全自动智能输液器的制作方法

本实用新型涉及医疗器材技术领域，特别是涉及全自动智能输液器。

背景技术：

目前，我国临床输液多采用单路单瓶人工换药的方式，在整个输液治疗过程中需要患者随时关注输液进程，护理人员需要人工换药。这种方式存在医护工作者工作强度大，效率不高的缺点。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了全自动智能输液器，可以解决现有技术中存在的问题。

全自动智能输液器，包括控制装置和与之点连接的执行装置，所述执行装置安装在输液管外部，其包括状态监测装置和滴速控制装置，所述状态监测装置用于监测所述输液管中是否有液体流过以及液体的滴速，并将检测到的状态和滴速反馈到所述控制装置，所述滴速控制装置用于在所述控制装置的控制下对所述输液管进行挤压，以控制所述输液管中液体的滴速；

所述控制装置包括外壳以及安装在外壳内部的电路板，所述电路板上具有单片机电路、存储电路、JTAG接口电路、按键电路、显示电路、状态指示电路、PS2接口电路、SD卡接口电路、FLASH电路、USB接口电路和无线收发电路；

护理人员在所述控制装置上输入液体容量和滴速后，所述控制装置计算需要的时间并显示在显示屏上，输液开始后所述控制装置按照输入的滴速控制所述执行装置中的滴速控制装置对输液管进行挤压；所述控制装置按照所述执行装置中状态监测装置反馈的滴速和计算得到的剩余时间判断输液是否完成，如果完成则控制所述执行装置切换至下一瓶液体，当所有液体都输完后，所述控制装置还会发出警报声提醒护理人员拔针。

本实用新型实施例中全自动智能输液器，包括控制装置和执行装置，执行装置安装在输液管上，包括状态监测装置和滴速控制装置，控制装置与执行装置通信连接，包括单片机和触摸屏，护理人员通过触摸屏输入滴速或时间等参数，单片机按照输入的滴速或时间控制滴速控制装置的工作状态，状态监测装置实时检测输液管中是否有液体流过，如果没有则由单片机控制滴速控制装置将输液管堵死，并由下一瓶液体开始输液，直到所有液体输完发出警报。装置简单易用，执行效率高，完全解除了护理人员在输液过程中频繁换药的麻烦，大大降低了工作强度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的全自动智能输液器的执行装置安装在输液管上的状态；

图2为图1中执行装置的内部结构示意图；

图3是图2中红外对管电路示意图；

图4为控制装置中单片机以及外围电路的示意图；

图5为控制装置中的存储电路示意图；

图6为控制装置中的JTAG接口电路示意图；

图7为控制装置中的按键电路示意图；

图8为控制装置中的显示电路示意图；

图9为控制装置中的状态指示电路示意图；

图10为控制装置中的PS2接口电路示意图；

图11为控制装置中的SD卡接口电路示意图；

图12为控制装置中的FLASH电路示意图；

图13为控制装置中的USB接口电路示意图；

图14为控制装置中的无线收发电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

参照图1、图2和图3，本实用新型实施例中提供了全自动智能输液器，该输液器包括执行装置200和控制装置，所述执行装置200的数量为多个，每个所述执行装置200均套接在一根输液管110外部。在本实施例中所述输液管110的数量为四个，即所述执行装置200的数量也为四个，每根所述输液管110顶端均连接一瓶液体，所述输液管110底端共同连接在一根汇流管120上，四瓶液体中的药液在所述执行装置200的控制下依次经过各输液管110汇集至所述汇流管120中，并最终通过针头进入患者血管。当然，所述输液管110和执行装置200的数量不限于上述实施例中的数量。

所述执行装置中包括状态监测装置和滴速控制装置，所述状态监测装置使用一对位于滴管130外部的红外发射管230和红外接收管240监测所述滴管130中是否有液体流过，其监测原理是如果所述滴管130中有液体滴落则所述红外发射管230发出的红外线被液体折射，所述红外接收管240无法接收到红外信号，如果所述红外接收管240接收到了红外信号，说明所述滴管130中没有液体滴落，此时所述红外接收管240发出的电信号为脉冲式，所述控制装置根据该脉冲信号的周期即可得到滴速，如果所述红外接收管240发出的电信号为持续高电平，则说明所述滴管130中已经没有液体滴落，表明输液瓶中的液体已经输完。

