醫用紫外線強度無損傷動態實時監測系統的製作方法
2023-05-29 04:39:36 3
專利名稱：醫用紫外線強度無損傷動態實時監測系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及紫外線強度檢測領域，具體說是一種醫用紫外線強度無損傷動態實時監測系統。
背景技術：
目前，國內外醫院中普遍應用紫外線的生物效應進行空氣消毒，消毒效果和檢測操作均要求嚴格。但在操作過程中主要採用人工的方法進行，消毒的過程中人員會在暴露在紫外線中，會對醫務人員和病患造成輻射危害。研究表明，紫外線主要影響眼睛和皮膚，易引起急性角膜炎和結膜炎，慢性白內障等眼疾，誘發皮膚癌。此外，紫外線輻射還會促使各種有機材料和無機材料的加速化學分解和老化；加速高分子聚合物質的老化過程，促使顏料和染料物褪色；紫外線輻射也是產生有害的光化學煙霧的重要因素。紫外線輻射對包括人在內的各種動、植物的生理和生長、發育都會帶來嚴重危害和影響。為此，世界各國的科學家都提醒人們，應該十分注意紫外線輻射對人體的危害並採取必要的預防措施。紫外線中含有UVA、UVB和UVC三種射線，它們對皮膚的影響也不同。UVA射線的波長為320 400納米，又稱曬黑段，透射力可達人體真皮層，具穿透力強、作用緩慢持久的特性。UVA雖然不會引起皮膚急性炎症，但它對玻璃、衣物、 水及人體表皮有很強的穿透力，可以先穿透表皮到達肌膚的底層並潛伏起來，日積月累就會嚴重擾亂肌膚的免疫系統，造成體內氧化自由基增多，損害彈性組織，由此而產生的後果是肌膚提前衰老，角質過厚，表皮粗糙，有皺紋和斑點，肌肉鬆弛、下垂，同時增加UVB 對人體的損傷。UVB射線的波長為280 320納米，又稱曬紅段，透射力可達人體表皮層， 能引起紅斑，是曬傷皮膚的主要波段，輕者可致皮膚紅腫、疼痛，重者會產生水泡、脫皮。UVA 和UVB射線照射過量，可能會引起細胞DNA突變，導致皮膚癌。基於上述情況，需要對消毒環境中的紫外線強度進行檢測，以期減少乃至避免紫外線對醫護人員及病患的危害，目前的檢測方法有兩類
1)物理學檢測方法，即紫外線強度測定儀(燈)；
2)生物學檢測方法，即採用載體(試紙)定量消毒試驗。上述檢測方法存在如下缺陷檢測的同時，檢測人員同樣受到輻射傷害；檢測數據的重複性差，生物學檢測方法還只是停留在定性的水平；檢測具有局限性，還沒有做到對所有消毒房間的紫外線進行全面實時監測；目前，紫外線光源通常用紫外輻照計測量某一表面的輻射照度(單位W/m2)來表示紫外線光源的紫外線強度大小，而在空氣殺菌方面的應用，更重要的是要知道紫外線光源外空間一定範圍，甚至整個空間所輻射的紫外線強度大小。
發明內容
為解決上述存在的技術問題，本發明提供了一種醫用紫外線強度無損傷動態實時監測系統，設計了紫外線消毒的無損傷監測和動態管理系統，保證空氣消毒質量，減少交叉感染，確保醫護人員和病患免受輻射傷害，同時對整個醫院紫外線消毒的有效實行和管理提供技術上的支持。為達到上述目的，本發明採用的技術方案如下
一種醫用紫外線強度無損傷動態實時監測系統，包括系統中心監控站計算機和多個紫外線測控單元，所述系統中心監控站計算機通過數據傳輸控制單元分別與各紫外線測控單元連接。所述系統中心監控站計算機內部設置有紫外線強度監測模塊、照射劑量監測模塊、數據存儲輸出模塊、失效報警模塊、消毒設備控制模塊和人員誤入報警模塊。所述紫外線強度監測模塊，照射劑量監測模塊、數據存儲輸出模塊用於將紫外線測控單元傳送的數據進行實時顯示，記錄輻射計量值，並存儲歷史數據，方便查詢；
