气泡参数的识别校准电路及输液泵气泡检测器的制作方法

1.本实用新型涉及医疗输液领域，特别涉及一种气泡参数的识别校准电路及输液泵气泡检测器。


背景技术：

2.在医疗输液的过程中，若输液管路中存在的气泡进入患者的静脉中，则会造成患者气体栓塞，当气泡量过大时还可能会危及患者的生命安全，因此前期对输液泵配合输液器一起使用时所设置的气泡识别参数进行检测是一件极其重要的环节。
3.在现有的对输液泵所设置的气泡识别参数进行检测的方案中，通常都是预先在输液泵中设置好常规的气泡识别参数后，再对输液器中的气泡进行检测，然而这种检测方案不能匹配所有的输液器，因为不同的输液器耗材所对应的气泡识别参数不完全相同，若直接使用常规的气泡识别参数来检测所有的输液器，则可能会导致气泡的误识别或漏识别，依旧存在危及患者生命安全的风险隐患。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提出一种气泡参数的识别校准电路及输液泵气泡检测器，旨在解决现有的输液泵气泡检测方案中设置的气泡识别参数的不严谨，导致输液泵在配合输液器使用时，存在的气泡误识别和漏识别的现象，使得在医疗输液过程中，患者依旧存在安全风险的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出一种气泡参数的识别校准电路，所述气泡参数的识别校准电路包括微控制单元和气泡识别模块；
6.所述微控制单元的信息交互端与所述气泡识别模块的信息交互端相连接
7.所述微控制单元，用于控制所述气泡识别模块的识别校准流程，并接收所述气泡识别模块的识别校准结果；
8.所述气泡识别模块，用于在进入识别校准流程时，对气泡参数进行识别和校准，并输出所述识别校准结果。
9.可选地，所述气泡识别模块包括气泡识别发射模块、气泡识别接收模块和输液管路；
10.所述微控制单元的输出端与所述气泡识别发射模块的输入端相连接，输液管路位于所述气泡识别发射模块的输出端与所述气泡识别接收模块的输入端之间，所述气泡识别接收模块的输出端与所述微控制单元的输入端相连接；
11.所述气泡识别发射模块，用于对所述微控制单元上传的控制信号转化为频率信号后，将所述频率信号发送至所述气泡识别接收模块；
12.所述气泡识别接收模块，用于对所述气泡识别发射模块上传的所述频率信号进行识别、转换和判断，并将所述识别校准结果发送至所述微控制单元中。
13.可选地，所述气泡识别发射模块包括连接器和转换芯片；
14.所述连接器的输入引脚与所述气泡识别发射模块的发射引脚相连，所述连接器的输出引脚与所述转换芯片的接收引脚相连。
15.可选地，所述气泡识别接收模块包括运算放大器和开关模块；
16.所述运算放大器的正相输入端上接有所述气泡识别接收模块的接收引脚，所述运算放大器的反相输入端与所述开关模块相连接。
17.可选地，所述气泡识别接收模块还包括信号检测端、滤波电路和电压检测端；
18.所述信号检测端接在所述运算放大器的输出端上，所述运算放大器的输出端还与所述滤波电路的输入端相连接，所述电压检测端接在所述滤波电路上。
19.可选地，所述气泡识别发射模块还包括第一电感、第二电感、第三电感、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电阻和第二电阻；
20.所述第一电感和第二电感分别接在所述连接器和所述转换芯片之间，所述第一电容、第二电容和第一电阻串联接在所述第一电感和第二电感的一端上；
21.所述第三电感接在公共电压和所述转换芯片的电源引脚之间，所述第三电容接在所述转换芯片的电源引脚和接地引脚之间，所述第四电容接在所述公共电压和接地端之间，所述第二电阻接在所述接地端和所述接地引脚之间。
22.可选地，所述开关模块包括第一开关信号、第二开关信号、第三开关信号、第一开关元件、第二开关元件、第三开关元件、第三电阻、第四电阻和第五电阻；
23.所述第一开关元件的基极接入第一开关信号，所述第一开关元件的集电极与所述第三电阻的一端相连，所述第一开关元件的发射极接地；
24.所述第二开关元件的基极接入第二开关信号，所述第二开关元件的集电极与所述第四电阻的一端相连，所述第二开关元件的发射极接地；
25.所述第三开关元件的基极接入第三开关信号，所述第三开关元件的集电极与所述第五电阻的一端相连，所述第三开关元件的发射极接地；
26.所述第三电阻、第四电阻和第五电阻的另一端与所述运算放大器的反相输入端相连。
27.可选地，所述滤波电路包括二极管、第五电容、第六电容和第六电阻；
28.所述二极管的正极接在所述运算放大器的输出端上，所述第五电容、第六电容和第六电阻的一端并联接在所述二极管的负极上，所述第五电容、第六电容和第六电阻的另一端接地。
29.可选地，所述气泡识别接收模块还包括第四电感、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第七电容和第八电容；
