CN114879772B - 一种基于输液加温控制系统的自校准控制系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于输液加温控制系统的自校准控制系统及其方法，该系统包括输液加温模块、加热驱动监测模块、主处理电路、安全保护模块、温度信号处理模块、基准温度检测模块以及功能模块，基准温度检测模块用于检测基准温度，并将基准温度信息传输至主处理电路作为基准温度参考，主处理电路根据基准温度信息调节加热控制信号，对输液加温模块进行温度校准，加热驱动监测模块与主处理电路连接，输液加温模块与加热驱动监测模块连接，温度信号处理模块与输液加温模块连接，安全保护模块与加热驱动监测模块连接。本发明可以解决现有技术中存在的温度校准方法费时费力、准确度差等问题，过程简便、通用性强、计算量小、计算效率高、准确度高。

Description

一种基于输液加温控制系统的自校准控制系统及其方法
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种基于输液加温控制系统的自校准控制系统以及应用该系统的控制方法。
背景技术
输液(如输液、输血)广泛应用于临床康复和治疗，在输液期间，大量的瓶装(或者袋装)液体经过输液管路进入患者身体，通常液体温度较低(尤其冷藏冷冻的血液、药液)，常常导致患者肢体发凉、发麻、涨痛，严重时出现打寒颤、血管痉挛等不适症状。因此，有必要对较低温度的药液加温，防止病人体温下降，改善患者的精神状态，消除多种并发症，减轻患者痛苦，促进患者康复。
目前，市面上受欢迎的输液加温、保温的措施较多，例如，奇汇的鞭式医用输血输液加温器FT2800、医用输血输液加温器(BRH-S14)等。这些先进的方法可以自动调温，达到输液加温或保温的目的，然而大部分加温器未有温度校准功能或者校准方法费时费力，难以满足用户的使用需求，尤其当环境温度相差比较大、加温鞭更换、满足不同长度的加温鞭(例如1.4米、1.2米、0.8米等)时，都会导致加温准确度变差，机器的性能和可靠性难以保证，那么针对该问题，有必要对加温系统做校准，以应对多变的使用场景。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于输液加温控制系统的自校准控制系统及其方法，该系统和方法涉及输液加温控制系统的自校准，可以解决现有技术中存在的温度校准方法费时费力、准确度差等问题，过程简便、通用性强、计算量小、计算效率高、准确度高。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于输液加温控制系统的自校准控制系统，包括：输液加温模块、加热驱动监测模块、主处理电路、安全保护模块、温度信号处理模块、基准温度检测模块以及与所述主处理电路连接的功能模块，所述基准温度检测模块用于检测基准温度，并将基准温度信息传输至所述主处理电路作为基准温度参考，所述主处理电路根据所述基准温度信息调节所述加热控制信号，对所述输液加温模块进行温度校准，所述加热驱动监测模块与所述主处理电路连接，用于根据所述主处理电路输出的加热控制信号输出加热驱动信号，所述输液加温模块与所述加热驱动监测模块连接，用于根据所述加热驱动信号产生热量以对输液管路中的液体进行加热，所述温度信号处理模块与所述输液加温模块连接，用于检测并处理所述输液加温模块的温度信号，并传输至所述主处理电路和安全保护模块，所述安全保护模块与所述加热驱动监测模块连接，用于根据所述温度信号输出安全控制信号至所述加热驱动监测模块以切断电源。
进一步的方案是，所述输液加温模块包括发热装置以及置于所述发热装置的温度传感器。
更进一步的方案是，所述基准温度检测模块包括基准温度采集传感器、温度采样端、电压基准芯片，所述基准温度采集传感器用于采集基准环境温度信号，所述电压基准芯片的输出端与所述温度采样端之间连接有电阻R52以及电容C52，所述基准温度采集传感器与所述电压基准芯片的同相输入端之间连接有电阻R51以及电容C51。
更进一步的方案是，所述功能单元包括：显示模块，用于实时显示所述输液加温控制系统的输液加温信息、以及提供人机操作界面；语音提示模块，用于根据所述主处理电路输出的提醒控制信号输出语音提示信号；储存模块，用于完成所述输液加温控制系统的数据/信息存储；通信模块，用于供所述主处理电路与远程终端进行数据通信和/信息交互。
更进一步的方案是，所述温度信号处理模块包括温度信号提取电路以及信号处理电路，所述温度信号提取电路用于接收所述温度传感器传输的温度信号，并将该温度信号输出至所述信号处理电路，由所述信号处理电路对接收到的温度信号进行滤波处理。
