专利名称：一种输液停止控制夹及控制方法
技术领域：
本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种输液停止控制夹及控制方法。
背景技术：
输液是一种常用治疗手段，其存在的一个普遍的问题是，在输液完毕时，如果没有及时换液或者停止输液，人体的静脉血液会回流至输液管，甚至可能阻塞输液管，造成患者恐慌或一些意想不到的后果。因而输液期间常需要医护人员或者患者家属时时看护观察，不但加重病人经济负担，而且经常由于看护人员的疏忽，特别是在夜里，输液隐患不能有效避免。当前解决这个问题通常采用输液泵，输液泵功能强大，能够精确控制注射液体流 速和蜂鸣报警，但是它的缺点主要是体型庞大笨重，需使用专用的压力输液器作为耗材，设备价格昂贵，且采用有线方式报警，只能在小范围被听到，这些缺点决定了它不能够也不适合在狭窄的病床供病人使用，限制了其推广范围。进一步又采用如中国专利公开号为CN101073680A的便携式输液监控器,如图I所不，主要包括壳体I、固定在壳体I内部的输液管开闭机构3和固定在壳体I内部的检测控制电路部分4等，但其电机传动和关闭方式较为复杂，造成装置复杂度高，体型大，重量大，操作不便，并且其消除背景噪声的方式为多次延时二次静态采样分析，即先采样再分析，这种方式不但浪费处理时间，而且实时性较差，同时，其信息传输方式未利用较常见的无线网络(如Wi-Fi、W-Lan等)进行传送，必须购买配套的设备来接收处理该报警信息，导致使用不便并且提升了使用成本。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种输液停止控制夹及控制方法，本发明的一种输液停止控制夹，由弹性部件3连接第一夹片I和第二夹片2形成夹子100 ;所述第一夹片I和第二夹片2为空腔结构；所述第一夹片I的空腔内设有红外光发射器10 ；所述第二夹片2空腔内设置有电机模块60 ；所述电机模块60的电机轴70向外支出，所述电机轴70连接有圆柱形转动模块5，所述转动模块5内部设有红外光接收器80，外侧固定连接有硬质卡片90 ；所述第一夹片I或者第二夹片2的空腔内设置有信号处理与控制模块20和电源模块40 ；所述电源模块40通过所述信号处理与控制模块20与所述红外光发射器10、红外光接收器80、电机模块60相连接。本发明的一种输液停止控制方法，包括发送和接收红外光，检测电平变化，如果检测到电平变化，关闭红外发送和接收，驱动电机转动，电机转动轴驱动转动模块转动，利用转动模块上的硬质卡片夹紧输液管。本发明输液停止控制夹为普通夹子形状，使用时直接夹在输液管上，体积小、重量轻、功耗低、不需要安装即可完成输液自动停止输液，当液面下降到输液停止控制夹处时，转动模块将输液管夹紧，阻止液面进一步下降，进一步地可通过常见的无线网络发送报警信息到无线网络服务器，降低了使用成本，服务器可进一步将报警信息推送到护士手机或护士台电脑，实现无线报警功能，极大地提升了使用效率，增大了应用范围。
图I为现有技术便携式输液监控器结构示意图；图2为本发明输液停止控制夹优选实施例结构示意图；图3为本发明输液停止控制夹优选实施例内部逻辑结构示意图；图4为本发明输液停止控制夹信号处理与控制模块优选实施例逻辑结构示意图；
图5为本发明输液停止控制夹红外接收处理电路示意图；图6为本发明输液停止控制方法流程示意图。
具体实施例方式为使本发明更加清楚，下面结合附图进行说明，本发明不限于下述及附图所示的实施方式或实施例，凡不违背本发明精神所做出的修改及变形，均应包括在本发明范围之内。本发明提供一种输液停止控制夹，如图2所示，包括由弹性部件3连接第一夹片I和第二夹片2形成夹子100 ;所述第一夹片I和第二夹片2为空腔结构；所述弹性部件3可由常见的如弹簧、铰链等部件构成，也可采用现有技术中常用的弹性部件，对此本发明并无特别限定。所述第一夹片I和所述第二夹片2可以为圆柱形、长方体或者其他形状，本发明并
