一种带自发电的输液管气泡检测装置的制作方法

1.本发明属于医疗器械技术领域，特别是涉及一种带自发电的输液管气泡检测装置。


背景技术：

2.医用输液管路在临床中使用广泛，在静脉输液、内外科手术、麻醉、透析等过程中发挥重大作用。传统医用输液方式在使用过程中需密切关注液体的进度，一旦液体流空出现气泡并沿着输液管路进入体内，则会在患者血管内形成气栓，严重者甚至造成肺栓塞、脑栓塞等栓塞并发症。因此，需专人对输液装置进行密切关注，传统医用输液方式极为依赖人力，这样必然加大临床护理工作量，同时难以避免人为失误导致的不良事件。
3.目前，电子技术在医疗行业的应用也越来越为广泛，如果能设计出带输液气泡检测报警的医用输液装置，遇到输液管路中纯在气泡，或者当输液管路中液体输完后能够自动关闭输液管路，不仅能够减轻医护、患者及陪护人员的身心负担，也为输液安全加上一把“安全锁”。监测气泡装置同时一定要具备报警功能，只有报警功能才可以及时通知医护人员，降低气栓风险。以上的装置在工作时需要电能供给，常规的电能供给方式有直插交流电源和电池，直插式电源由于带有线缆，所以在临床应用时不是很方便；电池储能则需要定期更换电池或者定期充电，这些都不利于临床推广。如果能发明一种自发电装置，不需借助外来电源，就能实现电能供给，将会更有利于推广，而利用自发电方式可节约能源，使用也更加方便，是一种更为绿色环保的工作方式。因此，设计一种带自发电的输液管气泡检测装置，并进行应用和推广，可减轻人力资源浪费，节省社会资源，提高医疗安全，节能环保，造福人类。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种带自发电的输液管气泡检测装置，该装置主要包括红外检测装置、管路闭合装置、发电装置，可以有效的减轻医护人员工作强度，降低医护人员的操作事故率，在一定程度上能够放松病人的身心；无需外来电源就可以给设备供电，且操作简单，节能环保，节约社会资源。
5.本发明的目的是这样实现的：一种带自发电的输液管气泡检测装置，包括外壳、红外检测装置、管路闭合装置、发电装置，所述外壳安装于输液管的外部，所述外壳内部由上到下依次为红外检测装置、管路闭合装置、发电装置；所述红外检测装置包括主红外探测器、副红外探测器、线路板、蜂鸣器、指示灯，所述主红外探测器、副红外探测器安装于外壳的内侧壁，所述主红外探测器设置于副红外探测器的上方，所述主红外探测器、副红外探测器分别连接于线路板，所述线路板固定安装于外壳的内侧壁，所述线路板上安装mcu，所述蜂鸣器、指示灯均安装于线路板，所述线路板电连接于储能元件；所述管路闭合装置由电磁铁组件a和电磁铁组件b构成，所述电磁铁组件a设置于
电磁铁组件b的上部，所述电磁铁组件a包括线圈外罩a、线圈骨架a、线圈a、定铁芯a、动铁芯a、复位弹簧a，所述线圈外罩a固定安装于外壳上，所述线圈外罩a内部安装线圈骨架a，所述线圈骨架a上安装线圈a，所述线圈骨架a的端部设置定铁芯a，所述定铁芯a的对侧设置动铁芯a，所述定铁芯a与动铁芯a之间通过复位弹簧a连接，所述动铁芯a上固定设置挤压板a；所述电磁铁组件b包括线圈外罩b、线圈骨架b、线圈b、定铁芯b、动铁芯b、复位弹簧b，所述线圈外罩b固定安装于线圈外罩a相对侧的外壳上，所述线圈外罩b内部安装线圈骨架b，所述线圈骨架b上安装线圈b，所述线圈骨架b的端部设置定铁芯b，所述定铁芯b的对侧设置动铁芯b，所述定铁芯b与动铁芯b之间通过复位弹簧b连接，所述动铁芯b上固定设置挤压板b；所述挤压板a和挤压板b分别设置于输液管的两侧，所述线圈a和线圈b均连接于线路板；所述发电装置包括齿轮架、内定齿圈、外定齿圈、齿轮、发电机、储能元件、弹簧，所述内定齿圈、外定齿圈分别固定安装于外壳的底部，所述内定齿圈的齿条上安装齿轮，所述外定齿圈的齿条上安装齿轮，所述齿轮均安装于齿轮架下部，所述齿轮架上部相对应于每个齿轮位置处设置一个发电机，所述齿轮连接于相对应的发电机，所述齿轮架的下部设置拨动手柄，拨动手柄凸出于外壳的底部面板，所述内定齿圈、外定齿圈之间设置弹簧活动槽，所述弹簧活动槽中安装弹簧，所述弹簧的一端固定于弹簧活动槽的端部、另一端固定于齿轮架，所述储能元件固定于外壳底部，所述发电机电连接于储能元件。
6.所述外壳的侧面设置有用于安装输液管的竖向开口，所述外壳的竖向开口部位处设置弹性硅胶垫。
7.所述外壳上在指示灯处设置有相应的灯孔，所述指示灯穿过灯孔凸出于外壳。
