CN111504478A - 一种一体化手术室测温系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一体化手术室测温系统,包括中心控制单元、红外检测单元、信号放大单元、误差调节单元和数据传输单元;中心控制单元,接收检测数据,控制各单元运行;红外检测单元,检测病人全身体温,监控身体局部温度变化;信号放大单元,放大检测的局部温度信号;误差调节单元,对检测到的温度数据进行误差分析,修正数据结果;数据传输单元,各单元进行数据传输,辅助中心控制单元控制各单元。本发明提高了手术测温的智能化水平,配合一体化手术室全程检测病人体温细节变化,便于医生及时了解病人手术过程中的身体状况变化。
Description
技术领域
本发明涉及一体化手术室测温,属于红外探测领域。
背景技术
一体化手术室是随着微创技术的发展而涎生的一个新的医疗项目,它是以创造手术室的高效率、高安全性、以及提升手术室对外交流平台为目的的多个系统(如医学、工控、通讯、数码等)的综合运用。
现阶段,数字化医院是未来医院的发展方向,而作为医院核心的外科手术室则是重中之重,一体化手术室系统的建设是医院实现数字化管理的标志工程,能够增强医院的环节管理,提高医院的知名度。本系统实施后,医院在充分利用现有设备的基础上,减少患者的等待时间,提高病人的满意度,能够吸引更多的病人和进修的医生,为医院带来更多的收益。同时为管理者提供有效的实用工具,医院可实时、有序、系统及监督性管理,提高医院设备资源利用率,完成医院病人信息的科学、系统的积累,提高诊疗保险,减少投资风险性,为医院创造极好的社会效益和经济效益。
目前的一体化手术室不能够快速有效的检测手术过程中患者的身体温度数据,不利于医生及时从体温变化上了解患者身体在手术过程中的变化。
发明内容
发明目的:提供一种一体化手术室测温系统,以解决上述问题。
技术方案:一种一体化手术室测温系统,包括中心控制单元、红外检测单元、信号放大单元、误差调节单元和数据传输单元;
中心控制单元,接收检测数据,控制各单元运行;
红外检测单元,检测病人全身体温,监控身体局部温度变化;
信号放大单元,放大检测的局部温度信号;
误差调节单元,对检测到的温度数据进行误差分析,修正数据结果;
数据传输单元,各单元进行数据传输,辅助中心控制单元控制各单元。
根据本发明的一个方面,所述红外检测单元包括传感器探头,所述传感器探头包括8组镍铬-康铜热电偶串联组成热电堆、铂电阻,热电堆的8个热端在上层铜片下表面,相应的8个冷端固定在下层铜片上表面,铂电阻为热电堆提供冷端温度补偿。
根据本发明的一个方面,所述红外检测单元,还包括模数转换器,放大微弱热点信号,通过
得到热电动势Ed,再通过
Eh=Ed+Ec,Ec为冷端热电动势,
得到热端热电动势Eh,利用Eh计算出热端温度Th,通过铂电阻得到冷端温度Tc,多次测量计算Th与Tc的差值,消除环境温度影响。
根据本发明的一个方面,所述红外检测单元,还包括红外检测电路,包括红外传感器U1、运算放大器U2:A、运算放大器U2:B、运算放大器U2:C、运算放大器U2:D、运算放大器U3:A、运算放大器U3:B、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、热敏电阻RT1、电位器RV1、电位器RV2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、稳压二极管D1、二极管D2和MOS管Q1,所述红外传感器U1的第1引脚与所述电阻R1的一端、所述电容C1的一端连接,所述红外传感器U1的第2引脚与所述电容C2的一端、所述电容C3的一端连接,所述电容C2的另一端接地,所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R2的一端、所述稳压二极管D1的负极、所述电位器RV2的第1引脚、所述电位器RV2的第3引脚和所述热敏电阻RT1的一端连接,所述电阻R2的另一端接电源电压,所述电容C1的另一端与所述稳压二极管D1的正极、所述电阻R4的一端和所述电阻R3的一端均接地,所述电位器RV2的第2引脚分别与所述电阻R4的另一端、所述电阻R6的一端连接,所述热敏电阻RT1的另一端分别与