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随着科技技术的不断进步，医疗机构中使用的医疗设备越来越多。在诸多医疗设备中，有许多存在液路系统，其中最典型的有血液透析装置、流式细胞仪、全自动生化分析仪、全自动血液分析仪等。在此类存在液路系统的设备工作过程中，有各种原因（比如液体管路接头松动、液体管路老化开裂、液体压力过大等）可导致液体漏出，而漏出的液体大多有腐蚀性、酸碱性等，容易腐蚀设备内部的各种器件，造成设备内部电路短路，严重影响设备的正常运行，甚至酿成医疗事故[1-3]。存在液路系统的设备漏液很难避免，而且有些漏液是微量的，开始时不会影响设备正常工作，不易被发现。

我院有两类设备均多次出现过此类问题：① 费森尤斯4008型血透机出现电导度自检不能通过，拆开后盖检查发现透析机A、B液泵上有大量的白色结晶，且表面潮湿，仔细检查发现其上方的管路接头在微微渗液[4]，液体滴落至A、B液泵上（从透析机外看不出漏液现象），时间久了将B液泵腐蚀，使B液泵无法工作，需要更换B液泵，花费数千元[5-6]；② BD流式细胞仪工作过程中提示液流泵失败，无法正常工作。拆开液流车检查发现，液流车部分隔膜泵表面有结晶且潮湿，其上方管路有渗液（流式细胞仪液流车外面看不出漏液现象），导致隔膜泵损坏，需要更换隔膜泵，花费近万元[7-8]。

为避免设备因液路系统微漏液导致的设备故障，节省维修经费，我们设计了一套设备漏液监测报警系统，该系统能有效地监测漏液并发出声光报警，还可以借助报警系统进行远程报警[9]。及时有效地告知工作人员，使工作人员能够尽早地发现设备漏液并做相应处理，尽可能降低损失。

1 系统设计

该漏液监测报警系统由电源模块、漏液监测模块、声光报警模块以及外壳等组成，其整体框架示意图，见图1。

1.1 电源模块

整套系统的电源采用12 V直流电源适配器，内部漏液监测模块和声光报警模块的芯片等供电需要5 V，因此在电源模块中需要进行12 V转5 V。因三端集成稳压芯片LM7805是串联型稳压电源模块，功耗大，本身发热也大，容易烧掉，因此内部采用LM2576-5.0电源芯片来提供稳定的5 V给电路供电。LM2576系列是美国国家半导体公司生产的3 A电流输出降压开关型集成稳压电路，它内含固定频率振荡器（52 kHz）和基准稳压器（1.23 V），并具有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路[10]。目前电路的整体电流不大，使用此芯片可以提供3 A电流，方便以后整个系统功能的扩展，为计划扩展的无线发射模块供电。电源部分电路图，见图2。

1.2 漏液监测模块

漏液监测模块采用大面积漏液传感器（图3）和双电压集成比较器芯片LM393[11]。LM393漏液监测电路图，见图4。电路上电后，电源指示灯亮，当漏液传感器表面有液体滴落时，引起LM393的3脚INA+电压变化，INA+变化的电压和2脚INA-电压比较，触发1脚OUTA有信号输出，产生报警信号，完成漏液检测功能。为了使该漏液监测报警系统可以在不同设备和环境下使用，在漏液监测模块电路中添加了电位器R6，可以通过调节电位器R6来改变漏液检测的敏感度。图4中LED1作为电源指示灯，提示整个系统供电正常；当有漏液信号触发时，LED2常亮，提示有漏液信号。LED1和LED2可通过监测装置的外壳预留的两个小孔观察，从而判断电路正常与否。

1.3 声光报警模块

声光报警模块采用555定时器芯片来实现声光的频闪报警[12]。声光报警电路图，见图5。P4接口连接红色发光二极管LED4至整个报警装置的外壳，通过闪烁提醒工作人员。本电路的核心部件是555集成定时器，它工作于无稳态工作方式，接通电源后，555集成定时器的输出端3脚电平不断地出现高低电平变化，当3脚为高电平时，LED3（蓝色）熄灭，LED4发光，同时电容C3被充电，扬声器发出“嗒”的声音；当3脚为低电平时，LED3发光，LED4熄灭，同时电容C3通过扬声器放电，扬声器又发出“嗒”响声[13]。所以发光二极管交替发光，扬声器就发出“嗒嗒”的节拍声，频率可调节图中R17和C10的值来改变（目前其频率约为2 Hz），从而达到声光报警的效果，以提醒工作人员设备存在漏液。

2 系统集成与应用

2.1 系统集成

将电源模块、漏液检测模块、声光报警模块整合起来就构成了漏液检测报警装置，电源模块给系统提供稳定的电压，电源指示灯亮，整个系统处于工作状态，当设备内部无漏液时，大面积漏液传感器表面干燥，LM393芯片1脚OUTA不产生报警信号，如图5中的三极管处于截止状态，声光报警模块无法上电，系统无报警。当设备内部存在漏液时，大面积漏液传感器表面有液体滴落，触发报警信号，此时与LM393芯片1脚相连的指示灯亮起，表明有报警产生，LM393芯片1脚产生的信号触发三极管，三极管处于导通状态，带动继电器工作，声光报警模块通过继电器得电，555定时器及其外围电路工作[14]，产生闪烁灯光报警和“嗒嗒”节拍报警，从而实现声光报警，提醒工作人员。

2.2 系统应用

绘制电路图，并制作PCB板，焊接各元器件，得到如图6所示的电路板。其中P2橙色接头连接大面积漏液传感器，P3橙色接头为预留的远程报警信号输出接头，可实现远程报警。经测试，在大面积漏液传感器表面滴落液体可以实现声光报警，通过调节实物图中蓝色电位器R6可以改变漏液报警的灵敏度。将电路板安装至设计的外壳中，得到漏液监测报警装置。其实物图，见图7。

进行真实环境测试时，将漏液报警传感器分别安装在血液透析机和流式细胞仪中，人为制造漏液，该报警器可以实现声光报警。在设计电路时，预留了一个远程报警接口，此接口在系统没有报警时为常开状态，当系统有报警时为常闭状态。通过远程报警的接口，可以利用接口状态的改变，结合无线报警模块，实现漏液的远程报警。在一些机房，水处理房间等日常无人值守的地方安装此漏液报警系统，利用远程报警接口实现远程报警[15-16]。

3 总结

目前市面上没有针对医疗设备通用的漏液监测报警系统。结合医院设备的分类，本文利用LM393电压比较器设计制作了通用型的漏液监测报警系统，可以基本实现医院存在液路系统的医疗设备的漏液监测，预留的远程报警接口也可以实现漏液情况的远程报警，可进一步实现机房等环境的漏液及湿度的监控，应用比较灵活。

通过在如血液透析机、流式细胞仪全、自动生化分析仪、全自动血液分析仪等仪器中安装漏液检测报警装置，可以及时准确地判断出仪器是否存在漏液情况。在这类仪器漏液之初即可及时发现，在很大程度上可以避免漏液造成的仪器严重故障（如因漏液烧坏电路、损坏泵、电磁阀等部件），避免了仪器因漏液造成的损失，节约维修成本。利用该漏液报警系统的远程报警接口可以实现机房、水处理间等环境的漏液监测。

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基于LM393电压比较器的漏液监测报警系统的设计与应用

引言