CN109620200A - 一种颅内压、颅内温检测校准的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及颅内温、颅内压测量技术领域，具体涉及一种颅内压、颅内温检测校准的装置及方法，该装置包括探头、补偿电路、主控电路和存储与显示模块；探头内设有相互独立的温度传感器和压力传感器，温度传感器内设热敏电阻，主控电路包括测量电路、MCU模块和较零电路；较零电路用于对压力传感器较零；测量电路用于测量热敏电阻的阻值；补偿电路用于修正热敏电阻的阻值，并用于校准压力传感器的分辨率；MCU模块用于获取热敏电阻修正后的阻值并将其转化为颅内温，并用于获取压力传感器测得的颅内压；存储与显示模块用于将颅内温和颅内压存储并显示。本发明的颅内压、颅内温检测校准的装置具有测量精度高、分辨率高的特点。

Description

一种颅内压、颅内温检测校准的装置及方法
技术领域
本发明涉及颅内温、颅内压测量技术领域，尤其涉及一种颅内压、颅内温检测校准的装置及方法。
背景技术
监护颅内压、颅内温可以完成对病人颅脑损伤、颅内压增高、脑水肿、脑温的动态监测，根据颅内压的高低及压力波形，可及时分析病人颅内压变化情况，对判断颅内伤情、脑水肿情况和指导降压药行的应用，对病人预后都有重要的参考价值。
一般采用压力传感器和带热敏电阻的温度传感器对压力和温度进行采集，由于探头需要置于颅内，颅内压、颅内温的探头一般很小，通常只有1mm左右。因此探头的压力传感器和热敏电阻必须选用小尺寸，对其尺寸、制造工艺要求很高。且监测过程中，由于探条为一次性置入传感器，在测试过程中无法停止测试和取出校准。
温度测量探头必须采用特殊材料或特殊加工工艺制造的热敏电阻，这增加了颅内温度的采集成本。而每一种型号的热敏电阻，其都有在初始温度下对应的初始电阻值和特性值，但初始电阻值和特性值存在误差，会给热敏电阻的在实际温度下的阻值测量带来不小的偏差。而颅内压测试过程在植入前一般只会对压力传感器进行较零，而压力传感器本身的误差无法校准。因此压力传感器和热敏电阻都会选择高稳定性的，成本很高，价格昂贵。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种颅内压、颅内温检测校准的装置及方法，具有测量精度高、分辨率高的特点。
为此，根据第一方面，本发明实施例公开了一种颅内压、颅内温检测校准的装置，包括：包括：探头、补偿电路、主控电路和存储与显示模块；
所述探头设有相互独立的温度传感器和压力传感器，所述温度传感器内设热敏电阻，所述主控电路包括测量电路、MCU模块和较零电路；
所述较零电路用于对所述压力传感器较零；
所述测量电路用于获取所述热敏电阻的实际阻值；
所述补偿电路用于修正所述热敏电阻的实际阻值，并用于校准所述压力传感器的分辨率；
所述MCU模块用于获取所述热敏电阻的实际阻值修正后的阻值并将其转化得到颅内温，并用于获取所述压力传感器测得的颅内压；
所述存储与显示模块用于将所述颅内温和颅内压存储并显示。
优选地，所述测量电路包括恒流源电路和电压测量电路，所述补偿电路包括变阻器、存储器和校准电路；
所述恒流源电路用于给被测对象提供恒流源，所述电压测量电路用于测试被测对象的电压，所述变阻器用于改变自身工作电阻以匹配所述热敏电阻的阻值，所述校准电路用于校准所述压力传感器的分辨率，所述存储器用于存储所述热敏电阻及所述压力传感器的阻值。
优选地，所述变阻器电路由数字电位计组成，或由变阻器与电阻串/并联组成；所述校准电路由变阻器和电阻串和/或并联组成，或由数字电位计和电阻串和/或并联组成。
根据第二方面，本发明提供一种颅内压、颅内温检测校准的方法，运用于颅内压、颅内温检测校准的装置，包括以下步骤：
对压力传感器较零；
获取所述热敏电阻在恒流源和初始温度下的实际阻值；
获取并修正所述热敏电阻在颅内的实际阻值；
校准所述压力传感器的分辨率；
获取所述热敏电阻在颅内实际阻值修正后的阻值并将其转化得到颅内温，并获取所述压力传感器测得的颅内压；
将所述颅内温和颅内压存储并显示。
优选地，所述初始温度为25℃或37℃。
优选地，所述获取热敏电阻在初始温度下的实际阻值之前还包括：通过热敏电阻阻值-温度查询模块获取所述热敏电阻在初始温度时的初始阻值和特性值。
优选地，所述修正热敏电阻在颅内的实际阻值包括：
在所述恒流源和所述初始温度下切换所述变阻器电路，调节所述变阻器电路的阻值，以使所述变阻器电路的电压与初始温度下所述热敏电阻的电压相等；
通过所述恒流源和所述压力测量电路获取所述热敏电阻在初始温度下的实际阻值，并存入存储器；
