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在給付設備中的閉塞辨識.pdf

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給付 設備 中的 閉塞 辨識
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摘要
申請專利號:

CN201080046404.4

申請日:

20101013

公開號:

CN102573952B

公開日:

20141119

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61M5/145,A61M5/168,A61M5/142,H02H7/085 主分類號: A61M5/145,A61M5/168,A61M5/142,H02H7/085
申請人: 特克法馬許可公司
發明人: T.布里,M.魯費爾
地址: 瑞士布格多夫
優先權: 1590/09
專利代理機構: 中國專利代理(香港)有限公司 代理人: 劉春元;王忠忠
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201080046404.4

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

公開了用于控制醫用給付設備的一種裝置和一種方法。醫用給付設備的電機在限定的排放事件期間被致動。電機根據帶有多個區域(Pi)的預定速度廓線受到控制。負荷傳感器建立構成由電機形成的電力負荷的量度的負荷信號(Imot),例如代表電機電流的負荷信號。監視裝置比較從負荷信號推導的變量與至少一個預定條件并且如果該條件得以滿足則發射閉塞信號。為了補償加速效應,利用相關校正數值(I1;I2;I3)作為電流區域的函數校正負荷信號。這允許即使在短排放事件的情形中也可靠地辨識閉塞。

權利要求書

1.一種用于控制醫用給付設備的裝置,包括:被設計成在限定的排放事件期間致動醫用給付設備的電機(122)的電機控制裝置(146),所述電機形成電力負荷;用于確定構成用于由電機(122)形成的電力負荷的量度的負荷信號的負荷傳感器(162,163);被設計成在低通濾波和/或平均負荷信號后比較從負荷信號推導的變量和至少一個預定條件,并且如果所述條件得以滿足則發射閉塞信號的監視裝置(145);其中,電機控制裝置(146)被設計成根據帶有多個區域(P,P,P)的預定速度廓線利用電機速度(v)控制電機(122);并且其中所述速度廓線至少具有以下區域:電機速度(v)基本增加的加速區域(P);和電機速度(v)基本降低的減速區域(P),其特征在于:監視裝置(145)包括用于作為電機控制裝置(146)處于其中的速度廓線的區域(P,P,P)的函數利用每一個區域的一個關聯校正數值(I,I;I)校正負荷信號的校正模塊(601,602)。2.根據權利要求1的用于控制醫用給付設備的裝置,其中所述用于控制醫用給付設備的裝置具有用于存儲速度廓線和在每一個情形中用于速度廓線的每一個區域的所述一個關聯校正數值(I;I;I)的存儲器(147),其中電機控制裝置(146)被設計成從存儲器(147)讀出速度廓線并且根據速度廓線致動電機(122),以及其中校正模塊(601,602)被設計成從存儲器(147)讀出校正數值(I,I,I)并且相應地校正負荷信號。3.根據前面權利要求之一的用于控制醫用給付設備的裝置,包括用于建立電機(122)的或者被連接于其的驅動構件(123,124)的實際位置的位置傳感器(125)。4.根據權利要求3的用于控制醫用給付設備的裝置,其中所述速度廓線至少部分地利用以下事實限定,即,預期速度數值(v)被預定義為實際位置從預期位置的位置偏差(Δx)的函數。5.根據權利要求1或2的用于控制醫用給付設備的裝置,所述用于控制醫用給付設備的裝置包括用于確定電機速度(v)的裝置,所述電機控制裝置(146)包括速度控制器,所述速度控制器接收作為控制變量的、已被確定的電機速度(v)和作為參考變量的、根據速度廓線的預期速度數值,并且輸出用于電機(122)的操控變量,以根據速度廓線調節電機速度(v)。6.根據權利要求1或2的用于控制醫用給付設備的裝置,其中監視裝置(145)包括用于從負荷信號形成平均值或者和的平均化模塊。7.根據權利要求6的用于控制醫用給付設備的裝置,其中所述平均化模塊包括用于分別地為相繼的離散的電機運動區域形成第一平均值的第一子模塊(603),并且其中所述平均化模塊包括用于利用移動平均值從第一平均值形成第二平均值的第二子模塊(604)。8.根據權利要求1或2的用于控制醫用給付設備的裝置,其中負荷傳感器(162,163)包括用于建立代表流過電機(122)的電流的負荷信號的電流傳感器。9.根據權利要求8的用于控制醫用給付設備的裝置,其中所述電流傳感器包括與電機(122)串聯連接的電阻器(162)和用于電阻器兩端的電壓降的放大器,或者用于測量由電流產生的磁場的霍爾傳感器。10.根據權利要求1或2的用于控制醫用給付設備的裝置,其中所述監視裝置包括用于當從負荷信號推導的變量超過預定絕對值(avg)時發射閉塞信號的第一比較模塊(607),其中所述監視裝置包括用于形成在分別地在不同的時間從負荷信號推導的兩個變量之間的差值的差分模塊(605),并且其中所述監視裝置包括用于當所述差值超過預定差異數值(diff)時發射閉塞信號的第二比較模塊(606)。11.根據權利要求1或2的用于控制醫用給付設備的裝置,所述用于控制醫用給付設備的裝置另外地具有用于作為閉塞信號的函數發射以下信號中的一個或者多個的報警裝置(150,151,152):光學報警信號;聲學報警信號;或者觸覺報警信號。12.根據權利要求1或2的用于控制醫用給付設備的裝置,包括第二獨立監視裝置(135),所述第二獨立監視裝置被設計成比較從負荷信號推導的變量與至少一個預定條件,并且如果所述條件得以滿足則發射閉塞信號。13.一種用于從蓄存器(220)給付流體藥劑的醫用給付設備,包括:根據前面權利要求之一的用于控制醫用給付設備的裝置;與之交互以產生驅動運動的電機(122);和被耦接到電機(122)以將驅動運動傳送到蓄存器(220)上從而從蓄存器(220)噴射藥劑的一個或者多個驅動構件(123,124)。

