灌注泵压力控制与脉冲控制自动转换的控制方法及设备与流程

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种灌注泵压力控制与脉冲控制自动转换的控制方法及设备。

背景技术：

目前灌注泵通常采用有刷直流电机驱动压力控制模式，输出流量会跟随出水口实时压力的变化而变化，保持出水口处的压力实时稳定，该模式下可以使灌注压力稳定且输出较大的流量。但有刷直流电机在低转速下扭矩不足，所以无法提供低流量的输出，或者当实施通道发生堵塞，出水口压力变大时，将出现断流现象，从而导致镜下视野不清晰。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种灌注泵压力控制与脉冲控制自动转换的控制方法及设备，主要解决背景技术中的问题。

本发明一方面提出一种灌注泵压力控制与脉冲控制自动转换的控制方法，包括以下步骤：

s1、预设压力控制模式下的限制压力值ps，最大输出流量值vm，持续流量值v1和脉冲流量值vh，

s2、启动灌注泵，进入压力控制模式，通过流体通道输出流体物质；

s3、实时监测流体通道进水口的输出流量值v，当实时输出流量值v不大于预设的持续流量值v1时，所述灌注泵由压力控制模式自动切换为脉冲控制模式,所述脉冲控制模式的工作时长为t；

s4、灌注泵在脉冲控制模式下工作t时间后重新切换为压力控制模式，并在压力控制模式下重新实时监测流体通道的输出流量值v；

s5、当实时输出流量值v不大于预设的持续流量值v1时，返回步骤s3；否则灌注泵维持在脉冲控制模式下工作。

进一步改进在于，所述步骤s3还包括：当流体通道进水口处的实时压力值p开始上升并超过极限压力值ps时，所述灌注泵通过调节工作频率降低实时输出流量值v，保持所述流体通道进水口处的实时压力值p稳定在所述极限压力值ps。

进一步改进在于，所述脉冲流量值vh和脉冲控制模式的工作时长t为：

其中，v1为预设的转换流量值，t为脉冲控制模式的工作时长，n为工作时长t内的脉冲次数，t1为每次脉冲的时间间隔。

进一步改进在于，所述步骤s3还包括：根据预设的脉冲流量值vh和脉冲控制模式的工作时长t调节灌注泵的工作频率后，通过流体通道输出流体物质。

进一步改进在于，所述流体弹性通道进水口的压力值p为平均压力值。

本发明另一方面提出一种灌注泵压力控制与脉冲控制自动转换的控制设备，包括输出模块、驱动模块、监测模块和控制模块，所述灌注模块包括流体通道，用于向受体输出流体物质，所述驱动模块用于向所述输出模块提供动力，所述监测模块用于监测输出模块的工作情况并将所述输出模块的工作情况传递到所述控制模块，所述控制模块进而控制所述驱动模块运作。

进一步改进在于，所述监测模块包括压力传感器和流量传感器，所述流量传感器和所述压力传感器均设置在所述流体通道的进水口处，所述监测模块用于监测所述流体通道进水口处的实时输出流量值v和实时压力值p，并将所述实时输出流量值v和实时压力值p传递到所述控制模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明所采用的脉冲控制模式，即在单位时间内输出的总流量保持不变的前提下，将单位时间内的连续的低流量输出转变为脉冲式的高流量输出，解决了有刷直流电机因低速扭矩不足无法提供低流量输出问题。

2、本发明的压力控制模式的优点是可以提供较大的流量输出，并且输出的压力可在设置的压力限制范围内保持稳定，缺点是当实施通道发生堵塞时流量将自动减少甚至停止，发生断流现象，影响镜下视野的清晰度；而脉冲控制模式的优点是输出的流体压力具有波动性，可以提供低流量输出，对于弹性的结构系统则具有较大的瞬间压力打开实施通道，保持水流畅通，缺点是无法提供较大的流量，因为较大的流量峰值的压力也是比较大的，无法保证患者的安全；本发明采用压力控制模式与脉冲模式的自动转换，可以有效将各自的优点集中起来，进而弥补各自的缺点。

