专利名称：一种端面蠕动输液泵控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及医疗器械，具体地，涉及一种端面蠕动输液泵控制系统。
背景技术：
目前，随着医疗技术的进展，输液作为基础医护工作，应用日益广泛，每一个医院门诊均有十几个甚至几十个输液专用座席。病房内部，输液更是日常护理不可或缺的环节。 但是人工调节的重力式输液方式，其精度依靠人工观察液滴的速度，可靠性依赖手工控制操作，其事故率难以有效控制。另外，医用营养液通常依靠人工注射，十分不便。为了克服上述缺陷，国外发明的输液泵，可以自动输注药液，同样原理也可以输送营养液，目前已经大量应用，尤其是重症加强护理病房即重症监护病房(Intensive Care Unit，简称ICU)不可缺少的重要设备。输液泵的应用，有利于提高静脉输液质量和安全性。输液泵作为新型医疗器械，是输液技术的重大革新，对于低速输液，精确输液是必不可少的设备，因此越来越受到医疗卫生部门的重视。输液速度低于15毫升/小时以下， 必须使用输液泵。输液泵广泛应用于医院日常医疗处置，作为提高输液可靠性与稳定性的重要手段。目前市场上使用的输液泵，以进口和合资公司生产的产品为主，其原理均采用线性输液泵技术，普遍使用开环控制方法，其最大的缺点是影响输液的精确度和稳定性，还影响对于输液压力检测的灵敏度。而使用国产重力输液器作为输液泵管，使用PVC材料的重力输液器作为输液管时，存在弹性性能较差的缺点。蠕动泵作为一种输液泵，具有结构简单和控制精度高的优点，泵管本身可以作为输送液体的部件，更换输液管可以避免二次污染，在医疗应用中，蠕动泵具有独特优势。在各种结构的输液泵中，采用线性输液泵(又称指型蠕动泵)可以推进液体流动，控制输液过程，实现输液机械化与自动化，可以克服手工控制输液的缺点，提高输液质量，且更换泵管快捷方便。但是，在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下缺陷(1)可靠性差线性输液泵的结构复杂，滑指的运动，凸轮与滑指之间均为滑动摩擦，机械效率低，故障率高，维护工作量大；同时，滑指对于泵管的压迫点少，可靠性差 ’另外，输液管使用普通重力输液用输液器，其制造精度比较低，导致挤压不均勻等缺点，影响整机性能；(2)安全性差现有市场输液泵具有压力检测功能，但输液压力检测灵敏度与泵管的性能有关，导致输液泵的安全性能下降；(3)稳定性差现有市场输液泵的控制多为开环控制，要求输液泵管性能指标一致，但输液泵使用重力输液器代替输液泵管，一致性差，导致输液泵工作状态不可靠、不稳定。
发明内容本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种端面蠕动输液泵控制系统，以实现可靠性好、安全性好与稳定性好的优点。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种端面蠕动输液泵控制系统， 包括中央控制单元，以及与端面蠕动输液泵配合设置的信号采集单元、故障报警单元、人机交互设备及串行通信单元；所述信号采集单元、故障报警单元、人机交互设备及串行通信单元，均与中央控制单元连接。进一步地，所述中央控制单元包括可编程控制器或嵌入式控制器。进一步地，所述信号采集单元包括滴斗检测传感器、气泡检测传感器、泵转动检测传感器、电机电流采集传感器与泵盖压力采集传感器，其中所述滴斗检测传感器、气泡检测传感器与泵转动检测传感器，分别与中央控制单元的第一至三数字信号输入端口连接； 所述电机电流采集传感器与泵盖压力采集传感器，分别与中央控制单元的第一至二模拟信号输入端口连接。其中，滴斗检测传感器能够检测液滴速度和液面变化情况；电机电流采集传感器与泵转动检测传感器相结合，可以判断端面蠕动输液泵的工作状态；滴斗检测传感器、泵转动检测传感器与电机电流采集传感器相结合，可以判断端面蠕动输液泵的运行状态，并提供报警信息。