CN113577445A - 一种快速恒压输液控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种快速恒压输液控制系统和方法，包括：供电控制保护模块、驱动控制模块、压力监测模块、输液装置和控制单元；供电控制保护模块根据控制单元的控制向驱动控制模块提供电能、以及根据控制单元的控制切断驱动控制模块的电能；驱动控制模块根据控制单元的控制驱动气泵工作；压力监测模块实时监测输液装置中的气袋内的压力，并输出压力反馈信号至控制单元；控制单元用于根据压力反馈信号采用PID方法对气泵进行PID反馈调节，以动态调节气袋内的压力，实现快速恒压。本发明采用PID方法进行PID反馈调节，可使输液装置中气袋内的压力快速达到目标压力值，实现快速恒压，压力波动小，减小压力震荡，提升输液效果。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械的技术领域，更具体地说，涉及一种快速恒压输液控制系统和方法。
背景技术
输液输血(统称输液)是临床常用的治疗方法，尤其在重创伤、大量失血、抢救危重症病人时，快速输液是急救的重要措施之一。在某些情况下，输液可以补充水分、电解质及调节酸碱度平衡；输液也可以补充机体所需要的能量及营养物质；输血能提高机体的携氧能力或改善机体的凝血功能等。快速加压输液能迅速补液，保持充足的血容量、保证水、电解质在机体稳定，往往是手术得以进行的重要措施。
为了实现快速加压输液以达到迅速补液的目的，目前常用的方法是采用电动加压输液法，然而现有的电动加压输液法在加压过程中，压力波动大，压力振动明显，恒压效果差，且不能以较快的速度达到目标值，进而导致输液效果差。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种快速恒压输液控制系统和方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种快速恒压输液控制系统，包括：供电控制保护模块、驱动控制模块、压力监测模块、输液装置以及控制单元；
所述供电控制保护模块与所述控制单元和所述驱动控制模块连接，用于根据所述控制单元的控制向所述驱动控制模块提供电能、以及根据所述控制单元的控制切断所述驱动控制模块的电能；
所述驱动控制模块与所述控制单元连接，用于根据所述控制单元的控制驱动气泵工作；
所述压力监测模块与所述控制单元连接，用于实时监测所述输液装置中的气袋内的压力，并输出压力反馈信号至所述控制单元；
所述控制单元用于根据所述压力反馈信号采用PID方法对所述气泵进行PID反馈调节，以动态调节所述气袋内的压力，实现快速恒压。
在本发明所述的快速恒压输液控制系统中，还包括：超压监测模块；
所述超压监测模块与所述供电控制保护模块连接，用于在所述气袋内的压力大于阈值时，控制所述供电控制保护模块切断所述驱动控制模块的电能。
在本发明所述的快速恒压输液控制系统中，还包括：驱动监测模块；
所述驱动监测模块与所述控制单元和所述驱动控制模块连接，用于对所述驱动控制模块的驱动电流进行实时监测，并输出电流检测信号至所述控制单元。
在本发明所述的快速恒压输液控制系统中，所述驱动监测模块包括：一级放大电路和跟随电路；
所述一级放大电路的输入端作为所述电流监测电路的第一端连接所述驱动控制模块，所述一级放大电路的输出端连接所述跟随电路的输入端，所述跟随电路的输出端连接所述控制单元的电流监测端。
在本发明所述的快速恒压输液控制系统中，所述一级放大电路包括：第五电阻、第六电阻、第四电容、第五电容、第七电阻、第八电阻和第一运算放大器；
所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端连接并连接至所述驱动控制模块，所述第五电阻的第二端接地，所述第六电阻的第二端连接所述第四电容的第一端和所述第一运算放大器的正输入端，所述第四电容的第二端接地，所述第一运算放大器的负输入端通过所述第七电阻接地，所述第五电容和所述第八电阻依次并联设置在所述第一运算放大器的负输入端和输出端上，所述第一运算放大器的输出端连接所述跟随电路的输入端。
