CN1053664A - 微电化泵的监控方法和装置 - Google Patents

Abstract

具有诸如各种演示和安全措施的多种功能的微 电化泵的监控方法和装置。该控制方法和装置能够 精确控制微量排放速率，并包括能够在时钟信号频率 不仅低于而且高于正常状态下的频率时检测时钟信 号的监视计时器或可消除频率变化并能够适当选择 频率的开关调节器软启动电路。

Description

本发明涉及应用微机械技术的微电化泵的监控方法和装置，更准确地说，涉及它的演示、安全措施、监视计时器、软启动电路等等。

NIKKEI  ELECTRONICS  No.480（发表于1989年8月21日）包括了有关硅微机械技术的特写文章并在第135至139页公开了一种双阀型微电化泵的技术。有人提议这种微电化泵能够作微量剂量的精确流量控制，因此它可以用在例如医疗（对糖尿病患者的胰岛素药物治疗）和化学分析这样的应用中。

为将上述文章中公开的微电化泵应用于医学领域，本申请人已提出了一种对上述泵结构上进一步改进的微电化泵，例如，后面将要描述的附图中的图16所示的微电化泵。

然而，目前情况一直如此，即在这种微电化泵打算用于医学的场合下，其安全措旋等非常重要，并且尚未出现过提供这种安全措施的例子。

另外，在现有条件下，一直未提出可用于微电化泵的具体控制，比如排放速率的控制和时钟监控。

本发明的一个目的是提供一种对于微电化泵各种功能、例如，演示及安全措施的监控方法。

本发明的另一个目的是提供一种能够精确控制微电化泵所用非常微小剂量流量的速率的微电化泵的监控方法。

本发明还有一个目的是提供一种包括一个监视计时器由此当时钟信号频率比正常频率低和高时能够检测时钟信号的微电化泵的监控装置。

本发明的还有一个目的是提供一种包括一与频率变化无关并能适当选择其频率的开关调节器软启动电路的微电化泵的监控装置。

按照本发明的一个方面，提供有一种至少能够进行在一定时间周期内驱动微电化泵传送液体的排放演示、给出寿命预测和寿命终止警告信号的报警演示和给出一定声音模式警报的操作应答发声演示中的一种的微电化泵监控方法。

按照本发明的另一个方面，提供有一种这样设计的微电化泵监控方法，即当在微电化泵操作期间微电泵的控制系统正常工作时告知用户该微电化泵工作正常。

按照本发明还有的一个方面，提供有一种这样设计的微电化泵监控方法，即当断开一直连接着的电源时，所有功能均被阻止发生作用，即使再次接通电源，而当在微电化泵工作期间施加系统复位时停止微电化泵的操作。

按照本发明的又一个方面，提供有一种这样设计的微电化泵的监控方法，即当驱动一个微电化泵时，一个决定其寿命的计时器计算工作过的时间，即使该泵的操作被停止。然后，由该计时器控制成品寿命。这样在寿命终止以前一定时间给出寿命预测，一旦寿命终止还产生寿命终止警报。

按照本发明的又一个方面，提供有一种这样设计的微电化泵的监控方法，即由一个CPU和一个定制IC组成一控制微电化泵的控制单元，以便从每个CPU和定制IC产生报警信号，并且它们在预定时间进行替换，从而即使这两者之一产生误动作，也照样能够通知故障状态。

按照本发明的又一个方面，提供有一种这样设计的微电化泵的监控方法，即对用于驱动微电化泵的压电元件的电位变化进行检测以监视微电化泵的操作状态，由此当存在任何故障时发出警报声通知用户。

按照本发明的又一个方面，提供有一种这样设计的微电化泵的监控方法，即在一定周期内产生的一定频率的脉冲数按照微电化泵的单位排放速率进行控制，这是由于每个脉冲施加于用来脉冲驱动微电化泵的压电元件的驱动，从而使微电化泵的排放速率由受控脉冲数提供的驱动信号来驱动压电元件而加以控制。因此，由于对微电化泵的排放速率进行数字化控制，有可能获得一种使得以高精度控制微量剂量的排放速率成为可能的控制特性，并有可能借助特制LSI容易地构造这种控制电路，由此确保制造一种体积小、重量轻、成本低的产品，即使将该微电化泵构造为一整体结构。

按照本发明的又一个方面，提供有一种这样设计的微电化泵的监控方法，即由于每个脉冲施加于用来驱动微电化泵的压电元件的驱动而对按照微泵单位排放速率产生的脉冲频率进行控制，由此借助于频率受控脉冲形成的驱动信号来驱动压电元件，从而控制微电化泵的排放速率。由此可见，对微电化泵的排放速率进行控制以获得相对于时间的恒定值，从而保证本发明大为减小排放速率脉动的流率控制特性。

按照本发明的又一个方面，提供有一种这样设计的微电化泵的监控方法，即按照压电元件脉冲驱动电压对微电化泵单位排放速率的特性曲线控制所产生的脉冲驱动电压，由此借助受控脉冲驱动电压形成的驱动信号来驱动压电元件，从而控制微电化泵的排放速率。由此可见，对微电化泵排放速率进行模拟控制，从而保证更准确和精细地控制排放速率。

按照本发明的又一个方面，提供有一种包括例如一个监视计时器的微电化泵监控装置。

该监视计时器包括;用于产生第一振荡频率f1的第一时钟振荡电路，用于产生第二振荡频率f2的第二时钟振荡电路，对第一振荡频率f1进行1/N1分频的第一分频电路，对第一振荡频率f1进行1/N2分频的第二分频电路，对第二振荡频率进行1/N3分频的第三分频电路，以及对第二振荡频率f2进行1/N4分频的第四分频电路。该监视计时器还包括：用于接收作为时钟输入的第一分频电路的输出频率f1/N1的信号和作为复位输入的第三分频电路输出频率f2/N3信号，并在正常状态下设置为f1/N1/N5＜f2/N3的N5进位计数器，用于接收作为时钟输入的第四分频电路输出频率f2/N4信号和作为复位输入的频率f1/N2信号并设置为f2/N4/N6＜f1/N2的N6进位计数器，以及用于根据N5进位计数器或（和）N6进位计数器的输出确定故障的发生的鉴别电路。第四分频电路的功能可同时由第三分频电路完成。

按照本发明的又一方面，监视计时器还包括用于在对触发器施加复位信号以前和之后检测构成N5进位计数器或N6进位计数器的多个触发器之一的输出信号之间的变化的计数器检测电路。

该计数器检测电路包括：一个用于接收相位上超前于对N5进位计数器或N6进位计数器的触发器进行复位的信号的信号作为时钟信号和在其数据端接收触发器之一的输出的D型触发器，一个用于接收该D型触发器的输出和来自所述一触发器的反相输出的“与非”门电路，以及另一用于在其数据端接收该“与非”门电路的输出和在其时钟端接收复位信号的D型触发器。

在监视计时器中，当第一和第二振荡电路或第一分频电路至第四分频电路中任何一个发生任何故障使得相应输出频率变得比给定值要高或低时，由N5进位计数器或N6进位计数器检测该故障。另一方面，当在N5进位计数器或N6进位计数器本身的操作中发生故障时，计数器检测电路检测并报告故障。

按照本发明的又一方面，提供有包括下面描述的开关调节器的软启动电路的微电化泵监控装置。

开关调节器软启动电路包括：响应启动信号经过一给定时间周期后产生初始状态开启信号的计时器，用于划分振荡频率的分频电路，用于接收分频电路的输出信号和初始状态开启信号由此当断开初始状态开启信号时产生与分频电路输出信号的频率相关的门控制信号以及当接通初始状态开启信号时产生传送所有输入信号的门控制信号的门控制电路，和用于接收振荡频率信号以及门控制信号以传送输出信号的门电路。