通过所述恒流源和所述压力测量电路获取所述热敏电阻在颅内温时的实际阻值，通过热敏电阻的修正公式得到所述热敏电阻在颅内温下实际阻值的修正值。
优选地，所述校准所述压力传感器的分辨率具体包括：通过调节所述校准电路的阻值的获得所述压力传感器两端不同的压差输出，计算得所述压力传感器的阻值，并将所述压力传感器的阻值存入存储器。
优选地，所述获取热敏电阻在颅内实际阻值修正后的阻值并将其转化得到颅内温包括：
获取所述热敏电阻在颅内实际阻值修正后的阻值；
根据所述初始温度、所述热敏电阻的初始阻值及所述特性值，通过热敏电阻的阻值-温度特性曲线计算得到颅内温。
根据第三方面，本发明提供一种计算机装置，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序实现如所述的颅内压、颅内温检测校准的方法。
根据第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述处理器用于执行存储介质中存储的计算机程序实现所述的颅内压、颅内温检测校准的方法。
本发明具有以下优点：
1.通过在同一恒流源和初始温度下切换变阻器电路，将变阻器电路的阻值调整为与热敏电阻的实际阻值一样大，保持变阻器电路阻值不变以对热敏电阻的实际阻值进行定标，对温度传感器进行校准，极大的提高了颅内温的有效精度，降低了温度传感器一致性的要求，从而极大的降低了温度传感器成本，且降低了对热敏电阻的要求，有利于制作工艺的简化。
2.通过较零电路对压力传感器较零，并将校准电路的阻值调整为与压力传感器的阻值相等，保持校准电路的阻值不变以对压力传感器阻值进行定标，提高了颅内压测量的有效精度，降低了压力传感器的制作要求，有利于简化制作工艺和降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种颅内压、颅内温检测校准的装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一种颅内压、颅内温检测校准的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，为本实施例公开的一种颅内压、颅内温检测校准的装置，包括探头、补偿电路、主控电路和存储与显示模块；
探头内设有相互独立的温度传感器和压力传感器，温度传感器内设热敏电阻，主控电路包括测量电路、MCU模块和较零电路；
较零电路用于对压力传感器较零；
测量电路用于测量热敏电阻的实际阻值；
补偿电路用于修正热敏电阻的实际阻值，并用于校准压力传感器的分辨率；
MCU模块用于获取热敏电阻的实际阻值修正后的阻值并将其转化得到颅内温，并用于获取压力传感器测得的颅内压；
存储与显示模块用于将颅内温和颅内压存储并显示。
需要说明的是，压力传感器通常为应变片和电阻构成的电桥，通过对压力传感器进行较零以校准其温漂和误差。在完成压力传感器的较零、校准步骤后探头置入颅内，压力传感器获取的颅内压即为实际的颅内压。
在具体实施例中，测量电路包括恒流源电路和电压测量电路，补偿电路包括变阻器电路、存储器和校准电路；恒流源电路用于给被测对象提供恒流源，电压测量电路用于测试被测对象的电压，变阻器电路用于改变其工作电阻以与热敏电阻匹配，校准电路用于校准压力传感器的分辨率，存储器用于存储热敏电阻及压力传感器的阻值。
在另一实施例中，变阻器电路由数字电位计组成，或由变阻器与电阻串/并联组成；校准电路由变阻器和电阻串和/或并联组成，或由数字电位计和电阻串和/或并联组成。需要说明的是，热敏电阻的阻值修正后变阻器电路的阻值不再改变，且压力传感器的分辨率校准后校准电路的阻值不再改变，此时需要热敏电阻在初始温度的实际阻值和压力传感器的阻值存在存储器中，便于MCU模块获取。
参考图2，本发明实施例还公开了一种颅内压、颅内温检测校准的方法，运用于颅内压、颅内温检测校准的装置，包括以下步骤：
步骤S101，对压力传感器较零，通过对压力传感器进行较零以校准温漂和误差。
步骤S102，获取热敏电阻在恒流源和初始温度下的实际阻值；
在具体实施例中，初始温度一般为25℃或37℃，同时，初始温度亦可为任一数值的温度，其中，需要说明的是，计算时温度的具体数值需转换为开尔文单位进行计算。
需要说明的是，通过恒流源电路提供电流，压力测量电路测试电压，能计算得到热敏电阻在初始温度下的实际阻值。