所述电位器RV1的第1引脚、所述电阻R5的一端连接,所述电位器RV1的第2引脚分别与所述电位器RV1的第3引脚、所述电阻R3的另一端连接,所述电阻R5的另一端分别与所述电阻R6的另一端、所述运算放大器U2:A的同相输入端连接,所述运算放大器U2:A的反相输入端与所述电阻R7的一端连接,所述电阻R7的另一端分别与所述电阻R8的一端、所述电阻R9的一端连接,所述电阻R8的另一端接地,所述运算放大器U2:A的输出端分别与所述电阻R9的另一端、所述电阻R28的一端连接,所述电容C3的另一端分别与所述电阻R11的一端、所述电容C4的一端连接,所述电阻R11的另一端分别与所述运算放大器U2:B的反相输入端、所述电阻R12的一端、所述电阻R13的一端、所述电容C5的一端和所述电容C6的一端连接,所述电容C4的另一端分别与所述电阻R10的一端、所述运算放大器U2:B的同相输入端连接,所述电阻R10的另一端接地,所述运算放大器U2:B的输出端分别与所述电阻R12的另一端、所述电容C5的另一端和所述电容C7的一端连接,所述电阻R13的另一端与所述电容C6的另一端、所述电阻R14的一端、所述电容C8的一端、所述电阻R18的一端、所述电容C11的一端、所述电阻R19的一端、所述电容C15的一端、所述电容C16的一端和所述电阻R23的一端连接,所述电容C7的另一端分别与所述电阻R15的一端、所述电阻R14的另一端连接,所述电阻R15的另一端分别与所述电容C9的一端、所述电阻R16的一端连接,所述电容C9的另一端分别与所述运算放大器U2:C的反相输入端、所述电阻R17的一端、所述电阻R18的另一端、所述电容C10的一端和所述电容C11的另一端连接,所述电阻R16的另一端分别与所述电容C8的另一端、所述运算放大器U2:C的同相输入端连接,所述运算放大器U2:C的输出端分别与所述电阻R17的另一端、所述电容C10的另一端和所述电容C12的一端连接,所述电容C12的另一端与所述电容C13的一端连接,所述电容C13的另一端分别与所述电阻R19的另一端、所述运算放大器U2:D的同相输入端连接,所述运算放大器U2:D的反相输入端分别与所述电阻R20的一端、所述电阻R21的一端连接,所述电阻R21的另一端与所述电阻R22的一端连接,所述电阻R22的另一端接地,所述运算放大器U2:C的输出端分别与所述电阻R20的另一端、所述MOS管Q1的D极连接,所述MOS管Q1的G极分别与所述电容C14的一端、所述二极管D2的正极连接,所述电容C14的另一端与所述二极管D2的负极均接采样电压,所述MOS管Q1的S极分别与所述电容C15的另一端、所述运算放大器U3:A的同相输入端连接,所述运算放大器U3:A的反相输入端分别与所述运算放大器U3:A的输出端、所述电阻R23的一端连接,所述电阻R23的另一端分别与所述电阻R28的另一端、所述电阻R24的一端和所述电容C17的一端连接,所述电阻R23的另一端分别与所述电容C16的另一端、所述运算放大器U3:B的同相输入端连接,所述运算放大器U3:B的反相输入端分别与所述电阻R25的一端连接,所述电阻R25的另一端分别与所述电容C17的另一端、所述电阻R27的另一端和所述电阻R26的一端连接,所述运算放大器U3:B的输出端与所述电阻R26的另一端接温度信号。
根据本发明的一个方面,所述红外传感器U1为红外线热电堆传感器ANT-OTP-538U,检测手术台上病人身体各部位温度变化的情况。
根据本发明的一个方面,所述信号放大单元还包括放大电路,包括电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、电阻R43、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6、MOS管Q7、MOS管Q、MOS管Q9、MOS管Q10、MOS管Q11、二极管D3和二极管D4,所述电容C18的一端接温度信号,所述电容C18的另一端分别与所述电阻R29的一端、所述MOS管Q2的G极连接,所述电阻R29的另一端接地,所述MOS管Q2的D极分别与所述电阻R30的一端、所述MOS管Q5的G极连接,所述MOS管Q2的S极分别与所述MOS管Q3的S极、所述MOS管Q4的D极连接,所述电阻R30的另一端与所述MOS管Q3的D极、所述电阻R34的一端、所述电阻R35的一端、所述MOS管Q8的S极和所述MOS管Q10的S极均接+VCC信号,所述MOS管Q3的G极分别与所述电容C19的一端、所述电阻R33的一端连接,所述电容C19的另一端与所述电阻R32的一端连接,所述电阻R32的另一端接地,所述MOS管Q4的S极与所述电阻R31的一端连接,所述电阻R31的另一端与所述二极管D4的负极、所述MOS管Q6的S极、所述电阻R40的一端和所述电阻R42的一端均接-VCC信号,所述MOS管Q4的G极分别与所述MOS管Q6的G极、所述电容C20的一端连接,所述电阻R34的另一端与所述二极管D3的正极连接,所述二极管D3的负极与所述二极管D4的正极连接,所述MOS管Q5的S极与所述电阻R35的另一端连接,所述MOS管Q5的D极分别与所述电阻R36的一端、所述MOS管Q7的D极和所述MOS管Q8的G极连接,所述MOS管Q6的D极分别与所述电容C20的另一端、所述电阻R37的一端、所述电容C21的一端、所述MOS管Q7的S极和所述MOS管Q9的G极连接,所述电阻R36的另一端分别与所述MOS管Q7的G极、所述电阻R37的另一端连接,所述MOS管Q8的S极分别与所述电阻R38的一端、所述MOS管Q10的G极连接,所述电阻R38的另一端分别与所述电阻R33的另一端、所述电阻R39的一端、所述电阻R41的一端、所述MOS管Q11的D极和所述电阻R43的一端连接,所述MOS管Q9的S极与所述电阻R39的另一端连接,所述MOS管Q9的D极分别与所述电容C21的另一端、所述电阻R40的另一端和所述MOS管Q11的G极连接,所述MOS管Q10的S极与所述电阻R41的另一端连接,所述MOS管Q11的S极与所述电阻R42的另一端连接,所述电阻R43的另一端接放大信号。
根据本发明的一个方面,所述误差调节单元,还包括温漂修正方法,采用BP神经网络算法,通过热敏电阻检测环境温度,多次测量计算差值,具体步骤如下:
步骤1、采用BP神经网络算法对采集的数据进行拟合,得到环境温度、温差与人体总辐射的函数关系式R=f(T0,ΔT),其中,R为人体总辐射值,T0为环境温度,ΔT为温差;
步骤2、BP网络学习和存储大量的输入-输出模式映射关系,使用最速下降法的学习规则,通过反向传播来不断调整网络的权值和阈值,使网络的误差平方和最小;
步骤3、将拟合公式存入程序代码中,通过测量环境温度和温差求出人体总辐射值。
有益效果:本发明提高了手术测温的智能化水平,配合一体化手术室全程检测病人体温细节变化,便于医生及时了解病人手术过程中的身体状况变化。
附图说明
图1是本发明的一体化手术室测温系统的系统框图。
图2是本发明的红外检测电路的原理图。
图3是本发明的放大电路的原理图。
具体实施方式
如图1所示,在该实施例中,一种一体化手术室测温系统,包括中心控制单元、红外检测单元、信号放大单元、误差调节单元和数据传输单元;
中心控制单元,接收检测数据,控制各单元运行;
红外检测单元,检测病人全身体温,监控身体局部温度变化;
信号放大单元,放大检测的局部温度信号;
误差调节单元,对检测到的温度数据进行误差分析,修正数据结果;
数据传输单元,各单元进行数据传输,辅助中心控制单元控制各单元。
在进一步的实施例中,所述红外检测单元包括传感器探头,所述传感器探头包括8组镍铬-康铜热电偶串联组成热电堆、铂电阻,热电堆的8个热端在上层铜片下表面,相应的8个冷端固定在下层铜片上表面,铂电阻为热电堆提供冷端温度补偿。
在进一步的实施例中,所述红外检测单元,还包括模数转换器,放大微弱热点信号,通过
得到热电动势Ed,再通过
Eh=Ed+Ec,Ec为冷端热电动势,
得到热端热电动势Eh,利用Eh计算出热端温度Th,通过铂电阻得到冷端温度Tc,多次测量计算Th与Tc的差值,消除环境温度影响。
