CN102553011A - 超声清创清洗机系统 - Google Patents

Abstract

一种超声清创清洗机系统，包括：超声喷射装置、与超声喷射装置流体连接的供液系统和臭氧泵、与超声喷射装置电连接的超声波发生器以及清洗系统，其中，超声喷射装置包括超声喷头，该超声喷头包括：超声换能器，该超声换能器将超声波发生器发出的超声信号转换成机械信号；处于超声喷头内部的喷嘴内腔；与超声换能器连接并深入超声喷头的喷嘴内腔内的变幅杆，该变幅杆放大机械信号；设置在超声喷头上与喷嘴内腔连接的进水口；以及用以喷出液体的喷嘴。所述清洗系统包括药水供给系统以及与所述药水供给系统相连接的喷枪。本发明提供的超声清创清洗机系统，可有效地促进伤口愈合，并且对伤口周围组织产生的损害较轻。

Description

超声清创清洗机系统

技术领域

本发明涉及一种手术医疗设备，尤其涉及一种以超声波加载于喷射流形式的冲洗伤口的超声清创清洗机系统。

背景技术

目前，对伤口的冲洗主要采用倒水法、高压冲洗等。倒水法使用方便，但对组织冲击力小，去除细菌和异物的作用有限，使用时常结合手术中刷洗伤口，易造成组织损伤；高压冲洗以及高压脉冲冲洗法，去除细菌和异物的能力较倒水法强，但由于冲洗液压力高(5-309/mm2)，有将伤口表面细菌带入组织深层的报告，同时高压冲洗有可能损伤冲洗组织。八十年代国外有报告，将手掌、足掌等部位的伤口直接浸泡于超声波加载处于静态的溶液中，利用超声波的“空化”效应去除伤口的细菌，该方法去除细菌效果可靠，对组织损伤轻，但存在仅限于冲洗能浸泡冲洗槽中的部位，且冲洗部位始终浸泡于被冲洗下细菌污染的冲洗液中。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用压力冲洗与超声波之长处，以超声波加载于喷射流的形式冲洗伤口的超声清创清洗机系统。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超声清创清洗机系统，

包括：超声喷射装置、与超声喷射装置流体连接的供液系统和臭氧泵、与超声喷射装置电连接的超声波发生器以及清洗系统，其中，

超声喷射装置包括超声喷头，该超声喷头包括：超声换能器，该超声换能器将超声波发生器发出的超声信号转换成机械信号；处于超声喷头内部的喷嘴内腔；与超声换能器连接并深入超声喷头的喷嘴内腔内的变幅杆，该变幅杆放大机械信号；设置在超声喷头上与喷嘴内腔连接的进水口；以及用以喷出液体的喷嘴；

所述清洗系统包括药水供给系统以及与所述药水供给系统相连接的喷枪。

进一步地，所述供液系统可以包括容器、连接在该容器及超声喷射装置之间的液流控制器，该液流控制器控制容器至超声喷射装置的液流。

进一步地，所述液流控制器可以包括电磁阀及与该电磁阀串接的增压泵，该电磁阀连接至容器。

进一步地，所述供液系统还可以包括微波加热器，该微波加热器设置在容器和超声喷头之间。

进一步地，所述喷嘴内腔结构可以为梯形。

进一步地，所述超声换能器可以为压电陶瓷换能器。

进一步地，所述超声喷头还可以包括散热片，压电陶瓷换能器可以位于散热片和变幅杆之间。

进一步地，所述超声喷头还可以包括盖帽、弹簧、螺栓、垫圈和外壳，其中，盖帽经弹簧与散热片相连，散热片通过垫圈和螺栓与压电陶瓷换能器及变幅杆相连，压电陶瓷换能器与超声喷头的外壳相连。

进一步地，所述超声喷射装置还可以包括与超声喷头连接的手柄以及设置于该手柄上用于控制超声清创清洗机系统的开关。

本发明提供的超声清创清洗机系统，利用压力冲洗与超声波之长处，以超声波加载于喷射流的形式冲洗伤口，对污染伤口细菌具有明显的清除作用，可有效地促进伤口愈合，并且对伤口周围组织产生的损害较轻。