說明書

技術領域

本發明涉及允許改進閉塞辨識的、用于控制醫用給付(administer)設備的一種裝置和一種方法。該給付設備能夠例如是用于在較長時間中向患者給付流體藥劑的輸液設備。

背景技術

對于各種疾病而言,可能有必要在較長時間中向患者給付以流體形式存在的藥劑例如胰島素制劑或者薄血藥劑諸如肝磷脂。為此目的,在身體附近長期地由患者攜帶的緊湊的便攜式體外給付設備是已知的。例如在WO2008/106806中指定了這種給付設備。

在這種給付設備中,藥劑經常存在于筒狀(cartridge-like)蓄存器中,其中活塞推進從而從蓄存器釋放藥劑。活塞借助于電驅動電機而推進,電驅動電機的旋轉運動經由傳送機構和進一步的驅動構件而被轉換成活塞的軸向推進運動。給付間歇地發生,使得較短排放(discharging)事件(在此期間電機被致動并且因此給付發生)被較長的暫停分離。完整的給付周期包括通常僅僅占用幾秒的排放事件,和通常持續幾分鐘的隨后的暫停。

為了可靠地將藥劑供應給患者,必須的是,能夠導致藥劑供應不足或者供應過度的的故障得以有效地和可靠地辨識并且導致報警器和/或正被關閉的設備的觸發。更加具體地,能夠由于在液體輸送線路中發生的閉塞例如由于輸液裝置被堵塞或者彎曲而引起這種故障。如果在閉塞存在時驅動電機被致動,則這通常導致蓄存器中的壓力增加。當閉塞被再一次移除時,由于藥劑從蓄存器流出,在蓄存器中壓力再次降低。因此,閉塞能夠首先導致藥劑的供應不足,而在移除已經在延長的時期中持續的閉塞之后,可能非理想的大量藥劑可能地流出。如果藥劑例如是胰島素,則這能夠在極端情形中導致威脅生命的血糖過低。因此閉塞早期地得以辨識從而患者及時地得到警告并且能夠采取適當的措施是極其重要的。

為了辨識閉塞,現有技術已經提出了各種措施,包括基于測量驅動電機的參數,更加具體地通過驅動電機流動的電流的方法。這是基于以下事實,即,在很多類型的電機(特別地,在商業上可以獲得的DC電機)中,發射的扭矩基本與通過電機流動的電流成比例,或者至少隨著電流連續地并且單調地增加。如果在蓄存器中流體壓力增加,則為了進一步推進活塞而需要施加的作用力也增加。因此,為了進一步的推進而要求更高的扭矩,這進而被表達為通過電機流動的電流增加。這給出了辨識閉塞的可能性。

例如在US?2007/0191770中規定了一種用于基于這種原理辨識閉塞的方法。電機電流受到監視。如果電機電流超過正常基線數值了某個閾值,則閉塞報警器被觸發。

然而,在其中規定的方法預先假定電機已經達到具有幾乎恒定的旋轉速度(不變狀態)的狀態。在電機的加速或者減速期間,在系統中的慣性引起另外的扭矩,這使得測量變得不真實。特別地在短排放事件期間,其中電機在排放事件的相當大的部分上加速并且再次減速,這能夠引起錯誤的報警。

發明內容

因此本發明的目的在于提供一種用于控制醫用給付設備的裝置,特別地,即使對于其中電機在排放事件的相當大的部分中加速或者再次減速的短排放事件,該裝置也允許可靠地辨識閉塞。利用具有權利要求1的特征的裝置實現了這個目的。

