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2018年02月04日 | 方案构想：基于电容法的输液监护报警电路设计
2018-02-04 来源：互联网
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。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，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。
二、元器件选择
图2虚线框中的电路焊在一块50mm&TImes;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。
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。
史海拾趣
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