本发明涉及医疗领域，特别涉及一种用于医疗设备的散热方法及装置。
背景技术：
：由于医疗设备工作时会产生大量的热量，且富集在医疗设备内部的热量会影响医疗设备的正常工作，一般地，采用设置在医疗设备内部的风扇对医疗设备进行散热。但是，空气中的细菌常会附着在风扇上。相关技术中，由于医疗环境对细菌的含量有严格的限制，医疗环境常采用空气净化系统、喷洒消毒液和紫外线灯等方法进行杀菌，其中，采用空气净化系统进行除菌的方法仅能对空气中悬浮的细菌起作用，对附着在风扇扇叶上的细菌没有杀菌效果；采用喷洒消毒液的方法进行除菌时，若消毒液喷洒过多会导致医疗设备出现电路故障，其难以作用于医疗设备；紫外线难以越过障碍物对被遮挡的医疗设备进行除菌，因此，该方法难以应用于结构复杂的医疗设备中。由上可知，相关技术中的除菌方法的除菌效率较低。技术实现要素：本发明实施例提供了一种用于医疗设备的散热方法及装置，可以解决相关技术中的除菌方法的除菌效率较低的问题。所述技术方案如下：第一方面，提供了一种用于医疗设备的散热方法，所述方法包括：获取风扇的实时转速，所述风扇用于为所述医疗设备散热；根据所述实时转速调节等离子体发生器产生的等离子体的浓度，使所述等离子体发生器产生的等离子体的浓度与所述实时转速正相关。第二方面，提供了一种用于医疗设备的散热装置，所述装置包括：第一获取模块，用于获取风扇的实时转速，所述风扇用于为所述医疗设备散热；第一调节模块，用于根据所述实时转速调节等离子体发生器产生的等离子体的浓度，使所述等离子体发生器产生的等离子体的浓度与所述实时转速正相关。第三方面，提供了一种存储介质，该存储介质中存储有指令，当该存储介质在计算机上运行时，使得计算机执行第一方面所提供的用于医疗设备的散热方法。第四方面，提供了一种终端，包括存储器，处理器及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现第一方面所提供的用于医疗设备的散热方法。本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供的一种用于医疗设备的散热方法及装置，通过获取风扇的实时转速，并根据实时转速调节等离子体发生器产生的等离子体的浓度，使等离子体发生器产生的等离子体的浓度与实时转速正相关，能够保证风扇扇叶上始终保持有一定浓度的等离子体，有效地提高了该散热方法的除菌效率，并且，由于产生的等离子体能够被有效利用，能够有效节约资源。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本发明实施例提供的一种用于医疗设备的散热系统的结构示意图；图2是本发明实施例提供的一种用于医疗设备的散热方法的流程图；图3是本发明实施例提供的另一种用于医疗设备的散热方法的流程图；图4是本发明实施例提供的一种分段式pid控制器的控制原理示意图；图5是本发明实施例提供的一种分段式pid控制器与传统pid控制器的性能对比示意图；图6是本发明实施例提供的一种等离子体发生器产生的等离子体的浓度与风扇的实时转速的关系示意图；图7是本发明实施例提供的一种mcu根据风扇的实时转速调节等离子体发生器产生的等离子体的浓度的示意图；图8是本发明实施例提供的一种实现主机对风扇和等离子体发生器的控制的电路功能模块示意图；图9是本发明实施例提供的一种等离子体发生器与风扇的连接示意图；图10a是本发明实施例提供的一种用于医疗设备的散热装置的结构示意图；图10b是本发明实施例提供的另一种用于医疗设备的散热装置的结构示意图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。随着科技的发展，医疗设备(例如：手术室中的中控器等产品)的集成度越来越高，其功率密度也相应增大，其对医疗设备的散热提出了较高的要求。在众多散热方式中，风冷散热由于具有成本低和散热效率高等特点得到了广泛应用，但是，风冷散热也存在一些问题，例如：流动的空气冲刷扇叶及周围不导电物体会产生静电，空气中的细菌和灰尘容易附着在扇叶及风扇周围，扇叶及风扇周围的灰尘堆积会造成散热效果下降和增加周围非导电物体的导电可能性，以及，附着在扇叶上的细菌和灰尘会增大扇叶的空气阻力，同时，附着在扇叶及风扇周围的细菌会快速繁殖，该细菌的快速繁殖会增加手术中交叉感染的可能性。