本發明另外地提供一種配備有這種裝置的、具有權利要求14的特征的給付設備。

本發明進一步的目的在于規定一種用于控制醫用給付設備的、相應的方法。利用具有權利要求15的特征的方法實現了這個目的。

在從屬權利要求中規定了優選的實施例。

因此,根據本發明的第一方面,規定了一種用于控制醫用給付設備的裝置,該裝置具有以下特征:

被設計成在限定排放事件期間致動醫用給付設備的電機的電機控制裝置,該電機形成該電機控制裝置的(可變)電力負荷;

用于確定構成用于由電機形成的電力負荷的量度的負荷信號的負荷傳感器;

被設計成比較從負荷信號推導的變量和至少一個預定條件,并且如果該條件得以滿足則發射閉塞信號的監視裝置。

這個裝置的區別點在于以下事實,即電機控制裝置被設計成根據預定速度廓線致動電機,即致動電機從而由電機產生的電機速率(更加精確地:電機軸的角速度)基本遵循速度廓線。監視裝置具有用于作為電機控制裝置實際上處于其中的速度廓線的區域的函數利用關聯區域依賴校正數值校正負荷信號的校正模塊。這能夠在負荷信號的進一步處理之前或者之后發生。

這提供了對于在電機加速或者減速期間慣性對于負荷信號的影響加以考慮的可能性。當電機加速時,與如果它處于帶有恒定旋轉速度的不變狀態中相比,它要求更大的功率。這導致負荷信號增加。作為對比,與在不變狀態期間相比,在電機制動或者減速期間(即在負加速期間)負荷信號更小。能夠通過當已知無任何閉塞存在時對于不同的速度廓線區域測量負荷信號而試驗性地建立在給定的電機加速或者減速的情形中(更加一般性地表達,在速度廓線的給定區域中)負荷信號應該得到校正的數量。能夠例如在生產期間僅僅一次或者當設備被首次投入操作時或者例如自動地在每一個蓄存器變化之后為每一個給付設備建立這些數值,并且能夠在裝置的存儲器中作為校正數值存儲所述數值。校正數值還能夠對于整個設備批次都是相同的、為整個批次建立一次并且被存儲在整個批次的設備中。

特別地,負荷信號能夠構成用于通過電機流動的電流的量度。相對于此可替代地或者另外地,負荷信號然而還能夠代表由電機耗用的電力。作為負荷信號,其它變量也是可行的,例如在預定旋轉速度下在電機處下降的電機兩端的電壓等。用一般的術語表達,允許關于由電機發射的扭矩得出結論的、電機的任何電氣變量作為負荷信號都是適當的。

特別地,該裝置能夠具有用于存儲速度廓線和在每一個情形中用于每一個速度廓線區域的至少一個關聯校正數值的存儲器。電機控制裝置被設計成從存儲器讀出速度廓線并且根據速度廓線致動電機。校正模塊被設計成從存儲器讀出校正數值并且相應地校正負荷信號。

在最簡單的情形中,速度廓線至少具有以下區域:

其中電機速度基本上優選地隨著時間線性地增加(恒定加速)的加速區域;和

其中電機速度基本上優選地隨著時間類似線性地降低(恒定減速)的減速區域。

在此之間,能夠存在不變區域,其中電機速度是基本恒定的;然而,例如在非常短的排放事件的情形中,能夠免除這個不變區域。

用于負荷信號的第一(恒定)校正數值然后被與加速區域相關聯并且用于負荷信號的第二(恒定)校正數值被與減速區域相關聯。這些校正數值中的每一個均是已經例如已經在生產期間僅僅一次、當給付設備被首次投入操作中時或者在每一個蓄存器變化之后建立的常數,并且被存儲在存儲器中。通過利用第一校正數值校正加速區域的負荷信號和利用第二校正數值校正減速區域的負荷信號,即便給付事件是非常短的從而電機甚至在給付事件期間沒有達到不變狀態,可靠地探測可能地由于閉塞引起的負荷的增加也成為可能。

顯然速度廓線然而能夠包含另外的區域。更加具體地,它還能夠是準連續的,即被多重相繼的短區域近似,例如通過由時間和關聯速度數值限定的這些區域中的每一個,以及在這些速度數值(采樣)之間進行的插值近似。使得廓線包含不變區域不是強制性的。即使對于這種一般廓線,負荷信號的校正也允許更加可靠地探測能夠示意閉塞的、在電機上增加的負荷。

