洁净手术室空气品质在线实时可视化的监控装置及方法与流程

1.本发明涉及医疗空气质量检测技术领域，具体涉及一种洁净手术室空气品质在线实时可视化的监控装置及方法。


背景技术：

2.手术室是一个对空气质量有着特殊要求的高危场所，手术室空气的洁净程度直接影响手术的成败和患者的愈后，例如，根据手术室级别的不同，要求在空气中允许存在的菌落数量也不同。研究表明，当空气中的菌落总数达到700-1800cfu/m3，手术切口的感染率会显著增加，若降至180cfu/m3以下时，则感染的危险性大大降低。洁净手术室的建设是医院控制感染的有效途径，而对洁净手术室的空气质量监控更是一项必须的工作，特别是在一些手术量大、接台手术频繁、手术间周转快、手术消毒时间短的医院，手术室管理难度大，但保证手术室的空气质量是重中之重。
3.目前，对于手术室空气品质的监测明显不足，有的检测精度本身有问题，监测精度低和监测不全面，导致依据检测精度而控制的洁净空气设备不能及时或有效工作，有的可能对检测精度有一定的要求和分析，但是电路结构复杂，控制方式单一，导致能耗大、设备寿命低。


技术实现要素：

4.为了解决以上问题，本发明提供一种洁净手术室空气品质在线实时可视化的监控装置及方法，通过对传感器检测到的数据进行有效处理，使用简单检测模块进行数据的精确输出，降低了设备的成本和体积，同时采用单独内循环、单独外循环、内外循环同时使用的控制方式，保证手术室内空气洁净度的同时，也减少了能源损耗和使用成本。
5.本发明涉及一种洁净手术室空气品质在线实时可视化的监控装置，包括控制系统、若干个调理电路、通信模组、服务器、警报模块、led监控界面、实时数据库，以及若干个同种类或不同种类的传感器，所述调理电路包括信号检测模块、a/d转换模块，所述信号检测模块包括滤波单元和放大单元，所述若干个同种类或不同种类的传感器分别与所述若干个调理电路连接，所述调理电路连接所述控制系统，所述控制系统连接通信模组，所述服务器连接所述通信模组、led监控界面、警报模块和实时数据库。
6.进一步的，所述控制系统根据所述若干个同种类或不同种类的传感器检测的结果，以及内部数据处理，控制所述手术室实现单独内循环、单独外循环或内外循环同时使用。
7.进一步的，所述信号检测模块包括：第一放大器，所述第一放大器的反相端与一发光二极管、第一电容和第二电阻连接，所述第一放大器的同相端与第一电阻连接，所述第一放大器的输出端与所述第一电容、所述第二电阻和第二电容连接，所述第一电阻接地；所述第二电容与第六电阻、滑动变阻器、第三电阻连接；第三放大器，所述第三放大器的负相端与所述滑动变阻器、第四电容和第九电阻连接，所述第三放大器的同相端通过一rc网络接
地，所述第三放大器的输出端与第十二电阻、第十四电阻连接连接；第二放大器，所述第二放大器的负相端与所述第三电阻、第五电阻连接，所述第二放大器的同相端通过另一rc网络接地，所述第二放大器的输出端与所述第五电阻、第七电阻连接；第一mos管，所述第一mos管的源极与第八电阻连接，所述第一mos管的漏极通过第五电容接地，所述第一mos管的栅极通过第十电阻与第一芯片连接，所述第一芯片还通过第八电容、第三电阻、第十二电阻，以及第十四电阻与所述第三放大器的输出端连接，所述第一芯片通过又一rc网络输出。
8.进一步的，所述信号检测模块还包括光电转换单元。
9.进一步的，所述信号检测模块包括：第一三极管，所述第一三极管的基极与传感器、第十六电阻、第十七电阻和第十一电容连接，所述第一三极管的发射极通过第十八电阻接地，所述第一三极管的集电极与第十二电容、第十六电阻、电源连接；第四放大器，所述第四放大器的负相端与第二十电阻和第二十二电阻连接，所述第四放大器的同相端通过第二十一电阻接地，所述第四放大器的输出端与第二十二电阻和第二十三电阻连接；第五放大器，所述第五放大器的负相端与所述第二十三电阻、第十四电容、第二十五电阻、第十七电容连接，所述第五放大器的同相端通过一rc网络接地，所述第五放大器的输出端与所述第十七电容、第二二极管连接，并通过一rc网络输出。
10.进一步的，控制系统根据所述若干个同种类或不同种类的传感器检测的结果，以及内部数据处理，控制风机装置、供氧装置、加湿/除湿装置或空气净化装置中的一种或多种以调节手术室内的空气品质。
11.进一步的，设置室内空气质量标准值和内外循环空气质量阈值；当检测的室内空气质量指数高于所述空气质量标准值时，只进行手术室单独内循环的操作；当检测的室内空气质量指数低于所述空气质量标准值但高于所述内外循环空气质量阈值时，进行手术室的内外循环同时的操作；当检测的室内空气质量指数低于所述内外循环空气质量阈值时，单独进行手术室的外循环的操作。
