專利名稱：輸液滴速監(jiān)測技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種輸液滴速監(jiān)測技術(shù)。
背景技術(shù)：
重力式輸液是一種廣泛應(yīng)用的醫(yī)療手段，滴速是輸液中一個(gè)非常重要的專業(yè)參數(shù)，很多類病患如老年人、幼兒、心臟肺部患者以及許多種特殊藥液對輸液滴速都有嚴(yán)格的要求，如果滴速設(shè)置誤差過大或在輸液過程中因人為或器械故障導(dǎo)致滴速異常變化過大， 都會(huì)帶來不良后果，嚴(yán)重時(shí)甚至使患者昏厥、死亡。所有專業(yè)醫(yī)護(hù)工作者都非常重視輸液滴速。目前已有的滴速監(jiān)測技術(shù)主要有超聲波型和光感型這兩類，超聲波型是放置一對超聲波收發(fā)器于輸液器滴斗兩側(cè)，利用液滴下滴過程中對超聲波形成衰減或反射的原理， 獲得一組與滴速同周期的脈沖信號，進(jìn)而對滴速進(jìn)行監(jiān)測。但超聲波型監(jiān)測器在成本、體積、功耗等方面很難實(shí)現(xiàn)小型便攜化，只能應(yīng)用在較大固定設(shè)備上(如輸液泵)，無法廣泛推廣實(shí)用。光感型是放置一對光收發(fā)器于輸液器滴斗兩側(cè)，利用液滴下滴過程中對光線形成遮擋衰減或折射的原理，獲得一組與滴速同周期的脈沖信號，進(jìn)而對滴速進(jìn)行監(jiān)測。但光感型存在以下不足為了放置光收發(fā)器須將滴斗包裹遮擋起來，這妨礙了標(biāo)準(zhǔn)重力輸液的操作與觀察；無法有效應(yīng)用于避光性輸液；大量的自然光、燈光、醫(yī)療紅外線容易對監(jiān)測器形成干擾；因需連續(xù)發(fā)射光線，功耗較大不利于實(shí)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種新型的滴速監(jiān)測技術(shù)，不遮擋滴斗不妨礙標(biāo)準(zhǔn)輸液；適用于所有輸液種類(包括避光性輸液)；準(zhǔn)確顯示滴速，使護(hù)士能夠以一種比常規(guī)肉眼估測更精確的方式設(shè)置滴速；具有準(zhǔn)確性高、小巧便攜、低功耗、抗干擾的特為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了一種監(jiān)測電路和監(jiān)測方法，所述監(jiān)測電路包括電容，其兩個(gè)極板分別安置在滴斗上方輸液管兩側(cè)；電連接于所述電容用于測量其電容值的電容測量單元；電連接于電容測量單元進(jìn)行控制、分析、處理的微處理器；電連接于微處理器的IXD、LED與蜂鳴器。所述監(jiān)測方法包括將滴斗中液面調(diào)至特定高度，使液滴在滴落最后一瞬間導(dǎo)通滴斗中上下兩部分的液體，從而使所述電容值發(fā)生一種脈沖式突變，脈沖之間的間隔就對應(yīng)了滴速周期；連續(xù)測量分析并顯示這個(gè)滴速，在滴速變化過快、 過慢、停止時(shí)發(fā)出報(bào)警。進(jìn)一步地，所述電容為一對金屬極板構(gòu)成的電容，和監(jiān)測器作為一個(gè)整體夾附在輸液器滴斗上方的輸液軟管外側(cè)。進(jìn)一步地,將滴斗中液面調(diào)至距離滴口 5mm至9mm的特定范圍內(nèi)，在此范圍內(nèi)，每一滴液滴在滴落的最后一瞬間會(huì)同時(shí)接觸到滴斗中上下兩部分的液體并將兩者導(dǎo)通，從而使所述電容的電容值發(fā)生一個(gè)脈沖式的突變。進(jìn)一步地，所述電容測量單元對電容進(jìn)行連續(xù)測量，并將測得的系列包含脈沖特征的電容值數(shù)據(jù)傳遞給微處理器進(jìn)行分析、判斷、處理。進(jìn)一步地，微處理器在分析處理數(shù)據(jù)時(shí)，為降低干擾確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，將離散的脈沖周期小于300ms的數(shù)據(jù)以及相鄰并相互誤差大于±10%的數(shù)據(jù)視為無效數(shù)據(jù)(300ms 的周期對應(yīng)滴速200滴份鐘，這種滴速在實(shí)際重力式輸液中是很難發(fā)生的)。