CN110898290B - 一种多功能便携式输液装置及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种多功能便携式输液装置及方法，包括微控制器以及依次连接的弹性储液器、流量调节装置、流量检测装置、水压盒和输液管，所述流量调节装置包括固定流阻器和可变流阻器，所述流量检测装置包括第一毛细管和第二毛细管，当只有第一毛细管和可变流阻器工作时为微量输液状态；当第一毛细管、第二毛细管、固定流阻器和可变流阻器同时工作时，为常规输液状态；本公开能够精确的测量和控制输液速度和输液量，能对气泡、空液、漏液和输液管阻塞等异常情况进行报警，并自动切断输液通路，同时能够实现微量输液与常规输液的转换，实现真正的输液智能控制。

Description

一种多功能便携式输液装置及工作方法
技术领域
本公开涉及输液装置技术领域，特别涉及一种多功能便携式输液装置及工作方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
静脉输液是一种最常用的临床治疗方法，是护理专业的一项常用给药治疗技术。临床上应根据药物和患者情况不同配以适当的输液速度。输液过快，可能会导致中毒，更严重时会导致水肿和心力衰竭。输液过慢则可能发生药量不够或无谓地延长输液时间，使治疗受影响并给患者和护理工作增加不必要的负担。
本公开发明人发现，(1)常规临床输液，普遍采用挂瓶输液，并用眼睛观察，依靠手动夹子来控制药滴速度，不易精确控制输液速度，而且工作量大；(2)目前常规的打点滳医护人员是根据滴数来调节输液量的，但因滳数的大小受液体粘度，导管内径的影响在实际中出入很较大，误差甚至达到了30％以上；(3)目前的流量计的最小检测流量值较大，市场上常用的流量计最小流量检测值大约为十几毫升/小时(而且价格很高)，而目前微量输液泵在几毫升调节，即目前的流量计完全无法满足输液过程中的流量检测的需求，因此也无法实现对输液量的闭环控制；(4)常规的小流调节都是靠移动芯来调节门的开口大小，对微小流量很小的移动行程也会产生很大的流量变化，即目前的微小流量调节完全无法满足微量输液过程中的流量调节需要；(5)目前的气泡传感器可采用超声检测和光电检测，超声检测成本相对较高，并且传感器与输液管要求紧密接触(减少管子表面反射和声阻抗)，而光电检测结构简单，成本低，输液管与光电检测装置的配合要求低，其原理是利用气泡产生的光强变化进行检测的，但是光电检测的方式容易受输液管和被输液体透光率(如不同的药液透光不同)、光源变化、灰尘及光敏元件对温度变化敏感等因素的影响，同时其不易采用增加光强的办法来减少上述因素的影响，因为增加光强会降低探测气泡的分辨率(灵敏度低)，即不利于对小气泡的检测，并且还会对某些药液产生光污染，因而限制了其实际应用；(6)现有的输液装置输出药量后不可控(即没有反馈)，虽然可以匀速的推动注射器，向输液管中注入药液，但注入输液管后就不可控制了，不能对管路中出现流量异常情况进行检测，如当输液出现鼓针阻塞等。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种多功能便携式输液装置及工作方法，能够精确的测量和控制输液速度和输液量，能对气泡、空液、漏液和输液管阻塞等异常情况进行检测并报警，并自动切断输液通路，同时能够实现微量输液与常规输液的转换，实现了真正的输液智能控制。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
本公开第一方面提供了一种多功能便携式输液装置。
一种多功能便携式输液装置，包括微控制器以及依次连接的弹性储液器、流量调节装置、流量检测装置、水压盒和输液管；所述弹性储液器用于提供带压力的液体到流量检测装置，所述流量检测装置用于实时检测液体流量并传输给微控制器，所述流量调节装置用于根据微控制器的指令进行流量调节；
所述流量检测装置包括毛细管和设于毛细管两端的同型号的压力传感器，所述压力传感器与微控制器通信连接，当液体通过毛细管时，所述微控制器根据泊肃叶定律利用毛细管两端液体的压力差进行输液流量检测；
所述毛细管的入液端与流量调节装置的出液端连接，所述毛细管的出液端与水压盒连接，所述输液袋设置在水压盒内，且所述水压盒内充满液体，所述输液袋的输出端口与输液管连接；
所述毛细管包括并联的第一毛细管和第二毛细管，所述第二毛细管所在管路上设有第一阻断器，所述第一阻断器与微控制器通信连接，通过控制第二毛细管的通断实现流量检测装置的量程控制。
作为可能的一些实现方式，所述流量调节装置包括凸轮与微型减速电机、定卡件、动卡件和方形滑杆；
所述第一可变流阻器的一端与第一连接件连接，所述第一连接件通过定卡件固定，所述第二可变流阻器的一端与第三连接件连接，所述第一连接件和第三连接件均通过定卡件固定，所述定卡件固定在滑套上，所述第一连接件通过水路连接管与流量检测装置的入液端连接；
所述第一可变流阻器另一端与第二连接件连接，所述第二可变流阻器的另一端与第四连接件连接，所述第二连接件和第四连接件均与动卡件固定连接，所述动卡件与方形滑杆的端部固定连接，所述第二连接件的入液端与弹性储液器的出液端连接，所述方形滑杆始终与可变流阻器平行；
