一種人工心肺機(jī)氧合器液位監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】一種人工心肺機(jī)氧合器液位監(jiān)測(cè)裝置，包括監(jiān)測(cè)探頭以及與其連接的信號(hào)處理器，監(jiān)測(cè)探頭包括發(fā)送裝置與接收裝置，信號(hào)處理器包括單片機(jī)芯片、溫度傳感器、數(shù)字顯示器和信號(hào)報(bào)警器，監(jiān)測(cè)探頭設(shè)置于氧合器內(nèi)壁上，探頭與內(nèi)壁間涂有凝膠。發(fā)送裝置包括超聲波發(fā)射換能器、反相器及外圍放大器。接收裝置包括超聲波接收換能器、接收芯片及濾波電路。本實(shí)用新型采用超聲波測(cè)距法實(shí)現(xiàn)人工心肺機(jī)氧合器的液位測(cè)量，測(cè)量精度和安全效能得到很大提高，有利于醫(yī)療工作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控氧合器的準(zhǔn)確液位和人工心肺機(jī)的運(yùn)行情況，能有效避免相關(guān)醫(yī)療事故的發(fā)生，為患者的生命健康安全提供保障。
【專利說(shuō)明】一種人工心肺機(jī)氧合器液位監(jiān)測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及醫(yī)療設(shè)備器械【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種人工心肺機(jī)氧合器液位監(jiān)測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在心臟外科手術(shù)中，人工心肺機(jī)是尤為重要的醫(yī)療器械，它完成從靜脈系統(tǒng)引出靜脈血，并在體外氧合，再經(jīng)血泵將氧合血輸回動(dòng)脈系統(tǒng)的全過(guò)程，用于心臟手術(shù)的體外循環(huán)、肺移植的輔助呼吸、急性呼吸衰竭的輔助治療等，可以說(shuō)是手術(shù)患者的生命線。而人工心肺機(jī)氧合器是將血液通過(guò)一種可通透性膜，即膜的一側(cè)是血液通過(guò)，另一側(cè)是氧氣、雙氧水平衡液、或其它含氧的液體通過(guò)，隔著這種通透性膜，氧氣、雙氧水平衡液、或其它含氧的液體中的氧分子可自由滲透到血液中，二氧化碳可自由透出來(lái)，以提高血液的血氧含量和氧分壓、降低二氧化碳含量及二氧化碳分壓的治療裝置。
[0003]由于氧合器的重要性，當(dāng)前存在多種設(shè)計(jì)及改進(jìn)方案，申請(qǐng)?zhí)枮?00620062396.3的實(shí)用新型公開了一種血液氧合儀，其包括血液回路和氧合液回路，該血液回路包括血路管動(dòng)脈端、血泵、抗凝劑注射裝置、氧合器和血路管靜脈端，血路管動(dòng)脈端經(jīng)過(guò)血泵連接抗凝劑注射裝置、氧合器上端，氧合器下端連接血路管靜脈端，該氧合液回路包括氧氣或氧合液容器、氧合液管、氧合液泵、氧合器和廢液容器，氧氣或氧合液容器連接氧合液管，并經(jīng)過(guò)氧合液泵連接氧合器，再?gòu)难鹾掀魃隙私?jīng)由氧合液泵連接廢液容器，血液回路和氧合液回路通過(guò)氧合器相接。本實(shí)用新型血液氧合儀具有多功能血液凈化作用、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可
O
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮?01220401515.9的實(shí)用新型公開了透析靜脈壺體外氧合器，包括靜脈壺，所述靜脈壺的內(nèi)部設(shè)置有中空纖維型的膜式氧合器，所述靜脈壺下部設(shè)置有血液流入管，上部設(shè)置有血液流出管；所述靜脈壺的左上側(cè)設(shè)置有氧氣進(jìn)入管，右下側(cè)設(shè)置有氧氣、二氧化碳排出管；所述靜脈壺的上端設(shè)置有靜脈壓監(jiān)測(cè)管和加藥管。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、費(fèi)用低廉、治療風(fēng)險(xiǎn)低等優(yōu)點(diǎn)，在透析或?yàn)V過(guò)中同時(shí)氧合，提高了效率，降低了風(fēng)險(xiǎn)，改善了病人狀態(tài)，不僅降低了透析病人低氧血癥所造成的嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生，還提高了多臟衰救治的成功率；可以得到廣泛的臨床應(yīng)用和普及，可產(chǎn)生巨大的臨床效果和經(jīng)濟(jì)效益。
