一种用于手功能康复设备气泵测试装置及测试方法

【】本发明涉及医疗器械，具体地说，是一种用于手功能康复设备气泵测试装置及测试方法。

背景技术

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背景技术：

1、目前，手部康复训练设备的核心器件为气泵，气泵的性能及寿命与工况关系密切，现有的气泵的检测条件单一且难以评估其在实际工况下的性能，而气泵随着使用时间的增加，各方面的性能指标会不断变差直至失效；然而气泵供应商却只能提供单个元器件基于空载和特定测试负载的测试结果，典型气泵的标准参数曲线如图1所示，示意了空载状态下气泵内压力和流量的关系，但手部康复训练设备中气泵的负载状态与气泵供应商的空载状态完全不同，无法用来评估气泵在手部康复训练设备工况下的性能。而部分气泵工厂的体系并不完善，无法保证来料的质量与一致性；且手部康复训练设备中气泵的负载状态与气泵供应商的空载状态完全不同，无法用来评估手部康复训练设备工况下的性能。

2、再有就是其结构与成本，就低成本的手部康复训练设备气泵而言，正压气泵可以较容易的实现远高于大气压的压力，能轻易的满足产品需求，而负压气泵负压的极限真空也就是一个负的大气压约-101.3kpa。单个气泵要达到-80kpa的压力需要体积及功率较大，极低成本的应用一般采取两个负压气泵串联，但气泵串联会影响位于后级的第一负压气泵的寿命，加快寿命的损耗，故对于此种应用环境尤其更需要一个控制策略避免降低串联负压气泵的寿命，甚至延长寿命的方法。多数通过动态的调整气泵运行的状态可降低噪声及寿命延长，比如到达工况压力后降低气泵的电压维持工况，在正负压气泵切换前极短的时间内停止泵的运行，靠气动手套的保压来维持过度状态和平滑的切换；负压气泵控制策略包括软启动、差异化pwm驱动控制降额及关泵保压，所述软启动包括降低启动电流以消除电火花，能够降低有刷电机电刷的烧蚀。现有技术中也存在一些电动气泵的检测装置，但无法真实模拟手部康复训练设备的正负压气泵运转和准确测试气泵各个性能和寿命。

3、中国专利申请：cn 211038992 u公开了一种电动气泵测试台，包括测试柜体和控制柜体，控制柜体操作控制测试柜体的测试，测试柜体内设有采集单元和充气排气系统，采集单元包括压力传感器、电流电压变送器和流量传感器，测试柜体的架体为隔音箱，隔音箱内置噪音传感器，充气排气系统设有电动气泵、储气罐和排气切换开关，电动气泵和储气罐均设有排气阀，电动气泵向储气罐充气，控制柜体内设有工控机和电气系统，电气系统设置有电连接的plc、显示器、电源总开关、继电器、接触器、输出控制板和控制键盘，工控机用来采集由采集单元所采集的信号。本实用新型能够检测气压、电压、电流、流量、噪音与时间，测试过程程序化运行，即时显示测试数据，对电动气泵能够进行疲劳测试。但该专利中测试的气泵为电动气泵，无法模拟手部康复训练设备中的正负压气泵交替运转的状况，不能得到准确的寿命预测和各个性能测试数据。

4、综上所述，亟需一种不仅能根据不同手部康复训练设备进行气路布置，较好的模拟真实产品中气泵的工况，且通过一套完整的系统确认泵阀噪声、流量、温升、气压、寿命等各项性能指标，获得真实的气泵的性能数据，还具有系统化以及能全面有效评估气泵性能的功能，并大幅度缩短气泵的测试周期的用于手功能康复设备气泵测试装置及测试方法。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本发明的目的是，提供一种不仅能根据不同手部康复训练设备进行气路布置，较好的模拟真实产品中气泵的工况，且通过一套完整的系统确认泵阀噪声、流量、温升、气压、寿命等各项性能指标，获得真实的气泵的性能数据，还具有系统化以及能全面有效评估气泵性能的功能，并大幅度缩短气泵的测试周期的用于手功能康复设备气泵测试装置及测试方法。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

3、一种用于手功能康复设备气泵测试装置，包括主控板、上位机、待测泵、多通阀、气动手套和检测单元模组，所述主控板分别多通阀、检测单元模组、待测泵和上位机电性连接，以根据所述上位机的工况指令控制待测泵和检测单元模组的工作状态；

4、所述主控板用于将检测单元模组测试的至少一种数据打包为数据包上传至上位机，以等待上位机的停止指令，当所述主控板获取到停止指令时，所述主控板用于控制所述待测泵和所述检测单元模组停止工作；所述待测泵包括第一待测泵和第二待测泵；

5、当所述待测泵测试时，所述主控板用于控制待测泵的工作状态，以驱动所述气动手套运动；所述主控板还用于控制所述多通阀的工作状态，以控制所述气动手套的运动周期。

6、作为一个优选例，所述多通阀设有第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口和第二端口分别连接第一待测泵和第二待测泵，所述第三端口连通气动手套。

