一種可穿戴式智能醫療輸液裝置的制作方法

本實用新型涉及醫療設備領域，具體涉及一種輸液裝置，特別是關于一種可穿戴式智能醫療輸液裝置。

背景技術：

輸液又名打點滴或掛水，是由靜脈滴注一次輸入體內超過100ml的大劑量注射液。注射液通常包裝在玻璃或塑料的輸液瓶或袋中，不含防腐劑或抑菌劑，使用時通過輸液器調整滴速，持續而穩定地進入靜脈，以補充體液、電解質或提供營養物質。

據發改委在2010年透露的數據表明，2009年全年中國醫療輸液104億瓶，相當于13億人每人輸了8瓶液，遠遠高于國際上2.5-3.3瓶的水平。輸液已經成為中國獨有的醫療文化，作為一種持續的靜脈注射，和口服藥及皮下注射相比具有療效快療程短的優勢。口服藥物進入胃部后，有一個人體吸收接納的過程，起效緩慢；打針則是將藥水打針到肌肉里，逐步流到血液，產生藥效；而用輸液方式，進入體內的藥沒有接收過程，直接見效。此外，由于肌肉針又存在一些明顯的缺陷，例如對青少年來說其臀肌發育不成熟，如果打針次數越多就越導致肌纖維壞死，攣縮嚴重，嚴重者將會影響骨骼發育，所以在考慮治療方案的時候醫生會選擇輸液這種既能快速起效又看上去相對安全的療法。

輸液瓶用于病人輸液時裝所輸人體內醫用配置的液體，一般直接采用鹽水包裝瓶，常見鹽水包裝瓶一般為玻璃瓶，玻璃瓶輸液作為第一代輸液產品，由于其生產工藝復雜，加之存在穩定性差、易產生玻璃屑、第二次污染機率高等缺陷，對人體健康形成潛在的隱患，而且玻璃瓶體重大，運輸成本高，在運輸過程中的碰撞易引起隱形裂傷，造成藥物污染，這些缺陷，限制了其只能在本地區銷售，再加上玻璃瓶在燒制時對環境污染較大及能源消耗量也很大，新型包裝材料替代玻璃瓶勢在必行，后來發展了塑料瓶/袋。

傳統的輸液裝置的輸液原理是靜脈輸液是利用液體靜壓與大氣壓的物理原理，使液體輸入到人體靜脈內。輸液瓶是一個入口和大氣相通，下連橡膠管的吊瓶。瓶內液體受大氣壓力的作用，使液體流入橡膠管形成水柱，當水柱壓力大于靜脈壓時，瓶內的液體即順暢地流入靜脈。必須具備的三個條件是：輸液瓶必須具有一定高度，從而形成足夠的水柱壓； 液面上方必須與大氣相通，使液面受大氣壓的作用；水柱壓——正常情況下靜脈壓力大于大氣壓力，輸液時瓶應掛于距穿刺部位約50～60cm高度，形成一定水柱壓，使水柱壓大于靜脈壓，輸液溶液順利流向病人血管內。

所以傳統輸液方式中輸液瓶必須高掛，并且在液面上方必須與大氣相通，所以輸液管的頂端均開設空氣孔，便于空氣進入輸液瓶上方。這些條件限制了病人的使用方式，由于輸液瓶必須懸掛一定高度，降低后易出現血液倒流現象，病人在輸液時無法進行其它較大幅度的肢體活動；并且輸液瓶必須保持出口向下，不能翻轉、不能搖晃，以免空氣進入輸液管。當代人們的生活節奏越來越快，活動種類多樣化，人們要求各種服務設備小型化和智能化，并且盡可能不影響正常的肢體活動，所以一種智能靈活的醫療輸液裝置，是人們在輸液時的理想選擇，這對于醫療設備的革新和穿戴式產品的發展，以及推動人民的舒適生活都具有重要意義。

技術實現要素：

鑒于現狀，本實用新型的目的是提供一種可穿戴式智能醫療輸液裝置。人們在使用該裝置時可以將其佩戴在上臂，也可安放在桌子、床上等家具上，并且對輸液瓶的擺放角度無任何限制，輸液瓶也不需要處于較高的高度，人們佩戴上這種輸液裝置后，可以進行正常的活動。