更进一步的方案是，所述安全保护模块包括预设温度比较电路以及功能安全自锁电路，所述预设温度比较电路与所述信号处理电路连接，用于将滤波处理后的温度信号与预设温度进行比较，并输出温度比较结果至所述功能安全自锁电路，所述功能安全自锁电路根据所述温度比较结果进入或退出自锁状态。
更进一步的方案是，所述加热驱动监测模块包括第一级驱动保护模块以及第二级驱动保护模块，所述第一级驱动保护模块和第二级驱动保护模块均内置有驱动模块，当温度超过第一级设定温度时，第一级驱动保护模块根据所述安全保护模块输出的第一级保护信号执行第一级硬件保护控制；当温度超过第二级设定温度时，第二级驱动保护模块根据所述安全保护模块输出的第二级保护信号执行第二级硬件保护控制。
更进一步的方案是，所述加热驱动监测模块还包括电流检测模块，所述电流检测模块与所述输液加温模块连接，用于对所述输液加温模块的电流进行实时监测并输出电流检测信号至所述主处理电路。
更进一步的方案是，所述第一级驱动保护模块包括MOS管Q32、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、三极管Q34、二极管D33、二极管D34、二极管D35，所述MOS管Q32的源极接驱动电流、所述电阻R34的第一端，所述MOS管Q32的栅极与所述电阻R34的第二端、所述电阻R35的第一端连接，所述电阻R35的第二端与所述三极管Q34的集电极连接，所述三极管Q34的发射极与所述二极管D33的正极连接，所述二极管D33的负极接地，所述三极管Q34的基极与所述电阻R36的第一端连接，所述电阻R36的第二端分别连接至所述电阻R37的第二端、所述二极管D34的正极、二极管D35的正极，所述电阻R37的第一端接电源VCC，所述二极管D34的负极接TEMP_CTL1，所述二极管D35的负极接POWER_CTL。
更进一步的方案是，所述第二级驱动保护模块包括MOS管Q31、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、三级管Q33、二极管D31、二极管D32，所述电阻R31的第一端连接在所述MOS管Q31的源极和所述MOS管Q32的漏极之间，所述MOS管Q31的漏极与所述发热装置的第一端之间连接有保护器F31，所述MOS管Q31的栅极与所述电阻R31的第二端、所述电阻R32的第一端连接，所述电阻R32的第二端与所述三级管Q33的集电极连接，所述三级管Q33的发射极与所述二极管D31的正极连接，所述二极管D31的负极接地，所述三级管Q33的基极与所述电阻R33的第一端连接，所述电阻R33的第二端与所述电阻R34、所述二极管D32的正极连接，所述电阻R33的第一端接地，所述二极管D32的负极接TEMP_CTL2。
更进一步的方案是，所述电流检测模块包括第一运算放大器以及第二运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端与所述发热装置的第二端之间依次连接有电阻R312、电容C33、电阻R311、电容C34，所述第一运算放大器的反相输入端与输出端之间分别连接有电阻R313、电阻R314、电容C35，所述第一运算放大器的输出端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与输出端连接，所述第二运算放大器的输出端与CURT_CHK之间连接有电阻R315和电容C36。
一种基于输液加温控制系统的自校准控制方法，该方法应用上述的一种基于输液加温控制系统的自校准控制系统进行温度自校准控制，该方法包括以下步骤：系统初始化完成进入故障异常自检模式，判断系统是否有故障异常，若有故障异常，则给出系统故障报警提醒；若系统自检成功，则进入获取基准温度信息步骤；获取基准温度信息，并转换成可识别的温度ADC信息；将发热装置的温度信息与基准温度信息进行对比并计算拟合，校准发热装置的温度特性，以完成温度校准。
进一步的方案是，获取基准温度信息包括：通过基准温度检测模块检测基准温度，并把基准温度信息传输至主处理电路作为基准温度参考，通过主处理电路将基准温度信息映射到发热装置，即默认环境温度与发热装置温度相同，采用环境温度作为基准温度，校准发热装置的温度特性。
更进一步的方案是，所述校准发热装置的温度特性，包括：所有发热装置的温度特性曲线斜率k保持一致，校准时的温度为TC，采样值为AC，则校准后的每一个发热装置温度特性公式表示为公式(1)：
y＝kx-(kTC-AC) (1)。
更进一步的方案是，当发热装置的温度低于预先设置的目标温度值时，即检测温度值与目标温度值有偏差时，通过PID控制器控制主处理电路的PWM调控量，进而控制加热功率大小，使得发热装置快速升温，逐渐逼近目标温度值；当发热装置的温度接近或者高于预先设置的目标温度值时，减缓PID控制器的PWM调控或者切断PWM控制回路，停止加热；当停止加热后，则发热装置的温度随之降低，回到目标温度值，甚至降到目标值范围以下，则PID控制器根据目标值与检测值之间的偏差，动态调节控制参数，从而实现温度动态恒定。
