CN114796747B - 气腹机中加热气腹管的异常检测系统和方法 - Google Patents

气腹机中加热气腹管的异常检测系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气腹机中加热气腹管的异常检测系统和方法，系统包括主控单元、加热气腹管单元和电接口单元；加热气腹管单元对气腹机供气系统中提供的工作气体进行加热并获取工作气体的温度监测信号；主控单元通过电接口单元，根据温度监测信号对加热气腹管单元进行异常检测，当检测到加热气腹管单元异常时，发送报警信号并控制停止将气腹机供气系统中的工作气体提供至加热气腹管单元中。本发明对提供的工作气体进行加热和温度检测，根据温度监测信号判断加热气腹管单元是否发生异常；当发生异常时，发出报警信号并停止供气，实现了对加热气腹管的异常检测，有效避免往患者体内注入温度过低或过高的CO2气体，减少医疗事故的发生。

Description

气腹机中加热气腹管的异常检测系统和方法
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种气腹机中加热气腹管的异常检测系统和方法。
背景技术
气腹机作为腹腔镜手术中建立和维持气腹必需的设备，使用的工作气体为CO2。CO2的供气方式一般有钢瓶供气或中央气源供气，这两种供气方式中CO2都是以低温液体的方式储存，所以通常CO2气体温度低于人体温度。若气腹机直接使用低温CO2气体，往腹腔内注入过冷气体会造成患者局部温度降低，增加患者痛感；另一方面过冷的CO2容易引起内窥镜起雾，影响医生的视野。因此，气腹机中对CO2气体进行加热的加热气腹管起着重要作用，其中，加热气腹管是指在气腹管中设置加热装置（例如加热丝），利用该加热装置对供气系统提供至气腹管中的CO2气体进行加热。
然而，现有的气腹机中并未采取对加热气腹管进行异常检测的措施，当加热气腹管出现异常时，若不能及时检测，会出现CO2气体温度过低或过高的情况。所以气腹机具有对加热气腹管进行实时异常检测的重要性不可忽略，一旦加热气腹管出现异常能第一时间发出报警提示，可以避免往患者体内注入温度过低或过高的CO2气体。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种气腹机中加热气腹管的异常检测系统和方法，以解决现有气腹机中加热气腹管未进行异常检测而导致无法避免注入温度过低或过高的CO2气体的问题。
本发明提供了一种气腹机中加热气腹管的异常检测系统，包括主控单元、加热气腹管单元和电接口单元；
所述加热气腹管单元，与气腹机供气系统气路连通，用于对所述气腹机供气系统中提供的工作气体进行加热；还通过所述电接口单元与所述主控单元电连接，用于获取所述工作气体加热过程中的温度监测信号；
所述电接口单元，用于将所述加热气腹管单元获取到的所述温度监测信号传输至所述主控单元；
所述主控单元，用于根据所述温度监测信号对所述加热气腹管单元进行异常检测；还与所述气腹机供气系统电连接，用于当检测到所述加热气腹管单元异常时，发送报警信号，并控制停止将所述气腹机供气系统中的所述工作气体提供至所述加热气腹管单元中。
可选地，所述电接口单元包括一对相互匹配的加热公头和加热母头；
所述主控单元依次通过所述加热母头和所述加热公头与所述加热气腹管单元电连接。
可选地，所述加热气腹管单元包括加热装置和温度传感器；
所述加热装置，与所述气腹机供气系统气路连通，与所述电接口单元电连接，用于对所述气腹机供气系统中提供的所述工作气体进行加热；
所述温度传感器，与所述电接口单元电连接，用于获取所述工作气体加热过程中的所述温度监测信号。
可选地，所述主控单元包括微处理器、温度反馈电路和报警电路；
所述温度反馈电路，通过所述电接口单元与所述温度传感器电连接，用于接收所述温度监测信号，将所述温度监测信号转换为温度识别信号；
所述微处理器，与所述温度反馈电路电连接，用于接收所述温度识别信号，根据所述温度识别信号判断所述温度传感器是否异常；当判断所述温度传感器异常时，控制停止将所述气腹机供气系统中的所述工作气体提供至所述加热气腹管单元中；
所述报警电路，与所述微处理器电连接，用于当所述微处理器判断所述温度传感器异常时，发出所述报警信号。
可选地，所述温度反馈电路包括电阻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、电容C4、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13以及具有八个引脚的运放器U4和具有两个引脚的连接器CN1；
所述连接器CN1的第二引脚接地，所述连接器CN1的第一引脚和第二引脚均与所述电接口单元电连接，所述连接器CN1的第一引脚还通过所述电阻R7与所述运放器U4的第三引脚电连接；所述电阻R9的一端、所述电容C8的一端和所述电容C9的一端均连接在所述连接器CN1的第一引脚与所述电阻R7之间的公共连接端上，所述电阻R9的另一端与3V参考电源端电连接，所述电容C8的另一端和所述电容C9的另一端均接地；
所述运放器U4的第三引脚还通过所述电容C10接地；所述运放器U4的第二引脚依次通过所述电阻R11和所述电阻R8与所述3V参考电源端电连接，所述运放器U4的第八引脚通过所述电容C7接地；所述电容C11的一端与所述运放器U4的第三引脚电连接，所述电容C11的另一端与所述运放器U4的第二引脚电连接；所述电容C12的一端与所述运放器U4的第二引脚电连接，所述电容C12的另一端接地；所述电容C13的一端和所述电阻R10的一端均连接在所述电阻R11与所述电阻R8之间的公共连接端上，所述电容C13的另一端和所述电阻R10的另一端均接地；
