Инфузионный насос Советский патент 1987 года по МПК A61M1/10 

10

15

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в инфу- зионных насосах для парентерального и эн- терального питания.

Цель изобретения - повышение равномерности потока биологической жидкости на ультранизких расходах и упрощение устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема инфузионного насоса; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы его работы.

Инфузионный насос содержит синхронный многофазный двигатель 1, роликовый насос 2, формирователь 3 фазных последовательностей, три блока 4-6 управления источником тока, к первым выходам которых подключен выход отрицательной полярности источника 7 тока, первые входы соединена с выходами формирователя 3 фазных последовательностей, а вторые - с выходом делителя 8 сетевого напряжения, входом подключенного к источнику 9 сетевого напряжения, 20 третьи входы блоков 4-6 управления источником тока подключены к выходу положительной полярности источника 7 тока, а вторые их выходы - к обмоткам трехфазного синхронного двигателя 1, механически связанного с роликовым насосом 2.

Синхронный многофазный двигатель 1, например, типа Г 150 или ЩД-6А предназначен для приведения во вращение роликового насоса 2.

Формирователь 3 фазных последователь- -,,. ностей предназначен для формирования трехфазной системы синусоидальных управляющих сигналов. Он содержит усилитель- инвертор 10 с резисторами R, Rz и з, первый операционный усилитель 11 с резисторами , RU и RC-u.eubK, второй операционный усилитель 12 с резисторами , R- и RC- цепью, причем переменные резисторы RC- цепей выполнены сдвоенными типа СПЗ-4, а усилитель-инвертор 0 и операционные усилители 11 и 12 выполнены, например, на микросхемах К553УД2.

Операционные усилители 11 и 12 включены в цепь обратной связи усилителя- инвертора 10 параллельно резистору R, причем инвертирующий вход первого из них 11 подключен к выходу усилителя-инвертора 10 непосредственно , а неинвертирую- щий его вход - через С-цепь. Инвертирующий вход операционного усилителя 12, подключен к выходу усилителя 11 через резистор Нб, а неинвертирующий вход его - через / С-цепь. Выходы усилителей 11 и 12 подклк)чены к входу усилителя-инвертора 10 через резисторы Rz и з соответственно и к первым входам блоков 5 и 6 управления, являясь вторым и третьим выходами формирователя 3 фазных последовательностей.

35

40

50

ционный усилитель 12 в сочетании с резисторами Rf,, Rj и RC-и.епъю выполняют функцию фазосдвигающих каскадов, осуществляя формирование синусоидальных сигналов с фазовым сдвигом относительно сигнала нулевой фазы в 120° в усилителе 11 и в 240° в усилителе 12.

Усилитель-и.нвертор 10 в сочетании с резисторами R, Rz и Rs осуществляет функции суммирования синусоидальных сигналов, сдвинутых по фазе между собой на 120°, и инвертирования суммарного сигнала для получения синусоидального сигнала нулевой фазы.

Блоки 4-6 управления выполнены идентично и содержат каждый последовательно соединенные компаратор 13, электронный коммутатор 14, к первому выходу которого подключен электронный ключ 15 анодной группы, к второму выходу - электронный ключ 16 катодной группы, второй вход которого подключен к выходу электронного ча 15, а выход - к «- источника 7 тока. Второй вход электронного ключа 15 подключен к « + источника 7 тока, а его выход также соединен с одной из обмоток двигателя 1.

Компараторы 13 предназначены для формирования бинарных сигналов, управляющих работой электронных коммутаторов 14, путем выделения положительных и отрицательных значений промодулированных сигналов. Они выполнены по известной схеме.

Электронные коммутаторы 14 предназначены для выработки двух разнополярных сигналов, управляющих работой электронных ключей 15 и 16 анодной и катодной групп, и выполнены по известной схеме.

Электронные ключи 15 и 16 предназначены для подключения источника 7 тока к обмоткам двигателя 1 в периоды их открытого состояния. В качестве электронных ключей используются транзисторы, например, типа КТ809А.