附图说明

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

图1为本发明一实施方式的控制流程示意图；

图2为本发明一实施方式的设备控制示意图；

图3为本发明一实施方式的压力控制模式曲线示意图；

图4为本发明一时时方式的脉冲控制模式曲线示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

参照图1-4，一种灌注泵压力控制与脉冲控制自动转换的控制方法，包括以下步骤：

s1、预设压力控制模式下的限制压力值ps，最大输出流量值vm，持续流量值v1和脉冲流量值vh，

s2、启动灌注泵，进入压力控制模式，通过流体通道输出流体物质；

s3、实时监测流体通道进水口的输出流量值v，当实时输出流量值v不大于预设的持续流量值v1时，所述灌注泵由压力控制模式自动切换为脉冲控制模式,所述脉冲控制模式的工作时长为t；

s4、灌注泵在脉冲控制模式下工作t时间后重新切换为压力控制模式，并在压力控制模式下重新实时监测流体通道的输出流量值v；

s5、当实时输出流量值v不大于预设的持续流量值v1时，返回步骤s3；否则灌注泵维持在脉冲控制模式下工作。

可以理解，在本发明实施例中，本发明的压力控制模式可以在极限压力值的限制范围内提供较大的流量输出，而脉冲控制模式则可以提供低流量输出，可以防止压力控制模式下低流量输出时出现的断流现象，提高镜下视野的清晰度，因此，本发明以预设的转换流量v1为界限值，将压力控制模式和脉冲控制模式有机结合，兼顾两种模式的优点来弥补两种模式的缺点。

作为本发明一优选实施方案，所述步骤s3还包括：当流体通道进水口处的实时压力值p开始上升并超过极限压力值ps时，所述灌注泵通过调节工作频率降低实时输出流量值v，保持所述流体通道进水口处的实时压力值p稳定在所述极限压力值ps。

参照图3，可以理解，在本发明实施例中，其中“----”为预设的极限压力值ps，即最大输出压力；“--·--·--”表示预设的最大输出流量值vm，即最大输出流量，其余两条曲线分别是实时压力曲线和实时流量曲线；所述灌注泵的压力控制模式工作过程可以通过abcd四个区域进行分析，a区域为当灌注泵启动后，灌注泵的转速(即工作频率)开始上升到最大输出流量值vm所需的最大转速，液体的实时压力值也跟随着开始上升并保持在一个稳定状态；当流体通道发生堵塞或者出水口压力减小时，如b区域，实时压力值开始上升，泵的转速开始下降，即输出流量开始减少，此时压力同时开始降低，当压力降至压力限制附近时，如c区域，泵的转速保持稳定，同时压力稳定在限制压力的附近。当流体通道畅通时，如d区域，实时压力开始下降，泵的转速上升，流量增加，当流量达到最大流量时，泵转速保持稳定，同时实时压力也保持稳定。

作为本发明一优选实施方案，所述脉冲流量值vh和脉冲控制模式的工作时长t为：

其中，v1为预设的转换流量值，t为脉冲控制模式的工作时长，n为工作时长t内的脉冲次数，t1为每次脉冲的时间间隔。

作为本发明一优选实施方案，所述步骤s4还包括：根据预设的脉冲流量值vh和脉冲控制模式的工作时长t调节灌注泵的工作频率后，通过流体通道输出流体物质。

可以理解，在本发明实施例中，本发明采用脉冲控制模式替代传统的低流量输出模式，使得整体结构简单不复杂、有效降低制造成本，且可以有效解决有刷直流电机因低俗扭矩不足无法提供低流量输出的问题。

可以理解，在本发明实施例中，当流体通道遇到手术过程中产生的附加物堵塞时，输出压力值会增加，由于低流量输出的方式没有足够的流量冲击将无法将通道中堵塞的附加物冲开，造成手术过程中产生的附加物积聚，而本发明因采用脉冲式的流量输出，有足够的流量供应，则可以将手术过程中产生的附加物冲开，当通道处于畅通时，可以保证患者体内压力的稳定和流量的充足供应。