由此可见，相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的输液加温控制系统及方法，可以实现输液加温或者保温效果一致性，能有效保证输液温度的准确性；
(2)本发明提供的输液加温控制系统的温度校准方法，该方法基于基准温度，可以实现加温鞭的温度特性校准，校准方法简便、可行、有效；
(3)本发明提供的输液加温控制系统的温度校准方法，具体采用基于机内测温模块，实现发热装置(加温鞭)的温度特性校准，该方法具体将机内温度与加温鞭温度一致化，从而实现不同尺寸加温鞭的温度特性校准，进一步使加温鞭的温度特性达到预期；
(4)本发明提供的输液加温控制系统的温度校准方法，还可以使用机外测温设备(例如温度计)，实现加温鞭的温度特性校准，该方法具体将机外温度与加温鞭温度一致化，从而实现不同尺寸加温鞭的温度特性校准，进一步使加温鞭的温度特性达到预期；
(5)本发明提供的恒温控制方法，通过温度传感器监测实时温度，采用PID闭环控制算法，实现加温鞭的温度动态调节，并维持相对稳定平衡，以达到输液加温目的；
(6)市面还没有发现有鞭式输液加温及其温度校准控制方法的解决方案，有利于市场拓展，改善用户体验。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明一种基于输液加温控制系统的自校准控制系统实施例的原理图。
图2是本发明一种基于输液加温控制系统的自校准控制系统实施例中加热驱动监测模块的电路原理图。
图3是本发明一种基于输液加温控制系统的自校准控制系统实施例中基准温度检测模块的电路原理图。
图4是本发明一种基于输液加温控制系统的自校准控制方法实施例的流程图。
图5是本发明一种基于输液加温控制系统的自校准控制方法实施例中关于输液加温控制系统的结构示意图。
图6是本发明一种基于输液加温控制系统的自校准控制方法实施例中关于自校准控制的温度特性曲线图。
具体实施方式
一种基于输液加温控制系统的自校准控制系统实施例：
参见图1，本发明提供的一种基于输液加温控制系统的自校准控制系统，包括：输液加温模块21、加热驱动监测模块22、主处理电路25、安全保护模块23、温度信号处理模块24、基准温度检测模块29以及与主处理电路25连接的功能模块，基准温度检测模块29用于检测基准温度，并将基准温度信息传输至主处理电路25作为基准温度参考，主处理电路25根据基准温度信息调节加热控制信号，对输液加温模块21进行温度校准，加热驱动监测模块22与主处理电路25连接，用于根据主处理电路25输出的加热控制信号输出加热驱动信号，输液加温模块21与加热驱动监测模块22连接，用于根据加热驱动信号产生热量以对输液管路中的液体进行加热，温度信号处理模块24与输液加温模块21连接，用于检测并处理输液加温模块21的温度信号，并传输至主处理电路25和安全保护模块23，安全保护模块23与加热驱动监测模块22连接，用于根据温度信号输出安全控制信号至加热驱动监测模块22以切断电源。
其中，输液加温模块21包括发热装置211以及置于发热装置211的温度传感器212。
其中，功能单元包括：显示模块，用于实时显示输液加温控制系统的输液加温信息、以及提供人机操作界面26；语音提示模块27，用于根据主处理电路25输出的提醒控制信号输出语音提示信号；储存模块28，用于完成输液加温控制系统的数据/信息存储；通信模块29，用于供主处理电路25与远程终端进行数据通信和/信息交互。
如图3所示，基准温度检测模块29包括基准温度采集传感器RT51、温度采样端TEMP_ADC、电压基准芯片U51A，基准温度采集传感器RT51用于采集基准环境温度信号，电压基准芯片U51A的输出端与温度采样端TEMP_ADC之间连接有电阻R52以及电容C52，基准温度采集传感器RT51与电压基准芯片U51A的同相输入端之间连接有电阻R51以及电容C51。可见，基于本发明的基准温度采集包括：基准温度采集传感器RT51、信号提取电路、滤波电路等，当基准温度越高则采样电压值越大，从而实现基准温度的检测。
在本实施例中，温度信号处理模块24包括温度信号提取电路241以及信号处理电路242，温度信号提取电路241用于接收温度传感器212传输的温度信号，并将该温度信号输出至信号处理电路242，由信号处理电路242对接收到的温度信号进行滤波处理。
在本实施例中，安全保护模块23包括预设温度比较电路231以及功能安全自锁电路232，预设温度比较电路231与信号处理电路242连接，用于将滤波处理后的温度信号与预设温度进行比较，并输出温度比较结果至功能安全自锁电路232，功能安全自锁电路232根据温度比较结果进入或退出自锁状态。
