用于阀的智能致动器的制造方法【
技术领域：
】[0001]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：
】[0002]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。[0003]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”(“PortableDialysisMachine”)、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。[0004]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)。[0005]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)ο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。[0006]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】[0007]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。[0008]本发明还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;至少一个力传感器，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力、以及用于传递基于所感测的力的数据；以及控制器，用于从至少一个力传感器接收感测的力，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。[0009]本发明还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，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;至少一个测力计，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力、以及用于传递基于所感测的力的数据；以及控制器，用于从至少一个压力传感器接收感测的压力以及从至少一个测力计接收感测的力，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的压力值比较、以及将所感测的力与存储在所述存储器中的预定的力值比较、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。[0010]在多个实施例中，上述致动器系统的任一个的电机包括步进电机。在其他多个实施例中，上述致动器系统的任一个的电机包括直流电机。[0011]在多个实施例中，上述致动器系统的任一个还包括编码器，用于确定所述位移构件的移动的量。[0012]在多个实施例中，上述致动器系统的任一个用于透析机中。在多个实施例中，当用于透析机中，所述阀致动器系统的控制器编程为将感测的压力维持为至少2psi。在多个实施例中，当用于透析机中，所述阀致动器系统的控制器编程为将感测的力维持为至少5镑力(IbF)ο[0013]本发明还公开了一种控制流体通路的阀状态的方法，所述方法包括以下步骤:提供阀部件，该阀部件具有打开状态和关闭状态、并且包括控制器和孔口关闭构件，该孔口关闭构件邻近流体可流动通过的孔口；提供致动器机构，该致动器机构包括:位移构件，具有接触端，其中当所述阀部件处于所述打开状态时，所述接触端邻近所述孔口关闭构件；电机，在所述位移构件上施加线性力，以抵靠所述孔口关闭构件移动所述位移构件的所述接触端、并且使得所述孔口关闭构件关闭所述孔口；以及至少一个传感器，位于所述接触端上，用于感测由所述孔口关闭构件施加到所述位移构件的所述接触端的参数;激活所述控制器，以指示所述致动器机构将所述位移构件朝向且抵靠所述孔口关闭构件移动，使得所述位移构件将所述孔口关闭构件推到所述孔口中；使用所述传感器，感测由所述孔口关闭构件抵靠所述位移构件的接触端而施加的至少一个参数;将关于所感测参数的数据从所述传感器传递至所述控制器;将所述数据与存储在所述控制器中的预定值比较，其中所述控制器包括处理单元和存储器，该存储器在其中存储由多个编程指令和所述预定值；以及激活所述比较执行所述编程指令，以激活所述致动器机构，以将所述位移构件进一步朝向或远离所述开口关闭构件移动，使得所述开口基本上关闭，从而维持关闭力。[0014]在一个实施例中，所述至少一个传感器包括压力传感器，并且所述至少一个参数包括压力。在另一个实施例中，所述至少一个传感器包括测力计，并且所述至少一个参数包括力。在又一个实施例中，所述至少一个传感器包括压力传感器和测力计，并且所述至少一个参数包括压力和力。[0015]在一个实施例中，该方法还包括一步骤，即在所述阀处于所述打开位置中时所述位移构件的接触端靠近所述开口关闭构件时、且在激活所述控制器之前，感测所述至少一个参数，以将所述位移构件朝向且抵靠所述开口关闭构件移动。[0016]本发明的前述和其他的实施例将在附图和下文中的详细说明书中更深程度地被描述。【附图说明】[0017]本发明的这些和其他特征和优势将被进一步地被理解，因为当结合附图考虑且参考详细的说明书时本发明的特征和优势将更好地被理解。[0018]图1A示出了根据本发明的一个实施例的具有反馈控制的致动器机构和流体通路的打开的阀，该致动器机构包括压力传感器；[0019]图1B示出了根据本发明的一个实施例的具有反馈控制的致动器机构和流体通路的关闭的阀，该致动器机构包括压力传感器；[0020]图2A示出了根据本发明的一个实施例的具有反馈控制的致动器机构和流体通路的打开的阀，该致动器机构包括测力计；[0021]图2B示出了根据本发明的一个实施例的具有反馈控制的致动器机构和流体通路的关闭的阀，该致动器机构包括测力计；[0022]图3A示出了根据本发明的一个实施例的具有反馈控制的致动器机构和流体通路的打开的阀，该致动器机构包括压力传感器和测力计；[0023]图3B示出了根据本发明的一个实施例的具有反馈控制的致动器机构和流体通路的关闭的阀，该致动器机构包括压力传感器和测力计；[0024]图4A示出了使用参考图1A和IB描述的、具有反馈控制且包括压力传感器的致动器机构来实现流体当前第1页1 2 3 4 5