[发明专利]一种数字化漏血传感器

权利要求书

1.一种数字化漏血传感器，其特征在于：所述的漏血传感器包括避光盒，红绿双色发光二极管，颜色传感器，电源管理模块，光源驱动模块，微处理器和数字通信模块；电源管理模块的输出端分别和光源驱动模块、微处理器、数字通信模块及颜色传感器的电源输入端连接，为光源驱动模块、微处理器、数字通信模块、颜色传感器供电；光源驱动模块的输出端和红绿双色发光二极管连接；微处理器的控制输出端分别和光源驱动模块及颜色传感器的控制输入端连接，微处理器的信号输入端与颜色传感器的信号输出端连接，微处理器的信号输出端和数字通信模块信号输入端连接，数字通信模块的输出端连接上位机；红绿双色发光二极管、电源管理模块和光源驱动模块分布在光源侧电路板上；颜色传感器、微处理器和数字通信模块分布在颜色传感器侧电路板上；光源侧电路板和颜色传感器侧电路板布置在避光盒内；

避光盒外壳（1）的上表面中心偏右处开有凹槽（14），凹槽（14）底部的圆形通道（141）两侧壁中心位置开有圆形小孔，两个圆形小孔相对；装有红绿发光二极管（51）的光源侧电路板（5）和装有颜色传感器（61）的颜色传感器侧电路板（6）相对布置，固定在凹槽（14）的两侧，红绿发光二极管（51）和颜色传感器（61）均与凹槽（14）的圆形通道（141）侧壁上的圆形小孔圆心对齐，红绿发光二极管（51）发出光线穿过小孔直射在颜色传感器（61）上，构成检测通路；光源侧电路板（5）和颜色传感器侧电路板（6）与避光盒外壳（1）之间安装有绝缘硅胶垫片；

所述的凹槽（14）的截面为倒Ω形，用于安装透析管路；倒Ω形凹槽（14）底部的圆形通道（141）为透析管路的安装通道，圆形通道（141）的直径与医用透析管路的外径相等，透析管路外壁与圆形通道（141）内壁贴合；

在所述凹槽（14）的中间位置，沿凹槽（14）底部的圆形通道（141）水平径线上开有圆形小孔，圆形小孔贯通凹槽（14）左侧壁和右侧壁，右侧壁上的圆形小孔为光源孔（12）；所述的凹槽（14）右侧壁的厚度大于左侧壁厚度，使得光源孔（12）的长度等于或大于红绿发光二极管（51）的长度；

所述的光源驱动模块包括两个独立的恒流LED驱动电路，每个恒流LED驱动电路均由NXP公司生产的NCR402U芯片和PDTC124XU三极管组成，NCR402U芯片的电源输入端与电源管理模块的输出端正极相连接，接地端与PDTC124XU三极管的集电极相连接，PDTC124XU三极管的发射极与电源管理模块的输出端负极相连接，NCR402U芯片的输出端为恒流LED驱动电路的输出端，PDTC124XU三极管的基极为恒流LED驱动电路的控制端；

所述的红绿发光二极管（51）为共阴极红绿发光二极管，包括三个接线端：公共端、R端和G端，红绿发光二极管（51）的公共端与电源管理模块的负极连接，红绿发光二极管（51）的R端和G端分别与一个恒流LED驱动电路的输出端连接；两个恒流LED驱动电路的输入端均与电源管理模块的正极连接，每个恒流LED驱动电路的控制端都与微处理器连接，通过微处理器控制恒流LED驱动电路工作，调控红绿发光二极管（51）的发光颜色；

微处理器控制光源驱动模块为红绿发光二极管提供恒定电流，使红绿发光二极管有选择地发出稳定的红色光或绿色光，红绿发光二极管发出的光线通过避光盒外壳的凹槽底部的圆形通道中心的小孔，垂直照射在另一侧的颜色传感器上，颜色传感器由微处理器控制选择接收光强的颜色，并将光强转换成频率信号传送给微处理器，微处理器接收到颜色传感器输出的频率信号后进行数据处理，将结果通过数字通信模块传递给上位机；

所述的避光盒由避光盒外壳、遮光盖、弹簧铰链和底盖构成，弹簧铰链安装在避光盒外壳右上角的圆形通孔内，遮光盖扣装在避光盒外壳的上表面，与弹簧铰链的转动轴相连接，底盖内嵌在避光盒外壳底部，通过避光盒外壳内四角处的凸台固定，用于封闭避光盒外壳的底面开口；避光盒外壳、遮光盖、弹簧铰链和底盖均为金属材质，避光盒除了为检测电路构建避光的暗黑环境外，还起到电磁屏蔽作用，为避光盒内由光源侧电路板和颜色传感器侧电路板上的红绿发光二极管，颜色传感器，电源管理模块，光源驱动模块，微处理器和数字通信模块构成的检测电路提供稳定的工作环境，避免外部电磁干扰影响内部检测电路工作，从而提高检测的可靠性；

所述的避光盒外壳为长方体镂空结构，避光盒外壳的上表面与前侧面、后侧面、左侧面、右侧面连接为一体，整个底面镂空，作为避光盒外壳的开口，避光盒外壳的上表面中心偏右处开有凹槽，凹槽的截面为倒Ω形，用于安装透析管路，倒Ω形凹槽底部的圆形通道为透析管路的安装通道，圆形通道的直径与医用透析管路的外径相等，透析管路外壁与圆形通道内壁贴合，防止间隙的存在引起的误差，提高检测的准确性和可靠性，倒Ω形凹槽颈部的宽度略小于透析管路的直径，夹紧透析管路，使得透析管路安装进入凹槽底部圆形通道后不易脱落，凹槽的开口处倒圆角，并使其表面光滑，以便于透析管路更加容易安装，并减小安装时因表面摩擦对透析管路的损伤；

