透析液加热装置

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其是涉及一种透析液加热装置。

背景技术

在进行腹膜透析治疗时，透析液的温度会影响透析治疗的治疗效果，甚至影响治疗安全。若透析液的温度太低，会使患者出现寒战或者腹痛的情况；若透析液的温度太高，会使患者全身有发热的感觉，并且腹腔当中的毛细血管血流也会变得比较快，蛋白质会通过腹透液丢失很多，因此需要保持腹透液的温度处于37℃左右。现有的治疗装置大多无法精准控制透析液的加热温度，甚至可靠性也得不到保证。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种可靠性较高的透析液加热装置。

根据本发明实施例的透析液加热装置，包括：

加热装置，用于对透析液进行加热，所述加热装置包括加热片和加热板，所述加热片设置于所述加热板上；

加热控制系统，包括第一控制器、第一控制电路和第一继电器，所述第一控制器通过所述第一控制电路控制所述第一继电器的导通和断开；所述第一继电器设置于供电电源与所述加热装置之间，用于控制所述供电电源与所述加热装置之间的连接与断开；

温度采集电路，用于采集所述加热装置和所述透析液的温度，并发送给所述第一控制器；

监控控制系统，包括第二控制器、第二控制电路和第二继电器，所述第二控制器通过所述第二控制电路控制所述第二继电器的导通和断开；所述第二继电器设置于所述供电电源与所述加热装置之间，用于控制所述供电电源与所述加热装置之间的连接与断开；

温度监控电路，用于采集所述加热装置和所述透析液的温度，并发送给所述第二控制器；

超温保护器，用于检测所述加热装置的温度，并在所述加热装置的温度超过预设温度时，断开所述加热装置与所述供电电源之间的连接。

根据本发明的一些实施例，还包括第一报警电路，所述第一报警电路与所述第一控制器电连接；所述第一报警电路包括第一开关管和蜂鸣器，所述第一控制器能够通过所述第一开关管控制所述蜂鸣器进行报警动作。

根据本发明的一些实施例，还包括第二报警电路，所述第二报警电路与所述第二控制器电连接；所述第二报警电路包括音频芯片和音频功放，所述第二控制器能够通过所述音频芯片控制所述音频功放进行报警动作。

根据本发明的一些实施例，所述温度采集电路包括：

第一温度传感器，用于采集所述加热装置的温度；

第二温度传感器，用于采集所述透析液的温度；

第一模拟转数字芯片，用于将所述第一温度传感器和所述第二温度传感器所发送的模拟信号转化为数字信号，并发送给所述第一控制器。

根据本发明的一些实施例，所述第一温度传感器和/或所述第二温度传感器采用T型热电偶，所述T型热电偶胶封隔离于钛合金铸件内。

根据本发明的一些实施例，所述温度监控电路包括：

第三温度传感器，用于采集所述加热装置的温度；

第四温度传感器，用于采集所述透析液的温度；

第二模拟转数字芯片，用于将所述第三温度传感器和所述第四温度传感器所发送的模拟信号转化为数字信号，并发送给所述第二控制器。

根据本发明的一些实施例，所述加热片与所述加热板液压成一体。

根据本发明的一些实施例，所述第一控制电路包括：

第一三极管，所述第一三极管的基极通过第一电阻与所述第一控制器电连接，所述第一三极管的发射极接地；

第二三极管，所述第二三极管的基极通过第二电阻与所述第一三极管的集电极电连接，所述第二三极管的发射极连接电源，所述第二三极管的集电极与所述第一继电器电连接。

根据本发明的一些实施例，还包括：

开关电源，用于将所述供电电源所提供的交流电转化为直流电；

第一DC/DC单元，用于对所述直流电进行电压转换后，为所述第一控制器供电；

第二DC/DC单元，用于对所述直流电进行电压转换后，为所述第二控制器供电。

根据本发明的一些实施例，所述第一控制器与所述第二控制器进行通讯时，所述第一控制器发射的信号通过第一光电耦合器发送给所述第二控制器，所述第二控制器发射的信号经过电平转换后，通过第二光电耦合器发送给所述第一控制器。