如图2所示,在进一步的实施例中,所述红外检测单元,还包括红外检测电路,包括红外传感器U1、运算放大器U2:A、运算放大器U2:B、运算放大器U2:C、运算放大器U2:D、运算放大器U3:A、运算放大器U3:B、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、热敏电阻RT1、电位器RV1、电位器RV2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、稳压二极管D1、二极管D2和MOS管Q1,所述红外传感器U1的第1引脚与所述电阻R1的一端、所述电容C1的一端连接,所述红外传感器U1的第2引脚与所述电容C2的一端、所述电容C3的一端连接,所述电容C2的另一端接地,所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R2的一端、所述稳压二极管D1的负极、所述电位器RV2的第1引脚、所述电位器RV2的第3引脚和所述热敏电阻RT1的一端连接,所述电阻R2的另一端接电源电压,所述电容C1的另一端与所述稳压二极管D1的正极、所述电阻R4的一端和所述电阻R3的一端均接地,所述电位器RV2的第2引脚分别与所述电阻R4的另一端、所述电阻R6的一端连接,所述热敏电阻RT1的另一端分别与所述电位器RV1的第1引脚、所述电阻R5的一端连接,所述电位器RV1的第2引脚分别与所述电位器RV1的第3引脚、所述电阻R3的另一端连接,所述电阻R5的另一端分别与所述电阻R6的另一端、所述运算放大器U2:A的同相输入端连接,所述运算放大器U2:A的反相输入端与所述电阻R7的一端连接,所述电阻R7的另一端分别与所述电阻R8的一端、所述电阻R9的一端连接,所述电阻R8的另一端接地,所述运算放大器U2:A的输出端分别与所述电阻R9的另一端、所述电阻R28的一端连接,所述电容C3的另一端分别与所述电阻R11的一端、所述电容C4的一端连接,所述电阻R11的另一端分别与所述运算放大器U2:B的反相输入端、所述电阻R12的一端、所述电阻R13的一端、所述电容C5的一端和所述电容C6的一端连接,所述电容C4的另一端分别与所述电阻R10的一端、所述运算放大器U2:B的同相输入端连接,所述电阻R10的另一端接地,所述运算放大器U2:B的输出端分别与所述电阻R12的另一端、所述电容C5的另一端和所述电容C7的一端连接,所述电阻R13的另一端与所述电容C6的另一端、所述电阻R14的一端、所述电容C8的一端、所述电阻R18的一端、所述电容C11的一端、所述电阻R19的一端、所述电容C15的一端、所述电容C16的一端和所述电阻R23的一端连接,所述电容C7的另一端分别与所述电阻R15的一端、所述电阻R14的另一端连接,所述电阻R15的另一端分别与所述电容C9的一端、所述电阻R16的一端连接,所述电容C9的另一端分别与所述运算放大器U2:C的反相输入端、所述电阻R17的一端、所述电阻R18的另一端、所述电容C10的一端和所述电容C11的另一端连接,所述电阻R16的另一端分别与所述电容C8的另一端、所述运算放大器U2:C的同相输入端连接,所述运算放大器U2:C的输出端分别与所述电阻R17的另一端、所述电容C10的另一端和所述电容C12的一端连接,所述电容C12的另一端与所述电容C13的一端连接,所述电容C13的另一端分别与所述电阻R19的另一端、所述运算放大器U2:D的同相输入端连接,所述运算放大器U2:D的反相输入端分别与所述电阻R20的一端、所述电阻R21的一端连接,所述电阻R21的另一端与所述电阻R22的一端连接,所述电阻R22的另一端接地,所述运算放大器U2:C的输出端分别与所述电阻R20的另一端、所述MOS管Q1的D极连接,所述MOS管Q1的G极分别与所述电容C14的一端、所述二极管D2的正极连接,所述电容C14的另一端与所述二极管D2的负极均接采样电压,所述MOS管Q1的S极分别与所述电容C15的另一端、所述运算放大器U3:A的同相输入端连接,所述运算放大器U3:A的反相输入端分别与所述运算放大器U3:A的输出端、所述电阻R23的一端连接,所述电阻R23的另一端分别与所述电阻R28的另一端、所述电阻R24的一端和所述电容C17的一端连接,所述电阻R23的另一端分别与所述电容C16的另一端、所述运算放大器U3:B的同相输入端连接,所述运算放大器U3:B的反相输入端分别与所述电阻R25的一端连接,所述电阻R25的另一端分别与所述电容C17的另一端、所述电阻R27的另一端和所述电阻R26的一端连接,所述运算放大器U3:B的输出端与所述电阻R26的另一端接温度信号。
