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CN103429281B - 用于管理递送到组织部位的减压的系统和方法 - Google Patents

用于管理递送到组织部位的减压的系统和方法 Download PDF

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CN103429281B CN201280012272.2A CN201280012272A CN103429281B CN 103429281 B CN103429281 B CN 103429281B CN 201280012272 A CN201280012272 A CN 201280012272A CN 103429281 B CN103429281 B CN 103429281B
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Abstract

在此描述的说明性实施例涉及一种用于管理在组织部位处的减压的设备和方法。该设备包含用于供应减压以便向组织部位施加减压的一个泵和与该泵连接以推进该泵的一个电机。该设备进一步包含与该电机电连接的一个驱动系统，包括一个电源，该电源在操作期向该电机提供处于基本上恒定的电流的并且具有足以在操作期供应目标减压的量值的直流功率来源。该驱动系统还包括一个控制器，该控制器在不使用压力传感器直接测量减压的情况下通过测量通过电机的电压以确定电机电压是否保持在用于维持与目标减压接近的由泵所供应的减压所必需的预定电压操作范围之内来监测电机上泵的负载。

Description

用于管理递送到组织部位的减压的系统和方法
相关申请的交叉引用
本发明根据35U.S.C.§119(e)要求2011年4月20日提交的美国临时专利申请序列号61/477,406的申请的权益，该临时专利申请出于所有目的通过引用结合在此。
发明背景
1.技术领域
本发明总体上涉及组织治疗领域，且更确切地说，涉及一种用于施加递送到组织部位的减压的系统和方法。
2.相关技术说明
临床研究和实践已经显示，在组织部位附近提供减压增进并加速该组织部位处的新组织生长。这一现象的应用众多，但施加减压已经在伤口治疗方面特别成功。使用减压治疗伤口在医学界中有时称为“负压组织治疗”、“减压疗法”或“真空疗法”。此类治疗提供许多益处，包括愈合更快和肉芽组织形成增加。
在组织部位处由减压治疗系统所引起的减压可能需要适当地加以管理以增加减压治疗的有效性。另外，可能需要检测并修正减压治疗系统的组件中的泄漏和堵塞以维持有效治疗。举例来说，连接减压源(如真空泵)到组织部位的管子中的泄漏或堵塞可能破坏正在被给予组织部位的减压治疗。减压治疗系统的管理或控制总体上可以称为“泵压控制”或“压差控制”。
在一个目前使用的泵压控制系统中，在泵出口处测量压力，即“供应压力”，并且将该压力馈送到控制系统，该控制系统驱动泵以便在泵出口处达到目标压力。这类控制系统利用压力传感器来测量在泵出口递送的供应压力。另一个目前使用的泵压控制系统还利用靠近组织部位的第二压力传感器测量组织部位附近的压力，即“施加压力”。控制系统还可以被编程以比较供应压力与施加压力，从而确定压差，即它们之间的“施加压差”。施加差压提供关于组织部位与泵之间发生的泄漏或堵塞的信息。
目前使用的差压控制系统采用两个传感器测量泵出口与组织部位两处的压力。比较通过这两个传感器测量到的压力，以便可以鉴定减压治疗系统中泄漏或堵塞的发生。然而，当前差压控制系统所使用的这两个传感器增加了这类系统的尺寸、重量、成本和复杂性。举例来说，使用两个传感器增加了减压治疗系统所用的电子电路和功率的量。另外，比较两个不同传感器的测量值需要减压处理系统包括用于进行比较的电路和软件。当前差压控制系统所需的另外的组件降低了那些系统被用于治疗低严重程度伤口和非卧床病人的伤口的能力。另外，这类系统所需的另外的组件增加了减压治疗系统的突出性(obtrusiveness)和重量，从而增加了病人的不便并限制了病人的行动。用于向该系统提供反馈的离散压力传感器不仅昂贵，而且作为连接到负压伤口护理系统的气动回路的另一项输入物增加了伤口感染的可能性。
发明简述
为了减轻关于减压治疗系统的现有问题，在此描述的说明性实施例涉及一种用于管理递送到组织部位的减压的设备和方法，且更确切地说是一种在不使用压力传感器的情况下控制供应压力的设备和方法。该设备包括一个减压源，该减压源包括驱动泵以产生减压的一个电机。该减压经由一个递送管被递送到组织部位。该设备包括一个控制器，该控制器向泵用电机提供恒定电流并且在不使用压力传感器的情况下监测通过该电机的电压以便确定并控制供应压力。此类控制器的制造商或护理者设定了控制器的目标压力和其他参数以便递送并控制供应压力作为施用于组织部位的减压疗法。压力传感器可以出于如上所述计算差压的目的用于测量施加压力，但对于在此描述的说明性实施例的目的并非必需的。
一个说明性实施例提供了一种用于管理递送到组织部位的减压的设备。该设备包含用于供应减压以便向组织部位施加随时间而变化的减压的一个泵，和与泵连接以便在随减压而变化的速度下推进泵的一个电机。电机可以是直流电(DC)电机或交流电(AC)电机，后者由将直流电转换为用于该AC电机的交流电的逆变器驱动，两者都被称为DC驱动的电机。在任一种情况下，该设备进一步包含与该电机电连接的一个驱动系统，该驱动系统包括一个电源，该电源在操作期为该电机提供处于基本上恒定电流下并且具有足以在操作期供应目标减压的量值的直流电源。该驱动系统还包括一个控制器，该控制器在不使用压力传感器直接测量减压的情况下通过测量通过电机的电压以确定电机电压是否保持在用于维持与目标减压接近的由泵所供应的减压所必需的预定电压操作范围之内来监测该电机上泵的负载。
说明性实施例还包括当测量电压在预定电压操作范围之外时执行功能的驱动系统。在一个实施例中，测量到的电机电压可能降到该电压操作范围以下，根据推理表明供应压力接近目标压力，使得驱动系统将电机与恒定电流源断开。在另一个实施例中，测量得到的电机电压可能形成超出该电压操作范围的尖峰，根据推理表明供应压力已经由于显著泄漏而降到目标压力以下，使得驱动系统增加功率以使电机运转得更快并且可能的话补偿压力损失。除这些实施例之外，驱动系统执行其他功能。
说明性实施例还提供一种用于管理递送到组织部位的减压的方法。该方法向泵用电机提供恒定电流并且测量通过电机的电压以确定并控制供应压力。该方法基于由病人或护理者设定的目标压力和其他参数确定并控制供应压力。该方法基于比较执行减压管理功能。
附图简要说明
通过参看以下详细描述在结合附图时可以获得对本发明的方法和设备的更全面的理解，在附图中：
图1是根据本发明的一个说明性实施例的一种用于管理在组织部位处的减压的设备的方块图；
图1A是根据本发明的一个说明性实施例的一个多腔管的透视图；
图2是说明根据本发明的一个说明性实施例的一种用于管理在组织部位处的减压的方法的流程图；
图3是根据本发明的一个说明性实施例的用于向驱动泵的DC电机提供恒定电流的第一电机驱动系统的详细方块图；
图4是说明根据本发明的一个说明性实施例的一种用于控制驱动泵从而产生减压的DC电机的方法的电路逻辑图；
图5A是说明根据本发明的一个说明性实施例的电机驱动系统的压力控制的图，其中x轴表示以秒为单位的时间并且y轴表示随时间而变的以托(mmHg)为单位的由泵产生的压力；
图5B是说明与在图5A指示的时段内产生的压力相应的电机电流和电压的电路波形的图；
图6是根据本发明的一个说明性实施例的用于向驱动泵的DC电机提供恒定电流的第二电机驱动系统的详细方块图；以及
图7A-7C是根据本发明的一个说明性实施例的用于向驱动泵的DC电机提供恒定电流的第三电机驱动系统的详细电路示意图，其中一些部分与根据本发明的一个说明性实施例的图6的电机驱动系统类似。
优选实施方案的详细说明
在以下对优选实施例的详细说明中，参看了形成本文的一部分的附图，并且其中通过图解的方式示出了可以用来实践本发明的特定优选实施例。这些实施例足够详细地进行了说明以使得本领域的普通技术人员能够实践本发明，并且应当理解的是可以利用其他实施例并且在不偏离本发明的精神或范围的情况下可以作出合乎逻辑的结构的、机械的、电力的、以及化学的改变。为了避开本领域的普通技术人员实践本发明所不需要的细节，该说明可能省略了本领域的技术人员已知的某些信息。因此以下详细说明不应当被理解为限制性的意义，并且本发明的范围仅仅由所附的权利要求书限定。
在此描述的说明性实施例提供一种用于管理递送到组织部位的减压的设备和方法。减压总体上是指小于正在经受治疗的组织部位处的环境压力的一个压力。在大多数情况下，这个减压将小于病人所处位置的大气压。尽管术语“真空”和“负压”可以用来描述施加于组织部位的压力，但是施加于组织部位的实际压力可以显著小于通常与完全真空相关联的压力。与这一术语相一致，减压或真空压力的增加是指绝对压力相对降低，而减压或真空压力的降低是指绝对压力相对增加。
该设备包括产生减压的一个减压源。减压源是能够产生减压的任何装置。在一个实施例中，减压源包含一个电机和泵，其中该电机驱动该泵产生减压。减压经由一个递送管递送到组织部位。该设备还可以包括一个压力传感器，该压力传感器是能够测量或检测压力的任何装置。压力传感器检测组织部位处的实际减压，即施加压力。用于测量施加压力的压力传感器是该设备中所包括的唯一压力传感器，不过该压力传感器不是系统操作所必需的。
该设备还包括一个控制器。控制器是能够处理数据(如来自压力传感器的数据)的任何装置。控制器还可以控制该设备的一个或多个组件的操作。控制器还向减压源的电机提供恒定电流并且监测通过电机的电压以确定并控制由泵产生的供应压力。在一个实施例中，当由压力传感器检测到的组织部位处的施加压力超过目标压力时，减压源产生一个降低的供应压力。在另一个实施例中，当目标压力超过由压力传感器检测到的组织部位处的施加压力时，减压源产生一个升高的供应压力。
该设备还可以包括与递送管连接的一个泄压阀。泄压阀是能够降低减压的任何阀。在此实施例中，当由单个压力传感器检测到的施加的压力以一个预定阈值超过目标压力时，可以打开泄压阀以降低组织部位处的施加压力。如在此所用，术语“连接”包括经由一个独立的物体连接。举例来说，如果泄压阀和递送管都与第三物体连接，那么泄压阀可以与递送管连接。术语“连接”还包括“直接连接”，在此情况下两个物体以某种方式彼此接触。术语“连接”还涵盖彼此相连的两个或更多个组件，因为这些组件中的每一个都是由同一件材料形成的。
该设备包括一个指示器。指示器是能够发出信号的任何装置。举例来说，指示器可以向设备使用者(例如病人或护理者)发出信号。当控制器确定由单个压力传感器测量到的施加压力对由减压源产生的供应压力升高无响应时，指示器发出信号。“无响应”可以指如通过压力传感器所测量，由减压源产生的供应压力升高对施加压力不存在影响。关于由单个压力传感器测量到的施加压力的响应度的另外的细节提供于如下所述的说明性实施例中。
说明性实施例还提供一种用于管理递送到组织部位的减压的方法。该方法确定目标压力。目标压力可以是由使用者或设备(如控制器)设定的任何减压。该方法使用压力传感器检测组织部位处的施加压力。该方法向泵用电机提供恒定电流并且监测通过电机的电压以确定并控制供应压力。该方法基于由病人或护理者设定的目标压力和其他参数确定并控制供应压力。该方法基于比较执行减压管理功能。该方法基于比较执行减压管理功能。减压管理功能是该设备的任何或所有组件的任何操作、功能或活动。减压管理功能还可以由使用者执行。
