CN117462787A - 药液输注系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种药液输注系统及工作方法，药液输注系统包括微泵、压力传感器和控制器，微泵以脉冲泵送液体方式工作；压力传感器安装在所述微泵的出口流道内，用于采集压力信号；控制器连接所述压力传感器与微泵，用于根据压力信号获取有效泵液次数并控制微泵工作；其中当压力信号达到一定阈值时，判定为一次有效输出，这种有效输出总次数，即为有效泵液次数。基于预先标定的每一脉冲泵送量和所述有效泵液总次数之积得到有效泵液总量。本发明可以对药液进行准确输注，计量便利、控制方便，能够满足准确给药要求,便于形成低成本、小型化、便携式、贴敷式的长时间持续给药装置。

Description

药液输注系统及工作方法

技术领域

本发明涉及微泵领域，具体涉及一种药液输注系统及工作方法。

背景技术

容积式微泵采用脉冲工作方式，能根据医嘱将少量药液精确、微量、均匀、持续的泵入患者体内，使药物在体内能保持有效血药浓度以缓解病情或抢救危重病人等。容积式微泵在往体内泵送药液的过程中，对泵送药液的精度要求很高，目前，主要是通过流量传感器进行计量，并分析是否有异常情况。

目前对于微泵所形成的精确、微小流量的测量与控制有多种方法。如申请号为CN201810223868.6、专利名称为一种隔膜泵系统的专利申请中，就是采用流量传感器进行计量并控制流量的。此流量传感器采用热式流量传感器，包括加热元件和对称设在加热元件两侧的两个感温元件，加热元件加热，两侧的感温元件检测温度，流体会带走部分热量造成两个感温元件之间存在温度差，根据温差即可得到具体流速，再根据流速和时间计算流量，还能根据流速判断系统是否工作正常。

但是，感温元件灵敏度较低，还要根据温差转换形成流量，获取数据较慢，对于微泵这种流量微小、流速较快的流量测量，存在误差大、数据获取不及时，不能迅速反馈数据，无法形成快速、准确的控制能力等问题。难以满足药液输注过程中的快速、微量、精确给药要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种药液输注系统，它可以对输注液体进行准确、快速的计量，并在此基础上实现给药的精确、微量、均匀、持续性控制，同时体积小、重量轻、使用便捷，便于形成携带式、贴敷式长时间持续给药装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种药液输注系统，包括：

微泵，以脉冲泵送液体方式工作；

压力传感器，用于采集所述微泵的出口流道内的压力信号；

控制器，连接所述压力传感器与微泵，用于根据压力信号获取有效泵液次数并控制微泵工作。

进一步，所述出口流道包括所述微泵的出液口，所述压力传感器配置在所述出液口的的内侧或外侧。

进一步，所述出口流道包括连通在所述微泵的出液口的出液管，所述压力传感器配置在所述出液管的内侧或外侧。

进一步，所述出口流道的末端连接有针头。

进一步，药液输注系统还包括液囊，所述液囊连通所述微泵的进液口，用于向所述微泵供应液体。

进一步，所述微泵包括：

泵体，具有泵腔及分别与所述泵腔相连通的入口流道和出口流道；

入口单向阀，配置在所述入口流道内；

出口单向阀，配置在所述出口流道内，所述压力传感器沿出液方向位于所述出口单向阀后侧；

泵膜，封堵在所述泵腔的开口处；

驱动振子，连接在所述泵膜的远离所述泵腔侧，适于在被施加交流电压的情况下驱动所述泵膜往复弯曲运动。

本发明还提供了一种药液输注系统的工作方法，包括：

在微泵脉冲式泵送液体的过程中，采集微泵出口流道内的压力信号，根据压力信号获取有效泵液次数；其中，压力信号的大小与所述出口流道的出液阻力相关，压力信号每到达一次有效泵液阈值，判断为一次有效输出，有效输出总次数即为有效泵液次数；

基于预先标定的每一脉冲泵送量和所述有效泵液次数之积得到有效泵液总量。

进一步，药液输注系统的工作方法还包括：根据压力信号监测充管过程；其中，

所述充管过程包括，在连接针头后，在所述出口流道连通或扎入能够施加出液阻力的输注对象前，所述微泵泵送液体，使液体充满所述出口流道并在针头排出空气直到有液体排出为止；

所述根据压力信号监测冲管过程包括：

在压力信号达到排液阈值时，控制微泵停止工作，冲管过程结束。

其中由针头排出空气时，通过压力传感器采集到的输出压力信号较小；当空气排净而有微量液体排出时，输出压力信号显著上升，达到排液阈值时，判定为空气排净，此时控制器发出指令，控制微泵停止工作，充管过程结束。

