集團式病房靜脈注射監護儀的製作方法
2023-08-03 05:30:41 4
專利名稱：集團式病房靜脈注射監護儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種靜脈注射監護儀器，尤其是一種由單片機控制的集團式病房靜脈注射監護儀。
現有的有關病房中靜脈注射護理技術還是延用傳統的方法，當給病人進行靜脈注射時，由護理員或病人陪人觀察注射情況，注射完畢由護理員處理，處理不及時容易造成輸液管回血現象，給病人造成不必要的心理負擔，也影響到醫院的服務質量，同時也給護理人員增加工作負擔。
現有的單片機應用已很廣泛，但是沒有發現單片機在靜脈注射監護上的應用。
本發明的目的是克服現有技術存在的缺陷，提供一種由單片機控制的集團式病房靜脈注射監護儀，由病房辦公室或護士辦公室的微電腦監護儀主機對本病區所有病床進行循環監護，病床上的分機把有關工作情況實時地傳給主機，主機把所有病床上信息經過處理，將處理結果送往發光管視板，用聲光的形式向值班人員報告各有關病床的情況，包括未注射、正常注射、注射即將完畢、注射完畢並能自動截止輸液管和病人緊急呼叫。
本發明集團式病房靜脈注射監護儀是以如下方式實現的，它涉及到主機和視板，主機含有基本單片機電路、顯示電路和輸入輸出接口電路，輸入輸出接口電路的輸入電路由電流電壓轉換電路和電壓比較器構成，輸出電路由向外輸出的光電耦合放大電路以及發光管和蜂鳴器構成，視板為發光管矩陣，視板與主機用排線聯接。該監護儀還設置有分機、紅外檢測裝置和輸液管截止閥，分機通過主機上的輸入輸出接口電路與主機相連。分機由電源開關電路、紅外線電流脈衝發生器、紅外信號處理電路、解碼電路、信號分配電路和同步電路構成，由主機引入的電源通過兩個電源開關迴路與分機相通，控制分機的工作電源通否。紅外線電流脈衝發生器由時基電路及外圍元件組成；紅外信號處理電路由運算放大器比較器、非門及外圍阻容元件構成；解碼電路由計數器和數據比較器構成，計數器通過光耦與主機發來的計數編碼脈衝CLOCK時鐘脈衝信號相連，數據比較器的輸出打開信號分配電路；信號分配電路是由與門、非門構成的邏輯電路和運放構成，對不同工作狀態輸出不同電流輸入到主機以使主機作出相應反應；同步電路由D觸發器和電壓比較器構成，保證計數器與主機發送的計數編碼脈衝同步；紅外檢測裝置由紅外線發射管和紅外線傳感器構成，紅外線發射管接紅外線電流脈衝發生器的輸出端，紅外線傳感器接紅外信號處理電路的輸入端，由兩者監測靜脈注射液面情況；輸液管截止閥連接在分機的一個D觸發器輸出端上，該觸發器在靜脈注射完畢後產生動作從而使輸液管截止閥截止輸液管。
根據各病房床位多少不同這一特點，所需視板的大小也應不同，但如果整個視板由主機輸出的行、列線矩陣構成，在使用安裝過程中有諸多不便，因此採用拼接方法，用多個小視板聯接成大視板，以滿足不同需要和提高小視板的互換性。在主機顯示電路和發光管矩陣之間設置矩陣分塊電路，由選擇開關、與門、或非門、開關管構成，與門的一個輸入端接一根行線，另一個輸入端通過選擇開關接電源正極，與門的數量根據需要選擇行線的數量而定，該組與門的選擇開關閉合，則該組與門的行線被選中，與門的輸出分別接或非門的輸入端，或非門的輸出端接開關管的基極，該組行線經過開關管輸出，與列線形成一個小視板。
輸液瓶中藥液液面的檢測是利用紅外光在水平液面上反射光能的監測實現的。將紅外線從輸液瓶的一側射向藥液表面，由輸液瓶另一側的紅外線傳感器捕捉表面反射的紅外線信號。液面高度的變化使捕捉到的紅外線信號強度也發生變化，並通過紅外信號處理電路得到不同的控制方式。在中部為錐形口的環形外殼兩側的錐形壁上安裝紅外線發射管和紅外線傳感器，二者都被不透光材料包裹著，紅外線發射管前端有紅外線發射導光孔，紅外線傳感器前端有紅外線傳感器導光孔，兩個導光孔的軸線與垂直方向上形成的夾角一致，並且二者在外殼錐形壁上的高度一致，在外殼內部設置有按鈕開關，按鈕開關的傳動臂高出外殼的錐形壁，紅外線發射管與紅外線傳感器分別接在紅外線電流脈衝發生器的輸出端和紅外信號處理電路的輸入端上。
輸液管截止閥由殼體、電磁鐵、截止閥片、銜鐵、閥片垂直導向限位塊、彈簧和閥片水平導向限位塊構成，在殼體的上端右側設置電磁鐵，在其下方設置截止閥片，電磁鐵的銜鐵的右端卡在截止閥片的掛鈎上，截止閥片右端的導向柱上套有被壓縮的彈簧，彈簧被壓縮在殼體右壁與截止閥片右端之間，閥片垂直導向限位塊設置在截止閥片前後兩側，閥片水平導向限位塊設置在截止閥片上側，二者使閥片沿直線左右移動，在截止閥片上有一個能放入輸液管的缺口。電磁鐵通電將銜鐵吸回，截止閥片在彈簧的作用下向左移動，其缺口將輸液管擠在閥片垂直導向限位塊上，將輸液管截止，注射時用手向右推動截止閥片，銜鐵又卡在其掛鈎上，又可將輸液管放入截止閥片的缺口中。