在本实施例中，加热驱动监测模块22包括第一级驱动保护模块221以及第二级驱动保护模块222，第一级驱动保护模块221和第二级驱动保护模块222均内置有驱动模块，当温度超过第一级设定温度时，第一级驱动保护模块221根据安全保护模块23输出的第一级保护信号执行第一级硬件保护控制；当温度超过第二级设定温度时，第二级驱动保护模块222根据安全保护模块23输出的第二级保护信号执行第二级硬件保护控制。
在本实施例中，加热驱动监测模块22还包括电流检测模块223，电流检测模块223与输液加温模块21连接，用于对输液加温模块21的电流进行实时监测并输出电流检测信号至主处理电路25。
如图2所示，第一级驱动保护模块221包括MOS管Q32、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、三极管Q34、二极管D33、二极管D34、二极管D35，MOS管Q32的源极接驱动电流、电阻R34的第一端，MOS管Q32的栅极与电阻R34的第二端、电阻R35的第一端连接，电阻R35的第二端与三极管Q34的集电极连接，三极管Q34的发射极与二极管D33的正极连接，二极管D33的负极接地，三极管Q34的基极与电阻R36的第一端连接，电阻R36的第二端分别连接至电阻R37的第二端、二极管D34的正极、二极管D35的正极，电阻R37的第一端接电源VCC，二极管D34的负极接TEMP_CTL1，二极管D35的负极接POWER_CTL。
第二级驱动保护模块222包括MOS管Q31、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、三级管Q33、二极管D31、二极管D32，电阻R31的第一端连接在MOS管Q31的源极和MOS管Q32的漏极之间，MOS管Q31的漏极与发热装置211的第一端之间连接有保护器F31，MOS管Q31的栅极与电阻R31的第二端、电阻R32的第一端连接，电阻R32的第二端与三级管Q33的集电极连接，三级管Q33的发射极与二极管D31的正极连接，二极管D31的负极接地，三级管Q33的基极与电阻R33的第一端连接，电阻R33的第二端与电阻R34、二极管D32的正极连接，电阻R33的第一端接地，二极管D32的负极接TEMP_CTL2。
电流检测模块223包括第一运算放大器U32A以及第二运算放大器U32B，第一运算放大器U32A的同相输入端与发热装置211的第二端之间依次连接有电阻R312、电容C33、电阻R311、电容C34，第一运算放大器U32A的反相输入端与输出端之间分别连接有电阻R313、电阻R314、电容C35，第一运算放大器U32A的输出端与第二运算放大器U32B的同相输入端连接，第二运算放大器U32B的反相输入端与输出端连接，第二运算放大器U32B的输出端与CURT_CHK之间连接有电阻R315和电容C36。
在实际应用中，基于本发明提供的自校准控制系统，具体包括：输液加温模块21、加热驱动监测模块22、安全保护模块23、温度信号处理模块24、主处理电路25、人机界面模块、语音提示模块27、储存模块28、通信模块29以及基准温度检测模块29。
其中，输液加温模块21包括发热装置211以及置于其中温度传感器212(如NTC)等，本实施例的发热装置211为加温鞭，当加温鞭加热到设定的温度，可开启输液；加热驱动监测模块22包括电源控制、加热驱动以及电流监测，即主处理电路25MPU可根据反馈信号控制加热电源，然后对加热的电流进行监测；安全保护模块23包括预设温度比较电路231和功能安全自锁电路232，可以实现加温的功能安全保护，即当温度超限则加热电源立即切断并不可恢复(锁定)，重新启动机器才可以恢复；温度信号处理模块24用于对温度信号提取、处理，把温度信息送给主处理电路25作进一步控制参考。其中，主处理电路25接收温度监测信号，并通过温度信号控制加热模块电源，同时监测加热电流，以达到加热及其功能安全控制；人机界面模块用于显示当前的温度、设定温度、报警等状态，同时提供人机交互操作；语音提示模块27用于实现状态提醒、故障报警；储存模块28用于实现数据的储存，比如设置数据等；通信模块29作为备用模块，实现设备与监护中心或者远程监护中心的通信；基准温度检测模块29用于检测基准温度，并把温度信息送给MPU做基准参考，校准加温鞭的温度。综上所述，本发明根据预设的目标温度，能有效完成调温控制，并实现功能安全保护，确保机器使用的可靠性和安全性。
进一步的，当加温鞭加热到设定的温度，可开启输液；第二级硬件保护模块当温度超过第二级设定温度时，则该模块起保护作用，断开加热电源，具体表示为TEMP_CTL2拉低；第一级硬件保护模块当温度超过第一级设定温度时，则该模块起保护作用，断开加热电源，具体表现为TEMP_CTL1拉低。同时该模块可软件控制，控制加热电源的状态；电流检测模块223用于监测加热电源的电流，当电流异常，给出报警信息，或者软件切断加热电源进行安全保护。
