[發明專利]離體器官灌注儀的溫度融合與控制系統

有效

• 申請號: 201610825039.6
• 申請日: 2016-09-14
• 公開（公告）號: CN106227034B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 嚴如強;沈飛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 竇賢宇

技術領域

本發明屬于醫療器械領域，尤其是一種離體器官灌注儀的溫度融合與控制系統。

背景技術

維持低溫環境是保護離體器官細胞組織的基礎，其保護機理為：器官切除和局部缺血導致ATP(三磷酸腺苷)能量和氧氣供給缺乏，使器官細胞迅速從有氧代謝轉化為缺氧代謝，生成乳酸和質子，并發生細胞去極化現象，進而導致離子濃度失衡和細胞壞死。相關學者發現質子和鈣濃度上升是導致細胞死亡的直接原因。然而，生化反應的基本原理都是分子活動和遷移，且其由所獲得的熱量支配，換而言之，溫度降低會導致分子活動減慢，從而使得細胞內生化反應活動隨之成比例地衰弱。研究證明，隨著與局部缺血缺氧有關的化學過程被中止，離體器官的進一步惡化也得到有效阻止。

研究表明，離體器官最佳保存溫度為4℃，此時不僅能避免直接冰凍損傷，而且大大降低組織細胞的能量代謝水平，提高組織抗缺血能力，但是高精度液體溫控要比高精度運動控制困難得多，尤其是大空間的流動灌注溶液，其原因不僅是高精度傳感器的問題，更重要的是液體溫控本身具有大慣性、大時滯和非線性的特點。

針對該特點，采用智能控制算法如模糊控制、神經網絡、預測控制、PID以及遺傳算法可達到系統快速響應的目的，但是單一算法無法同時滿足高精度與快速響應的要求，而智能算法之間的相互組合又十分復雜。此外，在傳統離體器官灌注儀溫度融合和控制方法中，由于溫度傳感器故障或者環境干擾等因素，其可能提供虛假溫度測量數據，該錯誤數據的產生將會給儀器自動設定帶來誤導，也會給器官看護人員帶來誤判，最終帶來不可估量的生命和經濟損失。

發明內容

發明目的：提供一種離體器官灌注儀的溫度融合和控制系統，以解決現有技術存在的上述問題，提高溫度控制精度，并降低潛在故障導致離體器官保存失效的風險。

技術方案：

有益效果：本發明不但能有效地提升離體器官灌注儀的溫度控制精度，為離體器官提供穩定的溫度環境，而且能降低由于溫度傳感器故障或環境干擾帶來的測量失效的風險，提高儀器的穩定性，具有潛在的經濟價值。

附圖說明

圖1是本發明的灌注儀恒溫控制電路連接框圖。

圖2是本發明的四路溫度傳感器安裝示意圖。

圖3是本發明的TSic506傳輸包讀取流程圖。

圖4是本發明的壓縮機和通風閥門安裝示意圖。

圖5是本發明的DSP芯片和驅動電路光耦隔離電路圖。

圖6是本發明的SCI串口控制程序流程圖。

圖7a至圖7d是本發明的溫度傳感器故障模擬曲線，其中，第I路：持續誤測故障；第II路：向下尖峰誤測故障；第III路：向上尖峰誤測故障；第IV路：抖動干擾故障)。

圖8a至圖8c是本發明的貝葉斯數據融合曲線，其中圖8a為傳統貝葉斯數據融合曲線；圖8b1至8b4為m²＝0.1，m²＝0.4，m²＝0.8和m²＝1時的改進貝葉斯數據融合曲線；圖8c為級聯改進貝葉斯數據融合曲線。

圖9是本發明的直流變頻壓縮機控制原理圖。

圖10是本發明的模糊PID控制原理圖。

圖11a至圖11c是本發明的動態性能測試曲線，其中，圖11a為溫度變化測試曲線；

圖11b為灌注流速環境變化曲線；圖11c為工作模式變化測試曲線。

具體實施方式

本發明提供了一種離體器官灌注儀的溫度融合與控制系統，由灌注儀恒溫控制電路和灌注儀恒溫控制單元兩部分組成，以提升溫度控制精度和降低測量失效的風險。

參見圖1，灌注儀恒溫控制電路連接框圖以DSP(TMS320F2812)芯片為主控單元，外圍單元包括：四通道溫度采集單元，壓縮機單元，通風閥門單元和其它輔助單元。其中，四通道溫度采集單元用于溫度采集，壓縮機和通風閥門單元用于溫度控制，各單元與DSP的配置接口列表如表1所示。

表1 DSP外圍單元接口配置