進(jìn)一步地，微處理器從具有脈沖特征的有效數(shù)據(jù)中計(jì)算提取出脈沖的周期，此周期也即是滴速的周期，將該周期取倒數(shù)得到脈沖頻率再乘以60，就得到醫(yī)療輸液上常用的一個(gè)滴速參數(shù)——滴/分鐘。進(jìn)一步地，微處理器將滴速實(shí)時(shí)顯示在所述IXD上，供護(hù)士精確地調(diào)節(jié)設(shè)定初始滴速；同時(shí)，每當(dāng)監(jiān)測到一滴藥液滴下后，微處理器就控制所述LED短暫閃亮一次，給輸液監(jiān)護(hù)者、陪護(hù)者以相應(yīng)提示。進(jìn)一步地，系統(tǒng)將開機(jī)后的一段預(yù)設(shè)時(shí)間留給護(hù)士進(jìn)行初始調(diào)節(jié)，當(dāng)預(yù)設(shè)時(shí)間到后，微處理器將一組穩(wěn)定的滴速值作為滴速基準(zhǔn)值，隨后微處理器連續(xù)將實(shí)時(shí)滴速值與該滴速基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，一旦發(fā)現(xiàn)實(shí)時(shí)滴速變化過大超越預(yù)設(shè)的比例門限(比如基準(zhǔn)滴速的 ±30% )，微處理器就控制蜂鳴器與LED發(fā)出聲光報(bào)警，提醒監(jiān)護(hù)者及時(shí)處理。進(jìn)一步地，系統(tǒng)將開機(jī)一段時(shí)間后提取的一組電容值作為電容基準(zhǔn)值，并在隨后的監(jiān)測過程中間歇式地將實(shí)時(shí)電容值與該電容基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，當(dāng)實(shí)時(shí)電容值非脈沖性地而是持續(xù)穩(wěn)定地、較大比例地低于電容基準(zhǔn)值時(shí)，表明輸液管中的藥液已滴空，此方法可同時(shí)作為系統(tǒng)判斷藥液滴完(滴速變?yōu)?)的判斷依據(jù)。


圖I是本發(fā)明一種實(shí)施方式中監(jiān)測器整體使用示意圖。
圖2是所述監(jiān)測電路原理圖(液滴尚未滴下時(shí))。
圖3是所述監(jiān)測電路原理圖(液滴滴下瞬間)。
圖4是所述監(jiān)測電路原理圖(液滴完全滴下以后)。
圖5是所述電容值隨藥液滴動(dòng)而產(chǎn)生周期性脈沖式突變圖。
圖6是所述電容特征分析圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種輸液滴速監(jiān)測技術(shù)，采取了將滴斗中液面調(diào)至特定高度，并安
置一個(gè)金屬極板電容在滴斗上方輸液管兩側(cè)，當(dāng)一滴藥液在即將完全滴落的瞬間它會(huì)同時(shí)接觸并導(dǎo)通滴斗中上下兩部分的液體,從而使所述電容的電容值產(chǎn)生一種脈沖式突變,利用并測量這個(gè)脈沖信號就可獲取滴速并對滴速進(jìn)行全面實(shí)時(shí)監(jiān)測。本發(fā)明不遮擋滴斗不妨礙標(biāo)準(zhǔn)的重力式輸液，可適用于各種藥液、各類輸液方式、不同種類的輸液器。參考圖1，該圖是本發(fā)明一種實(shí)施方式中的監(jiān)測器整體使用示意圖，包括一個(gè)放置在滴斗上方輸液管兩側(cè)的金屬極板電容10、監(jiān)測器上的蜂鳴器31、監(jiān)測器上的LED32、監(jiān)測器上的LCD33，使用時(shí)將作為一個(gè)整體的監(jiān)測器與電容極板夾附在輸液管上，并將滴斗中液面52調(diào)節(jié)到距離滴口 53約5mm至9mm的高度范圍內(nèi)。
