专利名称：一种滴速自动测控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种滴速自动测控装置，特别是一种由单片机控制的用于经静脉补充液体或液体治疗过程中的滴速自动测控装置。
背景技术：
目前，国内外临床普遍使用的液滴控制方法是在输液器管道外侧套装一个滚轮调节器，移动滚轮改变管道截面积，以调节输注液滴速度；但需要人工计数和反复调节，才能将速度调准(低于10滴/分钟时尤其困难)；近年来，引进国外输注泵有少量使用，以美国Sigma 5000型、IVAC 560型蠕动泵为代表(约占三甲医院床位的2～3％)，它由微电脑控制机械蠕动排，挤压输注管使液体移动，控制精确，调节范围宽，但价格昂贵(单台0.8～1.8万元)，需专用输注管才能保证速度准确，专用管较输液器价格高，增加费用，不益于普及；近来国外开发了旋片式调节器，是在有渐开缝隙的旋片上下方对应输液管，旋转盘片，改变上下输注管之间的缝隙，调节液体滴速，但要与输液器串接使用，是一次性产品，调节直观，但受重力影响；因其价格较贵，数十元一只，没减少护士劳动，且增加病人负担，目前国内医院没有使用，仅在某个医院实验试用，不利于临床的推广和使用。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种滴速自动测量控制装置，为克服上述诸方法中的不足而设计，可满足液体治疗中严格控制滴速的需要。
本实用新型是由红外检测器、放大整形电路、锁相器、A/D转换器、单片机(集成有中央处理器、存贮器RAM、ROM、FLASH、内存程序的计算机，简称单片机)，构成了滴速测量部分，由单片机控制步进电机、通过蜗杆、蜗轮、齿轮变速器带动径向滑动块可使输液管截面积改变的结构、构成输液速度调控部分，这两部分共同组成本实用新型的滴速自动测控装置。
本实用新型的目的是这样实现的，在内存程序的单片机控制下，夹持在输液器滴壶外侧的红外检测器将液滴变化转变为电信号，经放大整形、A/D转换后送入单片机，算出滴速结果送显示屏并与预定的滴速比较，如果有偏差，发出滴速误差的正负调节脉冲信号，经驱动电路使步进电机旋转，通过蜗杆与蜗轮、齿轮变速，使滑槽中齿轮轴上的滑块移动，对圈套在滑槽内的输注管进行径向挤压或释放，改变管道截面积，以调控液流滴速。此过程是一个动态的闭合控制环路，反复循环，与内存的预定滴速比较、调节，使检测的滴速与预定滴速相符，显示屏上持续显示滴速，步进电机停止，保持滴速稳定；在输液完毕或管道发生堵塞时，装置发出声光报警，提醒医务人员处理。
本实用新型结构新颖科学，采用单片机控制技术和步进电机及齿轮变速的结构，集输液滴速检测和滴速调控机电装置于一体，具有结构简单、使用方便、测控一体、速度恒定、价格低廉的特点；可使输液滴速控制简化，减轻劳动强度，节省时间、提高效率、降低医疗成本和病人医疗费支出。
图1是本实用新型的滴速自动测控装置的主机和测控执行部的结构示意图；图2是本实用新型的滴速自动测控装置的原理方框图；图3是本实用新型的滴速自动测控装置的电路原理图；图4是本实用新型的滴速自动测控装置的程序控制流程图；具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施例做详细说明。
由
图1所示，本实用新型的结构是由主机和测控机构两部分组成，由
图1A所示，在主机外壳9的前面板上，依次安装有警示指示灯14a、蜂鸣器14b、显示屏12、电源开关11、控制键盘10，在侧板上安装有充电插孔15、测控电缆插座16，在主机内部一侧有可充电池组18，主机内部有电路板30，其上面安装有放大、整形、A/D、驱动、单片机、警示电路及元器件，它们共同构成本实用新型的滴速测控装置的主机部分；由
图1B所示是本实用新型的测控执行部分，在光电检测夹1的两片夹体上分别安装有红外发光管1A和红外光电管1b，它们共同组成红外液滴检测传感器1，与其连接并位于其下方的是控制执行部，其壳体8内安装有步进电机2及其蜗杆3a，蜗轮3b与变速轮3c为同轴变速齿轮、齿轮3d与螺杆3e为同轴轮、滑块3f以内罗纹与螺杆3e配合，滑块3f前端呈楔形与输液管径向接触；蜗杆3a与蜗轮3b啮合，齿轮3c与齿轮3d啮合，随着步进电机2的旋转，经齿轮组3a～d减速，使螺杆3e旋转，使滑块3f沿滑槽4内壁做径向移动，挤压或释放输液管；输液管门闩4a为输液管出入滑槽的门闩，它们共同构成滴速控制执行机构；检测传感器1与控制执行机构共同组成本实用新型的测控执行部。在外壳8的侧上中部有测控电缆5，其前端的插头与主机的电缆插座16相连接，完成测量信号和控制信号的传送。