所述滴速控制装置使用步进电机210和蜗杆220配合工作对所述输液管110进行挤压，以调节所述输液管110中液体的流速。所述步进电机210在所述控制装置的控制下正向或反向转动一定角度，其转轴上固定安装蜗轮，该蜗轮与所述蜗杆220啮合，以此带动所述蜗杆220的前进和后退，进而对所述输液管110挤压。当所述蜗杆220完全不挤压所述输液管110时，滴速达到最大，当所述蜗杆220的挤压程度达到最大，即所述输液管110被完全挤压封闭时，滴速为零。

所述红外发射管230和红外接收管240组成红外对管，其中所述红外发射管230正极通过电阻R30接电源VCC，负极接地，红外接收管240负极接地，正极连接在运算放大器U1A的同相输入端，同时也通过电阻R31接电源VCC，运算放大器U1A的反相输入端连接在滑动电阻R33的滑动端，滑动电阻R33的两端分别接地和电源VCC，运算放大器U1A的电源端接电源VCC，同时也通过串联的电阻R32和发光二极管LED3连接在输出端，输出端通过电容C20接地，同时也连接在端口JP1的引脚2，端口JP1的引脚1接电源VCC，引脚3接地。

所述控制装置具有外壳以及安装在外壳中的电路板，电路板上具有包括单片机电路、存储电路、JTAG接口电路、按键电路、显示电路、状态指示电路、PS2接口电路、SD卡接口电路、FLASH电路、USB接口电路和无线收发电路在内的多种电路。

参照图4-14，所述单片机电路包括单片机U1，本实施例中其型号为STM32F103RCT6，所述单片机U1的引脚VBAT通过二极管D1连接电源VCC3.3，其中电源VCC3.3连接在二极管D1的正极，同时引脚VBAT还通过二极管D2连接在电池BAT1的正极，其中电池BAT1的正极连接在二极管D2的正极，电池BAT1的负极接地，同时也通过串联的电容C1和电阻R3接电源VCC3.3，电容C1两端并联有开关按键RESET，电容C1和电阻R3之间连接在单片机U1的引脚NRST。单片机U1的引脚PC14通过电容C3连接在引脚VSSA，同时通过晶振Y1与引脚PC15连接，引脚PC15和VSSA之间通过电容C4连接，引脚PD0通过电容C5与引脚VSSA连接，同时也通过电阻R4连接引脚PD1，电阻R4两端并联有晶振Y2，引脚PD1和VSSA之间通过电容C6连接，引脚VSSA接地，同时也通过并联的电容C7和C8连接引脚VDDA，引脚VDDA通过电阻R5接电源VCC3.3，引脚PA0-PA15依次连接在插头P3的引脚16-1上。所述单片机U1具有四组引脚VSS和VDD，第一组引脚VSS和VDD之间通过电容C10连接，同时引脚VSS接地，引脚VDD接电源VCC3.3；第二组引脚VSS和VDD之间通过电容C11连接，同时引脚VSS接地，引脚VDD接电源VCC3.3；第三组引脚VSS和VDD之间通过电容C2连接，同时引脚VSS接地，引脚VDD接电源VCC3.3；第四组引脚VSS和VDD之间通过电容C9连接，同时引脚VSS接地，引脚VDD接电源VCC3.3。

所述单片机U1的引脚PC9-PC6分别连接在插头P1的引脚1-4，单片机U1的引脚PB0-PB15分别连接在插头P1的引脚5-20，单片机U1的引脚PC10、PC3、PC2、PC0和PC13分别连接在插头P1的引脚21-25。单片机U1的引脚PC12、PC11、PD2、PC1、PC4和PC5分别连接在插头P5的引脚1-6。单片机U1的引脚BOOT0通过电阻R1连接在插头BOOT的引脚3，单片机U1的引脚PB2通过电阻R2连接在插头BOOT的引脚4，插头BOOT的引脚1和2接电源VCC3.3，引脚5和6接地。

所述存储电路包括存储芯片U4，本实施例中其型号为24C02，存储芯片U4的引脚A0、A1、A2和GND均接地，引脚VCC1接电源VCC3.3，同时也通过电容C15接引脚WP，引脚WP接地，引脚SCL连接单片机U1的引脚PC12，同时也通过电阻R16接电源VCC3.3，引脚SDA连接单片机U1的引脚PC11，同时也通过电阻R17接电源VCC3.3。

