一种可穿戴式智能医疗输液装置的制作方法

本实用新型涉及医疗设备领域，具体涉及一种输液装置，特别是关于一种可穿戴式智能医疗输液装置。

背景技术：

输液又名打点滴或挂水，是由静脉滴注一次输入体内超过100ml的大剂量注射液。注射液通常包装在玻璃或塑料的输液瓶或袋中，不含防腐剂或抑菌剂，使用时通过输液器调整滴速，持续而稳定地进入静脉，以补充体液、电解质或提供营养物质。

据发改委在2010年透露的数据表明，2009年全年中国医疗输液104亿瓶，相当于13亿人每人输了8瓶液，远远高于国际上2.5-3.3瓶的水平。输液已经成为中国独有的医疗文化，作为一种持续的静脉注射，和口服药及皮下注射相比具有疗效快疗程短的优势。口服药物进入胃部后，有一个人体吸收接纳的过程，起效缓慢；打针则是将药水打针到肌肉里，逐步流到血液，产生药效；而用输液方式，进入体内的药没有接收过程，直接见效。此外，由于肌肉针又存在一些明显的缺陷，例如对青少年来说其臀肌发育不成熟，如果打针次数越多就越导致肌纤维坏死，挛缩严重，严重者将会影响骨骼发育，所以在考虑治疗方案的时候医生会选择输液这种既能快速起效又看上去相对安全的疗法。

输液瓶用于病人输液时装所输人体内医用配置的液体，一般直接采用盐水包装瓶，常见盐水包装瓶一般为玻璃瓶，玻璃瓶输液作为第一代输液产品，由于其生产工艺复杂，加之存在稳定性差、易产生玻璃屑、第二次污染机率高等缺陷，对人体健康形成潜在的隐患，而且玻璃瓶体重大，运输成本高，在运输过程中的碰撞易引起隐形裂伤，造成药物污染，这些缺陷，限制了其只能在本地区销售，再加上玻璃瓶在烧制时对环境污染较大及能源消耗量也很大，新型包装材料替代玻璃瓶势在必行，后来发展了塑料瓶/袋。

传统的输液装置的输液原理是静脉输液是利用液体静压与大气压的物理原理，使液体输入到人体静脉内。输液瓶是一个入口和大气相通，下连橡胶管的吊瓶。瓶内液体受大气压力的作用，使液体流入橡胶管形成水柱，当水柱压力大于静脉压时，瓶内的液体即顺畅地流入静脉。必须具备的三个条件是：输液瓶必须具有一定高度，从而形成足够的水柱压； 液面上方必须与大气相通，使液面受大气压的作用；水柱压——正常情况下静脉压力大于大气压力，输液时瓶应挂于距穿刺部位约50～60cm高度，形成一定水柱压，使水柱压大于静脉压，输液溶液顺利流向病人血管内。

所以传统输液方式中输液瓶必须高挂，并且在液面上方必须与大气相通，所以输液管的顶端均开设空气孔，便于空气进入输液瓶上方。这些条件限制了病人的使用方式，由于输液瓶必须悬挂一定高度，降低后易出现血液倒流现象，病人在输液时无法进行其它较大幅度的肢体活动；并且输液瓶必须保持出口向下，不能翻转、不能摇晃，以免空气进入输液管。当代人们的生活节奏越来越快，活动种类多样化，人们要求各种服务设备小型化和智能化，并且尽可能不影响正常的肢体活动，所以一种智能灵活的医疗输液装置，是人们在输液时的理想选择，这对于医疗设备的革新和穿戴式产品的发展，以及推动人民的舒适生活都具有重要意义。

技术实现要素：

鉴于现状，本实用新型的目的是提供一种可穿戴式智能医疗输液装置。人们在使用该装置时可以将其佩戴在上臂，也可安放在桌子、床上等家具上，并且对输液瓶的摆放角度无任何限制，输液瓶也不需要处于较高的高度，人们佩戴上这种输液装置后，可以进行正常的活动。

本实用新型采取的技术方案是：一种可穿戴式智能医疗输液装置，包括输液瓶，其特征在于：在所述输液瓶内设置有一活塞，在所述输液瓶的顶部开设有一通气孔，在所述输液瓶的瓶口处安装有一伺服电机，所述活塞与所述输液瓶的顶部之间的腔体为空气腔，所述活塞与所述输液瓶的瓶口之间的腔体为液体腔；

