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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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智能注射泵的崛起及醫(yī)療專(zhuān)用電源的誕生

智能注射泵的崛起及醫(yī)療專(zhuān)用電源的誕生

1、概述:

統(tǒng)輸液方式出現(xiàn)醫(yī)療事故主要原因有:1、護(hù)士未能在輸液完成時(shí)立刻拔針而造成患者血液回流;2、患者在輸液過(guò)程中,輸液速度過(guò)快或者有針管堵塞現(xiàn)象,未能及時(shí)發(fā)現(xiàn);3、患者身體對(duì)藥液可能會(huì)有過(guò)敏等異常反應(yīng),未得到及時(shí)處理等,而新型的智能注射泵則能很好的規(guī)避這些問(wèn)題。

注射泵通常是機(jī)械或電子的控制裝置,它通過(guò)作用于輸液導(dǎo)管達(dá)到控制輸液速度和用量的目的,常用于需要嚴(yán)格控制輸液量和藥量的情況,如注射升壓藥物,抗心律失常藥物,嬰幼兒靜脈輸液或靜脈麻醉時(shí)。

隨著注射泵應(yīng)用越來(lái)越廣泛,其整機(jī)系統(tǒng)對(duì)安全的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。而電源模塊的高隔離性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)安全工作起到了至關(guān)重要的作用,它可以幫助系統(tǒng)規(guī)避相關(guān)的安全隱患??梢哉f(shuō)注射泵的崛起催生了高隔離性能的隔離電源的誕生。

2、注射泵結(jié)構(gòu)框圖:

上圖1為最常見(jiàn)的單通道注射泵方案框圖,大體上可以分為軟件系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。而詳細(xì)的劃分又可以將其劃分為:主控系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、壓力檢測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。最基礎(chǔ)的工作原理為:控制部件通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)推動(dòng)機(jī)械部件的操作,同時(shí)會(huì)有專(zhuān)門(mén)的傳感器模塊實(shí)時(shí)的檢測(cè)實(shí)際情況并反饋給控制部件。簡(jiǎn)單講,注射泵的電氣部分的工作原理如下圖2:

(1)主控系統(tǒng):如圖2中的計(jì)算機(jī)軟件控制模塊,主要實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)部件的控制,如屏顯的控制、壓力檢測(cè)的控制等等。

(2)電源系統(tǒng):電源系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)完成設(shè)備內(nèi)部所有部件的供電,通常由常規(guī)的開(kāi)關(guān)電源和電池組成。從而可以實(shí)現(xiàn)外部電源及內(nèi)部電源供電兩種方式,當(dāng)外部電源斷電后內(nèi)置的電池可以提供供電,以免出現(xiàn)故障。

(3)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng):主要為機(jī)械部件通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的移動(dòng)完成注射器的移動(dòng)。

(4)壓力檢測(cè)系統(tǒng):壓力檢測(cè)系統(tǒng)負(fù)責(zé)通過(guò)傳感器檢測(cè)流量等常態(tài)或故障信號(hào),從而反饋回控制系統(tǒng),進(jìn)行進(jìn)一步的響應(yīng)。

(5)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng):包含注射脫落、管道堵塞、供電是否正常等等的問(wèn)題報(bào)警。

3、供電需求特性及推薦產(chǎn)品

電源模塊需要為整個(gè)系統(tǒng)的部件供電,如控制芯片、備用電池、傳感器和通訊芯片等等。詳細(xì)的供電框圖如下:

圖3為智能注射泵控制系統(tǒng)供電原理框圖,系統(tǒng)工作情況如下:

系統(tǒng)供電說(shuō)明:AC/DC電源輸出15V電壓,分別給電池充電電路、步進(jìn)電機(jī)和電壓轉(zhuǎn)換芯片供電,通過(guò)穩(wěn)壓和電源轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成12V、5V、3.3V、1.8V電壓分別給功放電路、編碼器以及CPU進(jìn)行供電。

工作過(guò)程:接通交流電源,在無(wú)交流電源情況下由內(nèi)置電池供電。系統(tǒng)上電時(shí),液晶顯示屏、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)控制器通過(guò)主板CPU的初始化后進(jìn)入正常工作。當(dāng)人按鍵操作顯示屏按鈕,顯示屏將信號(hào)反饋給主板CPU ,CPU將接受的指令內(nèi)部處理,然后將處理后的信號(hào)傳給步進(jìn)電機(jī)控制器,通過(guò)驅(qū)動(dòng)信號(hào)去控制電機(jī)的推進(jìn)速度,電機(jī)將轉(zhuǎn)軸信息傳給編碼器,編碼器將接受的反饋信號(hào)傳給電機(jī),并且同時(shí)將信號(hào)傳給CPU、步進(jìn)電機(jī)控制器,實(shí)現(xiàn)控制、編碼、顯示等一系列閉環(huán)控制的過(guò)程。

電源選型關(guān)鍵點(diǎn):

由以上工作框圖可知,注射泵是通過(guò)觸摸屏與操作者接觸,通過(guò)輸液管與患者接觸,因此安全防護(hù)等級(jí)要求相對(duì)普通的工業(yè)設(shè)備更高,通常需要滿(mǎn)足隔離耐壓3000VAC,防護(hù)等級(jí)2個(gè)MOOP的要求,但是很多嚴(yán)格要求的場(chǎng)合也會(huì)提出要求滿(mǎn)足2個(gè)MOPP的隔離防護(hù)等級(jí)。金升陽(yáng)科技有限公司推出的專(zhuān)門(mén)針對(duì)醫(yī)療行業(yè)的電源,便可以很好的滿(mǎn)足這些要求。

推薦產(chǎn)品型號(hào)及規(guī)格:

小結(jié):

在智能注射泵系統(tǒng)中,控制模塊是系統(tǒng)的核心控制部分,要求電源必須具備高性能、高可靠性才能滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。金升陽(yáng)公司的LO25-13Bxx及URH_P-6WR3系列產(chǎn)品在小體積的基礎(chǔ)上滿(mǎn)足了第三版醫(yī)療認(rèn)證EN 60601-1,3rd,自身的短路、過(guò)流保護(hù)功能、超寬的電壓范圍和優(yōu)異的EMC性能大大增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性,為廣大使用者的安全帶來(lái)新的保障。

參考文獻(xiàn):

EN 60601-1,3rd

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