无限定。所述第一夹片I的空腔内设有红外光发射器10 ；所述第二夹片2空腔内设置有电机模块60 ；所述电机模块60的电机轴70向外支出，所述电机轴70连接有圆柱形转动模块5，所述转动模块5内部设有红外光接收器80，外侧固定连接有硬质卡片90 ;电机轴70可以为空心结构，以便连接电机模块60和转动模块5的导线从其中穿过，或者电机轴70为实心结构，连接电机模块60和转动模块5的导线缠绕在电机轴上，连接电机模块60和转动模块5的导线与电机轴70的结构关系还可以其他方式，本发明不做特别限定。输液管4垂直悬挂,在夹子夹住输液管时,红外光接收器80与红外光发射器10紧紧贴住输液管4的两侧相向设置，并处于同一条水平面上，红外光发射器10向外发射红外光，红外光接收器80接收透射过输液管的红外光；液体和空气对一定波长的红外光的吸收有较大差别，所述红外光接收器80能够将所述差别转换为电信号。所述转动模块5为圆柱形，由质量轻且硬度高的材料构成，使得摩擦较小且能够轻巧地转动；所述电机轴70与转动模块5呈固定连接，以便当电机模块60转动时，通过电机轴70带动转动模块5同步转动，所述转动模块5外侧还连接有一块硬质卡片90 ;转动模块5不动时，利用第一夹片I的夹力将输液管夹紧，在电机转轴70转动作用下，转动模块5向内侧转动一定角度，其上的硬质卡片90压迫输液管4并使其变形，管内形成密封环境，阻止液面继续下降，实现输液停止。所述第一夹片I或者第二夹片2的空腔内设置有信号处理与控制模块20和电源模块40 ;所述电源模块40通过所述信号处理与控制模块20与所述红外光发射器10、红外光接收器80和电机模块60相连接，如图3所示。所述电机模块60可采用旋转电机或者步进电机，优选采用步进电机，步进电机能够受信号处理与控制模块20的控制转动一定角度后停止。优选地，所述输液停止控制夹，还包括Wi-Fi无线传输模块30，与信号处理与控制模块20连接，大部分时间处于休眠状态，以节省用电，由信号处理与控制模块20唤醒，并将报警信息发送至无线网络服务器，所述无线网络可以为医院专用无线局域网，也可以为远程网络，并且接收对方的确认信号，如果没有收到，将不断发送报警信息，直到收到为止或 者人工停止为止；所述报警信息至少包括本报警夹的编号，以确定使用本设备的患者。所述Wi-Fi无线传输模块30内置有无线网络协议(如IEEE 802. lx)，通过串口或SPI接口受到信号处理与控制模块20的控制，特别地，借助因特网可以将报警信息传到任意计算机上，例如，可以先传到医院服务器，再由服务器告知护士工作电脑或护士手机等。作为一种实现方式，还包括复位开关50，用于控制电源开关或电机转轴70的位置复位。所述复位开关50包括两个部分，一是电源按钮，使系统工作或者关闭；二是复位按钮，在停止工作前按下，主要使电机转轴位置复位，为下一次工作做准备。优选地，所述电源模块40采用电池供电，例如5号电池供电或者钮扣电池等。电源模块40向信号处理与控制模块20与红外光发射器10、红外光接收器80、电机模块60或/和Wi-Fi无线传输模块30提供电源，信号处理控制模块20控制红外发射器10输出一定波长的红外光信号，接受红外接受器80的信号，并对信号进行处理，控制电机模块60向内侧转动一定角度后停止，夹闭输液管；进一步地，还对复位开关50的复位和关闭操作进行响应，或/和控制Wi-Fi无线传输模块30向无线网络服务器发送报警信息等。所述信号处理与控制模块20，优选采用超低功耗单片机，单片机201外围配置有与电源电路202、电机驱动电路203以及红外信号发生电路205、红外接收处理电路206等，所述电路分别与对应模块相连，该单片机在大部分时间处于休眠状态，以节省用电，当液面低于红外光面时，管内液体变为空气，单片机被红外光接收器80所发出的对应信号唤醒，例如图4所示，超低功耗单片机201为处理器，配合以外围的电路，来驱动和控制各个模块的行为；分别有与电源模块40连接的电源电路202，与电机模块60连接的电机驱动电路203，与红外发生器10相连接的红外发生电路206、与红外接收器相连接的红外接收处理电路205，以及进一步地，包括与复位开关50相连接的复位开关电路207，与Wi-Fi无线传输模块30相连接的Wi-Fi驱动电路204等。所述红外接收处理电路205，用于对接收红外光电信号并进行处理，以去除接收到的杂散噪声和背景光噪声，消除外界光和其他干扰的影响。