附图说明

下面结合附图对本发明作详细说明。

图1为本发明的超声清创清洗机系统的清创系统结构示意图；

图2为本发明的各电路模块的连接关系图；

图3为本发明的主控制电路结构示意图；

图4为本发明的超声驱动电路模块结构示意图；

图5为本发明的温度保护电路模块结构示意图；

图6为本发明的电源电路模块结构示意图；

图7为本发明的显示电路模块结构示意图；

图8为本发明的喷嘴结构示意图；

图9为本发明的超声波发生器的电路结构示意图；

图10为本发明的超声清创清洗机系统的清洗系统结构示意图。

其中，1、超声波发生器，2、电磁阀，3、增压泵，4、微波加热器，5、6、容器，7、超声喷头，8、手柄，9、进液管，10、出液管，11、喷嘴，12、外壳，13、变幅杆，14、进水口，15、压电陶瓷换能器，16、散热片，17、垫圈，18、螺栓，19、盖帽，20、弹簧，21、导线，22、液流控制器，31、药水供给系统，32、喷枪。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1及图8所示分别为本发明的超声清创清洗机系统的清创系统一实施例的结构示意图及本发明的超声喷头的一实施例的结构示意图。

图1所示的超声清创清洗机系统的清创系统包括：

由超声喷头7、与超声喷头7连接的手柄8以及设置于该手柄8上用于控制超声清创清洗机系统的开关J3共同组成的超声喷射装置：

由容器5和容器6、微波加热器4、连接在该容器5和容器6及超声喷射装置之间的液流控制器22组成的供液系统，其中液流控制器22控制容器5和容器6至超声喷射装置的液流，微波加热器4设置在容器5和超声喷头7之间，且微波加热器4通过出液管10与超声喷头7相连。其中，微波加热器4也可以是本领域所公知的任何类型的加热器，只要能达到加热液体的目的即可；以及

超声波发生器1，该超声波发生器可以是本领域所公知的任何类型的超声波发生器。

作为一种优化方式，本发明的液流控制器22可以包括电磁阀2及与该电磁阀2串接的增压泵3，该电磁阀2经过进液管9连接至容器5和容器6。

参见图8，本实施例的超声喷头7包括：压电陶瓷换能器15，该压电陶瓷换能器将超声波发生器1发出的超声信号转换成机械信号；处于超声喷头7内部的喷嘴内腔111；与超声换能器15连接并深入超声喷头7的喷嘴内腔111内的变幅杆13，该变幅杆13放大机械信号；设置在超声喷头7上与喷嘴内腔111连接的进水口14；以及用以喷出液体的喷嘴11。

其中，压电陶瓷换能器15也可以是本领域所公知的任何类型的超声换能器。

本发明的喷嘴内腔111可以为梯形结构。

图8所示实施例的超声喷头7还包括散热片16，压电陶瓷换能器15位于散热片16和变幅杆13之间。

图8所示实施例的超声喷头7还包括盖帽19、弹簧20、螺栓18、垫圈17和外壳12，其中，盖帽19经弹簧20与散热片16相连，散热片16通过垫圈17和螺栓18与压电陶瓷换能器15及变幅杆13相连，压电陶瓷换能器15与超声喷头7的外壳12相连。

本发明的超声清创清洗机系统的清创系统还包括与超声喷射装置流体连接的臭氧泵，该臭氧泵的作用是在药水中添加臭氧以达到在冲洗伤口时消毒的作用。

本发明的超声清创清洗机系统工作过程简述如下：液体从容器5和6流出，经过电磁阀2并经增压泵3增压后，进入微波加热器4进行加热，加热后的液体经出液管10进入超声喷头7的进水口14中，与此同时超声波发生器1经导线21向压电陶瓷换能器15发送超声信号，压电陶瓷换能器15将超声信号转换成超声机械波，该超声机械波经变幅杆13振幅放大后驱动液体从喷嘴11喷出，实现了对伤口的微波动态冲洗。

