一種人體核心溫度調節控制裝置的製作方法

2023-04-23 04:13:46 1

專利名稱：一種人體核心溫度調節控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及醫療器械，尤其是一種智能化控制吹拂氣體達到調節人體核心溫 度的裝置。
背景技術：
內科醫療手術中以及燒傷治療中，由於時間、環境、和麻醉劑的使用量等因素的影 響，常會引起病人的低體溫現象，對手術造成不利的影響，甚至影響到手術的成敗和病人的 安危。因此，使用醫療儀器對病人進行輔助保溫，已經成為預防人體低溫現象的有效辦法。 目前常使用的保溫方法或設備有電熱毯、熱水袋、充氣式保溫毯等。但是，電熱毯、熱水袋等 較簡單的保溫措施存在著漏電、燙傷、溫度變化不易調控等問題。在國外，充氣式保溫毯的 應用較多，以美國CSZ公司和TYCO公司的手動醫用充氣式保溫毯為主。其中，CSZ公司生 產的充氣式保溫毯的主要特點是採用低速鼓風機漸進式輸出氣體，通過HEPA過濾系統進 行過濾；而TYCO公司生產的醫用充氣式保溫毯採用雙層保溫氣囊，內置絮狀緩流材料。中 國專利ZL 2009 2 0140419. 1公開了一種智能型醫用充氣式保溫毯，以人體的理想核心溫 度為控制基準設定一個理想的人體核心溫度，與實時測量的人體模型溫度值進行比較，以 此來控制氣體流量和溫度。這些醫用充氣式保溫毯均採用手動或低智能化操作方式，即其 控制操作主要依賴醫護人員根據病人當前的體溫情況主觀調節輸出氣體溫度和流速，存在 智能化程度低、操作繁瑣、安全性差、溫度調節速度較慢、不太穩定等缺陷，甚至影響手術質 量並可能危及病人安全。

實用新型內容本實用新型目的是為克服現有技術的不足而提供一種人體核心溫度調節裝置，這 種裝置對人體核心溫度的調節速度快、準確性及穩定性較高。它可以根據人體表面特徵部 位的溫度實時值，間接地估算出人體的核心溫度，通過與理想核心溫度預設值進行比較，實 時地控制吹拂到人體表面的氣體的流速和溫度，從而達到對人體核心溫度快速、準確調節 的目的。本實用新型包括氣體溫度控制系統、氣體流量控制系統及人體表面溫度測量系 統，與現有技術不同的是，氣體溫度控制系統採用蜂窩式列管式加熱盤、加熱腔，氣體流量 控制系統採用渦街流量計，人體表面溫度測量系統採用多路人體溫度控制系統，另裝置中 還增設了觸摸式顯示及控制系統、報警系統、在線調試與更新存儲系統。氣體溫度控制系 統，設置在氣體流量控制系統鼓風機及流量檢測部件之間，前通過密封輸出接口與流量控 制系統的鼓風機連接，後與氣體流量控制系統的渦街流量計連接；氣體流量控制系統的渦 街流量檢測計的輸出口通過氣體輸送管道以及保溫氣囊進氣口密封接口與人體表面溫度 檢測系統的保溫氣囊相連接；人體表面溫度檢測系統的保溫氣囊的內表面與病人相接觸， 人體表面溫度檢測系統的多路高精度醫用PN節溫度傳感器通過連接總線與ARM核心控制 平臺相連接；觸摸顯示及控制系統的觸摸式LCD顯示器、報警系統的核心報警模塊在線調試與更新存儲系統的計算機分別通過通訊總線與ARM核心控制平臺相連接。所述氣體溫度控制系統，由蜂窩式列管加熱盤、內熱式加熱芯、氣體過濾網組成加 熱腔，前通過密封輸出接口與鼓風機相連，後與渦街流量計相連。所述的蜂窩式列管加熱 盤，其碟片上固化有多列並行列管，用於氣體加熱；內熱式加熱芯設置在碟片中心順著軸心 方向固化的與各個列管相隔離的加熱隔離腔內。本氣體溫度控制系統採用熱傳導率比較 良好的金屬材料做成蜂窩式列管加熱盤，並通過加熱隔離腔從加熱芯上獲得熱量，當氣體 流經蜂窩式列管加熱腔時，氣體與腔壁進行熱交換，完成氣體加熱的操作。