一种非接触式自动检测人体输液结束的装置

本实用新型属于医疗装置领域，具体来说涉及一种一种非接触式自动检测人体输液结束的装置。

背景技术：

人体输液时通常需要有家属或者护工时刻观察输液是否完成，以避免空气进入人体而造成重大安全事故。目前为止，还没有一种自动检测装置代替人工观察。在白天，家属或者护工的观察还不算劳累，但是在晚上，家属或者护工就非常困难和辛苦，难免打瞌睡，从而引发重大安全事故。

现有的技术方案是光电式和串联电容的电压分压式两种。光电式的技术方案包括光发射端和接收端，当光通过一个透明管道后，透明管道中有无液体就会让接收端能不能接收到光信号，从而判断出来透明管道中有无液体。串联电容的电压分压式在输入端注入高频正弦波信号，当透明管道中有无液体会引起其中一个电容的电容值变化的时候，该电容两端的电压振幅就会发生变化，利用包络检波电路输出与振幅值成正比的模拟电压，最后通过比较强输出高低电平，从而判断出来透明管道中有无液体。

光电式的技术方案的主要缺点是成本过高，对调试和安装比较高，尤其是透明管道中的液体要是透明度不高就可能失效。串联电容的电压分压式技术方案的主要缺点是结构复杂，需要利用容器本身作为电容的一个极，不适用于非金属容器。

“一种用于透明管中有无液体的检测装置”(专利号：cn208969251u)采用光的反射和折射原理,将光电开关放置在液路管路上，光电开关的一端发出的光线无水时通过管道进入另一端的传感器，有水时光线被反射或折射离开传感器。光电传感器未接收到光信号，从而输出低电平；反之则输出高电平，从而判断出透明管中有无液体。

“一种用于在液体介质中检测管内有无液体的方法”(专利号：cn106525199a)采用光电原理，光电发射器发射的光经监测玻璃管一侧透射进入监测玻璃管内，经监测玻璃管另一侧透射的光发射到光电接收器，光电接收器将接收的数据发送到一外部的数据处理装置，数据处理装置通过观察接收光的强度是否有明显变化，判定是液位是否到达指定位置，如果达到指定位置进行警示。

“一种感应式液体探测装置和一种烹饪器具”(专利号：cn203444120u)采用串联电容的电压分压原理，高频信号通过两个串联的电容在其中一个电容两端产生电压的振幅变化来判断是否有液体。

“一种液体传感器”(专利号：cn102853879a)采用光的折射原理,光在有无液体的情况下路径不一样来判断是否有液体。

“静脉滴注结束报警装置”(专利号：cn202892523u)采用平行板电容器，通过检测电容容量的变化实现输液的报警，其振荡电路的核心芯片是集成电路555，平行板电容器不便于安装，两个金属板的边缘离管道的距离较远，电容的电容值变化不明显；与鉴频器加比较器的信号处理方法相比，采用单片机的成本也要高一些；由于没有执行装置，就算有报警，但是如果家属或者护工或者护士没有及时赶到现场处理，仍然有可能造成安全事故。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于利用人体输液的液体与空气相比有很大的相对介电常数，采用调频信号来表示液体是否输入完成，提供一种可靠性高、抗干扰能力强的非接触式自动检测人体输液结束的装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种非接触式自动检测人体输液结束的装置，包括检测单元、传感器、信号处理电路和状态显示及执行电路；

所述检测单元是由多个弧形板组成的电容器，弧形电容器的金属板包裹在输液用的塑料管道的外部，弧形电容器与传感器相连接；电路系统的组成依次为：检测单元、传感器电路、信号处理电路和状态显示及执行电路。

检测单元的电容大小与金属板之间介质的介电常数有密切关系。平行板电容器的电容值c为：c＝εrs/(4πkd)。其中，εr为介质的相对介电常数；s为每个平行板的面积；d为两个平行板之间的间隔距离，静电力常数k＝2πf(εμ)^0.5，ε、μ、f分别表示介电常数、磁导率和工作频率。对于弧形板组成的电容器，可以看成是由无穷多个微平行板电容器的串联或并联之级联而成，在弧形板尺寸和间隔距离一定的情况下，其电容值与磁导率和工作频率相关，但是主要由介电常数决定。表1列出了一些常见液体和空气的相对介电常数。一般而言，液体中含水越多，相对介电常数越高。人体输液药物一般含大量的水，少量的药物，因此，这些液体的相对介电常数远大于1。