所述运放器U4的第七引脚通过所述电阻R16与5V电源端电连接，所述运放器U4的第七引脚还与所述运放器U4的第八引脚电连接；所述运放器U4的第四引脚、第五输出端和第一引脚均接地，所述运放器U4的第六引脚通过所述电阻R14与所述微处理器电连接，所述电容C4的一端和所述电阻R12的一端均连接在所述运放器U4的第六引脚与所述电阻R14之间的公共连接端上，所述电阻R12的另一端通过所述电阻R13接地，所述电容C4的另一端连接在所述电阻R12的另一端与所述电阻R13之间的公共连接端上；所述电阻R15的一端和所述电容C6的一端均连接在所述电阻R14与所述微处理器之间的公共连接端上，所述电阻R15的另一端和所述电容C6的另一端均接地。
可选地，所述主控单元还包括温度调节电路、加热装置电流检测电路和开关管；
所述微处理器，还用于当判断所述温度传感器正常时，根据所述温度识别信号识别出实测温度；基于PID控制方法，根据识别出的所述实测温度与预设目标温度之间的大小情况，生成PWM占空比调节信号；
所述温度调节电路，与所述微处理器电连接，还通过所述开关管与所述电接口单元电连接，用于根据所述PWM占空比调节信号控制所述开关管的通断，利用所述开关管的通断时间控制所述加热装置的加热温度；
所述加热装置电流检测电路，通过所述开关管与所述温度调节电路电连接，还与所述微处理器和所述电接口单元均电连接，用于当所述微处理器判断所述温度传感器正常时，检测所述加热装置的供电电流；
所述微处理器，还用于根据所述供电电流判断所述加热装置和/或所述开关管是否异常，当判断所述加热装置和所述开关管中至少一个异常时，控制停止将所述气腹机供气系统中的所述工作气体提供至所述加热气腹管单元中；
所述报警电路，还用于当所述微处理器判断所述加热装置和所述开关管中至少一个异常时，发出所述报警信号。
可选地，所述温度调节电路包括发光二极管LED10、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C2以及具有四个引脚的光耦U2和具有三个引脚的连接器P1；所述开关管具体为MOS管Q1；
所述光耦U2的第一引脚与5V电源端电连接，所述光耦U2的第一引脚还通过所述电容C2接地，所述光耦U2的第二引脚通过所述电阻R1与所述微处理器电连接，所述光耦U2的第三引脚接地，所述光耦U2的第四引脚与所述发光二极管LED10的负极电连接，所述发光二极管LED10的正极依次通过所述电阻R2和所述电阻R3与24V电源端电连接；
所述MOS管Q1的栅极连接在所述电阻R2与所述电阻R3之间的公共连接端上，所述MOS管Q1的源极与所述24V电源端电连接，所述MOS管Q1的漏极通过所述加热装置电流检测电路与所述连接器P1的第一引脚电连接，所述连接器P1的第二引脚接地，所述连接器P1的第一引脚、第二引脚和第三引脚均与所述电接口电路电连接。
可选地，所述温度调节电路还包括保险丝F1；
所述MOS管Q1的源极通过所述保险丝F1与所述24V电源端电连接。
可选地，所述加热装置电流检测电路包括采样电阻R5、流量传感器U3、电容C102和电阻R25；
所述采样电阻R5的一端与所述MOS管Q1的漏极电连接，所述采样电阻R5的另一端与所述连接器P1的第一引脚电连接；所述流量传感器U3的正极输入引脚连接在所述采样电阻R5的一端与所述MOS管Q1的漏极之间的公共连接端上，所述流量传感器U3的负极输入引脚连接在所述采样电阻R5的另一端与所述连接器P1的第一引脚之间的公共连接端上，所述流量传感器U3的接地引脚接地，所述流量传感器U3的电源引脚与3.3V电源端电连接，所述流量传感器U3的电源引脚还通过所述电容C102接地，所述流量传感器U3的输出引脚与微处理器电连接，所述流量传感器U3的输出引脚还通过所述电阻R25接地。
可选地，所述加热装置电流检测电路包括霍尔传感器；
所述MOS管Q1的漏极通过所述霍尔传感器与所述连接器P1的第一引脚电连接，所述霍尔传感器与所述微处理器电连接。
可选地，所述主控单元还包括加热启动检测电路；
所述加热启动检测电路，与所述电接口单元和所述微处理器均电连接，用于当所述电接口单元与所述加热装置电连接时，向所述微处理器发送低电平信号；
所述微处理器，还用于当接收到所述低电平信号时，判定所述加热装置对所述工作气体启动加热；当所述微处理器未接收到所述低电平信号时，判定所述加热装置未启动加热。
可选地，所述加热启动检测电路包括电阻R4、电容C1和具有四个引脚的光耦U1；
所述光耦U1的第一引脚与24V电源端电连接，所述光耦U1的第二引脚通过所述电阻R4与所述电接口电路电连接，所述光耦U1的第二引脚还通过所述电容C1接地，所述光耦U1的第三引脚接地，所述光耦U1的第四引脚与所述微处理器电连接。
此外，本发明还提供了一种气腹机中加热气腹管的异常检测方法，采用前述的气腹机中加热气腹管的异常检测系统进行异常检测，包括以下步骤：
利用加热气腹管单元，对气腹机供气系统中提供的工作气体进行加热，并获取所述工作气体加热过程中的温度监测信号；
利用电接口单元，将所述温度监测信号传输至主控单元；
利用主控单元，根据所述温度监测信号对所述加热气腹管单元进行异常检测；当检测到所述加热气腹管单元异常时，发送报警信号，并控制停止将所述气腹机供气系统中的所述工作气体提供至所述加热气腹管单元中。