在此实施例中,由所述运算放大器U2:B构成高通滤波器,由所述运算放大器U2:C等构成低通滤波器,并具有放大作用。同步整流电路由采样保持电路所述运算放大器U2:D、所述运算放大器U3:A构成,由所述热敏电阻RT1和所述运算放大器U2:A构成温度补偿电路。由所述运算放大器U3:B构成加法电路,所述运算放大器U3:B将温度补偿电路的输出与同步整流电路的输出进行相加,其输出为被测物体温度相应的电压。
在进一步的实施例中,所述信号放大单元还包括放大电路,包括电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、电阻R43、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6、MOS管Q7、MOS管Q、MOS管Q9、MOS管Q10、MOS管Q11、二极管D3和二极管D4,所述电容C18的一端接温度信号,所述电容C18的另一端分别与所述电阻R29的一端、所述MOS管Q2的G极连接,所述电阻R29的另一端接地,所述MOS管Q2的D极分别与所述电阻R30的一端、所述MOS管Q5的G极连接,所述MOS管Q2的S极分别与所述MOS管Q3的S极、所述MOS管Q4的D极连接,所述电阻R30的另一端与所述MOS管Q3的D极、所述电阻R34的一端、所述电阻R35的一端、所述MOS管Q8的S极和所述MOS管Q10的S极均接+VCC信号,所述MOS管Q3的G极分别与所述电容C19的一端、所述电阻R33的一端连接,所述电容C19的另一端与所述电阻R32的一端连接,所述电阻R32的另一端接地,所述MOS管Q4的S极与所述电阻R31的一端连接,所述电阻R31的另一端与所述二极管D4的负极、所述MOS管Q6的S极、所述电阻R40的一端和所述电阻R42的一端均接-VCC信号,所述MOS管Q4的G极分别与所述MOS管Q6的G极、所述电容C20的一端连接,所述电阻R34的另一端与所述二极管D3的正极连接,所述二极管D3的负极与所述二极管D4的正极连接,所述MOS管Q5的S极与所述电阻R35的另一端连接,所述MOS管Q5的D极分别与所述电阻R36的一端、所述MOS管Q7的D极和所述MOS管Q8的G极连接,所述MOS管Q6的D极分别与所述电容C20的另一端、所述电阻R37的一端、所述电容C21的一端、所述MOS管Q7的S极和所述MOS管Q9的G极连接,所述电阻R36的另一端分别与所述MOS管Q7的G极、所述电阻R37的另一端连接,所述MOS管Q8的S极分别与所述电阻R38的一端、所述MOS管Q10的G极连接,所述电阻R38的另一端分别与所述电阻R33的另一端、所述电阻R39的一端、所述电阻R41的一端、所述MOS管Q11的D极和所述电阻R43的一端连接,所述MOS管Q9的S极与所述电阻R39的另一端连接,所述MOS管Q9的D极分别与所述电容C21的另一端、所述电阻R40的另一端和所述MOS管Q11的G极连接,所述MOS管Q10的S极与所述电阻R41的另一端连接,所述MOS管Q11的S极与所述电阻R42的另一端连接,所述电阻R43的另一端接放大信号。
在此实施例中,所述MOS管Q2、所述MOS管Q3组成差动放大输入级。所述MOS管Q5是激励级,所述MOS管Q7组成偏置电路.所述MOS管Q8、所述MOS管Q9、所述MOS管Q10、所述MOS管Q11组成复合互补输出级。
在差分输入放大电路的输入端,所述电容C1、所述电阻R29组成了低通滤波电路,用于滤除范围以外的高频信号,提高电路的稳定性,抑制电路的高频噪声和自激。差分输入放大器的发射极公共电阻改成了由所述MOS管Q4、所述电阻R31、所述电阻R34、所述二极管D3、所述二极管D4组成的恒流源电路,以使电路更加稳定。所述MOS管Q4是恒流源MOS管,所述二极管D3、所述二极管D4为恒流管的基极提供偏置基准电压。所述电阻R30是所述MOS管Q2的集电极负载电阻,所述电阻R30兼作作为激励管的所述MOS管Q5的基极偏置电阻。
激励级的所述MOS管Q5采用恒流源负载的放大器,以保证放大电路的增益和线性。所述MOS管Q6与所述MOS管Q5镜像对称,为激励级提供足够的电压增益。
