基于超聲波的智能尿量測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種基于超聲波的智能尿量測(cè)量裝置，屬于醫(yī)療器械【技術(shù)領(lǐng)域】。采用該裝置能夠精確記錄患者尿量，且測(cè)量過(guò)程中無(wú)需人工參與，安全可靠，能夠有效提高醫(yī)療護(hù)理質(zhì)量和效率。該裝置包括超聲波收發(fā)單元、控制單元及盛裝尿液的容器；所述盛裝尿液的容器為中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在該容器頂部沿其中心對(duì)稱布置四個(gè)以上超聲波收發(fā)單元；每個(gè)超聲波收發(fā)單元均與控制單元相連；當(dāng)需要測(cè)量容器內(nèi)尿液體積時(shí)，啟動(dòng)布置在其頂部的超聲波收發(fā)單元發(fā)出發(fā)射波，發(fā)射波到達(dá)液面后返回形成反射波被超聲波收發(fā)單元接收；所述控制單元測(cè)得超聲波收發(fā)單元發(fā)送發(fā)射波和接收反射波的時(shí)間間隔便可進(jìn)一步獲得容器內(nèi)液體的體積。
【專利說(shuō)明】基于超聲波的智能尿量測(cè)量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]實(shí)用新型涉及一種尿量測(cè)量裝置，具體涉及一種基于超聲波的智能尿量測(cè)量裝置，屬于醫(yī)療器械【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]尿量監(jiān)測(cè)是反映腎臟血流灌注水平最直接最敏感的生理指標(biāo)，特別是針對(duì)休克、心臟手術(shù)、大面積燒傷及腎功能不全等病人，尿量能及時(shí)反映有效的循環(huán)血量及腎臟功能，可以在血肌酐升高之前預(yù)示腎功能的紊亂，為醫(yī)務(wù)人員提供可靠的臨床診斷和治療依據(jù)。
[0003]臨床現(xiàn)對(duì)于尿量監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，多數(shù)醫(yī)院仍采用以下三種方法進(jìn)行手工間斷性靜態(tài)監(jiān)測(cè):
[0004](I)采用一次性儲(chǔ)尿袋來(lái)收集并測(cè)量尿量——誤差極大。
[0005](2)使用精密尿袋——精確度雖然有所提高，但需每小時(shí)觀察并記錄尿量，給醫(yī)護(hù)人員帶來(lái)很多工作上的不便。
[0006](3)護(hù)士手工容器計(jì)量一精確度要求達(dá)標(biāo)，但極其繁瑣不便。在環(huán)境及交叉感染方面存在隱患，并極大占用護(hù)理資源和時(shí)間。
[0007]此外，臨床重癥護(hù)理工作繁重，多數(shù)重癥病人尿量信息往往由于各種原因如交接班等而造成人為的差錯(cuò)；漏檢、漏記、記錄錯(cuò)誤等時(shí)有發(fā)生，可能給臨床判斷造成延誤或嚴(yán)重過(guò)失。
[0008]因此，臨床現(xiàn)亟需一種可安全自動(dòng)化測(cè)量并記錄尿量的裝置，以協(xié)助醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行相關(guān)疾病的診斷和治療，同時(shí)提高醫(yī)療護(hù)理質(zhì)量和效率，保障患者安全。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種基于超聲波的智能尿量測(cè)量裝置，能夠精確記錄患者尿量，且測(cè)量過(guò)程安全可靠，節(jié)省醫(yī)療護(hù)理資源。
[0010]該智能尿量測(cè)量裝置包括:超聲波收發(fā)單元、控制單元及盛裝尿液的容器；所述盛裝尿液的容器為中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在該容器頂部沿其中心對(duì)稱布置四個(gè)以上超聲波收發(fā)單元；每個(gè)超聲波收發(fā)單元均與控制單元相連；所述超聲波收發(fā)單元通過(guò)發(fā)送和接收超聲波信號(hào)獲得容器頂部到達(dá)液面的距離；所述控制單元依據(jù)該距離獲得容器內(nèi)尿液的體積。
[0011]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方式:還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器用于實(shí)時(shí)測(cè)量容器內(nèi)的溫度。
[0012]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方式:所述容器為圓筒形結(jié)構(gòu)，以該圓筒形容器的軸線為中心，在其頂部布置兩圈以上超聲波收發(fā)單元；每個(gè)環(huán)形面上超聲波收發(fā)單元的個(gè)數(shù)相同，且均位于對(duì)應(yīng)環(huán)形面的等分點(diǎn)上。
