专利名称：一种管线液体监测智能夹的制作方法
技术领域：
本发明属计算机应用技术开发领域，尤其涉及一种管线液体监测智能夹。
背景技术：
管线液体的智能检测或监测据发明人所知，目前还是一个比较不引人关注的技术 领域。发明人曾以“液体监测、液体检测”作为关键词在国家专利局数据库进行了检索，未 见发现相关报道；又以“管线液体监测”作为关键词，进行了专利数据库检索，仍然未见发现 相关报道；再以“液体检测装置”作为关键词再一次进行了专利数据库检索，获得10篇发明 专利2篇实用新型的公开资料，但是与本发明的主题比较，未发现相同主题的报道。最后以 “静脉滴注装置”作为关键词，再一次进行了专利数据库检索，仍然未发现相同主题的报道。 在管线液体流动中断或者反之中断后又突然流动的监测中有许多案例可以反映出液体监 测使用上的不方便。例如静脉滴注又称“输液”，俗称“挂水”。是应用输液管线，将大量液 体和药物通过静脉输入体内的方法。滴注部位一般在手背和上臂部浅表静脉。相信几乎任 何人都有输液的经历，而滴液的时候需要时刻密切注意输液剩余量，以免滴液完毕时发生 静脉输液滴空现象而造成不必要的后果，甚至危害到患者的身体健康。另一方面，在一些腐 蚀性、可燃性、挥发性液体的管线液体流动中，作为安全防范也是需要液体监测的，例如在 实验室工作状态的酒精液体的滴漏或渗出等。本发明应用于医用一类的管线液体监测智能监测夹可以实现检测滴液完成状态 并报警。总共分为两种类型，一类是不带无线发射装装置的，可以使设备造价低廉，适宜于 社区卫生医院或个人使用。另一类监测夹在以上功能的基础上增加了无线传输功能，叫做 带无线发射装置的管线液体监测智能夹。当检测器检测到滴液完成之后除了自身提醒患者 以外，还将信息传输至监护人员的手持接收端上。一个接收端可以同时接收多个检测器发 来的信息。此类设备更具有灵活性，便于管理，工作效率更高，适用范围更广。对减小护士、 患者或陪护人员的负担和患者的心理压力是颇有意义的。另一方面，从安全防范及生产安 全的角度讲，对一些腐蚀性、可燃性、挥发性液体的管线流动的液体实时监测也是非常必要 的，作为安全生产的手段也是需要管线液体智能监测装置的。
发明内容
本发明的目的之一就是设计出一种能实时监测输液状态的管线液体监测装置，目 的之二就是设计出静脉输液操作时，能实时监测输液状态的静脉滴液智能夹，护士、患者或 陪护人员不需要随时随地时刻密切注意输液剩余量、不会发生静脉输液滴空现象甚至导致 空气栓塞等差错事故的发生。实现本发明之目的的技术解决方案是这样的一种管线液体监测智能夹，包括能夹住管线的夹子1以及嵌装在夹子内的PCB电 路板2，接收无线信号的手持接收端3 ；其特征在于，所说的电路板2上带有MCU单片机2. 1、 红外线发射接收装置2. 2、无线通讯模块2. 3、蜂鸣器驱动器2. 4以及主控程序模块2. 6 ；所述MCU单片机2. 1通过引脚RAO、RA2端与红外线发射接收装置2. 2连接，通过引脚RC0、 RCURC2端与无线通讯模块2. 3连接，通过引脚0SC2端与蜂鸣器驱动器2. 4连接，手持接收 端3通过无线信号与无线通讯模块2. 3连接，主控程序模块2. 6设置在MCU单片机2. 1的 ROM区里。—种管线液体监测智能夹，其特征在于，所述的红外线发射接收装置2. 2包括嵌 装在夹子前舌部分的检测端块体2. 21，该块体2. 21带有U型槽2. 22以及与U型槽呈斜线 交叉方式凿洞穿越U型槽的圆形管道2. 23，圆形管道2. 23两端分别装有红外发射管2. 24 与红外接收管2. 25。一种管线液体监测智能夹，其特征还在于，所述的红外发射管2. 24的正极连接至 单片机2. 