本發(fā)明涉及定量泵精度評價方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近幾年醫(yī)療設(shè)備快速發(fā)展，其中ivd設(shè)備中用到的定量泵種類越來越多，定量泵的精度要求也越來越高，從幾十微升到幾微升，甚至百分微升；這些要求對定量泵制造廠家提出了更高的挑戰(zhàn)；即如何保證設(shè)計出、制造出高精密的泵，同時又能精確地檢測出各項指標(biāo)水平，從而讓客戶信任。但是目前還沒有對定量泵的精度進行評價的可行的方法和裝置。

定量泵吸液、排液精度測試方法，一般來講主要由這幾個部分構(gòu)成：(1)定量泵驅(qū)動精度，保證實際排液量；(2)定量泵安裝裝置不能對吸排液帶來影響；(3)排液管路影響要??；(4)精密稱液儀器；(5)記錄多次測試數(shù)據(jù)；(6)統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，給出精密度水平。

對于這個方法，實際應(yīng)用會存在以下幾個問題需要解決：

(1)驅(qū)動軟件穩(wěn)定性及精度；

(2)安裝裝置要平穩(wěn)、不能有震動、更不能與柱塞運動有諧振；

(3)排液管路彈性、液流震蕩、毛細現(xiàn)象等影響排液精度；

(4)精密稱水儀器在達微升級后受周圍環(huán)境的影響較大；比如噪聲、空氣擾動、溫度、空氣流動等；

(5)測試過程需要手工參與更換，帶入測量系統(tǒng)影響因素；

(6)測試結(jié)果記錄、統(tǒng)計分析多用手工記錄，繁瑣、效率低；

當(dāng)前，針對微量液體檢測系統(tǒng)，已有很多技術(shù)人員做了做了很多探索和發(fā)明。比如：中國專利申請?zhí)朿n200910224031公開了-一種用于計量微量液體的測試裝置：主要構(gòu)成為微管路、游標(biāo)卡尺以及相關(guān)附件，通過精確測量液柱長度，再乘以管內(nèi)徑即可得到液量。

該測試裝置解決了液體蒸發(fā)對測試結(jié)果帶來的影響，但人工讀數(shù)、微管路毛細現(xiàn)象、人工統(tǒng)計分析等問題還存在，其主要解決了測試裝置便攜性的問題；同時測試范圍太小。另外，中國專利cn201010031354公開了微量液體體積測量的方法及裝置：在微管路內(nèi)設(shè)置兩對微電極，利用液體的導(dǎo)電性，電極作為液流觀測的起點和終點，同時通過電極電壓的變化獲取時間；根據(jù)起點、終點距離以及時間就可以獲取流速，有了流速、時間就可以獲取所測量的液量。

該專利解決了自動讀數(shù)，以及結(jié)構(gòu)簡單、容易制作等的問題，但微管路毛細現(xiàn)象沒有妥善解決；同時該測試需要導(dǎo)電粒子，增加使用條件限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是準確評價定量泵精度的測試檢驗方法。提供一種定量泵精度評價方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種定量泵精度評價方法，該方法采用直接使用被評價的定量泵吸液、排液的方式進行評價，包括以下步驟：

步驟1、取得測量數(shù)據(jù)的步驟，該步驟中，控制被評價的定量泵按照設(shè)定的刻度吸液、排液，并對排出的液體進行稱量，記錄該設(shè)定的刻度和稱量結(jié)果數(shù)據(jù)對，直到事先設(shè)定的所有刻度都完成，設(shè)定的刻度中至少有一個設(shè)定的刻度需要重復(fù)規(guī)定的次數(shù)；

步驟2、對取得的測量數(shù)據(jù)進行處理的步驟，該步驟中對記錄的設(shè)定的刻度和稱量結(jié)果數(shù)據(jù)進行處理，獲得該被評價的定量泵的重復(fù)性、準確性，線性精度；

步驟3、判斷該被評價的定量泵是否符合標(biāo)準的步驟，該步驟中，將步驟2中獲得的該被評價的定量泵的重復(fù)性、準確性，線性精度指標(biāo)與已有的標(biāo)準相比較。

本發(fā)明專利的特點是從簡單的原理入手，逐個解決工程實現(xiàn)中的影響因素，制作容易實現(xiàn)，自動化程度高，剔除了人為因素干擾。

進一步的，上述的定量泵精度評價方法中：所述的步驟1具體包括：

步驟11、控制定量泵按照設(shè)定的刻度吸液、排液，并保存排出的液體；

步驟12、對排出的液體進行稱量，記錄該設(shè)定的刻度和稱量結(jié)果；

步驟13、檢查記錄結(jié)果，如果該設(shè)定的刻度吸液、排液次數(shù)達到設(shè)定的次數(shù)，則轉(zhuǎn)向步驟14，否則轉(zhuǎn)向步驟11；