[0013]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方式:盛裝尿液的容器由容器壁和與容器壁可拆卸連接的底部端蓋組成；在其底部端蓋上設(shè)置有壓力傳感器，所述控制單元依據(jù)壓力傳感器的壓力信號(hào)以及容器內(nèi)尿液的體積獲得容器內(nèi)尿液的密度。
[0014]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方式:盛裝尿液的容器由非親水性材料制成。
[0015]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方式:所述控制單元通過(guò)通用的IIC，SPI，USART接口與上位機(jī)相連。
[0016]有益效果:
[0017](I)采用該裝置能夠精確記錄患者尿量，且測(cè)量過(guò)程安全可靠，計(jì)算處理結(jié)果精確可靠，避免人為操作的誤差，同時(shí)能夠節(jié)省醫(yī)療護(hù)理資源；消除環(huán)境以及交叉感染方面的隱串
[0018](2)對(duì)超聲波傳播速度進(jìn)行溫度補(bǔ)償，同時(shí)采用非親水性材料做容器壁，保證測(cè)量結(jié)果精確。
[0019](3)利用容器底部的壓力傳感器，結(jié)合體積可以精確分析尿液密度，作為臨床診斷的另一個(gè)重要指標(biāo)。
[0020](4)采用標(biāo)準(zhǔn)通用化接口，便于后續(xù)的數(shù)值化處理。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為該測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為超聲波收發(fā)單元的布局示意圖。
[0023]其中:1-圓筒形容器，2-超聲波收發(fā)單元

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0025]本實(shí)用新型提供一種基于超聲波的智能尿量測(cè)量裝置，采用該裝置能夠?qū)颊叩哪蛄窟M(jìn)行精確監(jiān)測(cè)與記錄，且測(cè)量過(guò)程中無(wú)需人工參與，安全可靠，能夠有效提高醫(yī)療護(hù)理質(zhì)量和效率。
[0026]該測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，該裝置采用圓筒形容器作為載體，該圓筒形容器由環(huán)形容器壁和與該環(huán)形容器壁螺紋連接的底部端蓋組成。所述環(huán)形容器壁采用非親水性材料制成，從而最大限度減少容器壁上吸附的尿液，提升測(cè)量精度。
[0027]在圓筒形容器的頂部對(duì)稱布置12組超聲波收發(fā)單元，超聲波收發(fā)單元置的布局如圖2所示:以該圓筒形容器的軸線為中心，在其頂部布置布置兩個(gè)同心圓，通過(guò)3條直徑將所述同心圓分為六等份，在所述3條直徑與每個(gè)同心圓的交點(diǎn)處設(shè)置一個(gè)超聲波收發(fā)單元。由于超聲波收發(fā)單元對(duì)稱分布，無(wú)論容器中的液面往哪個(gè)方向浮動(dòng)，將所有超聲波收發(fā)單元測(cè)定的距離取平均后作為測(cè)量值，可以大大的的降低測(cè)量誤差，提升測(cè)量精度。
[0028]采用該裝置進(jìn)行尿量測(cè)量的原理為:
[0029]采用該系統(tǒng)進(jìn)行尿量測(cè)量的原理為:
[0030]當(dāng)容器內(nèi)盛有尿液時(shí),啟動(dòng)布置在其頂部的超聲波收發(fā)單兀發(fā)出發(fā)射波,發(fā)射波到達(dá)液面后返回形成反射波被超聲波收發(fā)單元接收；根據(jù)聲波反射原理，已知聲波傳輸速度C，控制單元通過(guò)測(cè)定發(fā)送發(fā)射波和接收反射波的時(shí)間間隔t，便可得到發(fā)射點(diǎn)和反射點(diǎn)的距離R=ct/2，該距離即為容器頂部與其內(nèi)部液面之間的距離。所述控制單元將獲得的12個(gè)距離值加權(quán)平均后得到容器頂部與容器內(nèi)液面之間距離的最終值V ;容器的高度H及截面積S已知，則容器內(nèi)液體的體積為:V=S(H-R')。
[0031]為提升測(cè)量精度，消除容器內(nèi)液面浮動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，對(duì)每個(gè)超聲波收發(fā)單元都采用多次測(cè)量，由此每個(gè)超聲波收發(fā)單元都有一組測(cè)量值，所述控制單元分別對(duì)每組測(cè)量值進(jìn)行濾波處理后，取剩余值的加權(quán)均值作為對(duì)應(yīng)超聲波收發(fā)單元的測(cè)量值。