充管过程进行中，应将针头放置于微泵与出口流道的上方，并将针尖朝上，使空气向针头方向积聚，便于排净空气。

进一步，药液输注系统的工作方法还包括：根据压力信号监测向所述微泵供应液体的液囊内是否有液体；

在监测到液囊内无液体时控制微泵停止工作。

其中，当微泵工作而液囊内有液体时，液体脉冲式排出，压力传感器获得压力信号，此时判定液囊内有液体；当微泵工作而液囊内没有液体时，不能排出液体，压力传感器获得的压力信号急剧下降，此时判定为液囊内没有液体，控制器发出指令，控制微泵停止工作。并发出指令告知使用者更换液囊等。

采用上述技术方案后，容积式微泵系统，使用时，先进行充管操作，即向输注对象注射药液等液体前，需先让液体工质充满出口流道同时排出空气，然后将出口流道的末端连通或扎入能够施加注液阻力的输注对象，最后通过微泵向输注对象泵送液体。充管排气过程中阻力比较小，空气或液体流经压力传感器产生的压力比较小，所以压力传感器检测到的压力信号也比较小，输注液体过程中输注对象向出口流道施加的阻力比较大，液体流经压力传感器产生的压力比较大，所以压力传感器检测到的压力信号也比较大。因此，在充管过程和输注过程中，压力信号差异比较明显，控制器可以根据压力信号准确识别输注过程，微泵在工作过程中是周期性一下一下脉冲式泵送液体的，当微泵有效输注液体时，单股流量经过压力传感器，压力传感器会捕捉到压力的变化，不需要测定具体的压力值大小而只要压力信号一个周期的峰值达到了设定的阈值，控制器就计一次数，因此，控制器可以根据压力信号的波峰情况获取输注过程中的泵液次数，也就是有效泵液次数，进而将预先标定的每一脉冲泵送量和输注过程中的泵液次数相乘，即得到注射液体量，也就是有效泵液流量，在达到预定的给液量后，微泵停止工作。本发明通过压力传感器测得的压力信号，可以准确识别输注过程，并对有效泵液次数进行计次，每一脉冲的泵送量可以通过预先的测量标定出来，进而可以通过计次的方式得到准确的输出流量，满足准确给药的要求。

本发明与以往同类技术的最大区别是采用单一的压力传感器与以脉冲方式工作的容积泵配合，进行药液的输注、药液的充管、药囊液体有无的判断等的控制与管理，而压力的测量是所有力学参数测量中最简单、最便捷、体积最小且成本也最低的方式，测量过程直接获取数据，无需二次转换，因而数据准确度高、获取速度快，十分适合于用作为低成本、小型化、便携式、贴敷式药液供给装置的构造方法。

附图说明

图1为本发明的一种药液输注系统的结构示意图；

图2为本发明的另一种药液输注系统的结构示意图；

图3为本发明的药液输注系统的工作方法的流程图；

图中，1、微泵；11、泵体；111、出口流道；1111、出液口；1112、出液管；112、泵腔；113、入口流道；12、入口单向阀；13、出口单向阀；14、泵膜；15、驱动振子；2、压力传感器；3、控制器；4、针头；5、液囊。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1、2所示，一种药液输注系统，包括：

微泵1，以脉冲泵送液体方式工作；

压力传感器2，用于采集微泵1的出口流道111内的压力信号；

控制器3，连接压力传感器2与微泵1，用于根据压力信号获取有效泵液次数并控制微泵工作。

如图1、2所示，出口流道111包括微泵1的出液口1111和连通在微泵的出液口1111的出液管1112。压力传感器2可以安装在出液管1112的内侧或外侧，具体如图1所示；压力传感器2还可以安装在出液口1111的内侧或外侧，具体如图2所示。

具体地，容积式微泵系统，使用时，先进行充管操作，即向输注对象注射药液等液体前，需先让液体工质充满出口流道111同时排出空气，然后将出口流道111的末端连通或扎入能够施加注液阻力的输注对象，最后通过微泵1向输注对象泵送液体。充管排气过程中阻力比较小，空气或液体流经压力传感器2产生的压力比较小，所以压力传感器2检测到的压力信号也比较小，输注过程中输注对象向出口流道111施加的阻力比较大，液体流经压力传感器2产生的压力比较大，所以压力传感器2检测到的压力信号也比较大。

因此，在充管过程和输注过程中，压力信号差异比较明显，控制器3可以根据压力信号准确识别输注过程，微泵1在工作过程中是周期性一下一下脉冲式泵送液体的，当微泵有效输注液体时，单股流量经过压力传感器2，压力传感器2会捕捉到压力的变化，不需要测定具体的压力值大小而只要压力信号一个周期的峰值达到了设定的阈值，即有效泵液阈值，控制器3就计一次数，因此，控制器3可以根据压力信号的波峰情况获取输注过程中的泵液次数，也就是有效泵液次数，进而将预先标定的每一脉冲泵送量和输注过程中的泵液次数相乘，即得到注射液体量，也就是有效泵液流量，在达到预定的给液量后，微泵1停止工作，并给出指示，本实施例通过压力传感器2测得的压力信号，可以准确识别输注过程，并对有效泵液次数进行计次，每个脉冲的每一脉冲泵送量是可以测量标定出来，进而可以通过计次的方式得到准确的输出流量，满足准确给药的要求，这种计量方式极其方便、准确，并且，整个系统简洁、易操作、易实施。

