CN112657064A - 一种红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统与方法，包括显示模块、报警模块、控制模块、传感模块、电源模块和红外热辐射治疗设备，控制模块分别与显示模块、报警模块、控制模块、传感模块和电源模电性连接，红外热辐射治疗设备与电源模块电性连接；通过以上模块建立温度监测系统、反馈调节控制系统和报警系统分别实现实时监测患者治疗部位温度、治疗温度闭环反馈调节、异常情况报警等功能，使医护人员能量化治疗过程和治疗效果的同时，实现红外热辐射治疗设备的自动化运行及对患者治疗部位的温度进行精确的控制。

Description

一种红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统与方法

技术领域

本发明涉及红外热辐射治疗领域，特别涉及一种红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统与方法。

背景技术

由各种原因引起的腰椎间盘突出症、腰肌劳损、坐骨神经痛和肩周炎等是临床医学上常见的病理问题，红外热辐射是治疗这类问题的常用康复护理方法，有效用于人体治疗具有改善局部血液循环、消炎止痛、加速新陈代谢、促进药物吸收、加速伤口愈合、提高神经体液系统调节强度等作用，已在临床护理学上得到广泛应用。

红外热辐射治疗设备利用光热转化对人体表面患病部分进行热疗，利用热力促进患病部分血液循环和新陈代谢，以达到消除炎症、疲劳等作用。从治疗效果的角度分析，疗效存在各异性和不确定性，其受不同的使用对象、不同的使用场合的影响，疗效无法得到保障。温度、距离、患者活动等因素均可能影响最终的疗效。从临床使用的角度分析，由于红外热辐射治疗设备疗效无法被量化，对患者进行治疗后，医护人员难以对治疗过程中真实作用到患者患病部分的温度进行标定，无法对以后的治疗工作或研究工作提供有效的数据资料。从疗效和效率的角度分析，由于红外热辐射治疗设备并非一个闭环系统控制输出的程序，其能量只会按照设定档位固定输出，因此患者治疗部位温度不可控造成了治疗效果不可控，而目前的红外热辐射治疗设备若要使疗效得到保证，就需医护人员长时间对治疗过程进行监控及调整，非常耗费人力物力资源。从使用安全性的角度分析，因为治疗过程患者治疗部位温度不可控，患者在使用治疗仪的过程中可能会暴露于超过人体能承受的热力环境下，而目前的红外热辐射治疗设备无法识别出这种危险并对其进行控制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统，其特征在于，包括显示模块、报警模块、控制模块、传感模块、电源模块和红外热辐射治疗设备。所述控制模块分别与显示模块、报警模块、控制模块、传感模块和电源模电性连接；红外热辐射治疗设备与电源模块电性连接；

所述控制模块、传感模块和显示模块建立了一种实时监测患者治疗部位温度的温度监测系统，量化治疗过程。

所述控制模块、传感模块和电源模块建立了一种通过测量患者治疗部位温度——进行PID程序运算——调节红外热辐射输出的闭环反馈调节控制系统，精确患者治疗部位温度。

所述控制模块、传感模块和报警模块建立了一种通过测量患者治疗部位温度来识别异常情况的报警系统，治疗过程出现异常时能发出声学和光学报警。

进一步的，所述控制模块包括单片机、按键端口、按键及软件程序，按键端口将按键操作信号传递到单片机；所述单片机通过按键端口和按键收集操作者按键信号，对软件程序设定治疗程序参数；所述的治疗程序参数包括治疗温度参数、治疗时间参数和报警参数。所述的软件程序通过对比治疗程序参数和传感模块传递过来的温度信号做出判断，进行触发报警信号或进行PID运算处理。

可选的，报警模块包括喇叭和LED灯，所述喇叭和LED灯分别与控制模块电性连接，根据控制模块传递过来的信号发出声学和光学报警信号。

进一步的，传感模块包括温度传感器和模数转换器，所述温度传感器连接患者治疗部位，将患者治疗部位温度信号转化为电压信号。所述模数转换器与温度传感器电性连接，将温度传感器传来的电压信号转化为数字信号，并传递到控制模块；

进一步的，电源模块包括隔离变压器和固态继电器，所述的隔离变压器将电源浮地隔离后分开两路供电，一路经过固态继电器输出到红外热辐射治疗设备，另一路输出到控制模块进行供电。

进一步的，红外热辐射治疗设备由热辐射器和供电电路组成，供电电路与热辐射器电性连接，用于为热辐射器供电；供电电路与电源模块中固态继电器电性连接，固态继电器接通时供电电路通电，断开时供电电路断电；