8.所述储能元件为蓄电池，或储能电容。
9.所述挤压板a、挤压板b上均设置橡胶护板。
10.所述内定齿圈上至少安装一个齿轮，所述外定齿圈上至少安装两个齿轮。
11.本发明产生的有益效果是：一是，本发明在外壳的竖向开口处设置弹性硅胶垫，输液管固定时，沿弹性硅胶垫按下输液管，使其固定在装置中心，安全可靠，同时还便于取出。
12.二是，本发明设置的红外检测装置，通过主红外探测器可以采集到输液管中液体的红外信号，并将信号传输给mcu，由mcu分析输液管中是否含有气泡；副红外探测器再进行一次信号采集，提高探测气泡的准确性。
13.三是，本发明设置的管路闭合装置，如果输液管中无气泡，电磁铁组件a和电磁铁组件b不带电，动铁芯a和动铁芯b在弹簧力的作用下处于开合状态；一旦检测到输液管中存在气泡，通过mcu控制，向电磁铁组件a和电磁铁组件b通电，动铁芯a和动铁芯b克服弹簧力，向定铁芯a和定铁芯b端移动，挤压板a和挤压板b同时挤压输液管，及时切断输液管中液体的流动。
14.四是，本发明设置的发电装置，医护人员或者是病人只需要拨动手柄将齿轮架从弹簧活动槽的一端拨动到另一端，拨动过程中齿轮分别在相应的内定齿圈和外定齿圈运动，带动3个微型的发电机旋转，产生电能，同时将电能储存在储能元件中，以供设备用电；齿轮架在弹簧力的作用下回复移动的过程中，发电机反转，通过整流电路同样可以将发出的电能储存在储能元件中。
15.五是，本发明设置的蜂鸣器和指示灯，可以发出声光报警信号，提醒医护人员输液管中出现气泡，让医护人员及时处理。
16.六是，本发明在挤压板a、挤压板b上均设置橡胶护板，起到保护输液管路的作用。
附图说明
17.图1为本发明的立体结构示意图。
18.图2为本发明的纵剖面结构示意图。
19.图3为a-a剖面结构示意图。
20.图4为b-b剖面结构示意图。
21.图5为管路闭合装置打开状态时的结构示意图。
22.图6为管路闭合装置闭合状态时的结构示意图。
23.图7为c-c剖面结构示意图（弹簧处于压缩状态时）。
24.图8为c-c剖面结构示意图（弹簧处于未被压缩状态时）。
25.图9为齿轮架的结构示意图。
26.图10为红外检测装置实时测得的能量随时间变化的示意图。
27.图中：1、外壳
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2、红外检测装置
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3、管路闭合装置
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4、发电装置
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5、输液管
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6、主红外探测器
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7、副红外探测器
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8、线路板
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9、蜂鸣器
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10、指示灯
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11、mcu12、电磁铁组件a13、电磁铁组件b14、线圈外罩a15、线圈骨架a16、线圈a17、定铁芯a18、动铁芯a19、复位弹簧a20、挤压板a21、线圈外罩b22、线圈骨架b23、线圈b24、定铁芯b25、动铁芯b26、复位弹簧b27、挤压板b28、齿轮架
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29、内定齿圈
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30、外定齿圈
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31、齿轮
