Modeling and Simulation of Heat Transfer Phenomenon from Infant Radiant Warmer for a Newborn Baby

Nowadays death of a newborn baby due to hypothermia is one of the vital factors. To overcome the problem infant radiant warmer has been used in hospitals which helps to prevent excessive heat loss of the baby by maintaining a proper temperature. However, in practice, it is critical to regulating proper thermal stability that is exactly required for a premature baby to conquer the heat loss problem. In this study, we have established a computational model for heat transfer analysis using the Finite Element Method. The heat transfer to the surrounding area skin of newborn with the help of Infant Radiant Warmer (IRW) is simulated to study the best range of light source to overcome the hypothermia. We simulate the efficiency and effect of the infant radiant of the thermal radiation using COMSOL Multiphysics program. For this simulation, we considered the distance between the infant’s mattress and the bottom surface of the heater unit as 70 cm and the heater power 500 watts, and 600 watts. We have investigated mattress temperature, baby temperature and surface radiosity which are important to understand to increase newborn baby body temperature. It is found that the temperature of mattress raises up to 36 - 36.5 degrees Celsius and skin temperature raises up to 37 - 37.5 degrees Celsius.

辐射保暖台的温度检测和不确定度分析

在缺乏辐射保暖台质控检测规范的背景下,结合医用电气设备电气安全要求规范与辐射保暖台安全专用要求规范,制订了辐射保暖台温度质控标准。将设计的模拟皮肤检测装置作为质控设备对辐射保暖台的温度进行质控检测,并对质控检测结果进行不确定度评定和分析。

基于P-变论域模糊自适应PID的婴儿辐射保暖台温控系统研究

在模糊PID算法的基础上提出了一种多模态P-变论域模糊自适应PID算法,即P-VFPID(Proportion-Variable Fuzzy PID).首先采用阶跃响应法及Matlab系统辨识工具箱建立婴儿辐射保暖台床面的传递函数模型;其次利用偏差分级方法对专家经验确定的区间进行改进,分别得到输入输出伸缩因子的3个偏差区间,结合模糊算法和比例控制(P控制)构成了P-VFPID;最后运用Matlab进行仿真.结果表明,相较于普通PID算法和VFPID, P-VFPID具有调节时间短、超调量几乎为零、无稳态误差、抗干扰能力强等特点,应对婴儿辐射保暖台温控系统具有较好的自适应能力.

婴儿辐射保暖台床面温度场仿真研究

目的通过数值模拟(numerical simulation)得到床面温度场结果,并与实验比较,探讨有限元方法(finite element methods,FEM)应用于保暖台温度场分析的可行性,从而为使用数值模拟方法辅助该类产品结构的优化设计提供参考价值。方法首先使用三维软件SOLIDWORKS建立当前D公司某型号辐射保暖台的相关模型,然后导入ANSYS中,对保暖台在20℃环境以及全功率工作状态下的床面温度场进行有限元仿真,获得了温度数值及均匀性的仿真结果。与此同时,采用多通道温度记录仪和红外热像仪对床面的主要测试点及整体温度场进行记录,最后对仿真实试验数据进行误差分析。结果使用合理的计算方法得到仿真与实验测试点的误差率均在10%以内,且温度场的分布趋势也基本一致,验证了该有限元仿真方法有效。结论该有限元仿真方法所得数值比较准确,能够提前预测辐射温度场,辅助保暖台类产品结构的优化设计。

基于黑板温度计的婴儿辐射保暖台温度偏差校准方法

该文主要研究设计婴儿辐射保暖台的温度偏差校准方法。由于婴儿辐射保暖台使用的是非封闭式的红外辐射加热方式,因此不能使用传统的测温方式对其温度进行测量,该文作者通过多项试验数据的比较对婴儿辐射保暖台温度参数的校准进行多种试验方法的筛选,最后选择黑板温度计作为校准温度参数的标准器,根据试验需要设计出适用于试验的黑板温度计,提出一套系统的婴儿辐射保暖台的温度偏差校准方法,并且按照提出的校准方法完成数据分析及校准不确定度的讨论。试验数据分析证明所提出的辐射保暖台温度校准方法的可行性,因此该文提出的以使用黑板温度计作为标准器为基础的温度偏差校准方法是适用于实际工作的。