进一步的，输液加温模块21包括置于加温鞭内的温度传感器212(如NTC)、温度信号提取滤波，实现温度信息的采集；预设温度比较电路231用于实现预设温度与实际温度信息电路比较功能，当实际温度超过预设温度时，预设温度比较电路231则输出高电平，开启后续的功能安全自锁电路232；当温度超过额定温度时，功能安全自锁电路232起作用并锁死电路状态，则输出TEMP_CTL为低，从而控制第一级或者第二级硬件保护切断电源。
一种基于输液加温控制系统的自校准控制方法实施例
一种基于输液加温控制系统的自校准控制方法，该方法应用上述的一种基于输液加温控制系统的自校准控制系统进行温度自校准控制，参见图4，该方法包括以下步骤：
步骤S1，系统初始化完成进入故障异常自检模式，判断系统是否有故障异常，若有故障异常，则给出系统故障报警提醒；
步骤S2，若系统自检成功，则进入获取基准温度信息步骤；
步骤S3，获取基准温度信息，并转换成可识别的温度ADC信息；
步骤S4，将发热装置211的温度信息与基准温度信息进行对比并计算拟合，校准发热装置211的温度特性，以完成温度校准。
在本实施例中，基于本发明的输液加温控制系统包括输液加温模块21、基准温度模块、主机模块以及人机界面模块，输液加温模块21受主机模块控制，实现输液加温；基准温度模块采集基准温度，用于校准加温鞭的温度特性；主机模块实现加温鞭的加热控制、温度校准、以及人机界面的调度处理单元。
获取基准温度信息包括：通过基准温度检测模块29检测基准温度，并把基准温度信息传输至主处理电路25作为基准温度参考，通过主处理电路25将基准温度信息映射到发热装置211，即默认环境温度与发热装置211温度相同，采用环境温度作为基准温度，校准发热装置211的温度特性。
校准发热装置211的温度特性，包括：所有发热装置211的温度特性曲线斜率k保持一致，校准时的温度为TC，采样值为AC，则校准后的每一个发热装置211温度特性公式表示为公式(1)：
y＝kx-(kTC-AC) (1)。
当发热装置211的温度低于预先设置的目标温度值时，即检测温度值与目标温度值有偏差时，通过PID控制器控制主处理电路25的PWM调控量，进而控制加热功率大小，使得发热装置211快速升温，逐渐逼近目标温度值。
当发热装置211的温度接近或者高于预先设置的目标温度值时，减缓PID控制器的PWM调控或者切断PWM控制回路，停止加热；当停止加热后，则发热装置211的温度随之降低，回到目标温度值，甚至降到目标值范围以下，则PID控制器根据目标值与检测值之间的偏差，动态调节控制参数，从而实现温度动态恒定。
因此，本发明提供了一种输液加温控制系统的自校准方法，可以实现加温系统的温度校准，以满足加温鞭长度、加温鞭更换等兼容性问题。
进一步的，该方法基于加温鞭加热电源控制、温度采集、算法控制等。更具体的，由主处理电路25采用PID控制器调节所输出的加热控制信号(PWM信号)，进而控制加热驱动监测模块22的加热功率大小；由温度传感器212检测温度信号，并把温度信号作为反馈信息，并通过PID调控算法给出下一调控周期PWM，直到温度达到预设目标温度；然后动态维持加温鞭的温度，以满足输液要求。
进一步的，当加温鞭的温度(温度传感器212检测获得)低于目标温度(预先设置)值时，即检测值与目标值有偏差时，PID(比例、积分、以及微分)控制器起作用，控制MPU的PWM调控量，进而控制加热功率大小，比如控制加热驱动监测模块22输出功率增加，使加热效率提升，进而使加温鞭快速升温，逐渐逼近目标温度值。
进一步的，当加温鞭的温度接近或者高于目标温度值时，则通过调节PWM信号，减缓PWM调控，降低加热功率，或者切断PWM控制回路，停止加热。当停止加热后，则加温鞭的温度随之降低，回到目标温度值，甚至降到目标值范围以下，需要补充加温维持系统恒定，主处理电路25根据目标值与检测值之间的偏差，动态调节控制参数，实现温度动态恒定。
在实际应用中，由于市面加温鞭的长度尺寸型号较多，例如0.6米、0.8米、1.0米、1.2米、1.4米、以及1.6米等，不同长度的鞭子因长度和工艺的差别，温度特性需要校准，另外，加温鞭属于耗材，时常会更换新加温鞭，此时也需要对其温度特性进行校准。
本实施例提供的校准方式包括：
校准方式一：
(1)获取基准温度，采用板载较高精度温度传感器212，采集基准(环境)温度，前提条件是机器在2个小时内未使用，确保机内温度与加温鞭温度相同；
(2)把基准温度映射到加温鞭，即默认环境(基准)温度与加温鞭温度相同，采用环境温度作为基准，校准加温鞭的温度特性。
校准方式二：