所述失效報警模塊，用於對檢測數據進行判斷，若消毒設備失效，發出報警。所述消毒設備控制模塊，用於根據設定條件開啟和關閉消毒設備。所述人員誤入報警模塊，用於為人員提供保護，若有人員誤入消毒房間，則關閉消毒設備，保護人員。所述紫外線測控單元由順次連接的紫外線傳感器單元、A/D轉換電路、單片機主控單元和數據通訊電路組成。紫外線傳感器單元，用於將紫外線傳感器採集的紫外線轉化為電流信號，由放大電路轉換為電壓信號；通過紫外線傳感器單元採集並轉換得到的電壓信號傳送至A/D轉換電路進行模數轉換；轉換所得的當前輻射值的數字電壓值輸送至單片機主控單元，通過計算處理得到測量的輻射值輸出並用數字形式顯示，並將當前的輻射值記錄並存儲；得到的當前輻射值及各種驅動信號通過數據通訊電路傳送至系統中心監控站計算機。當輻射劑量值下降至下限值時，單片機主控單元輸出驅動控制信號，驅動失效報警模塊自動報警。當有人員進入，單片機主控單元輸出驅動控制信號，驅動人員誤入報警模塊，報警並關閉消毒設備。根據設定的條件，單片機主控單元輸出驅動控制信號，驅動消毒設備控制模塊，實現消毒設備的開啟和關閉。所述紫外線傳感器單元由紫外線傳感器和放大電路組成。所述放大電路採用集成單運放電路。本發明所闡述的醫用紫外線強度無損傷動態實時監測系統，包括了紫外線消毒的無損傷監測和系統動態管理兩個部分，通過紫外線測控單元將檢測到的紫外線強度信號處理得到當前輻射值，進行液晶顯示並存儲記錄，同時傳送至系統中心監控端進行實時顯示， 整個過程沒有人員參加，避免紫外線輻射對人員的危害，又通過紫外線測控單元的單片機針對所得紫外線輻射值情況輸出驅動控制信號，驅動系統中心監控端的失效報警裝置、消毒設備控制裝置和人員誤入報警裝置進行動作，對整個系統進行動態管理，確保空氣消毒質量，減少交叉感染，又因節約人工而節約大量資金，確保整個過程中對於人員的保護和對設備運作狀態的全面控制。
附圖為本發明的結構連接示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述
如圖所示為本發明的一個具體實施例，由系統中心監控站計算機1和與之通過數據傳輸控制單元3相連接的多個紫外線測控單元2組成，所述的數據傳輸方式可以二種方式，無線網絡傳輸和有線網絡傳輸。本實施例實現了無線和有線網絡通訊方式，系統中心監控站計算機和紫外線測控單元的單片機之間使用M0DBUS-RTU協議，通過網絡接口進行網絡數據通訊，乙太網絡模塊採用了 RTL8019AS，CAN總線控制器接口採用了 PCA82C00。所述系統中心監控站計算機1內部設置有紫外線強度監測模塊11、照射劑量監測模塊12、數據存儲輸出模塊13、失效報警模塊14、消毒設備控制模塊15和人員誤入報警模塊16。所述紫外線強度監測模塊11和數據存儲輸出模塊13，實現紫外線強度實時監測， 可對各消毒房間及物品接受的紫外線強度進行實時採集並顯示，記錄輻射計量值，供護理和控制感染科工作人員實時觀察；照射劑量監測模塊12，實現照射劑量實時監測，通過照射強度和照射時間統計房間或物品接受的照射劑量，實現了人員無損傷監測，紫外線強度檢測人員，不用再紫外線照射下進行檢測，免受紫外線傷害。所述失效報警模塊14，用於對檢測數據進行判斷，若消毒設備老化，達不到一定的強度，即使增加照射時間也不能達到消毒效果時，根據需要可設置IOOOOOyW. s/cm2、 300000 μ W. s/cm2,甚至 600000 μ W. s/cm2 報警劑量，發出報警。