[发明专利]用于稳定音圈的系统和方法

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及音圈马达。尤其地，本发明涉及控制音圈，例如稳定提供动力的音圈、稳定音圈马达。尤其地，本发明涉及用于控制用于医用呼吸机、麻醉机或麻醉监测仪的吸气阀或呼气阀的音圈马达。

背景技术

控制呼气末正压(PEEP)的一种常用解决方案是使用可控制圆盘阀的音圈马达。在这种类型的阀门中，呼气末正压与来自音圈的作用力之间或多或少是成正比的。同样地，来自音圈的作用力与穿过音圈马达线圈的电流之间在理想条件下是成正比的。

上述模型是非常简化的。在实际应用时，呼吸方式可能会改变穿过阀门的气流。这将造成圆盘阀移动，以补偿气流的变化。大多数的移动元件具有惯性，惯性会影响阀门内的作用力的平衡。当前技术的其他特征为阀门内的薄膜可产生弹力，音圈并不理想。

这种类型的阀门的显著缺点为阀门是不稳定的。不稳定的阀门会振动，因此会引起气流和气压的振荡。有几种已知的方法可用于试图稳定阀门。使用正常的气压或气流反馈来稳定阀门是复杂的，因为振荡是快速的，仅通过测量气压或气流是难以得出有关阀门运动的任何结论的。防止振荡的另外一种方法为使用摩擦力，但是使用摩擦力可能会使得对呼气末正压的气压控制变得较差，因此使用摩擦力并不理想。例如其他可能的方式可以为使用粘滞阻尼，例如使用与音圈的速度成正比的反向作用力，使用电磁铁或磁性流体。传统粘滞阻尼的主要缺点在于粘滞阻尼系数是恒定的，而实际需要的粘滞阻尼是可以根据气压和气流大幅度改变的。高气压下需要的阻尼比低气压下需要的阻尼大几倍。具有太大阻尼系数的缺点在于阀门对于控制信号及气流速度的改变响应慢，这可能会导致阀门将不能维持呼气末正压气压恒定。使用低的恒定的粘滞阻尼系数意味着在高气压下系统是不稳定的，而使用高的阻尼系数意味着在低气压下阀门响应太慢。其他可能的方法为使用位置或速度传感器带来的位置或速度反馈，缺点为成本及复杂度增加。

US5127400A和US5339807A揭露了使用复杂的机械设计的系统。其中，单独的永久磁铁固定在音圈马达的轴上，按照这种方式，永久磁铁将在单独的静止的音圈内运动，可作为产生动生电动势的传感器。

除了呼气末正压，音圈马达也可用于控制其他参数，例如吸气时的气压和气流。当控制时，例如使用音圈马达控制吸气时的气压和气流时，系统也会呈现出稳定性问题。

例如，仅通过改变电流控制呼气末正压是不能直接实现理想的呼气末正压的。实现正确的气压需要改进的反馈系统。因此，需要提供经过改进的新的反馈控制系统，具有较好的性能，可避免振荡，也可快速反应以确保对于不同类型的病人和不同的环境参数，可快速地达到理想的呼气末正压。尤其地，有利于根据环境参数，例如气压或气流，获得可最佳化和可调节的阻尼。

发明内容

相应地，优选地本发明实施例的目的在于减少或消除现有技术中的一个或多个不足、缺点或问题，例如通过提供根据附属的用于提供改进的音圈马达和改进的气动阀的权利要求形成的设备、系统或方法来减少或消除上述提出的单个问题或多个问题的任何结合。例如，这些音圈可用于控制用于医用呼吸机、麻醉机或麻醉监测仪的吸气阀或呼气阀。

根据揭露的一方面，描述用于稳定音圈，例如稳定音圈马达的设备。所述设备包括用于提供动力的音圈。所述设备还包括用于测量来自所述音圈的与动生电动势有关的信号的元件，以及用于控制放大所述信号信号以在所述音圈中产生所述动生电动势方向上的作用力的单元。

所述设备通过稳定提供动力的音圈，例如稳定用作致动器的音圈马达来控制吸气阀或呼气阀。阀门可用于医用呼吸机、麻醉机或麻醉监测仪。

某些优点为这种设备和方法提供一种方式，以根据环境，例如不同的气压及/或流体流动，调节和最佳化提供动力的音圈的阻尼。调节和最佳化阻尼可稳定地和有效地控制不同的参数，例如，不同的参数可为呼气末正压气压或吸气气流及/或气压。有效控制呼气末正压气压或吸气气流及/或气压可改进通风，从而为病人提供较弱的呼吸。另外一种优点为无需进一步向该系统增加任何传感器，即可容易地植入该设备和方法。可能需要进一步增加的唯一的传感器为感应电阻，相对现有系统的多个传感器来说，增加一个感应电阻带来的工作量是可以忽视的。

揭露的某些例子中，通过测量穿过提供动力的音圈的电流，例如穿过音圈马达的音圈的电流来测量所述信号。穿过音圈的测量电流由动生电动势(动生EMF)产生，音圈或相关磁铁运动时产生动生电动势。

揭露的某些例子中，通过控制施加在音圈上的设定电压，例如施加在音圈马达的音圈上的设定电压来控制所述放大的电流信号。