在某些具体实施例中，获取热敏电阻在初始温度下的实际阻值之前还包括步骤：通过热敏电阻阻值-温度查询模块获取热敏电阻在初始温度时的初始阻值和特性值。需要说明的是，热敏电阻的初始电阻值和特性值为标称值，其可以直接通过热敏电阻阻值-温度查询模块查询得到，且误差率在本发明的允许范围内。
步骤S103，获取并修正热敏电阻在颅内的实际阻值；
需要说明的是，获取热敏电阻在颅内温时的实际阻值，再通过热敏电阻的修正公式即可得到该实际阻值的修正值。其中热敏电阻的修正公式见式(1)，该公式是本领域技术人员根据现有技术能够获得的，此处对于计算公式的原理不再做赘述。
Rx＝R1*(R’/R0) (1)
Rx：热敏电阻在颅内温的实际阻值的修正值；
R1：热敏电阻在颅内温的实际阻值；
R’：热敏电阻在初始温度T0下的初始阻值；
R0：热敏电阻在初始温度T0下的实际阻值。
在某些具体实施例中，步骤S103，修正热敏电阻在颅内的实际阻值包括：
在恒流源和初始温度下切换变阻器电路，调节变阻器电路的阻值，以使变阻器电路的电压与初始温度下热敏电阻的电压相等；
通过恒流源和压力测量电路获取热敏电阻在初始温度下的实际阻值，并存入存储器；
通过恒流源和压力测量电路获取热敏电阻在颅内温时的实际阻值，通过热敏电阻的修正公式得到其在颅内温下实际阻值的修正值。
需要说明的是，可以通过切换虚拟开关实现在同一恒流源和初始温度下断开热敏电阻，而切换变阻器电路。在恒流源和电压测量电路下，调节变阻器电路使其电压与初始温度下热敏电阻的电压相等，从而使得变阻器电路的阻值与热敏电阻在初始温度的实际电阻值相等，视为标定成功，标定成功后的变阻器电路的阻值固定不变，将热敏电阻在初始温度下的实际阻值存入存储器，便于MCU模块获取。
然后通过恒流源和压力测量电路获取热敏电阻在颅内温时的实际阻值，通过热敏电阻的修正公式即可得到热敏电阻在颅内温下实际阻值的修正值。
且步骤S102和步骤S103的先后顺序并不做限定。
步骤S104，校准压力传感器的分辨率；
在具体实施例中，校准压力传感器的分辨率包括：通过调节校准电路的阻值的获得压力传感器两端不同的电压输出，计算得压力传感器的阻值，并将压力传感器的阻值存入存储器。通过调节校准电路改变压力传感器的压差输出，以校准压力传感器的分辨率，使得在传感器在正常工作电压下，能够达到准确的分辨率。例如在5V的工作电压下，在正常压力范围，保证1mmHg的压力变化，差分电压的变化为精确的25uV。
步骤S105，获取热敏电阻在颅内实际阻值修正后的阻值并将其转化得到颅内温，并获取压力传感器测得的颅内压；
在具体实施例中，获取热敏电阻在颅内实际阻值修正后的阻值并将其转化得到颅内温包括：
获取热敏电阻在颅内的实际阻值修正后的阻值；
根据初始温度、热敏电阻的初始阻值及特性值，通过热敏电阻的阻值-温度特性曲线计算得到颅内温。
需要说明的是，热敏电阻的阻值-温度关系符合热敏电阻的阻值-温度特性曲线，该曲线近似为公式(2)，该公式是本领域技术人员根据现有技术能够获得的，此处对于其原理不再做赘述。
Rx＝R0*eB*(1/Tx-1/T0) (2)
B：热敏电阻在初始温度下的特性值，为定值；
Tx：未知温度；
T0：初始温度；
Rx：未知温度下热敏电阻实际阻值修正后的阻值。
步骤S106，将颅内温和颅内压存储并显示。
本发明实施例还公开了一种计算机装置，包括处理器，处理器用于执行存储器中存储的计算机程序实现的颅内压、颅内温检测校准的方法：
对压力传感器较零；
获取热敏电阻在初始温度下的实际阻值；
获取并修正热敏电阻在颅内的实际阻值；
校准压力传感器的分辨率；
获取热敏电阻在颅内的实际阻值修正后的阻值并将其转化得到颅内温，并获取压力传感器测得的颅内压；
将颅内温和颅内压存储并显示。
本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，处理器用于执行存储介质中存储的计算机程序实现的颅内压、颅内温检测校准的方法：
对压力传感器较零；
获取热敏电阻在初始温度下的实际阻值；
获取并修正热敏电阻在颅内的实际阻值；
校准压力传感器的分辨率；
获取热敏电阻在颅内的实际阻值修正后的阻值并将其转化得到颅内温，并获取压力传感器测得的颅内压；
将颅内温和颅内压存储并显示。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可获取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。计算机处理器用于执行存储介质中存储的计算机程序实现以下方法：
对压力传感器较零；
获取热敏电阻在初始温度下的实际阻值；
获取并修正热敏电阻在颅内的实际阻值；