本實用新型采取的技術方案是：一種可穿戴式智能醫療輸液裝置，包括輸液瓶，其特征在于：在所述輸液瓶內設置有一活塞，在所述輸液瓶的頂部開設有一通氣孔，在所述輸液瓶的瓶口處安裝有一伺服電機，所述活塞與所述輸液瓶的頂部之間的腔體為空氣腔，所述活塞與所述輸液瓶的瓶口之間的腔體為液體腔；

所述伺服電機的輸出軸伸進所述輸液瓶內，輸出軸上安裝有輪漿；

所述伺服電機由控制電路控制其轉速和轉向；

在所述輸液瓶上靠近瓶口處引接一輸液管。

進一步地，所述裝置還包括瓶夾和臂帶，所述瓶夾夾持在所述輸液瓶的外壁上，所述臂帶與瓶夾相連。

再進一步地，所述瓶夾和臂帶通過燙壓工藝固定在一起，所述瓶夾內側面設置有橡膠墊，所述臂帶上帶有魔術貼。

進一步地，所述活塞包括有與所述輸液瓶瓶身內徑相等徑的主體部分，和與所述輸液瓶瓶口收縮部形狀相吻合的收縮部分。

進一步地，所述控制電路包括電池、電路板、連接所述電路板和伺服電機的電線，還包括設置在所述伺服電機輸出軸上的磁力片、設置在所述輸液瓶內部的霍爾傳感器；

所述電路板上設置有MCU處理器和驅動電路，所述MCU處理器驅動所述驅動電路，所述驅動電路內部包含多個繼電器開關和多種阻值電路通道，均連接至所述伺服電機。

再進一步地，所述電池和電路板安裝在所述瓶夾的內部。

再進一步地，所述MCU處理器的指令來源于外部的按鍵。所述按鍵安裝在所述瓶夾的表面。

再進一步地，所述按鍵包括有控制伺服電機啟動的指令鍵、控制伺服電機電流大小的指令鍵、控制伺服電機電壓極性的指令鍵。

進一步地，所述輸液瓶和活塞的材料為玻璃，所述輸液管的材料為無毒聚乙烯。

本實用新型的工作原理是：MCU處理器控制驅動電路，驅動電路驅動伺服電機旋轉，電機輸出軸上粘貼有磁力片，在伺服電機所安裝的輸液瓶的腔體內安裝有霍爾傳感器，霍爾傳感器把磁場變化轉變為電壓脈沖變化，所以磁力片與霍爾傳感器相當于組成速度傳感裝置，將捕捉到的轉速信息傳遞到MCU處理器。所述驅動電路內部包含多個繼電開關和多種阻值的電路通道，MCU處理器通過閉合某一電流通道來控制繼電開關的閉合，從而改變通往伺服電機的電流大小和方向。

進一步講，MCU處理器通過按鍵信息來獲取指令，主程序啟動后，重復掃描是否有按鍵按下，假若有按鍵按下，即會進入具體功能按鍵的子程序。

本實用新型具有的有益效果是：

（1）獨特的輸液瓶結構設計，輸液瓶的放置角度和高度都無限制，不影響使用者正常活動；

（2）通過伺服電機變換轉速控制液體輸送速度，智能方便，通過輸液管既可以向內輸液，也可以向外輸液；

（3）可直接佩戴在上臂上，可以方便攜帶。

所以，這種可穿戴式智能醫療輸液裝置，通過伺服電機帶動輪漿轉動產生壓力，將液體藥物輸送進人體靜脈，同時避免了傳統的輸液的缺點，智能化控制輸液速度，實現了人們在輸液時也可以進行正常活動的目標，對于新型醫療設備的改革創新和穿戴式產品的發展具有一定的推動作用，對整個社會的科技發展和提高人民生活舒適性具有重要意義。

本實用新型的其他特征和優點將在隨后的說明書中闡述，或者通過實施本實用新型而了解。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本實用新型的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1是本實用新型可穿戴式智能醫療輸液裝置的整體裝配示意圖。