所述凹槽底部的圆形通道右侧壁中心位置开有圆形小孔，小孔的直径与所述的红绿发光二极管的直径相等，相应的，所述凹槽底部的圆形通道左侧壁中心位置开有圆形小孔，两个圆形孔相对，直径相等，所述凹槽底部圆形通道的两侧壁厚不等，其右侧壁的厚度与所述的红绿发光二极管的长度相等，发光二极管插入凹槽底部圆形通道右侧壁圆形小孔后，红绿发光二极管灯珠顶部与凹槽底部圆形通道右侧壁内表面相切，使得发光二极管发射的光束直射在透析管路上；凹槽底部圆形通道左侧壁厚较薄，使得发光二极管发射的光束通过透析管路照射在颜色传感器上时所走的光程较短，减少光强在光程上的散失，提高检测的准确性；

装有颜色传感器的颜色传感器侧电路板和装有红绿发光二极管的光源侧电路板对称固定在所述的凹槽底部的圆形通道两侧外壁上，其中，凹槽底部圆形通道的右侧固定光源侧电路板，凹槽底部圆形通道的左侧固定颜色传感器侧电路板；

所述颜色传感器侧电路板和光源侧电路板与凹槽底部的圆形通道两侧外壁之间装有黑色密封硅胶垫，其主要作用是绝缘隔离，防止电路板与所述的避光盒外壳直接接触，引起电路故障，同时，密封硅胶垫填满电路板与凹槽底部圆形通道两侧外壁之间的间隙，防止外部液体通过凹槽底部圆形通道上的圆形小孔进入，腐蚀电路板；

所述电源管理模块的输出端分别和光源驱动模块、微处理器、数字通信模块及颜色传感器的电源输入端连接，为光源驱动模块、微处理器、数字通信模块、颜色传感器提供稳定的工作电压；

所述的颜色传感器为艾迈斯半导体公司生产的R、G、B即红、绿、蓝颜色传感器TCS3200系列产品，该颜色传感器能将RGB三种颜色光强值转换成频率信号，能直接与微处理器通讯，并且颜色传感器能通过微处理器编程控制RGB通道，对选定颜色进行测量，从而实现高度精确的颜色光强测量；

所述的红绿发光二极管为共阴极红绿发光二极管，其中红色光波长为625nm,绿色光波长为520nm，其中绿色光对血细胞敏感，作为漏血检测光，用来判定漏血是否发生；红光对血细胞不敏感，作为参照光，用来防止误报警，具体工作原理为，当所述的颜色传感器接收到穿过透析管路的绿色光强度减少，而红色光强度不变时，判断透析管路中有血细胞存在，认定为漏血发生，发出报警信号；当所述的颜色传感器接收到穿过透析管路绿色光强度和红色光强度同时减少时，判断透析管路中存在其他污染物，阻碍了光线传播，认定为非漏血情况；

恒流LED驱动电路的驱动电流大小恒定为20mA，为红绿发光二极管提供稳定的工作电流，使二极管发出的光强不随时间变化，避免光源抖动对测量结果产生影响；

所述的数字通信模块为RS485通讯模块，由电源管理模块为数字通信模块供电，数字通信模块的信号输入端与微处理器的信号输出引脚连接，数字通信模块的信号输出端连接上位机，微处理器通过数字通信模块将检测值、报警信息上传给上位机，也接受上位机管理，设置报警阈值相关检测参数；

所述的避光盒外壳上表面与右侧壁的交接处开有圆形通孔，圆形通孔内安装有弹簧铰链，弹簧铰链的转动轴与所述的遮光盖相连，使遮光盖闭合更加可靠；

所述的遮光盖扣装在避光盒外壳的上表面，遮光盖前侧和后侧分别沿避光盒外壳上表面边沿向下翻折90度构成扣边，前后扣边在结构上对称，扣边的右端开有圆形小孔，与弹簧铰链的转动轴相连；扣边在避光盒上和凹槽底部的圆形通道对应的位置上开有弧形凹槽，弧形凹槽与圆形通道上部开口处相匹配，当遮光盖盖上时，遮光盖的弧形凹槽与避光盒上倒Ω形凹槽底部的圆形通道构成完整的透析管路通道，遮光盖左侧长出避光盒外壳一段向右下方向翻折180度，构成把手，方便遮光盖旋转打开；

所述的避光盒外壳内四个直角处布置有圆角凸台，凸台中心开有螺孔，用来安装底盖，凸台的高度略高于避光盒上的倒Ω形凹槽，使底盖与避光盒上倒Ω形凹槽之间留有空隙，便于两块电路板之间桥连；

所述的底盖四角处各开有一个圆形螺孔，分别与避光盒外壳内四个直角处的圆角凸台中心的螺孔配合，将底盖固定在圆角凸台的顶端，使底盖与避光盒外壳构成封闭的空间，底盖左侧中心位置开有圆形小孔，以便于外部导线接入，外部导线接入后安装在避光盒内的电路板上；

数字漏血传感器以红绿发光二极管作为光源，绿双色发光二极管发出的光线透过安装在避光盒上倒Ω形凹槽底部圆形通道内的透析管路，直射在对侧的颜色传感器上，通过颜色传感器接收到的光照强度变化判断是否有漏血发生；

数字化漏血传感器避光盒可防止环境光变化对检测结果造成影响，采用单一的红绿双光二极管作为光源，使整个漏血传感器体积小，数字化漏血传感器具有颜色鉴别能力，用以判断是血细胞还是污染物，检测为非接触式，元器件不易受到污染；数字化双向通讯，抗干扰能力强。