CN109556943A - 恒温系统的温度修正方法、装置、分析仪器、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种恒温系统的温度修正方法、装置、分析仪器、存储介质，该方法包括：控制恒温系统的加热单元进行加热，在恒温系统的温度达到当前目标温度后，获得使恒温系统的温度维持在当前目标温度需要的加热功率；基于预设的传热温差与加热功率的对应关系，获得与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差；利用与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差，对当前目标温度进行修正。采用本发明实施例中的技术方案，能够基于加热功率与传热温差的对应关系对恒温系统的目标温度进行修正，提高温度修正精度。

Description

恒温系统的温度修正方法、装置、分析仪器、存储介质

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，尤其涉及一种恒温系统的温度修正方法、装置、分析仪器、存储介质。

背景技术

血液分析仪、免疫分析仪等体外诊断仪器中设置有恒温系统，用于对试剂液、样本液和清洗液进行加热，使其处于某一恒定温度，以为样本提供合适的反应环境。在恒温系统中，通常不直接测量目标液的温度，因为直接测量目标液的温度将会导致交叉污染。但是，间接测量时，由于温度传感器设置在液体外部，因此，测量温度与目标液的实际温度存在传热温差，并且，传热温差会随着环境温度的变化而变化，导致目标液的实际温度低于预设的温控温度，不利于反应的进行。

目前，对温控温度的修正方法主要为：检测环境温度，通过环境温度确定温度传感器与目标液之间的传热温差，然后根据传热温差确定新的温控温度。

但是，本申请的发明人发现，由于仪器内部分布着电机、阀、泵等易产生热量的热源部件，当温度传感器与热源部件的位置发生变化时，测量到的环境温差会发生变化，且这些部件处于不同的工作状态时，测量到的环境温度存在偏差；另外，仪器内部与外部环境也是存在温度差的，仪器的盖、门的开启关闭状态也将导致仪器内部与外部的对流情况发生变化，使得仪器内的温度分布将发生变化，总之，由于环境温度的不确定性，基于据环境温度得到的传热温差对恒温系统的温控温度进行修正时，温度修正精度较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种恒温系统的温度修正方法、装置、分析仪器、存储介质，能够基于加热功率与传热温差的对应关系对恒温系统的温控温度进行修正，提高温度修正精度。

第一方面，本发明实施例提供一种用于恒温系统的温度修正方法，包括：

控制恒温系统的加热单元进行加热，在恒温系统的温度达到当前目标温度后，获得使恒温系统的温度维持在当前目标温度需要的加热功率；

基于预设的传热温差与加热功率的对应关系，获得与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差；

利用与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差，对当前目标温度进行修正。

在第一方面的一种可能的实施方式中，利用与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差，对当前目标温度进行修正，包括：判断与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差是否小于预设温差阈值；若与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差小于预设温差阈值，结束对当前目标温度的修正；若与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差大于等于预设温差阈值，则将与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差与当前目标温度的和值，作为新的当前目标温度。

在第一方面的一种可能的实施方式中，在将与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差与当前目标温度的和值，作为新的当前目标温度之后，还包括：在恒温系统的温度达到新的当前目标温度后，获得使恒温系统的温度维持在新的当前目标温度需要的加热功率，确定与维持新的当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差，直到与维持新的当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差小于预设温差阈值，结束对新的当前目标温度的修正。

在第一方面的一种可能的实施方式中，维持当前目标温度需要的加热功率由预定维持周期内的开关导通时间占比确定。

在第一方面的一种可能的实施方式中，恒温系统在本次开机时的初始目标温度由指定温度、当前环境温度波动因子和上次开机确定的传热温差确定。

第二方面，本发明实施例提供一种用于恒温系统的加热功率与传热温差的关系确定，包括：

控制恒温系统的加热单元进行加热，针对每个目标温度，在恒温系统的温度达到该目标温度后，获得使恒温系统的温度维持在该目标温度需要的加热功率，并获得该目标温度和对应测量温度之间的传热温差；