图5为所述红外接收处理电路205实施例示意图，包括前置放大滤波电路21，延迟电路22，减法电路23和放大电路24，所述红外接收处理电路205实质上为延迟比较电路，由于接收到的红外光电信号不可避免地受到比较稳定的外界光的干扰，将接收到的电信号拉升到某一个特定的电平，为了消除这种干扰，前置放大滤波电路21将原始信号放大并滤除高频的突发的噪声，延迟电路22将信号延迟一段时间再与后面的信号共同进入减法电路23，在减法电路23中，后一时间的电平减去前一时间的电平作为减法电路的输出，其输出特征如下输液管内一直为液体时，输入的延迟前后电平均为某一稳定电平，该特定值由外界背景光强度决定，减法电路输出接近OV电压；只有在输液管内的液体突变为空气时，由于空气与液体对一定波长的红外光吸收能力的差异，后一时间的电平减去前一时间的电平将不再接近OV电压，而是一个正值电压，这个电压出现的时刻即是液面通过红外光传感装置的时刻。最后通过放大电路24将减法电路输出的电压放大，进入单片机201。单片机检测到高电平即被唤醒，低电平则不做处理。通过所述红外接收处理电路的一系列处理，不论外界背景光的强度，延迟比较电路都能够自动准确地将其减为0V，消除其影响，因此能够识 别出液面通过红外光传感装置的时刻，达到了去除外界干扰的目的。所述红外光发射器10和红外光接收器80的开启和关闭由信号处理与控制模块20控制，理论上可以让红外光发射器10和红外光接收器80 —直开启，但由于输液时间通常比较长，而在开始输液的一段时间内，输液完毕的概率很低，而后输液完毕的概率不断提高，作为一种特别处理方式，为了节省功耗，本发明采用一种时间表来控制红外光发射器的开启和关闭，所述时间表的特征是，在整个设备刚刚开始工作的一段时间，红外光发射器的工作时间很短，不工作时被关闭，以节省功耗，随着时间的继续，它的工作时间不断延长，直到一个时间点，它将不间断地工作。利用这个时间表，既可以节省功耗，又能够以最大概率满足设备的可靠性。在此情况下，可在单片机中设计一个定时程序或者在单片机外围设置一个计时电路，用于计时。下表为本发明的红外光发射器的工作时间表的优选不例。如表所不，红外光发射器收到信号控制与处理模块的控制，在报警夹开始工作的一段时间，红外光发射器的开启频率(红外光发射器的启动频率，即每分钟红外光发射器启动次数)较小，随着时间的继续，红外光发射器开启频率相应增加，以更好地检测到输液停止的时间，降低红外发射器的功耗，例如，在上电后的30分钟内，每分钟启动I次，在30 — 50分钟内，每分钟启动2次，在50 — 60分钟内，每分钟启动4次等,对启动频率进行灵活控制。
上电后时间(分钟)频率(次/分钟)说明
0^30II.报警夹上电工作计 30-502时为O分钟；
50-6042.每次检测时间为10
60以后6秒需要特别说明的是，本发明所述第一夹片I与第二夹片2只是为便于描述进行了区分，并不表示在实现时必须按照此标记进行，比如，红外光发射器10也可以设置在第二夹片2中，而电机模块60设置在第一夹片I中(同样地，电机模块60的电机轴70连接有圆柱形转动模块5)，空腔内设置有信号处理与控制模块20和电源模块40可以任意设置在第一夹片I或者第二夹片2中，并不能以此限定本发明。本发明所述Wi-Fi无线网络既可以是采用的Wi-Fi技术，也可以是采用的W-Lan技术，不能理解为仅采用Wi-Fi技术。
本发明将电机装置和红外传感器装置安装在一起，并且采用超低功耗单片机做控制系统，使用电池供电，使得该报警夹体型较小，同时本发明制成夹子形状，简单夹住输液管即可，大大方便了在狭窄的病床边使用，易于推广应用。与现有技术相比，本发明提供了ー种操作方便，体积小，重量轻的设备，装置制成夹子形状，特点就在于使用极其方便和简单，同时省去了复杂的传动装置，而采用直接夹闭的方式，并且可以充分利用较常见的无线网络(比如Wi-Fi、W-Lan等)，可以无缝快速地将报警信息传递给无线网络服务器，在接收信号处理方面，也采用了创新的延迟比较的方式来消除背景光的影响，降低了处理时间，提升了实时性。本发明还提供一种输液停止控制方法，包括发送和接收红外光，检测红外光信号电平，如果检测到红外光信号电平变化，关闭红外光的发送和接收，驱动电机转动，电机转动轴驱动转动模块夹紧输液管。特别地，如图6所示，为ー种输液停止控制方法的程序流程图，包括 301、系统上电，302、发送和接收红外光303、检测红外光信号电平，如果未检测到红外光信号电平变化，返回302，否则，转至 304 ；304、关闭红外发送和接收，驱动电机转动，电机转动轴驱动转动模块转动，利用转动模块上的硬质卡片夹紧输液管。