基于STM32的婴儿保暖台控制系统设计

在传统8位单片机控制系统的基础上设计了一套基于STM32单片机的婴儿辐射保暖台控制系统,为提高系统的实时性和稳定性引入uCOS-III嵌入式实时操作系统。该控制系统主要由控制模块、加热模块、LCD显示模块、报警模块和电源模块等组成。实验结果表明,该系统能可靠地控制辐射头加热,使保暖台床面达到预期温度,同时能实时监测加热功率、温度数据、存储数据等情况,一旦检测到功能异常,立即发出报警信息。

新生儿寒冷损伤综合症应用培养箱和辐射台保暖的疗效比较

目的:探讨新生儿寒冷损伤综合症应用婴儿培养箱或远红外线辐射台进行治疗,比较哪一种仪器对硬肿的消褪疗效更佳。方法:将经治的94例寒冷损伤综合症新生儿随机分成两组各47例,观察组将患儿置于婴儿培养箱内,对照组将患儿置于远红外线辐射台,治疗、护理上采取一致的标准和措施。结果:治疗观察4天内,观察组患儿硬肿消褪率明显高于对照组,两组差异有统计学意义(P<0.05)。结论:婴儿培养箱比远红外线辐射台对新生儿寒冷损伤综合症患儿的治疗效果更优。

腿部辐射加热板改善人体热舒适的实验研究

在偏冷的室内环境中,个人热舒适系统可以维持和改善居住者的热舒适性。本文研究了腿部辐射加热板对办公人员热舒适的影响。结果表明:腿部辐射加热板可以有效提高受试者小腿前部皮肤温度,并对受试者小腿热感觉、脚部热感觉、整体热感觉以及热舒适均有不同程度改善作用。通过对比,还发现人员使用加热板后,在停止使用时其主观投票显著下降,低于使用辐射加热前的投票。此外,小腿前部皮肤温度和小腿前部热感觉呈正相关,当小腿前部温度为32.4℃,小腿前部呈热中性。随着小腿前部热感觉增加,整体热感觉也呈现出上升趋势。当小腿前部热感觉投票为1.0左右时,整体热感觉处于热中性状态。基于实验数据分析,分别确定了小腿局部皮肤温度、局部热感觉投票与整体热感觉投票之间的线性关系,可用于评价腿部辐射加热板的热舒适性。本研究对局部辐射加热装置改善热舒适的效果提供了相关实验数据,对偏冷办公环境下相关加热装置的应用可起到积极促进作用。

BQ80婴儿监护保暖台有效性及安全性研究

目的:验证BQ80婴儿监护保暖台对新生婴儿保暖的有效性及安全性。方法:本研究起止时间为2019年5月~2019年10月,共纳入新生婴儿124例。采用双中心、目标值对照试验设计方法。应用BQ80婴儿监护保暖台对新出生的婴儿进行保暖,对其保暖性能及安全性能进行监测。以腋窝温度作为评价指标,每4h对受试者进行体温测量,对最终体温与目标值体温进行比较,评价此监护保暖台对新生儿恢复正常体温及保持正常体温方面的有效性及安全性。结果:新生婴儿入院后接受BQ80婴儿监护保暖台保暖,热辐射4h后,95%置信区间(CI)已符合目标值范围。从4~24h时间段里95%CI均未超出目标值范围。本研究无不良事件包括严重不良事件发生。结论:BQ80婴儿监护保暖台能较为有效地使新生婴儿恢复正常体温,且在生后24h内将新生儿体温维持在目标值范围内,具有较好的保暖性能及安全性能。