12.本发明还涉及一种洁净手术室空气品质在线实时可视化的监控方法，包括控制系统、若干个调理电路、通信模组、服务器、警报模块、led监控界面、实时数据库，以及若干个同种类或不同种类的传感器，所述调理电路包括信号检测模块、a/d转换模块，所述信号检测模块包括滤波单元和放大单元，所述若干个同种类或不同种类的传感器分别与所述若干个调理电路连接，所述调理电路连接所述控制系统，所述控制系统连接通信模组，所述服务器连接所述通信模组、led监控界面、警报模块和实时数据库，还包括如下步骤：步骤1：所述若干个同种类或不同种类的传感器检测手术室内空气质量，并将检测结果传送给所述控制系统；步骤2：控制系统根据所述若干个同种类或不同种类的传感器检测的结果，以及内部数据处理，控制所述手术室实现单独内循环、单独外循环或内外循环同时使用；其中，所述步骤2包括设置室内空气质量标准值和内外循环空气质量阈值；当检测的室内空气质量指数高于所述空气质量标准值时，只进行手术室单独内循环的操作；当检测的室内空气质量指数低于所述空气质量标准值但高于所述内外循环空气质量阈值时，进行手术室的内外循环同时的操作；当检测的室内空气质量指数低于所述内外循环空气质量阈值时，单独进行手术室的外循环的操作。
13.进一步的，所述监控方法的所述控制系统根据所述若干个同种类或不同种类的传
感器检测的结果，以及内部数据处理，控制风机装置、供氧装置、加湿/除湿装置或空气净化装置中的一种或多种以调节手术室内的空气品质。
14.进一步的，所述监控方法的所述信号检测模块包括：第一三极管，所述第一三极管的基极与传感器、第十六电阻、第十七电阻和第十一电容连接，所述第一三极管的发射极通过第十八电阻接地，所述第一三极管的集电极与第十二电容、第十六电阻、电源连接；第四放大器，所述第四放大器的负相端与第二十电阻和第二十二电阻连接，所述第四放大器的同相端通过第二十一电阻接地，所述第四放大器的输出端与第二十二电阻和第二十三电阻连接；第五放大器，所述第五放大器的负相端与所述第二十三电阻、第十四电容、第二十五电阻、第十七电容连接，所述第五放大器的同相端通过一rc网络接地，所述第五放大器的输出端与所述第十七电容、第二二极管连接，并通过一rc网络输出。
15.进一步的，所述监控方法的所述信号检测模块包括：第一放大器，所述第一放大器的反相端与一发光二极管、第一电容和第二电阻连接，所述第一放大器的同相端与第一电阻连接，所述第一放大器的输出端与所述第一电容、所述第二电阻和第二电容连接，所述第一电阻接地；所述第二电容与第六电阻、滑动变阻器、第三电阻连接；第三放大器，所述第三放大器的负相端与所述滑动变阻器、第四电容和第九电阻连接，所述第三放大器的同相端通过一rc网络接地，所述第三放大器的输出端与第十二电阻、第十四电阻连接连接；第二放大器，所述第二放大器的负相端与所述第三电阻、第五电阻连接，所述第二放大器的同相端通过另一rc网络接地，所述第二放大器的输出端与所述第五电阻、第七电阻连接；第一mos管，所述第一mos管的源极与第八电阻连接，所述第一mos管的漏极通过第五电容接地，所述第一mos管的栅极通过第十电阻与第一芯片连接，所述第一芯片还通过第八电容、第三电阻、第十二电阻，以及第十四电阻与所述第三放大器的输出端连接，所述第一芯片通过又一rc网络输出。
16.本发明具有如下的技术效果：1、本发明采用单独内循环、单独外循环和内外循环同时使用的控制方式，快速保证了手术室内空气清洁度的同时，还节省了能源损耗和设备成本，可视化监控界面也有利于院方的实时监控和调整。
17.2、本发明的信号检测模块具备快速、精确化的数据处理能力，且使得监控装置的成本和体积得到降低。
附图说明
18.图1 本发明的洁净手术室空气品质在线实时可视化的监控装置框图；图2 本发明的监控装置中的信号检测模块的电路图之一；图3 本发明的监控装置中信号调理电路框图；图4 本发明的监控装置中的信号检测模块的电路图之二；图5 本发明的洁净手术室空气品质在线实时可视化的监控方法流程图。
具体实施方式
19.现在将在下文中参考示出了本发明的实施例的附图来更全面地描述本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于在此阐述的实施
例。而是，提供这些实施例以使得本公开将是彻底和完整的，并且将本发明的范围充分传达给本领域技术人员。贯穿全文，相同的数字表示相同的元素。
20.将理解的是，尽管本文可以使用术语第一，第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。