步驟14、改變設(shè)定的刻度轉(zhuǎn)向步驟11，直到所有事先選定做的設(shè)定的刻度全部測量完畢。

進一步的，上述的定量泵精度評價方法中：被評價的定量泵吸液、排液的液體為純水，對排出的液體進行稱量所采用的量具是精密天平。

進一步的，上述的定量泵精度評價方法中：在被評價的定量泵進行吸液之前，還需要提排空其中的殘存空氣。

本發(fā)明還提供一種定量泵精度評價系統(tǒng)，包括用于被評價定量泵的固定的定量泵安裝固定平臺、被評價定量泵吸液排液時所采用的液體、連接在被評價定量泵兩端的管路系統(tǒng)、對被評價定量泵排出的液體進行稱量的量具；還包括被評價定量泵的驅(qū)動單元、控制單元、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元；所述的驅(qū)動單元在控制單元控制下，驅(qū)動被評價定量泵按照設(shè)定的刻度吸液和排液，所述的數(shù)據(jù)采集單元在所述的控制單元控制下，采集所述的量具的稱量結(jié)果與被評價定量泵設(shè)定的刻度輸入到數(shù)據(jù)處理單元。

該系統(tǒng)是一種從簡單的原理入手，逐個解決工程實現(xiàn)中的影響因素，制作容易實現(xiàn)，自動化程度高，剔除了人為因素干擾的定量泵評價系統(tǒng)。

進一步的，上述的定量泵精度評價系統(tǒng)中：還包括排空所述的被評價定量泵中殘存氣體的清洗泵。

進一步的，上述的定量泵精度評價系統(tǒng)中：所述的管路系統(tǒng)由剛性的管道連成。

進一步的，上述的定量泵精度評價系統(tǒng)中：所述的液體為純水，所述的量具為精密稱重儀器具有與所述的數(shù)據(jù)處理單元通信的接口。

以下將結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進行較為詳細的說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明定量泵評價流程圖。

圖2為本發(fā)明定量泵的評價系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖3為本發(fā)明定量泵的評價系統(tǒng)零位傳感器結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

實施例1，本發(fā)明的目的在于評價定量泵的精度，包括重復(fù)性、準確性，線性精度等指標(biāo)，評價過程如圖1所示，包括以下步驟：

1、準備工作：包括定量泵安裝、電機驅(qū)動聯(lián)接、零位傳感器聯(lián)接、管路系統(tǒng)灌注、除氣泡、天平穩(wěn)定性確認。

2、pc啟動上位機：測量泵型號、驅(qū)動精度、排液量、天平穩(wěn)定時間、系統(tǒng)誤差補償?shù)仍O(shè)置。

3、上位機軟件開始啟動。

4、驅(qū)動單元驅(qū)動定量泵按預(yù)定工作時序開始吸排液；該步驟中包括以下步驟：

41、控制定量泵按照設(shè)定的刻度吸液、排液，并保存排出的液體。

42、對排出的液體進行稱量，記錄該設(shè)定的刻度和稱量結(jié)果，如設(shè)定的刻度為x時，第一次稱量結(jié)果是x1、第二次稱量結(jié)果是x2、這樣下去x3、x4直到設(shè)定的次數(shù)n時，稱量結(jié)果是xn。

43、檢查記錄結(jié)果，如果該設(shè)定的刻度吸液、排液次數(shù)達到設(shè)定的次數(shù)，則轉(zhuǎn)向步驟44，否則轉(zhuǎn)向步驟41。

44、改變設(shè)定的刻度轉(zhuǎn)向步驟41，直到所有事先選定做的設(shè)定的刻度全部測量完畢。該設(shè)定的刻度為x＝x+d,如設(shè)定的刻度x為5％，d為10％，則可選擇的定刻度百分之5、15、25、35、45、55、65、75、85、95共十組，這樣循環(huán)十次就可以獲得整個測量數(shù)據(jù)。

5、數(shù)據(jù)采集：上位機實時讀取吸液完成時刻、排液完成時刻稱水平臺的值。

6、數(shù)據(jù)保存，按預(yù)定模板保存并進行性能水平計算，根據(jù)接受標(biāo)準判定passorfail。該步驟中包括：

61、pc上位機對取得的測量數(shù)據(jù)進行處理，該步驟中對記錄的設(shè)定的刻度和稱量結(jié)果數(shù)據(jù)進行處理，獲得該被評價的定量泵的重復(fù)性、準確性，線性精度。