該裝置優選地還包括用于建立電機或者被連接于此的驅動構件,例如被電機驅動的傳送元件的實際位置的位置傳感器和/或用于建立電機速度的速度傳感器。傳感器能夠例如是提供測量實際位置和電機速度這兩者的可能性的編碼器例如已知的光學、磁性或者其它編碼器。相對于此可替代地或者另外地,使用電壓傳感器作為用于測量在電機上的反EMF的傳感器也是可能的,反EMF類似地允許關于電機位置和/或電機速度得出結論。

這首先提供了利用反饋控制環主動地調節電機速度的可能性。因此,在此情形中,控制裝置具有速度控制器,該速度控制器接收作為控制變量的、所建立的電機速度和作為參考變量的、根據速度廓線的預期速度數值并且輸出用于電機的操控變量以根據速度廓線調節電機速度。

第二,這提供了作為電機位置的函數(而非例如,作為時間的函數)改變電機速度(可能地被速度控制器調整)的可能性。在此情形中,如果至少部分地利用以下事實限定速度廓線,則這能夠是特別有利的,即,預期速度數值被預定義為實際位置從預期位置的位置偏差的函數。特別地,預期位置能夠是在排放事件結束時電機應該達到的目標位置。這允許在排放事件結束時在電機速度中實現降低目標從而在關閉電機之后避免電機過度運行而不用主動地制動電機(更加具體地不用短路制動器)。特別地,速度廓線能夠利用以下事實限定,即,速度廓線包括包含在實際位置和預期位置之間的多個位置偏離和關聯預期速度數值的列表。

為了降低噪聲并且改進閉塞辨識的可靠性,能夠獨立地或者累積地采取多個措施。首先,為負荷信號提供低通濾波器從而濾除在負荷信號中的、快速的變化是可能的。第二,監視裝置優選地包括用于從負荷信號形成平均值的平均化模塊。術語“平均值”應該在此情形中被以廣義的術語理解并且還應該包括在不同時間的多個負荷信號的(加權或者非加權)和。能夠例如利用以下事實實現平均化,即,例如在預定的時間或者電機位置,更加具體地在每一個編碼器步驟之后通過采樣、記錄負荷信號,并且在某個樣本區域之上對于采樣負荷信號求和。高達常數因子(樣本數目)地,這個和對應于樣本的算術均值。在加權平均化的情形中,在求和之前,負荷信號樣本另外地被乘以不同的加權因子。

平均化模塊能夠更加具體地被設計成在兩階段方法中產生平均值。在第一步驟中,分別地在第一子模塊中形成用于相繼的、離散的電機運動區域(例如用于預定數目的電機旋轉)的第一平均值。在第二步驟中,利用來自第一平均值的移動(running)平均值在第二子模塊中形成第二平均值。

負荷傳感器優選地是用于建立代表通過電機流動的電流的負荷信號的電流傳感器。電流傳感器能夠更加具體地被實現為與電機串聯連接的電阻器連同用于電阻器兩端的電壓降的放大器。相對于此可替代地或者另外地,電流傳感器能夠包括用于測量由電流產生的磁場的霍爾傳感器。相對于此可替代地或者另外地,然而例如測量電機的其它電氣參數例如電機兩端的電壓降或者電機耗用的電力也是可行的。

該裝置能夠另外地具有用于作為閉塞信號的函數發射以下信號中的一個或者多個的報警裝置:

光學報警信號;

聲學報警信號;或者

觸覺報警信號。

為了增加操作可靠性,該裝置能夠具有冗余設計并且特別地具有用于這個目的的第二獨立監視裝置,該第二獨立監視裝置被設計成比較從負荷信號推導的變量與至少一個預定條件并且如果該條件得以滿足則發射閉塞信號。這個第二監視裝置可以基本具有與第一監視裝置相同的設計并且可以類似地為此目的具有校正模塊,該校正模塊用于從相同的或者從第二獨立存儲器讀出校正數值并且用于作為電機控制裝置處于其中的速度廓線區域的函數利用關聯校正數值校正負荷信號。

可以作為模擬或者數字硬件或者在軟件/固件中實現監視裝置、控制裝置和關聯模塊。更加具體地,模擬-數字轉換器(ADC)可以為此目的而用于負荷信號,并且可以例如經由眾所周知的脈沖寬度調制器在電機控制裝置的輸出處以數字方式致動電機。

根據第二方面,本發明涉及一種配備有前述類型的控制裝置的、用于從蓄存器給付流體藥劑的醫用給付設備,更加具體地一種輸液設備。而且,這種給付設備包括與用于產生驅動運動的控制裝置相互作用的電機,和用于將驅動運動傳送到蓄存器上從而從蓄存器噴射藥劑的、被耦接到電機的一個或者多個驅動構件。該電機優選地是DC電機。