本发明的有益效果：加热气腹管单元与气腹机供气系统气路连通，气腹机供气系统（例如钢瓶供气系统或中央气源供气系统）可通过加热气腹管单元向气腹机提供工作气体（即CO2气体），在供气过程中，通过加热气腹管单元对提供的工作气体进行加热，可以避免直接将气腹机供气系统储存的低温CO2气体注入到患者体内；同时，该加热气腹管单元还对工作气体在加热过程中的温度进行检测，得到温度监测信号，由于加热气腹管单元通过电接口单元与主控单元电连接，可将检测到的温度监测信号传输至主控单元，主控单元根据温度监测信号，可以判断出加热气腹管单元是否发生异常；当发生异常时，一方面发出报警信号，及时提醒相关医护人员，另一方面停止气腹机供气系统的供气，实现了对气腹机中加热气腹管的异常检测，并在加热气腹管单元出现异常第一时间发出报警提示，有效避免往患者体内注入温度过低或过高的CO2气体，减少医疗事故的发生，具有极高的应用价值。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明实施例一中一种气腹机中加热气腹管的异常检测系统的结构示意图；
图2示出了本发明实施例一中另一种气腹机中加热气腹管的异常检测系统的结构示意图；
图3示出了本发明实施例一中温度反馈电路的设计示意图；
图4示出了本发明实施例一中判断温度传感器是否异常以及温度调节的流程示意图；
图5示出了本发明实施例一中温度调节电路、加热装置电流检测电路和开关管的设计示意图；
图6示出了本发明实施例一中判断加热装置和开关管是否异常的流程示意图；
图7示出了本发明实施例一中加热启动检测电路的设计示意图；
图8-1示出了本发明实施例一中加热母头的结构示意图；
图8-2示出了本发明实施例一中加热公头的结构示意图；
图9示出了本发明实施例一中异常检测系统的完整执行流程示意图；
图10示出了本发明实施例二中一种气腹机中加热气腹管的异常检测方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，一种气腹机中加热气腹管的异常检测系统，包括主控单元、加热气腹管单元和电接口单元；
所述加热气腹管单元，与气腹机供气系统气路连通，用于对所述气腹机供气系统中提供的工作气体进行加热；还通过所述电接口单元与所述主控单元电连接，用于获取所述工作气体加热过程中的温度监测信号；
所述电接口单元，用于将所述加热气腹管单元获取到的所述温度监测信号传输至所述主控单元；
所述主控单元，用于根据所述温度监测信号对所述加热气腹管单元进行异常检测；还与所述气腹机供气系统电连接，用于当检测到所述加热气腹管单元异常时，发送报警信号，并控制停止将所述气腹机供气系统中的所述工作气体提供至所述加热气腹管单元中。
加热气腹管单元与气腹机供气系统气路连通，气腹机供气系统（例如钢瓶供气系统或中央气源供气系统）可通过加热气腹管单元向气腹机提供工作气体（即CO2气体），在供气过程中，通过加热气腹管单元对提供的工作气体进行加热，可以避免直接将气腹机供气系统储存的低温CO2气体注入到患者体内；同时，该加热气腹管单元还对工作气体在加热过程中的温度进行检测，得到温度监测信号，由于加热气腹管单元通过电接口单元与主控单元电连接，可将检测到的温度监测信号传输至主控单元，主控单元根据温度监测信号，可以判断出加热气腹管单元是否发生异常；当发生异常时，一方面发出报警信号，及时提醒相关医护人员，另一方面停止气腹机供气系统的供气，实现了对气腹机中加热气腹管的异常检测，并在加热气腹管单元出现异常第一时间发出报警提示，有效避免往患者体内注入温度过低或过高的CO2气体，减少医疗事故的发生，具有极高的应用价值。
优选地，如图2所示，气腹机中加热气腹管的异常检测系统还包括气接口单元，气接口单元包括一对相互匹配的第一注气口和第二注气口，第一注气口通过管路与气腹机供气系统连通，第二注气口与加热气腹管单元中的气腹管连通。第一注气口和第二注气口对接，可实现加热气腹管单元与气腹机供气系统之间的气路连通。
优选地，如图2所示，所述加热气腹管单元包括加热装置和温度传感器；
所述加热装置，与所述气腹机供气系统气路连通，与所述电接口单元电连接，用于对所述气腹机供气系统中提供的所述工作气体进行加热；
所述温度传感器，与所述电接口单元电连接，用于获取所述工作气体加热过程中的所述温度监测信号。
具体地，加热气腹管单元包括气腹管，加热装置设置在气腹管中，对气腹机供气系统注入到气腹管中的工作气体进行加热，加热装置和温度传感器均与电接口单元电连接，一方面可以实现加热装置对工作气体进行加热的温度监测，另一方面由于电接口单元还与主控单元电连接，以电接口单元为媒介，可以实现将温度监测信号以及加热气腹管单元中其他数据信息向主控单元中进行上报，以及将主控单元中的信息向加热气腹管单元进行下发，进而便于实现加热气腹管单元的异常检测。
具体地，本实施例中加热装置具体为加热丝，温度传感器具体为PT100温度传感器，为模拟温度传感器，当然本实施例温度传感器还可以选用其他型号的模拟温度传感器，或选用数字温度传感器，具体型号和类别视实际情况而定。
优选地，如图2所示，所述主控单元包括微处理器、温度反馈电路和报警电路；
所述温度反馈电路，通过所述电接口单元与所述温度传感器电连接，用于接收所述温度监测信号，将所述温度监测信号转换为温度识别信号；
所述微处理器，与所述温度反馈电路电连接，用于接收所述温度识别信号，根据所述温度识别信号判断所述温度传感器是否异常；当判断所述温度传感器异常时，控制停止将所述气腹机供气系统中的所述工作气体提供至所述加热气腹管单元中；
所述报警电路，与所述微处理器电连接，用于当所述微处理器判断所述温度传感器异常时，发出所述报警信号。