因为该电路的输出功率较大,所以需要进行温度检测和补偿,以纠正因温度变化引起的静态工作点偏移。所述MOS管Q6与所述电阻R36、所述电阻R37组成具有温度补偿功能的恒压偏置电路。利用作为激励管的所述MOS管Q5的集电极电流在上述元件上形成的电压降,为所述MOS管Q8、所述MOS管Q9,也为所述MOS管Q10、所述MOS管Q11提供适当的基极偏置,大大降低放大器的交越失真。在一般情况下,从所述MOS管Q7集电极与发射极两端测得输出级所需的偏置电压为2.1V左右。本电路利用所述MOS管Q7正向导通时的稳压作用,使输出级得到较稳定的偏置电压;同时,还利用MOS管的温敏特性,将所述MOS管Q7与功放管一起安装在散热器上,对功放管的温度变化进行监测和补偿,使偏置电压得到适当的温度补偿,保证电路稳定地工作。
从前级来的温度信号,经所述电容Cl送所述MOS管Q2、所述MOS管Q3组成的差分输入放大器放大后从所述MOS管Q2的集成极取出,送激励级所述MOS管Q5进行激励放大。从所述MOS管Q5集电极取出的信号,分为两路;一路直接送由所述MOS管Q8、所述MOS管Q10组成的互补对称放大电路的上臂,NPN型复合管所述MOS管Q8的基极,当信号为正半周时,NPN型复合管导通,输出电流经过正电源、所述MOS管Q11,当信号为负半周时,NPN复合管截止;另一路经所述MOS管Q7送由所述MOS管Q9、所述MOS管Q11组成的互补对称放大电路的下臂,PNP型复合管所述MOS管Q8的基极,当信号为负半周时,PNP型复合管导通,电流经所述MOS管Q11到负电源,当信号为正半周时,PNP复合管截止。这样,两只功率管一推一挽地工作,在输出端合成完整的放大信号。
本电路的级间直流负反馈从输出端通过所述电阻R33加到所述MOS管Q3的基极上,反馈量很大,再加上差动放大器本身的高稳定性,保证了整个放大器的稳定工作。
而温度信号的级间负反馈则经所述电阻R33、所述电阻R32分压后加到所述MOS管Q3的基极上,使放大电路获得稳定的增益,性能也得到改善。调整所述电阻R33可改变反馈量,达到调整增益的目的。
所述电容C21为防振电容,用来防止自激振荡,是所述MOS管Q9的中和电容。
放大器输出端增加了所述电阻R43,其作用是防止信号变化时出现较高的瞬时电压,抑制尖峰杂波,改善输出信号的幅频特性。
在进一步的实施例中,所述误差调节单元,还包括温漂修正方法,采用BP神经网络算法,通过热敏电阻检测环境温度,多次测量计算差值,具体步骤如下:
步骤1、采用BP神经网络算法对采集的数据进行拟合,得到环境温度、温差与人体总辐射的函数关系式R=f(T0,ΔT),其中,R为人体总辐射值,T0为环境温度,ΔT为温差;
步骤2、BP网络学习和存储大量的输入-输出模式映射关系,使用最速下降法的学习规则,通过反向传播来不断调整网络的权值和阈值,使网络的误差平方和最小;
步骤3、将拟合公式存入程序代码中,通过测量环境温度和温差求出人体总辐射值。
在更进一步的实施例中,在一体化手术室开始手术后,手术台上设置的所述红外检测单元的多个传感器探头开始对病人的体温进行检测。位于手术台不同位置的传感器探头对病人身体的不同部位分别开始检测温度,传感器探头的铂电阻检测传感器探头的温度变化,排除传感器探头自身温度改变造成的检测误差,所述红外检测单元的热敏电阻RT检测外界环境温度,排除外界环境温度造成的探测误差,得到的温度信号通过所述信号放大单元进行放大,再通过所述数据传输单元传输到所述中心控制单元进行数据分析,同时所述误差调节单元通过BP神经网络算法进行温漂修正,使检测数据更真实。
总之,本发明具有以下优点:提高了手术测温的智能化水平,配合一体化手术室全程检测病人体温细节变化,便于医生及时了解病人手术过程中的身体状况变化。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,用于通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
Claims (7)
1.一种一体化手术室测温系统,包括中心控制单元、红外检测单元、信号放大单元、误差调节单元和数据传输单元;
中心控制单元,接收检测数据,控制各单元运行;
红外检测单元,检测病人全身体温,监控身体局部温度变化;
信号放大单元,放大检测的局部温度信号;
误差调节单元,对检测到的温度数据进行误差分析,修正数据结果;
数据传输单元,各单元进行数据传输,辅助中心控制单元控制各单元。
