输液监护报警电路图

作者：常光宇 王伟 范凯 目前，患者输液必须有人盯住吊瓶，当药液快尽时，及时告诉医生。手术后的患者，夜间要换几瓶药，给护理人员造成很大的工作负担。 　　我们试制了一种输液监护器，患者输液时将小探头夹在输液器的液斗上，吊瓶药液滴尽时，液斗里药液平面下降，液斗里液面下降到一定值时监护器即发出报警声，提醒医护人员换药。经实验，灵敏度和准确性都很好。 　　一、电路原理     本设计采取了非接触性的取样方式——电容法。它是在透明有机玻璃框架内侧贴两片铜片组成液位传感器，见图1。输液时，输液器的液斗夹在两个铜片之间。我们知道，电容的容量与两个极板中间的介质有关，液体介质就比空气介质容量大。从而用测量两个铜片之间电容量的方法取得液位信号。图1是用有机玻璃片制成外壳(用胶粘成)。正面敞开，卡在液斗上，还能直接看见液斗液位。两个铜片的电容量与液位高低成比例。液位下降则电容减小，监护器测得的电压也减小，通过放大和比较，小于设定值时，扬声器就发出提醒声音(轻微的救护车的声响)。 　　输液自动监护器电路见图2。非门IC1、IC2、IC3与电阻R1、R2及电容C1组成振荡器，产生交流振荡信号。 　　C3是液位传感器内侧两个铜片组成的电容。振荡器的交流信号通过C2和C3耦合到二极管VD1整流，得到直流信号。 C3的容量随药液液位而变化，所以，直流信号的大小就代表了液斗液位的高低。运算放大器IC4、电阻R4和R5组成同相运算放大器。由于监护器的工作电压很低，C3容量很小，直流信号就很微弱。所以，要经IC4放大2倍左右送到IC5。IC5与电位器RP、电阻R6连接成比较器。由电位器RP来设定比较电压(即报警电压)。设定的报警电压为满电压(与铜片上边线相等的液位产生的电压定为满电压)的800／0左右。当药液少时，直流信号也低。低于设定的报警电压时，IC5就输出高电位。经IC6、IC7反相(它使报警更准确，经实验，不加IC6、IC7报警临界点就不稳定)，使三极管VT1导通。IC8是四声音乐集成块接成救护车音乐(见图3)，VT1导通等于接通IC8电源负极。      　　IC8就使扬声器BL发出救护车声音。 　　改变R9的数值可以调节扬声器声音的大小。 　　VD3是稳压管，与R7、C5接成稳压电路。使电源电压下降到4.1V时电路仍能维持工作。 元器件选择 　图2虚线框中的电路焊在一块50mm×22mm的小电路板上,印制电路板图见图4，与液都传感器外壳固定在一起。最好固定在液斗传感器壳的后背上，组成液斗探头。其他元器件装在一个小盒内组成监护器的报警部分一控制盒。这样做可使探头与控制盒连线延长到1.2m。监护器要采用两块TC4069UBP集成电路，IC1、IC2、IC3共用一块。IC6和IC7用另一块。 　　液斗探头信号很微弱，容易受干扰，为了延长液斗探头与控制盒连线，减小干扰，X1、X2和X3采用两芯屏表1蔽线，屏蔽层要做地线，由三线插件连接。扬声器BL用高度小于10mm的超薄内磁型小扬声器。 　　X为耳塞插孔。插上耳塞，就只有监护人员能听到声音。不影响患者的休息。C1、C2必须用云母电容，C3两端连接线大于40mm时要用屏蔽线。 　　三、调试由于探头液位传感器为有机玻璃框架，尺寸加工不易精确地控制，传感器满电位也不会完全相同。现在举一个我们调试中较为理想的实例，供参考。 　　当液斗里的液位与铜片高度相同时，测试K1点的电位。如果为1000mV。这时调整电位器RP，使K2点电压为800mV。调整输液器液斗液位；使液位慢慢下降，下降到原来液位80％左右时，开始报警。表1是我们对几种常用药液的实验结果。 　　如果将每个输液监护器的报警信号都送到病房的护士中心，护士中心就能及时知道第几号病床输液完毕。
序
号
    输液配方
 
    用途
      液斗液柱高
  42mm～0mm
  K1点电位 设定的K2点
  报警电位
  800mV
    结论
 
  1
      10％250mL
 
  葡萄糖注射液 医疗常用药
 
  输液溶剂
1250mV～480mV
 
    800mV
    液柱信号正常
 
  液柱报警准确
  2
    5％250mL葡萄糖
 
  青霉素800万单元 抗炎常用药
 
术后常用药 　 　 液柱信号正常
 
液柱报警准确
3
    5％250mL葡萄糖
流酸庆大霉素24万
    单元 抗炎常用药
肠炎常用药
  1300mV～420mV
 
    800mV
 
    液柱信号正常
  液柱报警准确
 
  4
      500mL
    氯化钠
    注射液   脱水输液
  输液溶剂
 
1380mV～590mV
 
    800mV
    液柱信号稍有
  偏移，但是
液柱报警准确