在本发明所述的快速恒压输液控制系统中，所述跟随电路包括：第二跟随器、第九电阻和第六电容；
所述第二跟随器的正输入端连接所述第一运算放大器的输出端，所述第二跟随器负输入端与输出端短接，所述第二跟随器的输出端通过连接所述第九电阻的第一端，所述第九电阻的第二端连接所述第六电容的第一端和所述控制单元的电流监测端，所述第六电容的第二端接地。
在本发明所述的快速恒压输液控制系统中，所述压力监测模块包括：压力传感器和信号处理电路；
所述压力传感器用于实时监测所述气袋内的实时压力并输出压力监测信号；
所述信号处理电路与所述压力传感器连接，用于对所述压力监测信号进行处理并发送至所述控制单元。
在本发明所述的快速恒压输液控制系统中，所述信号处理电路包括：第十电阻、第十一电阻、第七电容、第一跟随器、第十二电阻和第八电容；
所述第十电阻的第一端连接所述压力传感器的输出端，所述第十电阻的第二端连接所述第一跟随器的正输入端和所述第十一电阻的第一端，所述第十一电阻的第二端接地，所述第七电容的第一端连接所述第一跟随器的正输入端，所述第七电容的第二端接地，所述第一跟随器的输出端连接所述第十二电阻的第一端，所述第一跟随器的负输入端与其输出端连接，所述第十二电阻的第二端连接所述控制单元的压力监测端，所述第八电容的第一端连接所述第十二电阻的第二端，所述第八电容的第二端接地。
在本发明所述的快速恒压输液控制系统中，所述供电控制保护模块包括：第三电阻、第二电容、第二MOS管、第一电阻、第二电阻以及第一MOS管；
所述第三电阻的第一端连接高电平，所述第三电阻的第二端连接所述第二电容的第一端和所述控制单元的供电控制端，所述第二电容的第二端接地；
所述第三电阻和所述第二电容的连接端还连接所述第二MOS管的栅极；所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的漏极通过所述第二电阻连接所述第一MOS管的栅极；所述第一MOS管的漏极连接电源，所述第一电阻的第一端连接所述第一MOS管的漏极，所述第一电阻的第二端连接所述第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极连接所述驱动控制模块的电源输入端。
在本发明所述的快速恒压输液控制系统中，所述驱动控制模块包括：第一电容、第一二极管、第三MOS管、第三电容、以及第四电阻；
所述第一电容的第一端和所述第一二极管的阴极作为所述驱动控制模块的电源输入端连接所述第一MOS管的源极，所述第一MOS管的源极还连接至所述气泵的供电端，所述第一电容的第二端接地，所述第一二极管的阳极连接所述气泵的启停端和所述第三MOS管的漏极；
所述第三MOS管的源极连接所述第五电阻和所述第六电阻的连接端，所述第三MOS管的栅极连接所述控制单元的启停控制端，所述第三电容的第一端连接所述第三MOS管的栅极，所述第三电容的第二端接地，所述第四电阻与所述第三电容并联；
所述气泵的气流调节端连接所述控制单元的PID控制端。
本发明还提供一种快速恒压输液控制方法，包括以下步骤：
通过输入模块将目标压力值传输给控制单元；
压力监测模块实时监测输液装置中的气袋内的压力，并输出压力反馈信号至所述控制单元；
所述控制单元根据所述目标压力值设定PID调节参数；
所述控制单元根据所述PID调节参数和所述压力反馈信号，利用PID方法确定PID控制信号，并通过所述PID控制至气泵进行PID反馈调节，以动态调节所述气袋内的压力，实现快速恒压。
在本发明所述的快速恒压输液控制方法中，所述PID方法包括：位置型PID方法或者增量型PID方法。
在本发明所述的快速恒压输液控制方法中，所述位置型PID方法可通过以下式子确定PID控制信号：
式中：P(t)为当前采样时刻输出的PID控制信号；e(t)为目标压力与测量压力值的偏差；Kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数；t为从开始进行调节到输出当前控制量所经过的时间间隔；p0为PID控制信号初始分量值。
