具有自清洁模式的透析控制阀的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及阀系统和用以清洁阀的方法，尤其涉及机电挡板阀。
【背景技术】
[0002] 包括许多透析机在内的许多机器都具有使用气动阀来执行的气动控制功能，这里 将该气动阀称为气体阀或空气阀。在气动控制透析机中，可以使用加压空气来控制透析液 的流动、关闭安全夹以及执行其它重要功能。将包括由机电螺线管控制的挡板机构的空气 阀称为挡板阀并且在一些气动透析机中使用该空气阀。
[0003] 为了确保患者的安全，经常检查气动控制透析机中的压力以查看是否发生了任何 压力泄漏。例如经由阀中的橡胶和塑料材料的气体扩散可以引起恒定的低水平的泄漏率。 因而，一些安全系统在这种恒定泄漏率与更为担忧的泄漏率之间进行辨别。警报系统必须 设置在刚好在这种恒定泄漏率以上的阈值处，但即使是恒定泄漏率也可以根据不同的阀而 变化。此外，针对任何给定值，例如由于温度波动和高度波动，因而恒定泄漏率可以随时间 经过而变化。
[0004] 在微小外来颗粒落在挡板阀的挡板和塑料壳体之间的情况下，也可以发生小泄 漏。尽管使用空气过滤器来防止外来颗粒进入气动系统及其气体阀，但一些外来颗粒仍进 入系统。如100微米或小于100微米、或者50微米或小于50微米那样小的颗粒可以进入 气体阀，粘贴在挡板上，并且引起泄漏。颗粒有时还可以嵌入在构成挡板的弹性体材料中， 尤其是在挡板由软橡胶制成的情况下。
[0005] 尽管由外来颗粒污染导致的空气阀轻微泄漏可能不会对患者造成危险，但如果透 析机无法在这种泄漏和真正危险的泄漏之间进行区分，则该机器可能认为泄漏较严重从而 不必要地关机。
[0006] 存在对于可以检测由外来颗粒污染所引起的阀泄漏并且自动采取措施以修理该 泄露的气动操作透析机的阀系统的需要。还存在对于包括用以清洁具有外来颗粒的阀挡板 的自清洁模式的挡板阀系统和方法的需要。还存在对于可以自动检测由外来颗粒污染引起 的泄漏并且执行自清洁模式以试图清洁阀挡板的挡板阀系统和方法的需要。
【发明内容】
[0007] 根据本发明，针对气动操作透析机提供可以检测由外来颗粒污染所引起的阀泄 漏、并且自动采取措施以修理该泄漏的阀系统。提供包括用以清洁具有外来颗粒的阀挡板 的自清洁模式的挡板阀系统和方法。
[0008] 根据本发明，提供一种阀系统，该阀系统包括：机电螺线管；包括磁挡板的气体 阀；与机电螺线管电气连通的电源；以及控制器。控制器控制电源以供给用于使机电螺线 管移动至默认位置与完全启动位置之间的中立位置的中间电压。通过这样，使磁挡板维持 在两个气体口之间的中立位置，并且可以使用口之间的气流来清洁磁挡板的异物。控制器 还可以在处于中立位置的情况下向机电螺线管提供变化电压以使磁挡板振动，并且进一步 帮助移除外来颗粒。
[0009] 阀系统还可以包括与气体阀的出口可操作地连通的压力传感器，并且传感器可以 被配置为对出入出口的流体的压力进行感测。可以包括被配置为将表示压力传感器所感测 到的压力的反馈信号传送至控制器的电路。控制器可以被配置为控制电源以基于反馈信号 升高、降低或维持电压，使得出入出口的流体的压力维持在可接受的压力范围内。可以使用 反馈信号来确保机电螺线管将挡板维持在两个气体口之间的中立位置。