當系統正常工作 時，系統在特定時間間隔測量兩處的氣體溫度，計算出輸出氣體的有效溫度並將數據顯示 在顯示器上，再通過人體表面溫度檢測系統確定人體的實時核心溫度，進而根據此實時核 心溫度與理想核心溫度的偏離程度，確定下一個控制周期的氣體溫度數值及加熱芯的加熱 程度。所述氣體流量控制系統，由鼓風機、渦街流量計組成。渦街流量計前與氣體加熱 腔的末端連接並通過通訊總線與ARM核心控制平臺相連接，渦街流量計後與氣體輸送管道 連接。系統工作時，有鼓風機向系統提供恆定的氣流，由渦街流量計檢測氣流的大小，通過 所測得環境情況確定氣流流量的增大或減小量，進而通過控制鼓風機來完成氣流的輸送強度。所述的人體表面溫度檢測系統，由多路高精度醫用PN節溫度傳感器、高速氣體溫 度傳感器、ARM核心控制平臺組成。多路高精度醫用PN節溫度傳感器貼敷在病人表面特徵 部位，高速氣體溫度傳感器設置在渦街流量計內及保溫氣囊進氣口密封接口內。所述的多 路高精度醫用PN節溫度傳感器貼敷在病人表面特徵部位，如骨膜、枕骨、腋下等部位，用於 檢測人體特徵部位表面溫度，進而通過計算確定人體的核心溫度。所述的高速氣體溫度傳 感器，用於檢測加熱後氣體及輸送到保溫氣囊時的氣體溫度，進而確定吹拂氣體的流量和 溫度。在系統工作時，系統會通過多路醫用傳感器，檢測病人表面特徵部位表面溫度，經數 據處理後將對應的溫度數值或變化曲線保存在內置存儲器並顯示溫度變化曲線。所述的觸摸式液晶顯示及控制系統，由觸摸式LCD組成。所述的觸摸式LCD，其本 身是由TFT真彩IXD顯示器於四線電阻式觸摸網絡構成。IXD顯示器除了顯示數據、圖像、 曲線等信息外，還把整個系統的控制按鍵以圖形按鈕的形式顯示在顯LCD示器上，而在LCD 顯示器的表面覆蓋的一層四線電阻觸摸網絡，可以感應外部的接觸點位置。如果外部觸摸 的位置恰好與圖形按鈕的位置重合，則輸出相應圖形按鈕的操作和功能。所述的報警系統，由揚聲器、發光二極體、ARM核心控制平臺組成。所述揚聲器通 過通訊總線與ARM核心控制平臺連接，主要用於系統共做過程中的提醒、報警功能。當吹拂 氣體溫度超過預設的合理值(如低於35.5°C或高於42.5°C)時，報警裝置發出聲光報警信 息；而超過預設的安全值時(如高於43. 5°C )，微處理器系統輸出控制信號使供氣系統停止 工作，以保證病人的安全。所述的在線調試與更新存儲系統，由計算機組成。所述的計算機通過通信總線與 ARM控制平臺連接，可以實時的保存人體核心溫度調節控制裝置工作時所採集到的各種數 據；同時可以實時與核心控制系統系統進行數據共享，為核心控制平臺提供數據參考與更新。本實用新型的優點是[0012]1、由於採用了醫用PN節溫度傳感器，此傳感器本身具有高速、高精度和線性的特 點，這無疑使本人體核心溫度調節控制裝置具有了調節速度快、準確性及穩定性高。2、由於採用了較為先進的ARM9系列嵌入式控制平臺，其資源豐富、處理速度快、 使得本人體核心溫度調節控制裝置具有智能化程度高、安全性高的特點。3、由於採用了觸摸式IXD顯示技術，且其控制界面集成在IXD顯示上並以觸摸的 方式完成控制輸入，使得本人體核心溫度調節控制裝置具有了操作簡便的特點。4、由於採用計算機作為各類數據的外部存儲，使得本人體核心溫度調節控制裝置 具有了較大的更新空間，並能隨時調用歷史數據對當前病例進行分析對比。5、由於人體核心溫度調節控制裝置的氣體加熱部分採用蜂窩式列管加熱盤隔離 加熱，其有效加熱部分為多列列管，這就增大了氣體受熱時的接觸面積，可以有效地提高氣 體的加熱效率。6、由於氣體的加熱時通過導熱性能良好的蜂窩式列管間接加熱，其核心加熱器件 設置在蜂窩式列管加熱盤中心的隔離腔內，此隔離腔與用於氣體加熱的多列列管不連通， 所以可以避免傳統的加熱絲直接加熱時多帶來的電火花、異味等問題，提高氣體的輸送質量。7、由於本裝置設置了報警系統，當吹拂氣體低於或高與安全溫度數值時，可通過 聲光發出警報，並可在緊急情況是自動停機。