30.所述第四电感接在电源电压和模拟电源电压之间，第七电阻和第八电阻串联接在所述模拟电源电压的输出端和所述运算放大器的正电源端之间，第九电阻接在所述信号检测端和所述运算放大器的输出端之间，所述第十电阻接在所述运算放大器的输出端和第九电阻的交点处，所述第十一电阻接在所述运算放大器的反相输入端和所述运算放大器的输出端之间，所述第七电容接在所述气泡识别接收模块的接收引脚和所述运算放大器的正相输入端之间，所述第八电容接在所述运算放大器的负电源端上。
31.本实施例还提出一种输液泵气泡检测器，所述输液泵气泡检测器包括如上所述的气泡参数的识别校准电路，所述气泡参数的识别校准电路包括微控制单元和气泡识别模
块；
32.所述微控制单元的信息交互端与所述气泡识别模块的信息交互端相连接
33.所述微控制单元，用于控制所述气泡识别模块的识别校准流程，并接收所述气泡识别模块的识别校准结果；
34.所述气泡识别模块，用于在进入识别校准流程时，对气泡参数进行识别和校准，并输出所述识别校准结果。
35.本实用新型技术方案通过结合微控制单元和气泡识别模块，使得气泡参数的识别校准电路能够采用自动识别校准的方式进行气泡参数的检测和校准，避免现有的手动设置气泡识别参数存在不便捷性，通过气泡识别模块，在进行校准流程的时候，按照气泡放大档位等级依次进行气泡识别参数的识别校准，既能实现检测输液器内部是否气泡，又能获得输液器的最佳气泡识别参数，使得每一种输液器耗材都能具有对应的最佳气泡识别参数，提升识别输液器中气泡的精准性，避免气泡的误识别或漏识别的现象，保障患者在医疗输液过程中的生命安全。
附图说明
36.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
37.图1为本实用新型气泡参数的识别校准电路的模块示意图；
38.图2为本实用新型气泡识别发射模块的电路结构示意图；
39.图3为本实用新型气泡识别接收模块的电路结构示意图。
40.附图标号说明：
[0041][0042][0043]
本实用新型目的的实现、功能特点及可点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0044]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0045]
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0046]
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0047]
本实用新型提出一种气泡参数的识别校准电路。
[0048]
在本实用新型一实施例中，如图1所示，该气泡参数的识别校准电路包括微控制单元10和气泡识别模块20；
[0049]
所述微控制单元10的信息交互端与所述气泡识别模块20的信息交互端相连接
[0050]
所述微控制单元10，用于控制所述气泡识别模块20的识别校准流程，并接收所述气泡识别模块20的识别校准结果，其中，识别校准结果指气泡放大档位或气泡报警信号；
[0051]
所述气泡识别模块20，用于在进入识别校准流程时，对气泡参数进行识别和校准，并输出所述识别校准结果。
[0052]
在开始气泡参数的识别校准时，通过微控制单元10向气泡识别模块20发送校准开始的信号，气泡识别模块20在接收到该信号后开始按气泡放大档位对应输出频率信号，若该频率信号能够转化为脉冲信号，则将脉冲信号进行滤波并检查脉冲信号对应的电压数值是否大于预设电压数值，若大于预设电压数值，则将该频率信号对应的气泡放大档位输出至微控制单元10中。
[0053]
若该频率信号不能够转换为脉冲信号，说明输液管中存在气泡或气泡放大档位过小，此时将增大气泡放大档位，直至频率信号能够转换为脉冲信号，若将气泡放大档位增大值最大档后，依旧不能转换脉冲信号，则通过微控制单元10输出气泡报警信号，并向气泡识别模块20发送校准终止的信号。
[0054]
因此，为了降低无效识别校准流程的发生频率，在开始气泡参数的识别校准之前，需向排空输液器内部的气泡，保证输液器内部无气泡时，再触发校准开始的信号。
[0055]
需要说明的是，在本实施例中预设电压数值为2.45v。而校准终止的信号会被气泡放大档位增大值最大档后，依旧存在不能转换脉冲信号的情况所触发外，当识别校准的时间达到时，同样也会触发校准终止的信号，在本实施例中，识别校准的时间可设置为30s，也可设置为其他数值。
[0056]
具体地，如图2和图3所示的，所述气泡识别模块20包括气泡识别发射模块30、气泡识别接收模块40和输液管路；
[0057]
所述微控制单元10的输出端与所述气泡识别发射模块30的输入端相连接，输液管路位于所述气泡识别发射模块30的输出端与所述气泡识别接收模块40的输入端之间，气泡
