用于便攜式血液凈化系統(tǒng)中的氣泡監(jiān)測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及血液凈化領(lǐng)域，尤其涉及用于便攜式血液凈化系統(tǒng)中的氣泡監(jiān)測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣泡檢測器作為現(xiàn)在透析設(shè)備上的主要檢測器件，主要作用是在整個透析過程中實時地、連續(xù)地、可靠地檢測在血液體外循環(huán)的靜脈回流段是否有氣泡存在，防止氣體進入患者體內(nèi)引起氣體栓塞，確保透析患者的安全。當有空氣出現(xiàn)時，機器發(fā)出報警信號，使血夾關(guān)閉，阻止血液流回病人體內(nèi)。
[0003]一般常用的檢測方法有三種:(I)電容式檢測器；(2)紅外光電式檢測器；(3)超聲波式檢測器。由于超聲波檢測器具有強穿透能力，強抗干擾能力，可靠性高，在液體和氣體中衰減程度明顯等特點，用其原理檢測液體管路中的氣泡最容易實現(xiàn)，且靈敏度高、穩(wěn)定可靠，還能檢測出間隙很小的連續(xù)小氣泡，因此目前多采用超聲波檢測器作為氣泡檢測器。
[0004]超聲波檢測器的檢測原理:利用聲波在不同介質(zhì)的界面上會反射和折射，使傳導受到影響，聲音強度將會大幅度的減少。聲音信號在無氣泡的液體(血液)里，衰減率很小，大部分被接收器所接收;接收強度較大輸出電壓信號也較大。一旦液體中有氣泡存在，大部分聲波信號將要被氣泡所反射和折射，信號大幅度衰減，此時接收器接收到的聲音強度將會減少，輸出電壓信號也隨之變小。輸出電壓信號變小的程度可以反映氣泡體積的大小。體積越大的氣泡(或者數(shù)量更多的同體積氣泡)，引起電壓的改變越大。
[0005]超聲波檢測器的結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示，發(fā)射端I和接收端2安裝在血液導管3的兩側(cè)，檢測原理如圖2所示。
[0006]氣泡檢測頭安裝在在血液回路中，采用的是超聲波透射檢測法，在血液導管的兩側(cè)分別裝有超聲波發(fā)射和接收裝置;發(fā)射端內(nèi)設(shè)有發(fā)射電路，接收端內(nèi)設(shè)有接收電路。無氣泡時，超聲波通過媒質(zhì)血液到達檢測端，聲波的損耗不大，經(jīng)過換能器轉(zhuǎn)換為電信號時，用示波器能清晰地看到頻率為IMHz的正弦波，該信號在電路板上經(jīng)過處理后送人邏輯電路以保證機子的正常運作；當血液中出現(xiàn)氣泡時，由于聲波大部分被反射掉，那么在檢測端幾乎沒有聲波，反映到電路上則是原有的電信號沒有了，變成了低電平，這一變化將使邏輯電路電平發(fā)生相應翻轉(zhuǎn)，控制機器發(fā)出聲光報警并使血夾關(guān)閉，同時血栗停轉(zhuǎn)，阻止氣泡隨回流血液進人人體引起栓塞而危及病人生命安全。
[0007]現(xiàn)有氣泡檢測器存在以下缺陷:
[0008]第一，現(xiàn)有氣泡傳感器的檢測閥值一般在傳感器出廠時已經(jīng)標定，當血液中一有氣泡則立即報警，非常靈敏，但是這對于便攜式透析機就造成了一定的缺陷，因為便攜式透析機設(shè)計的目的是為了在野外或運動中治療而設(shè)計的，儀器經(jīng)常處于晃動當中，這時血液中會不斷產(chǎn)出微小的氣泡，并隨著血流而移動，這樣就造成了氣泡傳感器的不斷報警而無法使用；
[0009]第二，由于儀器的晃動會產(chǎn)生很多的干擾信號，影響傳感器的正常適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對上述問題中存在的不足之處，本發(fā)明提供用于便攜式血液凈化系統(tǒng)中的氣泡監(jiān)測裝置及方法。
[0011]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于便攜式血液凈化系統(tǒng)中的氣泡監(jiān)測裝置，包括超聲波氣泡探測器、信號處理器、比較器、CPU處理器和報警裝置；
[0012]所述超聲波氣泡探測器包括發(fā)射裝置和接收裝置，所述發(fā)射裝置和接收裝置安裝在血液導管的兩側(cè)；
[0013]所述信號處理器與接收裝置相連，用于對接收到的超聲波脈沖信號進行干擾信號消除并形成規(guī)則的矩形信號脈寬Tc;
[0014]所述比較器與信號處理器相連，所述CPU處理器分別與所述比較器、報警裝置相連;所述比較器用于將矩形信號脈寬Tc與設(shè)定的閥值進行比較，比較器內(nèi)設(shè)有大氣泡閥值Tcl，無氣泡和微量氣泡閥值為TcO，當TcgTcl，直接進入CPU處理器并啟動報警裝置；當TcSTcO時，直接過濾掉；當TcO<Tc<Tcl時，進入CPU處理器并進行累積計算，當每分鐘的累積量大于設(shè)定值T時啟動報警裝置。