对维持多个目标温度需要的加热功率和对应的传热温差进行拟合，得到传热温差与加热功率的对应关系。

在第二方面的一种可能的实施方式中，还包括：获得与同一型号的多个恒温系统一一对应的多组传热温差与加热功率的对应关系；对多组传热温差与加热功率的对应关系进行平滑处理，得到与多个恒温系统所属型号对应的传热温差与加热功率的对应关系。

第三方面，本发明实施例提供一种用于恒温系统的温度修正装置，其中，包括：加热功率获得模块，控制恒温系统的加热单元进行加热，在恒温系统的温度达到当前目标温度后，获得使恒温系统的温度维持在当前目标温度需要的加热功率；传热温差获得模块，用于基于预设的传热温差与加热功率的对应关系，获得与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差；第一温度修正模块，用于利用维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差，对当前目标温度进行修正。

第四方面，本发明实施例提供一种用于恒温系统的加热功率与传热温差的关系确定装置，包括：加热功率和传热温差获得模块，用于控制恒温系统的加热单元进行加热，针对每个目标温度，在恒温系统的温度达到该目标温度后，获得使恒温系统的温度维持在该目标温度需要的加热功率，并获得该目标温度和对应测量温度之间的传热温差；拟合处理模块，用于对维持多个目标温度需要的加热功率和对应的传热温差进行拟合，得到传热温差与加热功率的对应关系。

第五方面，本发明实施例提供一种分析仪器，其中，包括如上所述的恒温系统的温度修正装置，温度修正装置设置在分析仪器的恒温系统的温控控制器中；和/或如上所述的用于恒温系统的加热功率与传热温差的关系确定装置。

第六方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括指令，当指令在计算机上运行时，使得计算机执行如上所述的恒温系统的温度修正方法，和/或如上所述的用于恒温系统的加热功率与传热温差的关系确定方法。

如上所述，为了修正恒温系统的当前目标温度，可以先控制恒温系统的加热单元进行加热，在恒温系统的温度达到当前目标温度后，获得使恒温系统的温度维持在当前目标温度需要的加热功率，然后基于预设的传热温差与加热功率的对应关系，获得与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差。

与现有技术中的需要通过测量得到的环境温度计算传热温差相比，由于加热功率与传热温差在热力学上的联系更加密切，且加热功率的获得不依赖于第三方检测设备，因此，基于加热功率确定传热温差的方式更加直接，且能够避免第三方检测设备引入的误差，因此，利用基于加热功率确定的传热温差来修正恒温系统的当前目标温度，修正效果也更加准确。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1为本发明一个实施例提供的用于恒温系统的温度修正方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的用于恒温系统的温度修正方法的流程示意图；

图3为本发明又一实施例提供的用于恒温系统的温度修正方法的流程示意图；

图4为本发明一个实施例提供的用于恒温系统的温度修正装置的结构示意图；

图5为本发明另一实施例提供的用于恒温系统的温度修正装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。

目前，在使用血液分析仪、免疫分析仪等体外诊断设备时，恒温系统中与外部环境存在传热温差，导致恒温系统的实际测量温度低于与预设的目标温控温度(简称为目标温度)。

本申请的发明人经研究发现，导致存在传热温差的根本原因是：恒温系统保温性能不够好，与外部环境存在热对流，这样当恒温系统的温度与环境温度不一致时，会形成热量耗散，形成温度梯度。

根据热力学定律，热量耗散速率与传热温差为正相关，传热温差越大，热量耗散速度越快，恒温系统为了维持系统温度的恒定，需要提供更多的热量，单位时间内表现为加热功率。

基于上述理论，本发明实施例提出了一种新的温度修正方案，能够基于加热功率与传热温差的对应关系对恒温系统的温控温度进行修正，从而提高温度修正精度。

图1为本发明一个实施例提供的用于恒温系统的温度修正方法的流程示意图。如图1所示，该温度修正方法包括步骤101至步骤103。

在步骤101中，控制恒温系统的加热单元进行加热，在恒温系统的温度达到当前目标温度后，获得使恒温系统的温度维持在当前目标温度需要的加热功率。

在步骤102中，基于预设的传热温差与加热功率的对应关系，获得与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差。

