一种可精确检测输液管路中微小气泡的电路制造技术

一种可精确检测输液管路中微小气泡的电路，包括单片机、信号调制电路、超声收发装置、信号放大电路和信号过滤电路，所述单片机内部设有第一定时器、第二定时器和第三定时器，所述第二定时器连接信号调制电路，第三定时器分别连接第一定时器、信号调制电路和信号过滤电路，所述超声收发装置包括超声发射器和超声接收器，所述信号调制电路连接超声发射器，所述超声接收器连接信号放大电路，所述信号放大电路连接信号过滤电路。本实用新型专利技术的优点是：本电路通过对超声反馈信号进行计数，根据计数值与阈值比较判断气泡的存在，能准确检测出输液管路中存在的微小气泡和大气泡，容错性好，使用时安全可靠，减小了空气进入血液系统的风险。

A circuit that can accurately detect the tiny bubbles in the infusion pipeline

【技术实现步骤摘要】
一种可精确检测输液管路中微小气泡的电路
本技术属医疗电子领域，具体涉及一种可精确检测输液管路中微小气泡的电路。
技术介绍
在输液过程中，如果输液管内的空气没有排净或药液走空没有被及时发现，空气就会进入到静脉；即便医护人员在轮流前将输液管内的空气排净，在输液过程中仍有可能因为环境因素在在输液管内产生气泡，当进入体内的气泡即空气量达到一定程度时，将造成血液系统的循环阻塞，致使患者出现呼吸困难，气喘和胸部发紧等症状，严重时可能触及生命。常见的超声波气泡检测方法将一定频率的电信号发送到超声发射端，在超声接收端接收经过输液管路后的超声信号，在没有混入空气泡的正常情况下，液体密度相对稳定，超声波在液体中顺利的传输到接收端，信号幅度几乎没有大的畸变与衰减。若流动的液体中有大小不等的气泡，液体的密度将降低，超声波在传播路径上还会被气泡散射，与正常情况下相比，接收端接收到的能量将衰减，信号波形也将产生畸变，幅值变小。传统的超声气泡检测方法即是通过检测接收端信号的电压幅值来判断输液管路中是否出现气泡的情况，但这种检测方法只能在出现较大气泡或者输液管路中液面严重下降的情况，对于管路中较小体积的气泡无法检测或者不能准确检测。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
中，现有超声波气泡检测方法无法检查输液管路内微小气泡的问题，而设计一种可精确检测输液管路中微小气泡的电路。一种可精确检测输液管路中微小气泡的电路，包括单片机、信号调制电路、超声收发装置、信号放大电路和信号过滤电路，所述单片机内部设有第一定时器、第二定时器和第三定时器，所述第二定时器连接信号调制电路，第三定时器分别连接第一定时器、信号调制电路和信号过滤电路，所述超声收发装置包括超声发射器和超声接收器，所述信号调制电路连接超声发射器，所述超声接收器连接信号放大电路，所述信号放大电路连接信号过滤电路，所述信号过滤电路连接第一定时器。优选的，所述信号调制电路包括第一与非门，所述第一与非门的输入端分别与第二定时器和第三定时器连接，第一与非门的输出端连接超声发射器。优选的，所述信号放大电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、三极管、第一电容、第二电容和第三电容，所述超声接收器一端与第一电容一端连接，另一端与第一运算放大器的同相输入端连接，所述第一电容另一端通过第六电阻连接第一运算放大器的反相输入端，第一运算放大器的输出端连接第三电容一端，第三电容另一端通过第十一电阻连接第二运算放大器的反相输入端，第二运算放大器的同相输入端与三极管的发射极连接，第二运算放大器的输出端与第二电容一端连接，第二电容另一端经第四电阻连接三极管的基极，所述三极管的集电极连接信号过滤电路。优选的，所述信号过滤电路包括第二与非门、第三与非门和第四与非门，所述第二与非门的输入端连接三极管的集电极，第二与非门的输出端连接第四与非门的输入端，所述第三与非门的输入端连接第三定时器，输出端连接第四与非门的输入端，所述第四与非门的输出端连接第一定时器。优选的，所述第一电容和第三电容的电容值为47nF。优选的，所述第一运算放大器和第二运算放大器的型号为LM359M。与现有技术相比，本技术的优点是：本电路通过对超声反馈信号进行计数，根据计数值与阈值比较判断气泡的存在，能准确检测出输液管路中存在的微小气泡和大气泡，容错性好，使用时安全可靠，减小了空气进入血液系统的风险。附图说明图1是本技术电路原理框图；图2是本技术电路原理图；图3是未安装输液管时信号放大电路输出端的波形图；图4是输液管内药水无气泡时信号放大电路输出端的波形图；图5是输液管内药水有大气泡时信号放大电路输出端的波形图；图6是输液管内药水有小气泡时信号放大电路输出端的波形图；图7是图3-图6情形下信号过滤电路输出端的时序图。具体实施方式请参阅图1-图2，一种可精确检测输液管路中微小气泡的电路，包括单片机U1、信号调制电路2、超声收发装置3、信号放大电路4和信号过滤电路5，所述单片机U1内部设有第一定时器TIM1、第二定时器TIM2和第三定时器TIM3，所述第二定时器TIM2连接信号调制电路2，第三定时器TIM3分别连接第一定时器TIM1、信号调制电路2和信号过滤电路5，所述超声收发装置3包括超声发射器S1和超声接收器S2，所述信号调制电路2连接超声发射器S1，所述超声接收器S2连接信号放大电路4，所述信号放大电路4连接信号过滤电路5，所述信号过滤电路5连接第一定时器TIM1。单片机U1的第二定时器TIM2产生3.3MHz脉冲信号，第三定时器TIM3发出45KHz脉冲信号，两路脉冲信号经由第一与非门U2A相与并取反后调制出以45KHz为基频，3.3MHz为载波的激励信号送至超声发射头S1。输液管路位于超声发射器S1和超声接收器S2之间，由于压电转换效应所能转换出的电压信号非常微弱且信号的频率较高，需对超声接收器S2输出的信号进行宽带高增益放大，而传统低成本的电压型运算放大器由于其增益带宽积为常数且压摆率低，所以不适合用在此处作信号放大，在本方案中应用了高压摆率，低失真且增益不受所要处理信号带宽影响的双电流型运算放大器LM359M对超声接收头S1转换出来的信号进行放大，LM359M芯片内包含第一运算放大器U3A和第二运算放大器U3B，同时第一运算放大器U3A和第二运算放大器U3B被配置为nVBE结构形式，经第一运算放大器U3A和第二运算放大器U3B两级电流型运算变压器放大后，超声信号被成功提取出来，经过放大的超声信号由第二电容C2滤除直流后再与三极管Q1的发射结电压(约0.7V)进行比较，高于0.7V的已放大超声信号使得三极管Q1导通并在其集电极输出倒相后的方波。由于信号放大电路4中，需要通过的最低信号频率为45KHz的基波频率，所以第一运算放大器U3A和第二运算放大器U3B的输入电容第一电容C1和第三电容C3被设定为47nF即可。请参阅图3-图6，将示波器连接在信号放大电路4的第二运算放大器U3B的输出端，检测经放大的超声信号，图3是未安装输液管时的波形图，图4是输液管内装满药水无气泡时的波形图；图5是输液管内药水有大气泡时的波形图；图6是输液管内药水有小气泡时的波形图。三极管Q1输出的超声信号经第二与非门U2B进行倒相，使得超声信号的相位恢复。如图4中的矩形框部分所示，由于超声发射头S1在发射超声信号时具有阻尼振荡现象，即便撤消掉激励信号，超声发射头S1仍然会持续较短时间继续发出超声信号，同时该阻尼振荡信号也会被超声接收头S2接收到，但这段时期的信号属于无用信号，如果这段信号被采集，将导致对气泡错误的判断。因此，首先使用第三与非门U2C将第三定时器TIM3输出的45KHz脉冲进行反相，然后使用第四与非门U2D将超声接收头中的所有信号与反相的45KHz脉冲相与后再取反，超声接收头S2接收到的阻尼振荡得以滤除。经处理后的超声信号被送到单片机U1的第一定时器TI本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可精确检测输液管路中微小气泡的电路，其特征在于，包括单片机(U1)、信号调制电路(2)、超声收发装置(3)、信号放大电路(4)和信号过滤电路(5)，所述单片机(U1)内部设有第一定时器(TIM1)、第二定时器(TIM2)和第三定时器(TIM3)，所述第二定时器(TIM2)连接信号调制电路(2)，第三定时器(TIM3)分别连接第一定时器(TIM1)、信号调制电路(2)和信号过滤电路(5)，所述超声收发装置(3)包括超声发射器(S1)和超声接收器(S2)，所述信号调制电路(2)连接超声发射器(S1)，所述超声接收器(S2)连接信号放大电路(4)，所述信号放大电路(4)连接信号过滤电路(5)，所述信号过滤电路(5)连接第一定时器(TIM1)。/n