根據第三方面,本發明提供一種用于控制醫用給付設備的方法。該給付設備包括用于流體藥劑的蓄存器、用于產生驅動運動的電機,該電機形成電力負荷,和用于將驅動運動傳送到蓄存器上的、被耦接到電機的一個或者多個驅動構件。該方法具有以下步驟:在被暫停分離的、限定的排放事件期間致動電機從而由電機產生的驅動運動具有基本遵循帶有多個區域的預定速度廓線的電機速度;

在排放事件期間建立負荷信號,該負荷信號構成用于由電機形成的電力負荷的量度;

利用依賴于電機處于其中的速度廓線區域的校正數值校正負荷信號;

比較從負荷信號推導的變量與至少一個預定條件;和

如果該條件得以滿足則發射閉塞信號。

類似關于用于控制給付設備的裝置的前述考慮,關于該方法的相同的考慮類似地適用。更加具體地,速度廓線能夠如上所述具有至少一個加速區域、一個減速區域和可選地一個不變區域,使得適當的校正數值與加速區域和減速區域相關聯。然而,速度廓線還能夠是更加復雜的,帶有另外的區域。

如以上已經描述地,能夠作為實際位置從預期位置的位置偏差的函數由預期速度數值至少部分地規定速度廓線。然后該方法包括以下步驟:

建立電機的實際位置,和

作為實際位置從預期位置的位置偏差的函數根據速度廓線確定預期速度數值。

電機速度能夠如以上已經描述地主動地利用反饋得到調整。為此,執行以下步驟:

建立電機速度;和

利用反饋控制環根據速度廓線調節電機速度,該反饋控制環接收作為控制變量的建立的電機速度和作為參考變量的根據速度廓線的預期速度數值并且輸出用于電機的操控變量。

負荷信號優選地代表通過電機流動的電流。

如上所述,能夠從負荷信號,更加具體地以具有以下步驟的前述兩階段方式形成關于某個數目的樣本的平均值或者和:

在每一個情形中在離散的電機運動區域之上形成第一平均值;和

利用移動平均值從第一平均值形成第二平均值。

更加具體地,如果以下條件中的至少一個得以滿足,則能夠發射閉塞信號:

從負荷信號推導的變量超過預定絕對值;和

在不同的時間在從負荷信號推導的兩個變量之間的差異超過預定差異數值。

附圖說明

以下,參考附圖描述本發明的優選實施例,附圖僅僅用于解釋而不應該被理解成限制本發明。在圖中:

圖1在非常概略的截面示意中示出醫用給付設備的可再用基礎單元;

圖2示出能夠被連接到圖1的基礎單元的一次性藥筒;

圖3示出根據本發明的給付設備的概略功能圖表;

圖4示出帶有三個區域的速度廓線的概略示意;

圖5示出示意作為位置偏差的函數限定速度廓線的結束區域的圖表;

圖6示出監視裝置的功能圖表;并且

圖7示出示意測量速度和電流數值的圖表。

具體實施方式

圖1以示例性和概略的方式示意用于給付液體藥劑的模塊化給付設備(“半一次性設備”)的基礎單元(“可再用模塊”)。已經在關于基礎單元的設計和在基礎單元和相關聯藥筒之間的作用力傳送的進一步細節對其進行參考的前述國際申請WO?2008/106806中描述了在原理上具有非常類似的設計的基礎單元。

基礎單元100具有外罩110,除了別的以外,在其上或者其內設置了形式為蓄電池120的能源、電子控制裝置121(這里僅僅概略地示意)、形式為在商業上可以獲得的DC電機的電驅動電機122和包括傳送機構123和驅動器124的、進一步的驅動構件。編碼器125被用于以被驅動電機的軸覆蓋的旋轉角度和從其推導的電機速度的形式記錄驅動電機的實際位置。操作元件111被布置于外罩110的外側上并且在這里僅僅被非常概略地示意。這種操作元件能夠包括例如本質上已知的顯示器,例如LCD顯示器,和一個或者多個操作按鈕。能夠利用這些操作元件關于患者的個體要求操作控制裝置121。

電機122、傳送機構123和驅動器124是具有基本圓柱形基本形狀的指狀結構112的部件,其中驅動器被布置在這個指狀結構的自由端的區域中。電機122經由傳送機構123驅動驅動器124執行驅動旋轉運動。驅動器124基本由輪子組成,在其周向表面上布置沿著軸向方向延伸的多個驅動肋條。電機的定子在該過程中承受的反扭矩經由在圖1中僅僅概略地示意的懸架126而被傳送到外罩。

圖2示意能夠被連接到在圖1中的基礎單元的可更換藥筒(“一次性模塊”),和用于形成完整的給付裝置的針適配器(未被示意)。

如在以下示意的方向基準被用于規定在藥筒內的方向。遠側方向分別地被理解為在產品的給付期間有關的可移動元件沿其移動的那個方向。在藥筒中,在給付設備的內部中存在大約180°的推進運動偏轉。遠側方向因此僅僅被局部地限定并且能夠對應于在給付設備的不同部分中的、不同的絕對空間方向。近側方向在每一個情形中均被定義為與遠側方向相反的方向。橫向方向是垂直于此的方向。

