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1、(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201520528526.7 (22)申请日 2015.07.21 A61M 5/168(2006.01) (73)专利权人 苏州麦德迅医疗科技有限公司 地址 215000 江苏省苏州市高新技术产业开 发区锦峰路 8 号 15 号楼 2 层 (72)发明人 徐健 陈正鑫 庄阿坤 (74)专利代理机构 苏州慧通知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 32239 代理人 丁秀华 (54) 实用新型名称 输液气泡检测电路 (57) 摘要 本实用新型公开了一种输液气泡检测电路， 其包括 ： 微控制器、 与微控制器输出相连的驱动 模块、 与驱动模块。
2、相连的超声发射接收单元、 与超 声发射接收单元相连的信号放大单元、 与信号放 大单元输出相连且反馈至微控制器的信号处理单 元、 和与微控制器输出相连且输入与驱动模块、 超 声发射接收单元、 信号放大单元、 信号处理单元均 相连的电源模块。本实用新型使得输液泵气泡检 测的这一技术难题得到有效的解决， 从而使得产 品的安全性和竞争力获得很大的提升， 同时进行 有效气泡检测， 产品的设计简单易用， 安全可靠。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 205055053 U 2016.03.02 CN 205055。
3、053 U 1/1 页 2 1.一种输液气泡检测电路， 其特征在于其包括 ： 微控制器、 与微控制器输出相连的驱 动模块、 与驱动模块相连的超声发射接收单元、 与超声发射接收单元相连的信号放大单元、 与信号放大单元输出相连且反馈至微控制器的信号处理单元、 和与微控制器输出相连且输 出与驱动模块、 超声发射接收单元、 信号放大单元、 信号处理单元均相连的电源模块。 2.如权利要求 1 所述的一种输液气泡检测电路， 其特征在于 ： 所述驱动模块生成超声 发射接收单元所需的 2MHz 的调制波和 45KHz 的基波信号。 3.如权利要求 2 所述的一种输液气泡检测电路， 其特征在于 ： 所述超声发射。
4、接收单元 在超声发射端发送超声信号， 而超声波接收部分则利用超声波换能器的共振频率与发生器 一致， 接收来自穿过管壁， 空气隙以及液体后衰减了的超声波信号。 4.如权利要求 2 或 3 所述的一种输液气泡检测电路， 其特征在于 ： 所述信号处理单元 将基波信号检出， 通过 RC 电路将其转换成模拟信号反馈到微控制器。 5.如权利要求 2 或 3 所述的一种输液气泡检测电路， 其特征在于 ： 所述驱动模块包括 ： 负极与微控制器相连的稳压管、 与稳压管正极相连的第一非门、 一端与稳压管正极相连的 第一电阻、 与第一非门相串联的第二非门、 一端与第二非门的输入端相连的第二电阻、 与第 二非门相串联。
5、的第三非门、 一端与第三非门的输入端相连的电容、 一端与第三非门的输出 端相连且另一端接地的第三电阻、 以及与第三非门相并联的第四非门。 6.如权利要求 4 所述的一种输液气泡检测电路， 其特征在于 ： 所述信号处理单元包括 G 端与信号放大单元相连的 MOS 管、 与 MOS 管的 D 端相连的非门、 与非门相连且输出与微控 制器相连的 RC 电路。 权 利 要 求 书 CN 205055053 U 2 1/3 页 3 输液气泡检测电路 技术领域 0001 本实用新型涉及一种输液气泡检测电路。 背景技术 0002 静脉输液是临床中最常用的治疗和护理操作。传统的输液采用重力输液， 但随着 临床。
6、对输液精度的要求越来越高， 可以精确控制输液流速和精度的输液泵在临床上应用越 来越多。 医疗技术飞速发展的今天， 输液泵和输液控制器的使用越来越广泛。 它以其将少量 液体和药物精确、 恒量、 恒速、 持续泵入人体内的特点， 成为手术及 ICU 治疗中的常规设备。 气泡检测是输液泵上的一个技术难题， 同时也是安全法规的一个强制要求。气泡检测的失 效会导致医疗事故。而气泡检测过于灵敏， 有时又会导致客户抱怨。另外由于医护人员的 操作不规范导致管路与传感器之间的差异也可能影响气泡检测的灵敏度。 针对不同的治疗 方案， 输液泵可以设置不同的气泡检测灵敏度已经成为临床上越来越重要的一个需求。 0003 。
