲发生模块向光源发 出脉冲信号同时光源发出相应的脉冲光。其中，检测装置实现在线
检测透明管路中待测液体成分变化情况所依据的原理就是液体成 分的变化可以引起液体吸光度的变化，通过分析吸光度变化情况最 终获得液体成分变化的信息，因此需要提供一个产生光的信号源。 实施例中控制单元中脉沖发生模块发生的脉冲信号通过电路传输 至光源，图1中虚线框I中为光源电路。根据具体的检测目的，如 漏血检测、血氧饱和度测量、气泡检测、血红蛋白检测等，检测装 置可以才艮据待测成分的不同，选用相应波长的脉冲光源，即脉冲光 源的波长与待测成分最大吸收波长相对应，其4全测才几理为本领域技 术人员所熟知，故此不赘述。
光源发出的脉冲光信号通过透明液体管路后到达信号接收单 元中的感光接收器(如光电二极管)，经过光电转换过程后得到的 电信号(模拟信号)经过信号放大器放大后通过电路传送至控制单
元，图i中虚线框n中为信号接收单元电路图。由于本实用新型的 信号接收单元未采用传统的硬件滤波过程，因此达到简化电路的目 的，减小了检测装置的体积。
放大后的模拟信号进入控制单元(CPU)，接下来结合附图2 对控制单元信号处理过程进行详述。
首先由信号接收单元输送的脉冲模拟信号通过控制单元中的 数据输入模块传送至模数转换模块；随后经过模数转换(ADC)后 得到的微机可读形式的脉冲数字信号到达调制解调模块；经调制解 调模块去除背景噪音后得到的有效信号；经过甄别、筛选等过程后
有效信号转换为检测结果并通过数据输出模块以操作者可读形式
输出，即得到待测液体成分变化或检测装置运行情况的信息，实现
了对待测液体的检测过程；最后关闭电源结束检测过程。本实用新 型中数据输出模块可以包括的输出方式为SPI输出(三线串口通 讯体系)，rc输出(两线串行通讯体系)以及I/0输出(高低电平 输出)中的一种或多种。图3中是一个具体实施例的控制单元电路 图，控制单元实现了信号处理以及数据输出的过程。
下面对本实用新型中调制解调模块的工作原理作详细介绍。
由于检测装置控制单元中脉沖发生模块向光源提供脉冲信号， 故光源发出的是脉冲光，即具有有光和无光两种状态，则调制解调 模块接收到的脉冲信号相应分为两种，即有光状态下对应的有效信 号加背景噪音，以及无光状态下对应的背景噪音。由于这两种状态 下的背景噪音可认为相同，因此有效信号加背景噪音可视为经调制 后的信号，而背景噪音可视为载波，调制解调模块通过减法处理过 程实现从含有背景噪音的调制后信号中分离并得到不含背景噪音 的有效信号，即实现解调过程。其中所述的有效信号是指排除所有 背景噪音后的信号，可见通过调制解调过程可以得到完全不受背景 噪音千扰的有效信号，从而实现了检测装置可以检测到透明管路中 待测液体成分的细微变化，在用于漏血检测时本实用新型的检测灵 敏度可以高达到0.5%。，远远高于行业标准要求(漏血检测灵敏度 必须达到1%。)。其中，控制单元通过时序控制电路控制调制解调模 块和脉冲发生模块同步工作，即光源接收的脉冲信号以及调制解调 过程处理的脉冲数字信号均有控制单元(CPU)控制时序，从而确 保调制解调过程后得到不含背景噪音的有效信号。
实施例2
本实用新型的另 一个实施例中，为方^f更测量可将液体管路固定 于一个支撑体上，即检测装置除原有的光源、信号接收单元、控制
单元外，还包括一个液体管路支撑体，如图4所示为本实用新型一 个实施例的纵向剖面图。该支撑体具有一个底面4以及两个与底面 相连的侧壁3， 3，，其中侧壁3， 3'分别成形有适于设置光源和信号 接收单元的内腔，控制单元电路板可以固定于支撑体l底面上。图 中阴影部分为液体管路支撑体1纵向剖面，呈"M"型，支撑体1 的两个侧壁3, 3'与底面4所围成的管道内径与所盛》文的液体管路 外径相匹配。支撑体1的两个侧壁3， 3，的内腔6、 6，， 一侧用以方文 置光源以及与之相连的光源电路，另一侧用以放置信号接收单元电 路；并且侧壁3， 3，上还成形有连通所述内腔6、 6'和所述管路2设 置位置的透光结构，如通孔5、 5，，两个侧壁上的通孔5、 5'相对以 便于信号接收单元接收光源发出的光信号。
实施例3
本实施例是对实施例2中支撑体的改进，具体实施方式
是，如 图5所示，在与液体管路相接触的支撑体1上设有用以判断支撑体 上是否放置有液体管路的管路位置感应装置7。该管路位置感应装 置7可以水平、垂直或以任何角度设置于支撑体1的两个侧壁3, 3， 与底面4所围成的管道壁上，当管道中放置液体管路时，管路位置 感应装置7受到挤压，即可将支撑体上已放置液体管路的信息通过 电路传送至控制单元，操作者即可获知检测装置上已经放置液体管 路。设置管路位置感应装置的原因是由于在具体的治疗过程中， 为了监测治疗过程、保证患者的安全，通常在一套透析装置或血液 净化装置中的体外管路上需要设置多个检测装置，在不同的治疗模 式或治疗步骤进行切换时，可能存在更换管路的情况，此时检测装 置操作者就需要在治疗开始前逐一判断检测装置中是否已经放置 液体管路，只有当确定检测装置中已经有液体管路后，才能确保检 测装置获得准确的测量信息。因此采用管路位置感应装置，可以大 大方便检测装置操作者判断各个检测装置是否已经处于使用状态，