[0010] 阀系统可以包括与机电螺线管电气连通的集成电路（IC)和主供电器。在一些情 况下，可以使用第一电源和第二电源来分别向机电螺线管提供直流（DC)供电和交流（AC) 供电。可以设置与IC或第二电源电气连通并且还与机电螺线管电气连通的开关。可以使 用控制器来启动开关以在清洁模式位置和正常工作模式位置之间改变。在将开关切换至清 洁模式位置的情况下，开关可以使IC或其它电路形成用于控制机电螺线管的不同的电路。 例如，在使用两个电源的情况下，清洁模式位置可以形成使得从第二电源供给的电力能够 激活机电螺线管的电路。从而在一些情况下，可以施加并且使用交流电流在挡板维持在中 立位置的同时振动挡板。振动可以使颗粒从挡板去除。在正常操作模式中，开关可以被配 置为经由IC形成不同的电路，或者关断从第二电源至机电螺线管的电气连接。
[0011] 本发明还提供用于清洁例如透析机的气动系统中的挡板阀的磁挡板的方法。方法 可以包括对包含磁挡板的气体阀的机电螺线管施加激活电压。激活电压可以具有足够的强 度以激活机电螺线管，并且将挡板从挡板关闭第一气动口的第一位置移动至磁挡板维持在 第一气动口与不同的第二气动口之间的中立位置。机电螺线管可以被配置为使得在施加大 于激活电压的第二电压时将磁挡板移动至关闭第二气动口的第二位置。方法还可以需要维 持激活电压以将磁挡板维持在第一气动口与第二气动口之间的中立位置。在磁挡板维持在 中立位置的情况下，气体可以绕磁挡板流动。气流可以来自例如作为压加的第二气动口， 并且流至例如作为真空口的第一气动口。在将挡板维持在中立位置的情况下，气流可以例 如通过去除粘贴于挡板的外来颗粒来影响磁挡板的清洁。对螺线管施加交流电压或变化的 直流电压，这可以通过使挡板振动和/或压力变化来进一步加强清洁操作。
【附图说明】
[0012] 并入并且构成本说明书的一部分的附图示出本发明的具体实施例，并且与具体实 施例的详细说明一起用于解释本发明的原理。
[0013] 图IA是可以根据本发明来控制的挡板阀的前右侧视立体图，该图示出在未对各 螺线管线圈施加电压的情况下挡板处于关闭真空入口（inlet vacuum port)的第一位置。
[0014] 图IB是沿图IA中的50-50线截取的图IA所示的挡板阀的前视截面图，该图示出 在未对螺线管线圈施加电压的情况下挡板处于关闭真空入口的第一位置。
[0015] 图IC是图IB所示的阀挡板的前视截面图，但其中在对螺线管线圈施加激活电压 的情况下挡板处于关闭压力入口的第二位置。
[0016] 图ID是图IB和IC所示的挡板阀20的前视截面图，但其中对螺线管线圈施加中 间电压并且挡板具有在真空入口与压力入口之间的中立位置。在挡板处于中立位置的情况 下不关闭任一口，并且空气可以绕挡板流动以去除粘贴于挡板的颗粒。
[0017] 图2是可以根据本发明来控制的其它挡板阀的侧视截面图，其中对螺线管线圈施 加中间直流电压，挡板具有在真空入口和压力入口之间的中立位置，并且同时对螺线管线 圈施加交流电压以振动挡板并且去除粘贴于挡板的颗粒。
[0018] 图3是可以在根据本发明的阀系统中使用的挡板的侧视图。
[0019] 图4是包括图3所示的挡板并且可以在根据本发明的阀系统中使用的空气阀的侧 视立体图，其中已经移除了空气阀的外壳以使得可以看见挡板的定位。
[0020] 图5是图3所示的挡板的放大图并且示出粘贴于挡板的封闭盘的外来颗粒。
[0021] 图6是根据本发明的微控制器自动阀驱动器的示意电路图并且可以使用该微控 制器自动阀驱动器来控制挡板阀执行自清洁操作。
[0022] 图7是根据本发明的闭环系统的示意电路图，其中可以使用该闭环系统来自动确 定要施加于螺线管线圈的用以将挡板维持在中立位置的适当的中间直流电压。闭环系统还 包括图6所示的微控制器自动阀驱动器，并且使用来自与图6所示的气动阀装置的出口可 操作地连接的压力传感器的信号作为反馈信号。
【具体实施方式】
