АВТОМАТИЧЕСКИЙ ЕМКОСТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ РАСХОДА ЖИДКОСТИ ДЛЯ МЕДИЦИНСКОЙ КАПЕЛЬНИЦЫ

Автоматический емкостной измеритель расхода жидкости относится к области медицины и предназначен для использования в капельницах, осуществляющих инфузию или инъекцию жидкого лекарственного препарата человеку или животному.
Известны устройства для измерения расхода жидкости в медицинских целях, содержащие емкость для жидкости и датчики уровня жидкости в емкости [1, 2].
Недостатком этих устройств является, во-первых, низкая точность измерения, во-вторых, низкое быстродействие работы, в-третьих, сложность их использования при инъекциях или инфузиях жидких лекарственных средств.
Наиболее близким к заявляемому автоматическому емкостному измерителю расхода жидкости устройством является автоматическая детекторная и сигнальная система для медицинской капельницы [3], содержащая емкость для жидкости, колбу с двумя обжимающими обкладками, в которых располагаются источник и фотоприемник света, соединительные трубки для жидкости, шприц, блок сигнализации и дисплей. Расход количества капель определяется по принципу «затенения» фотоприемника при пролете капли между ним и источником света.
Недостатком вышеуказанного автоматического измерителя (устройства) являются, во-первых, низкая точность определения количества капель вследствие размещения жидкого лекарственного средства в оптически неоднородной колбе, из-за чего принцип «затенения» работает некорректно, во-вторых, низкой помехоустойчивостью работы, обусловленной посторонними световыми эффектами (например, включение-выключение яркого освещения), сбивающими нормальное функционирование системы «источник света-фотоприемник».
Задачей является разработка автоматического измерителя расхода жидкости (устройства), позволяющего повысить точность определения количества капель жидкости и помехоустойчивость работы.
Поставленная задача достигается тем, что, как и известное, предполагаемый автоматический емкостной измеритель расхода жидкости для медицинской капельницы содержит последовательно соединенные емкость с жидким лекарственным средством, колбу с двумя облегающими по стенкам обкладками, контроллер расхода и шприц, а также последовательно соединенные блок сигнализации и дисплей.
Новым является то, что он дополнительно содержит генератор высокочастотных сигналов, выходом подключенный к входу первой обкладки, а между выходом второй обкладки и блоком сигнализации дополнительно включены последовательно соединенные амплитудный детектор, фильтр низкой частоты, усилитель и компаратор.
Кроме того, колба выполнена из токоизолирующего материала.
Кроме того, обкладки выполнены из токопроводящего материала.
Кроме того, обкладки электрически не соединены между собой.
Кроме того, емкость с жидким лекарственным средством, колба, контроллер расхода и шприц соединены трубками.
Предлагаемый автоматический измеритель расхода жидкости для медицинской капельницы иллюстрируется чертежом, представленным на фиг.
На фиг. даны следующие обозначения:
1 - емкость с жидким лекарственным препаратом;
2 - выходная трубка;
3 - лекарственный препарат;
4 - колба;
5 - капля;
6 - первая обкладка;
7 - вторая обкладка;
8 - соединительная трубка;
9 - контролер расхода;
10 - выпускная трубка;
11 - шприц;
12 - генератор высокой частоты;
13 - амплитудный детектор;
14 - фильтр низкой частоты;
15 - усилитель;
16 - компаратор;
17 - блок сигнализации;
18 - дисплей.
Автоматический емкостной измеритель расхода жидкости для медицинской капельницы работает следующим образом.
Из емкости с жидким лекарственным препаратом (ЕЖЛП) 1 поступает лекарственный препарат 3 через выходную трубку 2 в колбу 4. Далее лекарственный препарат 3 образует каплю 5, которая пролетает между обкладками 6 и 7. Затем лекарственный препарат 3 поступает через контроллер расхода 9 и выпускную трубку 10 в шприц 11 для последующего использования.
При подсчете числа капель 5, пролетающих через колбу 4 между обкладками 6, 7 используется принцип работы счетчика капель по флуктуациям емкости измерительного конденсатора.
Принцип работы такого счетчика основан на свойстве конденсатора изменять свою емкость при изменении диэлектрической проницаемости материала, заполняющего пространство между обкладками конденсатора.
Емкость плоского конденсатора рассчитывается в соответствии с формулой (1).
0
-12
где С - емкость конденсатора, ε - относительная диэлектрическая проницаемость, ε=8.86×10 - диэлектрическая постоянная, S - площадь обкладки, d - расстояние между обкладками.
Для воздуха ε≈1, для воды ε≈80, следовательно, даже небольшое количество воды между обкладками конденсатора будет приводить к флуктуациям его емкости.
Поскольку корпус колбы 4 выполнен из диэлектрика, а обкладки 6, 7 сделаны из токопроводящего материала, причем эти обкладки электрически между собой не соединены, то такая конструкция (колба 4 с обкладками 6, 7) представляет собой конденсатор.
Таким образом, попадание капли 5 в электрическое поле между обкладками 6, 7 приводит к увеличению емкости конденсатора. Для создания электрического поля на обкладку 6 с генератора высокочастотных сигналов 12 подается переменное напряжение (например, с частотой 100 Мгц и амплитудой 5 В), а с обкладки 7 с помощью амплитудного детектора 13 снимается сигнал, который фильтруется от помех фильтром низкой частоты 14, усиливается усилителем 15 и поступает на компаратор 16, осуществляющий формирование импульса с длительностью, равной времени пролета капли 5 между обкладками 6, 7.
Импульс с компаратора 16 подается на блок стабилизации 17, обеспечивающий подсчет капель 5 в единицу времени и сигнализацию об отклонении подсчитанного количества от нормы. Информация о расходе жидкого лекарственного средства отображается на дисплее 18.
По сравнению с известным предлагаемый автоматический емкостной измеритель расхода жидкости для медицинской капельницы обладает более высокой точностью и помехоустойчивостью. Действительно, высокая точность работы устройства определяется тем, что независимо от оптической однородности и прозрачности материала колбы принцип работы конденсатора не нарушается, а высокая помехоустойчивость обуславливается тем, что никакие световые эффекты не влияют на электрическую цепь устройства с включенным конденсатором. Кроме того, работоспособность устройства подтверждается актом испытаний.
Источники информации:
1. Минаев И.Г., Ушкур Д.Г., Мастепаненко М.А., «Емкостной датчик уровня жидкости». Свидетельство на полезную модель РФ №78929 от 28.07.2008 г., опубл. 10.12.2008 г.
2. Акопян И.Г., Евдокимов Н.А., Коломенский И.Н., Филь В.А., «Емкостной датчик объема жидкости для урофлуометра». Патент РФ №2256884 от 31.10.2002 г., опубл. 20.07.2005 г.
3. Лин Ю-Юех, Янг Кун-Джунг, «Автоматическая детекторная и сигнальная система для медицинской капельницы», Свидетельство на полезную модель РФ №36980 от 30.09.2003 г., опубл. 10.04.2004 г.