1的RAO端口，负极连接至IK限流电阻后连接地，红外接收管2. 25的正极连接至 RA2端口，负极连接至VCC，负极连接到一滑动变阻器上滑动变阻器的另一端接地。一种管线液体监测智能夹，所述的MCU单片机2. 1选用PIC16F676芯片。一种管线液体监测智能夹，所述的无线通讯模块2. 3选用NRF24L01芯片。一种管线液体监测智能夹，所述的手持接收端3选用PIC16F73-201SP芯片并带有 LCD液晶显示电路，实时显示无模块线发送的信息。一种管线液体监测智能夹，所述的主控程序模块2. 6包含有控制各个部件协调工 作的指令。带无线发射装置的管线液体监测智能夹的工作原理单片机通过红外线对管线和 特制的检测端部分来检查管中是否还有液体存在，如果没有的话，意味着表面滴液马上就 要完成了，此时将驱动蜂鸣器进行报警，同时将启动无线发射模块发送信息至手持接收端。手持接收端的主要功能是接收检测端发过来的信号，将相应的检测端编号依次显 示出来，同时还会通过蜂鸣器或震动的方式提醒医护人员。工作流程如下持续等待发送端 发送信号，如果接收到了信号，将从无线数据中解析到发送端的编号，显示在LCD屏幕上。 同时提醒医护人员。如果持续7秒钟左右没有收到检测端发送过来的信号，将会把对应的 检测端的编号停止显示，如果一个无线信号都没有收到，则重新进入待机状态。以上二者的 区别仅仅在于有无无线发射模块，即有无无线功能。需要指出的是，本发明正常使用与主控 程序模块的支撑是密切相关的。主控程序模块的主要功能就是首先启动发送红外线，并持 续一段时间，如果此时还有液体的话，由于液体对红外线的阻挡和折射，红外线接收管不会 触发中断，如果已经没有液体了，红外接收管接收到红外线之后将会方向导通，则负极上的 电平将会变高，接收管的负极是和中断INT引脚相连接的，并且设置成了低电平到高电平 即上升沿触发。当中断触发之后，程序将会进入中断处理程序，首先将会驱动蜂鸣器进行报 警，在有无线模块的情况下还将启动无线模块，将本智能夹检测的编号发送至接收端。本发明在实施中表现的优点与积极效果是检测手段先进，体积小巧，功耗较低， 使用方便，成本较低，便于推广。能实时监测输液状态的静脉滴液效果并报警。护士、患者或 陪护人员不需要时刻密切注意输液剩余量，可减轻输液者或医务人员的压力以及负担。避 免了静脉输液滴空现象甚至导致空气栓塞事故的发生。
图1为本发明所述的液体监测智能夹电路系统总体方框图示意图。
图2为本发明所述的液体监测智能夹电路原理图示意图。图3为本发明所述的液体监测智能夹检测端块体结构示意图。图4为本发明实施所需的主控程序模块流程框图示意图。图5为本发明所述的监测智能夹的一个实施例。图6为本发明所述的监测智能夹应用过程的一个实施例。附图中的符号与数字表示1、能夹住管线的夹子；2、PCB电路板；3、接收无线信号 的手持接收端；2. 1、MCU单片机；2. 2、红外线发射接收装置；2. 3、无线通讯模块；2. 4、蜂鸣 器驱动器；2. 6、主控程序模块；2. 21、检测端块体；2. 22、U型槽；2. 23、圆形管道；2. 24、红 外发射管；2. 25、红外接收管。