在一个实施例中，基于比较执行减压管理功能包括响应于超过目标减压的实际减压而降低由减压源产生的产生减压。在另一个实施例中，该方法响应于以一个预定阈值超过目标减压的实际减压而打开降低在组织部位处的实际减压的泄压阀。在另一个实施例中，该方法通过响应于以一个预定阈值超过目标减压的实际减压而断开减压源来消除产生的减压。
在另一个实施例中，基于比较执行减压管理功能包括响应于超过实际减压的目标减压而增加由减压源产生的产生减压。在此实施例中，该方法可以响应于在组织部位处的实际减压对产生减压升高无响应而使用指示器发出信号。
在一个实例中，当组织部位处的实际减压未能响应于产生减压升高而在一个预定时段内升高时，组织部位处的实际减压对产生减压升高无响应。在另一个实例中，当组织部位处的实际减压未能响应于产生减压升高而在一个预定时段内达到目标减压时，组织部位处的实际减压对产生减压升高无响应。在一个特定非限制性实例中，预定时段可以在4到6秒的范围内。
1.减压治疗系统的描述。
现转向图1，根据本发明的一个说明性实施例描绘一种用于管理递送到组织部位的减压的设备的方块图。确切地说，图1示出了用于管理组织部位105处的减压的减压治疗系统100。减压治疗系统100可以用于向组织部位105施用减压治疗。组织部位105可以是任何人类、动物、或者其他生物体的身体组织，包括骨组织、脂肪组织、肌肉组织、皮肤组织、血管组织、结缔组织、软骨、肌腱、韧带、或者任何其他组织。虽然组织部位105可以包括伤口、患病组织或有缺陷的组织，但组织部位可以进一步包括未受伤、未患病或无缺陷的健康组织。向组织部位105施加减压可以用于促进渗出物和其他液体从组织部位105排出以及促进另外的组织的生长。在组织部位105是一个伤口部位的情况下，肉芽组织的生长和渗出物和细菌的去除促进伤口愈合。向未受伤或无缺陷的组织(包括健康组织)施加减压可以用于促进可能被采集并移植到另一个组织位置的组织的生长。
施加于组织部位105的减压是由减压源110产生。减压源110可以是任何类型的手动、机械或电动操作的泵。减压源110的非限制性实例包括由储能驱动并且能够产生减压的装置。这些储能减压源的实例包括但不限于由压电能、弹簧储能、太阳能、动能、储存在电容器中的能量、燃烧和由斯特林(Sterling)或类似循环形成的能量驱动的泵。减压源110中可以使用或包括的另外其他装置和工艺包括注射器、导螺杆、棘轮、时钟机构驱动装置、钟摆驱动装置、手动产生器、渗透工艺、热加热工艺和通过冷凝产生真空压力的工艺。在另一个实施例中，减压源110可以包括由电机114驱动的泵112，其中该电机是由电池(未图示)供电的直流电机。优选地，泵112使用少量功率并且能够在电池单次充电后操作较长的时段。
减压源110经由敷料115向组织部位105提供减压。敷料115包括歧管120，它可以被放置成与组织105相邻或接触。歧管120可以是一种能够被放置成与组织部位105接触并且将减压分配到组织部位105的生物相容性多孔材料。歧管120可以由泡沫、纱布、毡垫或适合于具体的生物学应用的任何其他材料制成。歧管120可以包括多个流动通道或路径以便于减压或流体进出组织部位105的分配。
在一个实施例中，歧管120是一种多孔泡沫，并且包括充当流动通道的多个互相连接的孔(cell)或孔隙(pore)。多孔泡沫可以是聚氨酯开孔网状泡沫，例如由德克萨斯州(Texas)圣安东尼奥(SanAntonio)的动能概念公司(KineticConcepts,Inc.)制造的GranuFoam。如果使用一种开孔泡沫，那么孔隙率可以变化，但优选地为约400到600微米。流动通道允许贯穿歧管120中具有开孔的部分流体连通。这些孔和流动通道在形状和尺寸上可以是一致的，或者可以包括模式化的或者随机的形状和尺寸变化。歧管的孔在形状和尺寸上的变化引起流动通道的变化，并且这类特征可以用于改变经过歧管120的流体的流动特征。歧管120可以进一步包括多个包括“闭孔”的部分。歧管120的这些闭孔部分含有多个孔，其中大多数并不与相邻孔流体连接。闭孔部分可以被选择性地安置于歧管120中以防止流体穿过歧管120的周边表面传送。
歧管120还可以由在减压治疗系统100使用后不必从病人身体移除的生物可吸收材料构建。适合的生物可吸收材料可包括但不限于聚乳酸(PLA)与聚乙醇酸(PGA)的聚合混合物。该聚合混合物还可以包括但不限于聚碳酸酯、聚富马酸酯和己内酯(capralactone)。歧管120可以进一步用作新细胞生长的支架，或支架材料可以与歧管120结合使用以促进细胞生长。支架是用于增强或促进细胞生长或组织形成的物质或结构，如为细胞生长提供模板的三维多孔结构。支架材料的说明性实例包括磷酸钙、胶原、PLA/PGA、珊瑚羟基磷灰石、碳酸盐或经过加工的同种异体移植材料。在一个实例中，支架材料具有高空隙摩擦(即高空气含量)。
敷料115还包括密封构件125。可以使用密封构件125将歧管120固定于组织部位105。密封构件125可以是用于将歧管120固定在组织部位105处的覆盖物。虽然密封构件125可以是不渗透性的或半渗透性的，但在一个实例中，在歧管120上安装密封构件125后密封构件125能够维持组织部位105处的减压。密封构件125可以是由基于硅酮的化合物、丙烯酸类、水凝胶或水凝胶发泡材料或包括组织部位105所希望的的不渗透性或渗透性特征的任何其他生物相容性材料制成的柔性盖层或膜。密封构件125可以由疏水性材料形成以防止密封构件125吸湿。在一个实施例中，密封构件125被配置成提供与围绕组织的歧管120和组织部位105的密封连接。密封连接可以由沿着密封构件125的周边或在密封构件125的任何部分上安置以将密封构件125固定于歧管120或围绕组织的组织部位105的胶粘剂提供。胶粘剂可以预先安置于密封构件125上，或者可以在即将安装密封构件125之前喷涂或以其他方式施加于密封构件125。
可以使用源管130和递送管135将由减压源110产生的减压施加于组织部位105。源管130和递送管135可以是气体、液体、凝胶或其他流体可以流动通过的任何管。举例来说，来自组织部位105的渗出物可以流动通过递送管135。在图1中，源管线130将减压源110与罐140连接并且递送管135将罐140与敷料115连接。然而，在另一个实施例中，可以使用递送管135将减压源110与敷料115直接连接。
源管130和递送管135可以由任何材料制成。源管130和递送管135可以是柔性的或非柔性的。源管130和递送管135还可以包括流体可以流动通过的一个或多个路径或腔。举例来说，递送管135可以包括两个腔。在此实例中，一个腔可以用于渗出物从组织部位105进入罐140。另一个腔可以用于将流体，如空气、抗细菌剂、抗病毒剂、细胞生长促进剂、灌洗流体或其他化学活性剂递送到组织部位105。产生这些流体的流体源并未在图1中示出。关于在减压治疗系统100中包括多腔管的另外的细节提供于下文。
在一个实施例中，递送管135经由连接构件145与歧管120连接。连接构件145允许流体从歧管120进入递送管135，并且反之亦然。举例来说，使用歧管120从组织部位105收集的渗出物可以经由连接构件145进入递送管135。在另一个实施例中，减压治疗系统100不包括连接构件145。在此实施例中，递送管135可以直接插入到密封构件125或歧管120中，使得递送管135的末端与歧管120相邻或接触。
减压治疗系统100包括罐140。来自组织部位105的液体，如渗出物，可以流经递送管135进入罐140中。罐140可以是能够容纳如气体和液体的流体以及含有固体的流体的任何装置或空腔。举例来说，罐140可以含有来自组织部位105的渗出物。源管130和递送管135可以直接与罐140连接，或者可以经由连接器(如连接器150)与罐140连接。罐140可以是通过递送管135与歧管120流体连接的柔性或刚性罐、袋或囊。罐140可以是独立的罐或者可以与减压源110可操作地组合以便收集渗出物和流体。
减压治疗系统100包括压力传感器155。压力传感器155检测组织部位105处的实际减压，即施加压力。在一个非限制性实例中，压力传感器155是一个硅压阻式压力传感器。压力传感器155是减压治疗系统100中所包括的唯一压力传感器，不包括除压力传感器155以外的其他压力传感器。压力传感器155经由控制管160检测组织部位105处的施加压力。控制管160是气体可以流动通过的任何管。控制管160可以由任何材料制成。控制管160可以是柔性的或非柔性的。同样，控制管160可以包括流体可以流动通过的一个或多个路径或腔。
在图1中，控制管160被显示为通过连接器150。然而，控制管160的放置可以被改变以适应具体需要和应用。举例来说，控制管160可以沿着罐140的外表面途经罐140，或可以绕过罐140。控制管160的与压力传感器155相对的末端可以经由连接器145与歧管120连接。在另一个实例中，控制管160可以直接插入到密封构件125或歧管120中，使得控制管160的一个末端与歧管120相邻或接触。
在另一个实施例中，递送管135和控制管160是单个多腔管中的各个腔。源管130和控制管160也可以各自是单个多腔管中的各个腔。在只使用递送管135使减压源110与歧管120连接的实例中，可以使用单个多腔管使减压源110和压力传感器155都与歧管120连接。转向图2，根据本发明的一个说明性实施例描绘一个多腔管的透视图。确切地说，图1A描绘多腔管190，它可以在减压治疗系统(如图1中的减压治疗系统100)中加以实施。
多腔管190包括两个腔。确切地说，多腔管190包括腔192和194。虽然多腔管190包括两个腔192和194，但多腔管可以具有任意数目的腔，如三个、四个或十个。在一个实施例中，腔192和194中的一个(如腔192)是递送管或源管，如图1中的递送管135和源管130。在另一个实施例中，腔192和194中的一个(如腔194)是控制管，如图1中的控制管160。通过合并递送管、源管和控制管的组合作为单个多腔管中的多个腔，可以减少减压治疗系统中所包括的独立管的数目。管的数目减少简化了减压治疗系统以供使用者使用，并且减轻了携带该减压治疗系统的负重。
压力传感器155可以位于减压治疗系统100上的任何地方。回头参看图1，压力传感器155被显示为远离组织部位105。在此实例中，组织部位105处的减压可以通过允许气体流动的控制管160由位于远处的压力传感器155检测到。同样在此实例中，压力传感器可以直接或间接地与减压治疗系统100的其他位于远处的组件连接，如减压治疗系统100的减压源110、罐140或任何其他图解组件。在另一个实例中，压力传感器155可能不需要使用控制管160来检测组织部位105处的压力。在一个非限制性实例中，压力传感器155与歧管120直接连接或被放置在密封构件125与歧管120之间。
2.控制减压。