(1)获取基准温度，采用第三方测温设备(温度计)，测量环境温度，确保环境温度与加温鞭温度相同；
(2)把基准温度映射到加温鞭，即默认环境温度与加温鞭温度相同，采用环境温度作为基准，校准加温鞭的温度特性。
具体的，基于本发明的输液加温控制系统的温度曲线实例如图6所示，图中显示在不同加温鞭的温度特性曲线：S81、S82、以及S83。例如，对于温度为25℃的环境温度，对应的ADC值分别为981、1023、1052，即同样的温度环境下，所对应采样的ADC值不同，那对应的检测温度值也不同，需要通过校准，使得在该温度25℃环境下，此时对应的检测值也是相同的。也就是说，本发明通过校准方法，使得加温鞭S81、S82、以及S83在25℃的环境下，对应的采样值分别为981、1023、和1052，但都指示的是同一温度25℃，然后对于其它的采样值，也同样通过直线拟合计算得出真实检测值。
其中，所有加温鞭的温度特性曲线斜率k基本一致(大量实验测试数据得出的常数，线性度可接受)，校准时的温度为TC，采样值为AC，这样可以推算出校准后的每一条加温鞭的温度特性为公式(1)：
y＝kx-(kTC-AC) (1)
通过上述公式，在知道校准时的温度值TC和采样值AC后，通过采样ADC值x，得出实际温度y，可准确实时检测其它的数值。
在本实施例中，本发明还提供一种输液加温控制系统，其应用实例如图5所示，从图5可见，该系统包括主机、检测温度区域、目标温度区域、加温鞭、线缆、以及手柄等。其工作原理简述，主机显示部分设置目标温度，控制加热并实时检测温度，当加热温度达到预设温度时，可开启给患者输液，期间采用PID控制算法，动态维系加温鞭的温度；当输液完成时，停止加热，取出输液管，以方便再次输液加温使用。
优选的，加温鞭的温度感测：温度感测可以置于加温鞭内；可以为多个温度感测探头，比如2个、3个、多个温度探头，以提高探测准确性。
优选的，温度感测可以为NTC、PTC、热电偶、或者红外技术等感到。
优选的，加温鞭通道：可以单个气道；也可以多个通道，比如有两个加热通道。
优选的，加温鞭可以是条形加温鞭、鞭式加温鞭；也可以是螺旋式的缠绕加温鞭等。
优选的，输液温度获取方式：不限于机器自带测试功能，利用第三方温度测试设备或仪器获得；也可以采用二者联合做基准温度。
由此可见，相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的输液加温控制系统及方法，可以实现输液加温或者保温效果一致性，能有效保证输液温度的准确性；
(2)本发明提供的输液加温控制系统的温度校准方法，该方法基于基准温度，可以实现加温鞭的温度特性校准，校准方法简便、可行、有效；
(3)本发明提供的输液加温控制系统的温度校准方法，具体采用基于机内测温模块，实现发热装置211(加温鞭)的温度特性校准，该方法具体将机内温度与加温鞭温度一致化，从而实现不同尺寸加温鞭的温度特性校准，进一步使加温鞭的温度特性达到预期；
(4)本发明提供的输液加温控制系统的温度校准方法，还可以使用机外测温设备(例如温度计)，实现加温鞭的温度特性校准，该方法具体将机外温度与加温鞭温度一致化，从而实现不同尺寸加温鞭的温度特性校准，进一步使加温鞭的温度特性达到预期；
(5)本发明提供的恒温控制方法，通过温度传感器212监测实时温度，采用PID闭环控制算法，实现加温鞭的温度动态调节，并维持相对稳定平衡，以达到输液加温目的；
(6)市面还没有发现有鞭式输液加温及其温度校准控制方法的解决方案，有利于市场拓展，改善用户体验。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种基于输液加温控制系统的自校准控制方法，其特征在于，该方法应用一种基于输液加温控制系统的自校准控制系统进行温度自校准控制，该系统包括：
输液加温模块、加热驱动监测模块、主处理电路、安全保护模块、温度信号处理模块、基准温度检测模块以及与所述主处理电路连接的功能模块，所述基准温度检测模块用于检测基准温度，并将基准温度信息传输至所述主处理电路作为基准温度参考，所述主处理电路根据所述基准温度信息调节加热控制信号，对所述输液加温模块进行温度校准，所述加热驱动监测模块与所述主处理电路连接，用于根据所述主处理电路输出的加热控制信号输出加热驱动信号，所述输液加温模块与所述加热驱动监测模块连接，用于根据所述加热驱动信号产生热量以对输液管路中的液体进行加热，所述温度信号处理模块与所述输液加温模块连接，用于检测并处理所述输液加温模块的温度信号，并传输至所述主处理电路和安全保护模块，所述安全保护模块与所述加热驱动监测模块连接，用于根据所述温度信号输出安全控制信号至所述加热驱动监测模块以切断电源；
