CN107812277A - 一种基于闭环反馈的精确控制注射泵输液量的装置 - Google Patents

一种基于闭环反馈的精确控制注射泵输液量的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107812277A
CN107812277A CN201710830087.9A CN201710830087A CN107812277A CN 107812277 A CN107812277 A CN 107812277A CN 201710830087 A CN201710830087 A CN 201710830087A CN 107812277 A CN107812277 A CN 107812277A
Authority
CN
China
Prior art keywords
syringe
arm processor
closed loop
control
loop feedback
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710830087.9A
Other languages
English (en)
Inventor
刘振洗
鲍子雨
王婉
刘敏
胡林军
王安意
骆光馨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bengbu First People's Hospital
CETC 41 Institute
Original Assignee
Bengbu First People's Hospital
CETC 41 Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bengbu First People's Hospital, CETC 41 Institute filed Critical Bengbu First People's Hospital
Priority to CN201710830087.9A priority Critical patent/CN107812277A/zh
Publication of CN107812277A publication Critical patent/CN107812277A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/168—Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
    • A61M5/16804—Flow controllers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/168—Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body
    • A61M5/16886—Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body for measuring fluid flow rate, i.e. flowmeters

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Infusion, Injection, And Reservoir Apparatuses (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于闭环反馈的控制注射泵输液量的装置，包括控制结构、步进电机、注射器和传感器结构，控制结构与步进电机相连，步进电机通过丝杠与注射器相连接，注射器与传感器结构相连，传感器结构与控制结构相连。控制结构包括相连接的ARM处理器和电机驱动器，ARM处理器控制电机驱动器运行，电机驱动器驱动步进电机运行。传感器结构包括位置传感器，位置传感器与ARM处理器相连。本发明利用ARM处理器产生脉冲信号，驱动步进电机推动注射器输注药液，位置传感器实时采集注射器推杆运动的位置值，并上传至ARM处理器，微处理器经过分析、计算，得出已输药液量，根据已输量和预输量的差值，调节脉冲信号，控制电机运动，从而实现闭环精确输液。

