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[医疗]深入解析新款输液提醒器“输液宝”,高科技孵化出的小精灵 [复制链接]

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离线goodanytime
 

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— 本帖被 香瑶 设置为精华,作者+3000M币+5专家(2017-12-04) —
前言
吃五谷,生百病。许多人生病住院打过“点滴”,对输液不陌生。在医院守护病人的要领之一,要学会监护输液。曾经,人们想了各种方法制作输液监视器,不是体积大、操作不便、误差大,就是结构复杂、价格贵、不易普及。
高科技电容式感应芯片的问世,推动了仪器、家电操作面板的智能化、简洁化,更加方便耐用。近年来,用一款单通道可编程电容式感应芯片制作成医院输液提醒器,体积小、重量轻、操作简单、效果好、价格低廉、非常受欢迎。由于检测原理相似,将其用于化验室分析仪器的水溶液样品流量监测,也有很好的效果。但网上没见到其电路资料。下面拆开看看,对电路进行解析。


一、临床应用情况

夹持在输液管道上,它的作用是能实时检测输液管内液体变化,当发现管道内没有液体时,提醒器发出“嘀嘀嘀”声讯,同时,红LED闪光,提醒护理人员更换液体或进行处理:




夹持好充满液体的输液管,按一下按钮,开机;再按一下,关机:



二、外观

这是在TB拍的输液提醒器,10元一只包邮,带一个备用电池,送1根防丢挂绳。不起眼的小物件,却是高科技的产物:


提醒器非常小巧,只有10克重。正面有开关按钮,两个LED指示灯:


背面有一个孔,便于传出内部蜂鸣器声响:


采用夹子结构,检测头张开,最大可夹持直径5mm的管子:


张开检测头,可以看见内部的检测条:



三、结构原理

采用卡扣结构,很容易分开:




电路板很简洁,寥寥几个元件。一只没有标识的IC,一只微动开关,两只LED及限流电阻,输入端电阻R3,接地条:


电路板这一面是电池、蜂鸣器、检测条(有锡珠的PCB部分):


使用1颗CR1632一次性锂电池,蜂鸣器是压电型:


根据PCB,绘出电路图:


图中的U元件,被厂家抹去了商标型号,根据其功能分析,是8脚单通道可编程电容式感应芯片(暂无资料)。1脚是电源+,8脚是地,2脚是检测信号输入端,3脚5脚是音频输出,4脚6脚是输出端(4脚为灌电流工作,6脚为拉电流工作),7脚是开关电源触控脚;SW1微动是电源开关;检测头由覆铜板(检测条及接地条)构成;FMQ是压电蜂鸣器;LED1、LED2是红绿指示灯。当检测头内放入输液管道后,其等效电路是一个可变电容网络,其中Co、Ct是分布电容,Ct随流过液体的介电常数而变化。

电路检测原理:电容式感应的基本原理,是由MCU及管道分布电容构成的一个不断充电和放电的张弛振荡器。如果检测头内管道液体恒定,张弛振荡器是一个固定的充电放电周期。如果管道内液体发生变化,就会减少或增加电容器的介电常数,充电放电周期就变长或缩短,频率就会相应减少或增加。所以,MCU测量周期的变化,就可以侦测到管道内的液体流量变化状况。

提醒器工作过程:将被检测管道(内部已经充满液体)放入检测头,按一下按钮SW1,仪器自动对管道的分布电容进行三次脉冲检测,同时,发出三声“嘀嘀嘀”声讯、绿LED闪光三次,将此原始数据存入MCU。以后,每秒检测一次,绿LED闪一次光,表明正常工作中;当管道中的液体缺失,分布电容发生变化,检测到的数据与原始数据不同,MCU内部程序判断“断流”,发出“嘀嘀嘀”声讯,同时,红LED闪光;当恢复液体流动,仪器停止声讯、灯光报警,恢复到正常监测状态;再按一下SW1,关断电源,停止工作。


四、推广运用实验

在实验室,要用到溶液滴定、参与反应等,下面进行安装在分析仪器上使用实验。
1、被检测液体样品的管道,应采用塑料管或非金属管,颜色不限,3mm≤直径≤5mm。注意排除旁边的电磁干扰和金属干扰,应保持管道外表干燥。实验装置如下:


2、实验对象。根据日常进行的化学分析,实验了水溶液、甲醇、乙醇、丁醇、丙酮、卡尔.费休溶液等部分溶剂。
3、实验结果。经过实验,各种水溶液都能识别断流情况,溶媒不能识别,部分溶剂能够识别。部分结果列表如下:


安装在电位滴定分析仪上使用的情形(硝酸汞溶液):


安装在卡尔费休微量水分分析仪上使用的情形(卡尔费休溶液):



五、使用注意事项

该输液提醒器是按照医院输液性质设计的。水溶液的介电常数大约80F/m,而实验室使用较多的有机溶剂的介电常数一般为5-20 F/m。所以,本断流提醒器不能检测有机溶剂,仅对水溶液断流检测有效。
当被检测液体管道太细(≤Φ2mm),检测头的灵敏度不够,检测状态会不稳定,除了垫一层泡沫,使管道贴近检测条外,最好换粗一点的管道。
根据仪器电路工作原理,水、金属、强大的电磁干扰场,都会使仪器感应电容发生改变,当改变量超过内部设计值,会发出误报,或使仪器检测失灵。使用中,要注意避免这些因素接近或水溶液污染检测头。
根据实际使用情况,该提醒器的蜂鸣器声响过大(或厂家选型不合理,质量不好),易发生“哑巴”故障。建议有动手能力的人,在蜂鸣器回路中串联一只0.047μF的电容,适当降低音响功率,确保长期运行。如果出现“哑巴”故障(其余正常),可从废弃的石英闹钟、电脑主板、modem、电磁炉电路板……拆一只压电蜂鸣器换上即可。
电路芯片采用微功耗设计,用电极省。但报警时,会消耗较多电能,应及时处置。如果仪器无法启动,应检查更换电池。换电池后,仍无法工作,更换新提醒器。


六、结束语

在电容式感应芯片问世之前,人们对于监测普通病人输液状态,研制过采用光电、称重等方法的提醒器,但效果都不是很理想。市售新一代输液提醒器作为一种价廉物美的辅助工具,在医院使用很受护理人员欢迎。另外,完全可以用于化验室水溶液样品流量监测,对一些未知样品(本文未列出的)是否能够被检测“断流”,可以自行实验确定一下。
(本文系本人原创,曾发过类似文章,进一步完善后发本坛,供坛友们学习参考。)

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边个001 M币 +3 謝謝分享 昨天 20:25
dig7890 M币 +8 竟然和我想的几乎一样,以前住院输液的时候就想过电容式接近开关微型化做成报警器,只是出院就没再想过了 12-10
f@tfox M币 +8 謝謝分享 12-10
troy012 M币 +15 優秀文章 12-10
newnet1234 专家 +1 優秀文章,謝謝分享 12-09
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liuwn M币 +20 優秀文章 12-07
mok412149073 M币 +15 認真發帖 12-07
ynqjzzh M币 +13 謝謝分享,只需要了解这些。以前一直以为是光电式检测的 12-07
neswmdjl M币 +8 認真發帖 12-07
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不错!但是平时都一直目不转睛的看着瓶子,应该不用这个问题

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謝謝分享,以前拆过,发现芯片没型号,放气了
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原創內容,写的很详细!
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楼主链接有吗?各一个

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只看该作者 6楼 发表于: 12-03
前天在医院里见到一个卡在输液管上的仪器,可以确定每分钟几滴的,不是微量泵那种,就是卡在输液管上,设定每分钟多少滴,就可以了,液体没有了和管内有气泡都会报警
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snowman007 M币 +5 上个图片看看啥样的 12-04
goodanytime M币 +5 那种仪器对特殊病人输液用,价格不菲。 12-03
在线91diy_

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只看该作者 7楼 发表于: 12-03
介绍得十分详细,涨姿势了,谢谢LZ,辛苦!
离线ouhong

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只看该作者 8楼 发表于: 12-03
谢谢分享。看了之后就想去买一个。
离线ouhong

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只看该作者 9楼 发表于: 12-03
能不能给个联接,谢谢了。

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