校准压力传感器的分辨率；
获取热敏电阻在颅内的实际阻值修正后的阻值并将其转化得到颅内温，并获取压力传感器测得的颅内压；
将颅内温和颅内压存储并显示。
本发明在设定温度下，调整变阻器电路阻值与热敏电阻的初始值大小相同，在计算颅内温时使用测量到的初始值进行补偿校准；对压力传感器进行了校准，提升了压力传感器的精度；其中校准电路、变阻器电路可以采用变阻器与电阻串/并联的方式，调整后即不在改变，有利于节省成本；而当校准电路、变阻器电路采用数字电位计与电阻串/并联的方式时，通过主控电路自动调节，可以极大的提高了校准的效率。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种颅内压、颅内温检测校准的装置，其特征在于，包括：探头、补偿电路、主控电路和存储与显示模块；
所述探头设有相互独立的温度传感器和压力传感器，所述温度传感器内设热敏电阻，所述主控电路包括测量电路、MCU模块和较零电路；
所述较零电路用于对所述压力传感器较零；
所述测量电路用于获取所述热敏电阻的实际阻值；
所述补偿电路用于修正所述热敏电阻的实际阻值，并用于校准所述压力传感器的分辨率；
所述MCU模块用于获取所述热敏电阻的实际阻值修正后的阻值并将其转化得到颅内温，并用于获取所述压力传感器测得的颅内压；
所述存储与显示模块用于将所述颅内温和颅内压存储并显示。
2.如权利要求1所述的颅内压、颅内温检测校准的装置，其特征在于，所述测量电路包括恒流源电路和电压测量电路，所述补偿电路包括变阻器、存储器和校准电路；
所述恒流源电路用于给被测对象提供恒流源，所述电压测量电路用于测试被测对象的电压，所述变阻器用于改变自身工作电阻以匹配所述热敏电阻的阻值，所述校准电路用于校准所述压力传感器的分辨率，所述存储器用于存储所述热敏电阻及所述压力传感器的阻值。
3.根据权利要求1-2任一项所述的颅内压、颅内温检测校准的装置，其特征在于，所述变阻器电路由数字电位计组成，或由变阻器与电阻串/并联组成；所述校准电路由变阻器和电阻串和/或并联组成，或由数字电位计和电阻串和/或并联组成。
4.一种颅内压、颅内温检测校准的方法，运用于颅内压、颅内温检测校准的装置，其特征在于，包括以下步骤：
对压力传感器较零；
获取所述热敏电阻在恒流源和初始温度下的实际阻值；
获取并修正所述热敏电阻在颅内的实际阻值；
校准所述压力传感器的分辨率；
获取所述热敏电阻在颅内的实际阻值修正后的阻值并将其转化得到颅内温，并获取所述压力传感器测得的颅内压；
将所述颅内温和颅内压存储并显示。
5.根据权利要求4所述的颅内压、颅内温检测校准的方法，其特征在于，所述获取热敏电阻在初始温度下的实际阻值之前还包括：通过热敏电阻阻值-温度查询模块获取所述热敏电阻在初始温度时的初始阻值和特性值。
6.根据权利要求4所述的颅内压、颅内温检测校准的方法，其特征在于，所述修正热敏电阻在颅内的实际阻值包括：
在所述恒流源和所述初始温度下切换所述变阻器电路，调节所述变阻器电路的阻值，以使所述变阻器电路的电压与初始温度下所述热敏电阻的电压相等；
通过所述恒流源和所述压力测量电路获取所述热敏电阻在初始温度下的实际阻值，并存入存储器；
通过所述恒流源和所述压力测量电路获取所述热敏电阻在颅内温时的实际阻值，通过热敏电阻的修正公式得到所述热敏电阻在颅内温下的实际阻值的修正值。
7.根据权利要求4所述的颅内压、颅内温检测校准的方法，其特征在于，所述校准所述压力传感器的分辨率具体包括：通过调节所述校准电路的阻值的获得所述压力传感器两端不同的压差输出，计算得所述压力传感器的阻值，并将所述压力传感器的阻值存入存储器。
8.根据权利要求5所述的颅内压、颅内温检测校准的方法，其特征在于，所述获取热敏电阻在颅内实际阻值修正后的阻值并将其转化得到颅内温包括：
获取所述热敏电阻在颅内实际阻值修正后的阻值；
根据所述初始温度、所述热敏电阻的初始阻值及所述特性值，通过热敏电阻的阻值-温度特性曲线计算得到颅内温。
9.一种计算机装置，其特征在于，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序实现如权利要求4-8任意一项的所述的颅内压、颅内温检测校准的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器用于执行存储介质中存储的计算机程序实现如权利要求4-8任意一项所述的颅内压、颅内温检测校准的方法。
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