专利名称：输液辅助装置的制作方法
技术领域：
本实用新型归属于医疗器械类，尤其涉及一种配合一次性输液器使用，用来自动监控输液过程的医疗辅助产品。
背景技术：
对于无数的病患都有可能遭遇到的通过输液方式输入药液或补充营养这一医疗过程，除极个别特殊病例使用价格昂贵的输液泵，绝大多数情况都是由医护人员凭经验估计手工方式设定输液速度，然后由病患的陪侍人员监视输液过程。
这样的作业方式，一方面使得医护人员经常花费很多时间重复调速、插针等低级劳动，另一方面不可避免会发生因陪侍人员过度疲劳而疏忽，输液完毕后未能及时发现的情况，导致病患回血，增加了病患痛苦。尤其对于那些体弱多病、经常需要或需要大量输液的老年病人，完全人工方式的输液作业由工作忙碌的子女陪护更是一个沉重的负担。
发明内容
本实用新型提供了一种可以由用户设置输液参数，然后自动监视并控制整个输液过程的医疗产品，旨在针对目前绝大多数情况下输液过程中的人工护理，以设备自动作业替代部分人工作业，降低医护和陪侍人员的劳动强度，并提高输液过程监护的可靠性。
本实用新型实现其产品功能的技术方案是一种输液辅助装置，其具有一主机壳，该主机壳内设有可将输液器的滴斗部位卡入的滴斗槽，该主机壳内还设有控制单元、输入输出单元、检测滴液状态的光电检测单元及机电执行机构，所述机电执行机构包括驱动部件、传动机构及挤压机构，其中，所述光电检测单元检测到的滴液信号送至控制单元，该控制单元根据该滴液信号及输入输出单元所设定的输液参数来控制所述驱动部件，所述驱动部件经由传动机构带动挤压机构挤压或释放输液管。
如上所述的输液辅助装置，其中，所述光电检测单元包括分别安装在输液器滴斗槽两侧的红外发射管和红外接收管，其光路与滴斗的轴线垂直相交。
如上所述的输液辅助装置，其中，所述驱动部件为步进电机，所述传动机构为齿轮减速机构，由多级同轴齿轮组成。
如上所述的输液辅助装置，其中，所述机电执行机构还包括与所述主机壳分离设置的机构座，所述驱动部件、传动机构及挤压机构均设置于该机构座上方。
如上所述的输液辅助装置，其中，所述机电执行机构还包括一协助控制单元确定所述机电执行机构基准位置的光电开关。
如上所述的输液辅助装置，其中，所述挤压机构包括异型齿条及挤压构件，该异型齿条具有与所述挤压构件相配合的斜边或圆弧边，所述驱动部件的动力由传动机构传递至异型齿条并带动该挤压构件挤压或释放输液管路。
如上所述的输液辅助装置，其中，所述检测单元还包括比较电路，该比较电路以硬件方式将红外接收管输出的模拟信号变换为数字脉冲信号，并传送至所述控制单元。
如上所述的输液辅助装置，其中，所述滴斗槽为U形，其内插设有一次性输液器摩菲氏滴斗。
如上所述的输液辅助装置，其中，所述滴斗槽的左侧设置有输入输出单元的系统类按键和设备状态指示发光管；右侧布置有输入输出单元的输液作业类按键、输液设置项目指示发光管、数码显示器。
如上所述的输液辅助装置，其中，所述系统类按键包括电源开关、声音关闭按键，所述设备状态指示发光管指示正常工作、输液完成、出现异常三种状态，所述输液作业类按键包括与输液监控密切相关的输液参数设置按键、输液启动和停止按键，所述数码显示器显示输液参数或异常代码。
本实用新型的特点和优点是使用本实用新型时，用户将输液器滴斗部位卡入本设备的U形槽，通过按键进行输液参数设置并启动输液后，本设备将在输液器滴斗处，利用红外光电器件检测药液的滴入情况，并实时地将滴液信号送往控制单元的微控制器，微控制器在对该信号及以往的信号进行运算处理后与用户设定的输液要求/参数比较，确定本机器下一步应该的实施的动作，然后控制步进电机驱动精密的执行机构去压紧或释放输液管，使输液管保持在适当的状态，从而保证对整个输液过程中滴速和滴量的监控。在完成输液任务后，本机会将输液器的输液管截止以确保医患不会出现回血等现象，同时以声光方式向陪护人员发出提示。
除对整个输液过程实行监控，本实用新型还对产品本身不断自检，并将本机状态实时地显示给用户，以方便用户使用。
