CN110227196B - 一种基于pid的肠套叠复位控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于PID的肠叠套复位系统及方法，属于肠套叠治疗设备技术领域。该基于PID的肠叠套复位系统及方法包括储存件、温度检测件、输液件、压力检测件、温度调节件、压力调控件、存储单元、PID调节单元和输出控制单元。本发明中的PID调节单元进行PID运算得出第一温度控制信号和进行PID运算得出第一压力控制信号，输出控制单元接收PID调节单元的第一温度控制信号并控制温度调节件改变改变治疗液体的温度和接收PID调节单元的第一压力控制信号并控制压力调控件改变治疗液体的压力，效率较高，恒温和恒压精度较高，集成度高、运算能力强、功耗低、扩展性能强的特点。

Description

一种基于PID的肠套叠复位控制系统及方法

技术领域

本发明属于肠套叠治疗设备技术领域，涉及一种基于PID的肠套叠复位控制系统及方法。

背景技术

急性肠套叠是婴幼儿最常见的一种急腹症，发病率为1/2000~4/2000，能够引发小儿呕吐、血便、电解质紊乱等症状，严重者会导致肠坏死，出现中毒性休克，影响患儿健康。小儿肠套叠的治疗方法包括手术治疗和非手术治疗两种，其中非手术治疗是应用最为广泛且优先选用的方法。非手术治疗主要是指在超声或透视引导下进行的灌肠复位。目前针对小儿急性肠套叠灌肠复位主要集中于空气灌肠复位和水压灌肠复位钡剂、盐水。

Ｘ线监视下空气灌肠复位具有操作相对简便、复位时间短、成功率高的优点。但空气灌肠时肠腔内的压力较高，肠管膨胀显著，空气进入末端回肠后可能产生张力性气腹，如压力过大或骤增，可导致肠穿孔。另外有研究发现空气灌肠过程中会出现多重气体填充环，因此难以辨别肠套叠是否复位成功。利用空气灌肠复位方法进行回结肠肠套叠复位时会有空气进入回肠末端，会导致并没有完全复位的部位可能被错误地解释为成功复位。而且Ｘ线对诊断肠套叠往往是通过间接征象，因此具有一定的推测性质，不能如Ｂ超一样直接反映从而提供直接证据，得出腹部Ｘ线在诊断肠套叠的灵敏度、特异度、阳性预测值上均明显低于超声。此外，Ｘ线监视下的空气灌肠复位会导致患儿全面暴露于Ｘ线下，具有一定的辐射，对人体尤其婴幼儿有一定的危害，尤其对其生殖及发育等可能造成不利影响。

中国专利公告号：CN204601228U，公开日：2015.09.02公开了一种肠套叠复位设备，包括生理盐水袋、导管和肛管，所述导管一端与生理盐水袋连接、另一端与肛管连接，该导管上设有控制开关，其特征在于：还包括操作台、灌肠压力调节装置和控制器，所述灌肠压力调节装置包括升降支架、升降驱动机构和压力传感器，该升降支架用于安装生理盐水袋并使生理盐水袋与操作台间的导管保持60cm-180cm间的相对高度差，该升降驱动机构用于驱动升降支架垂直升降，使与生理盐水袋连接的导管内生理盐水水柱高度跟随相应变化，灌肠压力得以在60cm-180cm水柱之间调节。上述专利公开的一种肠套叠复位设备，需要通过升降支架将生理盐水袋与导管保持60cm-180cm间的相对高度差，操作复杂，且误差率较高，同时通过控制器控制灌肠压力调节装置以使升降支架改变高度，进而改变压力，压力改变较慢且压力改变为离散的变化，无法进行线性地调节压力，无法保证生理盐水恒温和恒压，对治疗效果有较大的影响。

发明内容

本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种基于PID的肠套叠复位控制系统，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种可以精确地恒温和恒压控制治疗液体的系统及方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种基于PID的肠套叠复位控制系统，包括用以存储治疗液体的储存件、用以检测治疗液体的实时温度的温度检测件、用以接收储存件内的治疗液体并将其输送至人体的输液件、用以检测输液件上的治疗液体的第一实时压力的压力检测件、温度调节件、压力调控件、存储有第一预设温度、第一预设压力的存储单元、PID调节单元和用以控制输液件、温度调节件、压力调节件的输出控制单元，所述PID调节单元获取温度检测件检测的实时温度、存储单元中的第一预设温度并在实时温度不等于实时温度时进行PID运算得出第一温度控制信号和获取压力检测件检测的第一实时压力、存储单元中的第一预设压力并在第一实时压力不等于第一预设压力时进行PID运算得出第一压力控制信号，所述输出控制单元接收PID调节单元的第一温度控制信号并控制温度调节件改变改变治疗液体的温度和接收PID调节单元的第一压力控制信号并控制压力调控件改变治疗液体的压力。