进一步地，所述故障报警单元包括输液故障报警器与速度偏离设定值故障报警器，其中所述输液故障报警器与速度偏离设定值故障报警器，分别与中央控制单元的第一至二数字信号输出端口连接。进一步地，所述人机交互设备包括输液速度设定单元、输液量设定单元、输液泵工作数据显示单元与电机电流控制单元，其中所述输液速度设定单元与输液量设定单元，分别与中央控制单元的第四至五数字信号输入端口连接；所述输液泵工作数据显示单元，与中央控制单元的第一公共输入端口 COMl连接；所述电机电流控制单元，与中央控制单元的模拟信号输出端口连接。进一步地，所述串行通信单元，与中央控制单元的第二串行通讯端口 COM2连接。进一步地，在所述滴斗检测传感器、气泡检测传感器、泵转动检测传感器、电机电流采集传感器与泵盖压力采集传感器中，至少一种传感器为对射式红外线传感器。进一步地，所述滴斗检测传感器、泵转动检测传感器、电机电流采集传感器与电机电流控制单元，构成输液泵闭环控制设备。在本实用新型中，采用端面蠕动泵作为输液泵的输注部件，有利于克服现有线性输液泵的结构缺陷；而且，端面蠕动输液泵可以根据工作电流的变化情况，直接检测到泵的运行状态，来实现可靠的闭环控制和完善的报警功能。另外，采用滴斗检测技术，使用对射式红外线传感器检测液滴速度，使用反射式红外线传感器检测液面变化，滴斗可以放在输液泵的输出口，即可准确地检测输液速度和输液压力状态。本实用新型各实施例的端面蠕动输液泵控制系统，由于包括中央控制单元，以及与端面蠕动输液泵配合设置的信号采集单元、故障报警单元、人机交互设备及串行通信单元；信号采集单元、故障报警单元、人机交互设备及串行通信单元，均与中央控制单元连接； 信号采集单元采集端面蠕动输液泵工作时的多种信息，反馈给中央控制单元进行处理后， 工作人员结合通过故障报警单元、人机交互设备及串行通信单元进行人工干预，再通过故障报警单元、人机交互设备及串行通信单元将人工干预信息反馈至中央控制单元，中央控制单元根据该人工干预信息控制蠕动输液泵的工作，这样，形成闭环控制，有利于提高蠕动输液泵工作的安全性与可靠性；从而可以克服现有技术中可靠性差、安全性差与稳定性差的缺陷，以实现可靠性好、安全性好与稳定性好的优点。本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中图1为根据本实用新型端面蠕动输液泵控制系统的控制原理框图；图加与图2b为根据本实用新型端面蠕动输液泵控制系统中端面蠕动输液泵的结构示意图；图3为根据本实用新型端面蠕动输液泵控制系统的控制流程示意图。结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下1-泵座；2-泵盖；3-驱动电机；4-永磁体；5-旋转泵芯；6-辊轮；7-人机交互界面；8-药液袋；9-泵管；10-泵管护套；11-铁片；12-螺栓紧固件；13-环形导槽；14-滴斗； 15-检测部件；16-定位角；17-铰链；18-钟表机械指示机构；19-状态指示部件；20-滴斗窗口 ；21-速度选择开关；22-快速按键；23-启动按键；24-电源按键。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。根据本实用新型实施例，如图1-图3所示，提供了一种端面蠕动输液泵控制系统。在图1中，本实施例包括中央控制单元，以及与端面蠕动输液泵配合设置的信号采集单元、故障报警单元、人机交互设备及串行通信单元；信号采集单元、故障报警单元、人机交互设备及串行通信单元，均与中央控制单元连接。这里，中央控制单元可以包括可编程控制器或嵌入式控制器，需要有数位信号输出/输入端口以及模拟信号输入/输出端口，模拟信号输入端口用于采集直流电机电流及泵盖压力数据，模拟信号输出端口用于控制直流电机调速；串行通信单元可以采用MODBUS 和其它串行通信方式，有利于集中管理端面蠕动输液泵。进一步地，在上述实施例中，上述信号采集单元包括滴斗检测传感器、气泡检测传感器、泵转动检测传感器、电机电流采集传感器与泵盖压力采集传感器，其中滴斗检测传感器、气泡检测传感器与泵转动检测传感器，分别与中央控制单元的第一至三数字信号输入端口连接；电机电流采集传感器与泵盖压力采集传感器，分别与中央控制单元的第一至二模拟信号输入端口连接。