藥筒200包括外罩210,該外罩在其在圖2中的底部處示意的區域中容納形式為帶有柱形側壁區域的藥筒的產品容器220和能夠在其中移位的產品活塞221。在它的遠端處,產品容器220被帶有隔膜的端帽222封閉并且因此形成具有容積V1的產品蓄存器。在它的近端上,產品容器被保持在密封環242中。液壓蓄存器230反平行于容器220地形成。沿著近側方向,液壓蓄存器230被液壓活塞231界定,液壓活塞231能夠沿著軸向方向移動并且在外罩的側壁區域中被以密封方式引導。液壓蓄存器230經由被閉合元件240界定的流體通道241而被連接到排量蓄存器223。所述排量蓄存器被產品活塞221沿著遠側方向界定。適當的液壓流體例如有色、去離子水、適當的油或者另一種不可壓縮流體被填充到液壓蓄存器230中、排量蓄存器223中和流體通道241中。總體上液壓流體占據容積V2。

液壓活塞231包括在其上布置環形密封233的剛性支撐件232,環形密封233針對于外罩的側壁密封液壓活塞231。支撐件232融合到傳送套筒234中。傳送套筒234首先具有與牢固地在外罩中布置的引導螺母250的陰螺紋接合的陽螺紋。第二,在它的內部橫向端面上,傳送套筒234具有平行于傳送套筒的縱向方向行進并且被設計成補充基礎單元100的驅動器124上的、相應的縱向肋條的多個縱向凹槽236。雖然在此情形中傳送套筒234被與液壓活塞231一體地設計,但是這些部件還能夠被設計成是分離的并且更加具體地能夠是能夠相對于彼此旋轉的。

為了將給付裝置投入操作并且隨后給付藥劑,針適配器首先被置于藥筒200上,使得輸液裝置的導管連接到針適配器。輸液裝置終止于用于刺破患者皮膚的套管。針適配器包括刺穿產品容器220的端帽222的隔膜并且因此將產品容器的內部連接到導管的中空針。因此藥筒200被連接到基礎單元100。在該過程中,指狀結構112被插入傳送套筒234的內部中,使得在驅動器124的外側上的縱向肋條與在傳送套筒234的內部橫向表面中的縱向凹槽236接合。隨后藥筒200和基礎單元100利用閉鎖114或者另一適當的鎖定裝置而被鎖定到一起。利用開關113,控制裝置確定藥筒200是否被正確地連接到基礎單元100。如果不是這樣,則該裝置不能被投入操作。

在正常操作期間,某個數量的產品現在被以預定間隔從產品容器分配。為此,控制裝置121致動電機122,并且從而電機122經由傳送機構123將驅動器124設置于旋轉運動中。由于驅動器124與之接合,這個旋轉運動被傳送到傳送套筒234中的縱向凹槽上。因為傳送套筒234經由螺紋連接與引導螺母250接合,所以旋轉運動同時引起傳送套筒234的推進運動(即總體上沿著遠側方向的螺旋運動)和因此整個液壓活塞231沿著遠側方向的推進。這減小了液壓蓄存器230的容積,并且從而液壓流體被擠壓通過流體通道241并且流入排量蓄存器223中并且由此導致產品活塞221沿著遠側方向推進。

以下,將參考圖3更加詳細地解釋這種給付設備的控制。具有相同功能的部分已經由與在圖1和2中相同的引用符號表示。然而,在下面解釋的控制類型不限于根據圖1和2的給付設備,而是還能夠在任何其它給付設備中,更加具體地在其中流體借助于電機被從蓄存器噴射并且向患者給付的輸液設備中使用。

控制裝置121包括數字主處理器130和數字監控處理器140,經由DC/DC轉換器從蓄電池120向這兩者供應電壓。監控處理器140包括第一監視裝置145和電機控制裝置146,這兩者均與第一狀態機141交互。狀態機141經由第一接口142與主處理器130通信。所述主處理器包括第二監視裝置135,該第二監視裝置135進而與第二狀態機131交互。第二狀態機經由第二接口132與第一接口142,并且因此與監控處理器140通信。監視裝置135、145這兩者均與存儲器147通信。第二狀態機131進而向另外的存儲器133寫數據,該存儲器133被用作事件日志簿,并且與報警模塊134交互,該報警模塊134能夠經由振動器151發射觸覺報警信號,經由蜂鳴器152發射聲學報警信號并且經由顯示器150發射視覺(光學)報警信號。

