[發(fā)明專利]一種基于微流控泵的精確注射閉環(huán)控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710999101.8
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號(hào): CN107587997A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙晗光;徐亦博;肖紹原;施愛春
• 申請（專利權(quán)）人: 瞬知（上海）健康科技有限公司
• 主分類號(hào): F04B43/04
• 分類號(hào): F04B43/04;F04B49/06;G01F1/34
• 代理公司: 上海遠(yuǎn)同律師事務(wù)所31307
• 代理人: 丁利華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療和美容領(lǐng)域，尤其涉及一種基于微流控泵的精確注射閉環(huán)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，市場上銷售的電子注射泵大都使用微型電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，配合變速箱和高精度螺桿，帶動(dòng)注射器的推桿運(yùn)動(dòng)來推動(dòng)儲(chǔ)藥器的活塞，把藥液輸注到人體內(nèi)。但是，微型電機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng)成本較昂貴、體積較大。

基于壓電陶瓷振子驅(qū)動(dòng)的微流控泵作為微流控技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，以其結(jié)構(gòu)簡單、體積輕薄、低頻工作、低功耗等優(yōu)點(diǎn)在醫(yī)療和美容應(yīng)用方面有著廣泛的前景。然而，在實(shí)際工作中，微流控泵的輸出流量受到實(shí)際工作條件的影響較大，不同的負(fù)載壓力，不同的流體黏稠度，都會(huì)影響微流控泵的輸出精度，僅僅簡單控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓的大小、驅(qū)動(dòng)波形的頻率無法實(shí)現(xiàn)精確注射的目的。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種基于微流控泵的精確注射閉環(huán)控制系統(tǒng)，使微流控泵在不同的工作條件下自動(dòng)調(diào)整輸出特性，實(shí)現(xiàn)精確地控制注射的藥液流量。

本發(fā)明的一種基于微流控泵的精確注射閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括：微流控泵，通過控制壓電陶瓷振子的振動(dòng)以輸出藥液；流量傳感器，通過感知所述微流控泵輸出藥液體積的變化而輸出電信號(hào)；信號(hào)調(diào)理電路，用于將所述電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，獲得調(diào)理后的電信號(hào)；信號(hào)采集電路，用于將所述調(diào)理后的電信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；信號(hào)處理單元，用于根據(jù)所述數(shù)字信號(hào)判斷所述藥液的實(shí)時(shí)流量值是否符合目標(biāo)流量值，并根據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整輸出信號(hào)；以及控制驅(qū)動(dòng)單元，用于根據(jù)所述輸出信號(hào)調(diào)整輸出至所述微流控泵的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制所述微流控泵的輸出狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述微流控泵進(jìn)一步包括壓電陶瓷振子、泵腔、入口閥和出口閥，所述泵腔供藥液通過，所述壓電陶瓷振子作為驅(qū)動(dòng)源。

優(yōu)選地，所述微流控泵和所述控制驅(qū)動(dòng)電路通過導(dǎo)線組連接，當(dāng)所述控制驅(qū)動(dòng)電路輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)加載于所述微流控泵時(shí)，所述壓電陶瓷振子產(chǎn)生振動(dòng)，改變所述泵腔的容積，同時(shí)所述入口閥和出口閥交替打開關(guān)閉，從而輸出藥液。

優(yōu)選地，所述流量傳感器具有液體通道以及感知元件，所述液體通道的進(jìn)口與所述微流控泵的出口連通，所述感知元件為壓電陶瓷材料。

優(yōu)選地，所述流量傳感器通過所述壓電陶瓷材料感知所述通道內(nèi)的液體壓力變化而產(chǎn)生所述電信號(hào)，所述電信號(hào)用于表征所述微流控泵的輸出流量以及注射壓力。

優(yōu)選地，所述信號(hào)處理單元進(jìn)一步包括分析模塊、判斷模塊和輸出模塊，所述分析模塊分析所述數(shù)字信號(hào)以獲得所述電信號(hào)反映的藥液實(shí)時(shí)流量值，所述判斷模塊判斷所述實(shí)時(shí)流量值是否符合目標(biāo)流量值，所述輸出模塊根據(jù)判斷結(jié)果調(diào)整所述輸出信號(hào)并輸出至所述控制驅(qū)動(dòng)電路。

優(yōu)選地，所述控制驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)所述述輸出信號(hào)調(diào)整輸出至所述微流控泵的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的參數(shù)，所述參數(shù)包括驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓值、驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率和驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓值控制所述壓電陶瓷振子的振動(dòng)幅度。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率控制單位時(shí)間內(nèi)壓電陶瓷振子工作的次數(shù)。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比控制所述微流控泵工作和非工作的時(shí)間比例。

本發(fā)明具有如下有益效果：通過本發(fā)明的閉環(huán)控制系統(tǒng)，微流控泵可以在不同的工作條件下自動(dòng)調(diào)整輸出特性，實(shí)現(xiàn)注射精確可控的目的。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于微流控泵的精確注射閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的微流控泵的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的信號(hào)處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)控制電路的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其目的僅在于更好地理解本發(fā)明的研究內(nèi)容而非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的基于微流控泵的精確注射閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

如圖1所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基于微流控泵的精確注射閉環(huán)控制系統(tǒng)包括微流控泵(壓電式微流控泵)1、流量傳感器2、信號(hào)調(diào)理電路3、信號(hào)采集電路4、信號(hào)處理單元5和控制驅(qū)動(dòng)單元6。下面對各個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)說明。