Description

一种基于闭环反馈的精确控制注射泵输液量的装置
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种基于闭环反馈的精确控制注射泵输液量的装置。
背景技术
医用注射泵是一种能够长时间、微量、均匀、精确地将药物注射到患者体内，以达到最佳治疗效果的仪器，主要用于动静脉微量输液、抗休克治疗、肠内管饲养、抗生素摄入、麻醉剂注射及其它特殊贵重药物的微量注射，可避免人为操作的误差和不确定性，医用注射泵已经从特殊病人的使用延伸到普通病人的使用。
控制输液量精度是医用注射泵的核心任务之一，精度指标是国产注射泵与进口注射泵的主要差别之处。现有的检测输液量的方法多采用开环控制，即通过控制输出脉冲的个数和频率控制输注的药液量，或者通过电机位置传感器控制输注的药液量，这两种控制方法在电机发生失步或堵转的情况下，导致少输液和不连续输液，而且加减速过程中输液量的计算也较为复杂。
发明内容
本发明采用闭环控制，实时检测注射器推杆运动的位置，并反馈至微处理器，微处理器根据反馈值、输液速度和预输液量，微调脉冲个数和脉冲频率，控制注射器运动，从而达到精确输液的目的。
本发明采用以下的技术方案：
一种基于闭环反馈的控制注射泵输液量的装置，包括控制结构、步进电机、注射器和传感器结构，所述控制结构与步进电机相连，步进电机通过丝杠与注射器相连接，注射器与传感器结构相连，传感器结构与控制结构相连；
所述控制结构包括ARM处理器和电机驱动器，ARM处理器与电机驱动器相连，ARM处理器控制电机驱动器运行，电机驱动器与步进电机相连，驱动步进电机运行；
传感器结构包括位置传感器，位置传感器与ARM处理器相连。
优选地，所述位置传感器为直线式滑行电位器，注射器包括推杆，直线式滑行电位器与推杆相连，直线式滑行电位器随推杆同步运动，直线式滑行电位器能够检测推杆推动过程中的电压值，并将电压值反馈给ARM处理器处理。
优选地，所述丝杠上设置有滑块，丝杆带动滑块做直线运动，滑块与注射器的推杆相连，并带动推杆运动。
优选地，所述控制结构还包括显示操作屏。
优选地，所述ARM处理器的型号为STM32F407。
优选地，所述步进电机为二相混合式步进电机。
本发明具有的有益效果是：
本发明提供的基于闭环反馈的控制注射泵输液量的装置，利用闭环控制和传感检测技术实现注射泵输液量的精确控制，ARM处理器产生脉冲信号，驱动步进电机推动注射器输注药液，位置传感器实时采集注射器推杆运动的位置值，并上传至ARM处理器，微处理器经过分析、计算，得出已输药液量，根据已输量和预输量的差值，调节脉冲信号，控制电机运动，从而实现闭环精确输液。本发明创新地将价格低廉、易于控制的直线式滑行电位器用作检测注射器推杆运动位置的传感器，并实现闭环控制，不仅提高了输液量的检测精度，而且还能减少软件计算的工作量。
附图说明
图1为基于闭环反馈的控制注射泵输液量的装置的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明：
结合图1，一种基于闭环反馈的控制注射泵输液量的装置，包括控制结构、步进电机、注射器和传感器结构。
其中，控制结构与步进电机相连，步进电机为二相混合式步进电机。步进电机通过丝杠与注射器相连接，注射器与传感器结构相连，传感器结构与控制结构相连。
控制结构包括ARM处理器、电机驱动器和显示操作屏，ARM处理器的型号为STM32F407，ARM处理器是整个系统的控制核心。
ARM处理器与电机驱动器相连，ARM处理器控制电机驱动器运行，电机驱动器与步进电机相连，电机驱动器将ARM处理器产生的脉冲信号按一定的时序分配给步进电机使用，驱动步进电机运动。
ARM处理器与显示操作屏相连，显示操作屏具有界面显示、操作控制等功能。
传感器结构包括位置传感器，位置传感器为直线式滑行电位器，直线式滑行电位器与ARM处理器相连。
注射器包括推杆，直线式滑行电位器与推杆相连，直线式滑行电位器随推杆同步运动，直线式滑行电位器能够检测推杆推动过程中的电压值，并将电压值反馈给ARM处理器处理。
直线式滑行电位器是实现闭环控制的关键元件，利用高精度直线式滑行电位器减小了因电机失步、堵转所造成的误差。
丝杠上设置有滑块，丝杆带动滑块做直线运动，滑块与注射器的推杆相连，并带动推杆运动。
该基于闭环反馈的控制注射泵输液量的装置的运行过程大致为：
首先ARM处理器根据注射器规格、输液速度和传动机构的参数，计算产生PWM脉冲信号的频率，计算公式如式(1)所示，
其中，f脉冲为驱动电机的脉冲频率；
f注射为注射药液速度；
V规为注射器刻度容量值；
L规为注射器零刻度值至最大刻度值的长度；
α为步进电机步距角；
λ为步进电机细分比；
m为丝杠导程。
然后电机驱动器细分脉冲信号，并分配给步进电机，步进电机在驱动信号的作用下，带动精密丝杠做旋转运动；精密丝杠带动设置在其上的滑块做直线运动，滑块推动注射器推杆进行输注药液，同时直线式滑行电位器随推杆同步运动，直线式滑行电位器检测推杆推动过程中的电压值，并将检测到的电压值交给ARM处理器的16位ADC模块处理，最后ARM处理器将电压值转化为位移值，计算已输注药液量，计算公式如式(2)所示，根据已输量、预输量和注射速度的值，再次控制PWM脉冲信号的产生，从而实现闭环精确输液。
其中，V规为注射器刻度容量值；
L规为注射器零刻度值至最大刻度值的长度；
V已注表示注射器已注射药液体积；
L已注表示注射器已注射药液长度；
L位置表示位置传感器的最大长度；
Q位置表示位置传感器采集的最大电压所对应的16位ADC值；
ΔQ已注表示位置传感器采集的注射器运动的当前位置电压与起始位置电压所对应的16位ADC值之差。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于闭环反馈的控制注射泵输液量的装置，其特征在于，包括控制结构、步进电机、注射器和传感器结构，所述控制结构与步进电机相连，步进电机通过丝杠与注射器相连接，注射器与传感器结构相连，传感器结构与控制结构相连；
所述控制结构包括ARM处理器和电机驱动器，ARM处理器与电机驱动器相连，ARM处理器控制电机驱动器运行，电机驱动器与步进电机相连，驱动步进电机运行；
传感器结构包括位置传感器，位置传感器与ARM处理器相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于闭环反馈的控制注射泵输液量的装置，其特征在于，所述位置传感器为直线式滑行电位器，注射器包括推杆，直线式滑行电位器与推杆相连，直线式滑行电位器随推杆同步运动，直线式滑行电位器能够检测推杆推动过程中的电压值，并将电压值反馈给ARM处理器处理。
3.根据权利要求2所述的一种基于闭环反馈的控制注射泵输液量的装置，其特征在于，所述丝杠上设置有滑块，丝杆带动滑块做直线运动，滑块与注射器的推杆相连，并带动推杆运动。
4.根据权利要求1所述的一种基于闭环反馈的控制注射泵输液量的装置，其特征在于，所述控制结构还包括显示操作屏。
5.根据权利要求1所述的一种基于闭环反馈的控制注射泵输液量的装置，其特征在于，所述ARM处理器的型号为STM32F407。
6.根据权利要求1所述的一种基于闭环反馈的控制注射泵输液量的装置，其特征在于，所述步进电机为二相混合式步进电机。
CN201710830087.9A 2017-09-15 2017-09-15 一种基于闭环反馈的精确控制注射泵输液量的装置 Pending CN107812277A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710830087.9A CN107812277A (zh) 2017-09-15 2017-09-15 一种基于闭环反馈的精确控制注射泵输液量的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710830087.9A CN107812277A (zh) 2017-09-15 2017-09-15 一种基于闭环反馈的精确控制注射泵输液量的装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107812277A true CN107812277A (zh) 2018-03-20

