加温输液泵的制作方法

专利名称：加温输液泵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及医疗器械技术领域，是一种可对液体介质加温并调速输液的医用输液泵，同时涉及温度控制技术，用于手术室、急诊室对输液或输血进行加温快速输液，以及血衆置换治疗的配套使用。
技术背景在临床治疗中，快速补充血容量及药物经常应用。尤其是抢救大出血的危重病人时，补液速度尤为重要。同时输液液体温度对治疗效果会产生重要影响，如果输液液体与人体血液的温度差过大，温度过低的液体输入病人体内会造成病人身体发冷，并引起血管收缩、痉挛、关节酸痛、胃痛等多种并发症。使病人出现心率失常、麻木、抽搐等不良反应。此外低体温可导致凝血机制障碍，伤口愈合时间延迟，感染机率增加，药物代谢减慢及严重的心肺疾患。如果对输入液体预先进行间接加热，减少体内血液与输入液体的温差，可以改善病人的精神状态，避免多种并发症，并能促进液体中药物的溶解，有利于吸收。目前，医院里使用的输液泵的输液速度通常在每小时1000毫升以下，且不带加温功能。而国内外的一些厂商开发生产的输液加温器，只能将液体加热，没有泵的输送和监测报警功能，而且需要现场缠绕加热管路。将快速输液和加温功能两者结合在一起的输液泵在市场上尚不多见。
发明内容本实用新型针对以上不足，提供一种可对输送液体加温控温，输液速度可达每小时9000毫升的新型加温输液泵，其主要特点在于独特的加热结构以及加温管路的安装方式，实现了加温输液一 体化功能。为此，本实用新型采取的技术方案是一种加温输液泵，包括液体滚压泵，还设置一微控制器系统，由电源单元供电，与所述液体滚压泵及增加设置的按键显示单元、传感报警单元、温度控制单元电气连接，且所述温度控制单元与加热组件连接。所述按键显示单元显示温度、输液流量、输液压力、输液速度及累计输液量；所述微控制器系统控制液体滚压泵，计算出当前输液速度及累计输液量；向温度控制单元发出占空比不同的加热脉冲，控制加热组件的加温；在加温、输液的同时，对来自传感报警单元的液位、压力、气泡及温度信号进行判别，当出现异常时发出声、光报警。所述微控制器系统是由8位微控制器AT89C52及配合其工作的相关集成电路器件所形成的电路。所述液体滚压泵是由泵体、泵头、步进电机及输液管路组成，所述步进电机与微控制器系统电气连接并受其控制。所述的加热组件，包括在内部装有加热棒、温度传感器和温控开关的左、右两块加热板，以及在两块加热板之间夹入的绕有加热管路的加热盘组成；所述液体滚压泵上的输液管路与加热管路相连，所述温度控制单元与加热棒、温度传感器、温控开关、加热盘控制连接。进一步，在所述两块加热板首尾部四角各设置一导柱螺钉，导柱螺钉上各套一弹簧，并在其中一侧的加热板上通过导柱螺钉连接一导向固定板，导向固定板上装有一偏心凸轮装置，偏心凸轮装置上接一压紧把手，在偏心凸轮的作用下，带有导向固定板的加热板可以沿导柱螺钉的轴向作左、右平行移动。进一步，所述加热盘上的加热管路采用双面螺旋盘绕。所述按键显示单元包括多组LED数码管,还包括快速功能键、维持功能键和传感器键。按键显示单元的输液速度、输液总量和加热温度分别由LED数码管显示，其中显示输液总量的一组数码管在按键的切换下可以显示输液管路内的压力；所述按键显示单元的快速功能键，在任何输液速度下，按下该键，输液泵都会有最高输液速度，松开按键，输液泵自动恢复到原速度运行；所述维持功能键，在任何输液速度下，按下该键，输液泵都会维持2ml/min速度运行；所述传感器键，在需要停止传感器检测功能时使用。所述传感报警单元由液位传感器、压力传感器、气泡传感器、断电报警电路、蜂鸣器、LED指示灯组成，与微控制器系统电气连接并受其控制；所述液位传感器由一对红外发射/接收对管组成光路和相关电路组成，装有输液液体的滴壶置于光路中；所述气泡传感器由一对发射、接收超声波的陶瓷片和相关电路组成，输液管夹设在两陶瓷片之间。所述温度控制单元，由包括光电耦合器、三极管、继电器、可控硅在内的器件组成控制电路，与加热组件和微控制器系统电气连接。本实用新型采取以上技术方案是所具有的有益效果是1、本实用新型在现有简单的输液泵基础上，加入了微控制器系统、加热、按键显示、传感报警、温度控制等功能模块，应用电控原理，在微控制器系统的统一控制下，实现了对泵流量流速控制，同时还可以根据温度需求，对泵内液体进行调温、保温控制。集流速控制和温度控制于一身，满足了临床治疗的需求。2、装置中所采用的各种器件，均属于常见器件，成本低，组装工艺简单，特别是加热组件的结构设计，实现了加温输液一体化功能。