减压治疗系统100包括控制管阀165。控制管阀165可以与控制管160连接。控制管阀165可以是能够泄放控制管160中的减压的任何阀。控制管阀165的非限制性实例包括气动电磁阀、比例阀或机械阀。在一个实例中，控制管阀165可以由人手动控制。在另一个实例中，控制管阀165可以由控制器170控制。在一个实施例中，当在控制管160中检测到堵塞时，可以打开控制管阀165以泄放控制管160中的减压。此类堵塞可能发生在例如来自组织部位105的渗出物或其他流体阻塞控制管160时。通过经由控制管阀165泄放控制管160中的减压，可以从控制管160清除堵塞。
减压治疗系统100还包括泄压阀175。泄压阀175可以是与源管130、罐140、连接器150、递送管135、连接器145、减压源110或敷料115中的任一个或任何组合连接的阀。泄压阀175可以是能够泄放组织部位105处的减压的任何类型的阀。泄压阀175的非限制性实例包括气动电磁阀、比例阀或机械阀。在一个实例中，可以打开泄压阀175以泄放组织部位105处的减压。泄压阀175还可以用于管理组织部位105处的减压。关于使用泄压阀175和减压治疗系统100的其他组件来管理组织部位105处的减压的另外的细节提供于下文。
减压治疗系统包括控制器170。控制器170是能够处理数据(如来自压力传感器155的数据)的任何装置。控制器170还可以控制减压治疗系统100的一个或多个组件，如减压源110、泄压阀175、控制管阀165、压力传感器155或指示器180的操作。在一个实施例中，控制器170接收并处理数据(如来自压力传感器155的数据)，并且控制减压治疗系统100的一个或多个组件的操作以管理组织部位105处的施加压力。在一个实施例中，控制器170确定针对组织部位105的目标压力。目标减压可以是使用者可定义的针对组织部位105的减压。目标减压还可以由控制器170确定。在一个实例中，目标压力是提供组织部位105的有效治疗并且考虑到与向组织部位105施加减压相关的安全性问题的减压。
在一个实例中，压力传感器155检测组织部位105处的施加压力并且将减压测量值输入到控制器170。控制器170可以比较从压力传感器155接受到的减压与目标压力以便确定压差，即它们之间的“施加压差”。控制器170可以接着基于施加差压执行或指导减压治疗系统100的组件执行减压管理功能。在一个实施例中，控制器170在基于施加差压执行减压管理功能时，响应于超过目标压力或超过施加差压的最大值的施加压力而降低由减压源110产生的减压，即供应压力。
举例来说，如果减压源110是一个机动化或以其他方式电动操作的减压源，如直流电机114，那么可以减慢电机或电动过程使得减压源110产生减少量的供应压力。在另一个实施例中，控制器170响应于由压力传感器155所测量到的施加压力而简单地断开或关闭减压源110。在另一个实施例中，控制器170响应于由压力传感器155所测量到的减压而打开泄压阀175以降低组织部位105处的施加压力。施加差压的最大值可以由使用者或由减压治疗系统100的组件(如控制器170)设定。在一个实例中，施加差压的最大值是帮助确保组织部位105处的组织安全性的阈值。因此，此实施例可以被实施为使用单个压力传感器155的安全机构。
在另一个实例中，控制器170在基于施加压差执行减压管理功能时，增加由减压源110产生的供应压力。举例来说，若减压源110是一个机动化或以其他方式电动操作的减压源，如电机114，那么可以增加电机或电动过程的步速使得减压源110产生增加量的供应压力。在另一个实施例中，控制器170确定如由压力传感器155所测量的组织部位105处的施加压力对由减压源110产生的供应压力升高的响应性。在一个实例中，控制器170可以检测供应压力何时升高或降低。举例来说，控制器170可能会检测减压源110的电机速度或压缩速度何时升高或降低。可以被控制器170检测到以确定该种升高或降低的其他参数包括电机的电流消耗，它可以指示泵的速度。控制器170还可能会基于由压力传感器155测量到的施加压力与目标压力之间的比较推断由减压源产生的供应压力升高或降低。
在一个实施例中，控制器170响应于如由压力传感器155所测量到的组织部位105处的施加压力对供应压力升高无响应而输入指示器180以便发出一个信号。在一个实施例中，指示器180是一个发光二极管或“LED”。在此实施例中，指示器180响应于组织部位105处的施加压力对供应压力升高无响应而点亮。在另一个实施例中，指示器180是一个发声装置，如扬声器。在此实施例中，指示器180响应于组织部位105处的施加压力对供应压力升高无响应而发出一个声音。
在一些情况下，当组织部位105处的施加压力未能响应于供应压力升高而在一个预定时段内升高时，组织部位105处的施加压力对升高供应压力无响应。该无响应可能指示减压治疗系统100的一个或多个组件(如递送管135或源管130)被堵塞或具有泄漏。举例来说，来自组织部位105的液体(如渗出物)可能已经阻塞递送管135或源管130。在另一个实例中，在沿着递送管135或源管130的一个位置可能已经发生破裂。预定时段可以是任意时段，并且可以由减压治疗系统100的使用者或减压治疗系统100的组件(如控制器170)设定。在一个实例中，预定时段在一秒至十秒或四秒至六秒的范围内。在一个特定非限制性实例中，预定时段为五秒。
在另一个实施例中，当组织部位105处的施加压力未能响应于供应压力升高而在一个预定时段内达到目标压力时，组织部位105处的施加压力对供应压力升高无响应。与先前描述的实施例类似，该种无响应可能指示减压治疗系统100的一个或多个组件(如递送管135或源管130)被堵塞或具有泄漏。
在本发明的另一个实施例中，如果减压源110是真空泵112和电机114，那么一个传感器可以与真空泵112或电机114连接以便测量泵或电机速度。由传感器获得的测量值可以用于推断由泵递送的供应压力，从而提供用于确定泄漏或堵塞是否存在并且区分它们的机制。举例来说，泄漏的检测可以通过监测泵112或电机114中的任一个或两个的速度来执行。如果正在给予减压治疗时发生泄漏，那么泵速或电机速度中的任一个或两个将有可能增加，表明泵正在产生更多的供应压力。如果发生堵塞，那么泵或电机中的任一个或两个的速度将有可能降低。来自泵或电机速度传感器的输出数据可以在泄漏或堵塞状态期间被控制器170使用以便使用指示器180发出一个信号。
在一个特定说明性实例中，减压源110包括一个电机和一个用于检测电机速度的传感器。指示器180可以在电机速度变化达一个阈值量时发出一个信号。阈值量可以是任意量，并且可以由减压治疗系统100的使用者或减压治疗系统100的组件(如控制器170)设定。阈值量可以用有限量、百分比或其任何组合来表示。
现转向图2，根据本发明的一个说明性实施例描绘说明一种用于管理在组织部位处的减压的方法的流程图200。图2中所说明的方法可以由控制器(如图1中的控制器170)，结合减压治疗系统的其他组件(如图1中的减压治疗系统100的组件)来实施。该方法通过确定目标压力并且使用单个压力传感器检测在组织部位处的施加压力开始(步骤201)。该方法比较施加压力与目标压力并且提供一个比较信号，以便如流程图200的其余部分中所说明，基于该比较信号执行减压管理功能。
该方法通过确定施加压力是否超过目标压力而继续进行(步骤205)。如果该方法确定施加压力不超过目标压力，那么该方法升高供应压力(步骤245)。该方法通过确定在一个目标时段后施加压力是否达到目标压力而继续进行(250)。如果施加压力已经达到目标压力，那么该方法终止。然而，如果该方法已经确定在预定目标时段后施加压力尚未达到目标压力，那么该方法致使发出一个警报(步骤260)，它再次终止该方法，向使用者提供一个指示：该系统中可能已经发生泄漏。回到步骤205，如果该方法确定施加压力超过目标压力，那么该方法降低由减压源产生的供应压力(步骤210)。
该方法接着确定施加压力是否超过目标压力达一个预定最大阈值(步骤215)。如果该方法确定施加压力未超过目标压力达预定最大阈值，那么该方法终止。回到步骤215，如果该方法确定施加压力超过目标压力达预定最大阈值，那么该方法确定是否通过打开泄压阀来降低施加压力(步骤220)。如果该方法确定通过打开泄压阀来降低施加压力，那么该方法打开泄压阀以降低组织部位处的施加压力(步骤225)。回到步骤220，如果该方法确定不通过打开泄压阀来降低施加压力，那么该方法确定是否通过断开供应压力来降低施加压力(步骤230)。如果该方法确定通过断开供应压力来降低施加压力，那么该方法断开供应压力源(步骤235)然后终止。回到步骤230，如果该方法确定不通过断开施加压力源来降低施加压力，那么该方法终止。
3.DC电机的电机驱动系统。
在本发明的另一个实施例中，电机114可以是一个DC驱动电机，并且泵112可以是由该DC驱动电机机械驱动的隔膜式。更确切地参看图3至5，控制器170可以包括向DC驱动电机提供恒定电流IC的电机驱动系统300，它优选是具有高到足以驱动隔膜泵302的额定电压VR的有刷DC电机301。电机驱动系统300控制由DC电机301消耗的电流(IM)以便将电机电流IM维持在恒定电流IC水平。选择恒定电流IC以便达到如下电机速度，使隔膜泵302产生接近被使用者选择作为所希望的压力疗法的目标压力PT的供应压力PS。在一个示例性实施例中，DC电机301具有约4.5伏的额定电压VR，并且恒定电流IC在约67毫安下，使得隔膜泵302产生约125mmHg的供应压力PS。
电机驱动系统300可以被合并到控制器170中，该控制器可以继续执行如上所述的功能或者可以被结构化为减压治疗系统100的一个离散组件。电机驱动系统300可以结合或代替感应组织部位105处的施加压力的压力传感器155来操作，并且可以取决于特定应用而利用单腔或多腔管道。压力传感器155向控制器170提供输入数据，用于提供被施加在组织部位105处的压力的直接测量值，它可能与由泵302产生的供应压力PS不同。
在将恒定电流IC施加于DC电机301时的恒定电流模式中，DC电机301通过在高速下空转开始以使供应压力PS从环境压力升高到目标压力PT。最初，通过电机的电压降(VM)形成尖峰达到DC电机301的额定电压VR，然后随着DC电机301响应于供应压力PS升高而减慢，与该电机速度成比例地降低。当供应压力PS达到目标压力PT时，DC电机301减慢到失速点(pointofstalling)，并且电机电压VM按比例地降到一个很低的值。选择失速电压(VS)作为标称电压水平，电机电压VM必需不下降到它以下，然后提供一个信号指示供应压力PS可能已经达到目标压力PT并且DC电机301应该被停止。电机驱动系统300测量电机电压VM，比较电机电压VM与失速电压VS，并且当电机电压VM降到失速电压VS以下时切断进入DC电机301的电流。基本上，当电机电压VM降到失速电压VS以下时，电机驱动系统300在不使用压力传感器直接测量供应压力PS的情况下提供一个间接指示：供应压力PS已经达到目标压力PT。
DC电机典型地使用恒定电压运转，其中电机电流随着DC电机旋转速度增加而降低。当向DC电机施加负载以便减慢DC电机的转子时，经由电机所消耗的电流，即电机电流(IM)增加，从而增加了在这类降低速度下所需的功率。减压系统中的恒定电流电机驱动提供至少两个优于恒定电压电机驱动的优势。首先，当DC电机在恒定电压系统中随着供应压力PS接近目标压力PT而减慢时，渐增的压力负荷导致DC电机消耗更多电流。由于电机电流和电机电压都较高，所以DC电机需要更多功率持续较长时段，在此期间，泵产生接近目标压力PT的供应压力PS。当DC电机301在如上所述的恒定电流系统中减慢时，电机电压VM降低，使得所需功率也降到恒定电压驱动系统的功率需求以下的水平。
