[发明专利]一种基于微流控泵的精确注射闭环控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及医疗和美容领域，尤其涉及一种基于微流控泵的精确注射闭环控制系统。

背景技术

目前，市场上销售的电子注射泵大都使用微型电机作为驱动源，配合变速箱和高精度螺杆，带动注射器的推杆运动来推动储药器的活塞，把药液输注到人体内。但是，微型电机及其传动系统成本较昂贵、体积较大。

基于压电陶瓷振子驱动的微流控泵作为微流控技术的一个重要组成部分，以其结构简单、体积轻薄、低频工作、低功耗等优点在医疗和美容应用方面有着广泛的前景。然而，在实际工作中，微流控泵的输出流量受到实际工作条件的影响较大，不同的负载压力，不同的流体黏稠度，都会影响微流控泵的输出精度，仅仅简单控制驱动信号电压的大小、驱动波形的频率无法实现精确注射的目的。

发明内容

针对现有技术的上述缺点，本发明提供了一种基于微流控泵的精确注射闭环控制系统，使微流控泵在不同的工作条件下自动调整输出特性，实现精确地控制注射的药液流量。

本发明的一种基于微流控泵的精确注射闭环控制系统，包括：微流控泵，通过控制压电陶瓷振子的振动以输出药液；流量传感器，通过感知所述微流控泵输出药液体积的变化而输出电信号；信号调理电路，用于将所述电信号进行信号调理，获得调理后的电信号；信号采集电路，用于将所述调理后的电信号从模拟信号转换为数字信号；信号处理单元，用于根据所述数字信号判断所述药液的实时流量值是否符合目标流量值，并根据判断结果调整输出信号；以及控制驱动单元，用于根据所述输出信号调整输出至所述微流控泵的驱动信号，以控制所述微流控泵的输出状态。

优选地，所述微流控泵进一步包括压电陶瓷振子、泵腔、入口阀和出口阀，所述泵腔供药液通过，所述压电陶瓷振子作为驱动源。

优选地，所述微流控泵和所述控制驱动电路通过导线组连接，当所述控制驱动电路输出的驱动信号加载于所述微流控泵时，所述压电陶瓷振子产生振动，改变所述泵腔的容积，同时所述入口阀和出口阀交替打开关闭，从而输出药液。

优选地，所述流量传感器具有液体通道以及感知元件，所述液体通道的进口与所述微流控泵的出口连通，所述感知元件为压电陶瓷材料。

优选地，所述流量传感器通过所述压电陶瓷材料感知所述通道内的液体压力变化而产生所述电信号，所述电信号用于表征所述微流控泵的输出流量以及注射压力。

优选地，所述信号处理单元进一步包括分析模块、判断模块和输出模块，所述分析模块分析所述数字信号以获得所述电信号反映的药液实时流量值，所述判断模块判断所述实时流量值是否符合目标流量值，所述输出模块根据判断结果调整所述输出信号并输出至所述控制驱动电路。

优选地，所述控制驱动电路根据所述述输出信号调整输出至所述微流控泵的所述驱动信号的参数，所述参数包括驱动信号电压值、驱动信号频率和驱动信号占空比。

优选地，所述驱动信号电压值控制所述压电陶瓷振子的振动幅度。

优选地，所述驱动信号频率控制单位时间内压电陶瓷振子工作的次数。

优选地，所述驱动信号占空比控制所述微流控泵工作和非工作的时间比例。

本发明具有如下有益效果：通过本发明的闭环控制系统，微流控泵可以在不同的工作条件下自动调整输出特性，实现注射精确可控的目的。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的基于微流控泵的精确注射闭环控制系统的结构示意图。

图2是本发明的一个实施例的微流控泵的结构示意图。

图3是本发明的一个实施例的流量传感器的结构示意图。

图4是本发明的一个实施例的信号处理单元的结构示意图。

图5是本发明的一个实施例的驱动控制电路的结构框图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好地理解本发明的研究内容而非限制本发明的保护范围。

下面结合附图详细说明本发明的基于微流控泵的精确注射闭环控制系统的结构。

如图1所示，本发明的一个实施例的基于微流控泵的精确注射闭环控制系统包括微流控泵(压电式微流控泵)1、流量传感器2、信号调理电路3、信号采集电路4、信号处理单元5和控制驱动单元6。下面对各个部分进行详细说明。