對每個刻度進行數(shù)據(jù)處理，可以計算出重復(fù)性cv和準確度acc；下面以刻度x為例計算該刻度的重復(fù)性cv和準確度acc。

計算標(biāo)準差s：

計算平均值x0：

計算重復(fù)性cv：

計算準確度acc：

這樣可以計算出十個刻度標(biāo)準差s、平均值x0、重復(fù)性cv、準確度acc。線性精度可以根據(jù)多組檢測數(shù)據(jù)進行評價：如用上面步驟44中獲得的十組數(shù)據(jù)，計算出每個刻度的平均值x10、x20、……x100按照下式計算出線性精度d：

上式中k是設(shè)定刻度之間的差值，如上面步驟44中的差是10％一樣。

62、pc上位機判斷該被評價的定量泵是否符合標(biāo)準；該步驟中，將步驟61中獲得的該被評價的定量泵的重復(fù)性、準確性，線性精度指標(biāo)與已有的標(biāo)準相比較。

7、第一次測試結(jié)束，繼續(xù)進行第二次測試循環(huán)；直至預(yù)先設(shè)定的測試次數(shù)完成即結(jié)束。

上面評價過程采用如圖2所示的系統(tǒng)：包括計算機、驅(qū)動單元、定量泵安裝固定架、管路、精密稱水儀器穩(wěn)定平臺結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等所構(gòu)成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。利用計算機pc作為控制裝置和數(shù)據(jù)處理裝置。

因此，被評價定量泵的固定的定量泵安裝固定平臺、水源、連接在被評價定量泵兩端的管路系統(tǒng)、對被評價定量泵排出的液體進行稱量的精密稱水儀器；還包括被評價定量泵的驅(qū)動單元、控制單元、數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元；驅(qū)動單元在控制單元控制下，驅(qū)動被評價定量泵按照設(shè)定的刻度吸液和排液，數(shù)據(jù)采集單元在控制單元控制下，采集所述的精密稱水儀器的稱量結(jié)果與被評價定量泵設(shè)定的刻度輸入到數(shù)據(jù)處理單元。

具體的上系統(tǒng)中：

計算機，pc(上位機)用于對定量泵的驅(qū)動單元和實驗過程進行控制和對實驗數(shù)據(jù)進行處理，在計算機上包括了人機交互界面、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)自動讀取、數(shù)據(jù)保存路徑。

驅(qū)動單元：包括定量泵電機驅(qū)動、零位傳感器信號控制、運動精度控制。本實施例中，電機由驅(qū)動單元中的兩相雙極式步進電機驅(qū)動芯片實現(xiàn)驅(qū)動，其輸出由dmos的雙h橋完成，輸入由驅(qū)動單元主控芯片的脈沖信號和方向信號進行電機運動控制。

零位傳感器由光敏三極管組成，當(dāng)零位傳感器偵測到定量泵運行至零位時，將通過三極管的開關(guān)信號反饋至驅(qū)動單元主控芯片。如圖3所示。

零位傳感器在未偵測到零位時，三極管導(dǎo)通，驅(qū)動單元端口4接地為低電平；零位傳感器偵測到零位時，三極管截止，驅(qū)動單元端口4由于受到上拉作用為高電平，以此為信號作為零位判斷依據(jù)。

定量泵內(nèi)部線性運動機構(gòu)上具有遮光擋片，當(dāng)定量泵運行排液指令且完全排空時，此遮光擋片將立即觸發(fā)零位傳感器的零位信號，代表定量泵處于完全排空狀態(tài)，此時驅(qū)動單元將停止發(fā)送排液指令，并發(fā)送吸液指令，反之遮光擋片未觸發(fā)零位傳感器的零位信號，則代表定量泵處于非完全排空狀態(tài)，此時驅(qū)動單元可繼續(xù)發(fā)送排液指令，亦可發(fā)送吸液指令。

由于定量泵線性傳動的機械特征，使其存在無法消除的反向間隙，系統(tǒng)運行時，驅(qū)動單元將在定量泵吸入或排除的反向時序運行前自動插入補償時序，以實現(xiàn)間隙補償，確保其運動精度。

定量泵及固定架：穩(wěn)定可靠的固定定量泵，具有減震等功能；同時驅(qū)動單元、電源及管路灌注等附件。

管路系統(tǒng)，包括特定內(nèi)徑、彈性很小的管路，排液端為特制的不銹鋼針，可以消除液流毛細現(xiàn)象、液流泵吸效應(yīng)。

精密稱水儀器及支撐平臺，包括精密稱量電子儀器、全封閉式安放平臺、高穩(wěn)定度。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：實時讀取稱量儀器讀數(shù)，精確選取有效數(shù)據(jù)，并完成數(shù)據(jù)記錄、分析等工作。