其次，当电机电压VM降到失速电压VS以下时，假定供应压力PS接近如上所述所希望的目标压力PT，那么可以断开DC电机301。因此，进一步减少功率消耗。更重要的是，不需要提供供应压力PS的直接测量的独立压力传感器或不需要使用压力传感器的系统所需的负反馈电路即可控制供应压力PS。如上所指出，除去用于测量供应压力PS的压力传感器大大地降低了成本和潜在的污染源。因此，电机驱动系统300向DC电机301提供恒定电流IC并且监测电机电压VM与失速电压VS之间的电压差，以便在没有另外的压力传感器或使用压力传感器的系统所需的任何反馈电路的情况下根据推理来控制由泵302所提供的供应压力PS。
电机驱动系统300包括恒定电流产生器304以便经由浪涌-启动功率提升电路，即浪涌-升压模块303向DC电机301提供恒定电流IC作为电机电流(IM)。浪涌-升压模块303仅仅确保DC电机301在出于任何原因停止后当向DC电机301再施加低水平功率时可靠地启动。目标压力PT是由设定目标压力模块305设定，该模块向恒定电流产生器304提供一个信号以便设定达到所希望的目标压力PT的恒定电流IC。目标压力模块305包括一个输入装置，该输入装置可以由减压治疗系统100的制造商或在一些情况下使用者调节以改变恒定电流IC，从而将目标压力PT调节在压力疗法所希望的范围(例如120-150mmHg)内。通过DC电机301的电机电压VM，即原始电机电压VM(原始)，通过一个低通滤波器306过滤并且由缓冲模块307缓冲以消除任何波动。经过滤的电机电压VMF可以施加于一个差分放大器(未图示)以便为电机驱动系统300的其他组件(如比较器)提供一个基础参考信号。
电机驱动系统300可以包括若干操作模式，例如“通电升压”模式。在此启动模式中，在启动DC电机301达到更迅速的供应压力PS下跌(即更高负压)后，向DC电机301施加更多功率持续一个设定时段，即通电升压时段(TPB)。根本上，可以向DC电机301施加全额定电压以便更迅速地增加DC电机301的速度，从而更快速地达到所希望的供应压力PS。举例来说，电机电压VM可以升高到约4.5伏，它在通电升压时段TPB后，当如由压力曲线PS(1)的上升部分所指示供应压力PS接近目标压力PT时，降到约1.5伏的操作电压。在正常恒定电流状态下，供应压力PS在适当的时候升高到目标压力PT，例如145mmHg，如由压力曲线PS(IC)的上升部分所指示；增加电机电压VM仅仅使供应压力PS更快地下降。
通电升压模式包括一个通电升压模块310，它向恒定电流产生器304提供一个功率-提升信号311以便增加向DC电机301施加的电机电压VM。更高的电机电压VM增加了DC电机301的旋转速度，这样使得供应压力PS更快地达到目标压力PT。应了解，通电升压特征使得电机驱动系统300在此短时段(TPB)内不处于恒定电流状态，因为电机电压VM增加以便向DC电机301施加更多功率从而更迅速地升高供应压力PS。通电升压模式典型地在伤口疗法治疗开始时使用，但也可以在其他时候，例如在护理者更换敷料115后使用。
更确切地参看图5B，它是在图5A中所示的短时段(TX)内与供应压力PS相关的电机电流IC、原始电机电压VM(原始)和经过滤的电机电压VMF的一个说明。在启动时的通电升压时段(TPB)结束之后，电机驱动系统300回到恒定电流状态，在此状态下电机电流IM约等于如图5B中所示的恒定电流IC设定。电机驱动系统300保持处于恒定电流状态历时一个可变时段(TON)，该时段取决于供应压力PS达到目标压力PT需要多久。由于敷料115随时间推移出现更多泄漏，例如电机驱动系统300更努力地运转以便对抗这些泄漏，因此如由接通时段T1、T2、T3和T4所说明，接通时段TON持续更长时间，其中接通时段T4比运转时段T1长。
当供应压力PS达到目标压力PT时，电机驱动系统300进一步被配置成在如果旋转速度太慢就停止DC电机301的操作模式(即“如果缓慢就停止电机”模式)下操作。基本上，电机驱动系统300包括关闭泵301历时一个设定时段的电路。在关闭时段(TSD)后，经过滤的电机电压VMF在如上所述并且在图5B中所示的断开时间t1降到失速电压VS以下。缓冲器307向停止电机或比较经过滤的电机电压VMF与失速电压VS的失速比较器314提供经缓冲并过滤的电机电压VMF。制造商或使用者利用向失速比较器314提供所需失速电压VS的设定点模块316来设定失速电压VS。
当电机电压VM降到失速电压VS以下时失速比较器314向停止电机或失速定时器318提供一个失速状态信号315，从而触发失速定时器318运转一个固定时段，即关闭时段(TSD)。当失速定时器318被设定成对关闭时段TSD进行倒计时时，它向恒定电流产生器304提供一个停止信号320以使电机电流(IM)减小到零，如例如由标记相应接通时段(T1-T4)结束的t1、t3、t5和t7断开时间(toff)所指示。在关闭时段(TSD)截止后，去除停止信号320以使得恒定电流产生器304触发浪涌-启动升压303，从而使DC电机301在接通时间(ton)t2、t4、t6和t8再连接到电流源，在电机电流IM和原始电机电压VM(原始)中，但不在如上所述的经过滤的电机电压VMF中产生一个尖峰。
举例来说，失速电压VS可以被设定为约1.25伏的值，以使得在如图5B中所示的断开时间(toff)t1、t3、t5和t7在经过滤的电机电压VMF降到失速电压VS以下时失速比较器314向失速定时器318提供一个失速状态信号。失速定时器318每次提供一个停止信号320，并且每次在如果缓慢就停止电机模式下关闭DC电机301，使得电机电压VM降到零持续关闭时段TSD。在关闭时段(TSD)截止后，DC电机301在一个低功率水平下重新启动，并且经过滤的电机电压VM(过滤)在接通时间(ton)t2、t4、t6和t8斜线上升到大于失速电压VS的一个操作电压，它可以是约1.5的值，如由VM(1)、VM(2)、VM(3)和VM(4)所指示。因此，DC电机301的一个完整操作周期包括如图5B中所示的在恒定电流模式期间的可变接通时段TON(T1、T2、T3和T4)和恒定关闭时段TSD。
电机驱动系统300还包括一个脚踏启动操作模式以确保泵301在DC电机301操作周期内的任何时间不停止太久，只要电机驱动系统300不处于通电升压模式或如果缓慢就停止电机模式。通电升压信号311和停止信号320也都可以施加于脚踏启动定时器324的禁止输入(I)，该脚踏启动定时器向浪涌启动升压模块303提供一个脚踏启动定时信号325，使该浪涌启动升压模块如上所述操作。脚踏启动定时信号325可以是一个不同步的脉冲信号，当不受任何其他操作模式禁止时，在固定频率或时段(TKS)下提供连续脉冲328。每一个脉冲328触发浪涌启动升压模块303以一个低功率重新启动模式短暂地停止并重新启动DC电机301。由于当DC电机301在通电升压模式下快速运转或停止时不需要脚踏启动定时器324，所以通电升压信号311和停止信号320禁止脚踏启动定时器324使浪涌启动升压模块303在它们的相应时段内不可用。
在关闭时段TSD和通电升压时段TPB截止后，停止信号320和通电升压信号311不再禁止脚踏启动定时信号325，使得浪涌启动升压模块303可以被如在恒定电流操作模式期间经过滤的电机电压VM(过滤)中出现的小负尖峰505所说明的脚踏启动定时信号325的脉冲328触发，确保恒定电流产生器304向DC电机301提供功率。若干负尖峰505可能出现在恒定电流模式的运转时段TON期间，如在接通时段T5期间。脚踏启动定时器324和浪涌启动升压模块303充当一个监视定时器，确保DC电机301继续在恒定电流模式下运转并因此，它们充当不是电机驱动系统300的操作所必需的一个安全性特征。
关于实例再次参看图5B，停止信号320出现在断开时间(toff)t1、t3、t5和t7，它禁止脚踏启动定时信号325，从而不触发浪涌启动升压模块303以发动DC电机301。当关闭时段TSD在接通时间(ton)t2、t4、t6和t8截止时，不再禁止脚踏启动定时信号325，使得它继续触发浪涌启动升压模块303，确保DC电机301重新启动以便维持供应压力PS接近目标压力PT。DC电机301在低功率水平下重新启动后，经过滤的电机电压VMF升回到约1.5伏的操作速度。停止电机模式在不存在显著泄漏的情况下维持供应压力PS处于或接近目标压力PT以补偿减压治疗系统100的正常水平的操作泄漏。脚踏启动模式确保DC电机301在低功率(即固定电流和低电压)下操作时继续运转。
如上所指出，停止电机模式在不存在显著泄漏的情况下维持供应压力PS接近目标压力PT。当泄漏显著并造成组织部位105处的施加压力迅速降低时，电机速度响应于泵302上的负载减少而增加，如由与电机电压VM(5)所指示同时升高的经过滤的电机电压VMF所指示。在电机驱动系统300的一个实施例中，使用者为电机电压VM选择处于一个特定值(即泄漏电压(VL))的一个上限。当经过滤的电机电压VMF超过泄漏电压(VL)达任何显著设计余量时，系统中存在显著泄漏状态。因此，电机驱动系统300还包括一个“如果快速就功率提升”的操作模式，它包括用于提供关于系统中显著泄漏的一个指示的模块。缓冲器307还向压力泄漏比较器330提供经过滤的电机电压VMF。制造商或使用者在输入装置332设定泄漏电压VL，该输入装置向泄漏比较器330提供一个反映泄漏电压VL的泄漏信号。当电机电压VM等于或大于泄漏电压VL时，泄漏比较器330向泄漏定时器334提供一个泄漏指示信号333，该泄漏定时器向压力泄漏功率提升模块338提供一个功率提升信号336。压力泄漏功率提升模块338向恒定电流产生器304提供一个功率提升信号340，该恒定电流产生器在一个增加的功率水平，即提升泄漏功率下驱动。
提升泄漏功率可以通过增加DC电机301的电流使其超过预设恒定电流或通过再次增加向DC电机301施加的电机电压VM来产生。提升泄漏功率产生另外的供应压力PS以补偿减压治疗系统100中的显著泄漏。泄漏定时器334在一个泄漏提升时段(TLB)后暂停，在此期间向DC电机301施加提升泄漏功率。在泄漏提升时段TLB截止后，压力泄漏定时器334可以向滤波器306的电容器提供一个放电信号342以重置泄漏比较器330，从而不再向DC电机301施加提升泄漏功率。DC电机301应回到其正常速度，如由与在显著泄漏得以修正的情况下的速度相关的操作电机电压VM所指示。压力泄漏定时器334还向脚踏启动定时器324提供功率提升信号336，以便如上所述再次禁止脚踏启动定时信号325并使浪涌启动升压模块303不可用，此时正在向恒定电流产生器304施加功率提升信号340。在泄漏升压时段TLB已经截止后，不再禁止脚踏启动定时信号325，以使其如上所述继续触发浪涌启动升压模块303。