7、作为另一优选例，所述检测单元模组包括温度检测计、噪声检测计、气压检测计和流量检测计中的至少一种，能检测温度数据、噪声数据、气压数据和流量数据中的至少一种数据。

8、作为另一优选例，所述第一待测泵为一个正压气泵，所述第二待测泵可为串联的两个负压气泵或单独一个负压气泵，串联的两个负压气泵为第一负压气泵和第二负压气泵。

9、为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：

10、一种用于手功能康复设备气泵测试方法，用于控制所述上述任一所述的装置，所述方法包括以下步骤：

11、s1、将所述用于手功能康复设备气泵测试装置上电后，主控板进入初始化状态，以等待上位机的运行指令，所述运行指令用于设置待测泵和多通阀的工作状态；

12、s2、所述主控板获取所述运行指令后进入测试状态，根据所述运行指令控制所述待测泵的工作状态，以驱动所述气动手套运动；

13、s3、所述主控板控制所述多通阀的工作状态，以控制所述气动手套的运动周期；

14、s4、所述主控板控制检测单元模组在待测泵测试时检测温度数据、噪声数据、气压数据和流量数据中的至少一种数据；

15、s5、所述主控板将所述至少一种数据打包为数据包上传至上位机，以等待所述上位机的停止指令；

16、s6、当所述主控板获取到停止指令时，所述主控板控制所述待测泵和所述检测单元模组停止工作。

17、作为一个优选例，所述主控板将所述至少一种数据打包为数据包上传至上位机，以等待所述上位机的停止指令时，包括：

18、1)、所述主控板控制两个待测泵交替循环运行，以使所述气动手套按照负压运动周期与正压运动周期交替循环运动；

19、2)、在观测周期内设置n个运动周期，每个运动周期内包括m个采样周期，所述主控板在每个所述采样周期均将所述至少一种数据打包为数据包上传至上位机；n和m为任意正整数；

20、3)、所述上位机根据所述数据包生成拟合曲线，根据所述拟合曲线生成判定区间；

21、4)当所述上位机确认所述数据包中的至少一个数据超出所述判定区间时，判定所述待测泵失效，向所述主控板发送停止指令。

22、作为另一优选例，所述主控板获取所述运行指令后进入测试状态，根据所述运行指令控制所述待测泵的工作状态，以驱动所述气动手套运动，包括：

23、a)当确认待测泵为包括串接的第一负压气泵和第二负压气泵时，上位机控制所述主控板以脉冲宽度调制驱动所述第一负压气泵和所述第二负压气泵在第一时段内由初始状态加速运行至满功率状态；

24、b)检测到负压的气压数据达到设定额定值时，上位机控制所述主控板以脉冲宽度调制驱动所述第一负压气泵以第一占空比维持运行，以脉冲宽度调制驱动所述第二负压气泵以第二占空比维持运行，以延长所述第一负压气泵和所述第二负压气泵的寿命；

25、在负压运动周期结束前的第二时段，上位机控制所述主控板关闭所述第一负压气泵和所述第二负压气泵并保压，以使负压运动周期结束时的气压数据与正压运动周期开始时的气压数据平滑过渡。

26、本发明优点在于：

27、1、本发明根据实际使用场景及负载设计，弥补了现有的手功能康复设备的气泵无法在实际负载工况状态下组合验证的问题，能较好的模拟真实产品中气泵的工况，通过一套完整的系统获得真实的气泵的性能数据，包括气压、噪声、流量、温升、寿命等，且实际的待测泵结构多样，本技术能通过上位机控制准确模拟使用时各个待测泵的运转，以达到减少气泵磨损和降低功耗的作用，从而获得准确的各项性能进行寿命预测。

28、2、本发明具有系统化以及能全面有效评估气泵性能的功能，设有上位机能根据所得数据包生成拟合曲线，根据拟合曲线生成判定区间，当上位机确认数据包中的至少一个数据超出所述判定区间时，判定待测泵失效，向所述主控板发送停止指令，而各项检测结果将由主控板通过485通讯读取并通过串口通讯实时上传至电脑，电脑程序获取数据，进行数据处理、运行判断和推算，从而评估气泵的真实性能变化及实际寿命时长，系统化的评估也能大幅度缩短气泵的测试周期。

29、3、本发明能测试评估不同型号的手功能康复设备，内部气路根据实际产品的气路布置，用产品标准化的气嘴模块，从而对接不同产品的气动手套作为真实的负载，多通阀也呈模块化设计，为可更换部分，可以兼容多种不同产品不同型号规格的待测泵，确保检测数据的一致性和稳定性，实现模拟工况跟实际产品基本一致，达到实现准确测量、判断气泵性能和寿命的目的。