所述伺服电机的输出轴伸进所述输液瓶内，输出轴上安装有轮浆；

所述伺服电机由控制电路控制其转速和转向；

在所述输液瓶上靠近瓶口处引接一输液管。

进一步地，所述装置还包括瓶夹和臂带，所述瓶夹夹持在所述输液瓶的外壁上，所述臂带与瓶夹相连。

再进一步地，所述瓶夹和臂带通过烫压工艺固定在一起，所述瓶夹内侧面设置有橡胶垫，所述臂带上带有魔术贴。

进一步地，所述活塞包括有与所述输液瓶瓶身内径相等径的主体部分，和与所述输液瓶瓶口收缩部形状相吻合的收缩部分。

进一步地，所述控制电路包括电池、电路板、连接所述电路板和伺服电机的电线，还包括设置在所述伺服电机输出轴上的磁力片、设置在所述输液瓶内部的霍尔传感器；

所述电路板上设置有MCU处理器和驱动电路，所述MCU处理器驱动所述驱动电路，所述驱动电路内部包含多个继电器开关和多种阻值电路通道，均连接至所述伺服电机。

再进一步地，所述电池和电路板安装在所述瓶夹的内部。

再进一步地，所述MCU处理器的指令来源于外部的按键。所述按键安装在所述瓶夹的表面。

再进一步地，所述按键包括有控制伺服电机启动的指令键、控制伺服电机电流大小的指令键、控制伺服电机电压极性的指令键。

进一步地，所述输液瓶和活塞的材料为玻璃，所述输液管的材料为无毒聚乙烯。

本实用新型的工作原理是：MCU处理器控制驱动电路，驱动电路驱动伺服电机旋转，电机输出轴上粘贴有磁力片，在伺服电机所安装的输液瓶的腔体内安装有霍尔传感器，霍尔传感器把磁场变化转变为电压脉冲变化，所以磁力片与霍尔传感器相当于组成速度传感装置，将捕捉到的转速信息传递到MCU处理器。所述驱动电路内部包含多个继电开关和多种阻值的电路通道，MCU处理器通过闭合某一电流通道来控制继电开关的闭合，从而改变通往伺服电机的电流大小和方向。

进一步讲，MCU处理器通过按键信息来获取指令，主程序启动后，重复扫描是否有按键按下，假若有按键按下，即会进入具体功能按键的子程序。

本实用新型具有的有益效果是：

（1）独特的输液瓶结构设计，输液瓶的放置角度和高度都无限制，不影响使用者正常活动；

（2）通过伺服电机变换转速控制液体输送速度，智能方便，通过输液管既可以向内输液，也可以向外输液；

（3）可直接佩戴在上臂上，可以方便携带。

所以，这种可穿戴式智能医疗输液装置，通过伺服电机带动轮浆转动产生压力，将液体药物输送进人体静脉，同时避免了传统的输液的缺点，智能化控制输液速度，实现了人们在输液时也可以进行正常活动的目标，对于新型医疗设备的改革创新和穿戴式产品的发展具有一定的推动作用，对整个社会的科技发展和提高人民生活舒适性具有重要意义。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者通过实施本实用新型而了解。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是本实用新型可穿戴式智能医疗输液装置的整体装配示意图。

图2是本实用新型可穿戴式智能医疗输液装置的局部装配示意图。

图3是本实用新型可穿戴式智能医疗输液装置的输液瓶内部零件装配示意图。

图4是本实用新型可穿戴式智能医疗输液装置的伺服电机与输液瓶的装配示意图。

图5是本实用新型可穿戴式智能医疗输液装置的霍尔传感器和磁力片示意图。

图6是本实用新型可穿戴式智能医疗输液装置的各电子模块连接关系示意图。

图7是本实用新型可穿戴式智能医疗输液装置的按键控制主程序图。

图8是本实用新型可穿戴式智能医疗输液装置的按键控制子程序图。

图中涉及的标号：1-输液瓶、2-活塞、3-伺服电机、4-电线、5-瓶夹、6-臂带、7-输液管、8-处理器、9-驱动电路、10-霍尔传感器、11-磁力片。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本实用新型可穿戴式智能医疗输液装置及输液控制方法作进一步的详细描述。

如图1、图2所示，本实用新型一种可穿戴式智能医疗输液装置，硬件部分主要包括输液瓶1、活塞2、伺服电机3、电线4、瓶夹5、臂带6、输液管7。

如图3所示，活塞2浮动于输液瓶1内部，沿输液瓶1轴向运动；活塞以上至瓶顶（倒立看称为瓶顶，图中均为倒立状态；正立看称为瓶底）之间的空腔为空气腔，活塞以下至瓶口之间的腔为液体腔。

进一步讲，所述输液瓶1的内径相当于活塞2的外径，活塞隔离开的瓶内上、下腔之间无液体流通。

进一步讲，输液瓶1的顶部开有孔洞，形状不限，孔洞使得活塞2上侧的输液瓶1内腔和外界相连通，目的是当活塞2下移时，输液瓶1内不会产生气压低于外界大气压的腔体，所以不需要单独给输液瓶1设计空气进口。

进一步讲，活塞2除了包括与输液瓶内径等径的主体部分外，在主体下侧还设置了与输液瓶1瓶口收缩部相吻合的收缩部分，这样的轮廓完全贴合输液瓶1的最底端的内腔轮廓，活塞2下移到输液瓶1的最底部时，活塞2将完全排挤瓶内液体，输液瓶1内将不会有残留的液体。

如图4所示，伺服电机3安装在输液瓶1的瓶口处，伺服电机3的机头部分安装在输液瓶1在外部，伺服电机3的输出轴伸进瓶内，输出轴上安装有数个轮浆，能够搅动液体引起一定的压力流。进一步讲，伺服电机3为小型直流伺服电机，通过控制电流的大小即可改变伺服电机3的转速，通过改变电流的方向即可改变伺服电机3的旋转方向。