所述凸轮与微型减速电机通过微型减速电机驱电路与微控制器通信连接，微控制器根据检测到的输液流量值，利用凸轮与微型减速电机，实时控制微型减速电机旋转带动凸轮转动，带动方形滑杆沿滑套滑动进而移动动卡件，通过带动第一可变流阻器和第二可变流阻器的伸缩调节水的流量使流量稳定在给定值上。
作为进一步的限定，所述流量调节装置还包括固定流阻器，固定流阻器和第二可变流阻器并联，弹性储液器的出液端分别与第二连接件的入液端连接，第四连接件的入液端和固定流阻器的入液端汇流在一起后通过第三阻断器与弹性储液器的出液端连接，所述第三阻断器与微控制器通信连接，通过控制固定流阻器和第二可变流阻器的通断实现常规输液与微量输液的转换。
作为更进一步的限定，所述第一阻断器或者第二阻断器包括阻断器壳体、第一铁芯、第一线圈、液体管路连接硅胶管、磁铁、第二线圈和第二铁芯，所述阻断器壳体内设有滑道，所述磁铁设置在滑道内，且所述磁铁的N极与第二铁芯位置相对，磁铁的S极和第一铁芯之间设有垂直于滑道设置的液体管路连接硅胶管；
当需要开通时，让第一线圈中通以瞬时电流，使第一铁芯产生与磁铁极性相同的磁极把磁铁推向第二铁芯处，并吸合在第二铁芯上，当需要再次阻断时，让第二线圈中通以瞬时电流，使第二铁芯产生与磁铁极性相同的磁极把磁铁推向第一铁芯处并吸合在第一铁芯上以压住硅胶管使其断流。
作为可能的一些实现方式，所述第二毛细管的管径大于第一毛细管的管径。
作为可能的一些实现方式，所述输液管通过穿刺器与输液袋输注口连通至输液袋，所述穿刺器与输液管通过加药口组件连接，所述加药口组件上设有加液口，所述加液口上设有加液口护帽。
所述加药口组件设有检测口，所述检测口上覆盖有隔离膜，所述隔离膜与应变式压力传感器模块的压头接触，所述应变式压力传感器模块与微控制器连接，用于实时检测输液管中液体压力变化。
作为可能的一些实现方式，所述弹性储液器内设有弹性储液囊，所述弹性储液囊的一侧开有注液口，所述弹性储液囊上远离注液口的一侧开有出液端，所述出液端与第五连接件连接，所述弹性储液器开有第一通孔，所述第五连接件的出液端利用水路连接管穿过第一通孔后与硅胶管连接，所述硅胶管的一端通过第六连接件固定在第一通孔的位置，所述硅胶管的另一端与推拉件固定连接；
所述弹性储液器上还开有第二通孔，所述第五连接件上还固定有方形推杆，所述方形推杆的另一端与推拉件固定连接，所述方形推杆与硅胶管平行，当弹性储液囊内充液体时，弹性储液囊推动方形滑杆滑动，进而带动硅胶管的拉伸，通过改变硅胶管的长度和管径以抵消弹性储液囊的压力变化，进而实现液体稳定泵出。
作为可能的一些实现方式，所述输液管上靠近针头端口接头的位置上设有检测用光纤式气泡传感器，所述检测用光纤式气泡传感器包括设置在输液管一侧的多根沿输液管方向并排设置的发射光纤和设置在输液管另一侧的与发射光纤相对的接收光纤，所述接收光纤的出光端口与第一光敏二极管相对设置，所述第一光敏二极管与微控制器通信连接。
作为进一步的限定，还包括设置在输液管上检测用光纤式气泡传感器的位置之后的参比用光纤式气泡传感器，所述参比用光纤式气泡传感器内的光纤设置与检测用光纤式气泡传感器完全相同，所述参比用光纤式气泡传感器和检测用光纤式气泡传感器内的发射光纤共用一个光源，所述参比用光纤式气泡传感器的发射光纤与第二光敏二极管相对设置，所述第二光敏二极管与微控制器通信连接，所述微控制器用于根据第一光敏二极管和第二光敏二极管的明暗程度对比判断是否有气泡产生。
本公开第二方面提供了一种多功能便携式输液装置的工作方法。
一种多功能便携式输液装置的工作方法，利用本公开第一方面所述的多功能便携式输液装置，当毛细管中有液体流动时，毛细管两端的压力传感器把相应的压力信号转换成电信号传输给微控制器，所述微控制器根据泊肃叶定律，得到毛细管中液体的流量Q为：
Q＝K(p2-p1)/η
其中，(p2-p1)为毛细管两端的压力差，η为液体的粘滞系数，K为毛细管的几何常数，K＝πR4/8L，R为毛细管内半径，L是毛细管长度，π为圆周率，通过查表得到参比液体其粘度η，进而计算得到毛细管中流动的液体的流量。
作为可能的一些实现方式，当第一阻断器和第三阻断器关断，此时第二毛细管断开，固定流阻器和第二可变流阻器断开，此时为微量输液状态；
当第一阻断器和第三阻断器开通，此时第二毛细管接入，固定流阻器和第二可变流阻器接入，第一毛细管、第二毛细管、固定流阻器、第一可变流阻器和第二可变流阻器同时工作，此时为常规输液状态。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
1、当第二毛细管和固定流阻器断开时，第一毛细管和可变流阻器工作，(所述可变流阻器为带芯的硅胶管)，此时为微量输液状态；当第二毛细管和固定流阻器打开时，将可变流阻器替换为不带芯的硅胶管，第一毛细管、第二毛细管、固定流阻器和可变流阻器同时工作，此时为常规输液状态，即通过转换可变流阻器和对相应阻断器的控制即可实现两种功能的转换，极大的提高了其实用性，拓展了其使用范围，具有极高的推广意义。
2、常规的小流量调节都是靠移动芯来调节门的开口大小，对微小流量很小的移动行程(零点几毫米变化)也会产生很大的流量变化，并且随着流量减小，门的可调比将下降，如果再小就难以进行流量的调节，本公开是通过拉伸硅胶管(可在二十多毫米变化)改变是流阻来实现调节流量的，可调节范围宽(可调节比大)，结构简单，加工装配精度要求低，不存在磨损问题。