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進，所述信號處理器包括干擾信號處理模塊和信號整形模塊，所述干擾信號處理模塊與所述接收裝置相連，所述信號整形模塊與所述干擾信號處理模塊相連。
[0016]作為本發(fā)明的進一步改進，所述干擾信號處理模塊包括有源帶通濾波電路、施密特觸發(fā)器和比較器中的一種或多種。
[0017]作為本發(fā)明的進一步改進，所述CPU處理器包括累加器，用于對Tc0<矩形信號脈寬Tc<Tcl的小氣泡進行累積計算。
[0018]本發(fā)明還公開了一種用于便攜式血液凈化系統(tǒng)中的氣泡監(jiān)測方法，包括:
[0019]步驟一、發(fā)射裝置發(fā)射超聲波脈沖信號A，接收裝置接收穿過血液導管的超聲波脈沖信號B;
[0020]步驟二、對超聲波脈沖信號B進行干擾信號消除，并對消除干擾后的信號進行整形，形成規(guī)則的矩形信號且矩形信號的脈寬為Tc;
[0021 ] 步驟三、通過比較器對信號脈寬Tc與比較器設(shè)定的小氣泡閥值TcO、大氣泡閥值Tc I進行比較:
[0022]TcgTcl，直接進入CPU處理器并啟動報警裝置；
[0023]Tc STcO，直接過濾掉；
[0024]TC0<TC<TC1，進入CPU處理器并進行累積計算，當每分鐘的累積量大于設(shè)定值T時啟動報警裝置。
[0025]作為本發(fā)明的進一步改進，所述閥值Tcl為20-100ul，Tc0為5-20ul，且Tcl>TcO。
[0026]作為本發(fā)明的進一步改進，所述設(shè)定值T為l-3ml/分鐘。
[0027]作為本發(fā)明的進一步改進，所述啟動報警裝置包括啟動聲光報警，血夾閉合，血栗停轉(zhuǎn)和肝素栗停轉(zhuǎn)。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0029]本發(fā)明公開的用于便攜式血液凈化系統(tǒng)中的氣泡監(jiān)測裝置及方法，通過設(shè)置信號處理模塊，將超聲波信號中的干擾信號消除，有效地屏蔽了實際應用環(huán)境中的各種干擾;同時將消除干擾后的信號整形為矩形信號，通過在比較器內(nèi)設(shè)置兩種閥值TcO、Tcl，判斷氣泡的大小，當脈寬不小于Tcl則直接報警，不大于TcO則直接忽略，介于TcO、Tcl之間通過CPU處理器進行累加，達到一定值則啟動報警裝置。本發(fā)明的氣泡監(jiān)測裝置的可靠性得到了大大加強，尤其在搖擺、振動野外戰(zhàn)地條件下，與原氣泡傳感器的區(qū)別非常明顯，即保證了氣泡的及時準確報警，又有效地屏蔽了各種干擾；同時，本發(fā)明可以通過調(diào)整閥值，改變儀器的靈敏度。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明【背景技術(shù)】中超聲波檢測器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖2為本發(fā)明【背景技術(shù)】中超聲波檢測器的檢測原理圖；
[0032]圖3為本發(fā)明一種實施例公開的氣泡監(jiān)測裝置的框架圖；
[0033]圖4為本發(fā)明一種實施例公開的氣泡監(jiān)測方法的流程圖。
[0034]圖中:1、發(fā)射端;2、接收端;3、血液導管;4、超聲波氣泡探測器;4-1、發(fā)射裝置;4-
2、接收裝置;5、信號處理器;5-1、干擾信號處理模塊;5-2、信號整形模塊;6、比較器;7、CPU處理器;8、報警裝置。
【具體實施方式】
[0035]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0036]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細描述:
[0037]實施例1:如圖3所示，本發(fā)明所述的一種用于便攜式血液凈化系統(tǒng)中的氣泡監(jiān)測裝置，包括超聲波氣泡探測器4、信號處理器5、比較器6、CPU處理器7和報警裝置8;
[0038]超聲波氣泡探測器4包括發(fā)射裝置4-1和接收裝置4-2，發(fā)射裝置4-1和接收裝置4-2安裝在血液導管3的兩側(cè)；
[0039]信號處理器5包括干擾信號處理模塊5-1和信號整形模塊5-2，干擾信號處理模塊5-1與接收裝置4-2相連，用于對接收裝置4-2接收到的超聲波脈沖信號中的干擾信號進行消除。由于儀器的晃動會產(chǎn)生很多的干擾信號，也會影響傳感器的正常適用，因此，也應該加以消除此類干擾信號，干擾信號一般多為高頻小信號，對這種干擾信號多從硬件和軟件兩方面加以消除。硬件方面，在干擾信號處理模塊5-1內(nèi)增加有源