在本发明所述的快速恒压输液控制方法中，所述控制方法还包括：
判断所述目标压力与测量压力值的偏差是否在预设偏差范围内，若是，则判定气袋内的压力恒定。
在本发明所述的快速恒压输液控制方法中，所述预设偏差范围为：-5mmHg～5mmHg。
实施本发明的快速恒压输液控制系统和方法，具有以下有益效果：包括：供电控制保护模块、驱动控制模块、压力监测模块、输液装置和控制单元；供电控制保护模块根据控制单元的控制向驱动控制模块提供电能、以及根据控制单元的控制切断驱动控制模块的电能；驱动控制模块根据控制单元的控制驱动气泵工作；压力监测模块实时监测输液装置中的气袋内的压力，并输出压力反馈信号至控制单元；控制单元用于根据压力反馈信号采用PID方法对气泵进行PID反馈调节，以动态调节气袋内的压力，实现快速恒压。本发明采用PID方法进行PID反馈调节，可使输液装置中气袋内的压力快速达到目标压力值，实现快速恒压，压力波动小，减小压力震荡，提升输液效果。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例提供的快速恒压输液控制系统的原理框图；
图2是本发明实施例提供的快速恒压输液控制系统的电路图；
图3是本发明压力监测模块的电路图；
图4是本发明恒压PID控制原理图；
图5是本发明实施例提供的快速恒压输液控制方法的流程示意图；
图6是本发明恒压PID控制压力曲线图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
参考图1，为本发明提供的快速恒压输液控制系统一可选实施例的原理框图。该控制系统可应用于输液、输血中，利用PID控制的方法可使气袋内的压力快速达到恒压，避免压力反复振荡，减小压力波动。
具体的，如图1所示，该快速恒压输液控制系统包括：供电控制保护模块101、驱动控制模块102、压力监测模块103、输液装置以及控制单元105。
供电控制保护模块101与控制单元105和驱动控制模块102连接，用于根据控制单元105的控制向驱动控制模块102提供电能、以及根据控制单元105的控制切断驱动控制模块102的电能。具体的，当系统异常或者输液装置中的气袋内的压力异常或者超压时，可由控制单元105迅速控制供电控制保护模块101，以通过供电控制保护模块101切断驱动控制模块102的电能，快速控制驱动控制模块102的停止工作，从而达到以及避免气袋过压以及保护系统的目的。
驱动控制模块102与控制单元105连接，用于根据控制单元105的控制驱动气泵107工作。具体的驱动控制模块102主要是根据控制单元105的启停控制信号控制气泵107启动或者停止。
压力监测模块103与控制单元105连接，用于实时监测输液装置中的气袋内的压力，并输出压力反馈信号至控制单元105。可选的，该压力监测模块103包括：压力传感器和信号处理电路；压力传感器用于实时监测气袋内的实时压力并输出压力监测信号；信号处理电路与压力传感器连接，用于对压力监测信号进行处理并发送至控制单元105。
控制单元105用于根据压力反馈信号采用PID方法对气泵107进行PID反馈调节，以动态调节气袋内的压力，实现快速恒压。可选的，该控制单元105可包括但不限于单片机、ARM芯片等，其中，控制单元105通过采用PID方法对气泵107进行PID反馈调节，其所发送给气泵107的气流调节端的PID控制信号为PWM信号，通过调节PWM信号的占空比，以达到动态调节气泵107的气流的目的，从而使气袋内的压力快速达到恒压状态。
如图4所示，为本发明实施例提供的恒压PID控制的原理图。