可以理解，在本发明实施例中，本发明的流体压力具有波动性，当实施的通道为弹性结构时，打开通道需要有足够的压力，此时使用脉冲控制可以较大的瞬间压力打开通道，保持水流的通畅。

参照图4，可以理解，在本发明实施例中，脉冲控制模式即在单位时间内的输出总流量不变的前提下，将单位时间t内低流量转换为脉冲型高流量输出，保证单位时间内脉冲高流量矩形面积之和等于设置流量与时间轴围成的面积之和相等。例如当电机的最小转速输出的流速为200ml/min，此时要输出50ml/min的流速，假设一个周期t为1分钟，一个周期的脉冲次数n为5个，那么每个脉冲输出的流量为10ml，此时如果高脉冲流量输出的流速为200ml/min，那么每个脉冲所用的时间为3s，也就是泵以200ml/min的流速工作3s，停9s，以此往复。但是要保证流量的稳定输出，通常这里的脉冲数会更多。

作为本发明一优选实施方案，所述流体弹性通道进水口的压力值p为平均压力值。

本发明另一方面公开一种灌注泵压力控制与脉冲控制自动转换的控制设备，包括输出模块、驱动模块、监测模块和控制模块，所述灌注模块包括流体通道，用于向受体输出流体物质，所述驱动模块用于向所述输出模块提供动力，所述监测模块用于监测输出模块的工作情况并将所述输出模块的工作情况传递到所述控制模块，所述控制模块进而控制所述驱动模块运作。

作为本发明一优选实施方案，所述监测模块包括压力传感器和流量传感器，所述流量传感器和所述压力传感器均设置在所述流体通道的进水口处，所述监测模块用于监测所述流体通道进水口处的实时输出流量值v和实时压力值p，并将所述实时输出流量值v和实时压力值p传递到所述控制模块。

可以理解，在本发明实施例中，所述输出模块主要为一流体通道，例如硅胶软管，所述流体通道一端连接驱动模块，另一端连接弹性结构受体，如患者组织结构，所述监测模块主要包括压力传感器和流量传感器，所述压力传感器和流量传感器设置在所述流体通道进水口处，用于监测进水口处的压力值和实时输出流量值，所述驱动模块主要为有刷直流电机泵，所述有刷直流电机泵用于为流体弹性通道提供动力，泵进流体物质，所述控制模块为单片机，所述单片机用于接收处理压力传感器和流量传感器传递的信号，并通过工作算法计算输出流量，进而控制有刷直流电机泵的工作。

可以理解，在本发明实施例中，所述单片机通过“压力控制模式与脉冲控制自动转化模式”算法控制有刷直流电机泵工作，在有刷直流电机泵的带动下，液体通过流体弹性通道流进弹性结构受体中，同时流量传感器采集水通道流体控制泵进水口处的实时输出流量并将数据传送至单片机中进行处理，即当实时输出流量值小于或等于预设的转换流量值时，所述单片机控制有刷直流电机泵由压力控制模式转换为脉冲控制模式。

综上所述，灌注泵的压力控制模式可以提供较大的流量输出，并且输出的压力可在设置压力限制范围内保持稳定。但当灌注泵的流量通道发生堵塞时流量将自动减少甚至停止发生断流现象，此时如若在进行手术时将影响镜像的视野清晰度。灌注泵的脉冲控制模式可以提供低流量输出，并且输出的流体压力具有波动性，对于弹性组织结构系统具有较大的瞬间压力峰值可以打开通道保持流体的畅通，但脉冲控制模式无法提供较大的流量，因为较大的流量峰值的压力也是比较大的，安全性无法保证。所以压力控制模式与脉冲控制模式的自动转换将兼顾两者模式单独工作的优点，弥补两者模式单独工作的缺点，保证流量的稳定供应和镜下视野清晰。

图中，描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。