按照本发明的又一方面，开关调节器软启动电路包括：响应启动信号在经过给定时间后产生初始状态开启信号的计时器，用于以多个步骤划分振荡频率以传送多个分频输出的分频电路，用于接收分频电路的多个分频输出、初始状态开启信号和第一控制信号从而当初始状态开启信号断开时发送根据第一控制信号混合多个分频输出而形成的门控制信号以及当初始状态开启信号接通时传送用于启动所有输入信号传输的门控制信号，以及用于接收振荡频率信号和门控制信号以传送输出信号的门电路。

按照本发明的又一方面，开关调节器软启动电路包括一代替上述门控制电路用于接收分频电路的多个分频输出、初始状态开启信号、第一控制信号和第二控制信号的门控制电路，从而当初始状态开启信号断掉的传送根据第一控制信号混合多个分频输出而形成的第一门控制信号给门电路以及当初始状态复原信号接通时传送按照第二控制信号混合多个分频输出而形成的第二门控制信号给门电路，第二门控制信号的频率比第一门控制电路的频率高。

由于有上述开关调节器，在初始状态下门电路按照当时门控制信号传送基于分频电路分频输出的输出信号。此外，在稳态条件下，门电路产生振荡频率信号或频率高于初始状态频率的输出信号。

本发明的上述的和其它的目的以及优越性通过以下结合附图的说明将会更为清楚。

图1是表明按照本发明实施例的微泵控制装置概念的示图。

图2是表示图1实施例硬件结构的框图。

图3是说明图2中开关的功能的图表。

图4是说明控制装置的工作状态的示意图。

图5和图6是表示用于操作应答的不同发声模式的时序图。

图7是说明在排放演示期间显示单元上的显示的图示。

图8是说明在报警演示期间显示单元上的显示的图示。

图9是说明在操作应答发声演示中显示单元上的显示的图形表示。

图10是在执行操作应答功能期间发声模式的时序图。

图11是表示排放频率和其周期的时序图。

图12是说明计时器设定操作的图示。

图13是表示寿命预测发声方式的时序图。

图14是表示警告寿命终止发声方式的时序图。

图15是表示由于压电元件驱动脉冲正向跃迁电位变化与经历时间之间关系的特性曲线。

图16是表示按照本发明的压电元件脉冲驱动型微电化泵实施例的剖视图。

图17是表示借助于压电元件来驱动微电化泵的驱动电路的实施例的框图。

图18A和18B是表示图16中实施例的工作状态的图示。

图19是使用微电化泵的液体药物注射装置的框图，表示本发明的典型应用。

图20是表示按照本发明的脉冲数量控制装置实施例的框图。

图21是说明图20中置的操作的波形图。

图22是表示按照本发明的脉冲频率控制装置实施例的框图。

图23是说明图22中装置的操作的波形图。

图24是表示按照本发明的压电元件驱动电压控制装置实施例的框图。

图25是说明图24中装置的操作的波形图。

图26是按照本发明实施例的监视计时器的框图。

图27是表示图26实施例细节的框图。

图28，29和30是表示图27监视计时器的操作的时序图。

图31和32是按照本发明另一实施例的监视计时器的框图。

图33和34是分别表示图31和32实施例的操作的时序图。

图35是按照本发明的另一实施例的开关调节软启动电路的电路图。

图36，37和38是表示软启动电路操作的时序图。

图1是表示按照本发明实施例的一种实施微电化泵监控方法的装置的概念的图示。含有注射或液体药物的容器210连接到微电化泵10。从后面将要描述的用图16等示出的结构可以看出，微电化泵10设计为使电压施加于其上装有的电压元件以产生应力，并且将该应力用作泵力。因此，它适合于长时间内输送微小剂量药液等。注射器208的针头插入人体由微泵10从容器210推出注射液。控制装置200包括控制电路221，报警器222和显示单元206。

图2是表示控制装置200硬件结构的电路图。控制装置200包括IC₂30，含有IC₁31的控制电路221等，并且它构成压电元件驱动器和各种控制电路。注意到在图2中一压电元件7包含于微电化泵10且来自控制电路221的驱动脉冲加到压电元件7上由此驱动微电化泵10。

图3是表示连接到CPU30的开关A至D以及选择开关E的功能的说明图表，并且该图中的各种模式是由这些开关设定的。

这里，假定“模式0”至“模式3”分别代表下列状态：

模式0：从系统复位到端点OPIN的“L-H”检测（端点OPIN总是在系统复位后以32Hz读入）的时间间隔。

模式1：从模式0直到开关C闭合的时间间隔

模式2：从模式1直到产生寿命终止警告AL2的时间间隔。

模式3：从模式2开始（从产生寿命终止警告AL2开始）的时间间隔。

除了开关A至E以外，还提供有一电源开关PS，它具有如下功能：

（1）实现从模式0至模式1的转换（端点OPIN从L到H的转换）。

（2）禁止从模式1至模式3的转换（端点OPIN从L到H的转换）。

注意到IC2  30和IC1  31的处理使得当电源开关PS从通状态变化为断状态时，即使电源开关PS再次接通，该装置也被阻止产生任何作用。

图4是表示控制装置200工作状态的图示。以模式0到模式3的次序进行说明，它们的特点结合下列各自操作的描述进行详细说明。

（a）首先描述操作应答声音类型。

当系统已复位之后检测到端点OPIN的L-H转换，IC2  30产生声音信号。另外，当开关A闭合时（排放演示9），产生驱动脉冲以便驱动微电化泵10排放一定剂量，并随排放的完成产生声音信号。当闭合开关B（报警演示）时以及开关E变换时，也产生声音信号。

图5是表示在这种情况下发声模式实例的时序图，在4096Hz驱动频率产生声音信号达2秒的时间。

还有，如随后将要描述的，在开关D闭合期间（操作应答声音演示）连续产生声音信号。图6是表示作为实例的在这种情况下产生的声音信号时序图。

（b）现在描述各种演示

（b-1）排放演示

通过闭合开关A实现对应于预置排放速率的排放演示。在该演示中，将预置排放速率的一周期的驱动脉冲施加于压电动元件7以驱动微电化泵10。

图7是表示在这情况下显示单元上的显示的示意图。初始显示如该图的左边所示，排放演示过程中的显示如该图的右侧所示。当排放演示完成时恢复初始显示状态。

该演示的驱动脉冲由预定数量1Hz频率脉冲组成，因此，仅在该时间周期内压电元件7工作和微电化泵10被驱动。故而通过注射器208的针头输送容器210中的注射液。当完成该操作后，以前面提到的图5的模式产生声音信号。

（b-2）报警演示

随开关B的闭合，执行寿命预测（AL1）和寿命终止（AL1）报警演示。在开关B闭合期间，发生警报声并同时由报警显示代替原显示。

图8是表示这种情况下显示单元上的显示的示意图。那么，每当开关B闭合时，循环产生声音信号和寿命预测（AL1）或寿命终止警告（AL2）的显示（L或E）。在这种情况下，发声模式分别与后面将要描述的图13和图14相同。

（b-3）操作应答声音演示

当开关D闭合时，进行确定该装置是否正确操作的操作应答声音演示。当该装置运行正常时，产生操作应答声音从而告知该操作是正常的。只要开关D一关闭就产生操作应答声音。

图9是表示在这种情况下显示的示意图，该显示保持与初始状态一致。在该时刻，所产生发声模式如图6所示。

（c）下面描述操作应答功能。当该装置在模式2（包括存在排放条件和停止排放的情况）正确操作时，闭合开关D产生声音信号并告知该装置操作是正确的。

对操作正确与否的判定是通过确定该操作是否经过IC₂30和IC₁31的软件中的适当循环而实现的。

图10是在这种情况下操作应答功能发声模式的时序图。在开关D闭合期间，以4096Hz频率连续产生声音信号。注意到发声期间的显示与操作期间的显示相同。

（d）下面描述排放速率的设定。

首先，以如下方式完成排放速率的设置。以Pn至P1的形式输入驱动脉冲数据，基本驱动脉冲P按照下列等式设置：

P＝10+（P8，P7，P6，P5，P4）

例如，若在P8和P4有输入，则有

P＝10+（1，0，0，0，1）＝27  脉冲

其中，（P3，P2，P1）为校正位，例如，下列式成立：

（1，0，1）＝-3

（1，1，0）＝-2

（1，1，1）＝-1

（0，0，0）＝0

（0，0，1）＝+1

（0，1，0）＝+2

（0，1，1）＝+3

（1，0，0）＝+4

包括校正位的驱动脉冲PR的实际数量由下列等式表示：

PR＝10+（P8，P7，P6，P5，P4，P3，P2，P1）

例如，将它设置如下：

PR＝10+（1，0，0，0，1，0，1，1，）＝30

通过使用开关E的两个触点调节该排放速率以便产生三状态（0，0），（0，1）和（1，0）并且排放速率可选择地调到LO，MI和HI三个级别。LO，MI和HI分别由下列等式给出。去掉所有在小数点后的小数部分。