由图2所示的本实用新型的滴速测控装置的原理方框图，单片机20内部的寄存器ROM22中存有控制程序，使来自检测器1的液滴变化电信号被锁相环电路26解调后经电路25放大整形，由A/D电路27转换后进入计算机20，经CPU 21运算，得出滴速数值，送往LED显示屏12显示，并将数值与内存RAM 23中的预定滴速比较，如有偏差，由I/O端口24发出调整信号，经电机驱动电路28使步进电机2转动，带动滴速调节执行机构，改变输液管截面积，调节滴速，同时在显示屏上实时显示出调节后的滴速。
键盘10用来设置本装置的工作模式、时间和预定滴速数值，并可选择告警示音的种类或模式。电源18为本装置的能源供应单元，因本装置采用了蜗杆3a、蜗轮3b具有防止滑动的结构，使步进电机2停止时，齿轮3d不移动，保持调节后滴速的稳定，具有节能作用。用四节碱性电池，可持续运行100小时。
在输液结束或管道发生堵塞时，光电传感器1无液滴信号传输，CPU 21在内存程序控制下运算判断后，由I/O端口24发出告警信号，送警示器14发出声光信号，通知医务人员处理。
由图3所示的本实用新型的滴速测控装置的电路原理图，电源18及其稳压装置18a供给给主机稳定的工作电压，当工作电压不足时，装置会通过警示器14发出低压声光报警；电源通过电容C对单片机RST端复位，X0、X1端接晶体震荡器，提供单片机20工作主频；键盘10包括工作模式选择键Mode、数值调整增加键▲(Adj.Up)、数值调整减少键(Adj.Down)和测控启动/结束键Start组成，通过按压Mode键可以改变装置的不同工作模式，如设置当前时间、设置液流的预期速度、设置报警音调；增加键▲和减少键用来调整时间或输入预期滴速数值，也可选择报警音调种类；在工作模式、预定滴速设置好后，按压启动/结束键Start后，装置在程序控制下开始对滴速进行测控。
由锁相环电路26发出的10KHz信号控制红外发光管1a发出调制红外光，对液滴进行检测，液滴遮挡红外线的瞬间使光电管1b输出电平发生改变，变化信号经25a放大后送入锁相环电路26进行解调，经放大电路25b放大后送A/D电路27转换成数字信号，被单片机采集；在内存程序控制下，CPU将测量的滴速数据送显示屏显示，并与预先输入的预定滴速进行比较，如果实测滴速与预定滴速有差异，由P3.6端发出正负调整信号，送驱动电路28控制步进电机2旋转相应角度，带动由蜗杆、蜗轮、变速齿轮组3组成的调节机构改变输液管截面积，调整液体滴速；光电检测器1b重新检测液滴变化，单片机20再次运算比较，调整，此过程动态循环，使滴速与预定速度保持一致。
在输液结束或管道发生堵塞时，光电检测传感器1b无液滴信号传输，CPU 21在内存程序控制下运算判断后，由端口P3.6发出告警信号，送警示器14放大驱动红色发光管14a发出警示红光、蜂鸣器14b发出报警声信号，通知医务人员处理。开关11是本装置的电源总开关，在长久不使用时，关闭电源。
图4是本实用新型的滴速测控装置的程序控制流程图，详细地描述了装置在测控液体输注滴速中的控制流程，步骤60使装置加电单片机复位，程序步骤70，装置自动检测电源电压，如果电压低于3.6V，执行步骤71和72，使警示器分别发出警示音和警示灯光，提醒人们更换电池；如果电压正常，五秒钟后，装置自动进入待测工作(时钟显示)态，内存中可保存出厂设定初始值或记录保存上次使用的设定值，也可在人为按压模式选择键Mode一次时，程序进入步骤80，设置当前时间，可使用增加键▲、减少键分别设置小时、分钟；按压模式键Mode两次，程序执行步骤90，进入滴速设置状态，执行步骤91、92、93，使用增加键▲、减少键设置滴速；按压模式键Mode三次，装置进入警示音选择状态100，通过增加键▲、减少键选择警示音调，再次按压模式键Mode使装置进入待测工作(时钟显示)状态110；(显示当前时间，装置可记忆上次设定的滴速，方便重复使用)，使用时，将测控执行部的检测夹1打开夹持在输液管滴壶的上中部，将输液管放入控制滑槽中并用门闩将其封闭，将测控电缆插头与主机侧面板上的电缆插座连接，按压启动键Start，程序120接受启动命令，进入130步骤，对检测夹位置进行检测，如果位置错误，没有液滴信号，显示屏上出现全零显示，并返回重新检测；如果检测夹位置正确，程序进入140