[0005]然而，涉及人工心肺機(jī)氧合器，最常見的醫(yī)療事故就是在體外循環(huán)過(guò)程中，外界氣體被注入體內(nèi)，其原因在于氧合器的液體排空，因此必須嚴(yán)格實(shí)時(shí)監(jiān)控氧合器的準(zhǔn)確液位，故而對(duì)于此類液位監(jiān)測(cè)裝置的要求也比較高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種人工心肺機(jī)氧合器液位監(jiān)測(cè)裝置，采用非接觸式超聲檢測(cè)法，測(cè)量精度高，監(jiān)測(cè)報(bào)警效果好，抗干擾能力強(qiáng)，安全效能和使用性能均能得到很大提聞。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的所采用的技術(shù)方案是:一種人工心肺機(jī)氧合器液位監(jiān)測(cè)裝置，包括監(jiān)測(cè)探頭以及與其連接的信號(hào)處理器，所述監(jiān)測(cè)探頭包括發(fā)送裝置與接收裝置，所述信號(hào)處理器包括單片機(jī)芯片、溫度傳感器、數(shù)字顯示器和信號(hào)報(bào)警器，所述溫度傳感器、所述數(shù)字顯示器、所述信號(hào)報(bào)警器分別與所述單片機(jī)芯片連接。
[0008]所述監(jiān)測(cè)探頭設(shè)置于所述氧合器內(nèi)壁上，探頭與內(nèi)壁間涂有凝膠。
[0009]所述發(fā)送裝置包括超聲波發(fā)射換能器、反相器及外圍放大器。
[0010]所述接收裝置包括超聲波接收換能器、接收芯片及濾波電路，所述濾波電路為阻容耦合形式的兩級(jí)放大濾波電路，所述接收芯片為紅外線檢波接收電路集成芯片。
[0011]所述單片機(jī)芯片為MCS-51系列可編程微控制器。
[0012]在本實(shí)用新型中，監(jiān)測(cè)探頭設(shè)置于氧合器內(nèi)壁上，探頭與內(nèi)壁間涂有凝膠，具有很好的附著性和固定性，探頭的安裝平面位于內(nèi)壁側(cè)面五分之四高度，安裝平面過(guò)高會(huì)增加預(yù)充量，安裝平面過(guò)低會(huì)給操作帶來(lái)不便。信號(hào)處理器連接于氧合器外部，數(shù)字顯示器與信號(hào)報(bào)警器便于操作人員觀察，溫度傳感器可以采用貼附式感溫元件貼合于氧合器外壁，也可以通過(guò)外引的溫度探頭設(shè)置于氧合器內(nèi)壁上，不同測(cè)溫模式時(shí)，調(diào)取的溫度報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)不同，內(nèi)外壁之間溫差存在3° C至10° C區(qū)間，可視具體情況進(jìn)行設(shè)置。
[0013]監(jiān)測(cè)探頭包括發(fā)送裝置與接收裝置，均應(yīng)用了超聲波測(cè)量原理，其中，發(fā)送裝置包括超聲波發(fā)射換能器、反相器及外圍放大器；超聲波發(fā)射換能器與多個(gè)反相器組成發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路，
[0014]通過(guò)脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)用推挽形式將信號(hào)加到超聲波換能器的兩端，提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度；接收裝置包括超聲波接收換能器、接收芯片及濾波電路，濾波電路為阻容耦合形式的兩級(jí)放大濾波電路，接收芯片為紅外線檢波接收電路集成芯片，接收芯片的信號(hào)在傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)之前，要經(jīng)過(guò)濾波電路，濾波電路將芯片輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大后濾波輸出。
[0015]信號(hào)處理器的控制核心是單片機(jī)芯片，單片機(jī)主要完成以下功能，一是超聲監(jiān)測(cè)探頭驅(qū)動(dòng)信號(hào)的發(fā)送與測(cè)距信號(hào)的接收與信息顯示，二是氧合器運(yùn)行時(shí)溫度信號(hào)的采集與信息顯示，三是根據(jù)單片機(jī)數(shù)據(jù)寄存器中的定值信息，對(duì)距離信號(hào)和溫度信號(hào)進(jìn)行報(bào)警判斷，決定是否啟動(dòng)報(bào)警器。
[0016]在進(jìn)行超聲驅(qū)動(dòng)發(fā)送與接收時(shí)，單片機(jī)可以通過(guò)內(nèi)部硬件設(shè)定或封裝子程序的調(diào)取，實(shí)現(xiàn)采樣、比較、中斷、脈沖信號(hào)發(fā)出等一系列操作，例如通過(guò)子程序控制功能引腳輸出信號(hào)脈沖群，以推挽形式加到放大器的初級(jí)，推挽方式為低阻，用來(lái)保證口線上不分走電壓或分走極小的電壓，放大器升壓后，信號(hào)推動(dòng)超聲波發(fā)射換能器發(fā)射出去。在接觸到反射面后，超聲波接收換能器將接收到的障礙物反射波傳送到濾波放大器進(jìn)行放大濾波，這是一個(gè)阻容耦合形式的高增益、低噪聲放大器，在對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行檢波后，將檢測(cè)回波送回單片機(jī)接收端，完成信號(hào)采集過(guò)程。