识别发射模块30输出端上的晶片和气泡识别接收模块40输入端上的晶片位于输液管路的两侧，所述气泡识别接收模块40的输出端与所述微控制单元10的输入端相连接。
[0058]
气泡识别发射模块30和气泡识别接收模块40整合在气泡传感器中，当气泡传感器接收到微控制单元10发送的校准开始的信号时，控制气泡识别发射模块30进行频率信号的发送，微控制单元10还会对气泡传感器中的气泡放大档位进行档位大小的依次控制，气泡识别发射模块30发送出的频率信号经由输液管路达到气泡识别接收模块40的输入端，气泡识别接收模块40接收到频率信号后，会对频率信号进行识别和转换，识别该频率信号是否能够转换为脉冲信号，若能够转化为脉冲信号，则将该脉冲信号进行滤波后判断其滤波电压数值是否大于预设电压数值，只有被判定为大于预设电压数值时，才将该电压数值对应的气泡放大档位进行输出记录到微控制单元10中，若被判定为小于预设电压数值，则调高气泡放大档位的档位大小，重复上述的对频率信号进行识别转换的步骤。
[0059]
进一步的，所述气泡识别发射模块30包括连接器u1和转换芯片u2；
[0060]
所述连接器u1的输入引脚与所述气泡识别发射模块30的发射引脚相连，所述连接器u1的输出引脚(即图中的1引脚和2引脚)与所述转换芯片u2的接收引脚(即图中的4引脚和6引脚)相连。
[0061]
连接器u1用于连接气泡识别发射模块30的发射引脚和转换芯片u2，使得从气泡识别发射模块30的发射引脚经由连接器u1输出的信号能够通过转换芯片u2转换成频率信号。
[0062]
具体地，如图2所示的，所述气泡识别接收模块40包括运算放大器u3和开关模块50；
[0063]
所述运算放大器u3的正相输入端上接有所述气泡识别接收模块40的接收引脚qp1，用于接收所述气泡识别发射模块30通过转换芯片u2输出的频率信号，所述运算放大器u3的反相输入端与所述开关模块50相连接，其中，开关模块50用于控制气泡放大档位的档位大小，而开关模块50又被微控制单元10所控制，故运算放大器u3的反相输入端接入的电压电流的大小是基于开关模块50的内部开关开闭顺序进行变换的，当微控制单元10控制气泡放大档位是最低档时，运算放大器u3的反相输入端接入的电压电流最大，若此时频率信号从运算放大器u3的正相输入端输入后，其频率在此时的运算放大器u3的频率之内，则在运算放大器u3的输出端上可检测到脉冲信号。
[0064]
若其频率不在此时的运算放大器u3的频率之内，则在运算放大器u3的输出端上检测不到脉冲信号，这种情况下，微控制单元10会自动控制开关模块50输出至运算放大器u3的反相输入端上的电压电流，动态调整运算放大器u3的频率。
[0065]
其中，开关模块50，即气泡放大档位采用多路开关式电路实现。
[0066]
进一步的，所述气泡识别接收模块40还包括信号检测端qp1_sig、滤波电路60和电压检测端qp_adc；
[0067]
所述信号检测端qp1_sig接在所述运算放大器u3的输出端上，所述运算放大器u3的输出端还与所述滤波电路60的输入端相连接，所述电压检测端qp_adc接在所述滤波电路60上。
[0068]
其中，信号检测端qp1_sig用于检测运算放大器u3的输出端是否存在脉冲信号，若存在脉冲信号，则可通过与运算放大器u3连接的滤波电路60，将脉冲信号发送至滤波电路60中进行滤波后，输出对应的模拟电压数值，而模拟电压数值的具体大小则是由接在滤波
电路60上的电压检测端qp_adc进行检测，而电压检测端qp_adc与微控制单元10相连接，使得微控制单元10能够通过电压检测端qp_adc检测到该气泡放大档位是否为适宜当前所测试的输液泵的气泡识别校准结果。
[0069]
具体地，如图2所示的，所述气泡识别发射模块30还包括第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第四电容c4、第一电阻r1和第二电阻r2；
[0070]
所述第一电感l1和第二电感l2分别接在所述连接器u1和所述转换芯片u2之间，用于对气泡识别发射模块30的发射引脚输出的信号进行过滤，避免存在的干扰导致输出的频率信号存在异常的现象，所述第一电容c1、第二电容c2和第一电阻r1串联接在所述第一电感l1和第二电感l2的一端上，组成低通滤波电路60，过滤输出至转换芯片u2中的信号杂质；所述第三电感l3接在公共电压vcom和所述转换芯片u2的电源引脚vcc_qp1之间，同样起到滤波的作用，所述第三电容c3接在所述转换芯片u2的电源引脚vcc_qp1和接地引脚gnd_qp1之间，所述第四电容c4接在所述公共电压vcom和接地端之间，其中，第三电容c3和第四电容c4可称为滤波电容，滤波电容滤除电源的杂波和交流成分，所述第二电阻r2接在所述接地端和所述接地引脚gnd_qp1之间，起到保护作用。
[0071]
