专利名称：输液终了报警器的制作方法
技术领域：
本发明涉及将介质输入人体内的器械，尤其是涉及一种输液终了报警器。
背景技术：
各级各类医院每天都有大量病人接受输液治疗，输液终了必须得到及时处 理——拔针或换药，否则将会引起"回血"等不良后果，因此，在输液过程中需要 医护人员及患者家属持续监护，给医生和患者造成了很大的心理压力。输液完 毕的及时处理，有赖于输液终了信息的及时获取。目前的方法有两种 一是护 理人员事先设定药液流速，估计出所需的输液时间再辅以不断的巡视检查；另 一种是来自病人或其陪护人员的现场观察。由于输完一瓶500ml的药液一般都 在1.5小时以上，病人或陪护人员在长时间里对输液进展情况进行观察，不仅不 利于病人的休养，对陪护人员也是一种不合理负担。
鉴于上述的种种原因，人们提出了多种输液报警器。例如，专利申请号为 200610072454.5的输液报警仪，利用弹簧变形称重的原理，在输液终了时，输 液瓶重量减少，弹簧的变形量也减少，从而使触头接触，发出报警信号；申请 专利号为200420080736.6的医用输液报警器，利用输液过程和输液终了时透过 输液管光源强度的变化，引起光敏电阻的变化，来获得输液终了信号，发出报
发明内容
本发明的目的在于提供一种输液终了报警器，采用非接触式的电容传感器 来提取输液终了的信号，自动发出报警信号。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
两个金属夹电极和一套电路组成，第一金属夹夹紧输液针头的裸露部分， 第一导线引出，接在电容电压变换模块的一端，形成电容传感器一极；第二金 属夹夹紧液针头的滴管，用第二导线引出，接在电容电压变换模块的另一端， 形成电容传感器的另一极，由此构成电容传感器CX。
所述的一套电路包括振荡模块、电容电压变换模块、双比较双反相开关 模块、指示模块、单片机处理模块、声光报警模块和电源模块；电容传感器和 振荡模块与电容电压变换模块输入端连接，双比较双反相开关模块的输入端接 电容电压变换模块输出端，双比较双反相开关模块的一个输出端接指示模块，
双比较双反相开关模块的另一个输出端接单片机处理模块，单片机处理模块与 声光报警模块连接。
所述的振荡模块振荡模块采用具有稳幅的RC桥式振荡电路，电路由七个
电阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7，两个电容C1、 C2，两个二极管D1、 D2 和运算放大器LM358构成的；其中电阻R1和R2构成分压；电阻R3、电容C1 和电阻R4、电容C2构成选频网络；电阻R5、 R6、 R7和运算放大器LM358构 成电压串联负反馈放大电路；两个二极管Dl和D2起稳幅作用。
所述的电容电压变换模块由两个二极管D3、 D4，晶体管Q1和两个电阻 R8、 R9构成，第一导线接于二极管D3的负极，第二导线接于电阻R8的一端。
所述的双比较双反相开关模块由五个电阻RIO、 Rll、 R12、 R13、 R14， 可变电阻RV1，运算放大器LM358，反相器74LS04构成，信号的初次比较由 电阻RIO、可变电阻RV1和运算放大器LM358构成，并再通过电阻Rll和运算 放大器LM358构成的迟滞比较器输入由74LS04构成的双反相开关模块，再输 入单片机，形成中断源，电阻R12、 R13、 R14构成分压。
所述的指示模块由四个电阻R15、 R16、 R17、 R18，发光二极管D5和晶 体管Q2构成。
所述的单片机处理模块由单片机AT89C2051，晶振XI，三个电容C3、 C4、 C5，电阻R19， 二极管D7和复位开关构成，复位电路采用上电复位电路， 由复位开关，电阻R19，电容C3和二极管D7构成。