21.将理解的是，当诸如层，区域或衬底的元件被称为在另一元件“上”或在另一元件上“延伸”时，其可以直接在另一元件上或直接在另一元件上延伸，或者中间元件也可以是另一元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接延伸到另一个元件上”时，则不存在中间元件。还应理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以直接连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦合”至另一元件时，则不存在中间元件。
22.在本文中可以使用诸如“在...下方”或“在上方”，“在上方”或“在下方”或“水平”或“垂直”之类的相对术语来描述一个元件，层或区域与另一元件，层或区域的关系。如图所示，将理解的是，这些术语除了附图中描绘的取向之外还意图涵盖装置的不同取向。
23.本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。如本文所使用的,单数形式“一”，“一个”和“该”也旨在包括复数形式,除非上下文另外明确指出。 将进一步理解的是,当在本文中使用时，术语“包括”，“包含”，“包括”和/或“包括”指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或增加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其组。
24.除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。 将进一步理解的是，除非在此明确地定义，否则本文中使用的术语应被解释为具有与本说明书和相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过度正式的意义来解释。
25.下面参考根据本发明实施例的方法，系统和计算机程序产品的流程图和/或框图描述本发明。将理解的是，可以通过计算机程序指令来实现流程图图示和/或框图的一些框以及流程图图示和/或框图中的一些框的组合。这些计算机程序指令可以存储或实现在微控制器，微处理器，数字信号处理器(dsp)，现场可编程门阵列(fpga)，状态机，可编程逻辑控制器(plc)或其他处理电路,通用计算机,专用计算机中。用途计算机或其他可编程数据处理设备(例如生产机器)，以便通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或中指定的功能/动作的装置或方框图块。
26.这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读存储器中，该计算机可读存储器可以指导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作，从而使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制品。实现流程图和/或框图中指定的功能/动作。
27.也可以将计算机程序指令加载到计算机或其他可编程数据处理设备上，以使一系列操作步骤在计算机或其他可编程设备上执行以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令成为可能。其他可编程装置提供用于实现流程图和/或框图方框中指定的功能/动作的步骤。应当理解,方框中指出的功能/动作可以不按照操作
图中指出的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/动作，实际上可以基本上同时执行连续示出的两个框,或者有时可以以相反的顺序执行这些框。尽管一些图在通信路径上包括箭头以示出通信的主要方向,但是应当理解，通信可以在与所描绘的箭头相反的方向上发生。
28.本发明具体实施过程如下：如图1-4所示，本发明涉及一种洁净手术室空气品质在线实时可视化的监控装置，包括控制系统、若干个调理电路（1~n，其中n≥2）、通信模组、服务器、警报模块、led监控界面、实时数据库，以及若干个同种类或不同种类的传感器，所述调理电路包括信号检测模块、a/d转换模块，所述信号检测模块包括滤波单元和放大单元，所述若干个同种类或不同种类的传感器分别与所述若干个调理电路连接，所述调理电路连接所述控制系统，所述控制系统连接通信模组，所述服务器连接所述通信模组、led监控界面、警报模块和实时数据库。
