一种低功耗病人尿量自动监测装置

技术领域

本申请属于病人尿量自动监测装置设计领域，尤其涉及一种低功耗病人尿量自动监测装置。

背景技术

尿流量不仅能直接反映肾灌注、肾功能情况，还能间接反映机体血流动力学状态，是评价循环血容量、心功能状态及微循环灌注的有效指标之一，也是液体复苏和急性肾损伤早期鉴别的重要生理指标。临床常用的尿流量指标有每分钟尿流量、每小时尿流量、24小时尿流量、48小时尿流量。尿流量的精准测量对于掌握患者病情，适时调整治疗方案，判断病情转归和预后有着重要意义，并且还可极大的减轻临床护理人员的工作量。近年来尿流量自动监测方面研究越来越多，市场上也出现了几种尿流量自动监测设备，但目前临床上尿流量自动监测设备应用并不广泛，仍在大量使用量筒、子母尿袋等人工方式进行测量。目前尿流量自动监测设备采用的主要方法及缺点如下。

1. 滴数测量法：通过标定尿滴体积，将尿流转换成尿滴进行计数从而得到尿量。尿流转换成尿滴后，装置单位时间所能通过尿量不大，病人尿量大时会造成尿液一定程度积压而达不到实时效果，甚至会影响病人正常排尿。并且尿液成分会随着治疗方案和病人肾功能状态变化，其粘滞性会变化，从而尿滴的形状、大小也会发生变化，即尿滴所对应的体积会发生变化，这种原因所产生误差会随着监测时间而累积。

2. 重量测量法：通过对病人排出尿液重量进行实时监测，再根据尿液密度换算成体积。在监测环境不稳定、不可控的病房中很难保证尿袋称重状态不变，尿液密度随治疗方案和肾功能状态变化会造成重量转换为体积产生误差，而且尿袋装满后排空过程中无法监测。

3. 体积测量法：通过液位传感器对固定容积的容器液面进行监测，进而直接得到尿液体积。尿袋晃动或体位改变造成液面没波动和变化会影响到体积测量法的测量结果。同样的，在尿袋排空过程中无法监测。

4. 流速测量法：使用流速传感器直接测量尿流量。受到尿液成份变化的影响，建立精准流速数学模型困难，使用前需要校准，而且流速传感器对低流速难以精确监测。

发明内容

本发明目的在于提供一种稳定、准确、方便的低功耗病人尿量自动监测装置。

本发明解决其技术问题采用的方案是：一种低功耗病人尿量自动监测装置，其特征在于，包括进液口电磁阀、进液口电磁阀驱动电路、出液口电磁阀、出液口电磁阀驱动电路、充盈检测电极、充盈检测电路、排空检测电极、排空检测电路、集尿管、单片机控制电路、电源管理模块、数据存储模块、无线传输模块、显示模块、按键控制模块、时钟模块；所述集尿管接在所述进液口电磁阀和所述出液口电磁阀之间；所述充盈检测电极位于所述集尿管与所述进液口电磁阀连接处且两极片间距离取最大值，连接于所述充盈检测电路；所述充盈检测电路连接于所述单片机控制电路模数转换AD口；所述排空检测电极位于所述集尿管与所述出液口电磁阀连接处且两极片间距离取最大值，连接于所述排空检测电路；所述排空检测电路连接于所述单片机控制电路模数转换AD口；所述进液口电磁阀驱动电路连接于所述进液口电磁阀和所述单片机控制电路IO口之间；所述出液口电磁阀驱动电路连接于所述出液口电磁阀与所述单片机控制电路IO口之间；所述电源管理模块、所述数据存储模块、所述无线传输模块、所述显示模块、所述按键控制模块、所述时钟模块均连接于所述单片机控制电路；所述单片机控制电路根据所述充盈检测电极及所述排空检测电极导通状态控制所述进液口电磁阀和所述出液口电磁阀开闭，使得所述集尿管充盈与排空，从而实现将病人尿液分为单位体积排出，对所述集尿管充盈次数进行计数，所述计数值与所述集尿管容积大小乘积即为病人尿量，据此计算每小时尿量及尿流率以显示、存储和发送。