优选的，所述压力调控件包括用以给储存件内进行充气以增大治疗液体压力的气泵和用以给储存件内进行释放气体以降低治疗液体压力的泄压结构。

优选的，还包括用以在气泵充气时进行计时以使气泵的任意连续工作时间为预设时间的时间继电器。

优选的，还包括用以检测储存件内治疗液体液位的液位传感器。

优选的，还包括进行报警的报警器，所述PID调节单元在温度检测件检测的实时温度大于第二预设温度或者压力检测件检测的第一实时压力大于第二预设压力时控制输出控制单元控制报警器进行报警和输液件停止。

优选的，所述压力检测件包括用以检测输液件第一端的治疗液体的第二实时压力的第一压力传感器和用以检测输液件第二端的治疗液体的第三实时压力的第二压力传感器，所述PID调节单元在分别获取第二实时压力和第三实时压力后并在第二实时压力、第三实时压力的差值大于第三预设压力时控制输出控制单元控制输液件停止。

一种基于PID的肠套叠复位控制方法，包括如下步骤：

S1：存储单元存储第一预设温度和第一预设压力，温度检测件检测治疗液体的实时温度，压力检测件检测治疗液体的第一实时压力；

S2：PID调节单元获取温度检测件检测的实时温度、存储单元中的第一预设温度并在实时温度不等于实时温度时进行PID运算得出第一温度控制信号和获取压力检测件检测的第一实时压力、存储单元中的第一预设压力并在第一实时压力不等于第一预设压力时进行PID运算得出第一压力控制信号；

S3：输出控制单元接收PID调节单元的第一温度控制信号并控制温度调节件改变改变治疗液体的温度和接收PID调节单元的第一压力控制信号并控制压力调控件改变治疗液体的压力。

优选的，步骤S3中压力调控件包括用以给储存件内进行充气以增大治疗液体压力的气泵和用以给储存件内进行释放气体以降低治疗液体压力的泄压结构。

优选的，步骤S2中PID调节单元在温度检测件检测的实时温度大于第二预设温度或者压力检测件检测的第一实时压力大于第二预设压力时控制输出控制单元控制报警器进行报警和输液件停止。

优选的，步骤S2中具体包括：

S21：压力检测件包括第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器检测输液件第一端的治疗液体的第二实时压力，第二压力传感器检测输液件第二端的治疗液体的第三实时压力；

S22：PID调节单元在分别获取第二实时压力和第三实时压力后并在第二实时压力、第三实时压力的差值大于第三预设压力时控制输出控制单元控制输液件停止。

本发明中的PID调节单元获取温度检测件检测的实时温度、存储单元中的第一预设温度并在实时温度不等于实时温度时进行PID运算得出第一温度控制信号和获取压力检测件检测的第一实时压力、存储单元中的第一预设压力并在第一实时压力不等于第一预设压力时进行PID运算得出第一压力控制信号，输出控制单元接收PID调节单元的第一温度控制信号并控制温度调节件改变改变治疗液体的温度和接收PID调节单元的第一压力控制信号并控制压力调控件改变治疗液体的压力，效率较高，恒温和恒压精度较高，集成度高、运算能力强、功耗低、扩展性能强的特点。

附图说明

图1是本发明中的结构示意图；

图2是本发明中的流程示意图。

图中，1-储存件，21-温度检测件，22-压力检测件，23-存储单元，3-PID调节单元，4-输出控制单元，51-温度调节件，52-压力调控件，6-输液件。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

请参阅图1，本实施例中的基于PID的肠套叠复位控制系统，包括用以存储治疗液体的储存件1、用以检测治疗液体的实时温度的温度检测件21、用以接收储存件1内的治疗液体并将其输送至人体的输液件6、用以检测输液件6上的治疗液体的第一实时压力的压力检测件 22、温度调节件51、压力调控件52、存储有第一预设温度、第一预设压力的存储单元23、PID调节单元3和用以控制输液件6、温度调节件51、压力调节件52的输出控制单元4，PID调节单元3获取温度检测件21检测的实时温度、存储单元23中的第一预设温度并在实时温度不等于实时温度时进行PID运算得出第一温度控制信号和获取压力检测件 22检测的第一实时压力、存储单元23中的第一预设压力并在第一实时压力不等于第一预设压力时进行PID运算得出第一压力控制信号，输出控制单元4接收PID调节单元3的第一温度控制信号并控制温度调节件51改变改变治疗液体的温度和接收PID调节单元3的第一压力控制信号并控制压力调控件52改变治疗液体的压力。

