[发明专利]用于阀的智能致动器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种用于流体通路中的阀。更特别地，本发明涉及一 种用于阀的致动器机构，其具有由位于致动器的接触端上的测力计和/或压力 传感器(transducer)提供的反馈控制。

背景技术

用于流体通路中的阀典型地具有打开状态和关闭状态，其通过使得线性 的致动器朝向膜或隔膜延伸且压靠该膜或隔膜而实现。相应地，隔膜推到流 体路径中的孔口中。致动器持续地将隔膜推到孔口中，直到隔膜接触相反于 致动器的阀座，从而封闭流体流动并且关闭阀。相反的过程，即将致动器远 离隔膜移动、且从而将隔膜从抵靠阀座压缩的状态释放，将孔口打开，并且 允许流体流动。该现象的致动器典型地通过由控制器操作的步进电机和/或直 流电机而驱动。该系统优选地为轻重量的，并且消耗最少的功率，使得其理 想地用于多种应用中。该系统可与任何结构中的孔口结合使用。特别地，孔 口可以是任意的孔、开口、空隙或任意材料类型中的分隔区。这包括在管、 歧管、一次性歧管、通道中的路径和其他的路径。

用于进行血液透析、血液透析过滤或血液滤过的血液净化系统，涉及血 液通过具有半透膜的交换器的体外流通。这种系统进一步包括用于流通血液 的液力系统和用于流通替换液体或透析液体的液力系统，其中替换液体或透 析液体包括浓度接近于健康对象的某些血液电解质的那些电解质。流体通路 中的流动通过位于流体流动路径中的阀而控制。这些流体路径的示例包括在 申请于2011年2月8日、标题为“便携式透析机”(“PortableDialysis Machine”)、转让给本发明的申请人的美国专利申请号13/023,490中所公开 的方案，该专利全文引用于此作为参考。

该阀通过在流动控制点处使用弹性膜而实现在歧管中，该流动控制点根 据需要而选择性地被从歧管机延伸的凸起、销或其他构件而封闭。在一些透 析机中，流体封闭通过使用安全、低能耗的磁阀而实现。当前的阀系统经常 使用传感器，优选地光传感器，以确定阀的状态(打开或关闭)。

虽然光传感器对于确定阀的打开或关闭状态以及柱塞的位置是有用的， 但是现有技术缺乏用于控制阀系统中的阀中的变化的一致的和可靠的机构。 当前的系统不包括这样的装置，其用于确定在何处或何时在关闭阀过程中精 确地停止推靠隔膜(或膜)、何时增大对隔膜的压力以保持阀关闭、或合适 减小到隔膜的压力(其经由流体通路中的真空动作而被拉拽)。例如，随着 时间，由于暴露到系统中的消毒方法、温度暴露、反复应变和压力波动中， 隔膜受到结构上的变化。典型地，隔膜材料变软且变薄。当这些变化发生时， 将致动器移动到相同的位置导致流体流动的不完全的关闭。致动器必须被进 一步地推进到隔膜中以获得同等水平的阀关闭。

通过控制器操作的、由步进电机和/或直流电机驱动的线性驱动器可用于 提供致动器位置的增量变化。然而，这些机构都不能实现通过压力或力传感 的致动器位置的反馈控制。因此，所需的是一种用于歧管膜/隔膜类型的阀的 致动器机构，其允许基于由位于致动器的接触端的传感器提供的反馈而控制 致动器的定位。

发明内容

本发明公开了一种适合于打开和关闭阀的阀致动器系统，包括孔口关闭 构件，其定位在歧管中并且邻近在透析系统中流体流动通过的流体路径，所 述阀致动器机构包括：位移构件，其适合于线性地移位并且具有接触端，其 中当所述阀处于所述打开状态时，所述接触端定位为靠近所述孔口关闭构 件；电机，用于移动所述位移构件；至少一个压力传感器(sensor)，其定位 在所述接触端上，用于当所述接触端与所述孔口关闭构件物理连通时感测产 生的压力、以及用于传递基于所感测的压力的数据；以及控制器，用于从至 少一个压力传感器接收感测的压力，其中所述控制器包括存储器，该存储器 在其中存储多个编程指令，当该多个编程指令被处理单元执行时，其将所感 测的压力与存储在所述存储器中的预定值比较、并且激活所述电机以将所述 位移构件朝向或远离所述孔口关闭构件移动以最优地将接触端抵靠所述孔 口关闭构件定位。