具体的，如图3所示的，所述开关模块50包括第一开关信号qp1_sw1、第二开关信号qp1_sw2、第三开关信号qp1_sw3、第一开关元件q1、第二开关元件q2、第三开关元件q3、第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5；
[0072]
所述第一开关元件q1的基极接入第一开关信号qp1_sw1，所述第一开关元件q1的集电极与所述第三电阻r3的一端相连，所述第一开关元件q1的发射极接地，用于在接收到微控制单元10向第一开关信号qp1_sw1进行输出时，第一开关元件q1导通，第三电阻r3的作用加在运算放大器u3的反相输入端上；
[0073]
所述第二开关元件q2的基极接入第二开关信号qp1_sw2，所述第二开关元件q2的集电极与所述第四电阻r4的一端相连，所述第二开关元件q2的发射极接地，用于在接收到微控制单元10向第二开关信号qp1_sw2进行输出时，第二开关元件q2导通，第四电阻r4的作用加在运算放大器u3的反相输入端上；
[0074]
所述第三开关元件q3的基极接入第三开关信号qp1_sw3，所述第三开关元件q3的集电极与所述第五电阻r5的一端相连，所述第三开关元件q3的发射极接地，用于在接收到微控制单元10向第三开关信号qp1_sw3进行输出时，第三开关元件q3导通，第五电阻r5的作用加在运算放大器u3的反相输入端上；
[0075]
所述第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5的另一端与所述运算放大器u3的反相输入端相连。
[0076]
在本实施例中，微控制单元10通过控制开关信号对开关模块50输入至运算放大器u3中的电压电流大小进行控制。根据第一开关元件q1、第二开关元件q2和第三开关元件q3的排列可知，共存在八种排列方式，剔除可能导致运算放大器u3的反相输入端无电压电流输入的排列方式，本实施例中存在七种气泡放大档位。
[0077]
进一步的，所述滤波电路60包括二极管d1、第五电容c5、第六电容c6和第六电阻r6；
[0078]
所述二极管d1的正极接在所述运算放大器u3的输出端上，所述第五电容c5、第六
电容c6和第六电阻r6的一端并联接在所述二极管的负极上，所述第五电容c5、第六电容c6和第六电阻r6的另一端接地，能够尽可能减小脉冲信号的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，脉冲信号的波形变得比较平滑。
[0079]
进一步地，所述气泡识别接收模块40还包括第四电感l4、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第七电容c7和第八电容c8；
[0080]
所述第四电感l4接在电源电压3.3v和模拟电源电压avcc_qp1之间，起滤波的作用，第七电阻r7和第八电阻r8串联接在所述模拟电源电压avcc_qp1的输出端和所述运算放大器u3的正电源端(即运算放大器u3的4引脚)之间，作为限流电阻，对运算放大器u3的正相输入端起保护作用，第九电阻r9接在所述信号检测端qp1_sig和所述运算放大器u3的输出端之间，信号检测端qp1_sig同样是与微控制单元10相连接，为避免运算放大器u3输出端输出的电压电流较大时对微控制单元10造成损坏的情况，故接入第九电阻r9用于保护微控制单元10与信号检测端qp1_sig的连接引脚，所述第十电阻r10接在所述运算放大器u3的输出端和第九电阻r9的交点处，所述第十一电阻r11接在所述运算放大器u3的反相输入端和所述运算放大器u3的输出端之间，第十一电阻r11为反馈电阻，能够将放大倍数降到电路需要的倍数同时带宽也加宽，提升气泡识别接收模块40的电路整体性能，所述第七电容c7接在所述气泡识别接收模块40的接收引脚和所述运算放大器u3的正相输入端之间，用于滤除频率信号中的交流杂波，所述第八电容c8接在所述运算放大器u3的负电源端上，同样是起到滤波的作用。
[0081]
本实施例还提出一种输液泵气泡检测器，所述输液泵气泡检测器包括如上所述的气泡参数的识别校准电路，所述气泡参数的识别校准电路包括微控制单元10和气泡识别模块20；
[0082]
所述微控制单元10的信息交互端与所述气泡识别模块20的信息交互端相连接
[0083]
所述微控制单元10，用于控制所述气泡识别模块20的识别校准流程，并接收所述气泡识别模块20的识别校准结果；
[0084]
所述气泡识别模块20，用于在进入识别校准流程时，对气泡参数进行识别和校准，并输出所述识别校准结果。
[0085]
该输液泵气泡检测器的具体结构参照上述的实施例，由于本输液泵气泡检测器采用了上述气泡参数的识别校准电路的实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0086]
以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。