进一步的，固态继电器与控制模块电性连接，控制模块根据PID运算结果，输出电信号到固态继电器控制其通断。

一种红外热辐射治疗设备温度反馈调节方法，方法步骤包括：

S1. 操作者对控制模块按键进行操作，设定治疗参数，控制模块对治疗参数进行记录；

S2. 控制模块接收传感模块传递过来的治疗部位温度信号，根据记录的治疗参数和收集的温度信号进行对比后，若符合报警条件，将对报警模块传递信号，若不符合报警条件，将进行PID运算处理，并根据处理结果对电源模块传递信息；

S3. 电源模块根据控制系统传递的信号对红外热辐射治疗设备的供电进行控制，从而控制热辐射器输出功率，最终达到控制治疗部位温度的效果。

S4.若温度信号符合报警条件时，控制系统对警模块发送电信号，通过喇叭和LED灯进行声学、光学报警信号，通过报警信号可让医护人员第一时间对异常情况进行反应。所述报警条件包括温度持续波动、温度偏离设定值、温度超过危险值及温度传感器脱落。

与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：

红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统使治疗过程量化，让医护人员实时观察并记录患者治疗部位的温度，控制疗效同时提取有意义的临床数据。同时通过反馈调节控制使红外热辐射治疗设备可以在无人看管的情况下自动运行，并能精确控制患者治疗部位温度。且红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统还配备报警系统，可判断反馈调节系统控制失效时温度的异常状态，并发出警告信号提醒医护人员，减低温度异常对患者造成伤害的可能。

通过以上功能，红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统实现治疗过程自动化，无需医护人员长时间且反复控制温度，并且确保使用过程安全无害。

附图说明

图1为本发明一种红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统与方法的功能模块框图。

图2为本发明一种红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统与方法的部件连接示意图。

图3为本发明一种红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统与方法的温度持续波动图。

图4为本发明一种红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统与方法的温度偏离图。

图5为本发明一种红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统与方法的温度过高图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的实施例，本发明的目的和想过将变得更加明显。

结合图1可知，本发明实施例提供了一种红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统，包括显示模块、报警模块、控制模块、传感模块、电源模块和红外热辐射治疗设备，所述控制模块与显示模块、报警模块、控制模块、传感模块和电源模块均电性连接，电源模块和红外热辐射治疗设备电性连接；

连接方式如下：

报警模块包括喇叭和LED指示灯，分别用与控制模块电性连接。

传感模块由温度传感器和模数转换器组成，温度传感器与患者治疗部位接触，模数转换器与温度传感器电性连接，控制模块与模数转换器电性连接；

电源模块包括电源线、隔离变压器和固态继电器。电源线和隔离变压器连接，电经过隔离变压器后，分开两路供电，一路经过固态继电器输出到红外热辐射治疗设备，另一路输出到控制模块进行供电；

红外热辐射治疗设备由热辐射器和供电电路组成，供电电路与热辐射器电性连接，用于为热辐射器供电；供电电路与电源模块中固态继电器电性连接，固态继电器接通时供电电路通电，断开时供电电路断电，其通断由，控制模块输出电信号进行控制；

使用时，医生根据患者情况在输入治疗参数到控制模块内，启动治疗程序时，传感模块中TP-K01型K型热电偶温度传感器与患者治疗部份接触，并将患者治疗部份表面温度信号转化为电信号，传递到DAQM-4203型模数转换器，模数转换器将模拟电信号转化为数字信号，传递到控制模块。

控制模块中的软件程序对比医生输入的治疗参数和传感模块传来的温度信号，判断是否满足报警条件，若满足则触发报警程序，若不满足则进入下一步继续治疗过程。

若控制模块将触发报警程序，对报警模块中的喇叭和LED指示灯发送报警信号，使其发出声学和光学报警，通知医护人员对异常情况进行处理。

报警条件如图2-图5所示，包括温度持续波动、温度偏离设定值、温度超过危险值及温度传感器脱落。

若不满足报警条件，控制模块中的软件程序根据医生设定的治疗参数和传感模块传来的温度信号对比，进行PID运算，运算结果转化为电信号传递到电源模块中的固态继电器，控制其开关。当固态继电器状态为通的时候，电源经过隔离变压器输入到红外热辐射治疗设备中的热辐射器上，使其输出红外热辐射。

