用于便携式输液泵的流速控制装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种医疗器械领域的流速控制装置及其控制方法，尤其涉及一种用于便携式输液泵的流速控制装置及其控制方法。

背景技术：

营养泵作为医院中或院外家庭肠内营养患者常用的一种医疗器械，针对不同肠内营养患者的特殊性，营养液泵的输注流速需要严格控制。输注流速一般从20～50ml/h开始，以后每6h逐渐增加20～30ml/h，直至100～120ml/h。营养液泵主要存在流速过快、流速过慢，导致输注总量不符以及引发一些并发症问题，输注流速过快会引起腹泻、恶心、呕吐从而误吸；输注流速比设定值慢将会导致输液营养量不够，可能会达不到病人所需的生命支持；精准的流速控制可以给病人以最舒适的喂饲效果和治疗效果。

步进电机常用与高精度的控制系统中，但是步进电机存在体积大和功耗大等劣势，不适用于便携式设备。而直流电机存在体积小和功耗低等优点，但对于营养泵的使用存在转速高和力矩小等缺点。同时由于直流电机的转动惯性，在关断控制电源后，直流电机仍会转动，导致液体总量超出设定的值。

因此，亟需解决上述问题。

技术实现要素：

发明目的：本发明的第一目的是提供一种流速可控避免电机转动惯性影响输液总量的用于便携式输液泵的流速控制装置。

本发明的第二目的是提供该用于便携式输液泵的流速控制装置的控制方法。

技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种用于便携式输液泵的流速控制装置，其特征在于：包括壳体、位于壳体上的蠕动泵头、绕设在蠕动泵头上且在蠕动泵头的驱动下可使管道内液体沿预期流动方向流动的输液管道和用于驱动蠕动泵头转动的减速电机，所述减速电机包括电机盒、位于电机盒内的直流电机、由直流电机驱动的蜗杆、与蜗杆相适配的涡轮、与涡轮同轴设置的小齿轮、与小齿轮相啮合传动的大齿轮、与大齿轮同轴设置的用于伸出电机盒穿过壳体与蠕动泵头耦合的输出轴、位于大齿轮下方且由若干个磁铁均布构成的磁环以及位于磁环下方固定于电机盒内用于检测转动时磁体个数的霍尔检测电路。

其中，所述输液管道包括按照液体流动方向依次相连的用于外接输液装置的输入管道、入口检测管道、绕设在输液泵的蠕动管道、出口检测管道和用于外接病人端的输出管道；所述输液管道还包括用于连接管道的固定件，该固定件包括设于壳体上的工型支持架、用于连接输入管道和入口检测管道的第一连接管、用于连接入口检测管道和蠕动管道的第二连接管、用于连接蠕动管道和出口检测管道的第三连接管以及用于连接出口检测管道和输出管道的第四连接管，且所述第一连接管、第二连接管、第三连接管和第四连接管均固定在工型支持架上。

优选的，还包括用于显示参数的显示屏、用于设置参数的按键、用于直流电机供电的电源，以及用于流速控制的主控电路，其中电源分别与霍尔检测电路和直流电机相电连接，主控电路分别与霍尔检测电路和直流电机相电连接。

再者，所述主控电路包括用于控制直流电机转停的电机控制电路、用于控制显示屏显示参数信息的显示屏电路、用于控制参数设置的按键电路、用于对蠕动泵头转动的转数进行计算的外部中断和用于对间隔时间计时的定时器中断，所述主控电路通过读取按键设置的输液速度和输液总量参数控制直流电机转动并带动蠕动泵头转动实现对液体的流速控制，霍尔检测电路的信号输出与外部中断相连。

进一步，所述输出轴两端设有用于润滑和降噪的轴承。

优选的，所述磁体个数为6～20。

本发明一种用于便携式输液泵的流速控制装置的控制方法，包括如下步骤：

(1)、首先对所需变量和外设进行初始化配置，变量包括流速u、间隔时间t、转动磁体个数c、定时器计时时间t和磁体个数h_count，外设包括外部中断和定时器中断，其中初始化配置后u＝0、t＝0、c＝0、t＝0和h_count＝0；

(2)、设置流速u；

(3)、根据设置的流速，对流速进行划分，确定等待的间隔时间和蠕动泵头转动的转数；如果设置的流速u为0<u≤100ml/h，则c＝1/6r，每次转动圈数n＝1/6，将间隔时间t赋值为t＝3600×n×x/u＝600×x/u，x为每转的液体量，r为磁体个数；如果设置的流速u为100<u≤150ml/h，则c＝1/3r，每次转动圈数n＝1/3，将间隔时间t赋值为t＝3600×n×x/u＝1200×x/u；如果设置的流速u为150<u≤300ml/h，则c＝1/2r，每次转动圈数n＝1/2，将间隔时间t赋值为t＝3600×n×x/u＝1800×x/u；如果设置的流速u为300<u≤600ml/h，则c＝1r，每次转动圈数n＝1，将间隔时间t赋值为t＝3600×n×x/u＝3600×x/u；