所述基准温度检测模块包括基准温度采集传感器、温度采样端、电压基准芯片，所述基准温度采集传感器用于采集基准环境温度信号，所述电压基准芯片的输出端与所述温度采样端之间连接有电阻R52以及电容C52，所述基准温度采集传感器与所述电压基准芯片的同相输入端之间连接有电阻R51以及电容C51，其中，所述基准温度采集传感器的第一端接电源VCC，所述基准温度采集传感器的第二端与所述电阻R51的第一端连接，所述电阻R51的第二端接地，所述电容C51的第一端与所述电压基准芯片的同相输入端连接，所述电容C51的第二端接地，所述电压基准芯片的输出端与所述电阻R52的第一端连接，所述电阻R52的第二端与所述电容C52的第一端、温度采样端连接，所述电容C52的第二端接地；
所述输液加温模块包括发热装置以及置于所述发热装置的温度传感器；
该方法包括以下步骤：
系统初始化完成进入故障异常自检模式，判断系统是否有故障异常，若有故障异常，则给出系统故障报警提醒；
若系统自检成功，则进入获取基准温度信息步骤；
获取基准温度信息，并转换成可识别的温度ADC信息；
将发热装置的温度信息与基准温度信息进行对比并计算拟合，校准发热装置的温度特性，以完成温度校准；
其中，获取基准温度信息包括：通过基准温度检测模块检测基准温度，并把基准温度信息传输至主处理电路作为基准温度参考，通过主处理电路将基准温度信息映射到发热装置，即默认环境温度与发热装置温度相同，采用环境温度作为基准温度，校准发热装置的温度特性；
所述校准发热装置的温度特性，包括：所有发热装置的温度特性曲线斜率保持一致，校准时的温度为/>，采样值为/>，y为实际温度值，则校准后的每一个发热装置温度特性公式表示为公式（1）：
（1）；
当发热装置的温度低于预先设置的目标温度值时，即检测温度值与目标温度值有偏差时，通过PID控制器控制主处理电路的PWM调控量，进而控制加热功率大小，使得发热装置快速升温，逐渐逼近目标温度值；
当发热装置的温度接近或者高于预先设置的目标温度值时，减缓PID控制器的PWM调控或者切断PWM控制回路，停止加热；当停止加热后，则发热装置的温度随之降低，回到目标温度值，甚至降到目标值范围以下，则PID控制器根据目标温度值与检测温度值之间的偏差，动态调节控制参数，从而实现温度动态恒定。
2.根据权利要求1所述的自校准控制方法，其特征在于：
所述功能模块包括：
显示模块，用于实时显示所述输液加温控制系统的输液加温信息、以及提供人机操作界面；
语音提示模块，用于根据所述主处理电路输出的提醒控制信号输出语音提示信号；
储存模块，用于完成所述输液加温控制系统的数据/信息存储；
通信模块，用于供所述主处理电路与远程终端进行数据通信和/信息交互。
3.根据权利要求1所述的自校准控制方法，其特征在于：
所述温度信号处理模块包括温度信号提取电路以及信号处理电路，所述温度信号提取电路用于接收所述温度传感器传输的温度信号，并将该温度信号输出至所述信号处理电路，由所述信号处理电路对接收到的温度信号进行滤波处理。
4.根据权利要求3所述的自校准控制方法，其特征在于：
所述安全保护模块包括预设温度比较电路以及功能安全自锁电路，所述预设温度比较电路与所述信号处理电路连接，用于将滤波处理后的温度信号与预设温度进行比较，并输出温度比较结果至所述功能安全自锁电路，所述功能安全自锁电路根据所述温度比较结果进入或退出自锁状态。
5.根据权利要求1至4任一项所述的自校准控制方法，其特征在于：
所述加热驱动监测模块包括第一级驱动保护模块以及第二级驱动保护模块，所述第一级驱动保护模块和第二级驱动保护模块均内置有驱动模块，当温度超过第一级设定温度时，第一级驱动保护模块根据所述安全保护模块输出的第一级保护信号执行第一级硬件保护控制；当温度超过第二级设定温度时，第二级驱动保护模块根据所述安全保护模块输出的第二级保护信号执行第二级硬件保护控制。
6.根据权利要求5所述的自校准控制方法，其特征在于：
所述加热驱动监测模块还包括电流检测模块，所述电流检测模块与所述输液加温模块连接，用于对所述输液加温模块的电流进行实时监测并输出电流检测信号至所述主处理电路。
7.根据权利要求5所述的自校准控制方法，其特征在于：
所述第一级驱动保护模块包括MOS管Q32、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电阻R37、三极管Q34、二极管D33、二极管D34、二极管D35，所述MOS管Q32的源极接驱动电流、所述电阻R34的第一端，所述MOS管Q32的栅极与所述电阻R34的第二端、所述电阻R35的第一端连接，所述电阻R35的第二端与所述三极管Q34的集电极连接，所述三极管Q34的发射极与所述二极管D33的正极连接，所述二极管D33的负极接地，所述三极管Q34的基极与所述电阻R36的第一端连接，所述电阻R36的第二端分别连接至所述电阻R37的第二端、所述二极管D34的正极、二极管D35的正极，所述电阻R37的第一端接电源VCC，所述二极管D34的负极接TEMP_CTL1，所述二极管D35的负极接POWER_CTL。