電機控制裝置146致動電機驅動器單元161,該電機驅動器單元161能夠具有例如利用脈沖寬度調制而被以數字方式致動的MOSFET電路。電機122和電機驅動器單元161被串聯連接到分流電阻器162,分流電阻器162兩端的電壓降低,這根據歐姆定律,與通過電機122流動的電流成正比。這個電壓被電壓探測器163探測、放大和低通濾波并且被模擬-數字轉換器數字化。分流電阻器162和電壓探測器163形成負荷傳感器。監視裝置135、145從這個負荷傳感器接收數字負荷信號,該信號代表電機電流。

電機122經由傳送機構123和驅動器124作用于藥筒200上從而從產品容器220(在圖3中未被示意)噴射藥劑。在該過程中,能夠由可選的作用力傳感器170例如應變計記錄的反扭矩(一般地被表達為通用的反作用力)作用于懸架126上。來自作用力傳感器170的信號可選地被類似地傳送到監視裝置135、145,這在圖3中由短劃線示意。

編碼器125向監視裝置135、145供應能夠從其確定電機的實際位置和電機速度的位置信號。

在操作期間,電機控制裝置146對于分別的排放事件以規則的間隔間歇地致動電機122。在相繼的排放事件之間存在數分鐘例如5-30分鐘的暫停,而每一個排放事件均通常僅僅占用幾秒或者幾十秒。在每一個排放事件期間,預定數量的藥劑被釋放。為此目的,電機被致動直至它已經執行了預先地預定的預期數目的旋轉,從而相應地達到預先地預定的結束位置。在排放事件期間執行的實際的旋轉數目由編碼器125記錄并且被與預期數值相比較。可能的從預期數值的偏離在隨后的排放事件中得到補償(在相繼的排放事件中的釋放數量的一體控制)。如果在排放事件期間,排放數量將降至低于最小數量,則有關排放事件被省略,并且未被排放的數量類似地在下一次排放事件中得到補償。

電機在每一個排放事件中均如下地受到控制。速度廓線被存儲在存儲器147中。電機控制裝置146從存儲器147讀出速度廓線。在圖4中概略地示意了這種類型的一種簡單的廓線。它包括三個階段或者區域P1、P2,和P3。在區域P1中,電機速度v隨著時間線性地增加(恒定加速區域;起動斜坡)。在區域P2中,電機速度是恒定的(不變區域)。最后,在區域P3中,電機速度再次隨著時間線性地降低為零(恒定制動或者減速區域,即恒定負加速;減速斜坡)。

電機控制裝置146根據這個廓線致動電機從而電機速度基本遵循這條廓線。為此目的,電機控制裝置146通過從編碼器125信號或者從電機誘發的反EMF建立實際速度而主動地調整電機速度,并且借助于控制器使其匹配由速度廓線預定的預期速度。

特別地在減速斜坡(區域P3)期間,依賴于位置執行電機速度的控制。這在圖5中示意,圖5作為從所期結束位置的偏差Δx的函數示出形式為預期速度數值v的典型減速斜坡。這里,在預期速度v和位置偏差Δx之間的關聯是非線性的并且基本遵循平方根函數從而實現基本恒定的減速(速度關于時間的恒定導數)。為此目的,在存儲器147中存儲了首先包含多個位置偏離并且第二包含關聯的預期速度數值的表格。當接近結束位置時,這個表格被電機控制裝置作為速度廓線的一個部分詢問并且被根據實際電機位置執行。在排放事件結束時,電機速度幾乎為零。能夠因此免除另外的電機主動制動,例如通過使其短路。

圖6示意第一監視裝置145的功能。第二監視裝置具有相同的基本設計。

借助于從電機控制裝置146接收的信號Pi,選擇模塊601確定電機122處于速度廓線的哪一個區域(P1,P2,P3)中。為每一個區域在存儲器147中存儲了電流校正數值,該數值是在交付給付設備之前在生產期間建立的并且被存儲在設備中。根據區域,選擇模塊讀出關聯電流校正數值I1、I2=0或者I3,并且將其傳送到求和模塊602。求和模塊602接收由電壓探測器163發射的負荷信號,該信號代表通過電機122的電流Imot。在求和模塊602中,選擇的電流校正數值Ii(i=1,2,3)被從這些負荷信號減去從而補償對于負荷信號的加速影響。差異Imot-Ii構成用于由電機產生的扭矩的良好的量度。選擇模塊601和求和模塊602一起地形成校正模塊。