輸液管截止閥也可以是電機帶動蝸輪式的，在外殼內設置由直流電動機帶動的蝸杆、蝸輪系統，固定在蝸輪中心的螺杆上通過螺紋聯接有主動活塞，主動活塞通過夾緊彈簧支撐有被動活塞，主動活塞和被動活塞周向限位，在外殼上設置輸液管倉門，位置在被動活塞的上方，輸液時，打開輸液管倉門，將輸液管放在被動活塞與輸液管倉門之間，關閉倉門，此時被動活塞、主動活塞和蝸輪、蝸杆都在初始位置。當注射完畢，截止閥收到截止控制信號，直流電動機正轉，與其同軸的蝸杆帶動蝸輪正轉，蝸輪帶動螺杆轉動，與螺杆配合的主動活塞向上移動，後退開關閉合，同時推動夾緊彈簧從而推動被動活塞向上移動，靠進輸液管，並且其上的頂尖將輸液管擠壓變形靠近在輸液管倉門上直至截流，此時主動活塞繼續上移壓縮夾緊彈簧，直至打開夾緊限位開關，切斷直流電動機電源，輸液管截止完成。在下一次使用前，按動後退按鈕，讓直流電動機反轉，回到初始位置。
為了防止電幹擾造成單片機工作失常，在主機上設置了由二進位計數器、單穩態觸發器和外圍元件構成的看門狗電路，當單片機電路受到外界電幹擾，使程序不能正常工作時，由單片機輸出固定頻率的脈衝信號的那一端不能輸出脈衝信號，不對計數器清零操作，使計數器對單片機工作時鐘脈衝計數計滿並溢出到單穩態觸發器使之進入單穩狀態，單穩的高電平接入主機中央處理器的復位端上使之復位，迫使主機又從內部工作程序的開始處正常運行。
本發明集團式病房靜脈注射監護儀，對病人靜脈注射集中進行了自動監護，並能輔助護理人員進行必要處理，便於醫護人員隨時了解病房中病員的治療情況，減少了醫護人員工作強度，對一般病人無須頻繁循視，減小了病人的心理負擔，增加了對醫院的信認感和安全感，提高了醫院的醫護管理水平，整體結構為總線型，整套監護儀安裝方便、靈活。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。
圖1是本發明的主機電原理圖。
圖2是本發明的視板分塊電路電原理圖。
圖3是本發明的視板發光管矩陣接線圖。
圖4是本發明的紅外線檢測裝置示意圖。
圖5是本發明的分機電原理圖。
圖6是本發明的一種輸液管截止閥的主視圖。
圖7是圖6輸液管截止閥的俯視圖。
圖8是本發明的另一種輸液管截止閥的主視圖。
圖9是圖8的輸液管截止閥沿A--A線的剖視圖。
圖10是圖8的輸液管截止閥沿B--B線的剖視圖。
圖11是圖8的輸液管截止閥上電機控制電路圖。
圖12是本發明的總體連接示意圖。
本發明集團式病房靜脈注射監護儀由主機、視板、分機、紅外線檢測裝置和輸液管截止閥構成，下面分別加以介紹。
參見圖1主機電原理圖，以MCS-51系列單片機為主控制單元，通過向分機發送選通計數編碼脈衝，選定某個分機，實時檢測來自分機的狀態信息並對此進行邏輯運算，將結果送往視板單元聲光顯示。8751單片機U101、數據鎖存器U102、程序或數據存儲器U103與晶體振蕩器C101和復位開關W101等外圍元件組成了基本單片機電路，U102選用74LS273，U103選用2764。U104是計算機顯示擴展接口電路，選用8279，其輸入端12-19端是數據線，接著U101的數據線32-39端。U104的8根輸出線24-31端經三極體陣列U110、U111驅動，U110、U111、選用MC1416，輸出8條發光管LED位線DD0-DD7，由J101接口17-24端輸出。U104的另外4條輸出線32-35是四位二進位碼B0、B1、B2、B3，經四-十六解碼器U109解碼輸出16條LED行線，經非門U107、U112、U113反相後，由J101的1-16端輸出OUT1-OUT16，U109選用74LS154，U107、U112、U113選用74LS04。由分機傳來的反映病床狀態信息的不同電流信號，經J104的3端，由電阻R102、電容C105組成的I/V轉換後，同時進入運算放大器U106、U114、U115等元件組成的電壓比較器的同相端，這三路電壓比較器選用LM741，它們的輸出電壓均從各自的6端輸出到光電耦合器O102、O103、O104進行電平轉換和光電隔離，經P12、P11、P10引入單片機U101的I/O的P1口，U101對這些信號進行邏輯運算，並將運算的結果通過U104輸出到視板進行聲光操作。由J104-3輸入的電流信號，本機設計輸入電流分別是0mA、5mA、10mA、15mA，與U101的P1口相應位的邏輯關係為輸入電流0mA，P12、P11、P10為低電平，表示分機未工作；輸入電流5MA，P12、P11為低電平，P10為高電平，輸液正常；輸入電流10MA，P12為低電平，P11、P10為高電平，輸液即完，請來處理；輸入電流15MA，P12、P11、P10都為高電平，表示兩種情況一是病人緊急呼叫，二是停止輸液，截止管路，請速來處理。