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32、发电机
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33、储能元件
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34、弹簧
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35、拨动手柄
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36、弹簧活动槽
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37、弹性硅胶垫
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38、橡胶护板
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39、气泡。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明的实施例进一步的说明。
29.实施例1如附图1-10所示，一种带自发电的输液管气泡检测装置，包括外壳1、红外检测装置2、管路闭合装置3、发电装置4，所述外壳1安装于输液管5的外部，所述外壳1内部由上到下依次为红外检测装置2、管路闭合装置3、发电装置4；所述红外检测装置2包括主红外探测器6、副红外探测器7、线路板8、蜂鸣器9、指示灯10，所述主红外探测器6、副红外探测器7安装于外壳1的内侧壁，所述主红外探测器6设置于副红外探测器7的上方，所述主红外探测器6、副红外探测器7分别连接于线路板8，所述线路板8固定安装于外壳1的内侧壁，所述线路板8上安装mcu11，所述蜂鸣器9、指示灯10均安装于线路板8，所述线路板8电连接于储能元件33；所述管路闭合装置3由电磁铁组件a12和电磁铁组件b13构成，所述电磁铁组件a12设置于电磁铁组件b13的上部，所述电磁铁组件a12包括线圈外罩a14、线圈骨架a15、线圈a16、定铁芯a17、动铁芯a18、复位弹簧a19，所述线圈外罩a14固定安装于外壳1上，所述线圈外罩a14内部安装线圈骨架a15，所述线圈骨架a15上安装线圈a16，所述线圈骨架a15的端部设置定铁芯a17，所述定铁芯a17的对侧设置动铁芯a18，所述定铁芯a17与动铁芯a18之间通过复位弹簧a19连接，所述动铁芯a18上固定设置挤压板a20；所述电磁铁组件b13包括线圈外罩b21、线圈骨架b22、线圈b23、定铁芯b24、动铁芯b25、复位弹簧b26，所述线圈外罩b21固
定安装于线圈外罩a14相对侧的外壳1上，所述线圈外罩b21内部安装线圈骨架b22，所述线圈骨架b22上安装线圈b23，所述线圈骨架b22的端部设置定铁芯b24，所述定铁芯b24的对侧设置动铁芯b25，所述定铁芯b24与动铁芯b25之间通过复位弹簧b26连接，所述动铁芯b25上固定设置挤压板b27；所述挤压板a20和挤压板b27分别设置于输液管5的两侧，所述线圈a16和线圈b23均连接于线路板8；所述发电装置4包括齿轮架28、内定齿圈29、外定齿圈30、齿轮31、发电机32、储能元件33、弹簧34，所述内定齿圈29、外定齿圈30分别固定安装于外壳1的底部，所述内定齿圈29的齿条上安装齿轮31，所述外定齿圈30的齿条上安装齿轮31，所述齿轮31均安装于齿轮架28下部，所述齿轮架28上部相对应于每个齿轮31位置处设置一个发电机32，所述齿轮31连接于相对应的发电机32，所述齿轮架28的下部设置拨动手柄35，拨动手柄35凸出于外壳1的底部面板，所述内定齿圈29、外定齿圈30之间设置弹簧活动槽36，所述弹簧活动槽36中安装弹簧34，所述弹簧34的一端固定于弹簧活动槽36的端部、另一端固定于齿轮架28，所述储能元件33固定于外壳底部，所述发电机32电连接于储能元件33。
30.所述外壳1的侧面设置有用于安装输液管5的竖向开口，所述外壳1的竖向开口部位处设置弹性硅胶垫37。
31.所述外壳1上在指示灯10处设置有相应的灯孔，所述指示灯10穿过灯孔凸出于外壳1。
32.所述储能元件33为蓄电池。