[0032]超聲波在氣體中傳播時(shí)，壓強(qiáng)、溫度和濕度都會(huì)引起密度的變化，從而引起傳播速度的改變，導(dǎo)致測(cè)量精度下降。由于該測(cè)量裝置和大氣相通，其超聲波收發(fā)單元工作環(huán)境壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)，基本保持不變；但是由于尿液溫度接近體溫但又高于室溫，同時(shí)尿液的揮發(fā)使裝置內(nèi)濕度高于外界環(huán)境濕度，為提升測(cè)量精度，需對(duì)溫度和濕度對(duì)速度造成的影響進(jìn)行補(bǔ)償。聲波振動(dòng)是機(jī)械的，聲波傳播中帶有機(jī)械能量，其能量在傳播的途中逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，從而隨著距離增加而逐漸衰減，聲波的頻率越高，衰減的的越厲害，傳播距離越短，在給定的頻率下，衰減是濕度的函數(shù)，但是本裝置中聲波傳播距離很短，所以可以忽略衰減的影響，不對(duì)濕度進(jìn)行補(bǔ)償。而溫度對(duì)超聲波在氣體中傳播的速度影響較大，因此需在裝置中設(shè)置實(shí)時(shí)采集容器內(nèi)溫度的溫度傳感器，通過(guò)溫度傳感器的測(cè)量結(jié)果對(duì)聲波的傳播速度進(jìn)行修正和補(bǔ)償，從而進(jìn)一步提升測(cè)量精度。
[0033]同時(shí)在圓筒形容器的底部端蓋上設(shè)置有用于測(cè)量容器內(nèi)液體質(zhì)量的壓力傳感器，容器的環(huán)形容器壁與底部端蓋采用螺紋式連接，可便于壓力傳感器的矯正和安裝。所述壓力傳感器能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量容器內(nèi)尿液的質(zhì)量m，結(jié)合測(cè)量的容器內(nèi)尿液的體積V可以得到尿液的密度P ^m/v，得到的尿液密度可以作為臨床診斷的另一項(xiàng)指標(biāo)。
[0034]在上述裝置中通過(guò)控制單元對(duì)超聲波收發(fā)單元及壓力傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，并依據(jù)溫度傳感器的測(cè)量結(jié)果對(duì)超聲波傳播速度進(jìn)行補(bǔ)償。最后控制單元將處理得到的容器內(nèi)尿液的體積、密度通過(guò)IIC，USART，SPI等通用的通信接口發(fā)送給裝置或上位機(jī)，便于計(jì)算機(jī)自動(dòng)化處理。
[0035]綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于超聲波的智能尿量測(cè)量裝置，其特征在于，包括:超聲波收發(fā)單元、控制單元及盛裝尿液的容器；所述盛裝尿液的容器為中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在該容器頂部沿其中心對(duì)稱布置四個(gè)以上超聲波收發(fā)單元；每個(gè)超聲波收發(fā)單元均與控制單元相連；所述超聲波收發(fā)單元通過(guò)發(fā)送和接收超聲波信號(hào)獲得容器頂部到達(dá)液面的距離；所述控制單元依據(jù)該距離獲得容器內(nèi)尿液的體積。
2.如權(quán)利要求1所述的基于超聲波的智能尿量測(cè)量裝置，其特征在于，還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器用于實(shí)時(shí)測(cè)量容器內(nèi)的溫度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于超聲波的智能尿量測(cè)量裝置，其特征在于，所述容器為圓筒形結(jié)構(gòu)，以該圓筒形容器的軸線為中心，在其頂部布置兩圈以上超聲波收發(fā)單元；每個(gè)環(huán)形面上超聲波收發(fā)單元的個(gè)數(shù)相同，且均位于對(duì)應(yīng)環(huán)形面的等分點(diǎn)上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的基于超聲波的智能尿量測(cè)量裝置，其特征在于，盛裝尿液的容器由容器壁和與容器壁可拆卸連接的底部端蓋組成；在其底部端蓋上設(shè)置有壓力傳感器，所述控制單元依據(jù)壓力傳感器的壓力信號(hào)以及容器內(nèi)尿液的體積獲得容器內(nèi)尿液的密度。
5.如權(quán)利要求3所述的基于超聲波的智能尿量測(cè)量裝置，其特征在于，盛裝尿液的容器由容器壁和與容器壁可拆卸連接的底部端蓋組成；在其底部端蓋上設(shè)置有壓力傳感器，所述控制單元依據(jù)壓力傳感器的壓力信號(hào)以及容器內(nèi)尿液的體積獲得容器內(nèi)尿液的密度。
6.如權(quán)利要求1或2所述的基于超聲波的智能尿量測(cè)量裝置，其特征在于，盛裝尿液的容器由非親水性材料制成。
7.如權(quán)利要求1或2所述的基于超聲波的智能尿量測(cè)量裝置，其特征在于，所述控制單元通過(guò)通用的lie，SPI，USART接口與上位機(jī)相連。
【文檔編號(hào)】G01B17/00GK204049662SQ201420176752
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】文建國(guó), 王瓊, 李博, 王萍, 李昭, 金書(shū)晗 申請(qǐng)人:李博