在步骤103中，利用与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差，对当前目标温度进行修正。

在一示例中，假设维持系统温度恒定时的加热功率P与温度梯度ΔT呈正比例关系：

ΔT＝A×P+B (1)

其中，A、B为系数，若A、B已知，即传热温差与加热功率的对应关系确定，可以将上述与维持当前目标温度需要的加热功率代入公式(1)，从而得到与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差，利用该传热温差对当前目标温度进行修正即可。

如上所述，为了修正恒温系统的当前目标温度，可以先控制恒温系统的加热单元进行加热，在恒温系统的温度达到当前目标温度后，获得使恒温系统的温度维持在当前目标温度需要的加热功率，然后基于预设的传热温差与加热功率的对应关系，获得与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差。

与现有技术中的需要通过测量得到的环境温度计算传热温差相比，由于加热功率与传热温差在热力学上的联系更加密切，且加热功率的获得不依赖于第三方检测设备，因此，基于加热功率确定传热温差的方式更加直接，且能够避免第三方检测设备引入的误差，因此，利用基于加热功率确定的传热温差来修正恒温系统的当前目标温度，修正效果也更加准确。

图2为本发明另一实施例提供的用于恒温系统的温度修正方法的流程示意图。图2与图1的不同之处在于，图1中的步骤103可细化为步骤1031至步骤1034。

在步骤1031中，判断与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差是否小于预设温差阈值。

在步骤1032中，若与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差小于预设温差阈值，则说明当前目标温度设置比较合理，结束对当前目标温度的修正。

在步骤1033中，若与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差大于等于预设温差阈值，则将与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差与当前目标温度的和值，作为新的当前目标温度。

在步骤1034中，在恒温系统的温度达到新的当前目标温度后，获得使恒温系统的温度维持在新的当前目标温度需要的加热功率，确定与维持新的当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差，直到与维持新的当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差小于预设温差阈值，结束对新的当前目标温度的修正。

本发明实施例中的温度修正方法的原理为：通过提高加热功率，增加恒温系统向外部环境的能量耗散，减小传热温差，从而使恒温系统稳定时的温度接近于对应的温控温度，实施时，温控温度的修正可能包括一次或者多次迭代运算。

上述步骤1031至步骤1034描述了对恒温系统进行温度修正的循环迭代过程，其中，预设温差阈值是一个极小值，作为迭代结束的参考值。

示例性地，若用T_i表示第i次迭代运算时的目标温度，用P_i表示与T_i对应的加热功率，用ΔT_i表示与P_i对应的传热温差，则第i次迭代过程为：

(1)使T_i＝T_i-1+ΔT_i-1；

(2)控制加热单元加热，在恒温系统的温度达到T_i后，获得使恒温系统的温度维持在T_i需要的加热功率P_i，基于预设的传热温差与加热功率的对应关系，获得与P_i对应的ΔT_i；

(3)判断ΔT_i是否小于预设温差阈值，若ΔT_i是否小于预设温差阈值，则结束温度修正，若ΔT_i大于等于预设温差阈值，则进入第i+1次迭代步骤。

实际运行时，恒温系统在每次开机时执行上述温度修正操作。

其中，恒温系统在本次开机时的初始目标温度由指定温度T*、当前环境温度波动因子β和上次开机确定的传热温差ΔT_L确定。

具体地，恒温系统在本次开机时的初始目标温度T0可以表示为：

T0＝T*+β×ΔT_L (2)

其中，T*是一个固定值，表示该恒温系统的目标液反应需要的最佳温度；0≤β≤1，β的取值可以根据实际情况及经验确定，通常环境温度波动越大，β取值越小，以避免在环境温度波动越大的情况下，因β较大而导致T0较大，导致恒温系统出现过温的问题。