关于如果快速就功率提升模式的操作的一个实例再次参看图5B，制造商或使用者可以将泄漏电压VL设定在2.0伏的值。如果在时间t9出现显著泄漏，那么供应压力PS将降到目标压力PT以下达到例如PS(2)的值，使得DC电机301运转得更快。因此，经过滤的电机电压VMF还将增加并最终超过507处的泄漏电压VL，使得泄漏比较器330触发泄漏定时器334。当泄漏定时器334被触发时，通过增加例如电机电流IM使其超过恒定电流IC达到值IPB而向恒定电流产生器304施加提升泄漏功率持续泄漏提升时段(TLB)。提升泄漏功率使DC电机301运转得甚至更快，以便克服供应压力PS的损失并且使供应压力PS回升到目标压力PT，如由供应压力PS(3)所指示。如果供应压力PS保持接近目标压力PT，那么经过滤的电机电压VMF提供关于已经克服泄漏的一个指示，因为在泄漏提升时段(TLB)截止后，经过滤的电机电压VMF降到泄漏电压VL以下，降回到失速电压VS以下，如由电机电压VM(6)所指示。
尽管如此，功率提升的DC电机301可能仍不能克服持续存在的显著泄漏和在泄漏提升时段(TLB)截止后供应压力PS的相应损失。如果压力泄漏指示器330再次提供一个泄漏状态信号333，那么将指示此情形，因为在时间t10的电机电压仍大于泄漏电压VL，如由电机电压VM(7)所指示。这根据推理表明供应压力PS尚未达到目标压力PT，或者已经达到目标压力PT并再次降到目标压力PT以下，如由供应压力PS(4)所指示。因此，功率提升信号340再次触发恒定电流产生器304以便向DC电机301提供提升泄漏功率。泄漏比较器330只有在经过滤的电机电压VMF降到泄漏电压VL以下时才停止触发泄漏定时器334。在一些情况下，泄漏可能严重到足以使得供应压力PS不能补偿损失的压力并且始终不能达到目标压力PT，如由始终不能降到泄漏电压VL以下的经过滤的电机电压VMF所指示。在这类情况下，可以使用压力传感器155确认仍存在显著泄漏，如由指示器172所指示。虽然压力传感器155不是本发明的操作所必需的，但它可以提供一定的支持以确保系统恰当地操作。
因此，DC电机301正常地在足以维持目标压力PT的速度下操作，如由经过滤的电机电压VMF所指示，当其在一个预定范围内(例如在约1.5与1.75伏之间)波动时。然而，DC电机301可以在高速下开始操作以克服由显著泄漏导致的供应压力PS损失，如由经过滤的电机电压VMF所指示，当其形成超过泄漏电压VL的尖峰并触发泄漏定时器334向DC电机301提供一个功率提升时。相反地，DC电机301可以减慢到一个很慢的速度，因为系统泄漏很少以至于只需要一个小供应压力PS就能维持目标压力PT。当经过滤的电机电压VMF降到预设停止电压VS以下并触发停止电机定时器318简单地停止DC电机301以便节省功率时，检测到此状态，此时目标压力PT正保持在一个稳定的值。脚踏定时器324接着将确保DC电机301在关闭时段TSD截止后和在不存在一个压力泄漏信号320的情况下继续运转。
在一个实施例中，电机驱动系统300可以完全在硬件中实施以避免与在一个软件实施例中实施电机驱动系统300相关的另外的复杂性和调节延迟。电机驱动系统300的元件可以是一个电路板、集成电路的一部分或多个离散连接的元件。举例来说，迹线、电线或其他导电介质可以如图3所示的方块图中所述电连接电机驱动系统300的模块。
现参看图4，示出了说明根据本发明的一个说明性实施例的一种用于控制驱动泵以便产生减压的电机的方法的流程图400。该方法可以由电机驱动系统，如上述电机驱动系统300，或减压治疗系统100的其他组件，例如控制器170来实施。该方法通过选择一个目标压力PT以便达到所需压力疗法开始(步骤401)。该方法接着通过向电机提供恒定电流并测量电机电压来开始通电程序(步骤405)，该电机电压立即与电机速度成比例地升高接着随着电机响应于升高的供应压力PS减慢而降低。该方法还可以包括一个通电升压程序(步骤410)，其中在一个功率提升时段(TPB)内向电机施加更多功率以实现供应压力PS更迅速的下跌。举例来说，可以通过增加电机电压使得电机速度比它在如上所述的正常恒定电流状态中更迅速的增加来增加功率。这有效地使得该方法不处于恒定电流状态下持续一个短通电时段，因为电机将因此消耗更多电流。
当供应压力PS达到目标压力PT时，电机减慢同时电机电压在恒定电流模式下按比例降到一个正常操作水平(步骤420)。该方法接着检查以确定电机速度是否如电机电压所反映停留在正常水平或运转得太快或太慢(步骤430)。如果电机仍在正常速度下运转，那么它继续这样在恒定电流模式下消耗恒定电流(步骤420)。然而，当电机减慢到失速点同时电机电压按比例降到一个低的预选值(即失速电压)时，该方法提供一个停止电机信号以使电机与恒定电流断开持续一个关闭时段(TSD)，使得电机在它失速前停止(步骤435)。电流源经由在关闭时段(TSD)截止后重新启动电机的一个浪涌启动升压方法(440)而断开。基本上，失速电压是供应压力PS已经达到目标压力PT的一个间接指示。
在该方法提供停止电机信号后，该方法在检查使用者或另一个控制信号是否断开电源(步骤445)以终止该方法(步骤450)并结束治疗后回到恒定电流模式(步骤420)。控制信号可以由于被减压管理系统认定或感应的一个事件(如上述事件)而被触发。回头参看步骤430，如果电机可能由于减压系统中的显著泄漏而运转得太快，那么电机电压也将按比例地增加到一个高的预选值，即泄漏电压。如果电机电压超过泄漏电压，那么该方法在一个泄漏提升时段T(LB)内向电机提供一个压力泄漏功率提升(步骤460)，产生另外的供应压力PS以补偿系统中的压力泄漏。在该方法提供压力泄漏功率提升后，该方法回到恒定电流模式(步骤420)。
该方法监测涉及定时的所有步骤，即定时步骤410、435和460(步骤465)以确定它们中的任一者是否在运行(步骤470)，即定时器分析步骤470。定时步骤410、435和460在相应操作时段，即功率提升时段(TPB)、关闭时段(TSD)和泄漏提升时段(TLB)期间被视为在运行。该方法向在某些条件下向浪涌启动升压方法440提供一个脚踏启动信号485的脚踏启动定时器方法(步骤480)提供定时器分析步骤470的输出数据。举例来说，如果所有定时步骤都不在运行，那么该方法启用脚踏启动信号485到浪涌启动升压方法440，它短暂地停止并重新启动电机以便确保电机正在运转。时间分析步骤470继续检查定时步骤中的任一者是否变成在运行。如果定时步骤中的任一者变成在运行，那么定时器分析步骤470禁止脚踏启动定时器方法480以阻止脚踏启动信号485被施加到浪涌启动升压方法440，并继续检查定时步骤中的任一者是否仍在运行。脚踏启动信号485是不同步的，因为该方法继续启用该信号而不遵守该方法的常规操作，除非在如刚才所述正在被禁止时。
现在参看图6，示出了电机驱动系统600的另一个实施例作为本发明的一个说明性实施例。电机驱动系统600可以作为如图1中所示的控制器170的一个组件而被包括，或者可以结构化为减压治疗系统100的一个离散组件。电机驱动系统600可以结合或代替压力传感器155进行操作。如同图3的电机驱动系统300，电机驱动系统600向与上述DC电机301基本上类似的驱动隔膜泵(未图示)的电机601提供恒定电流IC。电机驱动系统600以一种与电机驱动系统300基本上类似的方式操作，因此将使用相同术语来解释图6所示的电学示意图。
电机驱动系统600包括一个恒定电流驱动模块602用于向一个浪涌启动升压模块603并接着向电机601提供恒定电流IC作为电机电流IM。目标压力PT是由设定目标压力模块605设定，该模块向恒定电流驱动模块602提供一个信号以便设定达到所希望的目标压力PT的恒定电流IC。目标压力模块605包括一个输入装置，该输入装置可以由减压治疗系统100的制造商或在一些情况下使用者调节以改变恒定电流IC，从而将目标压力PT调节在压力疗法所希望的范围(例如140-150mmHg)内。通过电机601的电机电压，即原始电机电压VM(原始)通过一个低通滤波器606过滤以消除任何波动并提供经过滤的电机电压VMF。通过一个电源模块604给恒定电流驱动模块602提供电功率，该电源模块也向一个通电升压模块607提供功率。
电机驱动系统600还可以包括若干操作模式，例如“通电升压”模式。在此启动模式中，在启动电机601达到一个更迅速的供应压力PS下跌(即更高负压)后，向电机601施加更多功率持续一个设定时段，即通电升压阶段(TPB)。根本上，可以如上所述向电机601施加全额定电压，或者可以增加电机电流IM使其超过恒定电流IC以便更迅速地增加电机601的速度，从而更快速地达到所希望的供应压力PS。举例来说，电机电流IM可以通过通电升压模块607向恒定电流驱动模块602的一个输入终端(M)提供一个通电升压信号608，使电机电流IM历时一个通电升压时段TPB增加到一个预设最大值来增加。在正常恒定电流状态下，供应压力PS在适当的时候升高到目标压力PT，例如145mmHg；增加电机电压IM仅仅使供应压力PS更快地下降。通电升压模式响应于一个通电升压信号608增加向电机601施加的电机电流IM，由此增加电机601的旋转速度，使得供应压力PS更快地达到目标压力PT。通电定时器模块607还可以向脚踏启动定时器模块624的禁止输入(I)提供通电升压信号608，下文将更详细地解释。
更确切地参看图5B，它是在图5A中所示的短时段(TX)内与供应压力PS相关的电机电流IC、原始电机电压VM(原始)和经过滤的电机电压VMF的一个说明。在启动时的通电升压时段(TPB)结束之后，电机驱动系统600回到恒定电流状态，在此状态下电机电流IM约等于如图5B中所示的恒定电流IC设定。电机驱动系统300保持处于恒定电流状态历时一个可变时段(TON)，该时段取决于供应压力PS达到目标压力PT需要多久。由于敷料115随时间推移出现更多泄漏，例如电机驱动系统600更努力地运转以便对抗这些泄漏，因此如由时段T1、T2、T3和T4所指示，接通时段TON持续更长时间，其中接通时段T4比接通时段T1长。
当供应压力PS达到目标压力PT时，电机驱动系统600进一步被配置成在如果旋转速度太慢就停止电机601的操作模式(即“如果缓慢就停止电机”模式)下操作。基本上，电机驱动系统600包括关闭泵601历时一个设定时段的电路。在关闭时段(TSD)后，经过滤的电机电压VMF在如上所述并且在图5B中所示的断开时间t1降到失速电压VS以下。低通滤波器606向停止电机或比较经过滤的电机电压VMF与失速电压VS的失速比较器614的低压参考输入(L)提供经过滤的电机电压VMF。制造商或使用者利用向失速比较器614提供所希望的失速电压VS的设定点模块616来设定失速电压VS。
当电机电压VM降到失速电压VS以下时，失速比较器614向停止电机或失速定时器模块618提供一个失速状态信号615，从而触发失速定时器模块618运转一个固定时段，即关闭时段(TSD)。在关闭时段TSD期间，失速定时器模块618向恒定电流驱动模块602的禁止输入(I)提供一个停止信号620以使电机电流(IM)减小到零，如例如由标记相应接通时段(T1-T4)结束的t1、t3、t5和t7断开时间(toff)所指示。在关闭时段(TSD)截止后，去除停止信号620以使得恒定电流产生器602触发浪涌启动升压603，从而使电机601在接通时间(ton)t2、t4、t6和t8再连接到电流源，在电机电流IM和原始电机电压VM(原始)中，但不在如上所述的经过滤的电机电压VMF中产生一个尖峰。