7、而现有的气泡检测一般可以通过红外检测、 电容检测和超声检测三种方法。红外 检测的理论基础是光电器件的光电效应， 在液体输送管道中当有气泡时由于光的反射和不 同介质对光的吸收不同而是光敏器件接收光的强度发生变化从而引起输出电压的变化， 利 用这一原理可以区别管道中的不同介质， 从而探测出空气气泡。现有的红外检测容易受环 境光源和管路是否避光的影响， 而且红外检测会对液体产生红外的照射作用， 存在潜在的 污染药液的风险。 0004 电容检测的原理是在输液管道的两侧各放一个电容极板测量两极板之间的电容 变化情况。根据这一变化， 推测管道内介质的变化情况， 从而达到探测的目的。由于空气和 医用输注液体。
8、的介电常数相差很大。 当液体中有气泡时电容器两极板间的电容值会明显改 变， 根据这一特性可测出管路中是否存在气泡。而且电容检测的外部电路复杂且在微小气 泡检测时对电容传感器灵敏度要求很高， 不易实现， 成本较高。 0005 超声检测是利用超声波在气体、 液体和固体的吸收和衰减的不同， 超声波在均匀 介质中按直线方向传播， 但到达界面或遇到不同介质时也像光波一样产生反射和折射并服 从与几何光学类似的反射、 折射定律。 超声波 式探测器在液柱和固体中衰减很小穿透能力 强， 具有明显的界面反射和折射现象加之超声波的高频特性， 便于对时基脉冲和超声波脉 冲计数， 以判断气泡大小和连续液柱的长度。而现有。
9、输液泵上的超声气泡检测电路设计复 杂， 功耗高， 成本高。 而且现有的超声气泡检测基本上都是只能提供气泡有无的检测输出信 号， 气泡检测的灵敏度需要通过硬件的调节来实现。 实用新型内容 0006 本实用新型目的是 ： 提供一种输液气泡检测电路， 可进行有效气泡检测， 产品的设 计简单易用， 安全可靠， 降低了用户的风险， 提高了患者使用输液泵的安全性。 0007 本实用新型的技术方案是 ： 一种输液气泡检测电路， 其包括 ： 微控制器、 与微控制 器输出相连的驱动模块、 与驱动模块相连的超声发射接收单元、 与超声发射接收单元相连 说 明 书 CN 205055053 U 3 2/3 页 4 的。
10、信号放大单元、 与信号放大单元输出相连且反馈至微控制器的信号处理单元、 和与微控 制器输出相连且输出与驱动模块、 超声发射接收单元、 信号放大单元、 信号处理单元均相连 的电源模块。 0008 在上述技术方案的基础上， 进一步包括如下附属技术方案 ： 0009 所述驱动模块生成超声发射接收单元所需的2MHz的调制波和45KHz的基波信号。 0010 所述超声发射接收单元在超声发射端发送超声信号， 而超声波接收部分则利用超 声波换能器的共振频率与发生器一致， 接收来自穿过管壁， 空气隙以及液体后衰减了的超 声波信号。 0011 所述信号处理单元将基波信号检出， 通过 RC 电路将其转换成模拟信号。
11、反馈到微 控制器。 0012 所述驱动模块包括负极与微控制器相连的稳压管、 与稳压管正极相连的第一非 门、 一端与稳压管正极相连的第一电阻、 与第一非门相串联的第二非门、 一端与第二非门的 输入端相连的第二电阻、 与第二非门相串联的第三非门、 一端与第三非门的输入端相连的 电容、 一端与第三非门的输出端相连且另一端接地的第三电阻、 以及与第三非门相并联的 第四非门。 0013 所述信号处理单元包括 G 端与信号放大单元相连的 MOS 管、 与 MOS 管的 D 端相连 的非门、 与非门相连且输出与微控制器相连的 RC 电路。 0014 本实用新型优点是 ： 0015 本实用新型基于超声气泡检测。
12、的基本原理通过巧妙的电路设计降低气泡检测电 路设计的复杂度， 同时结合某些便携式输液泵产品对功耗的严格要求， 通过电路和软件的 结合有效地降低气泡检测模块的功耗。 最后就是通过巧妙的电路和软件设计使得可以通过 软件设置气泡检测的灵敏度。 本实用新型使得输液泵气泡检测的这一技术难题得到有效的 解决， 从而使得产品的安全性和竞争力获得很大的提升， 同时进行有效气泡检测， 产品的设 计简单易用， 安全可靠， 还大大降低了设计成本。 附图说明 0016 下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述 ： 0017 图 1 是本实用新型的功能方块图 ； 0018 图 2 是本实用新型中驱动模块的电路图。 。