Источник 7 тока предназначен для питания током обмоток двигателя 1 через ключи 15 и 16 согласно поступающим на их входы управляющим сигналам. Он выполнен по известной схеме.

Устройство работает следующим образом.

Необходимую частоту колебаний в замкнутом контуре усилителя-инвертора задают положением сдвоенного резистора R и RC- цепей усилителей 11 и 12.

После подачи питания в формирователь 3 в замкнутом контуре автогенератора, составленном из усилителя-инвертора, 10 и охватывающей его цепи положительной обратной связи, устанавливаются колебания и, 1/2, из определенной частоты, для которой коэффициент усиления в контуре равен

первым выходом которого является выход 55 изменение фазы после полного обхода конусилителя-инвертора 10, подключенный к первому входу блока 4 управления.

Операционный усилитель 11 в сочетании с резисторами 4, 5 и С-цепью и опература равно 360°.

Коэффициент усиления в замкнутом контуре, равный 1, определяется коэффициентами усиления усилителей 10-12, также

0

5

0

,.

5

0

0

ционный усилитель 12 в сочетании с резисторами Rf,, Rj и RC-и.епъю выполняют функцию фазосдвигающих каскадов, осуществляя формирование синусоидальных сигналов с фазовым сдвигом относительно сигнала нулевой фазы в 120° в усилителе 11 и в 240° в усилителе 12.

Усилитель-и.нвертор 10 в сочетании с резисторами R, Rz и Rs осуществляет функции суммирования синусоидальных сигналов, сдвинутых по фазе между собой на 120°, и инвертирования суммарного сигнала для получения синусоидального сигнала нулевой фазы.

Блоки 4-6 управления выполнены идентично и содержат каждый последовательно соединенные компаратор 13, электронный коммутатор 14, к первому выходу которого подключен электронный ключ 15 анодной группы, к второму выходу - электронный ключ 16 катодной группы, второй вход которого подключен к выходу электронного ча 15, а выход - к «- источника 7 тока. Второй вход электронного ключа 15 подключен к « + источника 7 тока, а его выход также соединен с одной из обмоток двигателя 1.

Компараторы 13 предназначены для формирования бинарных сигналов, управляющих работой электронных коммутаторов 14, путем выделения положительных и отрицательных значений промодулированных сигналов. Они выполнены по известной схеме.

Электронные коммутаторы 14 предназначены для выработки двух разнополярных сигналов, управляющих работой электронных ключей 15 и 16 анодной и катодной групп, и выполнены по известной схеме.

Электронные ключи 15 и 16 предназначены для подключения источника 7 тока к обмоткам двигателя 1 в периоды их открытого состояния. В качестве электронных ключей используются транзисторы, например, типа КТ809А.

Источник 7 тока предназначен для питания током обмоток двигателя 1 через ключи 15 и 16 согласно поступающим на их входы управляющим сигналам. Он выполнен по известной схеме.

Устройство работает следующим образом.

Необходимую частоту колебаний в замкнутом контуре усилителя-инвертора задают положением сдвоенного резистора R и RC- цепей усилителей 11 и 12.

После подачи питания в формирователь 3 в замкнутом контуре автогенератора, составленном из усилителя-инвертора, 10 и охватывающей его цепи положительной обратной связи, устанавливаются колебания и, 1/2, из определенной частоты, для которой коэффициент усиления в контуре равен

изменение фазы после полного обхода контура равно 360°.

Коэффициент усиления в замкнутом контуре, равный 1, определяется коэффициентами усиления усилителей 10-12, также

равными 1, что обеспечивается выбором резисторов RI, и для усилителя 10, и для усилителя 11 и и / для усилителя 12.