8、從控制方法上來講，本實用新型採用的控制方法不再單純的以人體的理想核心 溫度為控制基準，而是以人體表面特徵部位的體表溫度作為控制依據，採用可變流量可變 溫度的恆溫氣流為溫控介質，結合特定環境溫度下人體表麵皮膚與環境的熱換效率，共同 確定實時控制所需要的控制係數、熱換係數以及氣體流量和溫度的實時控制權重。然後實 時測量人體表面特徵部位溫度並確定相應時刻的核心溫度，根據這個核心溫度與理想核心 溫度的偏差程度確定來確定吹拂氣體的溫度及流量控制量。吹拂氣體的流量和溫度權重則 與人體皮膚表面與周圍環境的熱交換有關。例如，如果環境溫度較低，則吹拂氣體的流量的 權重較大；反之，如果環境溫度較高，則吹拂氣體的溫度權重較大。

圖1為本實用新型裝置的結構示意圖圖中1.鼓風機2.密封輸出接口 3.蜂窩式列管加熱盤4.蜂窩式列管加熱 腔5.加熱隔離腔6.內熱式加熱芯7.接線隔離腔8.加熱腔外管9.恆溫氣體過濾網 10.渦街流量計11.氣體輸送管道12.保溫氣囊進氣口密封接口 13.保溫氣囊14.病人 體表15.高精度醫用PN節溫度傳感器16. ARM控制平臺17.顯示器及控制面板18.報 警系統19.氣體溫度傳感器20.計算機21.通信總線
具體實施方式
參考圖一，本實用新型是一種能夠根據人體表面特徵部位的溫度實時值間接地估 算出人體的核心溫度，並通過與理想核心溫度預設值進行比較實時地控制吹拂到人體表面 的氣體的流速和溫度，從而達到對人體核心溫度快速、準確調節的目的的裝置。它主要由氣 體溫度控制、氣體流量控制，人體表面溫度檢測、觸摸式顯示及控制、報警、在線調試與更新存儲系統組成。各部分的連接關係是氣體溫度檢測及控制系統的加熱腔外管8內部分別 嵌入了蜂窩式列管加熱盤3和恆溫氣體過濾網9，列管加熱盤3的內部結構分為蜂窩式列管 加熱腔4、加熱隔離腔5、內熱式加熱芯6以及接線隔離腔7 ；氣體流量控制系統的鼓風機1、 渦街流量計10通過總線與ARM核心控制平臺16相連接；人體表面溫度控制系統的保溫氣 囊13，其內壁包含多種通氣孔，其通氣孔側與人體表面相連接；人體表面溫度檢測系統的 多路高精度醫用PN節溫度傳感器15貼敷在病人14表面特徵部位；鼓風機1通過密封輸出 接口 2與氣體加熱腔體8相連，其加熱腔內部分別嵌入了蜂窩式列管加熱盤3和恆溫氣體 過濾網9 ；氣體加熱腔右端連接氣體流量檢測系統10，並依次經過可伸縮式的氣體輸送管 道11和保溫氣囊進氣口密封接口 12連接到保溫氣囊13 ；保溫氣囊13覆蓋於病人體表14 之上，醫用表面溫度傳感器15以多路的方式貼敷在人體表面特徵部位；ARM控制平臺16以 控制總線21的方式分別於氣體加熱系統連接，氣體檢測系統10、19，以及顯示設備17、報警 系統18、上位計算機20相連。本實用新型的檢測控制過程是第一，先將專用高精度醫用體溫檢測傳感器貼附在人體特徵部位，如骨膜、枕骨、 腋下等部位；第二，測定環境溫度和人體表面溫度，並根據特定計算初步確定的吹拂到人體 表面的氣體溫度和氣體流量；第三，打開鼓風機和氣體加熱系統，逐漸使氣流吹拂到人體表 面，使用氣體傳輸管內兩個不同位置的溫度傳感器檢測當前氣體的溫度值，使用貼附在人 體表面的溫度傳感器實時測量人體的表面溫度；第四，分析系統測量的環境溫度、氣體溫 度，根據多組人體表面溫度估算當前人體的核心溫度；第五，根據當前核心溫度數值與正常 情況下核心溫度的偏離程度，確定單位時間內穩定人體表面溫度所用的總熱量，進而根據 環境溫度下的對應權重確定吹拂氣體的初始溫度和流量；第六，實時測量人體特徵正部位 的溫度數值和環境數值並估算對應時刻的人體核心溫度，此核心溫度與前一次的核心溫度 進行比較，根據前後兩次核心溫度的差值程度，決定下一次增量控制所需要外加的熱量；第 七，然後結合當前皮膚熱交換情況和權重優化算法，決定吹拂氣體的流量和溫度，從而使人 體表面溫度迅速穩定以間接穩定其核心溫度。第八、在實時控制的同時，比較吹拂氣體的溫 度數值，如果氣體溫度低於或高於安全溫度的預設值，則通過聲光的形式進行警報，並可在 緊急狀況下完成自動停機，以確保病人安全。