3、本公开通设置水压盒，并把液体的流量转换成药液的流量且流量相同(液体不可压缩)，同时又不相混，这样可以通过检测液体的流量得到被输药液的流量，药液又不会被污染。通过间接的测量液体(可以是纯净水)即实现了精确输液，而且由于毛细管和调节器中流动的是纯净液体不会造成堵塞(对微小流量来说堵塞是比较突出的问题，因为取样毛细管和调节器的管径很细)，还解决了精确输液和成本高的矛盾(只更换输液袋和输液管，其它重复使用)，因此，使输液管路的成本和普通的一次使用输液器一样，因此一次性使用成本不高，为患者减轻经济负担。
4、本公开所述的光纤式气泡传感器，是利用气泡能引起光强的变化这一特性检测气泡的，其灵敏度对光源等的变化很敏感，本公开用参比的方法克服了这个缺陷，因为检测光敏二极管和参比光敏二极管用的是同一个光源照射，光源波动对两个光敏二极管产生的作用基本可以抵消(两个光敏二极管产生光电流变化一样)，即光敏二极管和电阻组成的电桥不产生输出。两个光敏二极管处在同样的环境中，温度和尘土的影响也相同，对两个光敏二极管产生的作用也基本可以抵消，只对气泡引起的光强变化敏感，并且还利用气泡匀速移动的特点对气泡信号和干扰信号进行识别，所以光纤式气泡传器灵敏度可以很高(稳定性好)，这样普通亮度发光二极管(低亮度LED)就能满足要求，低亮度也有利于对小气泡的检测(亮度高时小气泡引起的光强变化反差小)。
5、本公开所述的光纤式气泡传感器设置为多点检测，即发射光纤和接收光仟分为多对，在扫描电路的控制下沿着一小段输液管依次检测(扫描频率远大于气泡移动速度)，这样可以防止气泡被漏检，确万无一失。
6、本公开所述的输液泵还设置有与检测用光纤式气泡传感器相对应的参比用光纤式气泡传感器，通过设置参比装置，解决了现有的输液泵气泡检测中容易受输液管和被输液体透光率、光源变化、灰尘及光敏元件对温度变化敏感等因素影响的问题，极大的提高了气泡检测的精度，降低了气泡进入人体引起气体栓塞造成呼吸不适的可能性。
7、本公开所述的流量传感器器，根据泊肃叶定律利用取样毛细管两端的压力传感器检测到的压力差进行流量检测，完全能够实对输液过程中的药液流量检测，相比于现有的流量传感器，其检测精度更高，能够更有效的实现输液量的闭环控制，而且，本公开所述的微小流量传感器只需要毛细管和压力传感器的配合即可实现高精度的流量检测，其成本远低于现有的产品，具体极高的使用和推广价值。
8、本公开通过设置弹性储液器，其主要是靠弹性储液囊收缩力作为动力，其开始弹性最大(储液囊中液体多时)，但硅胶管的管径也最细长度最长(被推杆拉伸为最大状态)，即流阻此时为最大，当弹性储液囊回弹时(储液囊中液体减小时)硅胶管的管径粗了和长度也变短了(推杆随储液囊回缩)即流阻也随其变小，即可以对弹性的变化引起储液囊中的液体泵出速度的变化进行自动补偿，从而实现了液体的稳定泵出，也即对注入药液速度的变化进行自动补偿。
9、本公开所述的液体阻断器，当磁铁与铁芯时吸合时，吸力压住了硅胶管，使其为阻断状态，当需要开通时，让第一线圈中通以瞬时电流，使第一铁芯产生与磁铁极性相同的磁极把磁铁推向第二铁芯处(同性相斥)，并吸合在第二铁芯上，当需要再次阻断时，让第二线圈中通以瞬时电流，使第二铁芯产生与磁铁极性相同的磁极把磁铁推向第一铁芯处并吸合在第一铁芯上，线圈仅在转换开关状态时通以瞬时电流，即阻断器具有自保持功能(不费电)，在进行有效阻断的情况下极大的节省了电量。常规的门由于芯与座密封要求很严，所以加工精度和装配精度要求很高，本阻断器密封严但加工和装配精度要求低，并且结构简单，不存在磨损问题，制造成本低。
10、本公开所述的输液管压力检测组件中的隔离膜与应变式压力传感器模块的压头接触，用于实时检测输液管中液体压力变化，从而实现了对鼓针等异常情况的检测，隔离膜把被输药液与应变式压力传感器模块隔离(使药液不会被污染)，但能把输液管路中的压力变化传递给压力传感器处(为检测鼓针等创造了条件)，应变式压力传感器模块可重复使用(只需更换输液管)，当发生异常情况(如鼓针)时进行报警，并自动切断输液通路，如鼓针后如果不报警和切断输液通路会造成医疗事故(实时保护患者安全)。
11、本公开采用囊弹性储液器作为动力，能够实现便携式输液，并且输液量是由毛细管流量传感器测控的，直正实现了输液过程不受位置限制(常规的便携式输液装置一般是由莫非氏滴管检测输液量的其必须垂直使用)，能背、挂、提、放，最适合于战地、灾区、野外抢救、病员运转途中输液和需要活动入厕的病员及婴、幼儿输液。
12、本装置能精确测量和控制输液速度，可精确测定和控制输液量，其液流线性度好，不产生脉动，能对气泡、空液、漏液和输液管阻塞等异常情况进行报警，并自动切断输液通路，实现了真正的输液智能控制，而且此外本装置还具有省电、结构简单、紧凑、体积小、重量轻、成本低廉、制造容易等优点。
附图说明
图1为本公开实施例1提供的多功能便携式输液装置的结构示意图。
图2为本公开实施例1提供的可变流阻器的结构示意图。
图3为本公开实施例1提供的弹性储液器的结构示意图。
图4为本公开实施例1提供的水压盒的结构示意图。
图5为本公开实施例1提供的光纤式气泡传感器的结构示意图。
图6为本公开实施例1提供的阻断器的结构示意图。