具体的，压力监测模块103实时反馈压力反馈信号给控制单元105，控制单元105将压力反馈信号的测量压力值与目标压力进行比较，当测量压力值小于目标压力时，控制单元105基于PID算法计算出当前时刻的PID控制信号，以控制PWM信号的脉宽增加(增大占空比)，进而使气泵107的转速快速提高，增大气泵107的输出气流，以使气袋内的压力增大，使气袋内的压力快速达到目标压力；当测量压力值大于目标压力时，则控制供电保护控制模块切断驱动控制模块102的供电，以切断气泵107的电源，使气泵107停止充气，此时的PWM信号为低电平信号，当停止向气袋充气后，由于输液袋仍处于输液状态，从而使得气袋内的压力下降，压力监测模块103实时将压力反馈信号反馈给控制单元105，当气袋内的压力下降至目标压力范围以下时，控制单元105再次根据测量压力值与目标压力的偏差进行PID计算，以计算出当前的PID控制信号，并控制气泵107向气袋充气，使气袋内的压力回到目标压力，实现了动态调节控制参考，实现压力动态恒定。
进一步地，一些实施例中，如图1所示，该快速恒压输液控制系统还包括：超压监测模块106。
超压监测模块106与供电控制保护模块101连接，用于在气袋内的压力大于阈值时，控制供电控制保护模块101切断驱动控制模块102的电能。可选的，该超压监测模块106可包括压力开关U1，该压力开关U1可以为机械压力开关U1。当气袋内的实时压力大于等于机械压力开关U1的上限值时，机械压力开关U1断开，从而切断驱动控制模块102的供电回路，以达到切断驱动控制模块102的电能，从而达到超压保护的目的。
进一步地，一些实施例中，如图1所示，该快速恒压输液控制系统还包括：驱动监测模块104。
驱动监测模块104与控制单元105和驱动控制模块102连接，用于对驱动控制模块102的驱动电流进行实时监测，并输出电流检测信号至控制单元105。
具体的，该驱动监测模块104包括：一级放大电路和跟随电路。
一级放大电路的输入端作为电流监测电路的第一端连接驱动控制模块102，一级放大电路的输出端连接跟随电路的输入端，跟随电路的输出端连接控制单元105的电流监测端。
具体的，如图2所示，该实施例中，一级放大电路包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第四电容C4、第五电容C5、第七电阻R7、第八电阻R8和第一运算放大器U2A。
第五电阻R5的第一端和第六电阻R6的第一端连接并连接至驱动控制模块102，第五电阻R5的第二端接地，第六电阻R6的第二端连接第四电容C4的第一端和第一运算放大器U2A的正输入端，第四电容C4的第二端接地，第一运算放大器U2A的负输入端通过第七电阻R7接地，第五电容C5和第八电阻R8依次并联设置在第一运算放大器U2A的负输入端和输出端上，第一运算放大器U2A的输出端连接跟随电路的输入端。
如图2所示，该实施例中，跟随电路包括：第二跟随器U2B、第九电阻R9和第六电容C6；
第二跟随器U2B的正输入端连接第一运算放大器U2A的输出端，第二跟随器U2B负输入端与输出端短接，第二跟随器U2B的输出端通过连接第九电阻R9的第一端，第九电阻R9的第二端连接第六电容C6的第一端和控制单元105的电流监测端(PUMP_CHK)，第六电容C6的第二端接地。
如图3所示，该实施例中，信号处理电路包括：第十电阻R10、第十一电阻R11、第七电容C7、第一跟随器U3、第十二电阻R12和第八电容C8。
第十电阻R10的第一端连接压力传感器的输出端，第十电阻R10的第二端连接第一跟随器U3的正输入端和第十一电阻R11的第一端，第十一电阻R11的第二端接地，第七电容C7的第一端连接第一跟随器U3的正输入端，第七电容C7的第二端接地，第一跟随器U3的输出端连接第十二电阻R12的第一端，第一跟随器U3的负输入端与其输出端连接，第十二电阻R12的第二端连接控制单元105的压力监测端(PRESS_ADC)，第八电容C8的第一端连接第十二电阻R12的第二端，第八电容C8的第二端接地。
如图2所示，该实施例中，供电控制保护模块101包括：第三电阻R3、第二电容C2、第二MOS管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2以及第一MOS管Q1。
第三电阻R3的第一端连接高电平(VCC)，第三电阻R3的第二端连接第二电容C2的第一端和控制单元105的供电控制端(POWER_CTL)，第二电容C2的第二端接地。