举例来说，失速电压VS可以被设定在约1.25伏的值，以使得在如图5B中所示的断开时间(toff)t1、t3、t5和t7经过滤的电机电压VMF降到失速电压VS以下时失速比较器614向失速定时器模块618提供一个失速状态信号。失速定时器模块618每次提供一个停止信号620，并且每次在如果缓慢就停止电机模式下关闭电机601，使得电机电压VM降到零持续关闭时段TSD。在关闭时段(TSD)截止后，电机601在一个较低功率水平下重新启动，并且经过滤的电机电压VMF在接通时间t2、t4、t6和t8斜线上升到大于失速电压VS的一个操作电压，它可以是约1.5伏的值，如由VM(1)、VM(2)、VM(3)和VM(4)所指示。因此，电机601的一个完整操作周期包括如图5B中所示的在恒定电流模式期间的可变接通时段TON(T1、T2、T3和T4)和恒定关闭时段TSD。停止信号620还被提供给脚踏启动定时器模块624的禁止输入(I)。
电机驱动系统600还包括一个脚踏启动操作模式以确保泵601在电机601操作周期内的任何时间不停止太久，只要电机驱动系统600不处于通电升压模式或如果缓慢就停止电机模式。通电升压信号608和停止信号620也都可以如上所述被施加于脚踏启动定时器模块624的禁止输入(I)。脚踏启动定时器624向浪涌启动升压模块603提供一个脚踏启动定时信号627，使得该浪涌启动升压模块如上所述操作。脚踏启动定时信号627是一个不同步的信号，当不受任何其他操作模式禁止时，在固定频率或时段(TKS)下向浪涌升压模块603提供连续脉冲628。每一个脉冲628触发浪涌启动升压模块603短暂地停止并重新启动电机601，确保电机601不停止一段不确定的时间。脚踏启动定时器模块624在不存在一个通电升压信号608或一个停止信号620的情况下继续提供脚踏启动定时信号627。然而，任一信号的存在提供禁止脚踏启动定时器模块624的一个禁止信号629。
由于当电机601在通电升压模式下快速运转或停止时不需要脚踏启动定时器624，所以出现禁止状态。因此，通电升压信号608和停止信号620禁止脚踏启动定时器624使浪涌启动升压模块603在它们的相应时段内不可用。通电升压模块607可以被结构化成在启动时在脚踏启动定时信号开始之前暂停，从而不需要施加通电升压信号608来禁止脚踏启动定时器模块624。在关闭时段TSD和通电升压时段TPB截止后，停止信号620和通电升压信号608不再禁止脚踏启动定时信号627，使得浪涌启动升压模块603被如在恒定电流操作模式期间经过滤的电机电压VM(过滤)中出现的小负尖峰505所说明的脚踏启动定时信号627的脉冲628触发，确保浪涌启动升压模块603向电机601提供功率。若干负尖峰505可能出现在恒定电流模式的接通时段TON期间，如在接通时段T5期间。脚踏启动定时器624和浪涌启动升压模块603充当一个监视定时器，确保电机601继续在恒定电流模式下运转并因此，它们充当不是电机驱动系统600的操作所必需的一个安全性特征。
关于实例再次参看图5B，停止信号620出现在断开时间(toff)t1、t3、t5和t7，它禁止脚踏启动定时信号627，使得浪涌启动升压模块603不给电机601供能。当关闭时段TSD在接通时间(ton)t2、t4、t6和t8截止时，不再禁止脚踏启动定时信号627，使得它继续触发浪涌启动升压模块603，确保电机601重新启动以便维持供应压力PS接近目标压力PT。在电机601重新启动后，经过滤的电机电压VMF升回到相当于约1.5伏的电机电压的操作速度。停止电机模式在不存在显著泄漏的情况下维持供应压力PS处于或接近目标压力PT以补偿减压治疗系统100的正常水平的操作泄漏。脚踏启动模式确保电机601在目标压力PT下将出现的低功率(即固定电流和低电压)下操作时继续运转。
如上所指出，停止电机模式在不存在显著泄漏的情况下维持供应压力PS接近目标压力PT。当泄漏显著并造成组织部位105处的施加压力迅速降低时，电机速度响应于泵上的负载减少而增加，如由与电机电压VM(5)所指示同时升高的经过滤的电机电压VMF所指示。在电机驱动系统600的一个实施例中，该系统的制造商或使用者为电机电压VM选择处于一个特定值(即泄漏电压(VL))的一个上限。当经过滤的电机电压VMF超过泄漏电压(VL)达任何显著设计余量时，系统中存在显著泄漏状态。
因此，电机驱动系统600还包括一个“如果快速就功率提升”的操作模式，它包括用于提供关于系统中显著泄漏的一个指示的模块。低通滤波器606还向压力泄漏比较器630的高参考电压输入(H)提供经过滤的电机电压VMF。制造商或使用者在输入装置632设定泄漏电压VL，该输入装置向泄漏比较器630提供一个反映泄漏电压VL的泄漏信号。当电机电压VM等于或大于泄漏电压VL时，如上所述，泄漏比较器630向泄漏定时器模块634提供一个泄漏指示信号633，该泄漏定时器模块向恒定电流驱动模块602的升压输入(B)和脚踏启动定时器624的禁止输入(I)提供一个功率提升信号636，以使得脚踏启动定时器模块624(当存在时)不可用。恒定电流驱动模块602向浪涌启动升压模块603提供一个功率提升信号640，该浪涌启动升压模块在一个增加的功率水平(即提升泄漏功率)下驱动电机601。
提升泄漏功率可以通过增加电机电流IM使其超过预设恒定电流IC或通过再次增加向电机601施加的电机电压VM来产生。提升泄漏功率产生另外的供应压力PS以补偿减压治疗系统100中的显著泄漏。泄漏定时器模块634在一个泄漏提升时段(TLB)后暂停，在此期间向电机601施加提升泄漏功率。在泄漏提升时段(TLB)截止后，电机601应回到其正常速度，如由与在显著泄漏得以修正的情况下的速度相关的操作电机电压VM所指示。压力泄漏定时器634还向脚踏启动定时器624提供功率提升信号636，以便如上所述再次触发禁止信号629，从而禁止脚踏启动定时信号627并使浪涌启动升压模块603不可用。在泄漏升压时段TLB已经截止后，不再禁止脚踏启动定时信号627，以使其如上所述在不存在一个停止信号620的情况下继续触发浪涌启动升压模块603。
关于如果快速就功率提升模式的操作的一个实例再次参看图5B，制造商或使用者可以将泄漏电压VL设定在2.0伏的值。如果在时间t9出现显著泄漏，那么供应压力PS将降到目标压力PT以下达到，例如PS(2)的值，也在图5A的压缩时间线中在约100mmHg减压处示出。因此，电机601运转得更快以补偿损失压力，使得经过滤的电机电压VMF增加并最终超过507处的泄漏电压VL。当经过滤的电机电压VMF超过泄漏电压VL时，泄漏比较器630触发泄漏定时器634，该泄漏定时器通过增加例如电机电流IM使其超过恒定电流IC达到值IPB而向恒定电流产生器602施加提升泄漏功率持续泄漏升压时段(TLB)。提升泄漏功率使电机601运转得甚至更快，以便克服由泄漏导致的供应压力PS的损失并且使供应压力PS回升到并且可能超过目标压力PT，如由供应压力PS(3)所指示。如果供应压力PS保持接近目标压力PT，那么经过滤的电机电压VMF提供关于已经克服泄漏的一个指示，因为在泄漏提升时段(TLB)截止后，经过滤的电机电压VMF降到泄漏电压VL以下，降回到失速电压VS以下，如由电机电压V(6)所指示。
尽管如此，功率提升的电机601可能仍不能克服持续存在的显著泄漏和在泄漏提升时段(TLB)截止后供应压力PS的相应损失。如果压力泄漏指示器630再次提供一个泄漏状态信号633，那么将指示此情形，因为在时间t10的电机电压VM仍大于泄漏电压VL，如由电机电压VM(7)所指示。这根据推理表明供应压力PS尚未达到目标压力PT，或者已经达到目标压力PT并再次降到目标压力PT以下，如由供应压力PS(4)所指示。因此，通电升压信号636再次触发恒定电流产生器602以便向电机601提供提升泄漏功率。泄漏比较器630只有在经过滤的电机电压VMF降到泄漏电压VL以下时才停止触发泄漏定时器634。在一些情况下，泄漏可能严重到足以使得供应压力PS不能补偿损失的压力并始终不能达到目标压力PT，如由始终不能降到泄漏电压VL以下的经过滤的电机电压VMF所指示。在这类情况下，可以使用压力传感器155确认仍存在显著泄漏，如由指示器172所指示。虽然压力传感器155不是本发明的操作所必需的，但它可以提供一定的支持以确保系统恰当地操作。
因此，电机601正常地在足以维持目标压力PT的速度下操作，如由经过滤的电机电压VMF所指示当其在一个预定范围内(例如在约1.5与1.75伏之间)波动时。然而，电机601可以在高速下开始操作以克服由显著泄漏导致的供应压力PS损失，如由经过滤的电机电压VMF所指示，当其形成超过泄漏电压VL的尖峰并触发泄漏定时器634向电机601提供一个功率提升时。相反地，电机601可以减慢到一个很慢的速度，因为系统泄漏很少以至于只需要一个小供应压力PS就能维持目标压力PT。
当经过滤的电机电压VMF降到预设停止电压VS以下并触发停止电机定时器618简单地停止电机601以便节省功率时，检测到此状态，此时目标压力PT正保持在一个稳定的值。脚踏启动定时器624接着将确保电机601在关闭时段TSD截止后和在不存在一个压力泄漏信号620的情况下继续运转。
在一个实施例中，电机驱动系统600可以完全在硬件中实施以避免与在一个软件实施例中实施电机驱动系统600相关的另外的复杂性和调节延迟。电机驱动系统600的元件可以是一个电路板、集成电路的一部分或多个离散连接的元件。举例来说，迹线、电线或其他导电介质可以如图6所示的方块图中所述电连接电机驱动系统600的模块。
现在参看图7A-C，示出了电机驱动系统700的另一个实施例作为本发明的一个说明性实施例。电机驱动系统700可以作为如图1中所示的控制器170的一个组件而被包括，或者可以结构化为减压治疗系统100的一个离散组件。电机驱动系统700可以结合或代替压力传感器155进行操作。如同图6的电机驱动系统600，电机驱动系统700向与上述电机601基本上类似的驱动隔膜泵(未图示)的电机701提供恒定电流IC。电机驱动系统700以一种与电机驱动系统600基本上类似的方式操作并且基本上是图6所示的方块图的一个更详细的示意图，因此将使用相同术语和类似编号方案来解释图7A至7C所示的电学示意图。然而，应了解，图6中所示的符号和信号可能不精确地对应于图7A至7C所示的组件和电路。举例来说，禁止信号可能隐含在电路的一个特定组件内。
关于编号方案，举例来说，参考号的最后二位数将为相同的，因此将在图7A中描述的通电定时器模块707总体上与图6中作为该模块的一个组件提到的通电定时器模块607相关。这些示意图中所用的符号是本领域的普通技术人员已知的，它们中的许多示出了示例性的特定值并且视需要可以加以调节以便达到所希望的目标压力并将供应压力PS维持在所希望的范围内。除非在此另外指示，否则所有二极管可能都是4148型二极管，如由仙童(Fairchild)供应的二极管。除非在此另外指示，否则所有晶体管都是547或557型晶体管，如由仙童供应的晶体管。除非在此另外指示，否则所有场效应晶体管都是170型晶体管，如由仙童供应的场效应晶体管。除非在此另外指示，否则所有运算放大器都是660型运算放大器，如由美国国家半导体公司(NationalSemiconductor)供应的运算放大器。除非在此另外指示，否则所有定时器都是555定时器，如由美国国家半导体公司供应的定时器。对本领域的普通技术人员应显而易见，可以使用其他组件来实现由本发明所涵盖的类似结果，包括电路架构的变化。因此，本领域的普通技术人员应了解，本发明不受与如图7A至7C中所示的电机驱动系统700相关的特定结构和组件的限制。