图7为本公开实施例1提供的输液管压力检测组件及应变式压力传感器模块的结构示意图。
图8为本公开实施例1提供的控制电路的框图。
图9为本公开实施例2提供的多功能便携式输液装置的结构示意图。
1、止流夹；2、加药口组件；2-1、加液口护帽；2-2、穿刺器；3、输液袋；3-1、输液袋输注口；4、水压盒；5、三通；6、第一压力传感器；7、第一毛细管；8、第二毛细管；9、第一阻断器；10、第二压力传感器；11、三通；12、凸轮与微型减速电机；13、弹簧；14、定卡件；15滑套；15-1、方形滑杆；16、第一可变流阻器；16-1、固定流阻器；16-2、第二可变流阻器；17、动卡件；18、第二阻断器；19、弹性储液器；20、放水阀；21、单向阀；21-1、凹形接口；22、检测用光纤式气泡传感器；23、发射光纤束；24、扫描电路；25、发光二极管；26、参比用光纤式气泡传感器；27、第三阻断器；28、输液管；29、检测用接收光纤束；30、检测用光敏二极管；31、参比用光敏二极管；32、凸透镜；33、参比用接收光纤束；34、过滤器；35、端口接头；36、第一连接件；36-1、第二连接件；36-2、第三连接件；36-3、第四连接件；37、硅胶管；38、凹形卡槽；39、凸形接头；40、推拉件；41、硅胶管；42、弹性储液囊；43、底座；44、方形推杆；45、第五连接件；46、弹性储液囊壳体；47、盒盖密封圈；48、密封卡扣；49、排气阀；50、水压盒盖；51、输液袋外接口密封圈；51-1、输液袋外接口；52、水压盒壳体；53、进水单向阀；54、凹形进水口；55、暗盒盖；56、光纤式气泡传感器暗盒壳体；57、第一铁芯；57-1、第二铁芯；58、第一线圈；59、水路连接硅胶管；60、磁铁；61、阻断器壳体；62、第二线圈；63、隔离膜；64、压头；65、固定帽；66、应变式压力传感器模块；67、微型减速电机驱电路；68、第一阻断器驱动电路；69、第二阻断器驱动电路；70、第三阻断器驱动电路；71、微控制器；72、音响驱动电路；73、第一放大电路；74、第二放大电路；75、温度传感器；76、显示模块；77、按键模块；78、水路连接管；79、空芯圆杆；80-出液孔。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
如图1-8所示，本公开实施例1提供了一种多功能便携式输液装置，包括输液管28、微控制器71以及依次连接的弹性储液器、流量调节装置、流量检测装置、水压盒和输液管；所述弹性储液器用于提供带压力的液体到流量检测装置，所述流量检测装置用于实时检测液体流量并传输给微控制器，所述流量调节装置用于根据微控制器的指令进行流量调节；
所述流量检测装置包括毛细管和设于毛细管两端的同型号的压力传感器，分别为第一压力传感器6和第二压力传感器10，第一压力传感器6和第二压力传感器10分别通过三通5和三通11接入到水路连接管中，所述第一压力传感器6和第二压力传感器10分别通过第一放大电路73和第二放大电路74与微控制器71通信连接，当液体通过毛细管时，所述微控制器71根据泊肃叶定律利用毛细管两端液体的压力差进行输液流量检测；所述毛细管的入液端与流量调节装置的出液端连接，所述毛细管的出液端与水压盒连接，所述输液袋设置在水压盒内，且所述水压盒内充满液体，所述输液袋的输出端口与输液管连接；
所述毛细管包括并联的第一毛细管7和第二毛细管8，所述第二毛细管8所在管路上设有第一阻断器9，所述第一阻断器9与微控制器71通信连接，通过控制第二毛细管8的通断实现流量检测装置的量程控制。
所述流量调节装置包括凸轮与微型减速电机12、定卡件14、动卡件17和方形滑杆15-1；
所述第一可变流阻器16的一端与第一连接件36连接，所述第一连接件36通过定卡件14固定，所述第二可变流阻器16-2的一端与第三连接件36-2连接，所述第一连接件36和第三连接件36-2均通过定卡件14固定，所述定卡件14固定在滑套15上，所述第一连接件36通过水路连接管与流量检测装置的入液端连接；
所述第一可变流阻器16另一端与第二连接件36-1连接，所述第二可变流阻器16-2的另一端与第四连接件36-3连接，所述第二连接件36-1和第四连接件36-3均与动卡件17固定连接，所述动卡件17与方形滑杆15-1的端部固定连接，所述第二连接件36-1的入液端与弹性储液器的出液端连接，所述方形滑杆15-1始终与可变流阻器16平行；
所述凸轮与微型减速电机12、弹簧13、方形滑杆15-1均设置在第一可变流阻器16和第二可变流阻器16-2之间。
所述第一可变流阻器16、第二可变流阻器16-2和固定流阻器16-1的端部均设有凸形接头39，用于与水路连接管连接。
所述凸轮与微型减速电机12通过微型减速电机驱电路67与微控制器71通信连接，微控制器71根据检测到的输液流量值，利用凸轮与微型减速电机12，实时控制微型减速电机旋转带动凸轮转动，带动方形滑杆15-1沿滑套15滑动进而移动动卡件，通过带动第一可变流阻器16和第二可变流阻器16-2的伸缩调节水的流量使流量稳定在给定值上。
所述流量调节装置还包括固定流阻器16-1，固定流阻器16-1和第二可变流阻器16-2并联，第四连接件36-3的入液端和固定流阻器16-1的入液端汇流在一起后通过第三阻断器27与弹性储液器的出液端连接，所述第三阻断器27与微控制器71通信连接，通过控制固定流阻器16-1和第二可变流阻器16-2的通断实现常规输液与微量输液的转换。