图1为本实用新型涉及产品的正面示意图图2为本实用新型涉及产品的内部结构示意图图3为本实用新型涉及产品的机电执行机构示意图图1展示了本实用新型的正面外观，并大致标注了本实用新型用于人机交互界面的输入输出零部件，包括按键(01、06、08)、发光管(02、07)及数码显示器(05)、警示蜂鸣器(03)等。输液器U形槽(04)是与一次性输液器的配合的插槽。
图2给出了本实用新型中重点设计的主要零部件的大致结构和相对位置，包括红外发射管(11)、红外接收管(12)、第一电路板(13)、第二电路板(10)、步进电机(17)、齿轮传动机构(18)、挤压机构(19)和机构座(15)等。
图3显示了本实用新型中机电执行机构的主要结构，包括机构座(15)、光电开关(16)、步进电机(17)、齿轮传动机构(18)、挤压机构(19)及挤压机构中的主要构件异型齿条(21)和挤压构件(22)等零件。
具体实施方式
本实用新型关联的产品从功能上讲主要由输入/输出单元、光电检测单元自适应控制单元、精密机电执行机构等部分组成。
输入/输出单元特指直接服务于用户与设备交互作用的人机界面层零部件及相关电路。在图1中可以看出，这部分主要由按键(01、06、08)、发光管(02、07)及数码显示器(05)、警示蜂鸣器(03)等部分组成。并分散布置在输液器U形槽(04)的两侧。
按键的布置位置、形状、尺寸等要素原则上按照其使用频度、重要性、紧迫性、按键关联性及美观性综合考量在输液器U形槽的左侧布置有电源开关、声音关闭等(01)系统类按键，右侧则布置了与输液监控密切相关的输液参数设置(06)、输液启动和停止(08)等输液作业类按键；发光显示器件的布置原则上按照警示性、直观性、与按键的关联性和美观性来考量输液器U形槽的左侧布置有正常工作、输液完成、出现异常等设备状态或状况指示发光管(02)，右侧则布置输液设置项目指示发光管(07)和输液参数或异常代码等数据显示的数码显示器(05)；警示蜂鸣器(03)安装在设备内部，外表不可见。
输液参数的设置及工作状态的控制命令，通过按键输入。如正常工作、输液完成、出现异常等简单的工作状态和设备状况由不同类型的发光管辅以不同的发光方式指示，而象输液参数、异常代码等比较复杂的状态或状况数据则通过发光管及数码显示器联合指示。在发生出现异常、完成输液等重要情况时，除使用发光管及数码显示器指示外，本机还将通过蜂鸣器以不同的声音方式警告或提示。
光电检测单元由高灵敏度红外发射/接收对管、比较电路等部分组成。在图2中给出了红外发射管(11)和红外接收管(12)的安装位置和安装方式，其相关电路及其后级比较电路则布置在第二电路板(10)和第一电路板(13)上。
红外发射管(11)、红外接收管(12)分别安装在输液器U形槽(04)两侧，并保证其光路与滴斗的轴线垂直相交，这样药液滴落时必然会切割光路，使红外接收管接受的红外光照度发生变化，从而可以感知到液滴的存在。比较电路则负责以硬件方式将接收管输出的模拟信号准确地变换为数字化的脉冲信号以方便控制单元的处理。
控制单元的所有电路都布置在图2中指示的第一电路板(13)上，其核心器件为微控制器，除处理直接服务于人机界面的输入输出信号，主要任务是实时处理输液过程中检测到的信号，监控药液滴速和计算输液量，同时还要不断检测本机的状况。
借助于本实用新型中机电联合的闭环设计，微控制器还可以检测到由于各零部件制造过程的离散性误差、使用过程中的磨损以及各种输液器结构尺寸的不一致性导致的控制偏离，并实时补偿这种偏离来保证监控的精确性，从而实现控制单元的自适应性。
图2和图3的重点是要表现本实用新型中重点考虑的机电执行机构，这部分的设计很大程度上帮助本实用新型实现了低成本、低功耗、小结构、高性能的目标。
如图2和图3所示，本实用新型的机电执行机构设计在一与主机壳分离的机构座(15)上，主要由光电开关(16)、步进电机(17)、齿轮传动机构(18)和挤压机构(19)等部分组成。
采用与主机壳分离的机构座是为了降低对机电执行机构中各部件的加工公差要求、减小产品装配及调试工作难度。光电开关的作用是协助微控制器确定执行机构的基准位置。步进电机则接受控制单元的控制以在适当的时候输出机械运动所需的动力。