通常，加热单元的加热功率是可调的，通过改变加热器件的开启时间可以改变其功率。比如，若每周期只有一半时间导通，则加热功率则将为原来的一半；若采用PID温控算法或其他的加热方法，也可以通过统计加热期间内的占空比得到加热单元的导通时间占比，乘以完全导通时的加热功率，就可以得到实际加热功率。因此，维持所述当前目标温度需要的加热功率由预定维持周期内的开关导通时间占比确定。

图3为本发明另一实施例提供的用于恒温系统的加热功率与传热温差的关系确定方法的流程示意图，如图3所示，该加热功率与传热温差的关系确定方法包括步骤301和步骤302。

在步骤301中，控制恒温系统的加热单元进行加热，针对每个目标温度，在恒温系统的温度达到该目标温度后，获得使恒温系统的温度维持在该目标温度需要的加热功率，并获得该目标温度和对应测量温度之间的传热温差。

在步骤302中，对维持多个目标温度需要的加热功率和对应的传热温差进行拟合，得到传热温差与加热功率的对应关系。

也就是说，在体外诊断设备整机装配完成后，可以设定不同的温控温度，温控模块启动对恒温系统进行加热，待恒温系统的温度达到稳定状态后，测量目标液温度，计算得到传热温差ΔT，ΔT＝温控温度-目标液测量温度；然后根据单位时间加热时长，计算得到加热功率P。

在一示例中，若根据经验获知加热功率和传热温差呈正比例关系，则可以利用两组数据(ΔT，P)，得到传热温差与加热功率的对应关系。

在另一示例中，若根据经验获知加热功率和传热温差呈二次函数关系，则可以利用三组数据(ΔT，P)，得到传热温差与加热功率的对应关系。

在又一示例中，在对加热功率和传热温差关系未知的情况下，可以对多组数据(ΔT，P)拟合，得到传热温差与加热功率的对应关系。

在一个可选实施例中，考虑到体外诊断设备的装配一致性较好，可在研发阶段对同类设备进行类似测量，获得与同一型号的多个恒温系统一一对应的多组传热温差与加热功率的对应关系。

然后对多组传热温差与加热功率的对应关系进行平滑处理，比如，取居中值或者均值，最终得到一组传热温差与加热功率的对应关系，并为同一型号共用，比如固化到软件中，这样在仪器生产时就无需再次测量每台仪器的传热温差与加热功率的对应关系。

图4为本发明一个实施例提供的用于恒温系统的温度修正装置的结构示意图，如图4所示，该温度修正装置包括加热功率获得模块401、传热温差获得模块402和第一温度修正模块403。

其中，加热功率获得模块401用于控制恒温系统的加热单元进行加热，在恒温系统的温度达到当前目标温度后，获得使恒温系统的温度维持在当前目标温度需要的加热功率。

传热温差获得模块402用于基于预设的传热温差与加热功率的对应关系，获得维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差。

第一温度修正模块403用于利用与维持当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差对应的传热温差，对当前目标温度进行修正。

图5为本发明另一实施例提供的用于恒温系统的加热功率与传热温差的关系确定装置的结构示意图。如图5所示，该温度修正装置包括加热功率和传热温差获得模块501和拟合处理模块502。

其中，加热功率和传热温差获得模块501用于控制恒温系统的加热单元进行加热，针对每个目标温度，在恒温系统的温度达到该目标温度后，获得使恒温系统的温度维持在该目标温度需要的加热功率，并获得该目标温度和对应测量温度之间的传热温差。

拟合处理模块502用于对维持多个目标温度需要的加热功率和对应的传热温差进行拟合，得到传热温差与加热功率的对应关系。

需要说明的是，上述温度修正装置可以集成在恒温系统的温控控制器中，从而避免对硬件的改造，节约成本，也可以是具有独立运算功能的逻辑器件，此处不做限定。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括指令，当指令在计算机上运行时，使得计算机执行如上所述的恒温系统的温度修正方法，和/或如上所述的用于恒温系统的加热功率与传热温差的关系确定方法。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置实施例而言，相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本发明实施例并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本发明实施例的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明实施例的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