这里，在上述滴斗检测传感器、气泡检测传感器、泵转动检测传感器、电机电流采集传感器与泵盖压力采集传感器中，至少一种传感器为对射式红外线传感器。[0036]具体地，可以采用在滴斗上安装多个反射式红外线传感器，用于采集滴斗内液面高度的变化的方法，可以充分发挥滴斗的作用，同时利用对射远红外线传感器，采集液滴速率的方法结合，为输液泵自动控制系统提供多种反馈信号，可以形成闭环控制，调节电机运行，及时报警，提高端面蠕动输液泵工作的可靠性、稳定性和安全性。进一步地，在上述实施例中，上述故障报警单元包括输液故障报警器与速度偏离设定值故障报警器，其中输液故障报警器与速度偏离设定值故障报警器，分别与中央控制单元的第一至二数字信号输出端口连接。进一步地，在上述实施例中，上述人机交互设备包括输液速度设定单元、输液量设定单元、输液泵工作数据显示单元与电机电流控制单元，其中输液速度设定单元与输液量设定单元，分别与中央控制单元的第四至五数字信号输入端口连接；输液泵工作数据显示单元，与中央控制单元的第一串行通讯端口 COMl连接；电机电流控制单元，与中央控制单元的模拟信号输出端口连接；串行通信单元，与中央控制单元的第二串行通讯端口 COM2连接。在上述实施例中，滴斗检测传感器、泵转动检测传感器、电机电流采集传感器与电机电流控制单元，可以构成输液泵闭环控制设备。在上述实施例中，中央控制单元的数字信号输入端口，可以采集各项开关输入量， 如液滴、液面、气泡、端面蠕动输液泵运转计数、启动/停止键、速度档位设定、以及输液总量输入选择等；数字输出端口，用于各种控制输出与报警信息声光以及数字显示，如气泡、 阻塞、跑针、输液速度偏离、漏液、故障停机、泵运行开关与输液结束等；模拟量输入端口，可以采集输液泵运行时的模拟量，如电机工作电流、泵盖与泵体合拢时压力数据等；模拟量输出端口，可以控制模拟电信号、控制电机运行。上述实施例的端面蠕动输液泵控制系统的结构简单，操作方便，输液泵运行状态显示直观，便于医护人员使用和维护。在图2中，端面蠕动输液泵包括泵座1、泵盖2及锁紧件，在泵座1所在圆柱面的内腔设有圆柱形的旋转泵芯5，该旋转泵芯5带有驱动电机3及变速装置，在泵盖2内侧设有放置泵管9的环形导槽13、与可使泵管9穿过泵盖2并与环形导槽13相连的两个凹槽；环形导槽内固定有用于保护泵管9的泵管护套10 ；在泵盖2外侧设有钟表机械指示机构18 ； 在旋转泵芯5带有辊轮6 —侧的端面设有与钟表机械指示机构18的主驱动轴相耦合的耦合件。这里，配置钟表机械指示机构18，可以方便观察和控制端面蠕动输液泵的实时工作过程。具体地，泵座1包括装有辊轮6的旋转泵芯5、驱动电机3及人机交互界面7，泵盖 2内侧有安放泵管9及泵管护套10的环形导槽13、以及可穿过钟表机械指示机构18的传动轴的孔，在泵盖2上设有与泵管9相连的滴斗14及检测部件15 ；在泵盖2外侧设有钟表机械指示系统18与状态指示部件19 (如报警信号灯与蜂鸣器等)，用于观察滴斗液面情况的滴斗窗口 20，用于选择输液速度的选择开关21，以及快速按键22、启动按键23与电源按键24。上述泵座1与泵盖2之间通过铰链17连接，泵座1边缘突起的定位角16具有定位功能，以确保泵座1与泵盖2合拢时的位置精度。端面蠕动输液泵运行时，辊轮6与泵管 9之间需要适当的压力，为此泵座1与泵盖2之间合拢时有螺栓紧固件12，以便操作人员将泵座1与泵盖2合并在一起、并调节压力到适当数值，或采用具有压力自动控制功能的锁紧件，以保证端面蠕动输液泵工作的可靠性、均勻性与稳定性。上述泵盖2外部的钟表机械指示机构18的主驱动轴穿过泵盖2的中心孔，该钟表机械指示机构18端部的铁片11与旋转泵芯5带有辊轮6 —侧的端面中心附近的永磁体4 相耦合；泵盖2的作用是安放泵管9，在安放泵管9的环形导槽13中放置具有弹性的泵管护套10，以保护和固定泵管9，同时吸收泵管9的尺寸与特性的差异；泵管护套10与泵盖2 间有导柱连接，以保证其不会相对滑动；在泵盖2的外部，还设有人机交互界面7，用于人机交互操作；在泵管9的上端，可以安装药液袋8。