權利要求1.一種人體核心溫度調節控制裝置，包括氣體溫度控制系統、氣體流量控制系統及人 體表面溫度測量系統，其特徵是氣體溫度控制系統採用蜂窩式列管式加熱盤、加熱腔，氣 體流量控制系統採用渦街流量計，人體表面溫度測量系統採用多路人體溫度控制系統，另 裝置中還增設了觸摸式顯示及控制系統、報警系統、在線調試與更新存儲系統；氣體溫度控 制系統，設置在氣體流量控制系統鼓風機及流量檢測部件之間，前通過密封輸出接口與流 量控制系統的鼓風機連接，後與氣體流量控制系統的渦街流量計連接；氣體流量控制系統 的渦街流量檢測計的輸出口通過氣體輸送管道以及保溫氣囊進氣口密封接口與人體表面 溫度檢測系統的保溫氣囊相連接；人體表面溫度檢測系統的多路高精度醫用PN結溫度傳 感器通過連接總線與ARM核心控制平臺相連接；觸摸式顯示及控制系統的觸摸式IXD顯示 器、報警系統的核心報警模塊在線調試與更新存儲系統的計算機分別通過通訊總線與ARM 核心控制平臺相連接。
2.根據權利要求1所述的一種人體核心溫度調節控制裝置，其特徵是，所述氣體溫度 控制系統，其加熱腔由蜂窩式列管加熱盤、內熱式加熱芯、氣體過濾網組成；蜂窩式列管加 熱盤，其碟片上固化有多列並行列管；內熱式加熱芯設置在碟片中心順著軸心方向固化的 與各個列管相隔離的加熱隔離腔內。
3.根據權利要求1所述的一種人體核心溫度調節控制裝置，其特徵是，所述氣體流量 控制系統，由鼓風機、渦街流量計組成，渦街流量計前與氣體加熱腔的末端連接並通過通訊 總線與ARM核心控制平臺相連接，渦街流量計後與氣體輸送管道連接。
4.根據權利要求1所述的一種人體核心溫度調節控制裝置，其特徵是，所述的人體表 面溫度檢測系統，由多路高精度醫用PN結溫度傳感器、高速氣體溫度傳感器、ARM核心控制 平臺組成，高速氣體溫度傳感器設置在渦街流量計內及保溫氣囊進氣口密封接口內。
5.根據權利要求1所述的一種人體核心溫度調節控制裝置，其特徵是，所述的觸摸式 顯示及控制系統，由觸摸式LCD組成，觸摸式LCD，其本身是由TFT真彩LCD顯示器於四線電 阻式觸摸網絡構成。
6.根據權利要求1所述的一種人體核心溫度調節控制裝置，其特徵是，報警系統，由揚 聲器、發光二極體、ARM核心控制平臺組成，所述揚聲器通過通訊總線與ARM核心控制平臺 連接。
7.根據權利要求1所述的一種人體核心溫度調節控制裝置，其特徵是，所述的在線調 試與更新存儲系統，由計算機組成，計算機通過通信總線與ARM控制平臺連接。
專利摘要本實用新型提供了一種人體核心溫度調節控制裝置，它由氣體溫度控制系統、氣體流量控制系統，與現有技術不同的是，還增設了多路人體表面溫度檢測系統、觸摸式顯示及控制系統、報警系統、在線調試與更新存儲系統組成。加熱系統的加熱腔，前後分別與氣體流量控制系統的鼓風機和渦街流量計連接，渦街流量計通過氣體輸送管道與覆蓋在人體表面的保溫氣囊連接，觸摸式顯示及控制系統、報警系統、在線調試與更新存儲系統分別通過通訊總線與ARM核心控制平臺連接。本實用新型的優點是調節速度快、準確性穩定性高、高智能化、操作簡便、安全性高，還具有氣體加熱效率高和智能報警功能。
文檔編號A61B5/01GK201861824SQ20102053415
公開日2011年6月15日 申請日期2010年9月17日 優先權日2010年9月17日
發明者張震, 楊連發, 王琴, 覃佳能, 譚寶昌, 陳隆鴻 申請人:桂林電子科技大學