根据本发明实施例的透析液加热装置，至少具有如下有益效果：加热控制系统和监控控制系统为独立的两个系统，当任意一个系统发生故障时不影响另一个系统运行。由于透析液的温度过高或过低时，对患者可能产生致命危害，因此在任意一个系统发生故障时，另一个系统会控制相应的继电器断开，从而使得加热装置与供电电源之间的连接断开，使加热装置能够处于停止加热的安全状态，从而提高整个装置的可靠性。而且该透析液加热装置的加热片端的电源线上还串联有超温保护器，当两个系统同时出现故障，无法控制加热装置的加热状态时，此时加热装置的温度会快速上升，当达到超温保护器的预设温度时，超温保护器会控制加热装置的电源开路，从而停止加热，使加热装置回到安全状态。根据本发明实施例的透析液加热装置，可靠性高、控温精度高，提升了腹膜透析的治疗质量。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的透析液加热装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的第一控制电路和第一继电器的电路原理图；

图3为本发明实施例的第二控制电路和第二继电器的电路原理图；

图4为本发明实施例的交流滤波电路的电路原理图；

图5为本发明实施例的温度采集电路的电路原理图；

图6为本发明实施例的温度监控电路的电路原理图；

图7为本发明实施例的第一报警电路的电路原理图；

图8为本发明实施例的第二报警电路的电路原理图；

图9为本发明实施例的第一控制器与第二控制器之间的通讯电路的电路原理图；

附图标记：

加热装置100、第一控制器210、第一控制电路220、温度采集电路300、第二控制器410、第二控制电路420、温度监控电路500、第一报警电路600、第二报警电路700、开关电源800、第一DC/DC单元900、第二DC/DC单元1000。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

如图1至图3所示，根据本发明实施例的透析液加热装置，包括加热装置100、加热控制系统、温度采集电路300、监控控制系统、温度监控电路500和超温保护器F3；其中，加热装置100用于对透析液进行加热，加热装置100包括加热片和加热板，加热片设置于加热板上。加热控制系统包括第一控制器210、第一控制电路220和第一继电器U1，第一控制器210通过第一控制电路220控制第一继电器U1的导通和断开；第一继电器U1设置于供电电源与加热装置100之间，用于控制供电电源与加热装置100之间的连接与断开；温度采集电路300用于采集加热装置100和透析液的温度，并发送给第一控制器210。监控控制系统包括第二控制器410、第二控制电路420和第二继电器U2，第二控制器410通过第二控制电路420控制第二继电器U2的导通和断开；第二继电器U2设置于供电电源与加热装置100之间，用于控制供电电源与加热装置100之间的连接与断开；温度监控电路500用于采集加热装置100和透析液的温度，并发送给第二控制器410。超温保护器F3用于检测加热装置100的温度，并在加热装置100的温度超过预设温度时，断开加热装置100与供电电源之间的连接。

具体地，如图1所示，在本示例中，第一控制器210采用型号为STM32F103RCT6的单片机，第二控制器410采用型号为AM3354的单片机，可以理解的是，第一控制器210和第二控制器410也可以采用其它型号的处理器，具体型号不受限制；供电电源指外部交流电源AC220V/110V，如图4所示，供电电源通过交流滤波电路中的共模电感L4和电容C1的滤波后，供电电源的零线和火线分别通过第一继电器U1和第二继电器U2(如图1至图3所示)连接到加热装置100，只有在第一继电器U1和第二继电器U2均导通的情况下，供电电源才能够为加热装置100供电，使得加热装置100对透析液进行加热；而在第一继电器U1或者第二继电器U2断开的情况下，加热装置100停止加热。