齿轮传动机构主要由多级同轴齿轮组成，其作用有两方面一方面是以机械方式细化机械机构终端的步进距，降低了本实用新型控制精度对步进电机精度的依赖；另一方面是运用杠杆原理增大机械机构终端的驱动力，这又降低了设备正常工作对步进电机驱动力矩的要求。
挤压机构主要由异型齿条(21)和挤压构件(22)组成。步进电机的驱动通过齿轮传动机构传递到挤压机构的异型齿条(21)时，将由原来的圆周运动变换为直线运动，而异型齿条通过其斜边或圆弧边与挤压构件(22)的配合，又将这种直线运动再次转化为圆弧运动后才去挤压输液管路，控制管内药液流速。这样设计的目的一方面是进一步细化机械机构终端的步进距，这样使得本产品可以选用较低精度的步进电机及低成本驱动电路，仍可获得较高的可控精度；另一方面是为了降低挤压构件被输液管反作用时对步进电机形成的反向推动力，降低设备对步进电机保持力矩的要求。这一点再配合前面齿轮传动机构对机构驱动力的增大作用，使得本产品可以选用较小功率输出、较低电源消耗的电机作动力源。
上面所述各部分的密切配合、协同工作就可以完成本实用新型的功能。
权利要求1.一种输液辅助装置，其具有一主机壳，该主机壳内设有可将输液器的滴斗部位卡入的滴斗槽，其特征在于，该主机壳内设有控制单元、输入/输出单元、检测滴液状态的光电检测单元及机电执行机构，所述机电执行机构包括驱动部件、传动机构及挤压机构，其中，所述光电检测单元检测到的滴液信号送至控制单元，该控制单元根据该滴液信号及输入/输出单元所设定的输液参数来控制所述驱动部件，所述驱动部件经由传动机构带动挤压机构挤压或释放输液管。
2.如权利要求1所述的输液辅助装置，其特征在于，所述光电检测单元包括分别安装在输液器滴斗槽两侧的红外发射管和红外接收管，其光路与滴斗的轴线垂直相交。
3.如权利要求2所述的输液辅助装置，其特征在于，所述驱动部件为步进电机，所述传动机构为齿轮减速机构。
4.如权利要求3所述的输液辅助装置，其特征在于，所述机电执行机构还包括与所述主机壳分离设置的机构座，所述驱动部件、传动机构及挤压机构均设置于该机构座上方。
5.如权利要求4所述的输液辅助装置，其特征在于，所述机电执行机构还包括一协助控制单元确定所述机电执行机构基准位置的光电开关。
6.如权利要求1至5任一项所述的输液辅助装置，其特征在于，所述挤压机构包括异型齿条及挤压构件，该异型齿条具有与所述挤压构件相配合的斜边或圆弧边，所述驱动部件的动力由传动机构传递至异型齿条并带动该挤压构件挤压或释放输液管路。
7.如权利要求6所述的输液辅助装置，其特征在于，所述检测单元还包括比较电路，该比较电路以硬件方式将红外接收管输出的模拟信号变换为数字脉冲信号，并传送至所述控制单元。
8.如权利要求6所述的输液辅助装置，其特征在于，所述滴斗槽为U形，其内插设有一次性输液器摩菲氏滴斗。
9.如权利要求8所述的输液辅助装置，其特征在于，所述滴斗槽的左侧设置有输入/输出单元的系统类按键和设备状态指示发光管；右侧布置有输入/输出单元的输液作业类按键、输液设置项目指示发光管、数码显示器。
10.如权利要求9所述的输液辅助装置，其特征在于，所述系统类按键包括电源开关、声音关闭按键，所述设备状态指示发光管指示正常工作、输液完成、出现异常三种状态，所述输液作业类按键包括与输液监控密切相关的输液参数设置按键、输液启动和停止按键，所述数码显示器显示输液参数或异常代码。
专利摘要本实用新型智能输液助手是一种配合一次性输液器使用，用来自动监控输液过程的医疗器械类产品，旨在以设备自动作业替代部分人工作业，降低医护和陪侍人员的劳动强度，并提高输液过程监护的可靠性。本实用新型关联的产品主要由高灵敏传感单元、自适应控制单元、精密机电执行机构及输入按键、声光指示等部分组成。使用时用户将输液器插入本设备的U形槽，然后通过按键进行输液参数设置后启动输液，本设备将自动监视并控制整个输液过程的滴速和滴量，完成当前输液任务后，其机电执行机构会将输液管截止以方便医患继续进行其它的输液治疗并确保医患不会出现回血现象，同时以声光方式向陪护人员发出提示。
文档编号A61M5/14GK2764409SQ200420077718
公开日2006年3月15日 申请日期2004年7月7日 优先权日2004年7月7日
发明者王平 申请人:王平