第三电阻R3和第二电容C2的连接端还连接第二MOS管Q2的栅极；第二MOS管Q2的源极接地，第二MOS管Q2的漏极通过第二电阻R2连接第一MOS管Q1的栅极；第一MOS管Q1的漏极连接电源(POWER)，第一电阻R1的第一端连接第一MOS管Q1的漏极，第一电阻R1的第二端连接第一MOS管Q1的栅极，第一MOS管Q1的源极连接驱动控制模块102的电源输入端。
如图2所示，该实施例中，驱动控制模块102包括：第一电容C1、第一二极管D1、第三MOS管Q3、第三电容C3、以及第四电阻R4。
第一电容C1的第一端和第一二极管D1的阴极作为驱动控制模块102的电源输入端连接第一MOS管Q1的源极，第一MOS管Q1的源极还连接至气泵107的供电端，第一电容C1的第二端接地，第一二极管D1的阳极连接气泵107的启停端和第三MOS管Q3的漏极；第三MOS管Q3的源极连接第五电阻R5和第六电阻R6的连接端，第三MOS管Q3的栅极连接控制单元105的启停控制端(PUMP_CTL)，第三电容C3的第一端连接第三MOS管Q3的栅极，第三电容C3的第二端接地，第四电阻R4与第三电容C3并联；气泵107的气流调节端连接控制单元105的PID控制端(PUMP_PWM)。
参考图5，为本发明提供的快速恒压输液控制方法一可选实施例的流程示意图。
该快速恒压输液控制方法可以通过本发明实施例公开的快速恒压输液控制系统实现快速恒压。
具体的，如图5所示，该快速恒压输液控制方法包括以下步骤：
步骤S501、通过输入模块将目标压力值传输给控制单元105。
可选的，该输入模块包括人机交互模块。该人机交互模块可用于供用户输入控制指令、控制信息等，同时还可以实时显示输液信息，包括但不限于目标压力、当前时刻的测量压力、输液状态等。
步骤S502、压力监测模块103实时监测输液装置中的气袋内的压力，并输出压力反馈信号至控制单元105。
步骤S503、控制单元105根据目标压力值设定PID调节参数。
其中，PID调节参数包括：Kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。
步骤S504、控制单元105根据PID调节参数和压力反馈信号，利用PID方法确定PID控制信号，并通过PID控制至气泵107进行PID反馈调节，以动态调节气袋内的压力，实现快速恒压。
可选的，本发明实施例中，PID方法包括：位置型PID方法或者增量型PID方法。
一些实施例中，位置型PID方法可通过以下式子确定PID控制信号：
式中：P(t)为当前采样时刻输出的PID控制信号；e(t)为目标压力与测量压力值的偏差；Kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数；t为从开始进行调节到输出当前控制量所经过的时间间隔；p0为PID控制信号初始分量值。其中，在PID热饮调节过程中，p0固定不变。
具体的，对(1)式进行一阶后向差分离散化，可得到：
p(n)＝pP(n)+pI(n)+pD(n)+p0
其中，比例项调节部分：pP(n)＝Kpe(n)；积分项调节部分：
微分项调节部分：
e(n)为当前采样时刻目标压力与测量压力值的偏差；T为PID控制采样周期，也就是计算机获取e(n)和e(n-1)的时间间隔。
具体的，本发明实施例中，当获取到目标压力时，即可确定比例系数KP、积分时间常数TI以及微分时间常数TD。
其中，比例项调节部分可以减少系统偏差；积分项调节部分可以消除稳压误差，通过将目标压力与测量压力值的偏差不断进行积累，使控制单元105输出的PID控制信号不断增强，直到偏差为0，从而消除系统的稳压误差；微分项调节部分则是根据偏差的变化趋势输出控制量，并在偏差值发生较大变化之前输出超前校正信号。即微分项调节部分可以使系统的超调量下降，同时还可以改善系统的动态调节速度，因此，本发明实施例通过该PID反馈调节，可以使气袋内的压力实现快速恒压。
其中，采用位置型PID方法控制动态调节气袋内的压力的曲线示意如图6所示。