这里，人机交互界面7为机电双显，简化操作，端面蠕动输液泵工作为机械直观显示，配合声光提示；输液速度采用档位选择，滴斗室有背光，消除外部干扰，便于观察和操作。另外，在上述实施例中，泵盖2外部的钟表机械指示机构18主驱动轴穿过泵盖2 的中心孔，其端部也可以是一螺丝刀，与旋转泵芯5带有辊轮6—侧的端面中心附近的螺丝刀嵌夹口耦合；或反之泵盖2外部的钟表机械指示机构18主驱动轴穿过泵盖2的中心孔， 其端部也可以是一螺丝刀嵌夹口与旋转泵芯5带有辊轮6—侧的端面中心附近的螺丝刀耦合。在图3中，端面蠕动输液泵控制系统的控制流程包括以下步骤步骤301 通过人机交互界面，将设置数据输入中央控制单元，根据数据库存储数据，启动电机运行；也可以通过人机交互界面向中央控制单元发送启动信号或停止信号；步骤302 判断输液速度是否符合设定要求，若是，则执行步骤305 ；否则，执行步骤 303 ；步骤303 进行调速处理，并返回步骤302 ；步骤304 人工处理后，继续输液，并返回步骤302 ；步骤305 判断是否有气泡、阻塞等报警信号，若是，则执行步骤304 ；否则，执行步骤 306 ；步骤306 判断是否结束输液，若是，则执行步骤307 ；否则，返回步骤302 ；步骤307 停止输液，并停机。例如，一种药液，要求每分钟输液40滴，输液量为200毫升，操作方法如下(1)首先安装药液袋8，把输液管9嵌入泵管护套10中，调整管路，盖上泵盖2，拧紧螺栓紧固件12，电源M开启后，选择输液速度档位21 (40滴/分)，在辅助人机界面7选择需要输液药液总量O00毫升，系统会自动把此药液量换算成总的滴数)，按照常规输液方法按快速键22排空输液管中的空气，反复检查以后，按启动按钮，输液泵开始工作；(2)输液泵自动根据人工输入的速度档位21，调整输液泵运行，同时监测各种传感器输入信息，判断输液泵系统整体运行状态，显示工作信息，必要时自动报警，并控制输液泵按照设定的输液速度进行输液；可以保证输液工作的可靠性、安全性和稳定性，直至总的药液量OOO毫升)输液完毕后停机。在上述实施例中，滴斗位置在输液泵输出口或输入口，可以实时检测输液流速和压力数据，结合滴斗液滴速率检测、滴斗液面检测、电机电流检测、输液泵运转检测等其它多项检测技术作为反馈信号实现闭环控制；综合流速、滴斗液面和电机负载电流数据，做出多项输液泵运行状态判断气泡、阻塞、跑针、漏液、输液速度偏离、输液泵故障与输液结束等状态以及显示输液剩余药液数量，可以结合输液泵表面钟表机械指示机构，了解输液泵工作情况，必要时发出提示和报警。可见，上述各实施例的端面蠕动输液泵控制系统，可以采集驱动电机与端面蠕动输液泵工作时的多种信息，作为该端面蠕动输液泵控制系统运行的重要参数，采用滴斗检测技术获取表征输液过程的状态数据，作为输液流量控制基准，结合端面蠕动输液泵的运动参数以及驱动电机参数，通过中央控制单元对于液面变化的检测可以反映输液压力的变化，同时使用液滴速率检测，为输液泵控制提供反馈信号，以构成闭环控制系统，实时监测输液时的各项参数，分析故障类型，提供准确报警信息，控制输液过程，有利于提高端面蠕动输液泵工作的安全性与可靠性。在上述实施例中，采用对射式红外线传感器，检测滴斗液滴速率，无论滴斗位于端面蠕动输液泵的输出或输入口，均可反映液流速率，作为输液控制反馈信号；中央控制单元依据滴斗采集的输液流速数据信息反馈，控制电机调速，实现闭环控制系统，保证输液稳定性和可靠性。另外，采用多个反射式红外线传感器，检测输液器滴斗内药液面的变化，检测输注药液的压力变化，滴斗位于输液泵输出部位时，可作为检测输液压力的反馈信号；中央控制单元依据滴斗检测、采集所得输液泵运转数据以及电机驱动信息，实现实时监测输液泵运行状态，判断不同类型的故障，实现多种报警功能阻塞、跑针、气泡、漏液、电机过载与输液泵故障等可提示医护人员，均可报警并及时控制输液过程，提高输液安全性。