U101的P16是一根輸出線，經U111的4端進入三極體陣列放大後，驅動蜂鳴器S102發出聲音與發光管L101亮。U101的P17端是U101的輸出線，經U111的7端放大，光電耦合器O101隔離和電平轉換再經放大器U108、三極體P101，三極體N103組成的電壓源電路形成恆壓編碼脈衝經J104-2端輸出至母線的計數編碼脈衝掃描線。P17輸出的一個計數編碼序列脈衝由三部分組成首先在計數編碼脈衝序列的開始是一個長達1秒的低電平，叫起始碼，通知分機的計數單元做好計數準備；然後是N個計數脈衝，如N為128，各分機計數器對N個脈衝進行計數，當計數值等於設定的分機編碼時，該分機被選中；N個計數脈衝發送完畢，最後是一個長達1秒的高電平，叫結束碼，把分機的計數器清為零，為下一個脈衝序列從頭計數作準備。二進位計數器U116A、U116B單穩態觸發器U117和外圍元件組成了一個看門狗電路，防止由電幹擾造成單片機工作失常，U116A、U116B選用74LS393、U117選用74LS123。P15是單片機U101的P1口輸出線，在監護儀正常工作時，P15由單片機程序規定輸出固定頻率的脈衝信號給U116A、U116B的清零端2和12，即以固定頻率對計數器清零。U116A-1接受來自U101-18的系統時鐘脈衝，並對其進行計數。當系統正常工作時，等不到由U116A和U116B組成的加法計數器計滿並從U116B-8溢出就被P15清為零，又從零開始計數，這樣往復循環，使整個系統正常運行。當單片機電路受到外界幹擾，使程序不能正常工作時，P15就不能輸出脈衝信號，不對計數器清零操作，使計數器計滿並從U116B-8溢出，經單穩態觸發器U117A-1使之進入單穩狀態，U117A-13輸出一個高電平脈衝，接在U101-9復位端上，對U101進行復位操作。因此，U101又從內部工作程序的開始處正常運行，保證了整個監護儀能在幹擾環境中正常工作。
視板的結構參照圖2、圖3，視板可直接將從主機輸出來的16行8位LED動態顯示掃描線經接口J301引入本電路，OUT1-OUT16為16條行線，DD0-DD7為每行的8條列線，然後將行線與列線製成LED顯示矩陣，該矩陣便為一個大的視板，但這樣對小規模病房勢必造成浪費，所以可以根據病房規模選擇視板的組合，針對不同病房其視板可以由一至四塊或更多的小視板拼接而成，每塊小視板顯示4行8列即32個床位，完全相同的四塊小視板可以滿足128個床位的病房使用。為了視板分割，引入了如圖2所示的視板分塊電路，選擇開關K是四聯板號選擇開關，根據多板拼接的板的順序號將K對應的開關號接通電源Vcc，其餘開關均為開路狀態，使每塊板可與16條行線中的四條相連接，因此，小視板不受板號和床號的限制，提高了各板之間的互換性。另外床號也可以任意調整，只要將床位線與視板面板上的對應床號的LED連通即可。如果小視板為第一號板，則將K-1與K-8接通，與非門U301A-1、U301B-4、U301C-9、U301D-12接通Vcc，U301選用74LS09。本板將選擇行線OUT1、OUT5、OUT9、OUT13的行線信號，其餘的12條行線均被封鎖。被選擇的四條行線信號分別通過上述四個與門輸出到四個或非門U305A-1、U305B-9、U306A-1、U306B-9，U305、U306選用74LS25，四個或非門輸出端分別控制四個LED行驅動器開關管P301、P302、P303、P304等元件組成的電路，並從開關管的集電極輸出四行LED的陽極母線，由J311、J312、J313、J314引出，每行的8個LED的陽極接在對應的行線上，每行的8個LED陰極分別接在DD0-DD7上，參見圖3。同理，第二號小視板K-2與K-7接通，選擇OUT2、OUT6、OUT10、OUT14行；第三行小視板K-3與K-6接通，選擇OUT3、OUT7、OUT11、OUT15行；第四塊小視板K-4與K-5接通，選擇OUT4、OUT8、OUT12、OUT16行，四塊小視板拼成大視板。圖2中，J301和J302為並聯的兩個同樣的接口，用於接收主機或前一視板的行列信號，另一個用於向後一視板轉接行列信號。J311、J312、J313、J314為小視板的四條行輸出線，分別接至每行對應的LED陽極上，J303-J310為8條列線，分別接至每行對應的LED陰極上。