所述的声光报警模块由电阻四个R20、 R21、 R22、 R23，晶体管Q3，蜂 鸣器BUZ1， 二极管D6构成。
所述的电源模块由LM7805稳压管，两个二极管D8、 D9和两个电容C6、 C7构成，各个模块所需的电源均由电源模块供给。
本发明采用的电容传感器工作原理如下静脉输液器的针头是金属制作的， 穿刺过瓶塞接触药液，药液通过针头流入塑料滴管。本发明以针头为电容传感 器的第一电极，另在针头下部滴管的外表面设置金属夹作为第二电极，以塑料 滴管为电容介质，利用药液的导电性制成变极距式电容传感器。在输液过程中， 若输液完毕时，滴管中的介质将从药液变为空气，第一电极和介质间的距离迅 速增大，电容发生变化。因此以本发明制成的电容传感器，在输液完毕时，可 以引起电容量的很大变化，通过两根导线将采集到的电容信号输入检测电路， 发出声光报警。
本发明具有的有益效果是 本发明根据在输液终了时能自动发出报警信号的要求，设计了输液终了自 动报警器。为了在输液终了时，实现自动报警的功能，关键是输液终了信号的 获取。为保证输液安全性，本发明采用非接触式的电容传感器来提取输液终了 的信号，具有信号采集准确、稳定可靠、抗干扰能力强等优点。
图1是本发明安装示意图。
图2是电路各模块连接图。
图3是RC桥式振荡模块。
图4是电容电压变换模块。
图5是双比较双反相模块。
图6是指示模块。
图7是单片机处理模块。
图8是声光报警模块。
图9是电源模块。
图IO是电路总图。
图中l.输液瓶，2.输液针头，3.瓶塞，4.第一导线，5.第一金属夹，6. 输液针头套，7.第二导线，8.第二金属夹，9.滴管，IO.电路。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明
如图1所示，本发明由两个金属夹电极5、 8和一套电路10组成，第一金 属夹5夹紧输液针头2的裸露部分，第一导线4引出，接在电容电压变换模块 的一端，形成电容传感器一极；第二金属夹8夹紧液针头3的滴管9，用第二导 线7引出，接在电容电压变换模块的另一端，形成电容传感器的另一极，由此 构成电容传感器CX。图中l为输液瓶，3为输液瓶的瓶塞。
如图2所示，所述的一套电路12:包括振荡模块、电容电压变换模块、双 比较双反相开关模块、指示模块、单片机处理模块、声光报警模块和电源模块; 电容传感器和振荡模块与电容电压变换模块输入端连接，双比较双反相开关模 块的输入端接电容电压变换模块输出端，双比较双反相开关模块的一个输出端 接指示模块，双比较双反相开关模块的另一个输出端接单片机处理模块，单片 机处理模块与声光报警模块连接。
如图3所示，传感器的振荡模块采用具有稳幅的RC桥式振荡电路，又称文 氏桥式电路来产生正弦波。电路由七个电阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7，
两个电容C1、 C2，两个二极管D1、 D2和运算放大器LM358构成的。电阻R1 和R2构成分压；电阻R3、电容C1和电阻R4、电容C2构成选频网络；由电阻 R5、 R6、 R7和运算放大器LM358构成电压串联负反馈放大电路；二极管Dl 和D2起稳幅作用。
如图4所示，电容电压变换模块由两个二极管D3、 D4，晶体管Q1和两个 电阻R8、 R9构成。第一导线4接于二极管D3的负极B端，第二导线7接于电 阻R8的一端D端。其原理如下在输液进行和输液终了，针头内的液体有无时， 在两个金属夹之间形成的电容也不同。当由振荡器输入AB两端电压为正时，由 于二极管D3的作用，电压遏制在二极管的导通电压约0.7V，晶体管Ql导通， 通过电阻R8对电容CX充电，其中电阻R9的阻值大于R8。当由振荡器输入 AB两端电压为负时，晶体管Q1截止，CX通过电阻R8、 D3、 D4放电。接下 来振荡器输入AB两端电压又为正时，这样如此循环下去。对不同的待测电容 CX，在一个周期内，C点输出的平均电压就不同。
