淺談輸液泵專用步進(jìn)電機(jī)控制芯片TB5128FTG

輸液泵通常是機(jī)械或電子的控制裝置，它通過作用于輸液導(dǎo)管達(dá)到控制輸液速度的目的。常用于需要嚴(yán)格控制輸液量和藥量的情況，如在應(yīng)用升壓藥物，抗心律失常藥藥物，嬰幼兒靜脈輸液或靜脈麻醉時(shí)。以下結(jié)合臨床實(shí)際應(yīng)用來談?wù)勢斠罕玫娜粘２僮?、維護(hù)及保存應(yīng)該注意的問題。
輸液泵的產(chǎn)品型號(hào)多樣，性能各異。按其工作特點(diǎn)可分為蠕動(dòng)控制式輸液泵，定容控制式輸液泵及針筒微量注射式輸液泵三類。
輸液泵系統(tǒng)主要由微機(jī)系統(tǒng)、泵裝置、監(jiān)測裝置、報(bào)警裝置和輸入及顯示裝置組成。
微機(jī)系統(tǒng)目前主流涉及采用ARM Cortex-M3/M4架構(gòu)的單片
泵裝置是整個(gè)系統(tǒng)的“心臟”,是輸送液體的動(dòng)力源 醫(yī)用輸液泵一般采用的是指狀蠕動(dòng)泵作為動(dòng)力源。指狀蠕動(dòng)泵是利用滾輪轉(zhuǎn)動(dòng),使輸液泵管路一定部位受到擠壓,產(chǎn)生蠕動(dòng),從而推動(dòng)液體向前流動(dòng)。指狀蠕動(dòng)泵具有體積小,重量輕,定量準(zhǔn)確及輸液管裝卸方便等特點(diǎn),使用最為廣泛。這種泵有一根凸輪軸,凸輪軸上有多個(gè)凸輪,這些凸輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相差一定的角度,每個(gè)凸輪與一個(gè)指狀滑塊相連。
工作時(shí),由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng),使滑塊按照一定順序和運(yùn)動(dòng)規(guī)律上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),像波一樣依次擠壓靜脈輸液管,使輸液管中的液體以一定的速度定向流動(dòng)。指狀蠕動(dòng)泵比較精確,可大范圍控制輸液總量和輸液速度;當(dāng)“手指”的數(shù)目超過8個(gè)時(shí)(一般為12個(gè)),泵的線性度良好,輸液時(shí)不易產(chǎn)生脈動(dòng),使輸液泵具有安全性和穩(wěn)定性監(jiān)測裝置主要有多種傳感器組成,輸液泵配有紅外滴數(shù)傳感器、壓力式傳感器和超聲波氣泡傳感器等,它們分別用于液體流速和流量、堵塞壓力及漏液和氣泡的檢測。
步進(jìn)電機(jī)的速度、精度控制取決于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，它是通過輸入脈沖信號(hào)來進(jìn)行控制的，即電機(jī)的總轉(zhuǎn)動(dòng)角度由輸入脈沖數(shù)決定，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號(hào)頻率決定。
如今隨著技術(shù)的發(fā)展，微步步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)不斷實(shí)現(xiàn)了越來越強(qiáng)大的性能，例如靜音驅(qū)動(dòng)、降低功耗等。東芝新推出的TB5128FTG擁有強(qiáng)大的性能，額定值為50V／5A，支持128級(jí)微步進(jìn)，在降低功耗的同時(shí)，支持大電流驅(qū)動(dòng)和高精度控制，能有針對(duì)性地對(duì)電機(jī)運(yùn)行難題實(shí)現(xiàn)各個(gè)擊破，從而系統(tǒng)地提升整體性能。更高的分辨率：憑借高達(dá)128級(jí)微步進(jìn)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)，相比于傳統(tǒng)的32步電機(jī)驅(qū)動(dòng)器擁有更高的分辨率。高效電機(jī)驅(qū)動(dòng)：采用東芝原創(chuàng)性電流優(yōu)化技術(shù)AGC[1]，有助于避免電機(jī)失步和降低功耗，實(shí)現(xiàn)大電流驅(qū)動(dòng)（額定值為50V／5A），而ADMD[2]有助于提高電流跟蹤能力。降低噪聲和振動(dòng)：由于具備電流衰減模式選擇功能SMD[3]，可有效降低電機(jī)驅(qū)動(dòng)期間所產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)。降低成本：不但如此，它還融入東芝原創(chuàng)性電流檢測技術(shù)ACDS[4]，能有效減少驅(qū)動(dòng)控制所需的元件數(shù)量，有助于降低系統(tǒng)成本，提高電路板設(shè)計(jì)靈活性。注：[1] AGC：主動(dòng)增益控制優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器電流，滿足所需扭矩。一項(xiàng)避免電機(jī)失速且實(shí)現(xiàn)功耗降低的東芝技術(shù)。[2] ADMD：先進(jìn)動(dòng)態(tài)混合衰減自動(dòng)優(yōu)化快速衰減和緩慢衰減模式的開關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)安全高轉(zhuǎn)速。[3] SMD：可選擇混合衰減優(yōu)化驅(qū)動(dòng)器電流，以滿足電機(jī)需要。[4] ACDS：先進(jìn)電流檢測系統(tǒng)，無需電流檢測電阻器即可控制電機(jī)電流。
報(bào)警系統(tǒng)是傳感器感應(yīng)到的信號(hào)經(jīng)微機(jī)處理后,得出報(bào)警控制信號(hào),再由報(bào)警裝置響應(yīng),引起人們的注意,同時(shí)進(jìn)行正確的處理。具有光電報(bào)警和聲音報(bào)警功能,對(duì)輸液過程中出現(xiàn)斷電、泵門未關(guān)、低溫、輸液完成、電池欠壓、管路阻塞和管路中出現(xiàn)氣泡等異常情況進(jìn)行報(bào)警。輸入及顯示裝置的輸入部分負(fù)責(zé)設(shè)定輸液的各個(gè)參數(shù),如輸液量和輸液速度等。顯示部分負(fù)責(zé)顯示各參數(shù)和當(dāng)前的工作狀態(tài)等。
綜上，采用TB5128FTG專用芯片的輸液泵設(shè)計(jì)可以使藥水更加均勻、準(zhǔn)確的輸入體內(nèi)，從而使治療得到更有效的作用；同時(shí)，它還能確保濃度為最有效的濃度，copy準(zhǔn)確控制用量，并且可以精準(zhǔn)測量輸入量。同時(shí)精準(zhǔn)控制藥水的輸液速度，從而避免藥水速度太快產(chǎn)生的不良后果，及速度過慢對(duì)治療起不到應(yīng)有的效果。

TB5128FTG電路板設(shè)計(jì)圖

審核編輯黃宇