电机驱动系统700包括一个恒定电流驱动模块702用于向一个浪涌启动升压模块703并接着向电机701提供恒定电流IC作为电机电流IM。目标压力PT是由设定目标压力模块705设定，该模块向恒定电流驱动模块702提供一个信号以便设定达到所希望的目标压力PT的恒定电流IC。目标压力模块705包括一个输入装置，该输入装置可以由减压治疗系统100的制造商或在一些情况下使用者调节以改变恒定电流IC，从而将目标压力PT调节在压力疗法所希望的范围(例如140-150mmHg)内。通过电机701的电机电压，即原始电机电压VM(原始)通过一个低通滤波器706过滤以消除原始电机电压VM(原始)的任何波动并提供经过滤的电机电压VMF。
恒定电流驱动模块702向电机701供应功率并且如所示包括一个运算放大器和晶体管电路，它通过调节经过电机701的电流来维持串联导通电阻器上的电压等于目标压力模块705的可变电阻器上的电压。浪涌启动升压模块703包括一个RC电路，该电路提供一个短暂的高能脉冲以便克服只要向电机701再次施加功率的情况下电机701的摩擦。电源模块704向整个电机驱动系统700(包括恒定电流驱动模块702)提供DC电。目标压力模块705包括一个可变电阻器用于设定由恒定电流产生器702提供的恒定电流(IC)。
电机驱动系统700还可以包括若干操作模式，例如“通电升压”模式。在此启动模式中，在启动电机701达到一个更迅速的供应压力PS下跌(即更高负压)后，向电机701施加更多功率持续一个设定时段，即通电升压阶段(TPB)。根本上，可以如上所述向电机701施加全额定电压，或者可以增加电机电流IM使其超过恒定电流IC以便更迅速地增加电机701的速度，从而更快速地达到所希望的供应压力PS。因此，电机驱动系统700还包括一个通电升压模块707，该模块包含一个RC网络和相关晶体管，它们在通电升压时段(TPB)期间接通时向电机701施加全功率。
举例来说，电机电流IM可以通过通电升压模块707向恒定电流驱动模块702的一个输入终端(M)提供一个通电升压信号708，使电机电流IM历时一个通电升压时段TPB增加到一个预设最大值来增加。在正常恒定电流状态下，供应压力PS在适当的时候升高到目标压力PT，例如145mmHg；增加电机电压IM仅仅使供应压力PS更快地下降。通电升压模式响应于一个通电升压信号708增加向电机701施加的电机电流IM，由此增加电机701的旋转速度，使得供应压力PS更快地达到目标压力PT。通电定时器模块707还可以向脚踏启动定时器模块724的禁止输入(I)提供通电升压信号708，下文将更详细地解释。
更确切地参看图5B，它是在图5A中所示的短时段(TX)内与供应压力PS相关的电机电流IC、原始电机电压VM(原始)和经过滤的电机电压VMF的一个说明。在启动时的通电升压时段(TPB)结束之后，电机驱动系统700回到恒定电流状态，在此状态下电机电流IM约等于恒定电流状态持续一个可变时段(TON)，该时段取决于供应压力PS达到目标压力PT需要多久。由于敷料115随时间推移出现更多泄漏，例如电机驱动系统700更努力地运转以便对抗这些泄漏，因此如由时段T1、T2、T3和T4所指示，接通时段TON继续更长时间，其中接通时段T4比接通时段T1长。
当供应压力PS达到目标压力PT时，电机驱动系统700进一步被配置成在如果旋转速度太慢就停止电机701的操作模式(即“如果缓慢就停止电机”模式)下操作。基本上，电机驱动系统700包括关闭泵701历时一个设定时段的电路。在关闭时段(TSD)后，经过滤的电机电压VMF在如上所述并且在图5B中所示的断开时间t1降到失速电压VS以下。低通滤波器706向停止电机或比较经过滤的电机电压VMF与失速电压VS的失速比较器714的低压参考输入(L)提供经过滤的电机电压VMF。制造商或使用者利用向失速比较器714提供所希望的失速电压VS的设定点模块716来设定失速电压VS。
当电机电压VM降到失速电压VS以下时，失速比较器714向停止电机或失速定时器模块718提供一个失速状态信号715，从而触发失速定时器模块718运转一个固定时段，即关闭时段(TSD)。当失速定时器模块718在关闭时段TSD后暂停时，它向恒定电流驱动模块702的禁止输入(I)提供一个停止信号720以使电机电流(IM)减小到零，如例如由标记相应接通时段(T1-T4)结束的t1、t3、t5和t7断开时间(toff)所指示。在关闭时段(TSD)截止后，去除停止信号720以使得恒定电流产生器702触发浪涌启动升压703，从而使电机701在接通时间(ton)t2、t4、t6和t8再连接到电流源，在电机电流IM和原始电机电压VM(原始)中，但不在如上所述的经过滤的电机电压VMF中产生一个尖峰。
举例来说，失速电压VS可以被设定在约1.25伏的值，以使得在如图5B中所示的断开时间(toff)t1、t3、t5和t7经过滤的电机电压VMF降到失速电压VS以下时失速比较器714向失速定时器模块718提供一个失速状态信号715。失速定时器模块718每次提供一个停止信号720，并且每次在如果缓慢就停止电机模式下关闭电机701，使得电机电压VM降到零持续关闭时段TSD。在关闭时段(TSD)截止后，电机701在一个较低功率水平下重新启动，并且经过滤的电机电压VMF在接通时间t2、t4、t6和t8斜线上升到大于失速电压VS的一个操作电压，它可以是约15伏的值，如由VM(1)、VM(2)、VM(3)和VM(4)所指示。因此，电机701的一个完整操作周期包括如图5B中所示的在恒定电流模式期间的可变接通时段TON(T1、T2、T3和T4)和恒定关闭时段TSD。停止信号720还被提供给脚踏启动定时器模块724的禁止输入(1)。
电机驱动系统700还包括一个脚踏启动操作模式以确保泵701在电机701操作周期内的任何时间不停止太久，只要电机驱动系统700不处于通电升压模式或如果缓慢就停止电机模式。通电升压信号708和停止信号720也都可以如上所述被施加于脚踏启动定时器模块724的禁止输入(I)。脚踏启动定时器724向浪涌启动升压模块703提供一个脚踏启动定时信号727，使得该浪涌启动升压模块如上所述操作。脚踏启动定时信号727是一个不同步的信号，当不受任何其他操作模式禁止时，在固定频率或时段(TKS)下向浪涌升压模块703提供连续脉冲728。每一个脉冲728触发浪涌启动升压模块703短暂地停止并启动电机701，确保电机701不停止一段不确定的时间。脚踏启动定时器模块724在不存在一个通电升压信号708或一个停止信号720的情况下继续提供脚踏启动定时信号727。然而，任一信号的存在提供禁止脚踏启动定时器模块724的一个禁止信号729。
由于当电机701在通电升压模式下快速运转或停止时不需要脚踏启动定时器724，所以出现禁止状态。因此，通电升压信号708和停止信号720禁止脚踏启动定时器724使浪涌启动升压模块703在它们的相应时段内不可用。通电升压模块707可以被结构化成在启动时在脚踏启动定时信号开始之前暂停，从而不需要施加通电升压信号708来禁止脚踏启动定时器模块724。在关闭时段TSD和通电升压时段TPB截止后，停止信号720和通电升压信号708不再禁止脚踏启动定时信号727，使得浪涌启动升压模块703被如在恒定电流操作模式期间经过滤的电机电压VMF中出现的小负尖峰505所说明的脚踏启动定时信号727的脉冲728触发，确保浪涌启动升压模块703向电机701提供功率。若干负尖峰505可能出现在恒定电流模式的接通时段TON期间，如在接通时段T5期间。脚踏启动定时器724和浪涌启动升压模块703充当一个监视定时器，确保电机701继续在恒定电流模式下运转并且因此，它们充当不是电机驱动系统700的操作所必需的一个安全性特征。
关于实例再次参看图5B，停止信号720出现在断开时间(toff)t1、t3、t5和t7，它禁止脚踏启动定时信号727，使得浪涌启动升压模块703不给电机701供能。当关闭时段TSD在接通时间(ton)t2、t4、t6和t8截止时，不再禁止脚踏启动定时信号727，使得它继续触发浪涌启动升压模块703，确保电机701重新启动以便维持供应压力PS接近目标压力PT。
在电机701重新启动后，经过滤的电机电压VMF升回到相当于约1.5伏的电机电压的操作速度。停止电机模式在不存在显著泄漏的情况下维持供应压力PS处于或接近目标压力PT以补偿减压治疗系统100的正常水平的操作泄漏。脚踏启动模式确保电机701在低功率(即固定电流和低电压)下操作时继续运转，并且应出现在目标压力PT下。
如上所指出，停止电机模式在不存在显著泄漏的情况下维持供应压力PS接近目标压力PT。当泄漏显著并造成组织部位105处的施加压力迅速降低时，电机速度响应于泵上的负载减少而增加，如由与电机电压VM(5)所指示同时升高的经过滤的电机电压VMF所指示。在电机驱动系统700的一个实施例中，该系统的制造商或使用者为电机电压VM选择处于一个特定值(即一个泄漏电压(VL))的一个上限。当经过滤的电机电压VMF超过泄漏电压(VL)达任何显著设计余量时，系统中存在一个显著泄漏状态。因此，电机驱动系统700还包括一个“如果快速就功率提升”的操作模式，它包括用于提供关于系统中显著泄漏的一个指示的模块。低通滤波器706还向压力泄漏比较器730的高参考电压输入(H)提供经过滤的电机电压VMF。
制造商或使用者在输入装置732设定泄漏电压VL，该输入装置向泄漏比较器730提供一个反映泄漏电压VL的泄漏信号。当电机电压VM等于或大于泄漏电压VL时，如上所述，泄漏比较器730向泄漏定时器模块734提供一个泄漏指示信号733，该泄漏定时器模块向恒定电流驱动模块702的升压输入(B)和脚踏启动定时器724的禁止输入(I)提供一个功率提升信号736，以使得脚踏启动定时器模块724(当存在时)不可用。恒定电流驱动模块702向浪涌启动升压模块703提供一个功率提升信号740，该浪涌启动升压模块在一个增加的功率水平(即提升泄漏功率)下驱动电机701。
提升泄漏功率可以通过增加电机电流IM使其超过预设恒定电流IC或通过再次增加向电机701施加的电机电压VM来产生。提升泄漏功率产生另外的气流以补偿减压治疗系统100中的显著泄漏。泄漏定时器模块734在一个泄漏提升时段(TLB)后暂停，在此期间向电机701施加提升泄漏功率。在泄漏提升时段(TLB)截止后，电机701应回到其正常速度，如由与在显著泄漏得以修正的情况下的速度相关的操作电机电压VM所指示。压力泄漏定时器734还向脚踏启动定时器724提供功率提升信号736，以便如上所述再次触发禁止信号629，从而禁止脚踏启动定时信号727并使浪涌启动升压模块703不可用，此时正在向浪涌启动升压模块703施加功率提升信号740。在泄漏升压时段TLB已经截止后，不再禁止脚踏启动定时信号727，以使其如上所述在不存在一个停止信号620的情况下继续触发浪涌启动升压模块703。