表1一些常见液体和空气的相对介电常数

所述状态显示及执行电路根据比较器输出的不同高低电平做出不同处理，其设置有不同颜色的led灯来分别表示塑料管道中有液体的状态或无液体的状态；

所述状态显示及执行电路还设置有机械执行装置来实现对塑料管道的松开或夹紧。

所述机械执行装置包括电磁线圈和带机械装置的永磁体、还包括实现定时输液功能的定时器。

所述带机械装置的永磁体为拉钩，拉钩处于不同的位置，从而实现对塑料管道的松开或夹紧，避免了因液体输完后空气进入人体的安全事故。

所述信号处理电路主要包括鉴频器和比较器；

所述检测单元向传感器输出电容值，依次使传感器向鉴频器输出信号、使鉴频器输出模拟信号、使比较器产生电平信号，最后控制不同颜色led灯的点亮以及电磁线圈的加电或者去电。

检测是否有液体的传感器为正弦波振荡器，所述正弦波振荡器为互感耦合反馈式振荡器、电容三点式振荡器或电感三点式振荡器。以电容三点式振荡器为例，其输出正弦波信号的频率为：f＝1/[2π(lc)^0.5]。其中，c＝c1c2/(c1+c2)。如果把电容c2作为检测单元，塑料管道中有无液体的时候，c2的电容值会存在很大差异，电容三点式振荡器输出正弦波信号的频率也会随之变化很大，然后通过信号处理电路中的鉴频器和比较器，就可以可靠输出高低电平，从而准确判断出塑料管道中有无液体。

所述弧形板的尺寸和间隔距离均匀、一定。

所述弧形电容器的金属板具有2个。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型所述的非接触式自动检测人体输液结束的装置能够有效的减轻陪护人员的工作强度，避免了空气进入人体的安全事故的发生，实现定时输液。非接触式自动检测人体输液结束的装置可靠性高，抗干扰能力强，在实际的临床应用中具有广阔的市场前景。

附图说明

图1为非接触式自动检测人体输液结束的装置组成示意图；

图2为装置的信号处理电路板组成方框图；

图3为执行电路的算法示意图；

图4为电容三点式振荡器的交流等效电路；

图5为鉴频器的简拼电路；

其中，1-塑料管道；2-弧形电容器的金属板；3-传感器；4-信号处理电路；5-状态显示及执行电路。

具体实施方式

下面将对本实用新型做进一步的详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。

如图1所示，一种非接触式自动检测人体输液结束的装置，包括检测单元、传感器3、信号处理电路4和状态显示及执行电路5；

检测单元是由多个弧形板组成的电容器，弧形电容器的金属板2包裹在输液用的塑料管道1的外部，弧形电容器与传感器3相连接；电路系统的组成依次为：检测单元、传感器电路、信号处理电路4和状态显示及执行电路5。

传感器3为正弦波振荡器。正弦波振荡器为互感耦合反馈式振荡器、电容三点式振荡器或电感三点式振荡器。

弧形板的尺寸和间隔距离均匀、一定。弧形电容器的金属板2具有2个。

如图2所示，信号处理电路板包括检测单元、正弦波振荡器、鉴频器、比较器和电磁线圈。

如图3所示，状态显示及执行电路5根据比较器输出的高低电平做出不同的处理，设置有不同颜色的led灯来分别表示塑料管道1中有液体的状态或无液体的状态；状态显示及执行电路5还设置有机械执行装置来实现对塑料管道1的松开或夹紧。

机械执行装置为电磁线圈和带机械装置的永磁体拉钩以及定时器。

所述信号处理电路4主要包括鉴频器和比较器；

所述检测单元向传感器3输出电容值，电容值不一样则正弦波振荡器的输出正弦波信号的频率就不同，依次使传感器3向鉴频器输出信号、使鉴频器输出不同幅度的模拟信号、使比较器产生高低电平信号，最后控制不同颜色led灯的点亮以及电磁线圈的加电或者去电。

如图5所示，一种简洁、可靠的鉴频器：单稳态触发器可以输入正弦波信号，输入调频信号每一个上升沿输出一个脉宽恒定的正脉冲，低通滤波器本质上输出一个与输入信号电平平均值的信号。所以，塑料管道1中有无液体的时候，信号处理电路4就会输出不同大小的信号。

实施例：

首先制作两个弧形电容器的金属板2，包裹在塑料管道1外面，再连接至传感器3的信号处理电路，然后经过信号处理电路4和状态显示及执行电路5。如果塑料管道1中有液体，在状态显示及执行电路5中采用绿色的led灯来显示，机械执行装置松开塑料管道1，其塑料管道1中的液体正常流动；如果塑料管道1中无液体，在状态显示及执行电路5中采用黄色的led灯来显示，机械执行装置夹紧塑料管道1，空气就不会注入人体。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且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。