图1为本发明实施例提供的一种用于医疗设备的散热系统的结构示意图，如图1所示，该用于医疗设备的散热系统包括：依次串联的交流开关01、滤波器02和系统电源03，以及分别与该系统电源03连接的主机04、风扇05和等离子体发生器06。该主机04能够根据风扇05的实时转速调节等离子体发生器06产生的等离子体的浓度，使等离子体发生器06产生的等离子体的浓度与实时转速正相关，能够提高散热方法的除菌效率。其中，外部电源可通过交流开关01向该用于医疗设备的散热系统提供交流电(如：220伏的单相三线交流电)，滤波器02可对该交流电滤波，并将滤波后的电流输送至系统电源03，系统电源03可将交流电转化为直流电，并向主机04、风扇05和等离子体发生器06供电。可选地，该滤波器02可以为电磁干扰(electro-magneticinterference，emi)滤波器，其可对交流电进行emi滤波和浪涌抑制，该系统电源03可以为紧凑型外部设备互连总线(compactperipheralcomponentinterconnect，cpci)电源，该cpci电源具有并联冗余的功能，能够提高供电的可靠性，并且，该cpci电源能够将交流电分别转换为具有不同幅值的直流电，并将其分别输送至主机04、风扇05和等离子体发生器06，例如：该cpci电源可将交流电分别转换为3.3伏、5伏和12伏的直流电，并将3.3伏的直流电输送至主机04，将该5伏的直流电输送至风扇05，将该12伏的直流电输送至等离子体发生器06。其中，等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质。在等离子体发生器中等离子发射极两端记载合适的电压后，电极间隙内会发生轻微的电晕放电现象，产生o和oh等活性离子，例如，等离子发射极在高电压的作用下可电离空气，并将空气中的水分子电离成由h+(h2o)n所形成的正离子及由o2-(h2o)m所形成的负离子。本发明实施例中，产生的等离子体是一种常温非平衡等离子体，即大气压冷等离子体，它是气体在大气压下受到外界高能量作用时电离产生的常温状态等离子体，其电离过程中能产生的大量活性物质，该活性物质可以包括带电粒子和具有化学活性的亚稳态物质(如臭氧、氢氧自由基和氧原子等)等，这些活性物质能与生物体内的大分子(酶或dna)相互作用，使生物体中生物成分的活性被损害或生物成分的结构被破坏，导致生物体的死亡或产生突变，进而起到杀菌的效果。本发明实施例提供了一种用于医疗设备的散热方法，该方法可应用于图1所示的主机，如图2所示，该方法包括：步骤101、获取风扇的实时转速，该风扇用于为医疗设备散热。步骤102、根据实时转速调节等离子体发生器产生的等离子体的浓度，使等离子体发生器产生的等离子体的浓度与实时转速正相关。综上所述，本发明实施例提供的用于医疗设备的散热方法，通过获取风扇的实时转速，并根据实时转速调节等离子体发生器产生的等离子体的浓度，使等离子体发生器产生的等离子体的浓度与实时转速正相关，能够保证风扇扇叶上始终保持有一定浓度的等离子体，有效地提高了该散热方法的除菌效率，并且，由于产生的等离子体能够被有效利用，能够有效节约资源。图3为本发明实施例提供的另一种用于医疗设备的散热方法，该方法可应用于图1所示的主机，如图3所示，该方法可以包括：步骤201、获取医疗设备的内部温度。在使用风扇对医疗设备散热时，为了保证能够将医疗设备的温度降至预设温度值，需要预先获取医疗设备的内部温度，并根据该内部温度和预设温度值调节风扇的转速，进而实现对医疗设备的有效散热，其中，该预设温度值为风扇能够保持正常工作状态时的温度，该预设温度值可以根据实际需要进行设置。步骤202、根据内部温度和预设温度值确定风扇的目标转速。在对医疗设备进行散热时，一般会要求在调整风扇后的预设时长内将医疗设备的内部温度降至预设温度值，以保证医疗设备的正常使用，该预设时长可根据具体实现情况进行设置。