红外热辐射照射到患者身上，使患者的治疗部位温度上升，其温度变化又将通过传感模块反馈到控制模块中，控制模块根据治疗部位温度的变化，不断进行PID运算，并通过控制固态继电器通断来控制红外热辐射治疗设备的输出。

通过以上步骤，利用传感模块对治疗的温度进行监控，电源模块对红外热辐射治疗设备的合理控制，有效对红外热辐射设备的治疗过程进行闭环调节，确保患者在得到合理治疗的同时，避免患者因红外热辐射器出现问题而受到伤害。

以上内容仅仅为本发明的结构所作的举例和说明，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统，其特征在于，包括显示模块、报警模块、控制模块、传感模块、电源模块和红外热辐射治疗设备；所述控制模块分别与显示模块、报警模块、控制模块、传感模块和电源模电性连接；红外热辐射治疗设备与电源模块电性连接；

所述控制模块、传感模块和显示模块建立了一种实时监测患者治疗部位温度的温度监测系统，量化治疗过程；

所述控制模块、传感模块和电源模块建立了一种通过测量患者治疗部位温度——进行PID程序运算——调节红外热辐射输出的闭环反馈调节控制系统，精确控制患者治疗部位的温度；

所述控制模块、传感模块和报警模块建立了一种通过测量患者治疗部位温度来识别异常情况的报警系统，治疗过程出现异常时能发出声学和光学报警。

2.根据权利要求1所述的红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统，其特征在于，所述控制模块包括单片机、按键端口、按键及软件程序，按键端口将按键操作信号传递到单片机；所述单片机通过按键端口和按键收集操作者按键信号，对软件程序设定治疗程序参数；所述的治疗程序参数包括治疗温度参数、治疗时间参数和报警参数；所述的软件程序通过对比治疗程序参数和传感模块传递过来的温度信号做出判断，进行触发报警信号或进行PID运算处理。

3.根据权利要求1所述的红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统，其特征在于，所述报警模块包括喇叭和LED灯，所述喇叭和LED灯分别与控制模块电性连接，根据控制模块传递过来的信号发出声学和光学报警信号。

4.根据权利要求1所述的红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统，其特征在于，所述传感模块包括温度传感器和模数转换器，所述温度传感器连接患者治疗部位，将患者治疗部位温度信号转化为电压信号；所述模数转换器与温度传感器电性连接，将温度传感器传来的电压信号转化为数字信号，并传递到控制模块；所述温度传感器采用K型热电偶温度传感器；所述模数转换器采用K型热电偶输入温度采集模块。

5.根据权利要求1所述的红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统，其特征在于，所述的电源模块包括隔离变压器和固态继电器，所述的隔离变压器将电源浮地隔离后分开两路供电，一路经过固态继电器输出到红外热辐射治疗设备，另一路输出到控制模块进行供电。

6.根据权利要求1所述的红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统，其特征在于，所述的红外热辐射治疗设备由热辐射器和供电电路组成，所述的供电电路与热辐射器电性连接，用于为热辐射器供电；所述的供电电路与电源模块中固态继电器电性连接，固态继电器接通时供电电路通电，断开时供电电路断电。

7.根据权利要求5所述的电源模块，其特征在于，所述的固态继电器与控制模块电性连接，控制模块根据PID运算结果，输出电信号到固态继电器控制其通断。

8.一种红外热辐射治疗设备反馈调节方法，其特征在于，基于权利要求1~7任一项所述红外热辐射治疗设备温度反馈调节系统，所述方法步骤包括：

S1. 操作者对控制模块按键进行操作，设定治疗参数，控制模块对治疗参数进行记录；

S2. 控制模块接收传感模块传递过来的治疗部位温度信号，根据记录的治疗参数和收集的温度信号进行对比后，若符合报警条件，将对报警模块传递信号，若不符合报警条件，将进行PID运算处理，并根据处理结果对电源模块传递信息；

S3. 电源模块根据控制系统传递的信号对红外热辐射治疗设备的供电进行控制，从而控制热辐射器输出功率，最终达到控制治疗部位温度的效果。

9.根据权利要求8所述的红外热辐射治疗设备反馈调节方法，其特征在于，还包括步骤S4，温度信号符合报警条件时，控制系统对警模块发送电信号，通过喇叭和LED灯进行声学、光学报警信号，通过报警信号可让医护人员第一时间对异常情况进行反应；所述报警条件包括温度持续波动、温度偏离设定值、温度超过危险值及温度传感器脱落。

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