紅外線檢測裝置參見圖4，本檢測裝置的實質是利用紅外線光的介質表面反射原理，實時檢測注射液面反射紅外線信號的強度變化。在中部為錐形口的環形外殼401兩側的錐形壁上安裝紅外線發射管404和紅外線傳感器405，二者被不透光材料包裹著，紅外線發射管404前端有一紅外線發射導光孔409，紅外線傳感器405前端有一紅外線傳感器導光孔410，兩個導光孔的軸線與垂直方向上形成的夾角一致，並且二者在外殼401錐形壁上的高度一致，在外殼401內部設置有按鈕開關406，即分機電路上的SW，開關的轉動臂高出外殼401的錐形壁，紅外線發射管405接分機的紅外線脈衝發生器的輸出端，紅外線傳感器405接分機的紅外信號處理電路的輸入端，按鈕開關406接分機的電源開關電路SW。將輸液瓶402放置在環形外殼401的錐形口時，瓶壁按下按鈕開關406，接通病床上分機的電源開關SW，分機開始工作。從分機發出的紅外線電流脈衝信號驅動紅外線發射管404發射紅外線脈衝，並通過紅外線發射導光孔409將紅外線光射入瓶中的液體中，紅外線在液體中折射、反射，紅外線傳感器405時刻都在捕捉由紅外線傳感器導光孔410傳入的紅外線，在瓶中所有紅外光的折射反射中，只有液體水平表面反射的紅外線能量最強，其餘的反射光折射光可視為散射光，能量不大，透過紅外線傳感器導光孔410的紅外線的分量就更小。當液面在紅外線發射導光孔409發出的紅外光束與紅外線傳感器導光孔410的受光束的高端交點水平面即應處理液面水平線407以上時，液體表面反射的紅外線光束集中在紅外線傳感器導光孔410上方，紅外線傳感器405接受不到反射光束，只能傳入微弱的散射紅外信號，這時表示本床位正在進行正常注射，瓶中還有足夠的藥液，不需護理員前來視察或護理。當液面下降到應處理液面水平線407以下時，表面反射的紅外線光束開始逐漸進入紅外線傳感器導光孔410，紅外線傳感器405開始接收表面反射的紅外光束，這時表明瓶中的液體已接近用完，需要擴理人員前來處理。紅外線傳感器405把收到的較強的紅外線光電轉換後送到分機的的紅外信號處理電路。隨著液面的繼續下降，到檢測水平中心線411，紅外線傳感器405檢測到的紅外信號增強到最大，而液面下降到需緊急處理液面水平線408的過程中，紅外線傳感器405檢測到的信號又從最大到最小，當液面在應處理液面水平線407到需緊急處理液面水平線408之間時，可以檢測到被液面反射的紅外線信號，分機開始通知主機請護理人員前來處理，結束輸液。如果沒人前來處理且液面繼續下降到需緊急處理液面水平線408以下時，紅外反射光束射到紅外線傳感器導光孔410的下方，紅外線傳感器405又收不到反射的紅外光束，第二次檢測不到反射光束，說明瓶中的液體已經用完，不用再滴了，否則可能使輸液管進氣，這時分機會立即發出控制信號，控制輸液管截止閥截止輸液管，強制停止輸液，同時通知主機，緊急呼叫護理人員前來處理。當輸液完畢，將輸液瓶從殼體401上取下時，按鈕開關406復位，斷開分機電源停止工作。
分機的電原理圖見圖5，分機包括電源開關電路、紅外線脈衝發生器、紅外信號處理電路、解碼電路、信號分配電路和同步電路，下面分別加以介紹。
(1)電源開關電路分機是在穩壓器P506工作並提供工作電壓Vc時才開始工作的。由J504-1引入的電源V+沒有直接與P506的輸入端1相連，而是分別通過兩個開關迴路與之相通。第一路未進行注射時，除了電阻R507、R505與輸入電源V+連接外，其餘電路均不帶電，分機不工作。而R505、R507的阻值較高，電路消耗的電流幾乎為零。當按鈕S501被按下緊急呼叫時，V+通過二極體D502引到電源穩壓器P506-1從P506-2輸出Vc使分機工作。這時運放U506D組成的電壓比較器「+」輸入端的電壓V+大於R507與R505的分壓電壓，即U506D的「-」輸入端電壓，使U506D-14輸出高電平，打開開關三極體N506、P502、N508，V+通過N508向P506-1繼續提供輸入電壓V+，即使放開按鈕S501，P506仍能維持Vc的輸出，因為電容C508與U506D的輸入電阻組成的放電迴路有較長的時間常數，大約20秒才能將U506D-12的電壓放到U506D-13以下，U506D輸出低電平，關閉N506、P502、N508切斷V+與P506的聯繫，使電路又恢復不工作狀態。因此，當按鈕按下去，分機要工作至少20秒鐘，以便向主機發送急呼信息。第二迴路當輸液時，輸液瓶把紅外檢測裝置上的按鈕開關406即SW按下，V+經過SW經J501-1通過電路中電阻R523、R524使開關管N507導通，開關管P503、N518使V+與P506-1接通，P506為電路提供工作電壓Vc。當輸液完畢且將輸液瓶取下時，按鈕開關406即SW斷開V+，分機停止了工作。綠色發光管L503是分機工作時的電源指示。