2.根据权利要求1所述的一种一体化手术室测温系统,其特征在于,所述红外检测单元包括传感器探头,所述传感器探头包括8组镍铬-康铜热电偶串联组成热电堆、铂电阻。
4.根据权利要求1所述的一种一体化手术室测温系统,其特征在于,所述红外检测单元,还包括红外检测电路,包括红外传感器U1、运算放大器U2:A、运算放大器U2:B、运算放大器U2:C、运算放大器U2:D、运算放大器U3:A、运算放大器U3:B、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27、热敏电阻RT1、电位器RV1、电位器RV2、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、稳压二极管D1、二极管D2和MOS管Q1,所述红外传感器U1的第1引脚与所述电阻R1的一端、所述电容C1的一端连接,所述红外传感器U1的第2引脚与所述电容C2的一端、所述电容C3的一端连接,所述电容C2的另一端接地,所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R2的一端、所述稳压二极管D1的负极、所述电位器RV2的第1引脚、所述电位器RV2的第3引脚和所述热敏电阻RT1的一端连接,所述电阻R2的另一端接电源电压,所述电容C1的另一端与所述稳压二极管D1的正极、所述电阻R4的一端和所述电阻R3的一端均接地,所述电位器RV2的第2引脚分别与所述电阻R4的另一端、所述电阻R6的一端连接,所述热敏电阻RT1的另一端分别与所述电位器RV1的第1引脚、所述电阻R5的一端连接,所述电位器RV1的第2引脚分别与所述电位器RV1的第3引脚、所述电阻R3的另一端连接,所述电阻R5的另一端分别与所述电阻R6的另一端、所述运算放大器U2:A的同相输入端连接,所述运算放大器U2:A的反相输入端与所述电阻R7的一端连接,所述电阻R7的另一端分别与所述电阻R8的一端、所述电阻R9的一端连接,所述电阻R8的另一端接地,所述运算放大器U2:A的输出端分别与所述电阻R9的另一端、所述电阻R28的一端连接,所述电容C3的另一端分别与所述电阻R11的一端、所述电容C4的一端连接,所述电阻R11的另一端分别与所述运算放大器U2:B的反相输入端、所述电阻R12的一端、所述电阻R13的一端、所述电容C5的一端和所述电容C6的一端连接,所述电容C4的另一端分别与所述电阻R10的一端、所述运算放大器U2:B的同相输入端连接,所述电阻R10的另一端接地,所述运算放大器U2:B的输出端分别与所述电阻R12的另一端、所述电容C5的另一端和所述电容C7的一端连接,所述电阻R13的另一端与所述电容C6的另一端、所述电阻R14的一端、所述电容C8的一端、所述电阻R18的一端、所述电容C11的一端、所述电阻R19的一端、所述电容C15的一端、所述电容C16的一端和所述电阻R23的一端连接,所述电容C7的另一端分别与所述电阻R15的一端、所述电阻R14的另一端连接,所述电阻R15的另一端分别与所述电容C9的一端、所述电阻R16的一端连接,所述电容C9的另一端分别与所述运算放大器U2:C的反相输入端、所述电阻R17的一端、所述电阻R18的另一端、所述电容C10的一端和所述电容C11的另一端连接,所述电阻R16的另一端分别与所述电容C8的另一端、所述运算放大器U2:C的同相输入端连接,所述运算放大器U2:C的输出端分别与所述电阻R17的另一端、所述电容C10的另一端和所述电容C12的一端连接,所述电容C12的另一端与所述电容C13的一端连接,所述电容C13的另一端分别与所述电阻R19的另一端、所述运算放大器U2:D的同相输入端连接,所述运算放大器U2:D的反相输入端分别与所述电阻R20的一端、所述电阻R21的一端连接,所述电阻R21的另一端与所述电阻R22的一端连接,所述电阻R22的另一端接地,所述运算放大器U2:C的输出端分别与所述电阻R20的另一端、所述MOS管Q1的D极连接,所述MOS管Q1的G极分别与所述电容C14的一端、所述二极管D2的正极连接,所述电容C14的另一端与所述二极管D2的负极均接采样电压,所述MOS管Q1的S极分别与所述电容C15的另一端、所述运算放大器U3:A的同相输入端连接,所述运算放大器U3:A的反相输入端分别与所述运算放大器U3:A的输出端、所述电阻R23的一端连接,所述电阻R23的另一端分别与所述电阻R28的另一端、所述电阻R24的一端和所述电容C17的一端连接,所述电阻R23的另一端分别与所述电容C16的另一端、所述运算放大器U3:B的同相输入端连接,所述运算放大器U3:B的反相输入端分别与所述电阻R25的一端连接,所述电阻R25的另一端分别与所述电容C17的另一端、所述电阻R27的另一端和所述电阻R26的一端连接,所述运算放大器U3:B的输出端与所述电阻R26的另一端接温度信号。