8.根据权利要求7所述的自校准控制方法，其特征在于：
所述第二级驱动保护模块包括MOS管Q31、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34、三极管Q33、二极管D31、二极管D32，所述电阻R31的第一端连接在所述MOS管Q31的源极和所述MOS管Q32的漏极之间，所述MOS管Q31的漏极与所述发热装置的第一端之间连接有保护器F31，所述MOS管Q31的栅极与所述电阻R31的第二端、所述电阻R32的第一端连接，所述电阻R32的第二端与所述三极管Q33的集电极连接，所述三极管Q33的发射极与所述二极管D31的正极连接，所述二极管D31的负极接地，所述三极管Q33的基极与所述电阻R33的第一端连接，所述电阻R33的第二端与所述电阻R34的第二端、所述二极管D32的正极连接，所述电阻R34的第一端接电源VCC，所述二极管D32的负极接TEMP_CTL2。
9.根据权利要求8所述的自校准控制方法，其特征在于：
所述电流检测模块包括第一运算放大器以及第二运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端与所述发热装置的第二端之间依次连接有电阻R312、电容C33、电阻R311、电容C34，所述电阻R312的第一端与所述发热装置的第二端连接，所述电容C33的第一端连接在所述电阻R312的第一端与所述电阻R311的第一端之间，所述电容C33的第二端与所述电阻R312的第二端连接后接地，所述电容C34的第一端连接在所述电阻R311的第二端与所述第一运算放大器的同相输入端之间，所述电容C34的第二端接地，所述第一运算放大器的反相输入端与输出端之间分别连接有电阻R313、电阻R314、电容C35，电阻R313、电阻R314、电容C35，所述电容C35的第一端与所述第一运算放大器的反相输入端、电阻R314的第一端、电阻R313的第二端连接，所述电容C35的第二端与所述第一运算放大器的输出端、电阻R314的第二端连接，所述电阻R313的第一端接地，所述第一运算放大器的输出端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与输出端连接，所述第二运算放大器的输出端与CURT_CHK之间连接有电阻R315和电容C36，所述电阻R315的第一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述电阻R315的第二端与所述电容C36的第一端、CURT_CHK连接，所述电容C36的第二端接地。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102359829A (zh) * 2010-06-04 2012-02-22 泰科电子公司 发光二极管组件的温度测量系统
CN207095739U (zh) * 2017-08-14 2018-03-13 西安航天动力研究所 液体火箭发动机短型热电偶稳态校准装置
CN111854964A (zh) * 2020-06-30 2020-10-30 深圳英飞拓智能技术有限公司 一种测量体温的方法、装置、测温工具及存储介质
CN113633854A (zh) * 2021-08-02 2021-11-12 深圳圣诺医疗设备股份有限公司 一种鞭式输液加温系统和方法
CN114392430A (zh) * 2021-12-16 2022-04-26 深圳圣诺医疗设备股份有限公司 输液加温系统的加热补偿控制系统和方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102359829A (zh) * 2010-06-04 2012-02-22 泰科电子公司 发光二极管组件的温度测量系统
CN207095739U (zh) * 2017-08-14 2018-03-13 西安航天动力研究所 液体火箭发动机短型热电偶稳态校准装置
CN111854964A (zh) * 2020-06-30 2020-10-30 深圳英飞拓智能技术有限公司 一种测量体温的方法、装置、测温工具及存储介质
CN113633854A (zh) * 2021-08-02 2021-11-12 深圳圣诺医疗设备股份有限公司 一种鞭式输液加温系统和方法
CN114392430A (zh) * 2021-12-16 2022-04-26 深圳圣诺医疗设备股份有限公司 输液加温系统的加热补偿控制系统和方法

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