所述JTAG接口电路包括JTAG芯片，该芯片的引脚VDD接电源VCC3.3，引脚TRST通过电阻R6接电源VCC3.3，同时也连接在单片机U1的引脚PB4，引脚TDI通过电阻R7接电源VCC3.3，同时也连接在单片机U1的引脚PA15，引脚TMS通过电阻R8接电源VCC3.3，同时也连接在单片机U1的引脚PA13，引脚TCK通过电阻R10接地，同时也连接在单片机U1的引脚PA14，引脚TDO通过电阻R9接电源VCC3.3，同时也连接在单片机U1的引脚PB3。引脚RESET#连接单片机U1的引脚NRST，引脚GND接地，引脚VDD接电源VCC3.3，同时也通过电容C12接地。

所述按键电路包括三个开关按键KEY0、KEY1和WK_UP，按键KEY0和KEY1的一端均接地，另一端分别接单片机U1的引脚PC5和PA15，按键WK_UP一端接电源VCC3.3，另一端接单片机U1的引脚PA0。

所述显示电路包括一块2.4或2.8英寸的LCD显示屏TFTLCD，显示屏的引脚LCD_CS、RS、WR、RD和RST分别连接在单片机U1的引脚PC9-PC6和NRST，引脚DB1-DB8、DB10-DB17分别连接在单片机U1的引脚PB0-PB15。显示屏具有三个引脚GND，第一个引脚GND接地，第二个和第三个引脚GND均连接在插头OLED的引脚1。显示屏具有两个引脚VDD3.3，一个引脚VDD3.3连接电源VCC3.3，另一个引脚VDD3.3连接电源VCC3.3，同时也通过电容C30连接在插头OLED的引脚1，引脚BL_VDD连接电源VCC5，同时也通过电容C32连接在插头OLED的引脚1，插头OLED的引脚1接地，引脚2接电源VCC3.3，同时也通过电容C31接地。引脚BL连接在单片机U1的引脚PC10，引脚MOSI、MISO、CLK和T_CS分别连接在插头P1的引脚22-25，引脚T_PEN连接在插头P5的引脚4。

所述状态指示电路包括三个发光二极管LED1、LED2和SYS，发光二极管LED1的正极通过电阻R23接电源VCC3.3，负极连接在单片机U1的引脚PA8，发光二极管LED2的正极通过电阻R24接电源VCC3.3，负极连接在单片机U1的引脚PD2，发光二极管SYS的正极通过电阻R25接电源VCC3.3，负极接地。

所述PS2接口电路包括一块PS/2插头，该插头的引脚CLK连接在单片机U1的引脚PA15，引脚VCC接电源VCC5，同时也通过电容C21接地，引脚GND接地，引脚DATA连接在单片机U1的引脚PC5。

所述SD卡接口电路包括SD卡插头SD_CARD，插头的引脚CD、CMD、CLK和DATA0分别连接在单片机U1的引脚PA3、PA7、PA5和PA6上，同时引脚CD、CMD、CLK和DATA0分别通过电阻R11、R12、R14和R15接电源VCC3.3，该芯片具有两个引脚VSS，二者均接地，其中一个还通过电容C17接电源VCC3.3。

所述FLASH电路包括FLASH芯片U5，本实施例中其型号为W25Q64，芯片U5的引脚CS、SO、CLK和SI分别连接在单片机U1的引脚PA2、PA6、PA5和PA7，引脚WP#接电源VCC3.3，引脚GND接地，引脚VCC和HOLD均接电源VCC3.3，同时也通过电容C18接地。

所述USB接口电路包括USB转串口芯片U7、三极管U8和按钮K1，本实施例中芯片U7的型号为CH340G，三极管U8的型号为AMS1117-3.3，芯片U7的引脚VCC接电源VCC5，同时也通过并联的电容C19和C22接地，引脚RTS#通过电阻R21连接在三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极接电源VCC3.3，发射极通过电阻R22连接在单片机U1的引脚BOOT0，引脚DTR#通过电阻R20连接在三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接在引脚RTS#，集电极通过电阻R18接电源VCC3.3，同时也通过二极管D3连接在单片机U1的引脚NRST，引脚GND接地，引脚TXD和RXD分别连接在插头P4的引脚2和1上，引脚V3通过电容C23接地，引脚XI通过电容C25接地，引脚XO通过电容C24接地，同时引脚XI和XO之间连接有晶振Y3。