确保检测装置釆集的数据准确可靠。本实用新型中使用的管路位置 感应装置为市售的光遮断器，当然也可使用其它市售管路位置感应 装置，以实现感应是否放置液体管路的目的为准。
实施例4
本实施例是对本实用新型中信号接收单元结构的改进，具体为 在线检测装置中的信号接收单元具有一体化封装结构，其中， 一体 化封装结构是指将信号接收单元中所有器件，如感光接收器、信号 放大器等进行集成封装以形成一体化结构， 一方面，采用封装手段
可以最大限度减小外界环境对接收、传输信号时的物理干扰；另一 方面， 一体化结构可以进一步减小信号接收单元的体积，从而使得
本实用新型中的在线检测装置体积更加小巧。
通过具体实施例可见，本实用新型中通过引入调制解调过程实 现了将信号中背景噪音全部去除的目的，大大提高了检测装置检测 透明管路中液体成分变化的灵敏度， 一方面，避免了繁瑣的硬件滤 波过程；另一方面，由于检测装置灵敏度的极大提高，实现了对信 号细微变化的测量，在液体管路的直径为几毫米时即可实现检测的 目的，因此可以简化检测装置，使得检测装置更加小巧、轻便。
此外，由于本实用新型中，信号接收单元可以连续地接收穿透 通有待测液体管路的光信号，并将实时处理得到的脉沖信号传输至 控制单元，最终检测装置操作者可以实时监测透明管路中待测液体 情况，即实现了透明管路中液体成分在线检测的目的，治疗过程更 加实时高效，最大限度的保证了患者的安全。
虽然本实用新型已经通过具体实施方式
对其进行了详细阐述， 但是，本专业普通技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出 权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本实用新型权 利要求的保护范围。
权利要求1. 一种透明管路中液体成分在线检测装置，包括可设置在所述管路一侧的光源、所述管路另一侧与所述光源相应位置的信号接收单元、控制单元，所述控制单元包括与所述信号接收单元相连的数据输入模块、将所述数据输入模块接收的模拟信号转化为数字信号的模数转换模块、以及将有效信号转换为检测结果并输出的数据输出模块，其特征在于所述控制单元还包括去除所述数字信号中噪音以得到所述有效信号的调制解调模块、向所述光源提供脉冲信号以使所述光源发出脉冲光的脉冲发生模块，以及控制所述调制解调模块和所述脉冲发生模块同步工作的时序控制电路。
2. 根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于所述信号接收 单元包括感光接收器和信号放大器。
3. 根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于还包括支撑所 述管路的支撑体。
4. 根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于所述支撑体包 括一个支撑底面和与所述支撑底面相连的两个侧壁，所述两个侧壁相应位 置分别具有适于设置所述光源和所述信号接收单元的透光结构以便于所 述信号接收单元接收所述光源发出的光信号。
5. 根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于所述侧壁中成 形有适于设置所述光源和所述信号接收单元的内腔，所述侧壁上还成形有 连通所述内腔和所述管赠4殳置位置的通孔，两个所述側壁上的通孔相对以 便于所述信号接收单元接收所述光源发出的光信号。
6. 根据权利要求3-5中任意一项所述的检测装置，其特征在于在 与所述液体管路相接触的所述支撑体上设有管路位置感应装置，所述管路 位置感应装置通过电路与所述控制单元连接。
7. 根据权利要求1或所述的检测装置，其特征在于所述信号接 收单元具有一体化封装结构
8. 根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于:所述管路位置 感应装置为光遮断器。
9. 根据权利要求1-5中任意一项所述的检测装置，其特征在于所 述脉沖光源的波长与所要^r测成分的最大吸收波长相对应。
10. 根据权利要求1-5中任意一项所述的检测装置，其特征在于所 述数据输出模块包括SPI输出、I2C输出以及I/0输出中的一种或多种。
专利摘要本实用新型涉及一种透明管路中液体成分在线检测装置，包括光源、信号接收单元、控制单元，所述光源为脉冲光源，所述控制单元包括数据输入模块、模数转换模块、调制解调模块、脉冲发生模块、数据输出模块，以及控制调制解调模块、脉冲发生模块同步工作的时序控制电路。本实用新型中的在线检测装置具有灵敏度高、体积小的优点。
文档编号G01N21/25GK201212877SQ20082012720
公开日2009年3月25日 申请日期2008年7月4日 优先权日2008年7月4日
发明者冯新庆 申请人:冯新庆