圖2是本實用新型可穿戴式智能醫療輸液裝置的局部裝配示意圖。

圖3是本實用新型可穿戴式智能醫療輸液裝置的輸液瓶內部零件裝配示意圖。

圖4是本實用新型可穿戴式智能醫療輸液裝置的伺服電機與輸液瓶的裝配示意圖。

圖5是本實用新型可穿戴式智能醫療輸液裝置的霍爾傳感器和磁力片示意圖。

圖6是本實用新型可穿戴式智能醫療輸液裝置的各電子模塊連接關系示意圖。

圖7是本實用新型可穿戴式智能醫療輸液裝置的按鍵控制主程序圖。

圖8是本實用新型可穿戴式智能醫療輸液裝置的按鍵控制子程序圖。

圖中涉及的標號：1-輸液瓶、2-活塞、3-伺服電機、4-電線、5-瓶夾、6-臂帶、7-輸液管、8-處理器、9-驅動電路、10-霍爾傳感器、11-磁力片。

具體實施方式

以下將結合附圖和實施例對本實用新型可穿戴式智能醫療輸液裝置及輸液控制方法作進一步的詳細描述。

如圖1、圖2所示，本實用新型一種可穿戴式智能醫療輸液裝置，硬件部分主要包括輸液瓶1、活塞2、伺服電機3、電線4、瓶夾5、臂帶6、輸液管7。

如圖3所示，活塞2浮動于輸液瓶1內部，沿輸液瓶1軸向運動；活塞以上至瓶頂（倒立看稱為瓶頂，圖中均為倒立狀態；正立看稱為瓶底）之間的空腔為空氣腔，活塞以下至瓶口之間的腔為液體腔。

進一步講，所述輸液瓶1的內徑相當于活塞2的外徑，活塞隔離開的瓶內上、下腔之間無液體流通。

進一步講，輸液瓶1的頂部開有孔洞，形狀不限，孔洞使得活塞2上側的輸液瓶1內腔和外界相連通，目的是當活塞2下移時，輸液瓶1內不會產生氣壓低于外界大氣壓的腔體，所以不需要單獨給輸液瓶1設計空氣進口。

進一步講，活塞2除了包括與輸液瓶內徑等徑的主體部分外，在主體下側還設置了與輸液瓶1瓶口收縮部相吻合的收縮部分，這樣的輪廓完全貼合輸液瓶1的最底端的內腔輪廓，活塞2下移到輸液瓶1的最底部時，活塞2將完全排擠瓶內液體，輸液瓶1內將不會有殘留的液體。

如圖4所示，伺服電機3安裝在輸液瓶1的瓶口處，伺服電機3的機頭部分安裝在輸液瓶1在外部，伺服電機3的輸出軸伸進瓶內，輸出軸上安裝有數個輪漿，能夠攪動液體引起一定的壓力流。進一步講，伺服電機3為小型直流伺服電機，通過控制電流的大小即可改變伺服電機3的轉速，通過改變電流的方向即可改變伺服電機3的旋轉方向。

如圖1或2所示，瓶夾5和臂帶6通過燙壓工藝固定在一起，瓶夾5用來夾住輸液瓶1，臂帶6用來固定在人體上臂上。

進一步講，瓶夾5的俯視角度形狀為C形，在自然狀態時內徑稍小于輸液瓶1的外徑，安裝上輸液瓶1后會瓶夾5會夾緊輸液瓶1。

進一步講，在瓶夾5的內側還可粘貼橡膠墊，增大與輸液瓶1之間的摩擦力，保證在人們有較大動作時輸液瓶1不會掉落。

進一步講，臂帶6上縫制有魔術貼，可以通過調節魔術貼的兩面粘貼位置，使得臂帶6牢固的綁在上臂上。

進一步講，在瓶夾5的內部，安裝有可充電電池和控制電路板，控制電路板通過外置電線4連接到伺服電機3的機頭處。在瓶夾5外表面設置有按鍵，與內部的控制電路相連，用來控制伺服電機3。

如圖2和圖4所示，輸液管7引接在輸液瓶的接近瓶口處，輸液瓶的瓶口是用來安裝伺服電機3，堵住后將不再流液；輸液管7是用來向內輸進液體，或用于在輸液時由此引出液體輸入人體中，當伺服電機3沿某一方向轉時可將液體吸入瓶內，當反向旋轉時，則將液體壓入身體靜脈中。