由這個校正模塊建立的差異現在在兩階段方法中被平均。為此目的,在固定數目的編碼器計數Nenc上,也就是說在固定(并不是必要地整數)的電機旋轉數目上,例如在對應于0.1IU的釋放數量的旋轉數目上在第一子模塊603中執行第一平均化<Imot-Ii>N。第二子模塊604利用運動平均濾波器連續地再次將這些平均值平均化(移動平均值)。該兩個子模塊603、604一起地形成平均化模塊。運動平均濾波器供應在編碼器計數的數目Nenc,即在本實例中每0.1IU上的平均值。預定數目的這些平均值被連續地存儲在結果表格中,例如在每一個情形中最后50個平均值。最近的平均值首先在第一比較模塊607中被與用于電機電流的、預定的最大絕對值avgmax比較。如果平均值超過最大絕對值,則第一比較模塊607發射閉塞信號608,因為這示意在電機上的異常負荷。第二,在差分模塊605中形成在最近的平均值和在表格中的最早的平均值之間的差異即經校正和平均的電機電流的增量在特定窗口上得以建立。因此,在本實例中(分別地每0.1IU一個平均值,在表格中存儲50個平均值),在50×0.1IU=5IU的給付數量上建立電機電流的增量。如果這個差異超過某個最大差異數值diffmax,則第二比較模塊606類似地發射閉塞信號608,因為這示意在由電機產生的扭矩中的大的增量并且因此示意在容器210中的壓力增加或者另一類型的阻塞。能夠為此閉塞信號規定,僅當另外地最近平均值超過某個最小絕對值的條件得以滿足時才被發射從而避免錯誤的報警。

另外地,能夠存在用于進一步的監視功能的另外的模塊(未被示意),例如用于評價由作用力傳感器170建立的反扭矩的測量模塊。這能夠類似地被以首先當反扭矩超過最大絕對值時并且第二當在不同的時間的扭矩超過最大差異數值時發射閉塞信號的方式執行。

圖7示意如對于在圖1和2中示意的類型的給付設備測量的、在被校正和平均之前電機速度和電機電流的廓線。如將立即清楚地,測得電機速度v(以任意單位a.u.)非常密切地遵循預定速度廓線。能夠清楚地看到,電機電流平均地在加速階段P1期間更高并且作為對比平均地在減速階段P3期間比在不變階段P2期間更低。在速度廓線的三個階段中的電流平均值在圖7中由水平直線示意。如果給出假設I2=0,則相對于在不變階段P2中的電流平均值的、在階段P1和P3中的電流平均值的差異構成在前述方法中使用的校正數值I1和I3。特別地,如果在相關階段中的速度變化是線性的,校正數值I1、I2和I3是恒定的(可能地為零)。這使得能夠簡單地校正慣性引起的動態誤差。

如這里所示意的給付設備的控制允許導致在電機中的扭矩增加,更加具體地能夠導致給付中斷的閉塞或者其它阻塞的故障的、快速的和可靠的辨識。另外地,能夠可選地提供眾所周知的、用于閉塞辨識的進一步的措施。

在不偏離本發明的范圍的情況下,多種修改都是可能的。特別地,所示意的控制不限于在圖1和2中的具體給付設備。該控制不需要被數字地實現,而是它還能夠完全地或者部分地被模擬電路實現。在數字實現的情形中,能夠作為軟件即在包含當在處理器上執行時執行方法步驟的計算機代碼的計算機程序產品中實現用于控制的方法。還能夠獨立于用于閉塞辨識的前述監視裝置,有利地使用利用帶有至少一個加速區域和一個減速區域的速度廓線的電機速度控制。甚至能夠當電機速度根據速度廓線受到控制,但是未經由反饋控制環主動地得到調整時使用閉塞辨識。更加具體地,作為時間的函數而不是位置差異的函數在廓線中限定電機速度也是可能的。多個進一步的修改是可能的。

引用符號的列表

100??基礎單元

110??外罩

111??操作元件

112??指狀結構

113??開關

114??閉鎖

120??蓄電池

121??控制裝置

122??驅動電機

123??傳送機構

124??驅動器

125??編碼器

126??懸架

130??主處理器

131??狀態機

132??接口

133??事件日志簿

134??報警模塊

135??監視裝置

140??監控處理器

141??狀態機

142??接口

145??監視裝置

146??電機控制裝置

147??存儲器

150??顯示器

151??振動器

152??蜂鳴器

161??電機驅動器單元

162??分流電阻器

163??電壓探測器

170??作用力傳感器

200??藥筒

210??外罩

220??產品容器

221??產品活塞

222??端帽

223??排量蓄存器

230??液壓蓄存器

231??液壓活塞

232??支撐件

233??密封

234??傳送套筒

236??縱向凹槽

240??閉合元件

241??流體通道

242??密封環

250??引導螺母

601??選擇模塊

602??求和模塊

603??第一子模塊

604??第二子模塊

605??差分模塊

606??第二比較模塊

607??第一比較模塊

608??????閉塞信號。

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