29.优选的，所述控制系统根据所述若干个同种类或不同种类的传感器检测的结果，以及内部数据处理，控制所述手术室实现单独内循环、单独外循环或内外循环同时使用。
30.优选的，不同种类的传感器包括粉尘浓度传感器、co2浓度传感器、细菌浓度传感器、voc传感器、氧气浓度传感器、温湿度传感器和烟雾传感器等等，也可根据手术室的需要具体增加其他种类的传感器。
31.优选的，实时数据库包括数据记录器和无纸表格记录器等。
32.优选的，通讯模组可以包括gsm通讯电路、wifi网络、can总线等形式。
33.优选的，警报模块可以包括语音警示、灯光警示、蜂鸣等。
34.优选的，所述信号检测模块包括：第一放大器a1，所述第一放大器a1的反相端(-)与一发光二极管d1、第一电容c1和第二电阻r2连接，所述第一放大器a1的同相端(+)与第一电阻连接r1，所述第一放大器a1的输出端与所述第一电容c1、所述第二电阻r2和第二电容连接c2，所述第一电阻r1接地；所述第二电容c2与第六电阻r6、滑动变阻器、第三电阻连接r3；第三放大器a3，所述第三放大器a3的负相端(-)与所述滑动变阻器、第四电容c4和第九电阻r9连接，所述第三放大器a3的同相端(+)通过一rc网络(包括并联的第五电容和第九电阻)接地，所述第三放大器a3的输出端与第十二电阻r12、第十四电阻r14连接连接；第二放大器a2，所述第二放大器a2的负相端(-)与所述第三电阻r3、第五电阻r5连接，所述第二放大器a2的同相端(+)通过另一rc网络(包括并联的第三电容和第四电阻)接地，所述第二放大器a2的输出端与所述第五电阻r5、第七电阻r7连接；第一mos管m1，所述第一mos管m1的源极(s)与第八电阻r8连接，所述第一mos管m1的漏极(d)通过第五电容c5接地，所述第一mos管m1的栅极(g)通过第十电阻r10与第一芯片u1连接，所述第一芯片u1还通过第八电容c8、第三电阻r3、第十二电阻r12，以及第十四电阻r14与所述第三放大器a3的输出端连接，所述第一芯片u1通过又一rc网络(包括第十二电阻和第八电容)输出。
35.优选的，所述信号检测模块还包括光电转换单元。
36.优选的，所述信号检测模块包括：第一三极管j1，所述第一三极管j1的基极(b)与传感器h1、第十六电阻r16、第十七电阻r17和第十一电容c11连接，所述第一三极管j1的发射极(e)通过第十八电阻r18接地，所述第一三极管j1的集电极(c)与第十二电容c12、第十六电阻r16、电源连接；第四放大器a4，所述第四放大器a4的负相端(-)与第二十电阻r20和第二十二电阻r22连接，所述第四放大器a4的同相端(+)通过第二十一电阻r21接地，所述第
四放大器a4的输出端与第二十二电阻r22和第二十三电阻r23连接；第五放大器a5，所述第五放大器a5的负相端(-)与所述第二十三电阻r23、第十四电容c14、第二十五电阻r15、第十七电容c17连接，所述第五放大器a5的同相端(-)通过一rc网络(包括第二十四电阻r24、第二十六电阻r26、第十五电容c15和第十六电容c16)接地，所述第五放大器a5的输出端与所述第十七电容c17、第二二极管d2连接，并通过又一rc网络(包括第二十七电阻r27和第十八电容c18)输出。
37.优选的，控制系统根据所述若干个同种类或不同种类的传感器检测的结果，以及内部数据处理，控制风机装置、供氧装置、加湿/除湿装置、压差装置或空气净化装置中的一种或多种以调节手术室内的空气品质。
38.如图5所示的洁净手术室空气品质在线实时可视化的监控方法流程图，设置室内空气质量标准值和内外循环空气质量阈值；当检测的室内空气质量指数高于所述空气质量标准值时，只进行手术室单独内循环的操作；当检测的室内空气质量指数低于所述空气质量标准值但高于所述内外循环空气质量阈值时，进行手术室的内外循环同时的操作；当检测的室内空气质量指数低于所述内外循环空气质量阈值时，单独进行手术室的外循环的操作。
39.其中，作为优选的实施例，还可以进一步考虑手术室外的空气质量状况，例如，当手术室外空气质量达标的时候，外循环可以向手术室内输入新鲜空气，排出二氧化碳和湿气；当当手术室外空气质量较差的时候，只单独进行内循环的操作，这样不仅能够避免手术室内的空气质量进一步恶化，同时单独进行的内循环也能节省能耗。
40.内循环的设备和操作包括供氧、加湿/除湿、空气净化、温度、除菌、除尘等，外循环的设备和操作包括供氧、加湿/除湿、空气净化、温度、除菌、除尘、风机等；其中空气净化设备可以包括除菌、除尘等能使空气质量得到提升的单元。