通过温度反馈电路，可以将温度传感器检测到的温度监测信号转换为温度识别信号，例如温度电压信号，便于反馈到微处理器中进行异常判断；通过微处理器根据温度识别信号对温度传感器的异常判断，可以确保在加热装置对CO2气体进行加热的过程中，检测到的温度监测信号是准确的，则其对应的实测温度也是准确的，进而便于根据准确的实测温度来判断CO2气体是否过高或过低，以温度传感器正常工作为前提，确保CO2气体温度监控的实现；当温度传感器异常时，发出报警信号并停止供气，有效避免温度传感器异常下所检测到的温度监测信号对CO2气体温度监控的影响，进而有效避免注入温度过低或过高的CO2气体。
具体地，本实施例中微处理器（MCU）为STM32系列单片机，报警电路采用常规设计，具体细节此处不再赘述。当温度传感器为模拟温度传感器时，利用温度反馈电路将模拟温度传感器检测到的温度监测信号转换为温度识别信号，例如本实施例中的PT100温度传感器采集到的温度监测信号具体为阻值信号，利用温度反馈电路将该阻值信号转换为温度电压信号（即为此种情况下的温度识别信号），将该温度电压信号反馈到STM32系列单片机中的AD模块（即模数转换模块）进行转换，即可进行温度传感器的异常判断。而当温度传感器为数字温度传感器时，利用温度反馈电路直接将检测到的温度监测信号转换为二进制代码（即为此种情况下的温度识别信号），STM32系列单片机直接识别该二进制代码即可进行温度传感器的异常判断。
针对本实施例中的PT100温度传感器等模拟温度传感器，如图3所示，所述温度反馈电路包括电阻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、电容C4、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13以及具有八个引脚的运放器U4和具有两个引脚的连接器CN1；
所述连接器CN1的第二引脚接地，所述连接器CN1的第一引脚和第二引脚均与所述电接口单元电连接，所述连接器CN1的第一引脚还通过所述电阻R7与所述运放器U4的第三引脚电连接；所述电阻R9的一端、所述电容C8的一端和所述电容C9的一端均连接在所述连接器CN1的第一引脚与所述电阻R7之间的公共连接端上，所述电阻R9的另一端与3V参考电源端电连接，所述电容C8的另一端和所述电容C9的另一端均接地；
所述运放器U4的第三引脚还通过所述电容C10接地；所述运放器U4的第二引脚依次通过所述电阻R11和所述电阻R8与所述3V参考电源端电连接，所述运放器U4的第八引脚通过所述电容C7接地；所述电容C11的一端与所述运放器U4的第三引脚电连接，所述电容C11的另一端与所述运放器U4的第二引脚电连接；所述电容C12的一端与所述运放器U4的第二引脚电连接，所述电容C12的另一端接地；所述电容C13的一端和所述电阻R10的一端均连接在所述电阻R11与所述电阻R8之间的公共连接端上，所述电容C13的另一端和所述电阻R10的另一端均接地；
所述运放器U4的第七引脚通过所述电阻R16与5V电源端电连接，所述运放器U4的第七引脚还与所述运放器U4的第八引脚电连接；所述运放器U4的第四引脚、第五引脚和第一引脚均接地，所述运放器U4的第六引脚通过所述电阻R14与所述微处理器电连接，所述电容C4的一端和所述电阻R12的一端均连接在所述运放器U4的第六引脚与所述电阻R14之间的公共连接端上，所述电阻R12的另一端通过所述电阻R13接地，所述电容C4的另一端连接在所述电阻R12的另一端与所述电阻R13之间的公共连接端上；所述电阻R15的一端和所述电容C6的一端均连接在所述电阻R14与所述微处理器之间的公共连接端上，所述电阻R15的另一端和所述电容C6的另一端均接地。
通过上述电路结构组成差分放大电路，实现将温度监测信号转换为温度电压信号，即图3中的V_PT100，基于微处理器内嵌入的计算机程序，通过该结构的温度反馈电路与微处理器的连接，实现加热气腹管单元中温度传感器的温度反馈与异常检测判断。
具体地，本实施例中微处理器对温度传感器PT100进行异常检测的流程图如图4所示。在图4中，经温度反馈电路转换之后得到的V_PT100的正常范围为（0.1V,3.3V），即当0.1V＜V_PT100＜3.3V时，其经过微处理器的AD模块转换之后的实测温度即属于正常范围，此时的PT100正常；当V_PT100≥3.3V或V_PT100≤0.1V时，其经过微处理器的AD模块转换之后的实测温度即属于异常范围，此时的PT100异常；更具体地，当V_PT100≥3.3V时，说明此时PT100上的阻值无限大，即PT100开路；当V_PT100≤0.1V时，说明此时PT100上无阻值，即PT100短路。
优选地，如图2所示，所述主控单元还包括温度调节电路、加热装置电流检测电路和开关管；
所述微处理器，还用于当判断所述温度传感器正常时，根据所述温度识别信号识别出所述实测温度；基于PID控制方法，根据识别出的所述实测温度与预设目标温度之间的大小情况，生成PWM占空比调节信号；
所述温度调节电路，与所述微处理器电连接，还通过所述开关管与所述电接口单元电连接，用于根据所述PWM占空比调节信号控制所述开关管的通断，利用所述开关管的通断时间控制所述加热装置的加热温度；
所述加热装置电流检测电路，通过所述开关管与所述温度调节电路电连接，还与所述微处理器和所述电接口单元均电连接，用于当所述微处理器判断所述温度传感器正常时，检测所述加热装置的供电电流；