假设，气袋目标压力值为300mmHg(实际可设置范围1为：0～300mmHg)，根据设置的目标压力值(300mmHg)，通过经验值，取比例系数Kp＝42.25，采样周期为T＝1秒，积分时间TI＝53秒，微分时间TD＝15.9秒，初始值p0＝0，则调节到300mmHg需要的时间约26秒，也就是说需要26个调节周期，气袋内的压力达到稳定可接受状态。该实施例中，KP、TI、TD仅为优选值，实时应用中，KP、TI、TD的取值可取该实施例的±20％。
进一步地，一些实施例中，该快速恒压输液控制方法还包括：判断目标压力与测量压力值的偏差是否在预设偏差范围内，若是，则判定气袋内的压力恒定。可选的，预设偏差范围为：-5mmHg～5mmHg。具体的，在PID动态调节控制过程中，当测量压力值与目标压力的偏差在±5mmHg时，即可判定气袋内的压力达到稳定可接受状态。
本发明实施例的快速恒压输液控制方法具有压差小且压力波动小、稳压误差小、控制精度好，控制灵活的优势。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (15)
1.一种快速恒压输液控制系统，其特征在于，包括：供电控制保护模块、驱动控制模块、压力监测模块、输液装置以及控制单元；
所述供电控制保护模块与所述控制单元和所述驱动控制模块连接，用于根据所述控制单元的控制向所述驱动控制模块提供电能、以及根据所述控制单元的控制切断所述驱动控制模块的电能；
所述驱动控制模块与所述控制单元连接，用于根据所述控制单元的控制驱动气泵工作；
所述压力监测模块与所述控制单元连接，用于实时监测所述输液装置中的气袋内的压力，并输出压力反馈信号至所述控制单元；
所述控制单元用于根据所述压力反馈信号采用PID方法对所述气泵进行PID反馈调节，以动态调节所述气袋内的压力，实现快速恒压。
2.根据权利要求1所述的快速恒压输液控制系统，其特征在于，还包括：超压监测模块；
所述超压监测模块与所述供电控制保护模块连接，用于在所述气袋内的压力大于阈值时，控制所述供电控制保护模块切断所述驱动控制模块的电能。
3.根据权利要求1所述的快速恒压输液控制系统，其特征在于，还包括：驱动监测模块；
所述驱动监测模块与所述控制单元和所述驱动控制模块连接，用于对所述驱动控制模块的驱动电流进行实时监测，并输出电流检测信号至所述控制单元。
4.根据权利要求3所述的快速恒压输液控制系统，其特征在于，所述驱动监测模块包括：一级放大电路和跟随电路；
所述一级放大电路的输入端作为所述电流监测电路的第一端连接所述驱动控制模块，所述一级放大电路的输出端连接所述跟随电路的输入端，所述跟随电路的输出端连接所述控制单元的电流监测端。
5.根据权利要求4所述的快速恒压输液控制系统，其特征在于，所述一级放大电路包括：第五电阻、第六电阻、第四电容、第五电容、第七电阻、第八电阻和第一运算放大器；
所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端连接并连接至所述驱动控制模块，所述第五电阻的第二端接地，所述第六电阻的第二端连接所述第四电容的第一端和所述第一运算放大器的正输入端，所述第四电容的第二端接地，所述第一运算放大器的负输入端通过所述第七电阻接地，所述第五电容和所述第八电阻依次并联设置在所述第一运算放大器的负输入端和输出端上，所述第一运算放大器的输出端连接所述跟随电路的输入端。
6.根据权利要求5所述的快速恒压输液控制系统，其特征在于，所述跟随电路包括：第二跟随器、第九电阻和第六电容；
所述第二跟随器的正输入端连接所述第一运算放大器的输出端，所述第二跟随器负输入端与输出端短接，所述第二跟随器的输出端通过连接所述第九电阻的第一端，所述第九电阻的第二端连接所述第六电容的第一端和所述控制单元的电流监测端，所述第六电容的第二端接地。
7.根据权利要求1-6任一项所述的快速恒压输液控制系统，其特征在于，所述压力监测模块包括：压力传感器和信号处理电路；
所述压力传感器用于实时监测所述气袋内的实时压力并输出压力监测信号；
所述信号处理电路与所述压力传感器连接，用于对所述压力监测信号进行处理并发送至所述控制单元。
8.根据权利要求7所述的快速恒压输液控制系统，其特征在于，所述信号处理电路包括：第十电阻、第十一电阻、第七电容、第一跟随器、第十二电阻和第八电容；