[0017]單片機(jī)一方面將接收到的超聲檢波信號(hào)與溫度傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為通用數(shù)字信號(hào)，傳輸給外部連接的數(shù)字顯示器，另一方面將距離與溫度的數(shù)字信號(hào)與內(nèi)部程序存儲(chǔ)的臨界報(bào)警值進(jìn)行大小比較，若達(dá)到或超過(guò)臨界報(bào)警值，執(zhí)行中斷子程序，并將報(bào)警信號(hào)傳輸給外部信號(hào)報(bào)警器，從而實(shí)現(xiàn)顯示與報(bào)警功能。
[0018]由于超聲波測(cè)距是通過(guò)不斷檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，此波速受傳輸介質(zhì)溫度影響，故而監(jiān)測(cè)探頭外圍所連接溫度傳感器，不僅可以監(jiān)測(cè)氧合器運(yùn)行溫度值，還可以通過(guò)所檢測(cè)的不同溫度值，調(diào)用單片機(jī)數(shù)據(jù)寄存器在不同溫度下所存儲(chǔ)的波速值，使計(jì)算距離更加準(zhǔn)確。
[0019]本實(shí)用新型采用超聲波測(cè)距法實(shí)現(xiàn)人工心肺機(jī)氧合器的液位測(cè)量，測(cè)量精度和安全效能得到很大提高，有利于醫(yī)療工作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控氧合器的準(zhǔn)確液位和人工心肺機(jī)的運(yùn)行情況，能有效避免相關(guān)醫(yī)療事故的發(fā)生，為患者的生命健康安全提供保障。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本實(shí)用新型的發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路圖。
[0022]圖3是本實(shí)用新型的兩級(jí)放大濾波電路圖。
[0023]圖4是單片機(jī)超聲波驅(qū)動(dòng)子程序流程。
[0024]圖5是單片機(jī)測(cè)距子程序流程。

【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1至圖5所示:一種人工心肺機(jī)氧合器液位監(jiān)測(cè)裝置，包括監(jiān)測(cè)探頭以及與其連接的信號(hào)處理器，監(jiān)測(cè)探頭設(shè)置于氧合器內(nèi)壁上，探頭與內(nèi)壁間涂有凝膠；監(jiān)測(cè)探頭包括發(fā)送裝置11與接收裝置12，發(fā)送裝置11包括超聲波發(fā)射換能器1、反相器2及外圍放大器3 ;接收裝置12包括超聲波接收換能器4、接收芯片5及濾波電路6，濾波電路為阻容耦合形式的兩級(jí)放大濾波電路，接收芯片為紅外線檢波接收電路集成芯片；信號(hào)處理器包括單片機(jī)芯片7、溫度傳感器8、數(shù)字顯示器9和信號(hào)報(bào)警器10，溫度傳感器8、數(shù)字顯示器9、信號(hào)報(bào)警器10分別與單片機(jī)芯片7連接；單片機(jī)芯片為MCS-51系列可編程微控制器。
[0026]發(fā)送裝置包括超聲波發(fā)射換能器、反相器及外圍放大器；超聲波發(fā)射換能器與多個(gè)反相器組成發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路，由單片機(jī)外接引腳輸出脈沖群作為驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)，此信號(hào)為脈寬250 μ s,載波40kHz的方波信號(hào)，信號(hào)一路經(jīng)一級(jí)反向器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極，另一路經(jīng)兩級(jí)反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極，用這種推挽形式將方波信號(hào)加到超聲波換能器的兩端，可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。輸出端采兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。上位電阻R1、R2—方面可以提高反向器輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力，另一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時(shí)間，反相器可選取抗干擾能力強(qiáng)的六反相施密特觸發(fā)器，如74LS14。接收裝置包括超聲波接收換能器、接收芯片及濾波電路，接收芯片為紅外線檢波接收電路集成芯片，如集成芯片CX20106A，具有很好的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。通過(guò)適當(dāng)更改輸出端電容的大小，還可以改變接收電路的靈敏度和抗干擾能力。接收芯片的信號(hào)在傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)之前，要經(jīng)過(guò)濾波電路，濾波電路為阻容耦合形式的兩級(jí)放大濾波電路，將芯片輸入信號(hào)，通過(guò)引入電容到共射級(jí)電路!\的基極，由?\放大后反映在?\集電極上，再經(jīng)下級(jí)引入電容到Τ2，放大后反映在Τ2集電極上，最后得到輸出信號(hào)通過(guò)OUT端口輸出。