所述微处理器，还用于根据所述供电电流判断所述加热装置和/或所述开关管是否异常，当判断所述加热装置和所述开关管中至少一个异常时，控制停止将所述气腹机供气系统中的所述工作气体提供至所述加热气腹管单元中；
所述报警电路，还用于当所述微处理器判断所述加热装置和所述开关管中至少一个异常时，发出所述报警信号。
当微处理器判断出温度传感器正常时，此时温度传感器经温度反馈电路所反馈的温度识别信号为正确的实测温度所对应的温度识别信号，通过该温度识别信号的识别可获取到正确的实测温度，并基于PID控制方法，根据实测温度与预设目标温度（大小不超过安全温度，安全温度为41℃）之间的大小情况，生成对应的PWM占空比调节信号，基于该PWM占空比调节信号，温度调节电路可以实现对开关管对应的通断控制，一方面以开关管的导通时间和关断时间（统称为通断时间）来控制加热装置的加热过程的开和关，进而实现加热温度的自动调节，使得加热气腹管单元的温度保持恒温，确保CO2气体经加热后的温度不会出现过高或过低的现象；另一方面，以开关管的通断来驱动加热装置电流检测电路，实现加热装置的供电电流的检测，微处理器根据检测到的供电电流的大小，基于其内嵌的计算机程序，可判断加热装置和/或开关管是否异常，进一步实现加热气腹管单元的异常检测，更全面地保证当加热气腹管单元出现异常能第一时间发出报警提示，并避免往患者体内注入温度过低或过高的CO2气体。
需要说明的是，PID控制方法的具体实现方法采用现有技术，具体细节此处不再赘述。
优选地，如图5所示，所述温度调节电路包括发光二极管LED10、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C2以及具有四个引脚的光耦U2和具有三个引脚的连接器P1；所述开关管具体为MOS管Q1；
所述光耦U2的第一引脚与5V电源端电连接，所述光耦U2的第一引脚还通过所述电容C2接地，所述光耦U2的第二引脚通过所述电阻R1与所述微处理器电连接，所述光耦U2的第三引脚接地，所述光耦U2的第四引脚与所述发光二极管LED10的负极电连接，所述发光二极管LED10的正极依次通过所述电阻R2和所述电阻R3与24V电源端电连接；
所述MOS管Q1的栅极连接在所述电阻R2与所述电阻R3之间的公共连接端上，所述MOS管Q1的源极与所述24V电源端电连接，所述MOS管Q1的漏极通过所述加热装置电流检测电路与所述连接器P1的第一引脚电连接，所述连接器P1的第二引脚接地，所述连接器P1的第一引脚、第二引脚和第三引脚均与所述电接口电路电连接。
当微处理器检测到实测温度不等于目标温度时，生成对应的PWM占空比调节信号，即图5中的PWM_HEAT，光耦U2的第二引脚接入微处理器输出的PWM_HEAT后导通，并控制开关管Q1的导通时间，通过加热装置电流检测电路与连接器P1连接，再通过电接口电路来控制加热装置的加热温度，实现加热装置温度的控制调节；由于加热装置通过电接口电路和连接器P1与加热装置电流检测电路连接，在温度控制调节过程中，同时检测加热装置的供电电流，根据供电电流实现加热装置和/或开关管的异常检测。
上述微处理器结合温度调节电路对加热装置的加热电流进行控制调节的流程如图4所示。
在加热装置电流检测电路的一个优选实施例中，如图5所示，所述加热装置电流检测电路包括采样电阻R5、流量传感器U3、电容C102和电阻R25；
所述采样电阻R5的一端与所述MOS管Q1的漏极电连接，所述采样电阻R5的另一端与所述连接器P1的第一引脚电连接；所述流量传感器U3的正极输入引脚连接在所述采样电阻R5的一端与所述MOS管Q1的漏极之间的公共连接端上，所述流量传感器U3的负极输入引脚连接在所述采样电阻R5的另一端与所述连接器P1的第一引脚之间的公共连接端上，所述流量传感器U3的接地引脚接地，所述流量传感器U3的电源引脚与3.3V电源端电连接，所述流量传感器U3的电源引脚还通过所述电容C102接地，所述流量传感器U3的输出引脚与微处理器电连接，所述流量传感器U3的输出引脚还通过所述电阻R25接地。
在上述加热装置电流检测电路中，流量传感器U3采集采样电阻R5两端的电流信号，即为加热装置的供电电流。若该供电电流在PWM_HEAT控制MOS管Q1导通的情况下为0，说明此时的加热装置开路（即加热丝开路）或MOS管Q1开路，导致采样电阻R5无电流经过；若供电电流在PWM_HEAT控制MOS管Q1导通的情况下不为0，则说明加热回路中未出现开路情况，则再比较该供电电流与预设电流阈值的大小，当供电电流大于预设电流阈值，则说明此时的MOS管Q1短路，导致采样电阻R5两端的电流超过预设电流阈值；当供电电流不大于预设电流阈值，则说明加热回路正常，也不存在短路现象，即加热装置和开关管未出现异常，可正常进行温度检测和温度反馈调节。
若供电电流在PWM_HEAT控制MOS管Q1关断的情况下为0，即指采样电阻R5上无电流经过，则说明此时的回路中为正常情况，不会存在短路现象，因此加热装置和MOS管Q1均未出现异常，可正常进行温度检测和温度反馈调节；若供电电流在PWM_HEAT控制MOS管Q1关断的情况下不为0，则说明由于MOS管Q1发生短路，导致采样电阻R5两端的电流有电流经过。
在上述出现开路和/短路的情况下，均采取报警和停止注气的措施。上述微处理器结合温度调节电路和加热装置电流检测电路，对加热装置和开关管进行异常检测的流程如图6所示。
在加热装置电流检测电路的另一个优选实施例中，所述加热装置电流检测电路包括霍尔传感器；
所述MOS管Q1的漏极通过所述霍尔传感器与所述连接器P1的第一引脚电连接，所述霍尔传感器与所述微处理器电连接。