所述消毒設備控制模塊15，用於根據消毒照射劑量自動關斷紫外線消毒燈，根據消毒劑量要求，當達到 100000 μ W. s/cm2,300000 μ W. s/cm2 或 600000 μ W. s/cm2 報警劑量， 自動關斷消毒燈。可進行多個消毒地點同時監控，實現動態管理。所述人員誤入報警模塊16，用於為人員提供保護，非檢測人員一旦誤入消毒房間， 消毒房間內的傳感器傳出信號發送至單片機主控單元23，單片機主控單元23發出驅動控制信號至系統中心監測站計算機1，可報警提示使周圍人群免受紫外線傷害。所述紫外線測控單元2由順次連接的紫外線傳感器單元21、A/D轉換電路22、單片機主控單元23和數據通訊電路M組成。所述紫外線傳感器單元21由紫外線傳感器和放大電路組成。所述紫外線傳感器採用紫外探測器，能很好的探測200nm-400nm光譜範圍的紫外線輻射，並產生光電流，它的高靈敏度，寬響應光譜範圍，密封封裝，小尺寸，低價格，寬工作溫度範圍以及能長期暴露在紫外光輻射的特性很適合工業和消費類紫外線探測應用。所述放大電路優選採用集成單運放電路。紫外線測控單元2電路在工作時，紫外線傳感器採集紫外線信號後轉換為電流信號，經集成單運放電路轉換成電壓信號，再經過A/D轉換電路22進行模數轉換，轉換所得的數字量輸出到單片機主控單元23。單片機主控單元23採用查表及比較的方法計算出當前的輻射值，查表取出某一輻射值的數字電壓值，與當前輻射值的數字電壓值比較，等於當前輻射值的數字電壓值，則
5查表取出該輻射值作為當前輻射值，大於當前輻射值的數字電壓值，則繼續取出下一輻射值的數字電壓進行比較，小於當前輻射值的數字電壓值，則查表取出前一輻射值作為當前輻射值。經過單片機主控單元23計算處理後，將測量的輻射值輸出到顯示單元，用數字形式顯示出當前的輻射值，同時經串行口上傳至系統中心監控站計算機1，通過紫外線強度監測及數據輸出進行輸出和記錄。系統中心監控站計算機1內部的失效報警模塊14、消毒設備控制模塊15和人員誤入報警模塊16同時根據輸入的數據和驅動信號進行相應的動作。本系統中系統中心監控站計算機與紫外線測控單元的數據傳輸採用無線和有線網絡傳輸。系統中心監控站主要由計算機和監控程序組成。主機主要由工業計算機組成，基本硬體配置如下 1 處理器規格htel酷睿2雙核E7500 ；
1 處理器主頻(GHz) 2. 93 ； 1 處理器主頻範圍 2. 8GHz - 3. OGHz以下； 1 二級緩存(KB) 3072 ； 1 配置內存容量(MB) 4GB ； 1 內存類型 DDRIII 1333MHz ； 1 光碟機類型DVD-R0M。軟體配置
作業系統採用Windows XP Pressional ；系統軟體採用SQL Sever 2008。系統軟體監控程序由主界面和功能模塊組成。系統測試，包括用戶界面測試和系統總體功能測試兩種，具體測試情況如下表所
7J\ ο 表1用戶界面測試
測試目標測試各個菜單、對話框、編輯框、按鈕、滑鼠、快捷鍵是否正常使用測試技術點擊各個菜單和對話框檢驗菜單正常使用及對話框的翻頁功能，在編輯框輸入相應的字符檢驗保存配置設置完成結果測試各項功能與系統設計方案保持一致
表2監控系統總體功能測試
測試目標正常預期工作量登錄系統,選擇要監測點,對各監測點的監測數據實時顯示、通過動態曲線顯示並可進行歷史數據曲線查詢預期繁重工作量登陸系統,選擇所有監測點,對各個監測點的監測數據實時顯示、通過動態曲線顯示並可進行歷史數據曲線查詢測試技術登陸伺服器,輸入要關注的監測點，檢驗實時數據、數據實時動態曲線、歷史數據曲線的顯示是否正確完成結果按照測試目標完成各項功能測試,沒有發生故障