步骤，对经放大整形后由A/D转换的测量数据进行采集，步骤150将数据放入寄存器RAM中暂存，步骤160判断数据是否有效，如果无效，重新采集，如果有效，则继续步骤170，把数据进行锁存，送显示屏显示，并执行步骤180，将测量数据与内存的预定滴速进行比较；如果测量的数据与预定滴速相同(F＝fx)，程序返回步骤140，继续采集滴速数据、监测滴速；如果测量数据不等于预定滴速(F≠fx)，步骤190使单片机发出调控信号经电机驱动电路放大使步进电机旋转，通过控制执行机构调节输液滴速；同时程序自动返回步骤140，重复采集信号，循环调控滴速；如果因为某种原因或输注完毕，使液滴停止时，程序进入步骤200，判知F＝0时；步骤210使装置发出信号，使警示器14发出声、光警示，时间可持续一分钟，提醒医务人员处理；程序进入步骤220，使步进电机2旋转关闭滴速，然后发出十个负脉冲，步进电机逆转18度，释放滑块，使滴速在维持约2d/min的速度，等待医务人员前来处理和解除输注针头。这时，按压启动键三秒以上，装置会自动松开夹持输液管的滑块，释放输液管，显示屏上也会显示出输液过程所用时间；打开滑槽4侧边的门闩4a，取出输液管，摘下检测夹，全部输注过程结束，装置处于时钟显示状态，等待下一次滴速测控使用。
由于本实用新型采用了红外音频调制检测器1，可有效地避免检测环境的光线干扰，使检测稳定性提高；由于本实用新型的滴速测控装置是采用在输液管外侧调控其截面积来改变滴速的方式，使它可适用于各种输液管的输液滴速的测控中。
由于本实用新型采用了检测器1与控制执行机构2一体化的结构，结构新颖科学，紧凑、简单、在内存程序单片机20控制下，具有使用方便，测量迅速、实时控制、测控范围大的特点；由于本实用新型采用了步进角为1.8度的步进电机2，其轴端为蜗杆3a、与蜗轮3b、齿轮3c、3d构成的变速结构、具有防止滑脱松动造成的滴速变化、节省能源、保持滴速稳定的特点；径向滑动的楔形滑块3f，具有可减少阻力，增大压强，增加调节敏感度，提高调节精度的特点。
本实用新型是由单片机内存程序控制的输液滴速自动测量控制装置，它可自动测量、实时显示、动态调控、保持滴速在预定范围，精度高、可监测输液状态，自动报警、可记录输注时间。具有结构简单、体积小、重量轻、价格低廉、测量迅速准确、节能、动态稳定性好、适应性好、寿命长，易维护的特点、可普及到基层。
权利要求1.一种滴速测控装置，由内存程序的单片机20与光电检测器1、放大整形电路25、锁相环26、A/D转换器27、及LED显示屏12、驱动电路28、步进电机2、电源18、蜗轮变速齿轮组3、径向滑槽4、滑块3f共同构成；其特征在于检测传感器1夹于滴壶6外侧，滑槽4内固定输液管7，内存程序的单片机20将液滴速度与预定滴速比较，发出的调节控制脉冲通过步进电机2、蜗、齿轮3a～d变速结构带动螺杆3e旋转、滑块3f移动，改变输液管7截面积，调节和控制滴速。
2.根据权利要求1所述的自动滴速测控装置，其特征在于，检测传感器1夹持在滴壶6的上中部，与滴壶6呈紧接触；在其下方的滴速控制执行部8的滑槽4中靠门闩4a将输液管夹持在滑槽4与径向滑块楔形面3f之间；调控执行部8与检测器1是测控执行部整体的不同功能部分。
3.根据权利要求1所述的自动滴速测控装置，其特征在于，通过步进电机2轴端蜗杆3a与蜗轮3b、齿轮组3c、3d构成的变速结构，使齿轮3d轴端的螺纹轴3e旋转，使与其螺纹配合的滑块3f在滑槽4中径向移动改变输液管的截面积而调节滴速。
4.根据权利要求1所述的自动滴速测控装置，其特征在于，由步进电机2与齿轮组3a～d、滑块3f、滑槽4组成的执行机构，是受内存程序控制下的单片机20将液滴速度与预置滴速比较，根据误差程度，发出的调节脉冲控制的。
专利摘要一种液滴速度测控装置，由测控部与主机组成；测控部由壳体8内的步进电机2、齿轮组3、滑块3f、滑槽4和检测夹1共同构成，用电缆5与主机连接；主机壳9内有单片机20、键盘10、放大器25、锁相器26、A/D转换器27、蜂鸣器14、开关11、电源18。在单片机内存程序控制下，装置自动测量和实时控制滴速在预定的范围，具有结构简单、使用方便、价格低廉、节能、稳定性好、精度高、适应性好的特点，并监测液流状态，在结束和故障时报警。
文档编号A61M5/168GK2546040SQ0220620
公开日2003年4月23日 申请日期2002年2月19日 优先权日2002年2月19日
发明者张亚平 申请人:张亚平