上述优选实施例与图5所示的实施例相比，将图5中的采样电阻R5和流量传感器的组合直接替换为霍尔传感器，直接根据霍尔传感器所采集到的采样电流进行加热装置和开关管的异常检测，检测原理与图5所示的实施例相同，此处不再赘述。其中，霍尔传感器可根据实际情况选择合适的型号。
优选地，如图5所示，所述温度调节电路还包括保险丝F1；
所述MOS管Q1的源极通过所述保险丝F1与所述24V电源端电连接。
由于加热装置的安全温度为41℃，在MOS管Q1的源极与所述24V电源端之间串联一个保险丝F1，可以在温度传感器获取的温度监测信号所对应的实测温度超过41℃时，自动断开电路，切断加热装置的加热过程和各项异常检测，能在前述各项异常检测的硬件电路和软件全部失效的情况下，对整个加热气腹管单元起到保护作用，有效避免CO2气体温度过高对患者所带来的危害，避免医疗事故的发生。
优选地，如图2所示，所述主控单元还包括加热启动检测电路；
所述加热启动检测电路，与所述电接口单元和所述微处理器均电连接，用于当所述电接口单元与所述加热装置电连接时，向所述微处理器发送低电平信号；
所述微处理器，还用于当接收到所述低电平信号时，判定所述加热装置对所述工作气体启动加热；当所述微处理器未接收到所述低电平信号时，判定所述加热装置未启动加热。
通过在主控单元中设置加热启动检测电路，便于在各项异常检测之前，确保加热装置对工作气体启动加热，进而确保实测温度的检测与反馈、温度调节等过程是有效的，不易误判，提升加热气腹管单元的异常检测的可靠性和准确度。
优选地，如图7所示，所述加热启动检测电路包括电阻R4、电容C1和具有四个引脚的光耦U1；
所述光耦U1的第一引脚与24V电源端电连接，所述光耦U1的第二引脚通过所述电阻R4与所述电接口电路电连接，所述光耦U1的第二引脚还通过所述电容C1接地，所述光耦U1的第三引脚接地，所述光耦U1的第四引脚与所述微处理器电连接。
在图7所示的加热启动检测电路中，当电接口单元与加热气腹管单元连接时，光耦U1接收到一个heat_dect1电平信号，光耦U1导通，并向微处理器发送heat_dect电平信号，当该heat_dect电平信号为低电平信号时，则代表加热装置启动加热。
需要说明的是，当微处理器在上述判断温度传感器异常、加热装置异常以及开关管异常时，均采取停止注气的措施，具体通过微处理器向气腹机供气系统的开关器件（例如电磁阀）发送关断的信号，控制电磁阀关断，进而关闭气腹机供气系统与第一注气口之间的气路，实现停止注气；当然，还可以采取其他常规的关断气腹机供气系统与第一注气口之间的气路的方式，具体细节此处不再列举。
优选地，如图2所示，所述电接口单元包括一对相互匹配的加热公头和加热母头；
所述主控单元依次通过所述加热母头和所述加热公头与所述加热气腹管单元电连接。
通过加热公头和加热母头，便于主控单元与加热气腹管之间的电气连通和数据交互，进而便于对加热气腹管单元进行准确、全面地异常检测，对气腹管的供气和加热起到更好的保护作用。
具体地，加热公头和加热母头均为一个具有六个引脚的连接器，如图8-1和图8-2所示，图8-1为加热母头H1的结构示意图，图8-2为加热公头H2的结构示意图。图8-1中加热母头H1的6个引脚通过导线与图8-2加热公头H2的6个引脚一一对应连接；且图8-1中，加热母头H1的1号引脚和6号引脚接地，2号引脚与主控单元中的加热启动检测电路连接，4号引脚与加热气腹管单元中加热装置的24V电源端连接，5号引脚与加热气腹管单元中温度传感器连接；图8-2中，加热母头H1的1号引脚、2号引脚和6号引脚接地，4号引脚与加热气腹管单元中加热装置的24V电源端连接，5号引脚与加热气腹管单元中温度传感器连接。
优选地，如图2所示，所述主控单元还包括显示电路，与所述微处理器和气腹机显示器均电连接，用于显示所述实测温度和所述报警信号。
通过显示电路和气腹机显示器，便于相关医护人员能直观地观察加热气腹管单元的温度状况和报警信号。当然，显示电路和显示器还可以用来显示各项异常状态，包括加热装置的启动状态、温度传感器的异常状态、加热装置的异常状态和开关管的异常状态。
具体地，本实施例中的显示电路采用常规设计，气腹机显示器为液晶显示屏。
基于图2~图8-2所示的各电路结构和执行流程，本实施例完整的异常检测系统的工作过程如下：
1.气腹机启动后，异常检测系统进行自检，自检通过后即可正常送气；如果自检失败则液晶显示屏上显示对应的报警信号，例如“自检失败”。
2.自检成功后，插上电接口单元和气接口单元，微处理器实时判断heat_dect是否出现低电平；一旦出现低电平，说明加热装置启动加热，启动加热状态在液晶显示屏上显示，例如“启动加热”。
3.启动加热后，微处理器实时判断是否出现加热装置开路、开关管开路、开关管短路、温度传感器PT100开路、温度传感器PT100短路以及实测温度超过41℃等异常状况；一旦出现异常，立刻停止注气并进行报警，报警信号显示在液晶显示屏上，例如“加热丝异常”；如果没有出现异常，根据温度反馈电路反馈的温度识别信号进行识别得到实测温度，根据实测温度对加热装置进行PID调节，使CO2气体温度保持恒温。
4.关闭气体加热，拔下电接口单元，即可关闭加热功能，此时的加热状态在液晶屏显示上显示，例如“关闭加热”。
上述完整的异常检测系统所对应的完整执行流程如图9所示，上述完整的异常检测系统所带来的有益效果为：
1.能实时进行加热启动检测，确保异常检测的有效性，可靠性和准确度高；
2.能实时检测加热装置、开关管、温度传感器等器件的异常状态，当一旦检测到异常时，立刻停止注气，避免出现医疗事故；