所述弹性储液器与流量调节装置之间的管路上设有第二阻断器18，所述第二阻断器18与微控制器71通信连接，用于根据微控制器71的指令断开弹性储液器与流量调节装置之间的管路。
所述第一阻断器9、第二阻断器18和第三阻断器27分别通过第一阻断器驱动电路68、第二阻断器驱动电路69和第三阻断器驱动电路70与微控制器71通信连接。
所述第一阻断器9或者第二阻断器18或者第三阻断器27包括阻断器壳体61、第一铁芯57、第一线圈58、水路连接硅胶管59、磁铁60、第二线圈62和第二铁芯57-1，所述阻断器壳体61内设有滑道，所述磁铁60设置在滑道内，且所述磁铁60的N极与第二铁芯57-1的端部位置相对，磁铁60的S极和第一铁芯57的端部相对，且磁铁60的S极和第一铁芯57的端部之间设有垂直于滑道设置的水路连接硅胶管59；
当需要开通时，让第一线圈58中通以瞬时电流，使第一铁芯57产生与磁铁60极性相同的磁极(S)把磁铁推向第二铁芯57-1处，并吸合在第二铁芯57-1上，当需要再次阻断时，让第二线圈62中通以瞬时电流，使第二铁芯62产生与磁铁60磁极(N)相同的磁极(N)把磁铁60推向第一铁芯57处并吸合在第一铁芯57上，线圈仅在转换开关状态时通以瞬时电流，即阻断器具有自保持功能(不费电)。
所述第二毛细管8的管径大于第一毛细管7的管径，这里将第二毛细管8的管径设置为第一毛细管7的管径的两倍。
所述输液管28通过穿刺器2-2与输液袋3输注口3-1连通至输液袋3，所述穿刺器2-2与输液管28通过加药口组件2连接，所述加药口组件2上设有加液口，所述加液口上设有加液口护帽2-1；
所述加药口组件2设有检测口，所述检测口上覆盖有隔离膜63，隔离膜63用的是普通材料(如用手术手套用的材料)，所述隔离膜63与应变式压力传感器模块66的压头接触，所述应变式压力传感器模块66与微控制器71连接，用于实时检测输液管中液体压力变化，所述应变式压力传感器模块66通过固定帽65固定在加药口组件2上。
所述弹性储液器19，包括弹性储液器壳体46，所述弹性储液器壳体46内设有弹性储液囊42，弹性储液囊42用的是普通材料(如用普通气球材料中的天然的乳胶等)，所述弹性储液囊42的一侧开有注液口，且所述弹性储液囊42设置在底座43上侧，所述弹性储液囊42上远离注液口的一侧开有出液端，所述出液端与第五连接件45连接，所述弹性储液器壳体46开有第一通孔，所述第五连接件45的出液端利用水路连接管穿过第一通孔后与硅胶管41连接，所述硅胶管41的一端通过第六连接件固定在第一通孔的位置，所述硅胶管41的另一端与推拉件40固定连接；所述注液口依次连接有放水阀20、单向阀21和凹形接口21-1，用于实现弹性储液器的放水和注水。
所述弹性储液器壳体46上还开有第二通孔，所述第五连接件45上还固定有方形推杆44，所述方形推杆44的另一端与推拉件40固定连接，所述方形推杆44与硅胶管41平行，当弹性储液囊42内充水时，弹性储液囊42推动方形滑杆44滑动，进而带动硅胶管41的拉伸，通过改变硅胶管41的管径和长度以抵消弹性储液囊的压力变化，进而实现液体的稳定泵出。
其具体工作原理为：弹性储液器19是靠弹性储液囊42收缩力作为动力的，其开始弹性最大(储液囊中液体多时)，但硅胶管41的管径也最细长度最长(被推杆44拉伸为最大状态)，即流阻此时为最大，当弹性储液囊42回弹时(储液囊中液体减小时)硅胶管41的管径粗了和长度也变短了(推杆44随储液囊42回缩)即流阻也随其变小，即可以对弹性的变化引起注入储液囊中液体速度的变化进行自动补偿，也即对注入药液速度的变化进行自动补偿。
所述输液管28上靠近针头端口接头的位置上设有检测用光纤式气泡传感器22，所述检测用光纤式气泡传感器22包括设置在输液管一侧的多根沿输液管方向并排设置的发射光纤束23和设置在输液管另一侧的与发射光纤相对的检测用接收光纤束29，所述检测用接收光纤束29的出光端口与第一光敏二极管30相对设置，且所述接收光纤束29的出光端口与第一光敏二极管30之间设有透镜32，所述第一光敏二极管30与微控制器71通信连接。
还包括设置在输液管上检测用光纤式气泡传感器的位置之后的参比用光纤式气泡传感器26，所述参比用光纤式气泡传感器26内的光纤设置与检测用光纤式气泡传感器22完全相同，所述参比用光纤式气泡传感器26和检测用光纤式气泡传感器22内的发射光纤共用一个发光二极管25作为光源，所述微控制器71通过扫描电路24控制发光二极管25的亮灭，所述参比用光纤式气泡传感器26的参比用接收光纤束33与第二光敏二极管31相对设置，所述参比用接收光纤束33与第二光敏二极管31之间设有透镜32。
发光二极管25发射的光由发射光纤束分23为两路，一路为标准光路，用没有气泡的参比用光纤式气泡传感器26定出标准光强，并经输液管通过参比接收光纤束33照射到参比用光敏二极管31上，另一路为待测光路，经输液管通过检测用接收光纤束29照射到检测用光敏二极管30上。当没有气泡时，检测用光敏二极管30和参比用光敏二极管31接收到的光强相同，由于光强相同光敏二极管和电阻组成的电桥输出为零，当有气泡时，气泡使检测光敏二极管接收的光强发生变化，光电流发生变化(阻抗发生变化)，而参比光敏二极管光电流没有变化(阻抗不变化)，电桥有输出信号，从而检测出气泡信息。