LO：PRL＝PR

MI：PRM＝PRx11/8

HI：PRH＝PRx7/4

图11是表示排放频率及其周期的时序图。在这种情况下，预定数量脉冲排列在例如给定3分钟周期的前一半。当然，预定数量脉冲可在3分钟周期内均匀分布。注意到当作出LO，MI和HI的选择时，显示单元23上的得到的显示变为“SEC1”，“SEL2”，“SEL3”。

参照图19和以下所述，排放速率的控制将得到详细的描述：

（e）下一步，将描述有关控制装置200的寿命的计时器。这里，假定控制装置200的寿命为8天进行描述。

按下列方式实现计时器的设置。例如，当该装置在它一直置于模式1X天以后置于模式2时，“8天计时器”复位并且重新启动该计时器。

图12是用来说明这样情况下操作的图示。例如，若在模式1启动0.8天以后启动模式2，则“8-INT（X）”天计时器启动。此时，显示变为显示Y＝7-INT（X）天的（0＜x＜8）。注意到，INT（X）指出X的取整数形式，例如INT（1.5）＝1当剩下的天数变为1时，寿命预测AL1发出声音，而寿命终止警告AL2在剩下天数减少为0时发出声音。在该实例中，从模式2的启动到寿命终止警告AL2的发声需要经过8天时间。

另外，就实例而论，当在模式1启动3.2天之后启动模式2时，“8-INT（X）”天计时器被启动，此时，显示为Y＝7-INT（3.2）＝4天的形式。因此，当剩下天数减少到1时寿命预测AL1发声，当剩下天数减少到0时寿命终止警告AL2发声。在该实例中，从模式2的启动到寿命终止警告AL2发声需要经过5天时间。

另一方面，就实例而言，当在模式1已启动7.3天之后启动模式2时，“8-INT（X）”天计时器被启动。此时，显示指出Y＝7-INT（7.3）＝0天。然后，由于剩下天数为1，寿命预测AL1立即响起并随后当剩下天数减少为0时寿命终止警告AL2响起。在该实例中，在模式2启动之后寿命终止警靠AL2响起以前需要经过1天的时间。注意当X＞8，寿命终止警告AL2立即响起并且该装置不能置于模式2。

（e-1）以下说明寿命预测AL1。

对于寿命预测AL1，通过在将该装置置于并保持于模式1之后7天终止时和在该装置置于模式2X天以后经过7-INT（X）天时产生声音信号而实现它的预测。

图13是表示在这种情况下发声方式的时序图。该图的方式是以30分钟为周期重复发声30秒钟并持续响24小时，除非发出停止命令。

为了停止发声，闭合开关D以便终止当前发声周期中的声音信号。然而，在达到下一发声周期时，便产生声音信号使开关D再次闭合，从而再次使声音信号终止，此后即使到达后继发声周期也不产生声音信号。

（e-2）下面说明寿命终止警告AL2。

对于寿命终止警告AL2，通过在该装置置于模式1八天之后经过8-INT（X）天时和在如前所述置于模式2之后X天终止时产生声音信号来实现它的预测。

图14是表示在这种情况下发声方式的时序图。该图的方式是以30分钟为周期重复响30分钟时间，使得在无停止命令时，持续发出声音信号直到电池电压降低而停止IC₂30或IC₁31的工作。

为了终止声音信号，使开关PS开路从而使它终止。换句话说，为开关PS开路时，端点OPIN从“H”变为“L”，IC30检测该变化，通过第二次读出它进一步检测L电平，从而终止声音信号。一旦由开关PS终止发声，就不再有声音信号产生。

可注意到即使考虑到药物寿命为了安全的目的而终止排放操作，该计时器一直工作而不停止，由此给出前述寿命预测AL1和寿命终止警告AL2。

（f）现在说明蜂鸣器Bz的操作，在该实施例中，蜂鸣器Bz的发声或报警由IC₂30和IC₁31中每一个完成，对这一点现在进行说明。在包括图13和图14发声方式的任何情况下，通过导通图2的晶体管T产生声音信号，从而驱动蜂鸣器Bz。由IC₂30和IC₁31中的每一个在时间上相互轮换驱动蜂鸣器Bz，通过这样做，即使CPU 30和控制电路31中的其中一个发生故障，用户也能获得需要的信息。

（g）下面描述控制装置200的安全机理

在由图2端点VDR1产生的驱动脉冲每周期（例如3分钟）在时间T1T2和T3（秒）从第一压电元件驱动脉冲的前沿读出端点V_DE的状态，因此在数值（T1、T2、T3）＝（0，1，1）以外的其它情况下，与前述相类似在相应两压电元件驱动脉冲的前沿读出端点V_DE的状态，从而当两次读出操作的所得值不同于（0，1，1）时以与寿命终止警告AL2（以下称为报警AL2）相同的发声方式产生声音信号。

图15是表示在端点V_DE的电位变化和从压电元件驱动脉冲的前沿开始的时间间隔之间关系的特性图。

如图中所示，假定T1＝10ms，T2＝30ms，T3＝50ms，在这些时间间隔的电位与阀值之间的比较表明（0，1，1）产生如前所述的正常状态。相反，当有空气进入微电化泵时，端点V_DE的电位迅速上升。所得电位与阀值之间的比较产生（1，1，1）。此外，当注射器208的针头的针眼发生堵塞时，端点V_DE的电位缓慢地上升使得所得电位与阀值的比较得出（0，0，0）。

如上所述，检测压电元件的电位变化来检测微电化泵的操作是否正确，从而在确定操作不正确时，使开关PS开路以便停止该操作并用正常的微电化泵代替该微电化泵。

另一方面，始终监视电池VE的电压，这样如果额定电压为3V的电池下降到例如2.4到2.5V时，检测到该降低并且发出警报AL2。此外，当将系统复位加到正在工作的微电化泵时（包括它是由噪声引起的情况），端点OPIN的电位被读出，以便在L和H电平之间进行判别，这样如果该电位例如处在H电平，即认为该微电化泵有故障并发出警报AL2。在任何情况下，当发出警报AL2，控制装置200从这时起停止其工作，从而保证用户的安全。

此外，不必说上述各种演示和发声方式不限于上述实施例，有需要时它们可以进行适当的改进。

适合于由压电元件进行脉冲驱动的微电化泵的实施例将在下面进行描述，然后详细描述通过压电元件脉冲驱动微电化泵排放速率的控制方法。

图16是表示按照本发明的由压电元件脉冲驱动微电化泵实施例的剖面图。微电化泵10由包括基板1，薄膜板2和表面板3的夹层结构组成。

基板1包括例如厚度约1mm的玻璃基板，它形成有入口11和出口12，管13和14分别以粘合剂15固定在入口11和出口12上以提供不渗液密封。管13的底端连接到例如药液容器210，管14的前端连接到例如注射器208。

薄膜板2包含例如厚度约0.3mm的硅基片，它通过蚀刻处理形成有吸入阀4，输出阀5，置于这两阀之间的振动模片6以及必要的液流通路（未示出），并由阳极接合处理将它与基板1进行接合。接合位置为由标号16a，16b和16c指出的部分。