(4)、控制直流电机的电源开启，开启外部中断；控制直流电机启动，开启定时器中断；

(5)、外部中断对磁铁个数进行计数，霍尔检测电路每检测到一个磁铁对h_count加1，当磁铁个数h_count＝＝c时，清零磁铁个数h_count＝0，并停止直流电机运行，关闭直流电机的电源；

(6)、定时器中断对t进行计数，每1ms对t加1，当t＝＝t，清零t＝0，并重新控制直流电机的电源开启，控制直流电机启动；

(7)、循环执行步骤(5)和步骤(6)，直至完成设定的输液工作。

优选的，所述每转的液体量x为0.251ml。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：

(1)、本发明利用减速电机内的涡轮蜗杆传动以及齿轮传动，避免了电机转动惯性的影响，避免了当电机停止时泵头继续传动从而使得输液总量超出的现象；

(2)、本发明通过霍尔检测电路检测磁铁的个数来计算蠕动泵头转动的转数和测量该条件下输送的液体量计算出每转输送的液体量，通过将流速和蠕动泵每次转动的转数依据每次转动的间隔时间进行不同比例划分，以保证蠕动泵头每小时输送的液体流量与设定的流速相同；

(3)、本发明的控制方法可避免低速下间隔停止时间太长所造成的增大泵管堵塞风险问题，同时还可避免在高速下，电机频繁转停所造成的增加电机损耗问题，以及因电机启动时需要较大的启动电流，从而增加系统的功耗，缩短输液泵的使用时间等问题；本发明间隔时间控制合理，给患者一个舒适的输液效果和有效地营养供给，同时保证全流速范围的调控。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中输液管道的爆炸示意图；

图3为本发明中减速电机的结构示意图；

图4为本发明中去除电机盒的减速电机的仰视图；

图5为本发明中去除电机盒的减速电机的结构示意图；

图6为本发明中流速和转数的划分曲线图；

图7为本发明的流程示意图；

图8为本发明中外部中断的流程示意图；

图9为本发明中定时器中断的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1所示，本发明一种用于便携式输液泵的流速控制装置，包括壳体1、安装在壳体1内的蠕动泵头2、绕设在蠕动泵头2上且在蠕动泵头2的驱动下可使管道内液体沿预期流动方向流动的输液管道3、用于驱动蠕动泵头2转动的减速电机4、用于显示参数的显示屏5、用于设置参数的按键6、用于直流电机供电的电源7，以及用于流速控制的主控电路8。

如图2所示，本发明输液管道3包括按照液体流动方向依次相连的用于外接输液装置的输入管道301、入口检测管道302、绕设在输液泵的蠕动管道303、出口检测管道304、用于外接病人端的输出管道305和用于连接管道的固定件；入口检测管道302和出口检测管道304相互平行设置，且两者一体成型而成。该固定件包括设于壳体1上的工型支持架306、用于连接输入管道301和入口检测管道302的第一连接管307、用于连接入口检测管道302和蠕动管道303的第二连接管308、用于连接蠕动管道303和出口检测管道304的第三连接管309以及用于连接出口检测管道304和输出管道305的第四连接管310，且所述第一连接管307、第二连接管308、第三连接管309和第四连接管310均固定在工型支持架306上。

如图3、图4和图5所示，本发明的减速电机4包括电机盒401、位于电机盒内的直流电机402、由直流电机驱动的蜗杆403、与蜗杆相适配的涡轮404、与涡轮同轴设置的小齿轮405、与小齿轮相啮合传动的大齿轮406、与大齿轮同轴设置的用于伸出电机盒穿过壳体与蠕动泵头耦合的输出轴407、位于大齿轮下方且由若干个磁铁411均布构成的磁环408、位于磁环下方固定于电机盒内用于检测转动时磁体个数的的霍尔检测电路409，以及位于输出轴两端用于润滑和降噪的轴承410，其中电源7分别与霍尔检测电路409和直流电机402相电连接，电源7具有使能控制脚，可通过主控电路对电机电源进行开启、关断控制，降低了无用功耗。主控电路8分别与霍尔检测电路409和直流电机402相电连接，其中磁体个数为6～20。直流电机402启动，带动蜗杆转动，通过涡轮带动小齿轮转动，大齿轮和小齿轮啮合传动，同时带动输出轴407转动，从而带动蠕动泵头转动；霍尔检测电路检测蠕动泵头每次转动的磁体个数，计算蠕动泵头转动的转数和测量该条件下输送的液体量计算出每转输送的液体量，通过将流速和蠕动泵每次转动的转数依据每次转动的间隔时间进行不同比例划分，以保证蠕动泵头每小时输送的液体流量与设定的流速相同。

