[发明专利]具有步进电机的输注控制方法及其设备

说明书

具有步进电机的输注控制方法，所述方法包括：对步进电机在当前转速切换至目标转速的过程中其所需的时间、步数和平滑度进行评估，然后根据评估结果划分不同加减速段，进而选择各加速段对应的加减速算法，以求出各加速段对应的驱动脉冲频率。通过划分不同加减速段，可以实现加减速平滑度和最小加减速时间/步数的均衡。同一个速度，采用最佳的细分比能有效减少电机的振动和噪声，进而提高输液精度。

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及具有步进电机的输注控制方法及其设备。

背景技术

静脉输注（输液、注射）是一种最常用的临床治疗方法。在对输液量及流量有高精度要求的科室，医用输注设备能自动智能控制输液的流量和流速，从而较好地保护患者和辅助医疗工作者的临床输液。目前，这类设备已被广泛应用于ICU、手术室、急诊科、妇科、儿科等对高精度输注有严格要求的场合。

输液设备是一种可精确控制输液速度和输液量，还能对在输液过程中出现的气泡、空液、输液管阻塞等异常情况进行报警并自动切断输液通路的智能仪器。输液设备有不同类型，例如输液泵、输注泵和注射泵。

输注设备广泛应用的是两相混合式步进电机，输注设备的电机控制指标有：响应时间，低速振动，中高速共振。噪音是由于振动导致的，不单独控制。响应时间慢会导致药液的实际输出和理论设定有偏差；低速振动和中高速电机机械共振（常见于10ml/h~100ml/h有挤压泵体的输液泵）会影响输注精度，并使电机电流驱动能力减弱，导致驱动电流增加及能效降低。

输注设备在恒定速度模式下输液精度一般要求在误差±5%以内，高精度模式时要求控制在±2%内。但有时输注设备需要在运行过程中改变速度，比如多段速度可编程模式，自动输注切换到手动快进模式，接近输注完成时减速，输注过程中异常停机等速度变化时会影响输注精度，要求步进电机的转速变化要平稳。

另外，输注设备电机还要适应的宽泛的输注速度范围。常见医用输注泵的输液速度范围是0.1ml/h~2000ml/h。

在宽泛的输注速度之下、根据以往的直线输入的方式进行电机的控制势必导致电机机械特性较差，达不到高精度模式要求的±2%内的精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有步进电机的输液控制方法及其设备，其主要控制电机在启动和停止阶段的输注平稳性，能够提高控制精度和实现平缓启停。对于医疗或者康护机器人上的输液设备或者一般医院使用的输液设备，设置步进电机以及赋予计算机程序能够有效减少电机的振动和噪声，进而提高输液精度。

本发明具体的技术方案如下：

具有步进电机的输注控制方法，其特征在于，所述方法包括：

对步进电机在当前转速切换至目标转速的过程中其所需的时间、步数和平滑度进行评估，然后根据评估结果划分不同加减速段，进而选择各加速段对应的加减速算法，以求出各加速段对应的驱动脉冲频率。

进一步地，所述加减速算法还计算出各驱动脉冲频率运行的步数。

进一步地，所述加减速算法包括梯形加速算法、指数型算法和S型算法。

进一步地，其存储的计算机程序被处理器执行时所实现以下步骤：根据各加速段对应的细分参数预设值来驱动步进机电，该细分参数预设值使得步进电机的机械特性在所对应的加速段上最优。

进一步地，所述细分参数预设值从系统记录的转速-细分参数关系表中提取获得。

进一步地，其存储的计算机程序被处理器执行时所实现以下步骤：根据当前转速和目标转速来选择预设的启动频率，该启动频率使得步进电机的机械特性在速度切换过程中最优。

进一步地，所述启动频率从系统记录的转速切换-启动频率关系表中提取获得。

进一步地，机械特性包括振动特性和噪声特性。