[發明專利]一種基于閉環反饋的精確控制注射泵輸液量的裝置

在審

• 申請號: 201710830087.9
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107812277A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 劉振洗;鮑子雨;王婉;劉敏;胡林軍;王安意;駱光馨
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所;蚌埠市第一人民醫院
• 主分類號: A61M5/172
• 分類號: A61M5/172;A61M5/168
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司37252
• 代理人: 肖峰

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，具體涉及一種基于閉環反饋的精確控制注射泵輸液量的裝置。

背景技術

醫用注射泵是一種能夠長時間、微量、均勻、精確地將藥物注射到患者體內，以達到最佳治療效果的儀器，主要用于動靜脈微量輸液、抗休克治療、腸內管飼養、抗生素攝入、麻醉劑注射及其它特殊貴重藥物的微量注射，可避免人為操作的誤差和不確定性，醫用注射泵已經從特殊病人的使用延伸到普通病人的使用。

控制輸液量精度是醫用注射泵的核心任務之一，精度指標是國產注射泵與進口注射泵的主要差別之處。現有的檢測輸液量的方法多采用開環控制，即通過控制輸出脈沖的個數和頻率控制輸注的藥液量，或者通過電機位置傳感器控制輸注的藥液量，這兩種控制方法在電機發生失步或堵轉的情況下，導致少輸液和不連續輸液，而且加減速過程中輸液量的計算也較為復雜。

發明內容

本發明采用閉環控制，實時檢測注射器推桿運動的位置，并反饋至微處理器，微處理器根據反饋值、輸液速度和預輸液量，微調脈沖個數和脈沖頻率，控制注射器運動，從而達到精確輸液的目的。

本發明采用以下的技術方案：

一種基于閉環反饋的控制注射泵輸液量的裝置，包括控制結構、步進電機、注射器和傳感器結構，所述控制結構與步進電機相連，步進電機通過絲杠與注射器相連接，注射器與傳感器結構相連，傳感器結構與控制結構相連；

所述控制結構包括ARM處理器和電機驅動器，ARM處理器與電機驅動器相連，ARM處理器控制電機驅動器運行，電機驅動器與步進電機相連，驅動步進電機運行；

傳感器結構包括位置傳感器，位置傳感器與ARM處理器相連。

優選地，所述位置傳感器為直線式滑行電位器，注射器包括推桿，直線式滑行電位器與推桿相連，直線式滑行電位器隨推桿同步運動，直線式滑行電位器能夠檢測推桿推動過程中的電壓值，并將電壓值反饋給ARM處理器處理。

優選地，所述絲杠上設置有滑塊，絲桿帶動滑塊做直線運動，滑塊與注射器的推桿相連，并帶動推桿運動。

優選地，所述控制結構還包括顯示操作屏。

優選地，所述ARM處理器的型號為STM32F407。

優選地，所述步進電機為二相混合式步進電機。

本發明具有的有益效果是：

本發明提供的基于閉環反饋的控制注射泵輸液量的裝置，利用閉環控制和傳感檢測技術實現注射泵輸液量的精確控制，ARM處理器產生脈沖信號，驅動步進電機推動注射器輸注藥液，位置傳感器實時采集注射器推桿運動的位置值，并上傳至ARM處理器，微處理器經過分析、計算，得出已輸藥液量，根據已輸量和預輸量的差值，調節脈沖信號，控制電機運動，從而實現閉環精確輸液。本發明創新地將價格低廉、易于控制的直線式滑行電位器用作檢測注射器推桿運動位置的傳感器，并實現閉環控制，不僅提高了輸液量的檢測精度，而且還能減少軟件計算的工作量。

附圖說明

圖1為基于閉環反饋的控制注射泵輸液量的裝置的原理框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行具體的說明：

結合圖1，一種基于閉環反饋的控制注射泵輸液量的裝置，包括控制結構、步進電機、注射器和傳感器結構。

其中，控制結構與步進電機相連，步進電機為二相混合式步進電機。步進電機通過絲杠與注射器相連接，注射器與傳感器結構相連，傳感器結構與控制結構相連。

控制結構包括ARM處理器、電機驅動器和顯示操作屏，ARM處理器的型號為STM32F407，ARM處理器是整個系統的控制核心。

ARM處理器與電機驅動器相連，ARM處理器控制電機驅動器運行，電機驅動器與步進電機相連，電機驅動器將ARM處理器產生的脈沖信號按一定的時序分配給步進電機使用，驅動步進電機運動。

ARM處理器與顯示操作屏相連，顯示操作屏具有界面顯示、操作控制等功能。

傳感器結構包括位置傳感器，位置傳感器為直線式滑行電位器，直線式滑行電位器與ARM處理器相連。

注射器包括推桿，直線式滑行電位器與推桿相連，直線式滑行電位器隨推桿同步運動，直線式滑行電位器能夠檢測推桿推動過程中的電壓值，并將電壓值反饋給ARM處理器處理。

直線式滑行電位器是實現閉環控制的關鍵元件，利用高精度直線式滑行電位器減小了因電機失步、堵轉所造成的誤差。

絲杠上設置有滑塊，絲桿帶動滑塊做直線運動，滑塊與注射器的推桿相連，并帶動推桿運動。

該基于閉環反饋的控制注射泵輸液量的裝置的運行過程大致為：