具体实施例方式结合附图与实施例，对本发明做进一步的具体说明。从图1、图2可以看出，本硬件 电路系统主要由以下几部分构成红外线发射接收装置2. 2、单片机电路2. 1、蜂鸣器驱动 电路2. 4、无线通信模块2. 3等部分组成。所说的电路板上带有MCU单片机2. 1、红外线发 射接收装置2. 2、无线通讯模块2. 3、蜂鸣器驱动器2. 4以及主控程序模块2. 6 ；所述的MCU 单片机2. 1通过引脚RAO、RA2端与红外线发射接收装置2. 2连接，通过引脚RCO、RCU RC2 端与无线通讯模块2. 3连接，通过引脚0SC2端与蜂鸣器驱动器2. 4连接，手持接收端3通 过无线信号与无线通讯模块2. 3连接。主控程序模块2. 6设置在MCU单片机2. 1的ROM区 里。本发明独到之一的是将整个电路板设计成夹子形状镶嵌在能夹住输液管线的夹子里， 即为了能够缩小整个检测器的体积，将检测端的电路板2设计成和夹子1的尾部一样，这样 可以把电路板2放在夹子里面，大大利用了现有空间。独到之二是红外线发射接收装置2. 2 中的液体检测端块体2. 21的设计。该块体2. 21带有U型槽2. 22以及与U型槽呈斜线交 叉方式凿洞穿越U型槽的圆形管道2. 23，圆形管道2. 23两端分别装有红外发射管2. 24与 红外接收管2. 25。所述的红外发射管2. 24的正极连接至单片机的RAO端口，负极连接至 IK限流电阻后连接地，红外接收管2. 25的正极连接至RA2端口，负极连接至VCC，负极连接 到一滑动变阻器上滑动变阻器的另一端接地。从图3图4可以看出，若需得知管线滴液是否马上结束，就需要检测滴液管线中是 否还有液体。这需要一个特殊的装置来检测。其中图3所示的检测端块体2. 21是顺着输 液滴管的方向挖出一个U型的槽，用来放入滴液管线。2. 23所示的位置是一个红外发射管， 2. 25所示位置是红外接收管。在红外发射和接收的方向上有一直径很小的洞即圆形管道 2. 23，穿过整个检测端块体2. 21，并且当滴液管线放在U型槽的时候，这个圆形管道2. 23正 好穿过滴液管线。检测原理如下检测时红外发射管2. 24将会发射红外线，红外线将穿过 检测端块体2. 21中的小洞2. 23到达2. 25的位置。当滴液管线放入U型槽时，如果有液体 的话，将会对光线产生折射与阻挡作用，红外接收管2. 25接收到的红外光线相对没有液体 的时候光线要弱一些。正是通过对接收管2. 25的监测来判断滴液管线中是否还有液体存 在。特别需要指出的是，贯穿这个检测端块体2. 21的圆形管道2. 23，是沿着虚线箭头的方 向呈斜线交叉方式凿洞斜穿过U型槽，这样将会加长光线在管中的传布距离，以提高检测 的灵敏度。图4也提供了为本发明实施所需的主控程序模块流程框图示意图是对本发明圆 满实施的支持系统。
所述的MCU单片机2. 1，本实施例选用PIC16F676芯片。该单片机有较宽工作电压 范围2.0V到5. 5V，单片机内部集成高精度4MHz振荡器，出厂时精度校准为士 1%。单片 机为低功耗设计，在2. OV的工作电压下，用IMhz的频率运行时的电流仅为lOOuA。方便的 是，通过两个引脚可进行在线串行编程。所述的无线通讯模块2. 3，本实施例选用NRF24L01芯片。该芯片采用2. 4Ghz全 球开放ISM频段免许可证使用，最高工作速率2Mbps，高效GFSK调制，抗干扰能力强。低功 耗1. 9-3. 6V工作，待机模式下状态为22uA ；掉电模式下为900nA。由于单片机也采用低电 压工作，所以接口之间电平可以完全匹配。所述的手持接收端3选用是PIC16F73-201SP芯片并带有IXD液晶显示电路，实时 显示无模块线发送的信息。设计时对元器件的高度进行了精确的计算，自底向上分别为电 路板及元器件层、电池层，最上面是液晶显示器。做到了体积小便于携带，易接收实用。图 5图6是本发明的一个实施例。经过实际测试，本智能夹的工作时间为55ms，之后休眠3290ms，工作时间占总周 期的1. 6%。采用的电池为40mAH的NIMH电池。工作电流约为IOma则能够持续运行的时 间为40/10/1. 6%结果约为243小时。