如图5所示，双比较双反相开关模块由五个电阻RIO、 Rll、 R12、 R13、 R14，可变电阻RV1，运算放大器LM358，反相器74LS04构成。信号先通过由 电阻RIO、 RV1和运算放大器LM358构成初次比较器，再通过电阻R11和运算 放大器LM358构成的迟滞比较器输入到74LS04构成的双反相开关模块，形成 稳定的开关信号，最后输入到单片机，形成中断源。电阻R12、 R13、 R14构成 分压。该电路就形成了开关电路，当输液进行时输出高电平；输液完毕时就输 出低电平。
如图6所示，指示模块由四个电阻R15、 R16、 R17、 R18，发光二极管D5 和晶体管Q2构成。当正在输液时，E点是高电平，通过限流电阻R15，晶体管 Q2导通，电阻R17远大于电阻R16， R17两端的电压足够驱动发光二极管D5 亮起。当输液完毕，D点是低电平，D5灭。
如图7所示，单片机处理模块由单片机AT89C2051，晶振X1，电容C3、 C4、 C5，电阻R19， 二极管D7和复位开关构成。对单片机采用中断编程。中 断源采用外部O号中断，由双反相模块的输出输入到P3.2 口。当传感器请求外 部中断时，主程序转入中断处理程序。复位电路采用上电复位电路，由复位开 关，电阻R19，电容C3和二极管D7构成。二极管D7起到迅速释放电容电量， 满足短时间复位的要求。
如图8所示，声光报警模块由四电阻R20、 R21、 R22、 R23，晶体管Q3， 蜂鸣器BUZ1， 二极管D6构成。由单片机P3.0 口产生方波，通过电阻R21限
流输入到晶体管Q3的基极。当单片机输出高电平时，晶体管Q3导通，由于电 阻R22远大于电阻R20，所以加在电阻R22两端电压足够驱动蜂鸣器和发光二 极管。电阻R23起限流作用，保护发光二极管D6。当输液完毕时，蜂鸣器发出 "嘀，嘀...."的报警声，同时发光二极管D6开始闪烁，起到声光报警作用。
经实验测试当电压低至6.2V时，输液器无法正常工作。具体实施时采用 LM7805稳压管，在其接地端串联两个二极管。由于硅二极管的正向导通电压约 为0.7V，所以电源的输出电压为6.4V左右，电路图如图9所示。总电路由5节 1.5V干电池供电，也可由7.5 9V变压器供电。
用第一金属夹5夹紧输液针头3的裸露部分，第一导线4引出，形成电容传 感器一极；第二金属夹8夹紧输液针头2下的滴管9。为了减少杂散电容和寄生 电容的影响，导线应尽量地短，并且把第二导线7接于电路总图IO的D端，第 一导线4接于总电路图的B端。经测量当两个连接导线长度为40cm，输液时的 电容大约为110pF，而输液终了时的电容大约为65pF，电容的变化很大。
利用上述的输液自动报警器分别对不同医用输液瓶进行测试，包括容量为 100ml， 250ml， 500ml等各种输液瓶。经测试，当针头内的药液滴空时均能准 确可靠地报警。
权利要求
1.一种输液终了报警器，其特征在于两个金属夹电极(5、8)和一套电路(10)组成，第一金属夹(5)夹紧输液针头(2)的裸露部分，第一导线(4)引出，接在电容电压变换模块的一端，形成电容传感器一极；第二金属夹(8)夹紧液针头(3)的滴管(9)，用第二导线(7)引出，接在电容电压变换模块的另一端，形成电容传感器的另一极，由此构成电容传感器CX。