[0023] 根据本发明，提供用以清洁气体阀的方法，并且可以使用该方法来清洁气动操作 透析机中的空气阀。尽管这里参考透析机来详细说明本发明，但应当理解，本发明还包含使 用这里所述的系统和方法来清洁除透析机外的其它环境中的气体阀。然而，为了便于充分 理解本发明，参考气动操作透析机。
[0024] 在气动操作透析机中，在检测到可能由气体阀挡板的外来颗粒污染引起的小泄漏 的情况下，可以停止透析机的工作并且可以执行挡板清洁操作。挡板清洁操作可以是非自 动的、半自动的或全自动的。为了去除或移除可能引起所检测到的泄漏的外来颗粒，清洁操 作需要对挡板进行操作。然后清洁操作涉及复查压力以查看是否修理了泄漏，如果修理了 泄漏，则可以恢复透析机的正常使用。
[0025] 清洁操作或自清洁模式可以涉及用于从气体阀挡板去除外来颗粒的各种操作技 术中的任何技术。在第一技术中，挡板可以在关闭第一阀口的第一位置与关闭第二阀口的 第二位置之间来回切换。可以通过对连接至挡板的机电螺线管间歇地施加激活电压来实现 挡板的来回切换。激活电压可以具有足够的强度以克服诸如将挡板正常地维持在关闭其中 一个阀口的第一位置的弹簧力等的偏置。激活电压可以具有足够的强度以完全启动螺线管 并且将挡板移动至其关闭不同的阀口的完全延伸的第二位置。通过移除所施加的电压，偏 置力可以具有足够的强度以将挡板移动回至其原本的第一位置。在三次、五次、十次、二十 次或更多次来回之后，可以去除挡板上的外来颗粒，由此修理泄漏。在清洁操作之后，则可 以检查阀、或者来自阀的压力或真空，以判断清洁挡板的过程是否成功。
[0026] 在另一清洁操作中，对阀进行操作以将挡板在中立位置上维持例如预定时间段的 一段时间。可以对螺线管线圈施加对作用在挡板上的力进行平衡的电压，以使得挡板可以 维持在两个阀口之间的中间位置。该电压可以是直流电压、交流电压或它们的组合。作用 力可以包括例如由螺线管弹簧与来自阀口的气体压力和真空力一起提供的偏置力。通过将 挡板置于中立位置，气体将能够绕挡板移动并且例如通过从真空口吸出在挡板上存在的外 来颗粒来将其从挡板吹走并且移除。施加于螺线管的激活电压可以变化以使得挡板来回移 动，以更接近、再远离开两个相对的气动口。在一些情况下，可以在不接触任一口的情况下 执行挡板向着和远离口的脉动。例如可以使用表示所感测到的压力的反馈信号来判断在清 洁操作期间挡板是否维持在中立位置。在清洁操作之后，则可以检查阀、或者来自阀的压力 或真空以判断清洁挡板的过程是否成功。
[0027] 在另一清洁操作中，对阀进行操作以将阀在中立位置上维持一段时间，对螺线管 线圈施加对作用在挡板上的力进行平衡的第一电压以使得挡板维持在两个阀口之间的中 间或中立位置。可以设置集成电路以使得还施加交流电压以振动挡板。第一电压可以是直 流电压、交流电压或它们的组合。与交流电压组合的第一电压可以引起交流信号的直流偏 移。作用力可以包括偏置力和来自阀口的气体压力和真空力。偏置力例如可以包括螺线管 弹簧、磁体、吸引螺线管磁体的铁或金属件、排斥螺线管磁体的铁或金属件、或电磁体等。通 过将挡板置于中立位置，气体将能够绕挡板移动并且使从挡板振落的外来颗粒经由真空口 从阀吸出。例如可以使用表示所感测到的压力的反馈信号来判断在清洁操作期间挡板是否 维持在中立位置。在清洁操作之后，则可以检查阀、或者来自阀的压力或真空以判断清洁挡 板的过程是否成功。
[0028] 在这里所公开的清洁操作中的任一清洁操作中，可以设置反馈电路来控制施加于 机电螺线管的电压。可以通过感测进入或排出气体阀的口的气体的压力来生成反馈信号。 可以使用压力变送器来感测阀口处的压力，并且可以设置电路来生成表示所感测到的压力 的反馈信号并且将该反馈信号发送至控制器。控制器可以使用该反馈信号来调整发送至机 电螺线管的激活电