По сравнению с известными схемами автогенераторов в предлагаемом устройстве цепь положительной обратной связи сдвигает фазу выходного сигнала не на 180° по отношению к входному, а формирует два синусоидальных сигнала Uz и Us, сдвинутых

уровне сигнала - ключ 16 катодной группы. Электронные ключи 15 и 16 блока 4 управления в открытом состоянии по сигналу t/5 подключают соответствующие зажимы обмоток двигателя 1 к « + или «- источника 7 тока (в зависимости от того, открыт ключ 15 анодной или ключ 16 катодной группы). Так как соотношение между длительностями нулевого и положительного уровней сигнала Us изменяется по синусоидальному

по фазе относительно входного сигнала 1 10 закону, то и источник 7 тока будет подклюсоответственно на 120 и 240° и между собой на 120°. Фазовые сдвиги 120° для сигналов f/2 и f/3 на выходах усилителей 11 и 12 по отношению к входным сигналам задаются переменным сдвоенным резистором R одновременно в каждой из идентичных С-цепей, являющихся перестраиваемыми.

На входных резисторах Rz и Rs усилителя 10 синусоидальные -сигналы Uz иС/з суммируются, в результате чего формируется

15

чаться ключами 15 и 16 блока 4 управления к соответствующим зажимам обмоток двигателя 1 с временным соотношением, изменяющимся по синусоидальному закону.

Аналогично работают блоки 5 и 6 управления, причем временные соотношения при подключении соответствующих зажимов обмоток к источнику 7 задаются сигналами L s и Ue.

При одновременной работе блоков 4-6

синусоидальный сигнал U, который инвер- 20 управления благодаря фазовому сдвигу сигтируется усилителем 10 для получения сигнала U U, имеющего фазу 0° и опережающего сигналы Uz и Us соответственно на 120 и на 240°. При этом при полном обходе замкнутого контура, начиная с выхода

налов L s, t/6 и f/7 между собой на 120° длительности подключения источника 7 тока к каждой обмотке двигателя 1 во временном отнощении также сдвинуты на 120° (фиг. 2). В увеличенном масштабе эпюры сигналов

усилителя 10, колебания на частоте автоге- 25 f/j, Уе и U для интервалов t и tz представнерации по фазе изменяются на 360°. Любые другие колебания на частотах, на которых фазовый сдвиг между сигналами Uz и Us отличается от 120°, после суммирования и инвертирования имеют полный фазовый сдвиг, отличный от 360°. Для таких колебаний баланс амплитуды и фазы не выполняется и они подавляются.

Трехфазная система синусоидальных сигналов Ui, U2 и Us, жестко засинхронизирован ная по фазе в диапазоне рабочих частот, поступает на первые входы компараторов 13 блоков 4-6 управления источником 7 тока, на вторые входы которых поступает модулирующий сигнал и частотой 50 Гц и амплитудой, задаваемой делителем 9 сетевого напряжения, вдвое превышающий амплитуду сигналов и, и2 и UsКомпараторы 13 могут находиться в двух различных устойчивых состояниях в зависимости от полярности суммирования сигналов t/4 и и, Uz, Us- Например, в течение времени /I

сигнал fyi-f-f/4 на входе компаратора 13 блока 4 положительный, что формирует на его выходе положительный сигнал Us- На интервале tz суммарный сигнал U -{-LI отрицательный и на выходе нулевой уровень t/5. Причем соотнощение между длительностями нулевого и положительного уровней сигнала U.5 на выходе компаратора 13 блока 4 изменяется по синусоидальному закону, а пределы изменения этого соотношения определяются амплитудами сигналов f/i и t/4. Сигнал {/5 поступает на вход электронного коммутатора 14, который при положительном уровне этого сигнала открывает ключ 15 анодной группы, а при нулевом

30

35

40

лены на фиг. 3. В момент времени з, когда уровни сигналов f/s, L e и Uj положительны, первый, второй и третий зажимы двигателя 1 подключены к «+ источника 7 тока. В момент /5 при нулевом уровне сигналов t/s, (7б и U- обмотки двигателя подключены к «- источника 7 тока, в результате чего в эти моменты происходит индуктивный разряд обмоток. В момент i зажимы первый и третий и второй и третий (попарно) обмоток двигателя 1 подключены к разноименным полюсам источника 7 тока и происходит индуктивный заряд обмоток двигателя 1. В результате таких зарядно-разрядных процессов средний ток в обмотках двигателя 1 изменяется по синусоидальному закону.