可选地，风扇控制器内可以预先存储有温度差值、预设时长与目标转速的对应关系，该温度差值为内部温度和预设温度值的差值，在执行该步骤202时，可以根据内部温度和预设温度值确定两者的温度差值，并根据该温度差值以及预设时长查询该对应关系，以确定对应的目标转速。示例地，温度差值、预设时长与目标转速的对应关系请参考表1，假设医疗设备的内部温度为20摄氏度(℃)，预设温度值为10摄氏度，当预设时长为60秒(s)时，该目标转速可以为3000转/分钟(revolutionsperminute，rpm)，当预设时长为90秒时，该目标转速可以为2800rpm。表1温度差值(单位：℃)预设时长(单位：s)目标转速(单位：rpm)1060300010902800..................步骤203、获取风扇的实时转速。步骤204、根据实时转速和目标转速，基于分段式比例积分微分pid控制器调节风扇的转速。风扇转速突然增大时会产生声音，且当风扇转速变化越大时，该产生的声音的响度越大，当该声音的响度达到一定程度时，其会对手术室中的医护人员造成干扰。并且，该响度达到一定程度的声音可称为噪声，因此，为了能够对医疗设备快速有效地散热，并保证调节风扇转速时不会产生明显的噪声，本发明实施例采用分段式pid控制器对风扇的转速进行调节，以尽可能地实现静音调速。该分段式pid控制器的控制原理请参考图4，如图4所示，该过程可以包括：根据风扇的实时转速u(t)和目标转速r(t)确定当前误差e(t)，分别对该当前误差e(t)进行比例(proportion)调节、积分(integral)调节和微分(derivative)调节，然后根据比例调节后的kpe(t)、积分调节后的与微分调节后的作用于控制对象，即可得到经分段式pid控制器调节后的风扇转速，其中，当前误差e(t)为目标转速r(t)与实时转速u(t)之差。并且，请参考图5，相较于传统pid控制器，分段式pid控制器能够较快地消除静差，并较大程度地减小系统超调量，其中，该超调量可表现为风扇转速变化时产生的声音的响度，因此，通过分段式pid控制器调节风扇的转速时，能够使风扇的转速较平缓地发生变化，使风扇转速变化时产生的声音的响度尽量小，以尽可能地实现风扇的静音调速。实际实现时，需要分别确定比例调节的比例项系数、积分调节的积分项系数和微分调节的微分项系数，其中，确定积分调节的积分项系数的方法可以包括：若实时转速与目标转速之差的绝对值|e(k)|小于或等于第一阈值a，将分段式pid控制器的积分环节的积分系数设置为1；若实时转速与目标转速之差的绝对值|e(k)|大于a且小于第二阈值b，将分段式pid控制器的积分环节的积分系数设置为[b-|e(k)|]/b-a；若实时转速与目标转速之差的绝对值|e(k)|大于或等于b，将分段式pid控制器的积分环节的积分系数设置为0，其中，第一阈值a和第二阈值b可以根据实际需要进行设置。相应的，根据该方法确定的积分项系数可用下式表示：需要说的是，在对风扇转速进行调节时，也可以采用其他方法调节风扇的转速，例如：可以采用神经网络对风扇的转速进行调节，本发明实施例对其不做具体限定。步骤205、根据实时转速调节等离子体发生器产生的等离子体的浓度，使等离子体发生器产生的等离子体的浓度与实时转速正相关。可选地，等离子体发生器产生的等离子体可以包括：正极性等离子体和负极性等离子体。或者，等离子体发生器产生的等离子体可以包括：正极性等离子体。当产生的等离子体包括：正极性等离子体时，由于细菌表面带负电荷，根据正负极性电荷的中和作用，该正极性等离子体与细菌接触后，能够消灭细菌的活性，进而起到杀菌的效果。当产生的等离子体包括：正极性等离子体和负极性等离子体时，该正极性等离子体和负极性等离子体在风扇旋转产生的负压的带动下能够被输送至风扇的扇叶上，当扇叶表面的静电电荷为负电荷时，该负电荷会吸引正极性等离子体，当扇叶表面的静电电荷为正电荷时，该正电荷会吸引负极性等离子体，从而使扇叶表面的静电电荷被中和，能够达到消除静电的目的，进而消除因静电而产生的对细菌和灰尘的附着力，从而解决由于细菌和灰尘附着在扇叶表面引起的一系列问题。