參考圖2，該圖是所述監(jiān)測電路原理圖(液滴尚未滴下時(shí))，因?yàn)楸砻鎻埩Φ脑颍?液滴50在涌出滴口 53后并不會(huì)立即滴落，而是在滴口周圍持續(xù)聚集漲大，此時(shí)滴斗51中上下兩部分的液體是非接觸不導(dǎo)通的，此時(shí)所述電容10的電容值是一個(gè)相對穩(wěn)定的數(shù)值。參考圖3，該圖是所述監(jiān)測電路原理圖(液滴滴下瞬間)，因?yàn)橐后w表面張力最終無法克服地球引力，此時(shí)液滴50向下迅速滴落并即將徹底脫離滴口 53，在這個(gè)瞬間液滴50 會(huì)同時(shí)接觸到滴斗51內(nèi)上下兩部分的液體并使其相互導(dǎo)通，這個(gè)導(dǎo)通會(huì)改變電容10兩極板之間電介質(zhì)的組成與分布，于是此時(shí)電容10的電容值會(huì)發(fā)生一個(gè)脈沖式的突變。參考圖4，該圖是所述監(jiān)測電路原理圖(液滴完全滴下以后)，此時(shí)情況又回到了與圖2中類似，即滴斗51中上下兩部分液體分離不導(dǎo)通，電容10的電容值又返回到了與圖 2中相同的一個(gè)相對穩(wěn)定的數(shù)值。參考圖3、圖5，隨著液滴不斷地重復(fù)滴落，電容測量單元11可測量獲得一組如圖 5中所示的電容值曲線，該電容值曲線中的一個(gè)脈沖就對應(yīng)了一次滴落，相鄰脈沖之間的間隔T就是滴速的周期，MCU20連續(xù)測量、分析這些數(shù)據(jù)，就可獲取滴速并對其進(jìn)行監(jiān)測。參考圖I、圖2、圖3、圖4、圖5，MCU20連續(xù)監(jiān)測滴速并在IXD33上顯示滴速；MCU20 將開機(jī)一段預(yù)設(shè)時(shí)間后取得的穩(wěn)定滴速值作為基準(zhǔn)值，并連續(xù)將實(shí)時(shí)滴速與該基準(zhǔn)值進(jìn)行對比，當(dāng)實(shí)時(shí)滴速變化超過預(yù)設(shè)比例門限后驅(qū)動(dòng)蜂鳴器31和LED32發(fā)出聲光報(bào)警。參考圖2、圖3、圖4，因整個(gè)系統(tǒng)不需要發(fā)射超聲波或光線，所以功耗較低，電源40 可使用紐扣電池，使得產(chǎn)品小巧便攜，有利于在整個(gè)醫(yī)療行業(yè)推廣應(yīng)用。參考圖6，該圖是是所述電容特征分析圖，圖中電容10由一對金屬極板組成，極板之間包含絕緣的塑性材質(zhì)輸液管、絕緣的空氣以及導(dǎo)電的液體共三種電介質(zhì)，由公知的基礎(chǔ)物理電子學(xué)知識可知假設(shè)上述極板是對稱的、平行放置的，極板之間是真空的，那么該電容的電容值可表示為c = e ,(S/d)，其中e ^是真空的介電常數(shù)，S是極板的面積，d是兩極板之間的距離。假設(shè)在上述極板之間均勻填充了單一電介質(zhì)，那么該電容的電容值可表示為C = e*(S/d)，其中e是該種電介質(zhì)的介電常數(shù)，S是極板的面積，d是兩極板之間的距離。假設(shè)在上述極板之間如圖6所示非均勻填充了多種電介質(zhì)(包括邊沿延伸部分)， 那么該電容的電容值可表示為C= L*(S/d)，其中h是該金屬極板之間多種電介質(zhì)的等效介電常數(shù)，該等效介電常數(shù)由具體的多種的電介質(zhì)及其具體的形態(tài)分布決定，S是極板的面積，d是極板之間的距離。參考圖6,顯然,在液滴50將滴斗上部液體55和下部液體54導(dǎo)通和未導(dǎo)通兩種情況下，電容10金屬極板之間三種電介質(zhì)中絕緣的塑性材質(zhì)輸液管和絕緣的空氣這兩種電介質(zhì)的組成分布都未發(fā)生變化，只有液體這一種電介質(zhì)的組成分布發(fā)生了改變，所以這兩種情況下的￡6是不同的，又根據(jù)
中的表達(dá)式C= e6*(S/d)，兩種情況下極板面積S和極板之間距離d都是相同的，所以兩種情況下的電容值C也就是不同的，于是在液滴 50即將完全滴落并將滴斗中上下兩部分液體導(dǎo)通那一瞬間，電容10的電容值會(huì)發(fā)生一個(gè)脈沖式的突變。參考圖6，同理類似，當(dāng)輸液管中藥液55滴空后，輸液管內(nèi)空間將改由空氣填充， 而空氣的介電常數(shù)是遠(yuǎn)小于液體的，所以此時(shí)所述電容的電容值會(huì)發(fā)生一個(gè)非脈沖性的而是持續(xù)穩(wěn)定的、比較大的減小變化，所謂比較大的變化是指相對于