图1是微控制器系统控制框图；图2是是加温输液泵功能结构图；图3加热组件结构图；图4-1是液位检测装置的主视示意图；图4-2是液位检测装置的俯视示意图；图5是气泡传感器结构图；图6是断电报警单元电原理图；图7是温度控制单元电原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。本实用新型包括微控制器系统1、液体滚压泵2、加热组件3、按键显示单元4、传感报警单元5、温度控制单元6和电源单元7。控制框图如图1所示，硬件结构布置如图2所
/Jn ο微控制器系统I是由AT89C52及配合其工作的相关集成电路器件所形成的电路，它是整个装置的核心，不仅对液体滚压泵2进行控制，还对加热组件3、按键显示单元4、传感报警单元5、温度控制单元6进行控制，系统由电源单元7供电。具体来讲，微控制器系统I根据按键显示单元4设定的输液流量的大小，发出速率不同的脉冲控制液体滚压泵2中步进电机的转速，同时经过计算由数码管显示出当前输液速度及累计输液量；根据按键显示单元4设定的温度与加热组件3当前温度相比较的结果，向温度控制单元6发出占空比不同的加热脉冲，使加热组件3保持恒温；在加温、输液的同时，微控制器系统I还对来自传感报警单元5的液位、压力、气泡及温度信号进行判别，当出现异常时及时驱动蜂鸣器和相应的LED指示灯发出声、光报警。所述液体滚压泵2，是由泵体、泵头、步进电机及输液管路组成，是常规技术，微控制器系统I根据输液流量的大小，发出速率不同的脉冲控制步进电机的转速，泵头在步进电机的驱动下对输液管路挤压，推动管内液体流动，从而达到控制输液速度的目的。所述加热组件3，如图3所示，包括在内部装有加热棒31、温度传感器32和温控开关33的左、右两块导热性能良好的铝合金加热板34，以及在左、右两块加热板34之间的空隙中夹入的，已经预先盘绕好加热管路35的一次性专用加热盘36。为使加热盘36稳固地夹设在两加热板之间，特将加热组件设计成活动式，它是在两块加热板四角导柱螺钉38上各套一弹簧37，然后在其中一侧的加热板上通过导柱螺钉38连接一导向固定板39，导向固定板39上装有一偏心凸轮装置4 0，偏心凸轮装置40上接一压紧把手41。在偏心凸轮的作用下，带有导向固定板的加热板可以沿导柱螺钉38的轴向作左、右平行移动。未装入加热盘36时，由于弹簧37的作用，左、右加热板之间的平行距离大于加热盘36的厚度，便于加热盘插入；装入加热盘后向下锁紧压紧把手41，可使左、右两块加热板紧贴加热管路，以提高传热效率。加热盘上的加热管路35采用双面螺旋盘绕，与左、右加热板接触的有效加热长度达3. 6米，通过热传导对输液管路内的液体进行加温。加热板34上装有温控开关33，一旦温度控制单元失控，或加热温度超过报警阈值时，温控开关会自动断开，停止加热，起限温保护作用。温度控制单元6和加热组件的加热棒31、温度传感器32、温控开关33、加热盘36控制连接，又由于微控制器系统I与温度控制单元6也控制连接，所以加热组件3在微控制器系统I及温度控制单元6的控制下保持恒温。所述按键显示单元4是由标注有按键功能和报警提示文字的面板、按键开关、LED数码管及相关电路组成，自上到下顺序排列的三组LED数码管分别显示输液速度、输液总量和加热温度。与公知的输液泵不同的是其中显示输液总量的一组数码管在按键的切换下还可以显示输液管路内的压力，供医护人员参考。