入口11配置有与其连接的输入管路（未示出），该输入管路通过一通孔（未示出）与置于输出阀5之上的腔体113连通，还通过另一通孔和未示出的连通管路与吸入阀4上的腔体116连通。吸入阀4由中央部分有一通孔117的阀构件41组成并与置于其上的腔体118连通。此外，腔体118通过又一通孔和连通管路（未示出）与振动膜片6之下的泵腔121连通，受压液体通过输出管路流入输出阀5的腔体123。另一方面，由一覆盖出口12的输入端12a的帽形阀构件51形成输出阀5。

作为振动膜片6的驱动装置，含有压电片的压电元件7通过薄膜电极粘附于振动膜片6。在该图中，标号72和73表示加电压于压电元件7的引线。

由与基板1类似的玻璃基板组成的表面板3通过阳极接合处理接合到薄膜板2上，以便形成压电元件7的插入开口31，从而实现上述泵液流管路系统。表面板3具有大约0.5mm的厚度。

图17是表示用于借助于压电元件驱动微电化泵的驱动电路实施例的框图。该图中，标号201表示电源，例如锂电池，202表示升压电路，203表示微处理器（以下称之为CPU），204表示将低电压信号转换为高电压信号的电平位移器，205表示用于驱动压电元件7的驱动器，206表示用于指示泵的液流速率的指示器，以及207表示为流速控制目的而设的选择开关。

图18A和18B是表明图16实施例的操作状态的图示，下面参照图17，18A和18B描述微电化泵的一般操作。

首先由开关207选择需要的液流速度，从CPU  203产生泵驱动脉冲信号。CPU  203的信号一般由3至5V的电压启动，压电元件7由例如50v的高电压操作。因此，由升压电路202将3v电压升高到50v，来自CPU203的脉冲信号被转换为50v高电压脉冲信号。

因此，驱动器205将50v电压脉冲，例如，大约1到几Hz的周期性驱动信号加到压电元件7上，从而由于压电效应引起形变振动。当振动膜片6如图18A所示由于压电效应向下变形时，泵腔121中的压力上升，该压力同时通过液流管路传递给腔体118和123，使它们的内部压力上升。由于腔体118内部压力的增加，带有吸入阀4的间壁42受到向下的压力以致于吸入阀4的阀构件41紧压基板1，于是吸入阀4关闭，同时，腔体123的内部压力增加迫使它的间壁52向上变形，以致于输出阀5的阀构造51离开基板1，于是输出阀5打开，从而在压力下排放固定量的液体到出口12。

相反，当振动膜片6如图18B所示向上变形从而减小泵腔121的内部压力时，腔体123的间壁52向下变形，由此关闭输出阀5，同时腔体118的间壁42向上变形使吸入阀4打开，从而自通过通孔117与入口11连通的腔体116吸入一定量的液体。

靠通过压电元件7引起振动膜片6振动，连续实现上述吸入和排放并且增加振动次数可保证该泵脉动减少。此外，因为输出阀5由覆盖出口12输入端12a的帽形阀构件51构成，由于出口12的反压间壁52的上推力（输出阀5的开启力）的施加方向与由于泵腔121中压力使间壁52的上移方向相同，因此反压以趋于打开输出阀5的方向作用。结果，以基本固定不变的流率排放液体直到反压超过输出阀5的回弹力和由于外力而作用于间壁52的推动力，即保持该泵在要求的工作范围内。

在按照本实施例的微电化泵10中，当将50v的脉冲驱动例如加到微电化泵的压电元件7一次时（这称为单脉冲驱动或单阶跃驱动），则液体以大约0.05微升/阶跃的流率排放。

图19是使用微电化泵的药液注射装置的框图，表示本发明的一种典型应用。在该图中，标号13表示配置于药液容器210和微电化泵入口11之间的管路，14表示微电化泵的出口12和注射器208之间的管路，208表示将药液注射入人体的注射器，400表示包括图17中部分微电化泵驱动电路的排放速率控制装置。

此外，为说明微电化泵排放速率的控制方法，结合图20、21和22对排放速率控制装置的特定实施例进行详细的描述。

由压电元件作脉冲驱动的微电化泵的排放速率控制方法描述如下。

微电化泵排放速率控制方法大致分为下列四种类型：

（1）脉冲数量型控制方法。

（2）脉冲频率型控制方法。

（3）压电元件驱动电压控制型控制方法。

（4）将（1）或（2）的方法与（3）的方法结合的控制方法。

首先描述脉冲数量型控制方法。

图20是表示按照本发明的脉冲数量型控制装置实施例的框图。在该图中，标号401表示固定设定器，402表示加法器，403表示基本设定器，它能够通过开关S4至S8设定任何给定5位二进制数（0至31）。标号404表示加减计算器，405表示能够通过开关S1至S3的通断操作设定从-3至+4范围内任何一个数的微调设定器。标号406表示＃1系数乘法器，利用它将输入数据乘以例如一个k1＝11/8的系数而产生一输出。标号407表示＃2系数乘法器，利用它将输入数据与例如一个k2＝7/4的系数相乘得到一输出。标号408表示根据开关Sa和Sb的输出信号来选择它的三个输入信号中的一个的选择器。标号409表示一脉冲发生器，它响应触发信号对时钟信号计数，从而产生一预定脉冲数量的信号。此外，该电路可由递减计数器、触发器、“与”门等组成。

图21是说明图20装置的操作的波形图。

图20的装置的操作参照图21进行描述。这里假定在固定设定器401中已预先设定一固定数10。任何给定5位二进制数n（此外n是最小数0和最大数31之间的一个数）通过开关S4至S8的通和断操作设定于基本设定器403中。加法器402将来自固定设定器401的数10和来自基本设定器403的数n相加以产生最小数10和最大数41之间的一个数n+10。

当开关S1至S3接通时，微调设定器405变为“1”电平，从而电源电压Vcc加于其上，当开关S1至S3断开时，微调设定器405变为“0”电平这样电源电压Vcc未施加于其上。因此，根据开关S3，S2和S1的设定数据，设置下列从-3至+4范围的数值之一。

S3，S2，S1，

1，0，1＝-3

1，1，0＝-2

1，1，1＝-1

0，0，0＝-0

0，0，0＝1

0，1，0＝1

1，1，1＝3

1，0，0＝4

加减计算器404对来自加法器402的数n+10和微调数（-3和+4之间的数）进行加法或减法操作，因此运算结果作为＃1输入信号直接传送给选择器408，还传送给＃1系数乘法器406和＃2系数乘法器407。＃1系数乘法器406以系数k1＝11/8乘以输入数据，从而去掉小数并且所得整数输出数据作为＃2输入信号传送给选择器408。＃2系数乘法器407以系数k2＝7/4乘以输入数据，同样消除小数部分并将所得整数输出数据作为＃3输入信号传送给选择器408。

选择器408如下如示根据由开关Sa和Sb所设定数据进行其选择操作，并将其输出信号作为脉冲数指令数据传送到脉冲发生器409。

Sa，Sb

0，0：不输出输入信号

0，1：选择并输出＃1输入信号

1，0：选择并输出＃2输入信号

1，1：选择并输出＃3输入信号

图21（a）和（b）所示分别为加到脉冲发生器409的时钟信号和触发信号的波形。时钟信号由具有周期t（例如，1秒）和具有相同通、断次数（例如，占空间数为50%）的重复脉冲组成。触发信号是周期为T的周期信号，每当对时钟信号计数到给定数量时，产生该信号（例如，若假定它是对1Hz频率时钟信号计数180所需时间则T＝3分钟）。

当供给脉冲数量指令数据时，脉冲发生器409在例如其中所含的计数器中预置脉冲数指令数据。然后，当加上触发信号时，立即启动时钟信号发生并对每一时钟信号从预置数据减去1。因此，当预置计数减小为0时，则禁止后续时钟信号发生。这样，该操作响应施加的每一个触发信号而重复进行。由此可见，响应每一触发信号而产生脉冲数据令信号。

图21（c）所示是在由选择器408选择来自加减计算器404的＃1输入信号情况下的低密度脉冲波形，图21（d）所示是在选择器408选择来自＃1系数乘法器406的＃2输入信号情况下的中密度脉冲波形。图21（e）所示是由选择器408选择来自＃2系数乘法器407的＃3输入信号情况下的高密度脉冲波形。

