[其他]泵控制系统

说明书

本发明是关于流体输送系统，特别是关于用静脉注射泵控制肠胃外溶液的输送的控制技术。

在静脉内或动脉内输送流体的泵送系统是公知的技术，而且是世界各地的医院日常广泛使用的先有技术。这些系统通常用以在静脉内或动脉内输送诸如葡萄糖溶液和血浆之类的流体和输送药物，这一切都是根据病人的需要（输送药物时则根据所输送药物的浓度）在输送速度受控制的情况下进行的。

与本发明同时申请题为“泵压力传感器”的美国专利申请116.0140介绍了一种新型的泵-压力传感器组合系统，在该系统中，由一电动机驱动的挠性杆交替地使一个用后即弃的泵箱压缩和膨胀。挠性杆的运动促使附在挠性杆上和附在配对的传感器杆上的电容器板作相对运动。测量各电容器板电容值的变化，即可测出泵送力，从而可测出经泵箱泵送的溶液量。这种系统深受用户的欢迎，因为采用用后即弃的泵箱可以确保每个灌输作业都使用新的消过毒的泵箱。这种方法很经济，因为泵箱系采用价钱不贵的聚合材料制成的。

但采用塑料箱在流体的精确计量方面有困难。泵送力作用到泵箱上时，塑料会变形或膨胀，泵箱的体积会发生变化。这种现象叫做泵箱的柔顺性。相应地，当取消泵送力，且在灌输过程中的泵箱中产生相对于进口压力为负的压力时，塑料泵箱就会松弛成不同的体积，这叫做非柔顺性（depliance）。泵箱变化着的柔顺性和非柔顺性会使流体的输送率产生误差。

根据本发明的原理，提供了一种测定泵箱柔顺性或非柔顺性的方法。用测出的泵箱柔顺性或非柔顺性确定一个泵送循环过程中实际的流体泵送量，然后应用此实际泵送量校准泵送率从而精确控制流体的输送。

柔顺性或非柔顺性的精确测量是以精确知道在泵送循环过程中泵箱中的流体压力为前提的。而这一点又要求精确传感用杆子上的电容器板测量出的泵送力。根据本发明的另一个方面，电容器板的电容值是通过用交流信号激励电容器板测量出来的。所检测出的交流信号，其幅值随电容值而变化。交流信号系按幅值检测以提供表示泵送力的信号。然后用此信号产生定量限定泵送力的数字信号。

所希望的泵送率一经作了泵箱柔顺性作用的校正，就必须将泵控制得使其达到所希望的流体泵送率。根据本发明的另一个方面，泵电动机是借助于一反馈环路进行精确控制的。在该环路里，电动机是由与环路的某一误差系数成正比的信号驱动的，环路误差系数则部分由第一预定数确定。电动机转动时，其位置由一位置传感器监控。来自传感器的位置信号与获自所希望的流体输送率的泵速率控制信号结合起来使用以产生控制数。第一预定数减去该控制数即得出环路误差系数。这种控制方法在精确度成为特别重要因素的低流体输送率的情况下能提供特别精确的控制。

附图中：

图1是根据本发明的原理构成的泵控制系统示意图，一部分以方框图的形式表示，一部分以原理图的形式表示;

图2是图1力传感电路和力校正和检测配置方式的详图，一部分以方框图的形式表示，一部分以原理图的形式表示;

图3是说明本发明的未泵送流体体积确定技术的原理的波形示意图;

图4举例说明了确定未泵送的流体体积的流程图;

图5是图1电动机控制器的详细示意图，一部分以方框图的形式表示，一部分以原理图的形式表示;

图5a是图5所采用的电动机控制的原理方框图;

图6和图7是确定图5和图5a电动机控制器中的泵速控制数的流程图。

参看图1，这是根据本发明的原理构成的泵控制系统。该控制系统控制前面谈过的美国专利申请116.0140中所进一步详细描述的电动机驱动泵和泵箱的运行过程，本说明书将该专利申请的内容也包括进去以供参考。如图1所示，该申请的系统有一个直流电动机44，将该电动机激励用以转动电动机的轴46。轴46上连接有传动齿轮50，传动齿轮上有一个凸轮槽52。传动齿轮的外周边呈锯齿形，其上形成均匀间隔的槽口和齿56。传动齿轮转动时，齿56通过光学位置编码器90。齿轮上的齿遮住射向各齿56和交错槽口的两束光束。各光束彼此间隔相当于一槽口和一齿跨距的四分之一，且为两个光传感器所接收。当齿遮住光束时，传感器产生两个彼此正交的方波。在所图示的实施例中，齿轮周边共有三十二个齿，因而正交信号提供的位置分辨率为齿轮转一圈的行程的1/128。

沿传动齿轮50边缘配置有磁铁94。磁铁经过位置编码器90旁边时，使编码器中的一个磁力笛簧开关闭合。笛簧开关的闭合向系统发出信息：泵循环已达到一个“复位”位置或参考位置。