面板上特别设置的快速功能键适合在抢救需要快速补液的病人时使用，在任何输液速度下，按下该按键，输液泵都会以最高输液速度(150ml/min)运行，松开按键后，输液泵恢复到原速度运行，无需反复按动速度键设置。面板上特别设置的传感器键，适于在排除气泡、输注剩余药液等需要停止传感器检测功能时使用。面板上特别设置的维持功能键适合在添加、更换药液时使用，在任何输液速度下，按动该按键，输液泵都会以维持(2ml/min)速度运行，以防止血液回流、注射针头堵塞。所述传感报警单元5，包括有液位传感器、压力传感器、气泡传感器、断电报警电路、蜂鸣器、LED指示灯组成。如图4-1，4_2所示，传感报警单元5中的液位检测采用光电检测方式实现，由一对红外发射/接收对管和相关电路组成。红外发射/接收对管51分别安装在空心卡座52的两侧，并由微控制器系统I通过电路控制连接；发射管与接收管之间通过一对同轴的小孔53，穿过卡座的空心形成光路；装有输液液体的滴壶54置于卡座的空心处。由于空气和液体对红外线光束的折射率不同，如图4-2所示，当滴壶液位正常时(以液位超过小孔光路视为正常)，光束通过折射率大的液体，绝大部分红外光线被折射，到达接收管的只剩很少的一部分；当液位过低时(液位低于小孔光路)，光束通过折射率小的空气，几乎全部被接收管接收。因而经红外接收管转换得到的信号电平的高低也不相同，微控制器系统I根据处理后的信号电平高低进行判断并决定是否报警，报警的同时液体滚压泵停止转动。传感报警单元5中的压力传感器，采用KEYENCE公司的压力模块，其输入压力检测端通过管路与液体滚压泵2输液管路上的压力检测口相连接。根据连通器的原理，连接在压力检测口上的阻隔式传导器通过隔离膜将管路内的液体压力转换成气体压力传送到压力模块内，再经转换，在其输出端得到一路模拟电压信号，传递给微控制器系统1，用来显示输液管路内的压力。此外压力模块还根据预先设置好的压力报警值与测量值相比较的结果，输出一个高低电平信号，供微控制器系统I判断是否报警。传感报警单元5中的气泡传感器，安装在输液泵的中部、小滴壶座的下方，用来检测输液管路内是否有气泡。气泡传感器结构如图5所示，由一对发射、接收超声波的陶瓷片55、56及安装状态指示灯57所组成，发射、接收陶瓷片平行相对，间距略小于输液管直径，粘接固定在保护壳的U形凹槽58两侧，装入输液管后，陶瓷片紧贴管壁形成紧密耦合。采用超声共振法检测，由发射、接收超声波的陶瓷片单元及配合其工作的振荡电路、放大电路组成。振荡电路产生超声波后，经隔离放大施加在发射陶瓷片上，当输液管内充满液体、产生共振时，接收端信号幅度很高，当紧贴陶瓷片的管路内出现气泡时，共振信号大幅度衰减。对接收端的超声共振信号再进行放大，经检波后送到电压比较器中与基准电压相比较，从而判断输液管路内有无气泡。采用超声共振法探测气泡的优点是灵敏度高，对被检测的液体透明度没有要求。传感报警单元5中的断电报警电路，其原理如图6所示，是由7555时基电路组成的无稳态振荡电路，驱动蜂鸣器SPE，使用4个大容量电解电容E1、E2、E3、E5充电后向其提供电源。在关机停用时，定时电容E4被与其相连接的电源开关常闭触点KA、KB所短路，无稳态振荡电路不工作。当网电源供电正常，开机工作时，电源开关常闭触点KA、KB被打开，来自电源单元的+24V电压使场效应管Ml导通，等效于触点KA、KB短路，无稳态振荡电路也不工作。当网电源供电不正常时，来自电源单元的+24V电压输出为零，场效应管Ml截止，等效于触点KA、KB开路，此时定时电容E4起正常的定时作用，无稳态振荡电路开始工作，驱动蜂鸣器发出间断的报警声音。采用大容量电解电容充电供电的方法，可以避免报警电池的安装及充电管理维护。所述温度控制单元6， 其原理如图7所示，与微控制器系统I电气连接并受其控制。