本发明的主控电路8包括用于控制直流电机转停的电机控制电路、用于控制显示屏显示参数信息的显示屏电路、用于控制参数设置的按键电路、用于对蠕动泵头转动的转数进行计算的外部中断和用于对间隔时间计时的定时器中断，所述主控电路通过读取按键设置的输液速度和输液总量参数控制直流电机转动并带动蠕动泵头转动实现对液体的流速控制，霍尔检测电路的信号输出与外部中断相电连。

如图7、图8和图9所示，本发明一种用于便携式输液泵的流速控制装置的控制方法，包括如下步骤：

(1)、首先对所需变量和外设进行初始化配置，变量包括流速u、间隔时间t、转动磁体个数c、定时器计时时间t和磁体个数h_count，外设包括外部中断和定时器中断，其中初始化配置后u＝0、t＝0、c＝0、t＝0和h_count＝0；

(2)、设置流速u，单位为ml/h；

(3)、如图6所示，根据设置的流速，对流速进行划分，确定等待的间隔时间和蠕动泵头转动的转数，间隔时间t的单位为s；其中x为每转的液体量，单位为ml，每转的液体量x为0.251ml，r为磁体个数；如果设置的流速u为0<u≤100ml/h，则c＝1/6r，每次转动圈数n＝1/6，将间隔时间t赋值为t＝3600×n×x/u＝600×x/u；如果设置的流速u为100<u≤150ml/h，则c＝1/3r，每次转动圈数n＝1/3，将间隔时间t赋值为t＝3600×n×x/u＝1200×x/u；如果设置的流速u为150<u≤300ml/h，则c＝1/2r，每次转动圈数n＝1/2，将间隔时间t赋值为t＝3600×n×x/u＝1800×x/u；如果设置的流速u为300<u≤600ml/h，则c＝1r，每次转动圈数n＝1，将间隔时间t赋值为t＝3600×n×x/u＝3600×x/u；

(4)、控制直流电机的电源开启，开启外部中断；控制直流电机启动，开启定时器中断；

(5)、外部中断对磁铁个数进行计数，霍尔检测电路每检测到一个磁铁对h_count加1，当磁铁个数h_count＝＝c时，清零磁铁个数h_count＝0，并停止直流电机运行，关闭直流电机的电源；

(6)、定时器中断对t进行计数，每1ms对t加1，当t＝＝t，清零t＝0，并重新控制直流电机的电源开启，控制直流电机启动；

(7)、循环执行步骤(5)和步骤(6)，直至达到流量总量完成设定的输液工作。

实施例1

在实施例1中选用的磁环408是由12个磁体均布构成。该实施例1一种用于便携式输液泵的流速控制装置的控制方法，包括如下步骤：

(1)、首先对所需变量和外设进行初始化配置，变量包括流速u、间隔时间t、转动磁体个数c、定时器计时时间t和磁体个数h_count，外设包括外部中断和定时器中断，其中初始化配置后u＝0、t＝0、c＝0、t＝0和h_count＝0；

(2)、设置流速u；

(3)、根据设置的流速，对流速进行划分，确定等待的间隔时间和蠕动泵头转动的转数；其中x为每转的液体量，每转的液体量x为0.251ml，r为磁体个数，r＝12；如果设置的流速u为0<u≤100ml/h，则c＝1/6r＝2，每次转动圈数n＝1/6，将间隔时间t赋值为t＝3600×n×x/u＝600×x/u＝600×0.251/u；如果设置的流速u为100<u≤150ml/h，则c＝1/3r＝4，每次转动圈数n＝1/3，将间隔时间t赋值为t＝3600×n×x/u＝1200×x/u＝1200×0.251/u；如果设置的流速u为150<u≤300ml/h，则c＝1/2r＝6，每次转动圈数n＝1/2，将间隔时间t赋值为t＝3600×n×x/u＝1800×x/u＝1800×0.251/u；如果设置的流速u为300<u≤600ml/h，则c＝1r＝12，每次转动圈数n＝1，将间隔时间t赋值为t＝3600×n×x/u＝3600×x/u＝3600×0.251/u；本实施例中每次转动的间隔时间t设置为1.506s～3.012s；

(4)、控制直流电机的电源开启，开启外部中断；控制直流电机启动，开启定时器中断；

(5)、外部中断对磁铁个数进行计数，霍尔检测电路每检测到一个磁铁对h_count加1，当磁铁个数h_count＝＝c时，清零磁铁个数h_count＝0，并停止直流电机运行，关闭直流电机的电源；

(6)、定时器中断对t进行计数，每1ms对t加1，当t＝＝t，清零t＝0，并重新控制直流电机的电源开启，控制直流电机启动；

(7)、循环执行步骤(5)和步骤(6)，直至达到流量总量完成设定的输液工作。

本发明的控制方法可避免低速下间隔停止时间太长所造成的增大泵管堵塞风险问题，同时还可避免在高速下，电机频繁转停所造成的增加电机损耗问题，以及因电机启动时需要较大的启动电流，从而增加系统的功耗，缩短输液泵的使用时间等问题；本发明间隔时间控制合理，给患者一个舒适的输液效果和有效地营养供给，同时保证全流速范围的调控。