(2)紅外線脈衝發生器由555時基電路U504及電阻R502、R503、R504、電容C501、二極體D501和開關管N501組成電流型脈衝發生器。脈衝電流經N501的開集電極經接口J501-OUT51送往紅外線檢測裝置上的紅外線發射管404。
(3)紅外信號處理電路電阻R506、R508、R520、R509、電容C513、C502、二極體D510、運算放大器比較器U506B及非門U508E組成紅外線脈衝檢測信號比較整形電路。正常輸液時，從J501-IN送來的紅外線電脈衝信號的電壓幅度較小，使U506B-7輸出電壓處於低電平，從而使U508E-10輸出高電平。當輸液接近完成時，紅外傳感器收到的紅外脈衝信號強度增高，經J501-IN送到R506、C513濾波後加在U506B-5上，並大於6端比較電壓時，7端輸出高電平，由D510、R509、C502組成的積分器，對此高電平進行積分。有兩種可能發生的情況(1)由於液面確實到達應處理液面水平線407以下，紅外信號幅度增大，使比較器輸出高電平，並能保持較長時間，積分器的積分電壓逐漸升高，當達到非門U508E的開啟電壓時，U508E-10輸出低電平。(2)由於外部幹擾或輸液瓶晃動而造成的檢測信號幅度增大，使運放輸出高電平，積分器電壓增高，但由於幹擾的持續時間一般較短，沒等到積分器輸出電壓達到非門的開啟電壓，檢測信號又變低，積分器輸出電壓也變低了，因此，幹擾信號不會改變非門U508E-10輸出端的電平，不會影響分機的正常工作。
(4)解碼電路由主機發來的計數編碼脈衝CLOCK時鐘脈衝信號，經接口J504-2引入電阻R528、光耦O501，O501的發射極輸出經電平轉換的信號進入計數器U501-10計數端，U501對此進行計數。當U501輸出端Q1-Q8的計數值與由數據比較器U502，編碼開關K500、電阻排R501設定的分機編碼相等時，U502-19輸出低電平，經非門U508B變成高電平後作為分機的選通信號，用於打開信號分配電路。
(5)信號分配電路二極體D511、D503、電阻R517組成二與門；二極體D504、D505、D506、電阻R518組成三與門；二極體D507、D508、D509、電阻R519組成三與門。當分機被選通時，非門U508B-4同時將D511、D504、D509的陰極置成高電平，為各個與門接收狀態信號做好準備。有四種需要接收的信號第一是緊急呼叫信號，當急呼按鈕S501被按下時，電源V+給電容C508迅速充滿電壓，並接於電壓比較器U506D-12，U506D、電阻R505、R507組成大約20秒的延時電路。因此，當按下S501時，U506D-14由低電平變為高電平，並打開開關管N506，使集電極輸出低電平。放開S501後，這種狀態還要保持20秒鐘後U506D-14變為低電平時，才能把N506集電極恢復成高電平。N506集電極的低電平，封鎖住D505和D507所在的與門使開關管N503、N504處於截止狀態。經反向的N506集電極電平由U508A-2輸出為高電平，使二與門的D511、D503的陽極為高電平，經二極體D520打開開關管N505。這時，電阻R513、R512、R510、R511、二極體D516、D517、三極體P501、運放U506A組成的15mA恆流源電路，通過接口J504-3向主機回送15mA電流，即緊急呼叫信號。第二，正常輸液過程中，由於液面較高，傳感器收到的紅外信號強度較弱，U508E-10輸出高電平，經非門U508D反向封鎖D506所在的三與門。此時，如果S501未被按下，D503所在二與門也被U508A的低電平封鎖，只有D508所在的三與門的陽極為高電平，經二極體D518打開開關管N503，這樣由R513、R515等元件組成的恆流源電路經J504-3向主機回送5mA電流，即正常輸液信號，此時U508E-10的高電平不會使D觸發器U507A置位，因為它已經在分機接通電源時自動地被電容C504、電阻R521復位電路復位，即U507A-1為低電平，U507A-2為高電平，並且在上電的瞬間U508E-10就已經是高電平了。第三，當輸液即將完成，液面達到應處理液面水平線407以下時，紅外信號增強，導致U508E-10輸出低電平，封鎖了D508所在與門，並經非門U508D輸出的高電平，開通D506所在與門，其陽極為高電平，經二極體D519打開開關管N504，此時由R513、R514等元件組成的恆流源電路經J504-3輸出10mA電流，即需來人處理信號，同時，U508E-10的低電平打開電阻R535、開關管P505使分機上的紅色發光二極體L502亮，提示病人，輸液即將完成，做好思想準備。