一种通过超声波对输液袋剩余药液进行监测的系统的制作方法

该实用新型涉及输液袋药液余量监测技术领域。

背景技术：

在现有的输液监测的技术中，大多数的测量集中在输液瓶和墨菲管，而对于输液袋的监测目前是一个尚待开发的领域。但在传统的输液瓶监测技术中，出现了不同的检测方法，有以下几类：

(1)重力式检测法：通过在输液瓶的上端设置弹簧器件吊挂，利用输液瓶在输液过程中液位下降，重量减少使弹簧上升接触报警器报警。

(2)超声波检测法：利用超声波在空气和药液两种介质中传播的特性不同，在检测端发射超声波，经过声波的散射、吸收、扩散等，通过检测返回声波的衰弱情况检测输液过程。

(3)红外线检测法：在输液管或者输液瓶外侧安装一对红外线传感器，发射端发射红外线，利用红外线经过药剂时会出现散射和吸收的情况，接收端传感器会感应到光线的强弱，从而将光信号转化为电信号识别。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供一种通过超声波对输液袋剩余药液进行监测的系统，解决现有的输液袋药液余量监测方案复杂的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种通过超声波对输液袋剩余药液进行监测的系统，其特征在于，在输液袋靠下部位的袋壁上设置有监测装置，该监测装置中具有场发射和接收模块，单片机，报警模块、lcd显示模块和供电模块，其中，场发射和接收模块用于场的发射和接受，单片机通过发射场和获取反射回的场的时间差值来计算输液袋另一侧壁的距离，lcd显示模块用于显示所需时间与完成进度，输液袋的两侧壁贴合时报警模块进行报警。

进一步地，所述场发射和接收模块为超声波发射器。

进一步地，所述超声波传感器采用ucm40的压电陶瓷传感器

进一步地，所述单片机为8751单片机。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型利用超声波指向性强，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

图2为检测系统的控制图。

图中：1输液袋，2输液袋监测装置。

具体实施方式

本实用新型的实施原理是，输液袋在使用中随着药液的减少，输液带的两壁之间的距离会越来越近，最初是输液袋上部的两壁进行贴合，然后便是下部的两壁，监测装置与超声波测距装置均贴在输液袋下方位置，下部两壁贴合时通过场反射原理利用时间计算出输液袋的两壁之间的距离并进行预警。

结合附图，对机械结构的各部件、配合关系、使用方法等(可结合附图中的数字标记描述)进行详细的描述，各步骤次序。

如图1输液袋剖视图所示，本专利即为一种能放置或固定于输液袋外部的，靠近下侧位置的，能发射遇到另一侧输液袋从而进行反射的场的药液容量探测装置。

在图1中1为输液袋，2为输液袋监测装置(图2)。监测装置中场发射模块包括场发射和接收模块，监测装置还包括单片机，报警模块，lcd显示模块。其中，场发射和接收模块用于对输液袋另一侧壁的距离获取，单片机是通过发射场和获取反射回的场的时间差值来计算输液袋另一侧壁的距离，lcd显示模块用于显示所需时间与完成进度，当另一侧输液袋的壁与其之间的距离非常近甚至贴合时进行报警。电源用于对输液监测系统进行供电。

所述的场发射和接收模块，具有的技术特征是可在规定时间间隔发射一种遇到另一侧输液袋的壁会反弹的超声波。该场遇到另一侧输液袋的壁会反弹(反射)，从而再被本侧的场接收装置接收。

超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s＝340t/2。这就是所谓的时间差测距法。

超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。

测距的公式表示为：l＝c×t

式中l为测量的距离长度；c为超声波在空气中的传播速度；t为测量距离传播的时间差(t为发射到接收时间数值的一半)。

当要求测距误差小于1mm时，假设已知超声波速度c＝344m/s(20℃室温)，忽略声速的传播误差。测距误差s△t<(0.001/344)≈0.000002907s即2.907μs。

在超声波的传播速度是准确的前提下，测量距离的传播时间差值精度只要在达到微秒级，就能保证测距误差小于1mm的误差。使用的12mhz晶体作时钟基准的89c51单片机定时器能方便的计数到1μs的精度，因此系统采用89c51定时器能保证时间误差在1mm的测量范围内。

作为中央处理模块使用的单片机为8751单片机，将发射时间和接收到的时间作为场的总运动时间(t＝t*2)，根据发射出的场的种类可以确定场的传播速度(c)，利用位移方程即可确定出两输液袋的壁之间的厚度(l)，即：l＝c×t。

本系统的特点是利用单片机(中央处理模块)控制超声波的发射和对超声波自发射至接收往返时间的计时，单片机选用8751，经济易用，且片内有4k的rom，便于编程。测距系统中的超声波传感器采用ucm40的压电陶瓷传感器，它的工作电压是40khz的脉冲信号。测距电路的输入端接单片机p1.0端口，单片机执行上面的程序后，在p1.0端口输出一个40khz的脉冲信号，经过三极管t放大，驱动超声波发射模块ucm40t，发出40khz的脉冲超声波，且持续发射200ms。右侧和左侧测距电路的输入端分别接p1.1和p1.2端口，工作原理与前方测距电路相同。

接收器采用与发射模块配对的ucm40r，将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经运算放大器ic1a和ic1b两极放大后加至ic2。ic2是带有锁定环的音频译码集成块lm567，内部的压控振荡器的中心频率f0＝1/1.1r8c3，电容c4决定其锁定带宽。调节r8在发射的载频上，则lm567输入信号大于25mv，输出端8脚由高电平跃变为低电平，作为中断请求信号，送至单片机处理。前方测距电路的输出端接单片机int0端口，中断优先级最高，左、右测距电路的输出通过与门ic3a的输出接单片机int1端口，同时单片机p1.3和p1.4接到ic3a的输入端，中断源的识别由程序查询来处理，中断优先级为先右后左。

通过对输液袋两壁距离的变化速率的计算，从而推断出输液剩余的时间，进一步显示在输液的lcd显示屏上。所示的报警模块的功能即：当检测出的输液袋的双壁之间的距离非常近乃至贴合(即到达预警距离)时超声波测距装置会检查到此时是比较近的，从而通过单片机输出一个信号，通过外接扩音器实现预警功能。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本实用新型的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书所确定的保护范围内。