41.如图1-5所示，本发明还涉及一种洁净手术室空气品质在线实时可视化的监控方法，包括控制系统、若干个调理电路、通信模组、服务器、警报模块、led监控界面、实时数据库，以及若干个同种类或不同种类的传感器，所述调理电路包括信号检测模块、a/d转换模块，所述信号检测模块包括滤波单元和放大单元，所述若干个同种类或不同种类的传感器分别与所述若干个调理电路连接，所述调理电路连接所述控制系统，所述控制系统连接通信模组，所述服务器连接所述通信模组、led监控界面、警报模块和实时数据库，还包括如下步骤：步骤1：所述若干个同种类或不同种类的传感器检测手术室内空气质量，并将检测结果传送给所述控制系统；步骤2：控制系统根据所述若干个同种类或不同种类的传感器检测的结果，以及内部数据处理，控制所述手术室实现单独内循环、单独外循环或内外循环同时使用；其中，所述步骤2包括设置室内空气质量标准值和内外循环空气质量阈值；当检测的室内空气质量指数高于所述空气质量标准值时，只进行手术室单独内循环的操作；当检测的室内空气质量指数低于所述空气质量标准值但高于所述内外循环空气质量阈值时，进行手术室的内外循环同时的操作；当检测的室内空气质量指数低于所述内外循环空气质量阈值时，单独进行手术室的外循环的操作。
42.优选的，所述监控方法的所述控制系统根据所述若干个同种类或不同种类的传感
器检测的结果，以及内部数据处理，控制风机装置、供氧装置、加湿/除湿装置或空气净化装置中的一种或多种以调节手术室内的空气品质。
43.优选的，所述监控方法的所述信号检测模块包括：第一三极管j1，所述第一三极管j1的基极(b)与传感器h1、第十六电阻r16、第十七电阻r17和第十一电容c11连接，所述第一三极管j1的发射极(e)通过第十八电阻r18接地，所述第一三极管j1的集电极(c)与第十二电容c12、第十六电阻r16、电源连接；第四放大器a4，所述第四放大器a4的负相端(-)与第二十电阻r20和第二十二电阻r22连接，所述第四放大器a4的同相端(+)通过第二十一电阻r21接地，所述第四放大器a4的输出端与第二十二电阻r22和第二十三电阻r23连接；第五放大器a5，所述第五放大器a5的负相端(-)与所述第二十三电阻r23、第十四电容c14、第二十五电阻r15、第十七电容c17连接，所述第五放大器a5的同相端(-)通过一rc网络(包括第二十四电阻r24、第二十六电阻r26、第十五电容c15和第十六电容c16)接地，所述第五放大器a5的输出端与所述第十七电容c17、第二二极管d2连接，并通过又一rc网络(包括第二十七电阻r27和第十八电容c18)输出。
44.优选的，所述监控方法的所述信号检测模块包括：第一放大器a1，所述第一放大器a1的反相端(-)与一发光二极管d1、第一电容c1和第二电阻r2连接，所述第一放大器a1的同相端(+)与第一电阻连接r1，所述第一放大器a1的输出端与所述第一电容c1、所述第二电阻r2和第二电容连接c2，所述第一电阻r1接地；所述第二电容c2与第六电阻r6、滑动变阻器、第三电阻连接r3；第三放大器a3，所述第三放大器a3的负相端(-)与所述滑动变阻器、第四电容c4和第九电阻r9连接，所述第三放大器a3的同相端(+)通过一rc网络(包括并联的第五电容和第九电阻)接地，所述第三放大器a3的输出端与第十二电阻r12、第十四电阻r14连接连接；第二放大器a2，所述第二放大器a2的负相端(-)与所述第三电阻r3、第五电阻r5连接，所述第二放大器a2的同相端(+)通过另一rc网络(包括并联的第三电容和第四电阻)接地，所述第二放大器a2的输出端与所述第五电阻r5、第七电阻r7连接；第一mos管m1，所述第一mos管m1的源极(s)与第八电阻r8连接，所述第一mos管m1的漏极(d)通过第五电容c5接地，所述第一mos管m1的栅极(g)通过第十电阻r10与第一芯片u1连接，所述第一芯片u1还通过第八电容c8、第三电阻r3、第十二电阻r12，以及第十四电阻r14与所述第三放大器a3的输出端连接，所述第一芯片u1通过又一rc网络(包括第十二电阻和第八电容)输出。
45.综上，整个洁净手术室空气品质在线实时可视化监控装置和方法，通过使用更简单、更精确的信号检测模块，有效降低了设备的成本和体积，降低了电路复杂度，同时，设置了更加合理高效的手术室内空气品质的控制方式，即单独内循环、单独外循环或内外循环同时使用的操作，配合可视化的监控界面，使得医院及时、高效掌握和处理手术室内的空气洁净度，也降低了能耗和设备使用成本。
46.最后应该说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的技术人员阅读本技术后，参照上述实施例对本发明进行种种修改或变更的行为，均在本发明申请待批的权利申请要求保护范围之内。