13、0019 图 3 是本实用新型中信号放大单元的电路图。 0020 图 4 是本实用新型中信号处理单元的电路图。 具体实施方式 0021 实施例 ： 如图 1-4 所示， 本实用新型提供了一种输液气泡检测电路的具体实施例， 其包括 ： 微控制器、 与微控制器输出相连的驱动模块、 与驱动模块相连的超声发射接收单 元、 与超声发射接收单元相连的信号放大单元、 与信号放大单元输出相连且反馈至微控制 器的信号处理单元、 和与微控制器输出相连且输出与驱动模块、 超声发射接收单元、 信号放 大单元、 信号处理单元均相连的电源模块， 其中驱动模块、 超声发射接收单元、 信号放大单 元、 信号处理单元构成气泡检。
14、测模块， 电源控制单元向气泡检测模块提供电源。 说 明 书 CN 205055053 U 4 3/3 页 5 0022 微控制器用于控制电源控制单元， 采集气泡检测模块反馈过来的模拟信号。 0023 驱动模块用于生成超声发射接收单元所需的2MHz的调制波和45KHz的基波信号， 其包括负极与微控制器相连的稳压管 D12、 与稳压管 D12 正极相连的第一非门、 一端与稳压 管 D12 正极相连的第一电阻 R153、 与第一非门相串联的第二非门、 一端与第二非门的输入 端相连的第二电阻 R154、 与第二非门相串联的第三非门、 一端与第三非门的输入端相连的 电容、 一端与第三非门的输出端相连且另。
15、一端接地的第三电阻 R155、 以及与第三非 门相 并联的第四非门， 其中驱动模块中的电阻电容值决定了产生的谐振波的频率， 即上面提到 2MHZ 的调制波和 45Khz 的基波信号的频率。 0024 超声发射接收单元在超声发射端发送超声信号， 而超声波接收部分则利用超声波 换能器的共振频率与发生器一致， 接收来自穿过管壁， 空气隙以及液体后衰减了的超声波 信号。 0025 信号放大单元负责将来自超声发射接收单元的微弱信号进行放大处理。 信号放大 处理单元的电路如图 3 所示， 包括两级相连的运算放大器。 0026 信号处理单元负责将基波信号检出， 然后通过 RC 电路将其转换成模拟信号反馈 到。
16、微控制器。信号处理单元的电路如图 4 所示， 包括 G 端与信号放大单元相连的 MOS 管、 与 MOS 管的 D 端相连的非门、 与非门相连且输出与微控制器相连的 RC 电路。 0027 电源控制单元由微控制器控制为整个气泡检测模块提供电源。 0028 微控制器在检测气泡时先打开气泡检测模块的电源控制单元同时产生谐振波， 延 时一定时间 ( 大于等于 20us) 后对输入到微控制器中的信号处理单元的模拟信号进行 AD 采样， 采样完毕后为了降低功耗马上关闭气泡检测模块的电源。接下来对采集到的 AD 信号 进行信号处理， 如果当前采集到的 AD 值大于软件设定的灵敏度对应的 AD 值则认为没有。
17、气 泡， 否则认为有气泡。 如果连续三次都检测到同一状态， 则软件判定检测到稳定的气泡有或 无的状态。最后根据检测到的状态去设定气泡报警或清除气泡报警状态。 0029 当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点， 其目的在于让熟悉此项 技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施， 并不能以此限制本实用新型的保护范 围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰， 都应涵盖在本实 用新型的保护范围之内。 说 明 书 CN 205055053 U 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 205055053 U 6 2/2 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 205055053 U 7 。