医务人员在输液前首先把输液管28中的空气排出，这时参比用光纤式气泡传感器26中没气泡(即定为标准光强)，输液过程中如果出现气泡，首先通过检测用光纤式气泡传感器22，气泡使检测光敏二极管接收的光强发生变化，光电流发生变化(阻抗发生变化)，电桥有输出信号，从而检测出气泡信息。
所述微控制器71还与按键模块77、显示模块76和音响驱动电路72连接，用于实现控制命令的手动输入、相关参数的实时显示以及异常情况时的告警。
所述微控制器71还与温度传感器75连接，所述温度传感器75用于对温度进行实时检测，微控制器71根据检测的温度值，确定相应的粘度值。
所述检测用光纤式气泡传感器22和参比用光纤式气泡传感器26设置在光纤式气泡传感器暗盒壳体56中，所述光纤式气泡传感器暗盒壳体56通过暗盒盖55盖住。
所述第二光敏二极管31与微控制器71通信连接，所述微控制器71用于根据第一光敏二极管30和第二光敏二极管31的明暗程度对比判断是否有气泡产生。
所述水压盒4包括水压盒壳体52，所述水压盒顶部设有水压盒盖50，所述水压盒盖50上设有盒盖密封圈47并通过密封卡扣48将盒盖50与壳体固定连接，所述盒盖50上设有排气口，并通过排气阀49控制排气口的开闭，所述水压盒壳体52上设有进水单向阀53和输液袋外接口51-1，所述输液袋外接口51-1通过输液袋外接口密封圈51密封，所述进水单向53上设有凹形进水口54，所述凹形进水口54通过水路连接管78与三通5连接。
所述输液管28上靠近加药口组件2-2的位置设有止流夹1，所述输液管的端部设有端口接头35，端口接头35与参比用光纤式气泡传感器26之间的管段上设有过滤器34。
实现微量输液和打点滳的原理具体为：
通过转换毛细管直径来实现的，通常微量输液给药量一般在每小时几毫升(如5毫升)，而常规打点滴输液给药量一般最小也得几十毫升(如80毫升，两者差近2个数量级)，通常情况下提高传感器的灵敏度，可得到较高的测量精度，但灵敏度愈高，测量范围愈窄，即灵敏度高和测量范围之间存在矛盾，本实施例的流量传感器，可以通过改变毛细管的直径来扩大量程(流量与毛细管的半径成4次方关系)。
当作为便携式微量输液泵用时(一般情况是输液量在每小时5-10毫升左右)，第一可变流阻器为16为带芯的硅胶管，第一阻断器9关断，此时第二毛细管8断开，第三阻断器27关断，固定流阻器和第二可变流阻器16-2断开，设流量Q为每小时1毫升，取毛细(毛细管7)管半径R为0.12mm，毛细管长度L为100mm，粘度η为1.009*10-3Pa.S(温度为20℃)。
由泊肃叶定律：Q＝K(p2-p1)/η，得到毛细管两端的压力差为：
P2-P1＝8ηLQ/πR4＝345(Pa)＝0.345(KPa)
则P2-P1＝8ηLQ/πR4＝345(Pa)＝0.345(KPa)＝34.5mm水柱(可以通过减小毛管直径使压差增大)；压阻式压力传感器的分辨率高(可以分辨1-2mm水柱的微压)，灵敏度高一点的压阻式压力传感器就可以满足对0.345KPa数量级的检测，而且目前还没有查到流量为几毫升的流量传感器(如果有价格也会很高)。
如取型号为MPX2010DP的压力传感器，其灵敏度为2.5mv/KPa，0.345KPa*2.5mv/KPa＝0.862mv，可以满足对0.345KPa数量级的检测，但其压差范围最大值为10KPa。
第一可变流阻器16为带空芯圆杆79的硅胶管，所述空芯圆杆79的一端开口且通过第二连接件36-1与水路连接管连接，所述空芯圆杆79的另一端闭合且深入到硅胶管中，所述空芯圆杆79上开有出液孔80，所述空芯圆杆79的外径小于硅胶管37的内径；
当作为便携式打点滳用时(一般情况是输液量在每小时150-200毫升)，第三阻断器27开通，固定流阻器16-1和第一可调流阻器16-2接入。
如设流量Q为每小时160毫升，其毛细管两端的压力为：0.345KPa*160＝55.2KPa>10KPa。
第二毛细管8半径R为0.24mm(此时第一阻断器9开通，第二毛细管8接入)，则毛细管两端的压力为：0.345KPa*160/16＝55.2KPa/16＝3.45<10KPa，(流量与毛细管的半径成4次方关系，即直径增加1倍压力差减小16倍)，3.45KPa在压力传感器(MPX2010DP)的压差范围最大值为10KPa之内。
常规的一般都是靠移动芯调开口大小来调流量大小的，这种方式对微小流即使微小的行程(零点几毫米变化)也会产很大的流量变化，本实施例是通过拉伸硅胶管(可在十几毫米变化)改变是流阻来实现调节流量的。
具体原理为：流体在圆管中作层流运动时，由泊肃叶定律，其流量为：Q＝Δp/Rf，式中Q为流量，ΔP为压力差，Rf为流阻(其大小由流体的粘度、管子的长度和半径或等效半径决定，即Rf＝8ηL/(πr4)。可以看出，该公式与电学中的欧姆定律类似(I＝U/R)，即类同于通过调电阻来调电流。
第一可变流阻器16取硅胶管长为60mm，内径为0.8mm，空芯杆长为60mm，外径为0.62mm，当硅胶管伸长至95mm时，可调节流量为0.8ml/h(满足调节输液量一般为5ml/h微量输液的要求)。