第四，當液面繼續下降到達需緊急處理液面水平線408以下時，紅外信號又減弱，U508E-10的低電平重新返回到高電平，經非門U508D-8封鎖D506所在與門，同時，U508E-10使D觸發器U507A置位，即U507A-1為高電平，U507A-2為低電平，U507A-1經開關管N502、N509經J501-5輸出OUT52到輸液管截止閥，驅動截止閥完成截止輸液管的動作。同時，U507A-2的低電平經D522、D521分別封鎖D506、D509所在與門；U507A-1的高電平經二極體D523打開開關管N505，使恆流源輸出15mA電流經J504-3回送給主機；U507A-2的低電平還通過電阻R537、開關管P504驅動L502繼續發光。
以上的恆流源輸出電流依據圖中R512、R513、R514、R515的分壓參數。
綜上所述當本分機不被選通時，恆流源電路輸出電流為零並且對母線呈高阻態。
(6)同步電路如果在主機發送計數脈衝過程中開始靜脈注射操作，有誤選通本分機的可能性，造成檢測混亂。為確保一個脈衝只選通一個分機而設計同步電路。
開始注射操作時，一上電，D觸發器U507B被電阻R533、電容C507自動復位即U507B-12為高電平，U507B-13為低電平。U507B-12的高電平經二極體D515將計數器U501的輸出清為零。此時，即使正在接收計數脈衝，計數器也不計數。同時計數脈衝經二極體D512進入電阻R516、電容C503組成的積分器，而計數脈衝寬度不至於使積分電容C503兩端電壓升至電壓比較器U506C-9的比較電壓即電阻R526、R527的分壓，U506C-8輸出低電平。當主機的計數脈衝發送完畢，1秒的高電平結束碼來到後，積分器積分電壓逐漸升至大於比較電壓，使U506C-8輸出高電平，並分成兩路一路經二極體D514維持U501的復位狀態；一路使U507B置位，即U507B-13為高電平，U507B-12為低電平。由於D515的隔離，U501-11仍維持著由D514提供的復位高電平，計數器U501仍不計數。當下一個計數脈衝序列的起始碼1秒低電平到來後，積分器開始放電，在1秒內將電容C503上的電壓放至接近零，低於比較電壓，使U506C-8輸出低電平，取消了U501的復位信號，做好了計數準備，等待由主機發來的第一個計數脈衝並開始對所有計數脈衝計數，當本脈衝序列結束碼到來後，又重複上述的復位操作，這樣重複循環，保證了計數器與主機發送的計數編碼脈衝的同步，保證了被選通的分機與主機要選擇的分機相對應。
U501選用4040，U502選用74HC521，U506選用LM324，U507選用4013，U508選用4069。
本發明提供了兩種輸液管截止閥方案，第一種參見圖6、圖7，在殼體601的上端左側設置電磁鐵602，電磁鐵的銜鐵604，在其下方設置截止閥片603，電磁鐵的銜鐵604的右端卡在截止閥片603的掛鈎上，截止閥片603右端的導向柱上套有彈簧606，彈簧606被壓縮在殼體右壁與截止閥片603右端之間，閥片垂直導向限位塊605設置在截止閥片603上下兩側，閥片水平導向限位塊608設置在截止閥片603上側，截止閥片上有一個放輸液管607的缺口。輸液時，將輸液管607放入截止閥片603的缺口中，此時，截止閥片603的掛鈎被銜鐵604頂住，缺口處於開放位置，輸液管607通行無阻。電磁鐵602在分機控制下通電時將銜鐵604吸住，截止閥片603與銜鐵604脫鉤，截止閥片603在彈簧606的推動下向左快速運動，其缺口將輸液管607擠在閥片垂直導向限位塊605上，將管子截止。用手推壓截止閥片603左端的手柄，可將輸液管607從閥片603缺口中取下或裝入。
另一種輸液管截止閥是蝸輪式的，參見圖8、圖9、圖10、圖11，在外殼614內設置直流電動機613，其軸上固定有蝸杆615，與蝸杆615嚙合有蝸輪623，固定在蝸輪623中心上有螺杆625，螺杆625上部的螺紋連接有主動活塞624，主動活塞624通過夾緊彈簧626支撐被動活塞621，主動活塞624和被動活塞621通過凸臺周向限位，被動活塞621與外殼614之間壓縮有剛性比夾緊彈簧626弱得多的復位彈簧627，當然也可以不設置此彈簧，而在被動活塞621與主動活塞624之間設置拉杆，在被動活塞621的上方通過門軸619設置在外殼614上輸液管倉門620，輸液管622可放置在輸液管倉門620與被動活塞621之間，在輸液管倉門620左側外殼614上通過門栓壓板610設置門栓609，門栓609向右可鎖住輸液管倉門620，在外殼614上設置門栓彈簧617將門栓609撥向右方，在外殼614上從下向上設置後退限位開關616和夾緊限位開關618。