借助于图20的装置，在低密度脉冲情况下从最小7（＝10+0-3）到最大45范围、在中密度脉冲情况下从最小9至最大61范围、在高密度脉冲情况下从最小12到最大72范围的给定个数的脉冲在触发信号周期（在前述情况下为3分钟）内产生，这些脉冲信号传送到图17的压电元件驱动电路中的电平位移器204上。电平位移器204将输入脉冲信号转换为例如50v的高电压脉冲信号，从而通过驱动器205驱动压电元件7。微电化泵响应与压电元件7的操作关联的振动膜片6的位移而排放液体。换言之，微电化泵的排放速率根据表示给定周期内脉冲数的脉冲密度来进行控制。

下面描述脉冲频率型控制方法。

图22是表示按照本发明的脉冲频率控制装置实施例的框图。在该图中，标号401至408表示如图20所示相同的装置。标号501表示将数字信号转换为模拟电压的D/A转换器，以及502表示振荡频率由输入控制电压控制的压频（以下称为V/F）转换器。

图22装置的操作现参照图23进行描述。图22的装置401至408除以下几点外以与图20相应部分同样方式操作。换句话说，在图20中进行确定周期T内周期为t的脉冲信号个数的操作。

然而，对于图20的装置，存在直接跟在触发信号后连续产生周期为t的时钟脉冲信号的工作周期以及没有时钟信号产生的静止周期。在图22的装置中，控制V/F转换器502的振荡频率使得无脉冲信号发生的静止周期减至最小或为0，亦即实现控制以便相应于时间坐标保持恒定排放速率。从而减小排放率的波动。因此，设定于固定设定器401、基本设定器403和微调设定器405中的数据是频率相关数据。

选择器408选择其三个频率指令数据之一并传送给D/A转换器501。D/A转换器501将对应输入数据的模拟控制电压提供给V/F转换器502。V/F转换器502产生由输入控制电压控制振荡频率的信号作为受到波形整形的脉冲信号。

在图23（a）、（b）和（c）中分别示出低频脉冲、中频脉冲和高频脉冲波形。在该图中，如果高频脉冲的频率用f表示，中频脉冲的频率表示为f/2和低频脉冲的频率表示为f/3。但是，应注意在这种情况下，所用高频脉冲的频率f为1Hz到几十Hz的量级，因此，不同于根据普通频率分类的情况，该频率比交流电源频率低。

此外，有可能使用备置有具有可变频率分配率的分频电路来代替图22的D/A转换器501和V/F转换器502的另一方法，由此预先产生相对高频率的时钟信号并且对该时钟信号按所需频率分配率进行分频，以便产生一较低频率，从而用数字方法产生任何所需频率的信号。

下面描述压电元件驱动电压控制型控制方法。假设加到压电元件7的脉冲驱动电压未象前面所述的固定在50v，但它在例如30v到100v范围内连续变化，由于压电元件的压电效应的位移量相应地发生变化，因此有可能通过利用压电效应而控制微电化泵的排放速率。一般，可施加于压电元件7以产生压电效应的电压变化范围没有如此宽。但是，在该变化范围内有可能实现模拟的微调控制。

前述脉冲数量型控制方法和脉冲频率型控制方法均是数字控制方法，因此原则上不能进行零点几个脉冲的排放速度的控制。这样，脉冲数量型控制方法不能控制对应例如每3分钟35.6个脉冲的排放速率。压电元件驱动电压控制方法具有使这种高精度控制成为可能的特征。并且，压电元件驱动电压控制型控制方法可以单独地进行或结合其它脉冲数量型或脉冲频率型控制方法一起使用。

图24是表示按照本发明的压电元件驱动电压控制装置实施例的框图。在该图中标号601表示用于将外部提供的电压控制数据（例如，由与图20的装置401至406同样的装置构成的电压控制数据指令装置提供）转换为模拟控制电压的D/A转换器，标号602表示升压电路，由该电路直流电源电压（例如，电池）经过DC/DC转换而变换为高电压并且该电路响应外部控制电压对DC/DC转换脉冲的占空比进行控制以及对其在例如30v和100v之间的输出电压进行可变控制。标号603表示当开关Sc打开时由其内部振荡器产生确定频率的脉冲信号以及当开关Sc闭合时产生对应于外部提供的脉冲数量或脉冲频率控制信号的脉冲信号的脉冲发生器。标号604表示响应来自脉冲发生器603的脉冲信号将升压电路602提供的控制电压加到压电元件7上的驱动电路。

图25是说明图24中装置的操作的波形图。图25（a）所示为借助给定频率低压（例如，30v）脉冲的压电元件驱动波形，图25（b）是借助给定频率中压（例如，50v）脉冲的类似驱动波形，图25（c）是借助于给定频率高压脉冲（例如，100v）的类似驱动波形。

图25（d）和（e）所示是由脉冲数量型控制和压电元件驱动电压型控制结合控制而形成的波形实例。在图25（d）中所示的是为了控制例如对应在前述情况3分钟内的35.6脉冲的排放速率，而由50v电压的＃1至＃35脉冲和由30v电压的独个＃36脉冲驱动压电元件并最后加上对应0.6脉冲的小排放速率。图25（e）中所示出的是为了控制对应3分钟内的35.4个脉冲的排放速度，而由在50v的＃1至＃35脉冲和由单个70v的＃35脉冲驱动压电元件并最后加上对应1.4脉冲的排放速率。通过这样做，可以实现高精度排放速率控制。

下一步将描述按照本发明的包含于微电化泵监控装置中的监视计时器。可注意到该监视计时器克服了常规监视计时器的如下缺点，即当时钟信号频率变得低于正常状态下时能够进行检测，而当时钟信号频率变得高于正常状态下频率时则不能进行检测。

图26是按照本发明实施例的监视计时器的框图。在该图中，标号101表示具有振荡频率f1的第一时钟振荡电路，102表示具有振荡频率f2的第二时钟振荡电路。标号103表示使频率f1经1/N1分频的分频电路，标号104表示使频率f1作1/N2分频的分频电路。标号105表示使频率f2作1/N3分频的分频电路标号。106表示使频率f2作1/N4分频的分频电路。标号107表示从分频电路103接收频率为f1/N1的信号作为其时钟输入和从分频电路105接收频率为f2/N3的信号作为其复位输入的N5进位计数器，108表示接收频率为f2/N4的信号作为其时钟输入和接收来自分频电路104的频率为f1/N2的信号作为其复位输入的N6进位计数器。标号109表示用于鉴别N5进位计数器107的输出信号110或N6进位计数器108的输出信号111的鉴别电路。

下面描述监视计时器的操作。

N5进位计数器107接收频率为f1/N1的信号作为其时钟输入以便对信号计数并由此对每N5个计数产生输出信号110。然而，在正常操作状态下，N5进位计数器107由具有关系式f1/N1/N5＜f2/N3的频率为f2/N3的信号复位，因此无输出信号110产生。

N6进位计数器108以同样的方式接收频率为f2/N4的信号作为其输入时钟以便对信号进行计数并由此对每N6个计数产生输出信号111。但是，在正常工作状态下，N6进位计数器108由具有关系式f2/N4/N6＜f1/N2的频率为f1/N2的信号复位，因此，无输出信号111产生。

那么，当输出信号110和输出信号111均不提供时，鉴别电路109确定电路操作是正常的。

例如，当第一时钟振荡电路101或分频电路104出现故障使得频率f1/N2下降时，无复位信号以给定时序传送到N6进位计数器108，从而产生输出信号111，并加到接着确定电路操作为不正常的鉴别电路109上。类似地，当在第二时钟信号振荡电路102或分频电路105发生故障，使得频率f2/N3减小时，从N5进位计数器107产生输出信号110，它加到鉴别电路109上并接着确定电路操作为不正常。