实施例二

在实施例一的基础上，如图1、2所示，出口流道111的末端连接有针头4，在针头4扎入注射部位的情况下，注射部位作为输注对象在出口流道111出液时施加出液阻力。如此设置，可以将出口流道111的末端直接刺入注射部位。需要注意的是，出口流道111的末端还可以连接接头，通过接头与留置在注射部位的留置针或留置管相连通。

需要注意的是，输注对象除了是人体、动物体的注射部位外，还可以是有一定注射阻力的容腔、有空隙的物体等。

实施例三

在实施例一或实施例二的基础上，控制器3还用于监测充管过程；其中，

充管过程包括，在向输注对象施加出液前，通过微泵1泵送液体，使液体充满出口流道111并排出空气。

具体地，在充管时，随着空气的逐渐排出，最终排出液体，排出空气过程和排出液体过程，阻力不一样，压力传感器2检测的压力信号也有一定的差异，因此，控制器3可以根据充管时的压力对充管过程进行监测，如判断充管是否结束，等等。

需要注意的是，充管所需的泵液次数可以由标定的每一脉冲泵送量和充满出口流道111所需的总流量计算得出或实测得出，因此，可以根据充管过程中压力信号的波峰个数得到充管泵液次数，在充管泵液次数达到预先标定的充管所需泵液次数时判断充管过程结束，还可以在压力信号的单个周期的峰值是否达到预先标定的充管过程中出口流道111充满液体的情况下单个周期的压力峰值，即排液阈值时，判断充管过程结束。在结束时可以控制微泵1停止工作和控制指示灯、扬声器等指示器件发出指示。本实施例可以及时判断出充管过程结束，进而及时停止充管，避免造成药液等的浪费。

控制器3还能够根据压力信号判断是否发生堵管、漏液等异常情况。

实施例四

在实施例一或实施例二或实施例三的基础上，如图1、2所示，药液输注系统还包括液囊5，液囊5连通微泵1的进液口，用于向微泵1供应液体。

实施例五

在实施例四的基础上，控制器3还可用于根据压力信号曲线监测液囊5内是否有液体。

其中，具体监测过程可以为，当微泵1工作而液囊5内有液体时，液体脉冲式排出，压力传感器2获得压力信号，此时判定液囊5内有液体；当微泵1工作而液囊5内没有液体时，不能排出液体，压力传感器2获得的压力信号急剧下降，此时判定为液囊5内没有液体。

具体地，液体流经压力传感器2时产生的压力和空气流经压力传感器2时产生的压力也有很大差别，因而控制器3能够根据压力信号监测液囊5内的液体是否用完，进而方便及时采取措施，如更换液囊5或者往液囊5内补充药液等液体。

实施例六

在实施例一至实施例五任一实施例的基础上，如图1、2所示，微泵1包括：

泵体11，具有泵腔112及分别与泵腔112相连通的入口流道113和出口流道111；

入口单向阀12，配置在入口流道113内；

出口单向阀13，配置在出口流道111内，压力传感器2沿出液方向位于出口单向阀13后道；

泵膜14，封堵在泵腔112的开口处；

驱动振子15，连接在泵膜14的远离泵腔112侧，适于在被施加交流电压的情况下驱动泵膜14往复弯曲运动。

其中，安装在出口流道111的压力传感器包括压力敏感元件和信号转换元件，压力敏感元件贴附或镶嵌在出口流道111内侧或外侧，并与信号转换元件连接，信号转换元件与控制器3输入端连接。

在本实施例中，当给驱动振子15施加交流电压时，驱动振子15将产生上下往复弯曲运动。当驱动振子15向上运动时，泵腔112容积变小，泵腔112内压力变大，入口单向阀12关闭，出口单向阀13打开，此时液体从泵腔112流出至出口流道111。