如图1或2所示，瓶夹5和臂带6通过烫压工艺固定在一起，瓶夹5用来夹住输液瓶1，臂带6用来固定在人体上臂上。

进一步讲，瓶夹5的俯视角度形状为C形，在自然状态时内径稍小于输液瓶1的外径，安装上输液瓶1后会瓶夹5会夹紧输液瓶1。

进一步讲，在瓶夹5的内侧还可粘贴橡胶垫，增大与输液瓶1之间的摩擦力，保证在人们有较大动作时输液瓶1不会掉落。

进一步讲，臂带6上缝制有魔术贴，可以通过调节魔术贴的两面粘贴位置，使得臂带6牢固的绑在上臂上。

进一步讲，在瓶夹5的内部，安装有可充电电池和控制电路板，控制电路板通过外置电线4连接到伺服电机3的机头处。在瓶夹5外表面设置有按键，与内部的控制电路相连，用来控制伺服电机3。

如图2和图4所示，输液管7引接在输液瓶的接近瓶口处，输液瓶的瓶口是用来安装伺服电机3，堵住后将不再流液；输液管7是用来向内输进液体，或用于在输液时由此引出液体输入人体中，当伺服电机3沿某一方向转时可将液体吸入瓶内，当反向旋转时，则将液体压入身体静脉中。

进一步讲，输液瓶1和活塞2的材料均为玻璃，由于其具有固定的形状所以可以安装伺服电机3和瓶夹5，由于其方便清洗所以可以消毒多次使用；输液管7的材料为无毒聚乙烯，为一次性用品。

本实用新型还包括一控制电路。如图6所示，所述控制电路板内包括MCU处理器8和驱动电路9，如图5所示，伺服电机3的输出轴上粘贴有磁力片，在伺服电机3所安装位置的的输液瓶1的腔体内，粘贴有霍尔传感器10，霍尔传感器10本质为霍尔半导体片，内部有恒定方向的载流子，在本实施例中，霍尔半导体片内有由A到B的载流子，当磁力片经过时，由于洛伦兹力的作用，霍尔半导体片内会产生CD方向的电位差。磁力片与霍尔传感器10相对设置，霍尔传感器10把磁场变化转变为电压脉冲变化，所以磁力片与霍尔传感器相当于组成速度传感装置，将捕捉到的转速信息传递到MCU处理器8。霍尔传感器10是基于霍尔效应的一种传感器，霍尔效应是电磁效应的一种，现在常见的霍尔元件大多数采用半导体材料，当交变磁场经过时产生输出电压脉冲，脉冲的幅度是由激励磁场的场强决定的。驱动电路9受控于MCU处理器8，MCU处理器8根据传感器装置发过来的信息获知伺服电机3的转速，并通过驱动电路调整转速或转向，MCU处理器8的指令来源于外部按键的输入。

所述驱动电路9的内部包含多个继电器开关和多种阻值的电路通道，MCU处理器8通过闭合某一条电流通道来控制某一个继电开关的闭合，从而改变通往伺服电机的电流大小和方向，例如需要增大伺服电机3的转速，MCU处理器8选择闭合阻值小的通路，伺服电机3的供给电流就会变大；设置多条常开支路通往伺服电机3，需要改变伺服电机3的旋转方向时，MCU处理器8选择闭合与伺服电机3反向连接的通路，即可实现伺服电机3的反转。

进一步讲，MCU处理器8通过按键信息来获取指令，MCU处理器8的控制主程序如图7所示，主程序启动后，重复扫描是否有按键按下，假若有按键按下，即会进入按键子程序，如果没有按键按下，则不会进入按键子程序。以4个功能按键为例解释按键控制子程序：如图8所示，假设按键1是控制电机启动的指令键，则按键1按动与否，意味着主干路电流通路闭合或断开，伺服电机3开启或关闭；假设按键2为电流减小指令键，则按键2按动，意味着电流减小，伺服电机3转速降低；假设按键3为电流增大指令键，则按键3按动，意味着电流增大，伺服电机3转速增大；假设按键4为电压极性指令键，则按键4按动，意味着整体电路电压极性对调，伺服电机3反转。

在使用穿戴式智能医疗输液装置时，先通过调整伺服电机3的旋转方向，将液体药物由输液管7吸入输液瓶1内，再控制伺服电机3反向旋转，将液体药物压入身体静脉。

绝大多数患者输液时希望尽快滴完，特别是临近吃饭或需大小便时其心情更迫切，此时患者常自行或请求工作人员将滴速调快，为避免发生意外，工作人员需向患者及家属说明滴速加快会使循环血容量在短时间内急剧增加，心肺负担加重，易导致心衰和肺水肿等结果，从而达到接受滴速的目的。本装置在设计时，限定了伺服电机3的在某一旋转方向的最高转速，也即最大电流，当输出液体药物时，即使调节到最高转速，依然能够保证使用者不会感觉到压力过大产生的不适感；同时，当输入液体药物时，伺服电机3能够达到较高转速便于快速的装备药物。

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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。