并且，该正极性等离子体和负极性等离子体混合时，正极性等离子体组成的正粒子群与负极性等离子体组成的负粒子群能够发生化学反应，产生羟基自由基(oh)或过氧化氢h2o2等活性物质，该活性物质能将细菌的分子结构改变或对其进行能量转换，从而起到杀菌的效果。一般地，由于风扇的风量c1与风扇转速s满足关系：c1＝s*k1+b1，风扇转速s与风扇控制占空比p1满足关系：s＝p1*k2+b2，等离子浓度c2与等离子体发生器两极电压v满足关系：c2＝v*k3+b3，等离子体发生器两极电压v与等离子体发生器电压控制占空比p2满足关系：v＝p2*k4，风扇控制占空比p1与与等离子体发生器电压控制占空比p2满足关系：p2＝p1*k5，根据以上关系可得：若要取得较好的灭菌效果，等离子体发生器产生的等离子浓度c2与风扇转速s应满足关系：c2＝s*k0+b0，也即是，等离子体发生器产生的等离子体的浓度与风扇的实时转速可以成正比。示例的，等离子体发生器产生的等离子体的浓度与风扇的实时转速的正比关系可以如图6所示，其纵坐标为等离子体的浓度，单位为个/立方厘米(个/cm3)，横坐标为风扇转速，单位为rpm，且4500rpm为风扇的最大风速(即风速占比为100％)，2925rpm的风速占比为65％，1250rpm的风速占比为30％。可选地，主机可以通过微控制单元(microcontrollerunit，mcu)实现对风扇和等离子体发生器的控制，如图7所示，mcu根据风扇的实时转速调节等离子体发生器产生的等离子体的浓度的过程，可以包括：mcu可以根据温度反馈调节风扇转速，以实现对风扇的转速控制；mcu还可以根据风扇的实时转速对等离子体发生器中等离子发射极两端的电压进行电压控制，使其电压与风扇的实时转速正相关，以控制等离子体产生的速度，进而调节等离子体发生器产生的等离子体的浓度，使风扇扇叶上保持有一定浓度的等离子体。并且，请继续参考图7，mcu还可以根据风扇转速和预设转速阈值对风扇的运行状态进行监测，并在预设转速阈值与风扇转速的差值超过预设转速阈值的预设程度(例如：百分之二十)时，确定风扇出现故障并报警，以避免发生因风扇转速过慢导致医疗设备中的元器件热损坏的情况。同时，mcu还可以接收等离子发射极发送的电压反馈，并根据该电压反馈对等离子发射极两端的电压进行进一步的调节。进一步地，主机对风扇和等离子体发生器的控制过程可以通过图8所示的电路功能模块图实现，如图8所示，mcu可以通过驱动电路1对h桥逆变电路进行驱动，使h桥逆变电路产生不同脉宽的方波以驱动风扇转动，并且，mcu还可以通过驱动电路2(如：buck-boost电路)对调压电路进行驱动，使调压电路根据风扇的实时转速对系统电源提供的电压(例如：12伏的电压)进行调压，该调压后的电压经过逆变桥(即直交逆变电路)后逆变为具有一定频率的交流电，然后，使用升压变压器将该交流电升压为2.3千伏以上的交流高压电，并将该交流高压电用于驱动等离子体发生器中的等离子发射极(包括：正等离子发射极和负等离子发射极)，以使等离子体发生器产生正极性等离子体和负极性等离子体，其中，可以通过驱动电路3对该直交逆变电路进行驱动。图9示出了等离子体发生器与风扇的连接示意图，如图9所示，该等离子体发生器01可以设置在风扇箱体021的内部，该风扇可以包括2个风扇模块022，其中，一个风扇模块022设置在风扇箱体021的进风口(风向如图9中虚线箭头所示)，另一个风扇模块022设置在风扇箱体021的出风口，等离子体发生器01设置在风扇箱体021中间偏下部的位置，等离子体发生器01产生的等离子体经通气管03分别输送至两个风扇模块022。并且，通气管03与风扇模块022的接触位置处还可设置有拓展盘04，该拓展盘04能够扩大等离子体与风扇模块022的接触面积，这样，能够便于风扇模块022利用风扇转动时产生的负压从通气管03中吸出等离子体。