所述第十电阻的第一端连接所述压力传感器的输出端，所述第十电阻的第二端连接所述第一跟随器的正输入端和所述第十一电阻的第一端，所述第十一电阻的第二端接地，所述第七电容的第一端连接所述第一跟随器的正输入端，所述第七电容的第二端接地，所述第一跟随器的输出端连接所述第十二电阻的第一端，所述第一跟随器的负输入端与其输出端连接，所述第十二电阻的第二端连接所述控制单元的压力监测端，所述第八电容的第一端连接所述第十二电阻的第二端，所述第八电容的第二端接地。
9.根据权利要求5所述的快速恒压输液控制系统，其特征在于，所述供电控制保护模块包括：第三电阻、第二电容、第二MOS管、第一电阻、第二电阻以及第一MOS管；
所述第三电阻的第一端连接高电平，所述第三电阻的第二端连接所述第二电容的第一端和所述控制单元的供电控制端，所述第二电容的第二端接地；
所述第三电阻和所述第二电容的连接端还连接所述第二MOS管的栅极；所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的漏极通过所述第二电阻连接所述第一MOS管的栅极；所述第一MOS管的漏极连接电源，所述第一电阻的第一端连接所述第一MOS管的漏极，所述第一电阻的第二端连接所述第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的源极连接所述驱动控制模块的电源输入端。
10.根据权利要求9所述的快速恒压输液控制系统，其特征在于，所述驱动控制模块包括：第一电容、第一二极管、第三MOS管、第三电容、以及第四电阻；
所述第一电容的第一端和所述第一二极管的阴极作为所述驱动控制模块的电源输入端连接所述第一MOS管的源极，所述第一MOS管的源极还连接至所述气泵的供电端，所述第一电容的第二端接地，所述第一二极管的阳极连接所述气泵的启停端和所述第三MOS管的漏极；
所述第三MOS管的源极连接所述第五电阻和所述第六电阻的连接端，所述第三MOS管的栅极连接所述控制单元的启停控制端，所述第三电容的第一端连接所述第三MOS管的栅极，所述第三电容的第二端接地，所述第四电阻与所述第三电容并联；
所述气泵的气流调节端连接所述控制单元的PID控制端。
11.一种快速恒压输液控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过输入模块将目标压力值传输给控制单元；
压力监测模块实时监测输液装置中的气袋内的压力，并输出压力反馈信号至所述控制单元；
所述控制单元根据所述目标压力值设定PID调节参数；
所述控制单元根据所述PID调节参数和所述压力反馈信号，利用PID方法确定PID控制信号，并通过所述PID控制至气泵进行PID反馈调节，以动态调节所述气袋内的压力，实现快速恒压。
12.根据权利要求11所述的快速恒压输液控制方法，其特征在于，所述PID方法包括：位置型PID方法或者增量型PID方法。
13.根据权利要求12所述的快速恒压输液控制方法，其特征在于，所述位置型PID方法可通过以下式子确定PID控制信号：
式中：P(t)为当前采样时刻输出的PID控制信号；e(t)为目标压力与测量压力值的偏差；Kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数；t为从开始进行调节到输出当前控制量所经过的时间间隔；p0为PID控制信号初始分量值。
14.根据权利要求11所述的快速恒压输液控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
判断所述目标压力与测量压力值的偏差是否在预设偏差范围内，若是，则判定气袋内的压力恒定。
15.根据权利要求14所述的快速恒压输液控制方法，其特征在于，所述预设偏差范围为：-5mmHg～5mmHg。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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