2. 根据权利要求1所述的一种输液终了报警器，其特征在于所述的一套电 路(12):包括振荡模块、电容电压变换模块、双比较双反相开关模块、指示模块、 单片机处理模块、声光报警模块和电源模块；电容传感器和振荡模块与电容电 压变换模块输入端连接，双比较双反相开关模块的输入端接电容电压变换模块 输出端，双比较双反相开关模块的一个输出端接指示模块，双比较双反相开关 模块的另一个输出端接单片机处理模块，单片机处理模块与声光报警模块连接。
3. 根据权利要求1所述的一种输液终了报警器，其特征在于所述的振荡模 块振荡模块采用具有稳幅的RC桥式振荡电路，电路由七个电阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7，两个电容C1、 C2，两个二极管D1、 D2和运算放大器LM358 构成的；其中电阻R1和R2构成分压；电阻R3、电容C1和电阻R4、电容C2 构成选频网络；电阻R5、 R6、 R7和运算放大器LM358构成电压串联负反馈放 大电路；两个二极管Dl和D2起稳幅作用。
4. 根据权利要求1所述的一种输液终了报警器，其特征在于所述的电容电压 变换模块由两个二极管D3、 D4，晶体管Q1和两个电阻R8、 R9构成，第一 导线(4)接于二极管D3的负极，第二导线(7)接于电阻R8的一端。
5. 根据权利要求1所述的一种输液终了报警器，其特征在于所述的双比较双 反相开关模块由五个电阻RIO、 Rll、 R12、 R13、 R14，可变电阻RV1，运算 放大器LM358，反相器74LS04构成，信号的初次比较由电阻RIO、可变电阻 RV1和运算放大器LM358构成，并再通过电阻Rll和运算放大器LM358构成 的迟滞比较器输入由74LS04构成的双反相开关模块，再输入单片机，形成中断 源，电阻R12、 R13、 R14构成分压。
6. 根据权利要求1所述的一种输液终了报警器，其特征在于所述的指示模 块由四个电阻R15、 R16、 R17、 R18，发光二极管D5和晶体管Q2构成。
7. 根据权利要求1所述的一种输液终了报警器，其特征在于所述的单片机处 理模块由单片机AT89C2051，晶振X1，三个电容C3、 C4、 C5，电阻R19， 二极管D7和复位开关构成，复位电路采用上电复位电路，由复位开关，电阻 R19,电容C3和二极管D7构成。
8. 根据权利要求1所述的一种输液终了报警器，其特征在于所述的声光报警 模块由电阻四个R20、 R21、 R22、 R23，晶体管Q3，蜂鸣器BUZ1， 二极管 D6构成。
9. 根据权利要求1所述的一种输液终了报警器，其特征在于所述的电源模 块由LM7805稳压管，两个二极管D8、 D9和两个电容C6、 C7构成，各个模块所需的电源均由电源模块供给。
全文摘要
本发明公开了一种输液终了报警器。由两个金属夹电极和电路组成。第一金属夹夹紧输液针头的裸露部分，用导线引出接在电容电压变换模块的一端，形成电容传感器一极；第二金属夹夹紧输液针头的滴管，用另一导线引出接在电容电压变换模块的另一端，形成电容传感器的另一极，构成电容传感器。利用药液的导电性制成变极距式电容传感器在输液过程到输液完毕时，滴管中的介质将从药液变为空气，第一电极和介质间的距离迅速增大，电容发生变化。因此电容传感器在输液完毕时，可以引起电容量的很大变化，通过导线采集到的电容信号输入检测电路，发出声光报警。采用非接触式的电容传感器提取输液终了的信号，具有信号采集准确、稳定可靠、抗干扰能力强。
文档编号A61M5/14GK101185782SQ20071016036
公开日2008年5月28日 申请日期2007年12月18日 优先权日2007年12月18日
发明者吴友义, 骏 潘, 蔡有成, 哲 陈, 陈兴根, 陈文华, 陈泽宗 申请人:浙江理工大学