【技术特征摘要】
1.一种可精确检测输液管路中微小气泡的电路，其特征在于，包括单片机(U1)、信号调制电路(2)、超声收发装置(3)、信号放大电路(4)和信号过滤电路(5)，所述单片机(U1)内部设有第一定时器(TIM1)、第二定时器(TIM2)和第三定时器(TIM3)，所述第二定时器(TIM2)连接信号调制电路(2)，第三定时器(TIM3)分别连接第一定时器(TIM1)、信号调制电路(2)和信号过滤电路(5)，所述超声收发装置(3)包括超声发射器(S1)和超声接收器(S2)，所述信号调制电路(2)连接超声发射器(S1)，所述超声接收器(S2)连接信号放大电路(4)，所述信号放大电路(4)连接信号过滤电路(5)，所述信号过滤电路(5)连接第一定时器(TIM1)。


2.如权利要求1所述的一种可精确检测输液管路中微小气泡的电路，其特征在于，所述信号调制电路(2)包括第一与非门(U2A)，所述第一与非门(U2A)的输入端分别与第二定时器(TIM2)和第三定时器(TIM3)连接，第一与非门(U2A)的输出端连接超声发射器(S1)。


3.如权利要求1所述的一种可精确检测输液管路中微小气泡的电路，其特征在于，所述信号放大电路(4)包括第一运算放大器(U3A)、第二运算放大器(U3B)、三极管(Q1)、第一电容(C1)、第二电容(C2)和第三电容(C3)，所述超声接收器(S2)一端与第一电容(C1)一端连接，另一端与第一运算放大器(U3A)的同相输入端...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶明刚，
申请(专利权)人：叶明刚，
类型：新型
国别省市：四川;51