此处，PID调节单元3获取温度检测件21检测的实时温度、存储单元23中的第一预设温度并在实时温度不等于实时温度时进行PID运算得出第一温度控制信号和获取压力检测件 22检测的第一实时压力、存储单元23中的第一预设压力并在第一实时压力不等于第一预设压力时进行PID运算得出第一压力控制信号，输出控制单元4接收PID调节单元3的第一温度控制信号并控制温度调节件51改变改变治疗液体的温度和接收PID调节单元3的第一压力控制信号并控制压力调控件52改变治疗液体的压力，效率较高，恒温和恒压精度较高，集成度高、运算能力强、功耗低、扩展性能强的特点。

储存件1可以为储罐。温度调节件51可以为PTC加热器。输液件6可以包括一端伸入储罐底端的第一输送管、一端伸入人体的第二输送管、一端连接于第一输送管另一端、另一端连接于第二输送管另一端、用以控制第一输送管将储罐内的治疗液体输送至第二输送管的第一电磁阀。温度检测件21可以为温度传感器。压力检测件 22可以为压力传感器。储罐上可以设有安全阀。PID调节单元3可以为PID控制器。输出控制单元4可以为用以控制输液件6、温度调节件51、压力调节件52的PLC控制器和用以接收PID控制器的控制信号并控制PLC控制器的ARM单片机。存储单元23可以为硬盘或者U盘。

压力调控件52可以包括用以给储存件1内进行充气以增大治疗液体压力的气泵和用以给储存件1内进行释放气体以降低治疗液体压力的泄压结构。压力调控件52还可以包括一端连接于气泵、另一端伸入储罐内、用以接收气泵的气体并输送至储罐内的第三输送管和设置于第三输送管上、用以控制第三输送管给储罐内输送气体的第二电磁阀。泄压结构可以为置于第二输送管上、用以在第二输送管将治疗液体输送至人体时调节治疗液体压力的第四电磁阀。第一压力控制信号可以为气泵的流量。

作为本实施例中的基于PID的肠套叠复位控制系统还可以包括用以在气泵充气时进行计时以使气泵的任意连续工作时间为预设时间的时间继电器。预设时间可以为2~3分钟，避免气泵工作时间过长使得输入气体过多导致瞬间压力增大，影响治疗。

作为本实施例中的基于PID的肠套叠复位控制系统还可以包括用以检测储存件1内治疗液体液位的液位传感器。这样可以知晓治疗液体的体积，避免加入储存件1内液体过多导致压力降低、液体过少达不到治疗的效果。

作为本实施例中的基于PID的肠套叠复位控制系统还可以包括进行报警的报警器，PID调节单元3在温度检测件21检测的实时温度大于第二预设温度或者压力检测件 22检测的第一实时压力大于第二预设压力时控制输出控制单元4控制报警器进行报警和输液件6停止。报警器还可以在患儿的生命体征比如心率超过预设心率或者氧饱和度超过预设值进行报警。

压力检测件 22可以包括用以检测输液件6第一端的治疗液体的第二实时压力的第一压力传感器和用以检测输液件6第二端的治疗液体的第三实时压力的第二压力传感器，PID调节单元3在分别获取第二实时压力和第三实时压力后并在第二实时压力、第三实时压力的差值大于第三预设压力时控制输出控制单元4控制输液件6停止。第二实时压力和第三实时压力的差值大于第三预设压力则说明流量突然增加，则PID调节单元3控制输出控制单元4控制输液件6停止。

请参阅图2，一种基于PID的肠套叠复位控制方法，包括如下步骤：

S1：存储单元23存储第一预设温度和第一预设压力，温度检测件21检测治疗液体的实时温度，压力检测件 22检测治疗液体的第一实时压力；

S2：PID调节单元3获取温度检测件21检测的实时温度、存储单元23中的第一预设温度并在实时温度不等于实时温度时进行PID运算得出第一温度控制信号和获取压力检测件 22检测的第一实时压力、存储单元23中的第一预设压力并在第一实时压力不等于第一预设压力时进行PID运算得出第一压力控制信号；

S3：输出控制单元4接收PID调节单元3的第一温度控制信号并控制温度调节件51改变改变治疗液体的温度和接收PID调节单元3的第一压力控制信号并控制压力调控件52改变治疗液体的压力。

步骤S3中压力调控件52可以包括用以给储存件1内进行充气以增大治疗液体压力的气泵和用以给储存件1内进行释放气体以降低治疗液体压力的泄压结构；一种基于PID的肠套叠复位控制方法，步骤S2中PID调节单元3在温度检测件21检测的实时温度大于第二预设温度或者压力检测件 22检测的第一实时压力大于第二预设压力时控制输出控制单元4控制报警器进行报警和输液件6停止。