進一步講，輸液瓶1和活塞2的材料均為玻璃，由于其具有固定的形狀所以可以安裝伺服電機3和瓶夾5，由于其方便清洗所以可以消毒多次使用；輸液管7的材料為無毒聚乙烯，為一次性用品。

本實用新型還包括一控制電路。如圖6所示，所述控制電路板內包括MCU處理器8和驅動電路9，如圖5所示，伺服電機3的輸出軸上粘貼有磁力片，在伺服電機3所安裝位置的的輸液瓶1的腔體內，粘貼有霍爾傳感器10，霍爾傳感器10本質為霍爾半導體片，內部有恒定方向的載流子，在本實施例中，霍爾半導體片內有由A到B的載流子，當磁力片經過時，由于洛倫茲力的作用，霍爾半導體片內會產生CD方向的電位差。磁力片與霍爾傳感器10相對設置，霍爾傳感器10把磁場變化轉變為電壓脈沖變化，所以磁力片與霍爾傳感器相當于組成速度傳感裝置，將捕捉到的轉速信息傳遞到MCU處理器8。霍爾傳感器10是基于霍爾效應的一種傳感器，霍爾效應是電磁效應的一種，現在常見的霍爾元件大多數采用半導體材料，當交變磁場經過時產生輸出電壓脈沖，脈沖的幅度是由激勵磁場的場強決定的。驅動電路9受控于MCU處理器8，MCU處理器8根據傳感器裝置發過來的信息獲知伺服電機3的轉速，并通過驅動電路調整轉速或轉向，MCU處理器8的指令來源于外部按鍵的輸入。

所述驅動電路9的內部包含多個繼電器開關和多種阻值的電路通道，MCU處理器8通過閉合某一條電流通道來控制某一個繼電開關的閉合，從而改變通往伺服電機的電流大小和方向，例如需要增大伺服電機3的轉速，MCU處理器8選擇閉合阻值小的通路，伺服電機3的供給電流就會變大；設置多條常開支路通往伺服電機3，需要改變伺服電機3的旋轉方向時，MCU處理器8選擇閉合與伺服電機3反向連接的通路，即可實現伺服電機3的反轉。

進一步講，MCU處理器8通過按鍵信息來獲取指令，MCU處理器8的控制主程序如圖7所示，主程序啟動后，重復掃描是否有按鍵按下，假若有按鍵按下，即會進入按鍵子程序，如果沒有按鍵按下，則不會進入按鍵子程序。以4個功能按鍵為例解釋按鍵控制子程序：如圖8所示，假設按鍵1是控制電機啟動的指令鍵，則按鍵1按動與否，意味著主干路電流通路閉合或斷開，伺服電機3開啟或關閉；假設按鍵2為電流減小指令鍵，則按鍵2按動，意味著電流減小，伺服電機3轉速降低；假設按鍵3為電流增大指令鍵，則按鍵3按動，意味著電流增大，伺服電機3轉速增大；假設按鍵4為電壓極性指令鍵，則按鍵4按動，意味著整體電路電壓極性對調，伺服電機3反轉。

在使用穿戴式智能醫療輸液裝置時，先通過調整伺服電機3的旋轉方向，將液體藥物由輸液管7吸入輸液瓶1內，再控制伺服電機3反向旋轉，將液體藥物壓入身體靜脈。

絕大多數患者輸液時希望盡快滴完，特別是臨近吃飯或需大小便時其心情更迫切，此時患者常自行或請求工作人員將滴速調快，為避免發生意外，工作人員需向患者及家屬說明滴速加快會使循環血容量在短時間內急劇增加，心肺負擔加重，易導致心衰和肺水腫等結果，從而達到接受滴速的目的。本裝置在設計時，限定了伺服電機3的在某一旋轉方向的最高轉速，也即最大電流，當輸出液體藥物時，即使調節到最高轉速，依然能夠保證使用者不會感覺到壓力過大產生的不適感；同時，當輸入液體藥物時，伺服電機3能夠達到較高轉速便于快速的裝備藥物。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。