关于如果快速就功率提升模式的操作的一个实例再次参看图5B，制造商或使用者可以将泄漏电压VL设定在2.0伏的值。如果在时间t9出现显著泄漏，那么供应压力PS将降到目标压力PT以下达到例如PS(2)的值，使得电机701运转得更快。因此，经过滤的电机电压VMF还将增加并最终超过507处的泄漏电压VL，导致泄漏比较器730触发泄漏定时器734。当泄漏定时器734被触发时，通过增加例如电机电流IM使其超过恒定电流IC达到值IPB而向恒定电流产生器702施加提升泄漏功率持续泄漏提升时段(TLB)。提升泄漏功率使电机701运转得甚至更快，以便克服由泄漏导致的供应压力PS的损失并且使供应压力PS回升到目标压力PT，如由供应压力PS(3)所指示。如果供应压力PS保持接近目标压力PT，那么经过滤的电机电压VMF提供关于已经克服泄漏的一个指示，因为在泄漏提升时段(TLB)截止后，经过滤的电机电压VMF降到泄漏电压VL以下，降回到失速电压VS以下，如由电机电压V(6)所指示。
尽管如此，功率提升的电机701可能仍不能克服持续存在的显著泄漏和在泄漏提升时段(TLB)截止后供应压力PS的相应损失。如果压力泄漏指示器730再次提供一个泄漏状态信号733，那么将指示此情形，因为在时间t10的电机电压VM仍大于泄漏电压VL，如由电机电压VM(7)所指示。这根据推理表明供应压力PS尚未达到目标压力PT，或者已经达到目标压力PT并再次降到目标压力PT以下，如由供应压力PS(4)所指示。因此，通电升压信号736再次触发恒定电流产生器702以便向电机701提供提升泄漏功率。泄漏比较器730只有在经过滤的电机电压VMF降到泄漏电压VL以下时才停止触发泄漏定时器734。在一些情况下，泄漏可能严重到足以使得供应压力PS不能补偿损失的压力并始终不能达到目标压力PT，如由始终不能降到泄漏电压VL以下的经过滤的电机电压VMF所指示。在这类情况下，可以使用压力传感器155确认仍存在显著泄漏，如由指示器172所指示。虽然压力传感器155不是本发明的操作所必需的，但它可以提供一定的支持以确保系统恰当地操作。
因此，电机701正常地在足以维持目标压力PT的速度下操作，如由经过滤的电机电压VMF所指示当其在一个预定范围内(例如在约1.5与1.75伏之间)波动时。然而，电机701可以在高速下开始操作以克服由显著泄漏导致的供应压力PS损失，如由经过滤的电机电压VMF所指示，当其形成超过泄漏电压VL的尖峰并触发泄漏定时器734向电机701提供一个功率提升时。相反地，电机701可以减慢到一个很慢的速度，因为系统泄漏很少以至于只需要一个小供应压力PS就能维持目标压力PT。
当经过滤的电机电压VMF降到预设停止电压VS以下并触发停止电机定时器718简单地停止电机701以便节省功率时，检测到此状态，此时目标压力PT正保持在一个稳定的值。脚踏启动定时器724接着将确保电机701在关闭时段TSD截止后和在不存在一个压力泄漏信号720的情况下继续运转。
所描绘的不同实施例中的流程图和方块图说明设备和方法的一些可行的实施的架构、功能和操作。在一些替代实施中，方块中标注的这一个或多个功能可能不按图中标注的顺序发生。举例来说，在一些情况下，相继示出的两个方块可能基本上同时执行，或者这些方块可能有时以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。
说明性实施例可以被配置成比目前使用的减压治疗系统消耗更少功率的重量轻的低成本系统。当该系统被用于治疗低严重程度伤口和非卧床病人的伤口时，尺寸和重量的减小尤其重要。这些伤口和病人需要不突出的并且重量轻的系统，使得病人的不便和行动阻碍减到最少。
使成本、重量和功率消耗减到最少的一种方式是通过只使用一个传感器来测量压力。正如前面所提到的，传统系统典型地使用两个压力传感器，一个用来测量组织部位处的压力，一个用来测量减压源处的压力。然而，去除测量减压源处的压力的压力传感器使得所需电子电路的量明显减少，并且也使该系统消耗的功率的量明显减少。另外，去除用于比较两个传感器读数的任何电路和软件。此外，这些说明性实施例使得一个预定减压能够施加于组织，同时使用比在先系统更少的组件提供对某些异常系统状态的检测和通知。
根据上述内容将清楚的是，已经提供了具有显著优点的发明。虽然本发明仅以其少数形式显示，但它并非只是进行限制，而是易于进行各种不脱离其精神的变化和修改。

Claims (30)

1.一种用于管理递送到组织部位的减压的设备，该设备包含：
一个泵，该泵被适配为提供供应压力以便向组织部位施加减压；
一个电机，该电机与所述泵连接以便响应于所述电机上所述泵的压力负荷以不同的速度推进所述泵；以及
一个驱动系统，该驱动系统与所述电机电连接并且包括(a)一个电源，该电源被适配为向所述电机提供处于基本上恒定的电机电流的并且具有足以用于所述泵供应目标压力的量值并且处于随所述电机上所述泵的压力负荷而变化的电机电压下的直流功率，和(b)一个控制器，该控制器被适配为测量该电机电压并且确定该电机电压是否保持在用于维持接近该目标压力的该供应压力所必需的预定电压范围之内。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述电机是一个直流电机。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述直流电机是一个有刷直流电机。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述泵是一个隔膜泵。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述驱动系统进一步包含输入电路以便将该电机电流调节到与目标减压相应的一个值。
6.如权利要求1所述的设备，其中该预定电压范围的下限是当接近该目标压力的该供应压力出现时的与所述电机的失速速度相应的失速电压，并且其中该控制器进一步被适配为当该电机电压小于或等于该失速电压时停止所述电机持续一个预定时段。
7.如权利要求6所述的设备，其中该控制器包含一个比较器，当该电机电压小于或等于该失速电压时该比较器提供一个停止信号；和一个定时器，该定时器通过开始该预定时段并且在该预定时段之后重新启动所述电机而响应于该停止信号。
8.如权利要求6所述的设备，其中该驱动系统进一步包含一个脚踏启动模块，当该电机电压大于该失速电压时，该脚踏启动模块响应于该控制器并被适配为周期性地停止和重新启动所述电机。
9.如权利要求1所述的设备，其中该预定电压范围的上限是当该供应压力下降偏离该目标压力时出现的与所述电机的泄漏速度相应的泄漏电压，并且其中该控制器进一步被适配为当该电机电压大于或等于该泄漏电压时向所述电机施加附加功率持续一个预定时段。
10.如权利要求9所述的设备，其中该控制器包含一个比较器，当该电机电压大于或等于该泄漏电压时，该比较器提供一个泄漏信号；和一个定时器，该定时器通过开始该预定时段并且在该预定时段之后从所述电机去除附加功率来源而响应于该泄漏信号。
11.如权利要求9所述的设备，其中该驱动系统进一步包含一个脚踏启动模块，当该电机电压小于该泄漏电压时，该脚踏启动模块响应于该控制器并且被适配为周期性地停止和重新启动所述电机。
12.如权利要求9所述的设备，其中该附加功率是通过增加电机电流而被提供给所述电机的。
13.如权利要求9所述的设备，其中该附加功率是通过增加电机电压而被提供给所述电机的。
14.如权利要求1所述的设备，其中该电源进一步包含一个通电模块，当电机电流在启动时首先被施加于所述电机时，该通电模块向所述电机施加附加功率持续一个固定时段，由此所述电机在启动时加速持续该固定时段，使得该供应压力更迅速地达到该目标压力。
15.如权利要求14所述的设备，其中该驱动系统进一步包含一个脚踏启动模块，在启动时在该固定时段之后，该脚踏启动模块响应于该控制器并被适配为周期性地停止和重新启动所述电机。
16.如权利要求14所述的设备，其中该附加功率是通过增加电机电流而被提供给所述电机的。
17.如权利要求14所述的设备，其中该附加功率是通过增加电机电压而被提供给所述电机的。
18.如权利要求1所述的设备，其中该驱动系统进一步包含一个脚踏启动模块，当该电机电压处于该预定电压范围之内时，该脚踏启动模块响应于该控制器并被适配为周期性地停止和重新启动所述电机。
19.如权利要求18所述的设备，其中该电源进一步被适配为当该电机电压在该预定电压范围之内时向所述电机施加附加功率持续一个预定时段以便重新启动所述电机。
20.如权利要求1所述的设备，进一步包含：
一个压力传感器，该压力传感器用于测量由邻近组织部位的所述泵所施加的减压；和
一个比较器，该比较器用于比较该供应压力与邻近组织部位的减压。
21.一种用于管理递送到组织部位的减压的设备，该设备包含：
一个泵，该泵被适配为提供用于向组织部位施加减压的供应压力；
一个直流电机，该直流电机与所述泵连接以便以不同的速度推进所述泵；
一个电源，该电源与所述直流电机电连接以便向所述直流电机提供处于量值基本上恒定的电机电流的并且具有足以用于所述泵提供接近目标压力的供应压力的量值的直流电，由此通过所述直流电机的电机电压随着所述直流电机上的压力负荷而变化；和
一个控制器，该控制器与所述电源电连接并被适配为测量该电机电压，并且确定该电机电压是否在用于维持接近该目标压力的该供应压力所必需的预定电压范围之内。
22.如权利要求21所述的设备，其中该预定电压范围的下限是当接近该目标压力的该供应压力出现时的与所述直流电机的失速速度相应的失速电压，并且其中该控制器进一步被适配为当该电机电压小于或等于该失速电压时停止所述直流电机持续一个预定时段。
23.如权利要求21所述的设备，其中该预定电压范围的上限是当该供应压力下降偏离该目标压力时出现的与所述直流电机的泄漏速度相应的泄漏电压，并且其中该控制器进一步被适配为当该电机电压大于或等于该泄漏电压时向所述直流电机施加附加功率持续一个预定时段。
24.如权利要求21所述的设备，其中该预定电压范围的下限是当接近该目标压力的该供应压力出现时的与所述直流电机的失速速度相应的失速电压，并且该预定电压范围的上限是当该供应压力下降偏离该目标压力时出现的与所述直流电机的泄漏速度相应的泄漏电压，并且其中该控制器进一步被适配为当该电机电压小于或等于该失速电压时停止所述直流电机持续一个预定停止时段，并且当该电机电压大于或等于该泄漏电压时向所述直流电机施加附加功率持续一个预定泄漏时段。
25.如权利要求24所述的设备，其中该附加功率是通过增加电机电流而被提供给所述直流电机的。
26.如权利要求24所述的设备，其中该附加功率是通过增加电机电压而被提供给所述直流电机的。
27.如权利要求24所述的设备，进一步包含一个脚踏启动模块，当该电机电压大于该失速电压并且小于该泄漏电压时，该脚踏启动模块响应于该控制器并被适配为周期性地停止和重新启动所述直流电机。
28.如权利要求24所述的设备，其中该电源进一步包含一个通电模块，当该电机电流在启动时首先被施加于所述直流电机时，该通电模块向所述直流电机施加附加功率持续一个固定时段，由此所述直流电机在启动时加速持续该固定时段，使得该供应压力更迅速地达到该目标压力。
29.如权利要求28所述的设备，进一步包含一个脚踏启动模块，当该电机电压大于该失速电压并且小于该泄漏电压时，该脚踏启动模块响应于该控制器并被适配为在启动时在该固定时段之后周期性地停止和重新启动所述直流电机。
30.如权利要求24所述的设备，进一步包含：
一个压力传感器，该压力传感器用于测量由邻近组织部位的所述泵所施加的减压；和
一个比较器，该比较器用于比较该供应压力与邻近组织部位的减压。
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