另一方面，当在第一振荡电路101或分频电路103中出现故障使得频率f1/N1增大时，从N5进位计数器107产生输出信号110并加到依次确定电路操作不正常的鉴别电路109上。以类似的方式，当在第二时钟振荡电路102或分频电路106中出现故障使得频率f2/N4增大时，从N6进位计数器108产生输出信号111并加到依次确定电路操作不正常的鉴别电路109上。

图27是表示图28中监视计时器细节部分的电路图。标号101和102表示第一和第二时钟振荡电路，它们的振荡频率选择为f1＝f2＝32768Hz。标号302表示一分频电路，由该分频电路对来自第一时钟振荡电路101的32768Hz时钟信号进行分频以便由此产生256Hz时钟信号318、64Hz时钟信号319和频率高于时钟信号318和319的时钟信号。标号103a表示将输入信号进行1/3分频的分频电路，它与前面的分频电路302a相连接以便将频率f1（＝32768Hz）作1/384分频（N1＝384）从而产生时钟信号314（256/3Hz）。标号104a表示将输入信号进行1/5分频的分频电路，它与前面的分频电路302相连接以便使频率f2（＝32768Hz）作1/2560分频（N2＝2560）从而产生时钟信号315（64/5Hz）。标号105表示将输入信号进行1/N3分频的分频电路，在该实施例中它同时实现分频电路106的功能，在分频电路106中N3＝N4＝1024，32768Hz的时钟信号经过1/1024分频而产生时钟信号316（32Hz）。

可以注意到时钟信号317是用于分别通过分频电路103、104和105的内部差分电路将时钟信号314、315和316转换为较小宽度脉冲信号的时钟脉冲。

标号107表示N5进位计数器，它包括D型触发器303、304和305由此形成4进位计数器（N5＝4）以便产生输出信号110。标号306表示当系统复位信号301或时钟信号316达到H电平时复位D型触发器303、304和305的“或”门。

标号108表示N6进位计数器，它包括D型触发器307、308和309以形成产生输出信号111的4进位计数器（N＝4）。标号310表示用以当系统复位信号301或时钟信号318达到H电平时使D型触发器307、308和309复位的“或”门电路。

标号109表示包含D型触发器311和312的鉴别电路，当输出信号110或111从H电平变为L电平时，它的输出324成为L电平。

下面描述本实施例的操作。

图28是表示正常操作的时序图。首先由系统复位信号301复位所有电路。当4进位计数器107对时钟信号314（256/3Hz）计数时，在正常情况下f1/N1/N5＝32768/384/4Hz＝21.3Hz＜f2/N3＝32768/1024＝32Hz，并且在计数到四个时钟脉冲之前由时钟信号316对计数器107复位，从而使输出信号110保持在H电平。

另一方面，当4进位计数器108对时钟信号316（32Hz）计数时，在正常情况下f2/N4/N6＝32768/1024/4Hz＝8Hz＜f1/N2＝32768/2560＝12.8Hz并且在计数到四个时钟脉冲之前由时钟信号315对计数器108进行复位，从而使输出信号111保持在H电平。因此，鉴别电路109的输出信号324保持在H电平。

图29是表示第一时钟振荡电路101产生谐振时的操作的时序图。当第一时钟振荡电路101产生谐振使得振荡器频率变为正常状态的两倍或65536Hz时，导致f1/N1/N5＝65536/384/4Hz＝42.7Hz＞f2/N3＝32768/1024＝32Hz并且4进位计数器107在它由时钟信号316复位之前对时钟信号计数到4。因此，输出信号110从H电平变为L电平并由D型触发器311锁存，这样使得鉴别电路109的输出324达到L电平，从而检测电路中发生的故障。

同样，当由于任何其它原因比如第二时钟振荡电路102的振荡频率的减少而导致f2/N1/N5＞f3/N3时，能够检测电路中发生的故障。

图30是表示第二时钟振荡电路102产生谐振使得振荡频率f2变为正常状态下的两倍或65536Hz时的操作的时序图。在这种情况下，得到f2/N4/N6＝65536/1024/4Hz＝16Hz＞f2/N2＝32768/2560Hz＝12.8Hz，以致于4进位计数器108在它由时钟信号315复位之前计数到四个脉冲信号，因此，它的输出信号111从H电平变为L电平，并且由D型触发器312对它进行锁存，这使得鉴别电路109的输出324成为L电平，从而检测电路中发生的故障。

同样，当由于任何其它原因诸如第一时钟振荡电路101的振荡频率减小而导致f2/N4/N6＜f1/N2时，也能够检测电路中发生的故障。

图31和32是按照本发明的另一实施例的监视计时器的电路图，以图31表示其分频电路部分而以图32表示其故障鉴别处理部分，在该实施例中，将检查N5进位计数器107、N6进位计数器108的操作的功能和一输出级增加到图27的实施例中。

在图31中，标号701表示将输入信号进行1/5分频的分频电路，它包括D型触发器731至736和“或非”门737至739。64Hz频率的时钟信号711和8KHz时钟信号712加到分频电路701，这样64Hz频率的时钟信号711受到1/5分频，从而产生相位上相互略有偏差的时钟信号716和717。标号702表示将其输入信号进行1/3分频的分频电路，它包括D型触发器740至742和“或非”门743和744。分频电路702接收256Hz频率的时钟信号713并使该信号经1/3分频由此产生近似为85.3Hz的时钟信号718。标号703表示包括D型触发器745和746以及“或非”门747到749的位移电路，位移电路703接收32Hz时钟信号714以产生相位上相互略有偏差的时钟信号719和720。

可以注意到时钟信号711、712和713是通过图27中第一时钟振荡电路101的输出的分频产生的信号而时钟信号714是通过对第二时钟振荡电路102的输出进行分频产生的信号。因此，这些时钟信号711至714的产生过程将不作说明。假定第一时钟振荡电路101和第二时钟振荡电路102分别包含在不同的ICs中。例如，假定第一时钟振荡电路101、产生时钟信号711至713的分频电路（未示出）和图31及32的电路包含在第一IC（IC1：图2中的30）中而第二时钟振荡电路102和产生时钟信号714与715的电路包含在第二IC（IC2;图2中的31）中。信号715是复位信号，它是包含第二振荡电路102（如前所述）的第二IC（IC2）产生的以便对前述电路701至703的D型触发器进行复位。

在图32中，标号801和802表示N6进位计数器108的D型触发器303至305的复位信号的门电路。标号803和804表示N5进位计数器107的D型触发器307至309的复位信号的门电路。标号810表示用于检查N6进位计数器108的操作的计数器检测电路，它包括D型触发器811和812以及门电路813至815。标号820表示用于检测N5进位计数器107的操作的计数器检测电路，它包括D型触发器821和822以及门电路823至825。

标号830表示除了图27的D型触发器311和312之外还包括用于分别对计数器检测电路810和820的输出进行锁存的D型触发器831和832以及门电路833至835的鉴别电路。标号840表示门电路，841表示输出级检测电路。输出级检测电路841包括D型触发器842和门电路843至845。标号846表示配置于输出级检测电路841的输出侧的门电路。标号851表示送入第二IC（IC2）的检测信号。

下面描述该实施例的操作。注意到对由于各种时钟信号的频率变化而发生的故障进行检测的操作与图27中实施例的操作相同，故将不进行描述。

图33是表示图31的时钟信号以及图32的计数器检测电路的操作的时序图。以所示时序施加各时钟信号714、719、720、713、718、711、716、717。例如，N5进位计数器107的D型触发器接收时钟718作为时钟信号并将其输出信号322作为时钟信号加到D型触发器308。D型触发器308的输出信号作为时钟信号加到下一D型触发器309并还加到计数检测电路820的D型触发器821的数据端。此外，输出信号323的反相信号加到门电路825上。

当时钟信号719作为时钟信号加给D型触发器821且输出信号323在H状态时，它的输出端865达到H电平。然后，当时钟信号720加到D型触发器308的复位端时，它的输出信号323成为L电平，其反相输出端的信号加到门电路825。将信号865（“H”）和反相的323信号（“H”）加到门电路825使得其输出信号866成为L电平，并将它作为数据信号加于D型触发器822。这时，时钟信号720也加于D型触发器822的时钟端，从而触发器822的输出信号867保持在H电平。