若是一般情况下，每天使用时间为10小时的话，可以 用24天，可见是很节能的，采用充电器充电的话，仅仅几个小时就够了，是非常方便的。接收端的正常工作电流为20ma，若采用普通的IOOOmAH的锂电池的话，可以连续 工作的时间为1000/20 = 50个小时，若平均每台设备每天运行10个小时，也只需每隔5天 充一次电，充电方法和普通手机充电方式相同。此次选用的NRF24L01模块的稳定通信距离可达到100M完全可以满足一般的医院 应用。如果需要更远的距离，可以通过增加模块的发射功率的方法来实现。
权利要求
一种管线液体监测智能夹，包括能夹住管线的夹子(1)以及嵌装在夹子内的PCB电路板(2)，接收无线信号的手持接收端(3)；其特征在于，所说的电路板(2)上带有MCU单片机(2.1)、红外线发射接收装置(2.2)、无线通讯模块(2.3)、蜂鸣器驱动器(2.4)以及主控程序模块(2.6)；所述MCU单片机(2.1)通过引脚RA0、RA2端与红外线发射接收装置(2.2)连接，通过引脚RC0、RC1、RC2端与无线通讯模块(2.3)连接，通过引脚OSC2端与蜂鸣器驱动器(2.4)连接，手持接收端(3)通过无线信号与无线通讯模块(2.3)连接，主控程序模块(2.6)设置在MCU单片机(2.1)的ROM区里。
2.根据权利要求1的一种管线液体监测智能夹，其特征在于，所述的红外线发射接收 装置(2. 2)是包括嵌装在夹子前舌部分的检测端块体(2. 21)，该块体(2.21)带有U型槽 (2. 22)以及与U型槽呈斜线交叉方式凿洞穿越U型槽的圆形管道(2. 23)，圆形管道(2. 23) 两端分别装有红外发射管(2. 24)与红外接收管(2. 25)。
3.根据权利要求1、2的一种管线液体监测智能夹，其特征在于，所述的红外发射管 (2. 24)的正极连接至单片机的RAO端口，负极连接至IK限流电阻后连接地，红外接收管 (2. 25)的正极连接至RA2端口，负极连接至VCC，负极连接到一滑动变阻器上滑动变阻器的 另一端接地。
4.根据权利要求1的一种管线液体监测智能夹，其特征在于，所述的MCU单片机(2.1) 选用PIC16F676芯片。
5.根据权利要求1的一种管线液体监测智能夹，其特征在于，无线通讯模块(2.3)选用 NRF24L01 芯片。
6.根据权利要求1的一种管线液体监测智能夹，其特征在于，手持接收端(3)选用 PIC16F73-201SP芯片并带有IXD液晶显示电路，实时显示无模块线发送的信息。
7.根据权利要求1的一种管线液体监测智能夹，其特征在于，所述的主控程序模块 (2. 6)包含有控制各个部件协调工作的指令。
全文摘要
本发明公开了一种带无线发射装置的管线液体监测智能夹，特别是静脉输液用的一种管线液体监测智能夹。包括能夹住管线的夹子以及嵌装在夹子内的PCB电路板，接收无线信号的手持接收端；电路板上带有MCU单片机、红外线发射接收装置、无线通讯模块、蜂鸣器驱动器以及主控程序模块；MCU单片机通过引脚RA0、RA2端与红外线发射接收装置连接，通过引脚RC0、RC1、RC2端与无线通讯模块连接，通过引脚OSC2端与蜂鸣器驱动器连接，手持接收端通过无线信号与无线通讯模块连接，主控程序模块设置在MCU单片机的ROM区里。能实时监测输液状态的静脉滴液。护士、患者或陪护人员不需要时刻密切注意输液剩余量，避免了静脉输液滴空现象甚至导致空气栓塞事故的发生。
文档编号A61M5/36GK101884816SQ20101020551
公开日2010年11月17日 申请日期2010年6月22日 优先权日2010年6月22日
发明者刘生, 宁爱华, 宁茂, 杨宪泽 申请人:西南民族大学