Формула изобретения

Инфузионный насос, содержащий роликовый насос, механически связанный с синхронным двигателем, формирователь фазных

(эпюра (/5 фиг. 2 и 3) суммарный 45 последовательностей, выходы которого подключены к трем блокам управления источником тока, включающим каждый последовательно соединенные компаратор,электронный коммутатор и два электронных ключа, и источник тока, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерости потока биологической жидкости на ультранизких расходах и упрощения устройства, насос снабжен делителем сетевого напряжения, вход которого подключен к источнику сете- 55 вого напряжения, выход - к вторым входам блоков управления источником тока, а формирователь фазных последовательностей выполнен в виде усилителя-инвертора, в цепь обратной связи которого включены паралуровне сигнала - ключ 16 катодной группы. Электронные ключи 15 и 16 блока 4 управления в открытом состоянии по сигналу t/5 подключают соответствующие зажимы обмоток двигателя 1 к « + или «- источника 7 тока (в зависимости от того, открыт ключ 15 анодной или ключ 16 катодной группы). Так как соотношение между длительностями нулевого и положительного уровней сигнала Us изменяется по синусоидальному

закону, то и источник 7 тока будет подклю15

чаться ключами 15 и 16 блока 4 управления к соответствующим зажимам обмоток двигателя 1 с временным соотношением, изменяющимся по синусоидальному закону.

Аналогично работают блоки 5 и 6 управления, причем временные соотношения при подключении соответствующих зажимов обмоток к источнику 7 задаются сигналами L s и Ue.

При одновременной работе блоков 4-6

20 управления благодаря фазовому сдвигу сигуправления благодаря фазовому сдвигу сигналов L s, t/6 и f/7 между собой на 120° длительности подключения источника 7 тока к каждой обмотке двигателя 1 во временном отнощении также сдвинуты на 120° (фиг. 2). В увеличенном масштабе эпюры сигналов

f/j, Уе и U для интервалов t и tz представ0

5

0

лены на фиг. 3. В момент времени з, когда уровни сигналов f/s, L e и Uj положительны, первый, второй и третий зажимы двигателя 1 подключены к «+ источника 7 тока. В момент /5 при нулевом уровне сигналов t/s, (7б и U- обмотки двигателя подключены к «- источника 7 тока, в результате чего в эти моменты происходит индуктивный разряд обмоток. В момент i зажимы первый и третий и второй и третий (попарно) обмоток двигателя 1 подключены к разноименным полюсам источника 7 тока и происходит индуктивный заряд обмоток двигателя 1. В результате таких зарядно-разрядных процессов средний ток в обмотках двигателя 1 изменяется по синусоидальному закону.

Формула изобретения

дельно резистор и два последовательно включенных усилителя, причем инвертирую- илий вход первого из усилителей подключен к выходу усилителя-инвертора непосредственно, а неинвертирующий вход - через КС- ,,,,1лт11мй nvnn RTnnoro опеоапервого, а неинвертирующий вход - через / С-цепь, выходы операционных усилителей подключены к входу усилителя-инвертора и являются вторым и третьим выходами формирователя фазных последовательнос- ..„лчг, ,,,члпи-гопа.ннкрптппя является

IVI г IJ -wvi

ГеГ и7вГр;Гр5 йТх одТторог7 опера- 5 .ей, а в-од усилителя-инвертора является вдонного Усилителя подключен к выходуего первым выходом.

первого, а неинвертирующий вход - через / С-цепь, выходы операционных усилителей подключены к входу усилителя-инвертора и являются вторым и третьим выходами формирователя фазных последовательнос- ..„лчг, ,,,члпи-гопа.ннкрптппя является

IVI г IJ -wvi

.ей, а в-од усилителя-инвертора является его первым выходом.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в ин- фузионных насосах для парентерального и энтерального питания. Цель изобретения - повышение равномерности потока биологической жидкости и упрощение устройства. Устройство содержит синхронный многофазный двигатель 1, роликовый- насос 2, формирователь 3 фазных последовательностей, три блока 4-6 управления источником тока, источник 7 тока, делитель 8 сетевого напряжения, источник 9 сетевого напряжения. 3 ил. § (Л со 4 05 Oi СО