如图2所示，在本示例中，第一控制电路220包括第一三极管Q86和第二三极管Q88，第一三极管Q86的基极通过第一电阻R312与第一控制器210的HEATING1_CTRL_PWM引脚电连接，第一三极管Q86的发射极接地，第一三极管Q86的基极与发射极之间设置有电阻R311，第一三极管Q86的集电极通过第二电阻R406连接到第二三极管Q88的基极，第二三极管Q88的发射极通过电阻R645连接5V电源，第二三极管Q88的发射极与基极之间设置有电阻R404，第二三极管Q88的集电极通过HEATING1_CTRL_DRV连接第一继电器U1的3脚，第一继电器U1可以采用CX24D05等型号的继电器，第一继电器U1的输出端与加热装置100连接。第一控制器210可以通过PWM信号来控制第一控制电路220，进而控制加热装置100的加热功率，通过占空比的变化来改变功率大小，从而精准控制加热透析液的温度。

如图3所示，在本示例中，第二控制电路420包括三极管Q90和三极管Q85，三极管Q90的基极通过电阻R314与第二控制器410的M2HEAT_PROTECTOUT引脚连接，三极管Q90的发射极接地，三极管Q90的基极与发射极之间设置有电阻R309，三极管Q90的集电极通过电阻R412连接到三极管Q85的基极，三极管Q85的发射极通过电阻R646连接5V电源，三极管Q85的发射极与基极之间设置有电阻R410，三极管Q85的集电极通过HEATING_EN_DRV连接第二继电器U2的3脚，第二继电器U2可以采用CX24D05等型号的继电器，第二继电器U2的输出端与加热装置100连接。第二控制器410可以通过控制第二控制电路420中的三极管的导通情况，进而控制第二继电器U2的导通与断开，从而控制加热装置100的加热情况。

在本发明的一些实施例中，温度采集电路300包括第一温度传感器、第二温度传感器和第一模拟转数字芯片，第一传感器用于采集加热装置100的温度，第二温度传感器用于采集透析液的温度，第一模拟转数字芯片用于将第一温度传感器和第二温度传感器所发送的模拟信号转化为数字信号，并发送给第一控制器210。

在实际应用中，第一温度传感器和第二温度传感器可以采用T型热电偶，且T型热电偶胶封隔离于钛合金铸件内，从而提升温度传感器的使用寿命，避免温度传感器受到干扰。其中，第一温度传感器可以与加热片的表面物理压接，用于采集加热装置100的温度，而第二温度传感器可以设置于透析液袋的出水口处，用于采集透析液的温度；如图5所示，第一模拟转数字芯片采用高精度的ADC芯片U55(可以是CS5534等型号)，第一温度传感器采集的温度信号通过MBT+和MBT-发送给U55，而第二温度传感器采集的温度信号通过WOTM1+和WOTM1-发送给U55，U55将T型热电偶的模拟信号转换为数字信号，并通过SPI通讯将结果传输给第一控制器210，通过模数转换后传输数字信号，大大减少了电路中的信号干扰，提高了采集信号的精度；且U55采用高精度的基准电压，能够进一步提高温度信号的采集精度，从而给第一控制器210提供高精度的温度反馈，间接提高了加热装置100的加热精度，使得透析液的温度更加准确。

在本发明的一些实施例中，温度监控电路500包括第三温度传感器、第四温度传感器和第二模拟转数字芯片，第三传感器用于采集加热装置100的温度，第四温度传感器用于采集透析液的温度，第二模拟转数字芯片用于将第三温度传感器和第四温度传感器所发送的模拟信号转化为数字信号，并发送给第二控制器410。