3.通过软硬件结合的方式，检测加热装置开路、开关管开路、开关管短路、温度传感器开路、温度传感器短路等异常状况，响应速度快，不易误判，受环境和室温的干扰性强。
4.增加保险丝的保护机制，在软件和硬件全部失效的情况下进行保护，进一步避免医疗事故的发生。
实施例二
如图10所示，一种气腹机中加热气腹管的异常检测方法，采用实施例一所述的气腹机中加热气腹管的异常检测系统进行异常检测，包括以下步骤：
S1：利用加热气腹管单元，对气腹机供气系统中提供的工作气体进行加热，并获取所述工作气体加热过程中的温度检测信号；
S2：利用电接口单元，将所述实测温度传输至主控单元；
S3：利用主控单元，根据所述实测温度对所述加热气腹管单元进行异常检测；当检测到所述加热气腹管单元异常时，发送报警信号，并控制停止将所述气腹机供气系统中的所述工作气体提供至所述加热气腹管单元中。
本实施例的异常检测方法，加热气腹管单元对气腹机供气系统中提供的工作气体进行加热，可以避免直接将气腹机供气系统储存的低温CO2气体注入到患者体内；同时，加热气腹管单元对工作气体在加热过程中的温度进行检测，得到温度监测信号，可将检测到的温度检测信号传输至主控单元，主控单元根据温度监测信号，可以判断出加热气腹管单元是否发生异常；当发生异常时，一方面发出报警信号，及时提醒相关医护人员，另一方面停止气腹机供气系统的供气，实现了对气腹机中加热气腹管的异常检测，并在加热气腹管单元出现异常第一时间发出报警提示，有效避免往患者体内注入温度过低或过高的CO2气体，减少医疗事故的发生，具有极高的应用价值。
本实施例中异常检测方法的方法步骤与实施例一中的异常检测系统的功能相同，因此本实施例的未尽细节，详见实施例一及图1至图9的具体描述，此处不再赘述。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种气腹机中加热气腹管的异常检测系统，其特征在于，包括主控单元、加热气腹管单元和电接口单元；
所述加热气腹管单元，与气腹机供气系统气路连通，用于对所述气腹机供气系统中提供的工作气体进行加热；还通过所述电接口单元与所述主控单元电连接，用于获取所述工作气体加热过程中的温度监测信号；
所述电接口单元，用于将所述加热气腹管单元获取到的所述温度监测信号传输至所述主控单元；
所述主控单元，用于根据所述温度监测信号对所述加热气腹管单元进行异常检测；还与所述气腹机供气系统电连接，用于当检测到所述加热气腹管单元异常时，发送报警信号，并控制停止将所述气腹机供气系统中的所述工作气体提供至所述加热气腹管单元中；
所述加热气腹管单元包括加热装置和温度传感器；
所述加热装置，与所述气腹机供气系统气路连通，与所述电接口单元电连接，用于对所述气腹机供气系统中提供的所述工作气体进行加热；
所述温度传感器，与所述电接口单元电连接，用于获取所述工作气体加热过程中的所述温度监测信号；
所述主控单元包括微处理器、温度反馈电路和报警电路；
所述温度反馈电路，通过所述电接口单元与所述温度传感器电连接，用于接收所述温度监测信号，将所述温度监测信号转换为温度识别信号；
所述微处理器，与所述温度反馈电路电连接，用于接收所述温度识别信号，根据所述温度识别信号判断所述温度传感器是否异常；当判断所述温度传感器异常时，控制停止将所述气腹机供气系统中的所述工作气体提供至所述加热气腹管单元中；
所述报警电路，与所述微处理器电连接，用于当所述微处理器判断所述温度传感器异常时，发出所述报警信号；
所述主控单元还包括温度调节电路、加热装置电流检测电路和开关管；
所述微处理器，还用于当判断所述温度传感器正常时，根据所述温度识别信号识别出实测温度；基于PID控制方法，根据识别出的所述实测温度与预设目标温度之间的大小情况，生成PWM占空比调节信号；
所述温度调节电路，与所述微处理器电连接，还通过所述开关管与所述电接口单元电连接，用于根据所述PWM占空比调节信号控制所述开关管的通断，利用所述开关管的通断时间控制所述加热装置的加热温度；
所述加热装置电流检测电路，通过所述开关管与所述温度调节电路电连接，还与所述微处理器和所述电接口单元均电连接，用于当所述微处理器判断所述温度传感器正常时，检测所述加热装置的供电电流；
所述微处理器，还用于根据所述供电电流判断所述加热装置和/或所述开关管是否异常，当判断所述加热装置和所述开关管中至少一个异常时，控制停止将所述气腹机供气系统中的所述工作气体提供至所述加热气腹管单元中；
所述报警电路，还用于当所述微处理器判断所述加热装置和所述开关管中至少一个异常时，发出所述报警信号；
所述主控单元还包括加热启动检测电路；
所述加热启动检测电路，与所述电接口单元和所述微处理器均电连接，用于当所述电接口单元与所述加热装置电连接时，向所述微处理器发送低电平信号；
所述微处理器，还用于当接收到所述低电平信号时，判定所述加热装置对所述工作气体启动加热；当所述微处理器未接收到所述低电平信号时，判定所述加热装置未启动加热。
2.根据权利要求1所述的气腹机中加热气腹管的异常检测系统，其特征在于，所述电接口单元包括一对相互匹配的加热公头和加热母头；
所述主控单元依次通过所述加热母头和所述加热公头与所述加热气腹管单元电连接。
3.根据权利要求1所述的气腹机中加热气腹管的异常检测系统，其特征在于，所述温度反馈电路包括电阻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、电容C4、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13以及具有八个引脚的运放器U4和具有两个引脚的连接器CN1；