第二可变流阻器16-2取硅胶管长为60mm，内径为0.4mm(空芯管)，当硅胶管伸长至95mm时，可调节流量为40ml/h，取固定流阻器16-1(毛细管)长为100mm，内径为0.3mm，当硅胶管伸缩时可满足调节输液量每小时80-240毫升输液的要求，满足打点时滴速调节的要求，即与20～60滴/min对应(按滴系数15滴为一毫升计算)。
向加弹性储液器加水操作，具体为：
用注射器通过凹形接口21-1把水注入弹性储液器中即可。
向输液袋中加药液操作，具体为：
把输液袋3的输液袋输注口3-1套上密封圈51，放入水压盒中并将其输液袋输注口3-1，通过输液袋外接口51-1穿出至水压盒外，把输液管28连接到输液袋3的输液袋输注口3-1上(通过穿刺器2-1连接)，打开加液口护帽2-1，用注射器把药液通过加液口注入输液袋3中(加药液完成后，把加液口护帽2旋上并旋紧)，加药液操作完成。
向水压盒加水操作，具体为：
用注射器通过凹形接口54把水注入水压盒中(同时打开放气49)，加满水后把关闭放气49，并与三通5连通，加水操作完成。
最后打开止液夹1，由预先设定好输液程序进行输液。
实施例2：
如图9所示，本公开实施例2提供了一种多功能便携式输液装置，所述流量调节装置包括凸轮与微型减速电机12、定卡件14、动卡件17和方形滑杆15-1；不设置实施例1中的第二可变流阻器；
所述第一可变流阻器16的一端与第一连接件36连接，所述第一连接件36通过定卡件14固定，所述定卡件14固定在滑套15上，所述第一连接件36通过水路连接管与流量检测装置的入液端连接，所述第一可变流阻器16另一端与第二连接件36-1连接，所述第二连接件36-1与动卡件17固定连接，所述动卡件17与方形滑杆15-1的端部固定连接，所述第二连接件36-1的入液端与弹性储液器的出液端连接，所述方形滑杆15-1始终与可变流阻器16平行；
所述第一可变流阻器16和固定流阻器16-1的端部均设有凸形接头39，用于与水路连接管连接。
所述凸轮与微型减速电机12通过微型减速电机驱电路67与微控制器71通信连接，微控制器71根据检测到的输液流量值，利用凸轮与微型减速电机12，实时控制微型减速电机旋转带动凸轮转动，带动方形滑杆15-1沿滑套15滑动进而移动动卡件，带动可变流阻器的伸缩调节水的流量使流量稳定在给定值上。
所述流量调节装置还包括固定流阻器16-1，固定流阻器16-1和第一可变流阻器16并联，弹性储液器的出液端分别与第二连接件36-1的入液端和固定流阻器16-1的入液端连接，所述固定流阻器16-1所在管路上设有第三阻断器27，所述第三阻断器27与微控制器71通信连接，通过控制固定流阻器16-1的通断实现常规输液与微量输液的转换。
当作为便携式微量输液泵用时，可变流阻器16为带空芯圆杆79的硅胶管，所述空芯圆杆79的一端开口且通过第二连接件36-1与水路连接管连接，所述空芯圆杆79的另一端闭合且深入到硅胶管中，所述空芯圆杆79上开有出液孔80，所述空芯圆杆79的外径小于硅胶管37的内径；
当作为便携式打点滳用时(一般情况是输液量在每小时150-200毫升)，将可变流阻器16手动更换为不带空芯圆杆79的硅胶管，并且第三阻断器27开通，固定流阻器16-1接入。
当进行微量输液时：取硅胶管长为60mm，内径为0.8mm，空芯杆长为60mm，外径为0.62mm，当硅胶管伸长至95mm时，可调节流量为0.8ml/h(满足调节输液量一般为5ml/h微量输液的要求)。
当进行常规输液时：取硅胶管长为60mm，内径为0.4mm(空芯管)，当硅胶管伸长至95mm时，可调节流量为40ml/h，取固定流阻器16-1(毛细管)长为100mm，内径为0.3mm，当硅胶管伸缩时可满足调节输液量每小时80-240毫升输液的要求，满足打点时滴速调节的要求，即与20～60滴/min对应(按滴系数15滴为一毫升计算)。
其他结构和操作方法与实施例1中的相同，这里不再赘述。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种多功能便携式输液装置，其特征在于，包括微控制器以及依次连接的弹性储液器、流量调节装置、流量检测装置、水压盒和输液管；所述弹性储液器用于提供带压力的液体到流量检测装置，所述流量检测装置用于实时检测液体流量并传输给微控制器，所述流量调节装置用于根据微控制器的指令进行流量调节；
所述流量检测装置包括毛细管和设于毛细管两端的同型号的压力传感器，所述压力传感器与微控制器通信连接，当液体通过毛细管时，所述微控制器根据泊肃叶定律利用毛细管两端液体的压力差进行输液流量检测；
所述毛细管的入液端与流量调节装置的出液端连接，所述毛细管的出液端与水压盒连接，输液袋设置在水压盒内，且所述水压盒内充满液体，所述输液袋的输出端口与输液管连接；
所述毛细管包括并联的第一毛细管和第二毛细管，所述第二毛细管所在管路上设有第一阻断器，所述第一阻断器与微控制器通信连接，通过控制第二毛细管的通断实现流量检测装置的量程控制；
所述输液管上靠近针头端口接头的位置上设有检测用光纤式气泡传感器；