步骤S2中可以具体包括：

S21：压力检测件 22包括第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器检测输液件6第一端的治疗液体的第二实时压力，第二压力传感器检测输液件6第二端的治疗液体的第三实时压力；

S22：PID调节单元3在分别获取第二实时压力和第三实时压力后并在第二实时压力、第三实时压力的差值大于第三预设压力时控制输出控制单元4控制输液件6停止。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种基于PID的婴幼儿肠套叠复位控制系统，其特征在于：包括用以存储治疗液体的储存件（1）、用以检测治疗液体的实时温度的温度检测件（21）、用以接收储存件（1）内的治疗液体并将其输送至人体的输液件（6）、用以检测输液件（6）上的治疗液体的第一实时压力的压力检测件 （22）、温度调节件（51）、压力调控件（52）、存储有第一预设温度、第一预设压力的存储单元（23）、PID调节单元（3）和用以控制输液件（6）、温度调节件（51）、压力调节件（52）的输出控制单元（4），所述PID调节单元（3）获取温度检测件（21）检测的实时温度、存储单元（23）中的第一预设温度并在实时温度不等于第一预设温度时进行PID运算得出第一温度控制信号和获取压力检测件 （22）检测的第一实时压力、存储单元（23）中的第一预设压力并在第一实时压力不等于第一预设压力时进行PID运算得出第一压力控制信号，所述输出控制单元（4）接收PID调节单元（3）的第一温度控制信号并控制温度调节件（51）改变治疗液体的温度和接收PID调节单元（3）的第一压力控制信号并控制压力调控件（52）改变治疗液体的压力；所述压力调控件（52）包括用以给储存件（1）内进行充气以增大治疗液体压力的气泵和用以给储存件（1）内进行释放气体以降低治疗液体压力的泄压结构；还包括用以在气泵充气时进行计时以使气泵的任意连续工作时间为预设时间的时间继电器；

输出控制单元（4）为用以控制输液件（6）、温度调节件（51）、压力调节件（52）的PLC控制器和用以接收PID控制器的控制信号并控制PLC控制器的ARM单片机；

储存件上设有安全阀；

还包括用以检测储存件（1）内治疗液体液位的液位传感器，从而避免加入储存件（1）内液体过多或过少；

还包括进行报警的报警器，所述PID调节单元（3）在温度检测件（21）检测的实时温度大于第二预设温度或者压力检测件 （22）检测的第一实时压力大于第二预设压力时控制输出控制单元（4）控制报警器进行报警和输液件（6）停止；

所述压力检测件 （22）包括用以检测输液件（6）第一端的治疗液体的第二实时压力的第一压力传感器和用以检测输液件（6）第二端的治疗液体的第三实时压力的第二压力传感器，所述PID调节单元（3）在分别获取第二实时压力和第三实时压力后并在第二实时压力、第三实时压力的差值大于第三预设压力时控制输出控制单元（4）控制输液件（6）停止。

2.一种应用于如权利要求1所述的基于PID的婴幼儿肠套叠复位控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：存储单元（23）存储第一预设温度和第一预设压力，温度检测件（21）检测治疗液体的实时温度，压力检测件 （22）检测治疗液体的第一实时压力；

S2：PID调节单元（3）获取温度检测件（21）检测的实时温度、存储单元（23）中的第一预设温度并在实时温度不等于第一预设温度时进行PID运算得出第一温度控制信号和获取压力检测件 （22）检测的第一实时压力、存储单元（23）中的第一预设压力并在第一实时压力不等于第一预设压力时进行PID运算得出第一压力控制信号；

S3：输出控制单元（4）接收PID调节单元（3）的第一温度控制信号并控制温度调节件（51）改变治疗液体的温度和接收PID调节单元（3）的第一压力控制信号并控制压力调控件（52）改变治疗液体的压力。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：步骤S3中压力调控件（52）包括用以给储存件（1）内进行充气以增大治疗液体压力的气泵和用以给储存件（1）内进行释放气体以降低治疗液体压力的泄压结构。

4.如权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于：步骤S2中PID调节单元（3）在温度检测件（21）检测的实时温度大于第二预设温度或者压力检测件 （22）检测的第一实时压力大于第二预设压力时控制输出控制单元（4）控制报警器进行报警和输液件（6）停止。

5.如权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于：步骤S2中具体包括：

S21：压力检测件 （22）包括第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器检测输液件（6）第一端的治疗液体的第二实时压力，第二压力传感器检测输液件（6）第二端的治疗液体的第三实时压力；

S22：PID调节单元（3）在分别获取第二实时压力和第三实时压力后并在第二实时压力、第三实时压力的差值大于第三预设压力时控制输出控制单元（4）控制输液件（6）停止。

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