中所述的脈沖式較小變化，這個(gè)比較大的減小變化也可以作為系統(tǒng)判斷藥液已滴完的依據(jù)。以上所述是本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)、引申和潤飾，這些改進(jìn)、引申和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種輸液滴速監(jiān)測電路和監(jiān)測方法。所述監(jiān)測電路包括電容，其兩個(gè)極板分別安置在滴斗上方輸液管兩側(cè)；電連接于所述電容用于測量其電容值的電容測量單元；電連接于電容測量單元進(jìn)行控制處理的微處理器；電連接于微處理器的LCD、LED與蜂鳴器。所述監(jiān)測方法包括將滴斗中液面調(diào)至特定高度，使液滴在滴落最后一瞬間導(dǎo)通滴斗中上下兩部分的液體，使得所述電容值發(fā)生一種脈沖式突變，脈沖的周期就對應(yīng)了滴速周期；連續(xù)監(jiān)測并顯示滴速，在滴速變化過快、過慢、停止時(shí)發(fā)出報(bào)警。
2.如權(quán)利要求I所述的監(jiān)測電路，其特征在于，所述電容為金屬極板電容，和監(jiān)測器作為一個(gè)整體夾附在輸液器滴斗上方的輸液管外。
3.如權(quán)利要求I所述的監(jiān)測方法，其特征在于，將輸液器滴斗中的液面調(diào)至距離滴口 5mm至9mm的特定高度范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求I所述的監(jiān)測電路，其特征在于，所述電路含有LCD，并在LCD上實(shí)時(shí)顯示滴速和相關(guān)信息。
5.如權(quán)利要求I所述的監(jiān)測電路，其特征在于，所述電路含有LED并在每檢測到一滴液滴時(shí)和需要報(bào)警時(shí)控制LED發(fā)出閃爍。
6.如權(quán)利要求I所述的監(jiān)測方法，其特征在于，為降低干擾，當(dāng)某個(gè)滴速周期數(shù)據(jù)大于 300ms并且相鄰連續(xù)的多個(gè)周期數(shù)據(jù)之間相互偏差不超過±10%時(shí)才判定該數(shù)據(jù)為有效。
7.如權(quán)利要求I所述的監(jiān)測方法，其特征在于，將開機(jī)后一段預(yù)設(shè)時(shí)間供護(hù)士設(shè)置初始滴速，預(yù)設(shè)時(shí)間到后提取一組穩(wěn)定有效的滴速值作為滴速基準(zhǔn)值，并在隨后的監(jiān)測過程中連續(xù)將實(shí)時(shí)滴速值與該滴速基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，當(dāng)實(shí)時(shí)滴速變化過大超過預(yù)設(shè)比例門限時(shí)發(fā)出報(bào)警。
8.如權(quán)利要求I所述的監(jiān)測方法，其特征在于，將開機(jī)一段預(yù)設(shè)時(shí)間后提取的一組電容值作為電容基準(zhǔn)值，并在隨后的監(jiān)測過程中間歇地將實(shí)時(shí)電容值與該電容基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，當(dāng)實(shí)時(shí)電容值非脈沖性地而是持續(xù)穩(wěn)定地、較大比例地低于電容基準(zhǔn)值時(shí)，表明輸液管中的藥液已滴空，此方法也作為系統(tǒng)判斷藥液滴完的判斷依據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種輸液滴速監(jiān)測技術(shù)，包括一種監(jiān)測電路和監(jiān)測方法。所述監(jiān)測電路包括電容，其兩個(gè)極板分別安置在滴斗上方輸液管兩側(cè)；電連接于所述電容用于測量其電容值的電容測量單元；電連接于電容測量單元進(jìn)行控制處理的微處理器；電連接于微處理器的LCD、LED與蜂鳴器。所述監(jiān)測方法包括將滴斗中液面調(diào)至特定高度，使液滴在滴落最后一瞬間導(dǎo)通滴斗中上下兩部分的液體，使得所述電容值發(fā)生一種脈沖式突變，脈沖的周期就對應(yīng)了滴速周期；連續(xù)監(jiān)測并顯示滴速，在滴速變化過快、過慢、停止時(shí)發(fā)出報(bào)警。本發(fā)明準(zhǔn)確可靠、小巧低耗，能幫助護(hù)士精確設(shè)置滴速，并克服了現(xiàn)有技術(shù)遮擋滴斗妨礙操作與觀察、易受光干擾、不適合避光輸液、功耗大的缺陷。
文檔編號A61M5/172GK102526837SQ20121001514
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者李益民 申請人:李益民