还包括设置在输液管上检测用光纤式气泡传感器的位置之后的参比用光纤式气泡传感器，所述参比用光纤式气泡传感器内的光纤设置与检测用光纤式气泡传感器完全相同，所述参比用光纤式气泡传感器和检测用光纤式气泡传感器内的发射光纤共用一个光源，所述参比用光纤式气泡传感器的发射光纤与参比用光敏二极管相对设置，所述参比用光敏二极管与微控制器通信连接，所述微控制器用于根据检测用光敏二极管和参比用光敏二极管和电阻组成电桥，根据电桥的输出有无判断是否有气泡产生。
2.如权利要求1所述的多功能便携式输液装置，其特征在于，所述流量调节装置包括凸轮与微型减速电机、定卡件、动卡件和方形滑杆；
第一可变流阻器的一端与第一连接件连接，所述第一连接件通过定卡件固定，第二可变流阻器的一端与第三连接件连接，所述第一连接件和第三连接件均通过定卡件固定，所述定卡件固定在滑套上，所述第一连接件通过水路连接管与流量检测装置的入液端连接；
所述第一可变流阻器另一端与第二连接件连接，所述第二可变流阻器的另一端与第四连接件连接，所述第二连接件和第四连接件均与动卡件固定连接，所述动卡件与方形滑杆的端部固定连接，所述第二连接件的入液端与弹性储液器的出液端连接，所述方形滑杆始终与可变流阻器平行；
所述凸轮与微型减速电机通过微型减速电机驱电路与微控制器通信连接，微控制器根据检测到的输液流量值，利用凸轮与微型减速电机，实时控制微型减速电机旋转带动凸轮转动，带动方形滑杆沿滑套滑动进而移动动卡件，通过带动第一可变流阻器和第二可变流阻器的伸缩调节水的流量使流量稳定在给定值上。
3.如权利要求2所述的多功能便携式输液装置，其特征在于，所述流量调节装置还包括固定流阻器，固定流阻器和第二可变流阻器并联，弹性储液器的出液端分别与第二连接件的入液端连接，第四连接件的入液端和固定流阻器的入液端汇流在一起后通过第三阻断器与弹性储液器的出液端连接，所述第三阻断器与微控制器通信连接，通过控制固定流阻器和第二可变流阻器的通断实现常规输液与微量输液的转换。
4.如权利要求3所述的多功能便携式输液装置，其特征在于，所述第一阻断器或者第二阻断器包括阻断器壳体、第一铁芯、第一线圈、液体管路连接硅胶管、磁铁、第二线圈和第二铁芯，所述阻断器壳体内设有滑道，所述磁铁设置在滑道内，且所述磁铁的N极与第二铁芯位置相对，磁铁的S极和第一铁芯之间设有垂直于滑道设置的液体管路连接硅胶管；
当需要开通时，让第一线圈中通以瞬时电流，使第一铁芯产生与磁铁极性相同的磁极把磁铁推向第二铁芯处，并吸合在第二铁芯上，当需要再次阻断时，让第二线圈中通以瞬时电流，使第二铁芯产生与磁铁极性相同的磁极把磁铁推向第一铁芯处并吸合在第一铁芯上以压住硅胶管使其断流。
5.如权利要求1所述的多功能便携式输液装置，其特征在于，所述第二毛细管的管径大于第一毛细管的管径。
6.如权利要求1所述的多功能便携式输液装置，其特征在于，所述输液管通过穿刺器与输液袋输注口连通至输液袋，所述穿刺器与输液管通过加药口组件连接，所述加药口组件上设有加液口，所述加液口上设有加液口护帽；
所述加药口组件设有检测口，所述检测口上覆盖有隔离膜，所述隔离膜与应变式压力传感器模块的压头接触，所述应变式压力传感器模块与微控制器连接，用于实时检测输液管中液体压力变化。
7.如权利要求1所述的多功能便携式输液装置，其特征在于，所述弹性储液器内设有弹性储液囊，所述弹性储液囊的一侧开有注液口，所述弹性储液囊上远离注液口的一侧开有出液端，所述出液端与第三连接件连接，所述弹性储液器开有第一通孔，第五连接件的出液端利用水路连接管穿过第一通孔后与硅胶管连接，所述硅胶管的一端通过第六连接件固定在第一通孔的位置，所述硅胶管的另一端与推拉件固定连接；
所述弹性储液器上还开有第二通孔，所述第五连接件上还固定有方形推杆，所述方形推杆的另一端与推拉件固定连接，所述方形推杆与硅胶管平行，当弹性储液囊内充液体时，弹性储液囊推动方形滑杆滑动，进而带动硅胶管的拉伸，通过改变硅胶管的长度和管径以抵消弹性储液囊的压力变化，进而实现液体稳定泵出。
8.如权利要求1所述的多功能便携式输液装置，其特征在于，所述检测用光纤式气泡传感器包括设置在输液管一侧的多根沿输液管方向并排设置的发射光纤和设置在输液管另一侧的与发射光纤相对的接收光纤，所述接收光纤的出光端口与检测用光敏二极管相对设置，所述检测用光敏二极管与微控制器通信连接。
9.一种多功能便携式输液装置的工作方法，其特征在于，利用权利要求1-8任一项所述的多功能便携式输液装置，当毛细管中有液体流动时，毛细管两端的压力传感器把相应的压力信号转换成电信号传输给微控制器，所述微控制器根据泊肃叶定律，得到毛细管中液体的流量Q为：
Q=K(p2-p1)/η
其中，(p2-p1)为毛细管两端的压力差，η为液体的粘滞系数，K为毛细管的几何常数，K=πR4/8L，R为毛细管内半径，L是毛细管长度，π为圆周率，通过查表得到参比液体其粘度η，进而计算得到毛细管中流动的液体的流量。
10.如权利要求9所述的多功能便携式输液装置的工作方法，其特征在于，当第一阻断器和第三阻断器关断，此时第二毛细管断开，固定流阻器和第二可变流阻器断开，此时为微量输液状态；
当第一阻断器和第三阻断器开通，此时第二毛细管接入，固定流阻器和第二可变流阻器接入，第一毛细管、第二毛细管、固定流阻器、第一可变流阻器和第二可变流阻器同时工作，此时为常规输液状态。
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