当按动加温开始按键后，TC端受微控制器控制呈现低电平，通过光电耦合器Ul隔离反相后使三极管Ql导通，继电器Jl吸合，220V网电源通过可控硅Q2施加在加热棒31的两端，微控制器系统I根据预设温度与安装在加热板上的温度传感器32测得的温度差值的大小，以及输液速度的快慢，向温度控制单元发出占空比不同的加热脉冲，经光电耦合器U2隔离后触发双向可控硅Q2，通过在单位时间内改变双向可控硅Q2的导通、关断的时间比例，控制加热棒31上的平均功率，从而使加热板保持恒定温度。继电器Jl受微控制器系统的控制，需要加温时触点吸合，向加热棒提供电源，停止加温或温度超过报警阈值(限温保护状态)时释放，切断电源。加热板34上装有温控开关33，串联在网电源与加热棒31之间，一旦温度控制单元失控，或加热温度超过报警阈值时，温控开关33会自动断开，停止加热，起限温保护作用。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以同等替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种加温输液泵，包括液体滚压泵，其特征在于还设置一微控制器系统，由电源单元供电，与所述液体滚压泵及增加设置的按键显示单元、传感报警单元、温度控制单元电气连接，且所述温度控制单元与加热组件连接。
2.根据权利要求1所述的加温输液泵，其特征在于所述微控制器系统是由8位微控制器AT89C52及配合其工作的相关集成电路器件所形成的电路。
3.根据权利要求1所述的加温输液泵，其特征在于所述液体滚压泵是由泵体、泵头、 步进电机及输液管路组成，所述步进电机与微控制器系统电气连接并受其控制。
4.根据权利要求1所述的加温输液泵，其特征在于所述的加热组件，包括在内部装有加热棒、温度传感器和温控开关的左、右两块加热板，以及在两块加热板之间夹入的绕有加热管路的加热盘组成；所述液体滚压泵上的输液管路与加热管路相连，所述温度控制单元与加热棒、温度传感器、温控开关、加热盘控制连接。
5.根据权利要求4所述的加温输液泵，其特征在于在所述两块加热板首尾部四角各设置一导柱螺钉，导柱螺钉上各套一弹簧，并在其中一侧的加热板上通过导柱螺钉连接一导向固定板，导向固定板上装有一偏心凸轮装置，偏心凸轮装置上接一压紧把手，在偏心凸轮的作用下，带有导向固定板的加热板可以沿导柱螺钉的轴向作左、右平行移动。
6.根据权利要求4所述的加温输液泵，其特征在于所述加热盘上的加热管路采用双面螺旋盘绕。
7.根据权利要求1所述的加温输液泵，其特征在于所述按键显示单元包括多组LED 数码管，还包括快速功能键、维持功能键和传感器键。
8.根据权利要求1所述的加温输液泵，其特征在于所述传感报警单元由液位传感器、 压力传感器、气泡传感器、断电报警电路、蜂鸣器、LED指示灯组成，与微控制器系统电气连接并受其控制；所述液位传感器由一对红外发射/接收对管组成光路和相关电路组成，装有输液液体的滴壶置于光路中；所述气泡传感器由一对发射、接收超声波的陶瓷片和相关电路组成，输液管夹设在两陶瓷片之间。
9.根据权利要求1所述的加温输液泵，其特征在于所述温度控制单元，由包括光电耦合器、三极管、继电器、可控硅在内的器件组成控制电路，与加热组件和微控制器系统电气连接。
专利摘要本实用新型涉及一种加温输液泵，包括微控制器系统、液体滚压泵、加热组件、按键显示单元、传感报警单元、温度控制单元、电源单元。加热组件由内部装有加热棒和温度传感器的导热良好的左右两块加热板组成，在温度控制单元的控制下保持恒温，通过热传导对预先缠绕好的加热管路进行加温，并设计有完善的传感器报警装置，能实现气泡体积超限报警、阻塞报警、加热温度超限保护、低液位报警、断电报警功能。该加温输液泵具有输液流量大、能对输送的液体加温，加温管路安装简便迅速，能显示输液管路内的压力等特点。用于手术室、急诊室对输液或输血进行加温快速输液，也可作为血浆置换治疗的配套设备。
文档编号A61M5/44GK202875951SQ20122054020
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者张明礼 申请人:北京京精医疗设备有限公司