利用等离子除菌时，由于风扇转速是在很大范围内变化的，若等离子体发生器仅能产生恒定浓度的正极性等离子，一方面可能会造成资源的浪费，例如：若等离子体发生器产生的等离子浓度始终保持为最高浓度，则会造成能量的浪费；另一方面可能无法有效除菌，例如：若等离子体发生器产生的等离子浓度始终保持为最低浓度，则可能会达不到杀菌的效果。综上所述，本发明实施例提供的用于医疗设备的散热方法，通过获取风扇的实时转速，并根据实时转速调节等离子体发生器产生的等离子体的浓度，使等离子体发生器产生的等离子体的浓度与实时转速正相关，能够保证风扇扇叶上始终保持有一定浓度的等离子体，有效地提高了该散热方法的除菌效率，并且，由于产生的等离子体能够被有效利用，能够有效节约资源。需要说明的是，本发明实施例提供的用于医疗设备的散热方法步骤的先后顺序可以进行适当调整，步骤也可以根据情况进行相应增减，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，都应涵盖在本申请的保护范围之内，因此不再赘述。本发明实施例还提供了一种用于医疗设备的散热装置，如图10a所示，该装置800可以包括：第一获取模块801，用于获取风扇的实时转速，风扇用于为医疗设备散热。第一调节模块802，用于根据实时转速调节等离子体发生器产生的等离子体的浓度，使等离子体发生器产生的等离子体的浓度与实时转速正相关。综上所述，本发明实施例提供的一种用于医疗设备的散热装置，通过第一获取模块获取风扇的实时转速，第一调节模块根据实时转速调节等离子体发生器产生的等离子体的浓度，使等离子体发生器产生的等离子体的浓度与实时转速正相关，能够保证风扇扇叶上始终保持有一定浓度的等离子体，有效地提高了该散热方法的除菌效率，并且，由于产生的等离子体能够被有效利用，能够有效节约资源。可选地，等离子体发生器产生的等离子体的浓度与实时转速成正比。可选地，等离子体发生器产生的等离子体可以包括：正极性等离子体和负极性等离子体。或者，等离子体发生器产生的等离子体可以包括：正极性等离子体。可选地，第一调节模块802，用于：根据实时转速调节等离子体发生器中等离子发射极两端的电压，使电压与实时转速正相关，以调节等离子体发生器产生的等离子体的浓度。可选地，如图10b所示，装置800还可以包括：第二获取模块803，用于获取医疗设备的内部温度。确定模块804，用于根据内部温度和预设温度值确定风扇的目标转速。第二调节模块805，用于根据实时转速和目标转速，基于分段式比例积分微分pid控制器调节风扇的转速。综上所述，本发明实施例提供的一种用于医疗设备的散热装置，通过第一获取模块获取风扇的实时转速，第一调节模块根据实时转速调节等离子体发生器产生的等离子体的浓度，使等离子体发生器产生的等离子体的浓度与实时转速正相关，能够保证风扇扇叶上始终保持有一定浓度的等离子体，有效地提高了该散热方法的除菌效率，并且，由于产生的等离子体能够被有效利用，能够有效节约资源。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。本发明实施例还提供了一种用于医疗设备的散热系统，如图1所示，该用于医疗设备的散热系统包括：依次串联的交流开关01、滤波器02和系统电源03，以及分别与该系统电源03连接的主机04、风扇05和等离子体发生器06。本发明实施例提供了一种存储介质，该存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该存储介质中存储有指令，当该存储介质在计算机上运行时，使得计算机执行本发明实施例所提供的用于医疗设备的散热方法。本发明实施例提供了一种终端，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现本发明实施例所提供的用于医疗设备的散热方法。本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本发明实施例提供的用于医疗设备的散热方法。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12