换句话说，当在D型触发器308进行复位之前和之后的输出之间存在变化时，D型触发器822的输出信号867保持在H电平，由此可知N5进位计数器107操作正常。

D型触发器822的输出信号867作为时钟信号输入到D型触发器832，832的输出信号（此时为L电平）传送给门电路834和835，这样如果在其它电路中没有故障存在因而保持D型触发器311、312和831于L电平，从而门电路835的输出信号870成为L电平并由此通过门电路840将检测信号851（此时为H电平）传送给第一IC（IC1）。

另一方面，在输出级故障检测电路841中，将门电路835的输出信号870加于门电路844，以便将反相信号加于D型触发器842的数据端，D型触发器842的时钟端接收时钟信号714，其输出加于门电路844和845。然后，当门电路845的输出作为检测信号852通过门电路846传递给第二IC（IC2）时，信号852与信号714同步地在H和L电平间反复切换。当在输出级故障检测电路841中发生故障时，其输出信号呈现H和L值中的一个或另一个，从而有可能察觉到故障的发生。

相反，如果D型触发器308的输出信号323在复位信号加于N5进位计数器107时未能从H电位变为L电平则发生以下操作，当时钟信号719加于D型触发器821的时钟端并且输出信号323处于H状态则D型触发器821的输出865达到H电平。然后，当D型触发器308的复位端加有时钟信号720时，其本应为L电平的输出信号865未能如此，输出信号865（“H”）和信号323（“L”）的反相信号保持加于门电路825，其输出信号866变为“H”并且其输出信号866作为数据信号加于D型触发器822的时钟端，此时，时钟信号720也加于D型触发器822的时钟端，从而触发器822的输出信号867达到L电位。换言之，如果在D型触发器308进行复位之前和以后的输出之间不存在差别时，D型触发器822的输出信号867成为L电平，由此可知N5进位计数器107操作不正常。

D型触发器822的输出信号867作为时钟信号输入给D型触发器832，D型触发器832的输出信号（此时为H电平）传送给门电路834和835。因此，即使其它电路没有故障且D型触发器311，312和831处于L电平，门电路835的输出信号870成为H电平并且-L电平检测信号851通过门电路840传送到第一IC。

图34是说明计数器检测电路810的操作的时序图。

计数器检测电路810在操作上与前面所述计数器检测电路820相同，因此D型触发器304的输出信号321作为时钟信号加于后面的D型触发器305并还加到计数器检测电路810中的D型触发器811的数据端。此外，输出信号321的反相信号加于门电路815。若输出信号321为“H”状态，当时钟信号716加于D型触发器811的时钟端时，其输出信号861成为H电平。随后，当时钟信号717加于D型触发器304的复位端时，其输出信号321成为L电平且输出信号321的反相信号加于门电路815。输出信号861（“H”）和输出信号321（“H”）的反相信号加于门电路815使得其输出信号862成为L电平，且该输出信号862作为数据信号加于D型触发器812。此时，时钟信号717也加于D型触发器812的时钟端以致于触发器812的输出信号863保持在H电平，由此可知N6进位计数器108的操作正常。

反之，若当复位信号加于N6进位计数器108时D型触发器304的输出信号321未能从H电站变为L电平，则输出信号861（“H”）和输出信号321（“L”）的反相信号连续加于门电路815，使其输出信号862也保持于H电平，因此，将输出信号862作为D型触发器812的数据信号。此时，时钟信号717也加于D型触发器812的时钟端并且触发器812的输出信号863达到L电平。结果，可知N6进位计数器108的操作不正常。

如上所述，按照上述监视计时器，当在每一时钟振荡电路等中发生任何故障使得经分频时钟信号的频率增大或减小时，可将其作为故障状态检测。另外，双时钟振荡电路的应用使得两电路相互确认，它也配置为可检测自身的操作的故障操作检测电路，由此进一步加强可靠性。因此，本发明最适于作为控制电路用在要求高可靠性、自诊断功能等诸如药物注射装置、测量装置和保护装置的这种应用领域中。

下面，将对包含在按照本发明的微电化泵监控装置中的开关调节器的软电路进行描述。

图35是表示按照本发明的一个实施例的开关调节器的软启动电路的电路图。标号910表示用于产生初始状态开启信号的计时器电路，它包括D型触发器911至914，门电路915和反相器916。标号921表示反相器，922表示-D型触发器和923表示一反相器。标号924表示用于通过反相器921、D型触发器922和反相器923接收驱动指令信号的开关调节器控制器。

标号925表示包括用于对开关调节器控制器924的振荡频率分频、包括D型触发器926至928的分频电路。标号930表示包含逻辑门电路931至935、937和938以及反相器936和939的门控电路。标号940表示含有与“非门”的门电路。标号941至945表示反相器，946表示一开关晶体管。

图36是说明计时器电路910和D型触发器922的操作的时序图。当频率为1Hz的时钟信号951分别加于D型触发器911和922的时钟端时，在该状态下启动信号952达到H电平，由反相器921对启动信号952进行反相，然后将其加于D型触发器911至914和922的复位端，由此开启对这些电路的复位操作。随后，D型触发器922在时钟信号951的下降沿将数据端的输入锁存并将其反相输出作为驱动指令信号952通过反相器923施加于转换调节器控制器924。

此外，在计时器电路910中，时钟信号951受到1/4分频，所得输出加于D型触发器914的时钟端作为时钟信号，然后通过反相器916作为初始状态开启信号954传送。换句话说，初始状态开启信号954在加上启动信号952后保持在L电平达4秒时间，并在该间隔内门控电路930如下面将要描述的初始状态操作，然后，在4秒结束时初始状态开启信号954达到H电平，因此，解除初始状态而使门电路930如在稳定状态般操作。

图37是表示初始状态的操作的时序图。

开关调节器控制器924的振荡电路955加于分频电路925使得脉冲955分别由D型触发器926至928进行分频，并产生输出信号956至958。此时，假定已经加上在H或L电平的控制信号961和在H电平的控制信号962。注意控制信号961是用于确定稳态条件下输出频率的信号，控制信号962是用于确定初始状态下输出频率的信号。分频电路925以如下方式操作，即当控制信号962处在H电平时，振荡脉冲955的频率受到1/4分频并产生所得频率的输出，而当控制信号962处在L电平时，振荡脉冲955的频率受到1/8分频并产生所得频率的输出。

来自分频电路925的D型触发器926和927的反相输出信号956a和957a加于门控电路930的“或非”门931，而D型触发器928的反相输出信号958a和控制信号962通过反相器943的反相信号（“L”）加于“与非”门932。当“或非”门931的输出和“与非”门932的输出加于“与非”门933时，“与非”门932的输出固定于H电平（这具有从此之后忽略D型触发器928的输出信号的效果），从而“与非”门933的输出是从“或非”门931输出的反相输出信号。由于初始状态开启信号954（此时为“L”电平）加于“或非”门934，它产生与“与非”门933的输出信号反相的输出信号。

另一方面，初始状态开启信号954通过反相器936加于“或非”门937使得其输出固定于L电平，并忽略控制信号961。然后，“或非”门934的输出和“或非”门937的输出（L）加于“或非”门928而“或非”门934的反相信号通过反相器939作为门控制信号传送。

驱动指令信号953、振荡脉冲955和上述门控制信号加到门电路940上，使得门电路940产生具有与振荡脉冲955相同脉宽的输出信号963和通过4分频振荡脉冲955的频率而获得的频率，由此通过反相器944和945驱动开关晶体管946。

当控制信号962成为L电平时，H电平加于“与非”门923以致它产生D型触发器928的反相输出信号958a的反相信号并进行如前面所述的同样操作，从而传送具有与振荡脉冲955同样脉冲宽度的输出信号955和通过8分频振荡脉冲955的频率而获得的频率。