实施例七

如图3所示，一种药液输注系统的工作方法，包括：

在微泵1脉冲式泵送液体的过程中，采集微泵1出口流道111内的压力信号；

根据压力信号获取有效泵液次数；

基于预先标定的每一脉冲泵送量和有效泵液次数得到有效泵液流量；其中，

有效泵液次数为出口流道111内充满液体且连通或扎入能够施加出液阻力的输注对象的情况下微泵1泵送液体的次数。

需要注意的是，还可以在有效泵液流量达到预设流量时使微泵1停止工作。

实施例八

在实施例七的基础上，如图3所示，药液输注系统的工作方法还包括：

根据压力信号曲线监测充管过程，充管过程包括，在出口流道111连通或扎入能够施加出液阻力的输注对象前，所述微泵1泵送液体，使液体充满所述出口流道111并排出空气。

其中，根据压力信号监测充管过程，具体包括两种方法：

其一，根据压力信号获取充管泵液次数，在充管泵液次数达到预先标定的充管所需泵液次数或在每一脉冲泵送量与充管泵液次数的乘积达到预先标定的充管所需液体流量的情况下，判定充管过程结束；

其二，根据在流管与针头中液体阻力大于气体阻力的特点，当压力信号线的单个周期的峰值达到预先标定的充管过程中出口流道111充满液体的情况下单个周期的压力峰值，即达到排液阈值时，判定充管过程结束。

需要注意的是，还可以在监测到完成充管时控制微泵1停止工作和/或给出指示。

充管过程进行中，应将针头4放置于微泵1与出口流道111的上方，并将针尖朝上，使空气向针头方向积聚，便于排净空气。

实施例九

在实施例七或实施例八的基础上，如图3所示，药液输注系统的工作方法还包括：

根据压力信号监测向微泵1供应液体的液囊5内是否有液体。

需要注意的是，在监测到液囊5内没有液体残留时使微泵1停止工作，或使微泵1停止工作，同时给出指示。

其中，根据压力信号监测向微泵1供应液体的液囊5内是否有液体，具体包括：

判断压力信号单个周期的峰值是否达到预先标定的液体经过时单个周期的压力峰值，如果没有，则判定液囊5内无液体。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种药液输注系统，其特征在于，

包括：

微泵(1)，以脉冲泵送液体方式工作；

压力传感器(2)，用于采集所述微泵(1)的出口流道(111)内的压力信号；

控制器(3)，连接所述压力传感器(2)与微泵(1)，用于根据所述压力信号获取有效泵液次数并控制所述微泵(1)工作。

2.根据权利要求1所述的药液输注系统，其特征在于，

所述出口流道(111)包括所述微泵(1)的出液口(1111)，所述压力传感器(2)配置在所述出液口(1111)的内侧或外侧。

3.根据权利要求1所述的药液输注系统，其特征在于，

所述出口流道(111)包括连通在所述微泵(1)的出液口(1111)的出液管(1112)，所述压力传感器(2)配置在所述出液管(1112)的内侧或外侧。

4.根据权利要求1所述的药液输注系统，其特征在于，

所述出口流道(111)的末端连接有针头(4)。

5.根据权利要求1所述的药液输注系统，其特征在于，

还包括液囊(5)，所述液囊(5)连通所述微泵(1)的进液口(113)，用于向所述微泵(1)供应液体。

6.根据权利要求1所述的药液输注系统，其特征在于，

所述微泵(1)包括：

泵体(11)，具有泵腔(112)及分别与所述泵腔(112)相连通的入口流道(113)和出口流道(111)；

入口单向阀(12)，配置在所述入口流道(113)内；

出口单向阀(13)，配置在所述出口流道(111)内，所述压力传感器(2)沿出液方向位于所述出口单向阀(13)后道；

泵膜(14)，封堵在所述泵腔(112)的开口处；

驱动振子(15)，连接在所述泵膜(14)的远离所述泵腔(112)侧，适于在被施加交流电压的情况下驱动所述泵膜(14)往复弯曲运动。

7.一种药液输注系统的工作方法，其特征在于，

包括：

在微泵(1)脉冲式泵送液体的过程中，通过压力传感器(2)采集所述微泵(1)出口流道(111)内的压力信号；

根据压力信号获取有效泵液次数，其中，压力信号的大小与所述出口流道(111)的出液阻力相关，压力信号每到达一次有效泵液阈值，判断为一次有效输出，有效输出总次数即为有效泵液次数；

基于预先标定的每一脉冲泵送量和所述有效泵液次数之积得到有效泵液总量。

8.根据权利要求7所述的药液输注系统的工作方法，其特征在于，

还包括：

根据压力信号监测充管过程。

9.根据权利要求8所述的药液输注系统的工作方法，其特征在于，

所述充管过程包括，在连接针头(4)后，在所述出口流道(111)连通或扎入能够施加出液阻力的输注对象前，所述微泵(1)泵送液体，使液体充满所述出口流道(111)并在针头(4)排出空气直到有液体排出为止；

所述根据压力信号监测冲管过程包括：

在压力信号达到排液阈值时，控制微泵(1)停止工作，冲管过程结束。

10.根据权利要求7所述的药液输注系统的工作方法，其特征在于，

还包括：

根据压力信号监测向所述微泵(1)供应液体的液囊(5)内是否有液体；

在监测到液囊(5)内无液体时控制微泵(1)停止工作。