[發(fā)明專利]一種醫(yī)用輸血輸液加溫儀的恒溫控制系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210789302.6
• 申請日: 2022-07-06
• 公開（公告）號: CN115097882A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張榮波;宋永吉;鄭安榮;孟慶軒;馮超森;石凱;劉玲云;王永康;王振華
• 申請（專利權(quán)）人: 航電中和山東醫(yī)療技術(shù)有限公司
• 主分類號: G05D23/24
• 分類號: G05D23/24
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 劉雪萍

本發(fā)明提出了一種醫(yī)用輸血輸液加溫儀的恒溫控制系統(tǒng)，包括動(dòng)態(tài)修正模塊、擾動(dòng)補(bǔ)償模塊、測溫模塊以及加熱管，動(dòng)態(tài)修正模塊包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器和PID控制器；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器以目標(biāo)溫度值和環(huán)境溫度值作為輸入量，并在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器輸出控制參數(shù)，控制參數(shù)輸入PID控制器作為PID控制器的控制參數(shù)，PID控制器根據(jù)控制參數(shù)并利用比例、積分、微分運(yùn)算獲得輸出信號，輸出信號輸入擾動(dòng)補(bǔ)償模塊；測溫模塊獲得加熱管溫度后傳輸給擾動(dòng)補(bǔ)償模塊，擾動(dòng)補(bǔ)償模塊根據(jù)加熱管溫度對輸出信號進(jìn)行擾動(dòng)補(bǔ)償。該恒溫控制系統(tǒng)采用PID控制算法，并加入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制對PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)根據(jù)加熱管的實(shí)際溫升速率修正控制作用，可對溫度遲滯特性進(jìn)行抗擾度補(bǔ)償。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)用輸血輸液加溫儀技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種醫(yī)用輸血輸液加溫儀的恒溫控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

醫(yī)用輸血輸液加溫儀是對輸入人體的液體進(jìn)行加溫的設(shè)備，一般采用熱傳遞原理進(jìn)行加溫。對于采用硅膠管作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)的加溫設(shè)備，硅膠管內(nèi)部的加熱絲產(chǎn)生熱量通過硅膠管將熱量傳遞到輸液器內(nèi)部流動(dòng)的液體。

對于采用硅膠管作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)的加溫設(shè)備一般存在以下幾個(gè)問題：

首先，由于熱量通過加熱絲傳遞到硅膠管具有遲滯特性，普通的PID恒溫控制算法的快速性和超調(diào)量很難做到兼容。如果保證了加熱的快速性，那由于熱傳遞的遲滯特性，很容易產(chǎn)生溫度超調(diào)；如果讓加熱管的溫度準(zhǔn)確地到達(dá)目標(biāo)值，保證系統(tǒng)的超調(diào)量，那加熱的速度又比較慢。

其次，由于加溫設(shè)備可設(shè)置的目標(biāo)溫度一般是一個(gè)范圍，如33℃~41℃，可使用的環(huán)境溫度也是一個(gè)范圍，如5℃~30℃，因此，一組PID參數(shù)不能同時(shí)滿足每個(gè)目標(biāo)溫度值時(shí)的恒溫控制效果都達(dá)到最佳。

再次，環(huán)境溫度較低時(shí)，加熱管的熱量損失較多。

最后，加熱絲在加熱管內(nèi)部位置有一定的公差，熱傳遞可能存在不均勻的情況，因此，采用單點(diǎn)測溫并不能反應(yīng)加熱管的實(shí)際溫度值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對目前加溫設(shè)備的恒溫控制中快速性和超調(diào)量難做到兼容、恒溫控制效果不佳等問題，提出了一種醫(yī)用輸血輸液加溫儀的恒溫控制系統(tǒng)。

本發(fā)明提出了一種醫(yī)用輸血輸液加溫儀的恒溫控制系統(tǒng)，包括動(dòng)態(tài)修正模塊、擾動(dòng)補(bǔ)償模塊、測溫模塊以及加熱管，所述動(dòng)態(tài)修正模塊包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器和PID控制器；所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器以目標(biāo)溫度值和環(huán)境溫度值作為輸入量，并在所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器輸出控制參數(shù)，所述控制參數(shù)輸入所述PID控制器作為所述PID控制器的控制參數(shù)，所述PID控制器根據(jù)所述控制參數(shù)并利用比例、積分、微分運(yùn)算獲得輸出信號，所述輸出信號輸入所述擾動(dòng)補(bǔ)償模塊；所述測溫模塊獲得所述加熱管溫度后傳輸給所述擾動(dòng)補(bǔ)償模塊，所述擾動(dòng)補(bǔ)償模塊根據(jù)所述加熱管溫度對所述輸出信號進(jìn)行擾動(dòng)補(bǔ)償。

優(yōu)選的，所述測溫模塊獲得的所述加熱管溫度輸入所述擾動(dòng)補(bǔ)償模塊后被處理為溫升速率，所述加熱管溫度與目標(biāo)溫度值的差值小于預(yù)設(shè)差值時(shí)，所述擾動(dòng)補(bǔ)償模塊根據(jù)所述溫升速率對所述輸出信號進(jìn)行擾動(dòng)補(bǔ)償并輸出補(bǔ)償后信號。

優(yōu)選的，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)置為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器。

優(yōu)選的，所述恒溫控制系統(tǒng)還包括超溫監(jiān)測模塊，所述超溫監(jiān)測模塊包括軟件超溫監(jiān)測模塊和硬件超溫監(jiān)測模塊。

優(yōu)選的，所述加熱管具有內(nèi)側(cè)弧面，所述測溫探頭設(shè)置于所述加熱管內(nèi)并靠近所述內(nèi)側(cè)弧面，所述測溫探頭在所述加熱管的橫截面上繞所述內(nèi)側(cè)弧面按照一定角度均勻設(shè)置多組。

優(yōu)選的，將不相鄰的所述測溫探頭編為一組，得到兩組所述測溫探頭，其中一組測得溫度后取平均值并輸入所述軟件超溫監(jiān)測模塊，另一組測得溫度后取平均值并輸入所述硬件超溫監(jiān)測模塊。

優(yōu)選的，所述軟件超溫監(jiān)測模塊與所述硬件超溫監(jiān)測模塊中的任一個(gè)發(fā)現(xiàn)輸入的溫度值大于所述軟件超溫監(jiān)測模塊與所述硬件超溫監(jiān)測模塊內(nèi)的預(yù)定值后，所述加熱管停止加熱。