實測結果及結論
在實地對系統進行了強度測試，與標準測試儀進行比對。實測結果如下 表3實測數據
距離實測強度標準值20cm1024102430cm66866740cm48748550cm35535權利要求
1.一種醫用紫外線強度無損傷動態實時監測系統，其特徵在於，包括系統中心監控站計算機(1)和多個紫外線測控單元(2)，所述系統中心監控站計算機(1)通過數據傳輸控制單元(3)分別與各紫外線測控單元連接(2)，所述系統中心監控站計算機(1)內部設置有紫外線強度監測模塊(11)、照射劑量監測模塊(12)、數據存儲輸出模塊(13)、失效報警模塊(14)、消毒設備控制模塊(15)和人員誤入報警模塊(16):所述紫外線強度監測模塊(11)、照射劑量監測模塊(12)和數據存儲輸出模塊(13)用於將紫外線測控單元(2)傳送的數據進行實時顯示，記錄輻射計量值，並存儲歷史數據，方便查詢；所述失效報警模塊(14)，用於對檢測數據進行判斷，若消毒設備失效，發出報警；所述消毒設備控制模塊(15)，用於根據設定條件開啟和關閉消毒設備；所述人員誤入報警模塊(16)，用於為人員提供保護，若有人員誤入消毒房間，則關閉消毒設備，保護人員；所述紫外線測控單元(2)由順次連接的紫外線傳感器單元(21)、A/D轉換電路(22)、單片機主控單元(23)和數據通訊電路組成(24)紫外線傳感器單元(21)，用於將紫外線傳感器採集的紫外線轉化為電流信號，由放大電路轉換為電壓信號；通過紫外線傳感器單元(21)採集並轉換得到的電壓信號傳送至A/D轉換電路(22 )進行模數轉換；轉換所得的當前輻射值的數字電壓值輸送至單片機主控單元(23 )，通過計算處理得到測量的輻射值輸出並用數字形式顯示，並將當前的輻射值記錄並存儲；得到的當前輻射值及各種驅動信號通過數據通訊電路(24)傳送至系統中心監控站計算機(1);當輻射值下降至下限值時，單片機主控單元(23)輸出驅動控制信號，驅動失效報警模塊自動報警(14);當有人員進入，單片機主控單元(23)輸出驅動控制信號，驅動人員誤入報警模塊 (16)，報警並關閉消毒設備；根據設定的條件，單片機主控單元(23)輸出驅動控制信號，驅動消毒設備控制模塊 (15)，實現消毒設備的開啟和關閉。
2.根據權利要求1所述的醫用紫外線強度無損傷動態實時監測系統，其特徵在於，所述紫外線傳感器單元(21)由紫外線傳感器和放大電路組成。
3.根據權利要求2所述的醫用紫外線強度無損傷動態實時監測系統，其特徵在於，所述放大電路採用集成單運放電路。
4.根據權利要求2所述的醫用紫外線強度無損傷動態實時監測系統，其特徵在於，所述的紫外線傳感器採用紫外探測器。
全文摘要
本發明公開了一種醫用紫外線強度無損傷動態實時監測系統，涉及紫外線強度檢測領域，包括系統中心監控站計算機(1)和多個紫外線測控單元(2)，所述系統中心監控站計算機(1)通過數據傳輸控制單元(3)分別與各紫外線測控單元(2)連接。本發明設計了紫外線消毒的無損傷監測和動態管理系統，保證空氣消毒質量，減少交叉感染，確保醫護人員和病患免受輻射傷害，同時對整個醫院紫外線消毒的有效實行和管理提供技術上的支持。
文檔編號G01J1/56GK102410877SQ20111038973
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月30日 優先權日2011年11月30日
發明者於良軍, 劉新鳳, 張兆臣, 李萬鳳, 王恆桓, 王金勇, 王金玉 申請人:王恆桓