同样地，第三温度传感器和第四温度传感器可以采用T型热电偶，且T型热电偶胶封隔离于钛合金铸件内，从而提升温度传感器的使用寿命，避免温度传感器受到干扰。其中，第三温度传感器可以与加热板的表面物理压接，用于采集加热装置100的温度，而第四温度传感器可以设置于透析液袋的出水口处，用于采集透析液的温度；如图6所示，第二模拟转数字芯片采用高精度的ADC芯片U66(可以是CS5534等型号)，第三温度传感器采集的温度信号通过UBT+和UBT-发送给U66，而第四温度传感器采集的温度信号通过WOTM2+和WOTM2-发送给U66，U66将T型热电偶的模拟信号转换为数字信号，并通过SPI通讯将结果传输给第二控制器410，通过模数转换后传输数字信号，大大减少了电路中的信号干扰，提高了采集信号的精度；且U66采用高精度基准电压，能够进一步提高温度信号的采集精度，从而给第二控制器410提供高精度的温度反馈。

如图7所示，在本发明的一些实施例中，透析液加热装置还包括第一报警电路600，第一报警电路600与第一控制器210电连接；第一报警电路600包括第一开关管Q73和蜂鸣器BUZZER，第一控制器210通过CSBUZZ引脚控制第一开关管Q73的导通/截止，进而控制B1处的蜂鸣器BUZZER报警。

如图8所示，在本发明的一些实施例中，透析液加热装置还包括第二报警电路700，第二报警电路700与第二控制器410电连接；第二报警电路700包括音频芯片MU8和音频功放，第二控制器410通过AUD_SPK引脚经过MU8音频芯片后，控制J21处的音频功放执行报警动作。

如图9所示，在本发明的一些实施例中，透析液加热装置还包括第一控制器210和第二控制器410之间的通讯电路，第一控制器210的通讯串口发射的信号通过CSUSART2_TX引脚经过第一光电耦合器U3隔离后，输入到第二控制器410的输入端CPU_RXD4IN；第二控制器410的通讯串口发射的信号通过CPU_TXD4OUT引脚经过MU21的电平转换后，经过第二光电耦合器U6的隔离后，输入到第一控制器210的输入端CSUSART2_RX。通过光电耦合器的隔离，可以避免第一控制器210与第二控制器410之间的电信号的相互干扰。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，透析液加热装置还包括开关电源800、第一DC/DC单元900和第二DC/DC单元1000，开关电源800用于将供电电源所提供的交流电转化为直流电；第一DC/DC单元900用于对该直流电进行电压转换后，为第一控制器210供电；第二DC/DC单元1000用于对该直流电进行电压转换后，为第二控制器410供电。

在本发明的一些实施例中，加热片与加热板液压成一体，形成加热装置100，对透析液进行加热，加热片上产生的热量，可以通过加热板均匀传递给透析液，使得透析液的温度更加准确和均匀。

根据本发明实施例的透析液加热装置，加热控制系统和监控控制系统为独立的两个系统，当任意一个系统发生故障时不影响另一个系统运行。由于透析液的温度过高或过低时，对患者可能产生致命危害，因此在任意一个系统发生故障时，另一个系统会控制相应的继电器断开，从而使得加热装置100与供电电源之间的连接断开，使加热装置100能够处于停止加热的安全状态，从而提高整个装置的可靠性。而且该透析液加热装置的加热片端的电源线上还串联有超温保护器F3，当两个系统同时出现故障，无法控制加热装置100的加热状态时，此时加热装置100的温度会快速上升，当达到超温保护器F3的预设温度时，超温保护器F3会控制加热装置100的电源开路，从而停止加热，使加热装置回到安全状态。同时，在装置出现故障时，可以通过第一报警电路600和/或第二报警电路700进行报警，及时提醒用户。

此外，本发明实施例的透析液加热装置还设置了温度采集电路300和温度监控电路500，温度采集电路300和温度监控电路500各自设置有两路温度传感器，分别用于采集加热装置100和透析液的温度，从而解决温度监测单一故障的问题，同时两路温度监测可以相互校准，在两路温度监测出现非预期偏差时，加热装置100能够及时停止加热并报警，从而提高透析液加热装置的可靠性。

根据本发明实施例的透析液加热装置，可靠性高、控温精度高，提升了腹膜透析的治疗质量，同时具备了装置自动监控及报警功能。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。