輸液時，打開輸液管倉門620，將輸液管622放入輸液管倉門620中輸液管位置，關閉輸液管倉門620並被門栓609鎖住。此時主動活塞624在鬆開位置，被動活塞621在復位彈簧627作用下與夾緊彈簧626和主動活塞624貼緊，也處於鬆開位置，如圖中所示的位置。當截止閥收到控制信號，直流電動機613正向轉動時，與直流電動機613同軸的蝸杆615拖動蝸輪623正轉，且蝸輪623帶著螺杆625轉動。與螺杆625配合的主動活塞624被轉動的螺杆625拖動向輸液管622方向運動，即主動活塞624向輸液管622運動，後退開關616閉合，同時主動活塞624推動夾緊彈簧626和被動活塞621向輸液管622方向運動。直到被動活塞621的頂尖將輸液管622擠壓變形並緊靠在輸液管倉門620上且截流，此時主動活塞的繼續運動開始壓縮夾緊彈簧626，一是確保輸液管的截止，二是能夠打開夾緊限位開關618，切斷直流電動機613的正轉電路，直流電動機613停止轉動，此時輸液管截止完成。向左撥動門栓609，使輸液管倉門620與門栓609拖扣，即可打開輸液管倉門620，取出輸液管622。在下一次使用前，先按動後退按鈕612，讓直流電動機613反轉，蝸輪623反轉帶動主動活塞624後退至原始位置時，主動活塞623斷開後退限位開關616，切斷直流電動機613反轉電路，停止轉動，同時復位彈簧627推動著被動活塞621跟隨主動活塞624回到原始位置。所以主動活塞624的行程是受夾緊限位開關618和後退限位開關616限制的，不會造成因活塞超程使輸液管或截止閥部件受到損傷。門栓壓板610用於限制門栓609作直線運動。門栓彈簧617用於使門栓609復位。直流電動機採用微型玩具電機，後退開關611與直流電動機613組成的換向電路原理見圖11。當直流電動機613正轉帶動主動活塞624完成輸液管622截止後，取出輸液管622，按動後退按鈕612時，後退開關611的兩個常閉觸點斷開直流電機613的正轉迴路，即Vc與OUT52。同時後退開關611的兩個常開觸點閉合接通直流電動機613的反轉迴路，即V+與Vss。由於直流電動機613正轉電源由分機的開關管提供，且當完成截止輸液管622動作後，此電源要自動延時關閉。所以直流電動機613反轉時需用分機上穩壓前的直流電源V+和Vss。直流電動機613正轉使活塞到達輸液管截止位置時，正轉迴路上的限位開關618的常閉觸點斷開正轉迴路。當直流電動機613反轉使活塞退到限位開關616時，其常閉觸點斷開反轉迴路。
本監護儀在使用時，參照圖12，適合床位固定病房的監護。以32個固定床位的病房為例，將監護儀主機701安置於工作人員值班室，與懸掛在牆壁上的住院病人視板702通過26線的電纜線相連接；主機輸出的4根母線引到各個病床前的牆上，與固定在牆上的各分機703相連接，這四根母線是二根電源線、一根分機編碼脈衝線、一根信號輸出線。當某床進行靜脈注射時，將紅外線檢測裝置704的電纜線插頭與分機703上對應的插口接上。輸液管截止閥705的控制線是由紅外線檢測裝置704上的一根截止閥控制線OUT52、二根電源線V+和Vc、一根地線Vss共四線與分機703連接的。因輸液時，一定需要截止閥705，所以將紅外線檢測裝置704與輸液管截止閥705共用同一束七芯電纜。操作時，把輸液瓶放在紅外線檢測裝置704上使之能按下開關406即分機原理圖上的SW接通電源；將輸液針頭插入瓶中，將輸液管放入截止閥705的管倉中，使之穿過截止閥705。此時主機701便對本輸液床位進行實時監測，當藥液液面下降到應處理液面水平線407時，分機703開始向主機701發送報警信號，請求護理人員前來處理。如果沒來人處理，液面繼續下降至需緊急處理液面水平線408時，分機703向主機701發送緊急呼叫信號並控制截止閥705截止輸液管。如果某床位按動了急呼按鈕，主機701也會知道哪個床位在緊急呼叫並控制視板進行聲光顯示，提示醫護人員。視板702上有32個病人卡片706，每個卡片上有與之對應的床號708和發光管707。因此，本實例可同時對32個床位的病人進行靜脈注射和緊急呼叫的監護。將多塊視板串接起來並增加分機數量改變床位編碼可以擴大監護範圍。
權利要求