Family

ID=61607136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710830087.9A Pending CN107812277A (zh) 2017-09-15 2017-09-15 一种基于闭环反馈的精确控制注射泵输液量的装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107812277A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111135381A (zh) * 2019-12-24 2020-05-12 微泰医疗器械(杭州)有限公司 给药驱动传动状态监控系统和方法以及装置
CN111921038A (zh) * 2020-09-10 2020-11-13 深圳瑞宇医疗科技有限公司 一种用于胰岛素泵的两段式驱动注射装置
CN113418732A (zh) * 2021-06-22 2021-09-21 湖南比扬医疗科技有限公司 注射器的参数标定方法、标定设备及计算机存储介质
CN114126687A (zh) * 2019-09-25 2022-03-01 深圳迈瑞科技有限公司 注射泵、输注信息的确认方法、医疗设备及存储介质
CN117647949A (zh) * 2024-01-29 2024-03-05 深圳市安保医疗科技股份有限公司 一种输注泵控制系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201049111Y (zh) * 2007-04-30 2008-04-23 陈宇珂 异丙酚闭环靶控输注自动控制装置
CN101951975A (zh) * 2007-09-17 2011-01-19 萨蒂什·桑达尔 高精度输注泵
CN103768679A (zh) * 2014-02-20 2014-05-07 江苏多维科技有限公司 精密注射器泵及其制造方法
CN103920211A (zh) * 2014-05-06 2014-07-16 深圳市尚荣医疗股份有限公司 一种高精度的微量注射泵及其应用
CN203802882U (zh) * 2014-04-14 2014-09-03 江苏多维科技有限公司 一种使用磁电阻传感器的微型导螺杆泵
CN105413021A (zh) * 2015-11-20 2016-03-23 深圳影迈科技股份有限公司 注射泵
CN105909505A (zh) * 2016-06-29 2016-08-31 上海康德莱医疗器械股份有限公司 一种加药电子泵
CN205659207U (zh) * 2016-04-26 2016-10-26 浙江史密斯医学仪器有限公司 一种基于容栅位移传感器的注射泵输注控制系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201049111Y (zh) * 2007-04-30 2008-04-23 陈宇珂 异丙酚闭环靶控输注自动控制装置
CN101951975A (zh) * 2007-09-17 2011-01-19 萨蒂什·桑达尔 高精度输注泵
CN103768679A (zh) * 2014-02-20 2014-05-07 江苏多维科技有限公司 精密注射器泵及其制造方法
CN203802882U (zh) * 2014-04-14 2014-09-03 江苏多维科技有限公司 一种使用磁电阻传感器的微型导螺杆泵
CN103920211A (zh) * 2014-05-06 2014-07-16 深圳市尚荣医疗股份有限公司 一种高精度的微量注射泵及其应用
CN105413021A (zh) * 2015-11-20 2016-03-23 深圳影迈科技股份有限公司 注射泵
CN205659207U (zh) * 2016-04-26 2016-10-26 浙江史密斯医学仪器有限公司 一种基于容栅位移传感器的注射泵输注控制系统
CN105909505A (zh) * 2016-06-29 2016-08-31 上海康德莱医疗器械股份有限公司 一种加药电子泵