如上所述，在初始状态期间或在初始状态开启信号954保持于L电平的时间内，产生振荡脉冲955频率的1/4或1/8频率输出脉冲。

图38是表示稳态条件下操作的时序图。假定在这种状态下初始状态开启信号954处在H电平并也将控制信号961设置为H电平。

控制信号961（“H”电平）通过反相器941和942加于“或非”门935，使得其输出固定于L电平并且“或非”门935的“L”输出和初始状态开启信号954通过反相器936的反相“L”信号加于“或非”门937从而使其输出成为H电平。当这发生时门控制信号（此时为“H”电平）通过“或非”门938和反相器939传送给门电路940，从而将振荡脉冲955的反相信号作为来自门电路940的输出信号963传送。

另一方面，当控制信号961设置为L电平时，初始状态开启信号954（此时为H电平）加于“或非”门934从而保持其输出在L电平，控制信号961通过反相器941和942加于“或非”门935。因此，“或非”门931的输出的反相信号传送给下一电路并进行与前面所述同样的操作。这样，由振荡脉冲955的1/4分频产生并具有两倍于振荡脉冲955的脉冲宽度的门控制信号提供给门电路940并且门电路940产生与振荡脉冲955的脉宽相同而频率为其频率的1/4的输出信号963。

然而，在上述实施例中，初始状态的区间设置为4秒，该时间可按需要确定，而相应的输出频率可以任意地确定。

由前面的描述可以看出，由于设计了开关调节器，使得其输出频率可以在初始和稳定状态之间任意变化，输出频率在供电电压完全上升后可以增大，而且具有不存在由于数字处理使频率发生变化的危险和可稳定设置频率的效果。

Claims (18)

1、一种微电化泵的监控方法，它包括至少进行下述演示之一的步骤，即在给定时间周期内驱动所述微电化泵以传送液体的排放演示，产生寿命预测和寿命终止警报的报警演示，以及产生给定发声模式的操作应答声音演示。

2、按照权利要求1的监控方法，其特征在于：当一旦断开一直连接着的电源时，即使再次接上所述电源，仍禁止所有功能发生作用。

3、按照权利要求2的监控方法，其特征在于：当所述微电化泵一旦被驱动，制约所述微电化泵寿命的计时器即使所述微电化泵的操作已停止仍测量操作时间。

4、按照权利要求3的监控方法，由所述计时器监视成品寿命，由此在所述寿命终止以前的预定时刻产生寿命预测，并在所述寿命终止时产生寿命终止警告。

5、按照权利要求4的监控方法，其特征在于：用于控制所述微电化泵的控制装置包含第一IC和第二IC，由此所述第一IC和所述第二IC均适合于产生警报，所述警报在时间上相互替换。

6、按照权利要求5的监控方法，其特征在于：对用于驱动所述微电化泵的压电元件的电位变化进行检测，以便监视所述微电化泵的工作状态。

7、按照权利要求1的监控方法，其特征在于：根据所述微电化泵的单位排放速率，由于对用于驱动所述微电化泵的压电元件进行单脉冲驱动，可对在预定周期内产生的预定频率脉冲的数量进行控制，由此所述压电元件由所述受控制数量的脉冲形成的驱动信号所驱动，从而控制所述微电化泵的排放速率。

8、按照权利要求1的监控方法，其特征在于：根据微电化泵的单位排放速率，由于对用于驱动所述微电化泵的压电元件进行单脉冲驱动，所产生脉冲的频率受到控制，由此所述压电元件由所述受控制频率的脉冲形成的驱动信号所驱动，从而控制所述微电化泵的排放速率。

9、按照权利要求1的监控方法，其特征在于：由脉冲驱动所述微电化泵，因此根据压电元件单脉冲驱动电压对微电化泵单位排放速率的特性曲线对所产生的脉冲驱动电压进行控制，故所述压电元件由所述受控制脉冲驱动电压形成的驱动信号进行驱动从而控制所述微电化泵的排放速率。

10、一种微电化泵的监控装置，它包括一个监视计时器，所述监视计时器包括：

用于产生第一振荡频率f1的第一时钟振荡电路，

用于产生第二振荡频率f2的第二时钟振荡电路，

用于将所述第一振荡频率f1进行1/N1分频的第一分频电路，

用于将所述第一振荡频率f1进行1/N2分频的第二分频电路，

用于将所述第二振荡频率f2进行1/N3分频的第三分频电路，

用于将所述第二振荡频率f2进行1/N4分频的第四分频电路，

接收所述第一分频电路的f1/N1频率输出信号作为时钟输入和所述第三分频电路的f2/N3频率输出信号作为复位输入并具有在正常状态下的预设关系式f1/N1/N5＜f2/N3的N5进位计数器。

接收所述第四分频电路的f2/N4频率输出信号作为时钟输入和所述第二分频电路的f1/N2频率输出信号作为复位输入并具有在正常状态下的预设关系式f2/N4/N6＜f1/N2的N6进位计数器，以及

响应所述N5进位计数器的输出或所述N6进位计数器的输出以确定故障发生的鉴别电路。

11、按照权利要求10的监控装置，其特征在于：所述第三分频电路同时作为所述第四分频电路。

12、按照权利要求10的监控装置，还包括用于在对触发器施加复位信号之前和之后检测由构成所述N5进位计数器的多个触发器中选出的一个触发器的输出之间存在的变化的计数器检测电路。

13、按照权利要求12的监控装置，其特征在于：所述计数器检测电路包括用于接收相位超前于加到所述N5进位计数器的所述触发器上的所述复位信号的信号作为时钟信号并在其数据端接收所述一个触发器的输出的第一D型触发器，用于接收所述第一D型触发器的输出和来自所述一个触发器的反相输出的“与非”门电路，以及用于在其数据端接收所述“与非”门电路的输出而在其时钟端接收所述复位信号的第二D型触发器。

14、按照权利要求10的监控装置，还包括用于在使用复位信号以前和之后检测构成所述N6进位计数器的多个触发器中选出的一个触发器的输出之间存在的变化的计数器检测电路。

15、按照权利要求14的监控装置，其特征在于：所述计数器检测电路包括用于接收相位超前于加到所述N6进位计数器的所述触发器上的所述复位信号的信号作为时钟信号并在其数据端接收所述一个触发器的输出的第三D型触发器，用于接收所述第三D型触发器的输出和来自所述一个触发器的反相输出的“与非”门电路，以及用于在其数据端接收所述“与非”门电路的输出而在其时钟端接收所述复位信号的第四D型触发器。

16、一种微电化泵的监控装置，它包括开关调节器的软启动电路，所述软启动电路包括：

响应所施加的启动信号以在预定时间周期结束之后产生初始状态开启信号的计时器，

用于对振荡频率分频的分频电路，

用于接收所述分频电路的输出信号和所述初始状态开启信号以在所述初始状态开启信号断开时产生其频率依赖于所述分频电路输出信号的门控制信号和在所述初始状态开启信号接通时产生传送所有输入信号的门控制信号的门控制电路，以及

用于接收振荡频率信号和从所述门控制电路接收门控制信号以传送输出信号的门电路。

17、一种微电化泵的监控装置，它包括开关调节器的软启动电路，所述软启动电路包括：

响应所施加的启动信号以在预定时间周期结束之后产生初始状态开启信号的计时器，

用于将振荡频率进行多次分频以传送多个分频输出的分频电路，

用于接收来自所述分频电路的多个分频输出、所述初始状态开启信号和第一控制信号以在初始状态开启信号断开时传送按照所述第一控制信号结合所述多个分频输出产生的门控制信号和在所述初始状态开启信号接通时传送用于输送所有输入信号的门控制信号的门控制电路，

用于接收振荡频率信号和门控制信号以传送输出信号的门电路。

18、按照权利要求17的监控装置，其特征在于：所述门控制电路接收来自所述分频电路的多分频输出、所述初始状态开启信号、第一控制信号和第二控制信号以便当所述初始状态开启信号断开时传送按照所述第一控制信号组合所述多分频输出产生的第一门控制信号以及传送按照所述第二控制信号结合所述多个分频输出产生的第二门控制信号，其特征还在于：所述第二门控制信号的频率比所述第一控制信号的频率高。

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