本发明实施例可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明实施例的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明实施例的范围之中。

Claims (11)

1.一种用于恒温系统的温度修正方法，其中，包括：

控制所述恒温系统的加热单元进行加热，在所述恒温系统的温度达到当前目标温度后，获得使所述恒温系统的温度维持在所述当前目标温度需要的加热功率；

基于预设的传热温差与加热功率的对应关系，获得与维持所述当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差；

利用与所述维持所述当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差，对所述当前目标温度进行修正。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述利用与所述维持所述当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差，对所述当前目标温度进行修正，包括：

判断与所述维持所述当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差是否小于预设温差阈值；

若与所述维持所述当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差小于所述预设温差阈值，结束对所述当前目标温度的修正；

若与所述维持所述当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差大于等于所述预设温差阈值，则将与所述维持所述当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差与所述当前目标温度的和值，作为新的当前目标温度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述将与所述维持所述当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差与所述当前目标温度的和值，作为新的当前目标温度之后，还包括：

在所述恒温系统的温度达到所述新的当前目标温度后，获得使所述恒温系统的温度维持在所述新的当前目标温度需要的加热功率，确定与维持所述新的当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差，直到与所述维持所述新的当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差小于所述预设温差阈值，结束对所述新的当前目标温度的修正。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中，所述维持所述当前目标温度需要的加热功率由预定维持周期内的开关导通时间占比确定。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中，所述恒温系统在本次开机时的初始目标温度由指定温度、当前环境温度波动因子和上次开机确定的传热温差确定。

6.一种用于恒温系统的加热功率与传热温差的关系确定方法，其中，包括：

控制所述恒温系统的加热单元进行加热，针对每个目标温度，在所述恒温系统的温度达到该目标温度后，获得使所述恒温系统的温度维持在该目标温度需要的加热功率，并获得该目标温度和对应测量温度之间的传热温差；

对维持多个所述目标温度需要的加热功率和对应的传热温差进行拟合，得到传热温差与加热功率的对应关系。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，还包括：

获得与同一型号的多个恒温系统一一对应的多组传热温差与加热功率的对应关系；

对所述多组传热温差与加热功率的对应关系进行平滑处理，得到与所述多个恒温系统所属型号对应的传热温差与加热功率的对应关系。

8.一种用于恒温系统的温度修正装置，其中，包括：

加热功率获得模块，控制所述恒温系统的加热单元进行加热，在所述恒温系统的温度达到当前目标温度后，获得使所述恒温系统的温度维持在所述当前目标温度需要的加热功率；

传热温差获得模块，用于基于预设的传热温差与加热功率的对应关系，获得与维持所述当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差；

第一温度修正模块，用于利用与所述维持所述当前目标温度需要的加热功率对应的传热温差，对所述当前目标温度进行修正。

9.一种用于恒温系统的加热功率与传热温差的关系确定装置，其中，包括：

加热功率和传热温差获得模块，用于控制所述恒温系统的加热单元进行加热，针对每个目标温度，在所述恒温系统的温度达到该目标温度后，获得使所述恒温系统的温度维持在该目标温度需要的加热功率，并获得该目标温度和对应测量温度之间的传热温差；

拟合处理模块，用于对维持多个所述目标温度需要的加热功率和对应的传热温差进行拟合，得到传热温差与加热功率的对应关系。

10.一种分析仪器，其中，包括如权利要求8所述的用于恒温系统的温度修正装置，所述温度修正装置设置在所述分析仪器的恒温系统的温控控制器中；和/或如权利要求9所述的用于恒温系统的加热功率与传热温差的关系确定装置。

11.一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-5任一项所述的用于恒温系统的温度修正方法，和/或如权利要求6或7所述的用于恒温系统的加热功率与传热温差的关系确定方法。