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙运旺主编: "《传感器技术与应用》", 30 September 2006, 浙江大学出版社 *
赵玉冰主编: "《数控技术及应用》", 30 June 2007, 北京：中国计量出版社 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114126687A (zh) * 2019-09-25 2022-03-01 深圳迈瑞科技有限公司 注射泵、输注信息的确认方法、医疗设备及存储介质
CN111135381A (zh) * 2019-12-24 2020-05-12 微泰医疗器械(杭州)有限公司 给药驱动传动状态监控系统和方法以及装置
WO2021129403A1 (zh) * 2019-12-24 2021-07-01 微泰医疗器械(杭州)有限公司 给药驱动传动状态监控系统和方法以及装置
CN111921038A (zh) * 2020-09-10 2020-11-13 深圳瑞宇医疗科技有限公司 一种用于胰岛素泵的两段式驱动注射装置
CN113418732A (zh) * 2021-06-22 2021-09-21 湖南比扬医疗科技有限公司 注射器的参数标定方法、标定设备及计算机存储介质
CN113418732B (zh) * 2021-06-22 2022-07-29 湖南比扬医疗科技有限公司 注射器的参数标定方法、标定设备及计算机存储介质
CN117647949A (zh) * 2024-01-29 2024-03-05 深圳市安保医疗科技股份有限公司 一种输注泵控制系统
CN117647949B (zh) * 2024-01-29 2024-04-12 深圳市安保医疗科技股份有限公司 一种输注泵控制系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107812277A (zh) 一种基于闭环反馈的精确控制注射泵输液量的装置
US10238793B2 (en) Precision syringe pump and manufacturing method thereof
CN107349494A (zh) 一种注射泵的注射驱动装置及注射泵
CN102406972A (zh) 医用定量输注装置
JPS63257574A (ja) 圧力注入装置
WO2016183342A1 (en) High accuracy syringe pumps
CN103920211B (zh) 一种高精度的微量注射泵及其应用
JPH01166768A (ja) 注入ポンプ
CN105797234B (zh) 输液泵的控制方法和装置
CN203885937U (zh) 精密注射器泵
CN107583144B (zh) 面向多品牌注射器的高精度安全微量注射泵和方法
CN207718191U (zh) 一种微量液体定量定程注入的控制系统
CN205215872U (zh) 一种推挽式注射泵
CN203802882U (zh) 一种使用磁电阻传感器的微型导螺杆泵
CN206453804U (zh) 一种普外科手术用肌肉牵开装置
CN203400373U (zh) 注射器测量装置
CN211434496U (zh) 护理输液泵
CN103212139B (zh) 注射器推注泵刻度长度的标定方法
CN201987986U (zh) 一种麻醉液连续定量注射装置
CN107787232A (zh) 用于治疗建议的输注设备
CN206424975U (zh) 一种实验室用移动给药装置
CN207370947U (zh) 一种注射泵用注射器校准系统
CN211326908U (zh) 一种注射器用微量定量抽配药装置
CN104162209A (zh) 设置精确定位注射装置的医用注射器
CN110038190A (zh) 一种注射器静脉推注时用辅助装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180320

RJ01 Rejection of invention patent application after publication