还有，中央控制单元依据端面蠕动输液泵的运行参数，结合电机运行与滴斗液流数据，可形成液流偏离报警。综上所述，本实用新型各实施例的端面蠕动输液泵控制系统，由于包括中央控制单元，以及与端面蠕动输液泵配合设置的信号采集单元、故障报警单元、人机交互设备及串行通信单元；信号采集单元、故障报警单元、人机交互设备及串行通信单元，均与中央控制单元连接；信号采集单元采集端面蠕动输液泵工作时的多种信息，反馈给中央控制单元进行处理后，工作人员结合通过故障报警单元、人机交互设备及串行通信单元进行人工干预， 再通过故障报警单元、人机交互设备及串行通信单元将人工干预信息反馈至中央控制单元，中央控制单元根据该人工干预信息控制蠕动输液泵的工作，这样，形成闭环控制，有利于提高蠕动输液泵工作的安全性与可靠性；从而可以克服现有技术中可靠性差、安全性差与稳定性差的缺陷，以实现可靠性好、安全性好与稳定性好的优点。最后应说明的是以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种端面蠕动输液泵控制系统，其特征在于，包括中央控制单元，以及与端面蠕动输液泵配合设置的信号采集单元、故障报警单元、人机交互设备及串行通信单元；所述信号采集单元、故障报警单元、人机交互设备及串行通信单元，均与中央控制单元连接。
2.根据权利要求1所述的端面蠕动输液泵控制系统，其特征在于，所述中央控制单元包括可编程控制器或嵌入式控制器。
3.根据权利要求1或2所述的端面蠕动输液泵控制系统，其特征在于，所述信号采集单元包括滴斗检测传感器、气泡检测传感器、泵转动检测传感器、电机电流采集传感器与泵盖压力采集传感器，其中所述滴斗检测传感器、气泡检测传感器与泵转动检测传感器，分别与中央控制单元的第一至三数字信号输入端口连接；所述电机电流采集传感器与泵盖压力采集传感器，分别与中央控制单元的第一至二模拟信号输入端口连接。
4.根据权利要求1或2所述的端面蠕动输液泵控制系统，其特征在于，所述故障报警单元包括输液故障报警器与速度偏离设定值故障报警器，其中所述输液故障报警器与速度偏离设定值故障报警器，分别与中央控制单元的第一至二数字信号输出端口连接。
5.根据权利要求1或2所述的端面蠕动输液泵控制系统，其特征在于，所述人机交互设备包括输液速度设定单元、输液量设定单元、输液泵工作数据显示单元与电机电流控制单元，其中所述输液速度设定单元与输液量设定单元，分别与中央控制单元的第四至五数字信号输入端口连接；所述输液泵工作数据显示单元，与中央控制单元的第一串行通讯端口 COMl连接；所述电机电流控制单元，与中央控制单元的模拟信号输出端口连接。
6.根据权利要求1或2所述的端面蠕动输液泵控制系统，其特征在于，所述串行通信单元，与中央控制单元的第二串行通讯端口 COM2连接。
7.根据权利要求3所述的端面蠕动输液泵控制系统，其特征在于，在所述滴斗检测传感器、气泡检测传感器、泵转动检测传感器、电机电流采集传感器与泵盖压力采集传感器中，至少一种传感器为对射式红外线传感器。
8.根据权利要求3所述的端面蠕动输液泵控制系统，其特征在于，所述滴斗检测传感器、泵转动检测传感器、电机电流采集传感器与电机电流控制单元，构成输液泵闭环控制设备。
专利摘要本实用新型公开了一种端面蠕动输液泵控制系统，包括中央控制单元，以及与端面蠕动输液泵配合设置的信号采集单元、故障报警单元、人机交互设备及串行通信单元；所述信号采集单元、故障报警单元、人机交互设备及串行通信单元，均与中央控制单元连接。本实用新型所述端面蠕动输液泵控制系统，采用新型的滴斗检测技术、蠕动泵工作状态检测技术和闭环控制技术，可以克服现有输液泵技术中可靠性差、安全性差与稳定性差等缺陷，以实现可靠性好、安全性好与稳定性好的优点。
文档编号F04B49/06GK202047972SQ201120072519
公开日2011年11月23日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者冯筠荪, 邵国兴 申请人:无锡市华茂电器研究所