5.根据权利要求4所述的一种一体化手术室测温系统,其特征在于,所述红外传感器U1为红外线热电堆传感器ANT-OTP-538U。
6.根据权利要求1所述的一种一体化手术室测温系统,其特征在于,所述信号放大单元还包括放大电路,包括电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、电阻R43、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5、MOS管Q6、MOS管Q7、MOS管Q、MOS管Q9、MOS管Q10、MOS管Q11、二极管D3和二极管D4,所述电容C18的一端接温度信号,所述电容C18的另一端分别与所述电阻R29的一端、所述MOS管Q2的G极连接,所述电阻R29的另一端接地,所述MOS管Q2的D极分别与所述电阻R30的一端、所述MOS管Q5的G极连接,所述MOS管Q2的S极分别与所述MOS管Q3的S极、所述MOS管Q4的D极连接,所述电阻R30的另一端与所述MOS管Q3的D极、所述电阻R34的一端、所述电阻R35的一端、所述MOS管Q8的S极和所述MOS管Q10的S极均接+VCC信号,所述MOS管Q3的G极分别与所述电容C19的一端、所述电阻R33的一端连接,所述电容C19的另一端与所述电阻R32的一端连接,所述电阻R32的另一端接地,所述MOS管Q4的S极与所述电阻R31的一端连接,所述电阻R31的另一端与所述二极管D4的负极、所述MOS管Q6的S极、所述电阻R40的一端和所述电阻R42的一端均接-VCC信号,所述MOS管Q4的G极分别与所述MOS管Q6的G极、所述电容C20的一端连接,所述电阻R34的另一端与所述二极管D3的正极连接,所述二极管D3的负极与所述二极管D4的正极连接,所述MOS管Q5的S极与所述电阻R35的另一端连接,所述MOS管Q5的D极分别与所述电阻R36的一端、所述MOS管Q7的D极和所述MOS管Q8的G极连接,所述MOS管Q6的D极分别与所述电容C20的另一端、所述电阻R37的一端、所述电容C21的一端、所述MOS管Q7的S极和所述MOS管Q9的G极连接,所述电阻R36的另一端分别与所述MOS管Q7的G极、所述电阻R37的另一端连接,所述MOS管Q8的S极分别与所述电阻R38的一端、所述MOS管Q10的G极连接,所述电阻R38的另一端分别与所述电阻R33的另一端、所述电阻R39的一端、所述电阻R41的一端、所述MOS管Q11的D极和所述电阻R43的一端连接,所述MOS管Q9的S极与所述电阻R39的另一端连接,所述MOS管Q9的D极分别与所述电容C21的另一端、所述电阻R40的另一端和所述MOS管Q11的G极连接,所述MOS管Q10的S极与所述电阻R41的另一端连接,所述MOS管Q11的S极与所述电阻R42的另一端连接,所述电阻R43的另一端接放大信号。
7.根据权利要求1所述的一种一体化手术室测温系统,其特征在于,所述误差调节单元,还包括温漂修正方法,采用BP神经网络算法,通过热敏电阻检测环境温度,多次测量计算差值,具体步骤如下:
步骤1、采用BP神经网络算法对采集的数据进行拟合,得到环境温度、温差与人体总辐射的函数关系式R=f(T0,ΔT),其中,R为人体总辐射值,T0为环境温度,ΔT为温差;
步骤2、BP网络学习和存储大量的输入-输出模式映射关系,使用最速下降法的学习规则,通过反向传播来不断调整网络的权值和阈值,使网络的误差平方和最小;
步骤3、将拟合公式存入程序代码中,通过测量环境温度和温差求出人体总辐射值。
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