[發(fā)明專利]一種血液凈化蠕動(dòng)泵流量的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310485688.2
• 申請(qǐng)日: 2013-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103520786A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧琛;丁大民;王朝斌;張靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué);上海艾康菲醫(yī)療器械技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): A61M1/14
• 分類號(hào): A61M1/14;A61M1/10;F04B49/06
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 王小榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及血液凈化領(lǐng)域，尤其是涉及一種血液凈化蠕動(dòng)泵流量的控制方法。

背景技術(shù)

血液凈化器是將患者的血液引出體外，除去其中某些致病物質(zhì)，凈化血液以達(dá)到治療疾病的目的。因?yàn)樵谘簝艋倪^(guò)程中蠕動(dòng)泵的流量是系統(tǒng)參考的一個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，故血液凈化設(shè)備中的蠕動(dòng)泵的流量控制器是關(guān)鍵部件之一。傳統(tǒng)蠕動(dòng)泵的流量測(cè)量根據(jù)泵的進(jìn)、出口的壓力差或者是根據(jù)單位時(shí)間流過(guò)泵的流體的體積來(lái)確定，這樣如果蠕動(dòng)泵的流量誤差為1ml/分鐘，一小時(shí)就會(huì)引入系統(tǒng)誤差60ml，四小時(shí)的治療時(shí)間就會(huì)引入240ml的誤差，這對(duì)于治療的要求和效果都會(huì)產(chǎn)生影響。另外，由于對(duì)環(huán)境有無(wú)菌的要求，任何傳感器均不能與流體直接接觸，這就給控制系統(tǒng)帶來(lái)了很大的難題。因此蠕動(dòng)泵的流量控制既困難又重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種血液凈化蠕動(dòng)泵流量的控制方法，通過(guò)調(diào)節(jié)蠕動(dòng)泵的轉(zhuǎn)動(dòng)速度來(lái)控制血液流量，從而減小實(shí)際血液流量與給定血液流量之間的誤差。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種血液凈化蠕動(dòng)泵流量的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)血液凈化主系統(tǒng)將給定的血液流量值L′(t)輸入到流量控制器中；

(2)泵速測(cè)量單元檢測(cè)蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速s(t)，壓力差測(cè)量單元檢測(cè)蠕動(dòng)泵管體兩端的壓力差p(t)，并將s(t)和p(t)輸入到流量控制器中；

(3)流量控制器根據(jù)蠕動(dòng)泵輸出流量線性方程構(gòu)造系數(shù)表；

(4)模糊控制器參照系數(shù)表，計(jì)算出在當(dāng)前蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速s(t)和壓力差p(t)下蠕動(dòng)泵輸出流量值L(t)，并將L(t)作為流量控制器輸入端的負(fù)反饋信號(hào)；

(5)流量控制器將蠕動(dòng)泵輸出流量值L(t)與給定的血液流量值L′(t)進(jìn)行誤差計(jì)算，判斷誤差e(t)是否小于0.1，是則轉(zhuǎn)向步驟(7)，否則轉(zhuǎn)向步驟(6)；

(6)PI調(diào)節(jié)器對(duì)蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速s(t)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并將調(diào)節(jié)后的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入至模糊控制器，返回步驟(4)；

(7)流量控制器將蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入給蠕動(dòng)泵，同時(shí)將此信號(hào)發(fā)送給血液凈化主系統(tǒng)存儲(chǔ)，為系統(tǒng)提供流量的參考數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)控制。

步驟(3)所述的蠕動(dòng)泵輸出流量線性方程為L(zhǎng)(t)=k₁(s)s(t)+k₂(p)p(t)+σ(t)，其中，k₁(s)是轉(zhuǎn)速系數(shù)，k₂(p)是壓力差系數(shù)，σ(t)為蠕動(dòng)泵的隨機(jī)噪聲；所述的構(gòu)造系數(shù)表具體過(guò)程為：流量控制器先將一組給定的L(t)、s(t)及p(t)代入蠕動(dòng)泵輸出流量線性方程中，得到一組關(guān)于k₁(s)和k₂(p)的多元方程，再采用偏最小二乘法構(gòu)造關(guān)于k₁(s)和k₂(p)系數(shù)表，并將系數(shù)表存儲(chǔ)在流量控制器中，所述的系數(shù)表包含有不同s(t)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速系數(shù)k₁(s)，以及不同p(t)對(duì)應(yīng)的壓力差系數(shù)k₂(p)。

步驟(4)所述的模糊控制器參照系數(shù)表，計(jì)算出在當(dāng)前蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速s(t)和壓力差p(t)下蠕動(dòng)泵輸出流量值L(t)具體過(guò)程如下：

1)模糊控制器先從系數(shù)表中找出當(dāng)前蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速s(t)或s(t)所在范圍的上邊界值s_U和下邊界值s_D，計(jì)算出s(t)的模糊隸屬度θ_s為：θ_s=(s(t)-s_D)/(s_U-s_D)；

2)再?gòu)南禂?shù)表中找到轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速系數(shù)或轉(zhuǎn)速所在范圍對(duì)應(yīng)的的轉(zhuǎn)速系數(shù)邊界值，然后通過(guò)線性差值法計(jì)算出轉(zhuǎn)速系數(shù)k₁(s)；

3)然后從系數(shù)表中找出當(dāng)前壓力差p(t)或p(t)所在范圍的上邊界值p_U和下邊界值p_D，計(jì)算出p(t)的模糊隸屬度θ_p為：θ_p=(p(t)-p_D)/(p_U-p_D)；

4)再?gòu)南禂?shù)表中找到壓力差所對(duì)應(yīng)的壓力差系數(shù)或壓力差所在范圍對(duì)應(yīng)的的壓力差系數(shù)邊界值，然后通過(guò)線性差值法計(jì)算出壓力差系數(shù)k₂(p)；