三极管U8的引脚OUT输出3.3V的电源VCC3.3，同时也通过并联的电容C26和C27接地，引脚IN连接在按钮K1的引脚TAP1上，引脚GND接地，同时也通过保险丝F1连接在USB插头USB_232的引脚GND上，引脚IN和GND之间连接有并联的电容C28和C29，按钮K1的引脚I/O1与引脚I/O2连接，同时也连接在USB_232的引脚VCC和USB插头USB的引脚VCC上。按钮K1的引脚TAP1和TAP2连接，同时也连接在电源插头VOUT2的引脚2、4和6上，该三个引脚接电源VCC5，引脚1、3和5接地。电源插头VOUT1的引脚2、4和6接电源VCC3.3，引脚1、3和5也接地。插头USB_232的引脚D-和D+分别连接在芯片U7的引脚D-和D+上，同时引脚D+还通过电阻R29接电源VCC3.3。插头USB的引脚D-通过电阻R26连接在单片机U1的引脚PA11上，引脚D+通过电阻R27连接在单片机U1的引脚PA12上，同时引脚D+还通过电阻R28接电源VCC3.3。

所述无线收发电路包括无线收发芯片U2，本实施例中其型号为NRF24L01，芯片U2的引脚GND接地，引脚VCC接电源VCC3.3，两个引脚之间通过并联的电容C13和C14连接，引脚CE、CSN、SCK、MOSI和MISO分别连接在单片机U1的引脚PA4、PC4、PA5、PA7和PA6，引脚IRQ通过电阻R13连接在单片机U1的引脚PA1上。

所述单片机U1对所述滴速控制装置中步进电机210的控制信号经过一个驱动器A4988传输，驱动器与所述单片机U1的三个IO口连接。

护理人员可以通过所述无线收发电路无线连接至电脑，方便护理人员随时查看输液情况，并根据输液情况作出相应的操作。

在输液过程中，如果出现气泡、输液受阻、血液回流等危险情况，所述控制装置会控制所述执行装置切断输液进程，并在显示屏上显示一个危险提示窗口，并发出警报声，确保输液过程的安全可靠。当所有液体均输完后，所述控制装置也会发出警报声提醒护理人员拔针。

护理人员也可以通过电脑无线连接至所述控制装置，通过IAP的方式对FLASH芯片进行烧写，以此进行系统升级。

所述控制装置中使用ucosiii实时操作系统，利用操作系统分时复用和宏观并行的优势，可以设计出人性化的界面，同时对输液进行管理。

所述全自动智能输液器在使用时，首先将每个输液管连接在一个输液瓶上，然后通过所述显示屏输入每瓶液体的容量以及需要的输液滴速，所述单片机会自动计算出需要的时间并显示在显示屏上。如果中途改变时间或速率，单片机会重新计算滴速或时间并进行显示。上述参数设置完毕后，护理人员进行扎针，然后点击显示屏上的确定按钮，输液开始。输液完毕后所有输液管的滴速控制为零，并发出报警音。

输液开始前需要查看电池电量，如果仅剩一格电，则禁止使用，除非插上电源进行充电。护理人员点击开始按钮输液后，显示屏会持续点亮5分钟，然后熄灭，受到触碰后会亮起，此时显示屏会显示输液进程的界面，但是不能进行设置。需要设置时双击显示屏弹出密码锁，输入正确密码后可进行输液设置。

输液过程中，如果所述执行装置中状态监测装置反馈的滴速为零，且该瓶液体的剩余时间少于30s，则认为该瓶液体已经输完，由所述控制装置控制所述执行装置切换至下一瓶液体。如果滴速为零而剩余时间大于30s，则认为发生了气泡、输液受阻、血液回流等危险情况，所述单片机控制显示屏显示危险提示窗口，并发出警报声。

综上所述，本实用新型实施例提供的全自动智能输液器，包括控制装置和执行装置，执行装置安装在输液管上，包括状态监测装置和滴速控制装置，控制装置与执行装置通信连接，包括单片机和触摸屏，护理人员通过触摸屏输入滴速或时间等参数，单片机按照输入的滴速或时间控制滴速控制装置的工作状态，状态监测装置实时检测输液管中是否有液体流过，如果没有则由单片机控制滴速控制装置将输液管堵死，并由下一瓶液体开始输液，直到所有液体输完发出警报。装置简单易用，执行效率高，完全解除了护理人员在输液过程中频繁换药的麻烦，大大降低了工作强度。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。