33.所述挤压板a20、挤压板b27上均设置橡胶护板38。
34.所述内定齿圈29上至少安装一个齿轮31，所述外定齿圈30上至少安装两个齿轮31。
35.本发明在使用时：将本装置外壳上的竖向开口对准输液管，沿弹性硅胶垫按下输液管，使其固定在装置中心。安装完毕后，用手将拨动手柄从弹簧活动槽的一端拨动到另一端，拨动过程中齿轮分别在相应的内定齿圈和外定齿圈运动，带动3个微型的发电机旋转，产生电能，同时将电能储存在储能元件中，以供设备用电；齿轮架在弹簧力的作用下回复移动的过程中，发电机反转，通过整流电路同样可以将发出的电能储存在储能元件中，储能元件连接于线路板，为整个装置提供电能。
36.任何物体由于其自身分子的运动，不停地向外辐射红外热能,从而在物体表面形成一定的温度场，俗称“热像”。红外诊断技术正是通过吸收这种红外辐射能量，测出设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备发热情况。红外线是波长介于微波与可见光之间的电磁波，其波长在0.75-1000um之间，是波长比可见光长的非可见光。任何物体只要其温度高于绝对零度(-273.15
°
c) 都会辐射出红外线。物体表面单位面积上的红外辐射强度w由斯蒂芬-玻尔兹曼定律描述: w=8σt4式中t为绝对温度，σ为黑体辐射常数，ε为比辐射率。ε=1 的物体叫黑体，一般物体的ε在0与1之间。斯蒂芬-玻尔兹曼定律描述了物体红外辐射强度随表面温度的变化规律,它表明，物体的温度越高，红外辐射强度就越大。
37.物体向外界空间辐射红外线的原因是物体的分子热运动，物体的温度越高，分子热运动越剧烈，辐射出的红外线强度也越大。凡是存在温差的地方，就有热能自发地从高温向低温传递。所以，当物体自身各处温度不同或与环境温度不同时，即会发生热量的传递。被测物体内部组成成分不同（液体或气泡），这种热量的转移会在物体表面形成温度不同的
区域。表面温度不均匀的区域分布称为表面温度场。表面温度场的分布会受到物体表面状态的影响。当物体表面存在气泡时，由于气泡会阻碍热能传播，所以气泡部位的表面温度会存在热量聚集，会比其他部位的温度高。根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律，物体表面各处的红外辐射强度决定于该处温度的高低，所以气泡处的红外辐射较强。利用红外线探测采集物体表面温度场的分布状态，将这种看不见的“热像”转变成电信号，且灵敏度高，能检测出输液管路内部微小的状态变化，可靠性高，能达到探测输液管路中气泡的存在的目的，对发现医疗隐患非常有效。
38.在输液的过程中，主红外探测器探测输液管中液体发出的红外辐射，并将红外辐射转换为红外信号，将红外信号传输给mcu，由mcu分析输液管中是否含有气泡，如果输液管中含有气泡，测得的红外信号会发生波动，此时证明输液管路中存在气泡，mcu控制指示灯闪烁，同时控制蜂鸣器发出声音，提醒周边人员，与此同时，由mcu控制向电磁铁组件a和电磁铁组件b通电，动铁芯a和动铁芯b克服弹簧力，向定铁芯a和定铁芯b端移动，挤压板a和挤压板b同时挤压输液管，及时切断输液管中液体的流动；如果mcu未检测到红外信号会发生波动，则表明输液管中没有气泡，指示灯不亮，蜂鸣器不发出声响，不向电磁铁组件a和电磁铁组件b通电，动铁芯a和动铁芯b在弹簧力的作用下处于开合状态。
39.为了提高探测气泡的准确性，设置一个副红外探测器，副红外探测器也同时探测输液管中液体发出的红外辐射，并将红外辐射转换为红外信号，将红外信号传输给mcu，如果输液管中含有气泡，测得的红外信号会发生波动，此时证明输液管路中存在气泡，mcu控制指示灯闪烁，同时控制蜂鸣器发出声音，提醒周边人员，与此同时，由mcu控制向电磁铁组件a和电磁铁组件b通电，动铁芯a和动铁芯b克服弹簧力，向定铁芯a和定铁芯b端移动，挤压板a和挤压板b同时挤压输液管，及时切断输液管中液体的流动；如果mcu未检测到红外信号会发生波动，则表明输液管中没有气泡，指示灯不亮，蜂鸣器不发出声响，不向电磁铁组件a和电磁铁组件b通电，动铁芯a和动铁芯b在弹簧力的作用下处于开合状态。
40.总体上，本发明具有自发电的功能，不用外接电源，使用方便，节能环保；可以有效检测到输液管中存在的气泡，并能有效且及时地切断输液管路中液体的流动，提高输液安全性，降低医护人员工作强度，放松输液病人的身心。