可选地，所述进液口电磁阀、所述出液口电磁阀均采用二通型双稳态脉冲电磁水阀；所述进液口电磁阀驱动电路与所述出液口电磁阀驱动电路均采用场效应管H桥驱动电路；所述集尿管容积为常量，其容积大小决定尿量监测精度。

本发明的有益效果是：监测装置简单，测量准确，稳定可靠，使用方便，避免了尿液密度及尿袋体位变化造成的误差，能测量各种流速情况下实时尿量。

附图说明

图1为本发明系统框图。

图2为本发明充盈与排空检测电路原理图。

图3为本发明单片机控制电路程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施制作进行进一步详细描述，但本实施例并不限于本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

本实施例的系统框图如图1所示， 一种低功耗病人尿量自动监测装置，其特征在于，包括进液口电磁阀1、充盈检测电极2、排空检测电极3、出液口电磁阀4、集尿管5、进液口电磁阀驱动电路6、充盈检测电路7、排空检测电路8、出液口电磁阀驱动电路9、单片机控制电路10、显示模块11、无线传输模块12、按键控制模块13、数据存储模块14、电源管理模块15、所述时钟模块16；所述集尿管5容积设定为1毫升，即设定尿量监测精度为1毫升；所述集尿管5接在所述进液口电磁阀1和所述出液口电磁阀4之间；所述充盈检测电极2位于所述集尿管5与所述进液口电磁阀1连接处且两极片间距离取最大值，连接于所述充盈检测电路7；所述充盈检测电路7连接于所述单片机控制电路10模数转换AD口，所述单片机控制电路10采用超低功耗单片机芯片STM32L151CBT6；所述排空检测电极3位于所述集尿管5与所述出液口电磁阀4连接处且两极片间距离取最大值，连接于所述排空检测电路8；所述排空检测电路8连接于所述单片机控制电路10模数转换AD口；所述进液口电磁阀驱动电路6采用集成MOS管H桥驱动电路芯片HR2125，连接于所述进液口电磁阀1和所述单片机控制电路10IO口之间；所述出液口电磁阀驱动电路4采用集成MOS管H桥驱动电路芯片HR2125，连接于所述电所述出液口电磁阀9与所述单片机控制电路10IO口之间；所述显示模块11、所述无线传输模块12、所述按键控制模块13、所述数据存储模块14、所述电源管理模块15、所述时钟模块16均连接于所述单片机控制电路10；所述显示模块11采用2.42寸OLED屏幕，所述无线传输模块12采用CC2541蓝牙4.0模块，所述数据存储模块14采用16G SD卡，所述电源管理模块15采用TP4056芯片为整个装置供电，所述时钟模块16采用DS1306时钟芯片。

所述充盈检测电路7与所述排空检测电路8原理图如图2所示，两电极输入S1与S2之间接一值为0.1uF的滤波电容C1；电极输入S2接地，电极输入S1通过值为100KΩ的过上拉电阻R1接到VCC并通过值为510Ω限流电阻R2接到所述单片机控制电路10模数转换AD口。

所述单片机控制电路10程序流程图如图3所示，主程序首先初始化WDT、外部时钟、定时器、ADC、UART、显示模块、数据存储模块、无线传输模块、GUI，然后打开中断并实时更新GUI内容、检测所述按键控制模块13输入。在定时器中断处理过程中，设置采样率控制AD转换，本例中采样率设为200Hz。在ADC中断处理程序中，处理所述充盈检测电路7和所述排空检测电路8输入AD转换结果，如果所述充盈检测电路7输入小于3V，则关闭所述进液口电磁阀1，在延时10毫秒后打开所述出液口电磁阀4；如果排空检测电路8输入大于3V，则关闭出液口电磁阀4，在延时10毫秒后打开所述进液口电磁阀1，并对充盈次数进行计数。由于所述集尿管5容积为常量1毫升，所述排空次数计数值与所述集尿管容积乘积即为病人尿量，从所述时钟模块16读取时间计算每小时尿量及尿流率以在所述显示模块11显示和保存在所述数据存储模块14，同时将数据通过所述无线传输模块12发送。