1.一種集團式病房靜脈注射監護儀，涉及主機和視板，主機含有基本單片機電路、顯示電路和輸入輸出接口電路，輸入輸出接口電路的輸入電路由電流電壓轉換電路和電壓比較器構成，輸出電路由向外輸出的光電耦合放大電路以及發光管和蜂鳴器構成，視板為發光管矩陣，視板與主機用排線連接，其特徵在於該監護儀還設置分機、紅外線檢測裝置和輸液管截止閥，分機通過主機上的輸入輸出接口電路與主機相連，分機由電源開關電路、紅外線電流脈衝發生器、紅外信號處理電路、解碼電路、信號分配電路和同步電路構成，由主機引入的電源通過兩個電源開關迴路與分機相通，紅外線脈衝發生器由時基電路(U504)及外圍元件組成，紅外信號處理電路由運算放大器比較器(U506B)、非門(U508E)及外圍阻容元件構成，解碼電路由計數器(U501)和數據比較器(U502)構成，計數器(U501)通過光耦(O501)與主機發來的計數編碼脈衝CLOCK時鐘脈衝信號相連，數據比較器(U502)的輸出打開信號分配電路，信號分配電路是由與門、非門構成的邏輯電路和運放(U506A)構成，對不同工作狀態輸出不同電流輸入到主機，同步電路由D觸發器(U507B)和電壓比較器(U506C)構成，紅外線檢測裝置由紅外線發射管(404)和紅外線傳感器(405)構成，二者分別接在紅外線電流脈衝發生器的輸出和紅外信號處理電路的輸入上，輸液管截止閥連接在分機的D觸發器(U507A)的輸出端上。
2.根據權利要求1所述的集團式病房靜脈注射監護儀，其特徵在於視板上還設置有矩陣分塊電路，連接在主機顯示電路和發光管矩陣之間，由選擇開關(K)、與門(U301、U302、U303、U304)、或非門(U305、U306)和開關管(P301、P302、P303、P304)組成，與門(U301、U302、U303、U304)的一個輸入端分別接16根來自主機的行線，另一個輸入端通過選擇開關(K)接電源正極，其輸出端分別接或非門(U305、U306)輸入端，或非門(U305、U306)的輸出端接開關管(P301、P302、P303、P304)的基極，開關管(P301、P302、P303、P304)的輸出端為選擇的行線。
3.根據權利要求1或2所述的集團式病房靜脈注射監護儀，其特徵在於在中部為錐形口的環形外殼(401)兩側的錐形壁上安裝紅外線發射管(404)和紅外線傳感器(405)，二者都被不透光材料包裹著，紅外線發射管(404)前端有紅外線發射導光孔(409)，紅外線傳感器(405)前端有紅外線傳感器導光孔(410)，兩個導光孔的軸線與垂直方向上形成的夾角一致，並且二者在外殼(401)錐形壁上的高度一致，在外殼(401)內部設置有按鈕開關(406)，按鈕開關(406)的傳動臂高出外殼(401)的錐形壁，紅外線發射管(404)與紅外線傳感器(405)分別接在紅外線電流脈衝發生器的輸出端和紅外信號處理電路的輸入端上。
4.根據權利要求1或2所述的集團式病房靜脈注射監護儀，其特徵在於輸液管截止閥由殼體(601)、電磁鐵(602)、截止閥片(603)、銜鐵(604)，閥片垂直導向限位塊(605)、彈簧(606)和閥片水平導向限位塊(608)構成，在殼體(601)的上端左側設置電磁鐵(602)，在其下方設置截止閥片(603)，電磁鐵的銜鐵(604)的右端卡在截止閥片(603)的掛構上，截止閥片(603)右端的導向柱上套有彈簧(606)，彈簧(606)被壓縮在殼體(601)右壁與截止閥片(603)右端之間，閥片垂直導向限位塊(605)設置在截止閥片(603)前後兩側，閥片水平導向限位塊(608)設置在截止閥片(603)上側，截止閥片(603)上有一個放置輸液管(607)的缺口。
5.根據權利要求1或2所述的集團式病房靜脈注射監護儀，其特徵在於輸液管截止閥是由電機帶動蝸輪式的，在外殼(614)內設置由直流電動機(613)帶動的蝸杆(615)、蝸輪(623)，固定在蝸輪(623)中心的螺杆(625)上通過螺紋連接有主動活塞(624)，主動活塞(624)通過夾緊彈簧(626)支撐有被動活塞(621)，主動活塞(624)和被動活塞(621)周向限位，在外殼(614)上設置輸液管倉門(620)，位置在被動活塞(621)的上方。
6.根據權利要求1或2所述的集團式病房靜脈注射監護儀，其特徵在於在主機上還設置了由二進位計數器(U116)，單穩態觸發器(U117)和外圍元件組成的防止電幹擾造成單片機工作失常的看門狗電路。
全文摘要
本發明公開了一種集團式病房靜脈注射監護儀，它由主機、視板、分機、紅外檢測裝置和輸液管截止閥構成。由主機對本病區所有病床進行循環監護，病床上的分機把有關工作情況實時地傳遞給主機，主機把所有病床上的信息處理後將結果送往視板，用聲光形式顯示各種情況。該監護儀用於床位固定的病房靜脈注射情況集中監護。
文檔編號G08C19/00GK1144697SQ9611568
公開日1997年3月12日 申請日期1996年2月15日 優先權日1996年2月15日
發明者鄭君, 任麗 申請人:鄭君