[0027]信號(hào)處理裝置包括單片機(jī)芯片以及分別與之相連的溫度傳感器、數(shù)字顯示器和信號(hào)報(bào)警器。單片機(jī)芯片為MCS-51系列可編程微控制器，采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差，可以通過(guò)內(nèi)部硬件設(shè)定或封裝子程序的調(diào)取，實(shí)現(xiàn)采樣、比較、中斷、脈沖信號(hào)發(fā)出等一系列操作。本實(shí)用新型中，單片機(jī)用預(yù)設(shè)P端口輸出超聲波換能器所需的40kHz的方波信號(hào)，利用外中斷口監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)，隨后一方面將接收到的返回信號(hào)轉(zhuǎn)換為通用數(shù)字信號(hào)，傳輸給外部連接的數(shù)字顯示器，另一方面將數(shù)字信號(hào)與內(nèi)部程序存儲(chǔ)的臨界報(bào)警值進(jìn)行大小比較，若達(dá)到或超過(guò)臨界報(bào)警值，執(zhí)行中斷子程序，并將報(bào)警信號(hào)傳輸給外部信號(hào)報(bào)警器，從而實(shí)現(xiàn)超聲波測(cè)距的顯示與報(bào)警功能。
[0028]由于超聲波測(cè)距是通過(guò)不斷檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)間差T，然后求出距離S=C*T/2，式中的C為超聲波波速，此波速受傳輸介質(zhì)溫度影響，故而設(shè)置溫度傳感器，不僅可以監(jiān)測(cè)氧合器運(yùn)行溫度值并進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，而且通過(guò)檢測(cè)的不同溫度值，調(diào)用不同溫度下的波速值，例如油箱內(nèi)溫度為0°C時(shí)，計(jì)算子程序可調(diào)用聲波速度為323 m/s ;當(dāng)油箱內(nèi)溫度為30°C時(shí)，計(jì)算子程序可調(diào)用聲波速度為349 m/s，這樣可以使計(jì)算距離更加準(zhǔn)確。
[0029]本實(shí)施例中，人工心肺機(jī)的外部運(yùn)行報(bào)警溫度為65° C，當(dāng)溫度傳感器采用貼附式感溫元件貼合于氧合器外壁時(shí)，報(bào)警定值即設(shè)為65° C ;當(dāng)溫度傳感器通過(guò)外引的溫度探頭設(shè)置于氧合器內(nèi)壁上時(shí)，由于內(nèi)外壁之間溫差存在3° C至10° C區(qū)間，本實(shí)施例中取溫差為5° C，此時(shí)的報(bào)警定值即設(shè)為70° C。
【權(quán)利要求】
1.一種人工心肺機(jī)氧合器液位監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:包括監(jiān)測(cè)探頭以及與其連接的信號(hào)處理器，所述監(jiān)測(cè)探頭包括發(fā)送裝置與接收裝置，所述信號(hào)處理器包括單片機(jī)芯片、溫度傳感器、數(shù)字顯示器和信號(hào)報(bào)警器，所述溫度傳感器、所述數(shù)字顯示器、所述信號(hào)報(bào)警器分別與所述單片機(jī)芯片連接。
2.如權(quán)利要求1所述的人工心肺機(jī)氧合器液位監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述監(jiān)測(cè)探頭設(shè)置于所述氧合器內(nèi)壁上，探頭與內(nèi)壁間涂有凝膠。
3.如權(quán)利要求1所述的人工心肺機(jī)氧合器液位監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述發(fā)送裝置包括超聲波發(fā)射換能器、反相器及外圍放大器。
4.如權(quán)利要求1所述的人工心肺機(jī)氧合器液位監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述接收裝置包括超聲波接收換能器、接收芯片及濾波電路，所述濾波電路為阻容耦合形式的兩級(jí)放大濾波電路，所述接收芯片為紅外線檢波接收電路集成芯片。
5.如權(quán)利要求1所述的人工心肺機(jī)氧合器液位監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述單片機(jī)芯片為MCS-51系列可編程微控制器。
【文檔編號(hào)】G01F23/296GK204154356SQ201420620119
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月25日
【發(fā)明者】周家旺 申請(qǐng)人:南陽(yáng)醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校第一附屬醫(yī)院