进ー步地，作为ー种可选实施方式，还包括305、通过无线信号传输设备(例如Wi-Fi、W-Lan设备等)向无线网络服务器发送报警信息，接收无线网络服务器反馈的确认信号;特别地，还包括如果没有收到无线网络服务器反馈的确认信号，重复305，直到收到确认或者人工关闭为止；306、电机和转动模块复位。所述检测到红外光信号电平变化包括当液面通过红外光检测面时，红外光信号电平突变为高或低，并持续一段时间，被单片机捕获，捕获的方式可以是对单片机设置电平中断，然后单片机进入休眠，电平变化则满足中断条件，单片机被唤醒，进入304工作。本领域技术人员显然清楚并且理解，本发明以上实施例及附图仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明。在不背离本发明的精神及其实质的情况下，本领域技术人员根据本发明做出各种相应的改变或变形，均属于本发明的权利要求保护范围。
权利要求
1.一种输液停止控制夹，由弾性部件(3)连接第一夹片(I)和第二夹片(2)形成夹子(100);所述第一夹片(I)和第二夹片(2)为空腔结构，其特征在于 所述第一夹片(I)的空腔内设有红外光发射器(10)； 所述第二夹片(2)空腔内设置有电机模块(60)； 所述电机模块(60)的电机轴(70)向外支出，所述电机轴(70)连接有圆柱形转动模块(5)，所述转动模块(5)内部设有红外光接收器(80)，外侧固定连接有硬质卡片(90)； 所述第一夹片(I)或者第二夹片(2 )的空腔内设置有信号处理与控制模块(20 )和电源模块(40)； 所述电源模块(40)通过所述信号处理与控制模块(20)与所述红外光发射器(10)、红外光接收器(80)、电机模块(60)相连接。
2.如权利要求I所述输液停止控制夹，其特征在于所述电机模块(60)为步进电机。
3.如权利要求2所述输液停止控制夹，其特征在于包括Wi-Fi无线传输模块(30)，与信号处理与控制模块(20)连接，用于将报警信息发送至无线网络，接收无线网络发来的确认信号。
4.如权利要求2所述输液停止控制夹，其特征在于包括复位开关(50)，用于控制电源开关或电机转轴(70)的位置复位。
5.如权利要求2— 4任一所述输液停止控制夹,其特征在于所述信号处理与控制模块(20)，采用超低功耗单片机，所述单片机外围配置有与电源模块(40)连接的电源电路，与电机模块(60)连接的电机驱动电路，与红外发生器(10)相连接的红外发生电路、与红外接收器(80)相连接的红外接收处理电路。
6.如权利要求5所述输液停止控制夹，其特征在于所述红外接收处理电路，用于对接收的红外光电信号进行处理，以去除接收到的杂散噪声和背景光噪声，消除外界光和其他干扰的影响。
7.如权利要求5所述输液停止控制夹，其特征在于所述信号处理与控制模块还包括与复位开关(50)相连接的复位开关电路或与Wi-Fi无线传输模块(30)相连接的Wi-Fi驱动电路中的任意ー种或多种。
8.一种输液停止控制方法，其特征在于包括发送和接收红外光，检测电平变化，如果检测到电平变化，关闭红外发送和接收，驱动电机转动，电机转动轴驱动转动模块转动，利用转动模块上的硬质卡片夹紧输液管。
9.如权利要求8所述输液停止控制方法，其特征在于所述发送和接收红外光的开启频率根据上电时间进行控制。
10.如权利要求8所述输液停止控制方法，其特征在于如果检测到电平变化，通过无线信号传输设备向服务器发送报警信息，接收服务器反馈的确认信号。
全文摘要
本发明实施例提供了一种输液停止控制夹，由弹性部件连接空腔结构的第一夹片和第二夹片形成夹子，第一夹片内设有红外光发射器，第二夹片内设置有电机模块；电机模块的电机轴向外支出，并连接有圆柱形转动模块，转动模块内设有红外光接收器，外侧固定连接有硬质卡片；夹片内还设置有信号处理与控制模块和电源模块；电源模块通过所述信号处理与控制模块与所述红外光发射器、红外光接收器、电机模块相连接，本发明输液停止控制夹体积小、重量轻、功耗低、不需要安装即可完成输液自动停止输液；还提供了一种输液停止控制方法。
文档编号A61M5/168GK102847207SQ20121037994
公开日2013年1月2日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者李章勇, 庞宇, 王伟, 刘圣蓉, 李纯阳, 张荔芳, 刘杰, 张迅捷 申请人:重庆邮电大学