所述连接器CN1的第二引脚接地，所述连接器CN1的第一引脚和第二引脚均与所述电接口单元电连接，所述连接器CN1的第一引脚还通过所述电阻R7与所述运放器U4的第三引脚电连接；所述电阻R9的一端、所述电容C8的一端和所述电容C9的一端均连接在所述连接器CN1的第一引脚与所述电阻R7之间的公共连接端上，所述电阻R9的另一端与3V参考电源端电连接，所述电容C8的另一端和所述电容C9的另一端均接地；
所述运放器U4的第三引脚还通过所述电容C10接地；所述运放器U4的第二引脚依次通过所述电阻R11和所述电阻R8与所述3V参考电源端电连接，所述运放器U4的第八引脚通过所述电容C7接地；所述电容C11的一端与所述运放器U4的第三引脚电连接，所述电容C11的另一端与所述运放器U4的第二引脚电连接；所述电容C12的一端与所述运放器U4的第二引脚电连接，所述电容C12的另一端接地；所述电容C13的一端和所述电阻R10的一端均连接在所述电阻R11与所述电阻R8之间的公共连接端上，所述电容C13的另一端和所述电阻R10的另一端均接地；
所述运放器U4的第七引脚通过所述电阻R16与5V电源端电连接，所述运放器U4的第七引脚还与所述运放器U4的第八引脚电连接；所述运放器U4的第四引脚、第五引脚和第一引脚均接地，所述运放器U4的第六引脚通过所述电阻R14与所述微处理器电连接，所述电容C4的一端和所述电阻R12的一端均连接在所述运放器U4的第六引脚与所述电阻R14之间的公共连接端上，所述电阻R12的另一端通过所述电阻R13接地，所述电容C4的另一端连接在所述电阻R12的另一端与所述电阻R13之间的公共连接端上；所述电阻R15的一端和所述电容C6的一端均连接在所述电阻R14与所述微处理器之间的公共连接端上，所述电阻R15的另一端和所述电容C6的另一端均接地。
4.根据权利要求1所述的气腹机中加热气腹管的异常检测系统，其特征在于，所述温度调节电路包括发光二极管LED10、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C2以及具有四个引脚的光耦U2和具有三个引脚的连接器P1；所述开关管具体为MOS管Q1；
所述光耦U2的第一引脚与5V电源端电连接，所述光耦U2的第一引脚还通过所述电容C2接地，所述光耦U2的第二引脚通过所述电阻R1与所述微处理器电连接，所述光耦U2的第三引脚接地，所述光耦U2的第四引脚与所述发光二极管LED10的负极电连接，所述发光二极管LED10的正极依次通过所述电阻R2和所述电阻R3与24V电源端电连接；
所述MOS管Q1的栅极连接在所述电阻R2与所述电阻R3之间的公共连接端上，所述MOS管Q1的源极与所述24V电源端电连接，所述MOS管Q1的漏极通过所述加热装置电流检测电路与所述连接器P1的第一引脚电连接，所述连接器P1的第二引脚接地，所述连接器P1的第一引脚、第二引脚和第三引脚均与所述电接口电路电连接。
5.根据权利要求4所述的气腹机中加热气腹管的异常检测系统，其特征在于，所述温度调节电路还包括保险丝F1；
所述MOS管Q1的源极通过所述保险丝F1与所述24V电源端电连接。
6.根据权利要求4所述的气腹机中加热气腹管的异常检测系统，其特征在于，所述加热装置电流检测电路包括采样电阻R5、流量传感器U3、电容C102和电阻R25；
所述采样电阻R5的一端与所述MOS管Q1的漏极电连接，所述采样电阻R5的另一端与所述连接器P1的第一引脚电连接；所述流量传感器U3的正极输入引脚连接在所述采样电阻R5的一端与所述MOS管Q1的漏极之间的公共连接端上，所述流量传感器U3的负极输入引脚连接在所述采样电阻R5的另一端与所述连接器P1的第一引脚之间的公共连接端上，所述流量传感器U3的接地引脚接地，所述流量传感器U3的电源引脚与3.3V电源端电连接，所述流量传感器U3的电源引脚还通过所述电容C102接地，所述流量传感器U3的输出引脚与微处理器电连接，所述流量传感器U3的输出引脚还通过所述电阻R25接地。
7.根据权利要求4所述的气腹机中加热气腹管的异常检测系统，其特征在于，所述加热装置电流检测电路包括霍尔传感器；
所述MOS管Q1的漏极通过所述霍尔传感器与所述连接器P1的第一引脚电连接，所述霍尔传感器与所述微处理器电连接。
8.根据权利要求1所述的气腹机中加热气腹管的异常检测系统，其特征在于，所述加热启动检测电路包括电阻R4、电容C1和具有四个引脚的光耦U1；
所述光耦U1的第一引脚与24V电源端电连接，所述光耦U1的第二引脚通过所述电阻R4与所述电接口电路电连接，所述光耦U1的第二引脚还通过所述电容C1接地，所述光耦U1的第三引脚接地，所述光耦U1的第四引脚与所述微处理器电连接。
9.一种气腹机中加热气腹管的异常检测方法，其特征在于，采用如权利要求1至8任一项所述的气腹机中加热气腹管的异常检测系统进行异常检测，包括以下步骤：
利用加热气腹管单元，对气腹机供气系统中提供的工作气体进行加热，并获取所述工作气体加热过程中的温度监测信号；
利用电接口单元，将所述温度监测信号传输至主控单元；
利用主控单元，根据所述温度监测信号对所述加热气腹管单元进行异常检测；当检测到所述加热气腹管单元异常时，发送报警信号，并控制停止将所述气腹机供气系统中的所述工作气体提供至所述加热气腹管单元中。
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