本领域的技术人员根据本领域的公知常识，结合以上对本发明的超声清创清洗机系统的说明即可以实现本发明。接下来仅对其中一种电路图进行描述，可以想象的是，其它形式的电路图通过与本发明的结合也可以完成本发明的核心思想。

本发明的超声清创清洗机系统由主控制电路模块Ⅰ、超声驱动电路模块Ⅱ、温度保护电路模块Ⅲ、电源电路模块Ⅳ、显示电路模块Ⅴ以及超声产生模块Ⅶ组成，各模块之间的连接关系如图2。其中，主控制电路模块Ⅰ主要提供整个系统的控制，包括驱动控制，频率信号采集控制与处理、按键信号扫描、显示电路控制，是整个系统的核心部分。

主控制电路模块Ⅰ如图3所示，其完成整个电路系统的控制功能，图中的U1为高性能、低功耗的FPGA芯片，带JATG口功能，带有双8位定时\计数器，8路独立10位ADC功能，并可实现增益选择的差分转换，4路独立PWM通道。S1至S8为功能开关，包括电源启动\停止按键、功能输出启动\停止按键。发光二极管DS3，DS4，DS5为功能指示灯，灯时表示驱动有输出。SW1为二进制编码器，作为功能模式选择。U2与R6，R7，R8组成参考电压产生电路，产生AD基准电压+5V，U2为TL431。Y2无源晶振8M.L1和C11，C12组微处理器供电电源滤波电路。

超声驱动电路模块Ⅱ部分如图4所示，该电路主要由驱动芯片型号UM2982和光耦TP521组成，U3为驱动芯片，有独立8路驱动输出，驱动电流能达到600mA，电压范围：5V至36V，在本电路中的供电为24V，U4～U7为隔离光耦。在电路中主要作用是将单片机IO口与驱动电路隔离，因为驱动部件的外部接线较长，可能因为雷击或大信号而导致单片机的损坏，使得整个系统而损坏。R18，R19，R20，R21为光耦输入的限流电阻，阻值为100欧，避免由于过大的电流而损坏光耦。电路中的R22，R23，R24，R25为下拉电阻，阻值4.7k，保证驱动信号有一个确定的电平，以免因为驱动导通时间太长而烧坏驱动芯片，甚至驱动部件治疗头。

温度保护电路模块Ⅲ如图5所示，该电路主要完成控制信号的采集，并进行信号调理后进入的AD输入，完成将温度的信号转换为模拟电信号，并将电信号转换为数字信号进行处理。为了提高测量精度及降低环境温度对温度测量的影响。将热敏电阻与R26，R27，R28组成桥式测量电路，测量电阻为2K，精度0.5％，电位器3296作为微调，其要求精度1％，可以提供操作者根据环境温度的变化而作适当的调节。U8为高输入阻抗集成运放AD827。电压跟随器接法。将温度采集信号进行处理，降低信号源阻抗在测量中的影响。C15，C16，C19和R79组成低通滤波电路对一路测量信号的进行滤波处理，D17，D18正负相反的接法实现对输入信号进行限幅，同理C17，C18，C20和R80同样组成另一路差分电压信号的滤波电路。D19，D20起到限幅的作用。将两路差分信号经处理后与AVR单片机的ADC0和ADC1通道连接。

电源电路模块Ⅳ如图6所示，该电路主要完成系统电源需求的产生，在本系统中，需要驱动电源+24V，运放电源+15V，逻辑电源+5V。在本系统中，支持交流和直流供电源方式，交流24V或直流24V.交流供电由J1输入，直流供电由J6输入。电路中D1，D2，D3，D4组成桥式整流电流，对交流输入电压进行整流，D5，D6二极管隔离两种供电方式.将输入电压经三端电源模块VR1(LM7812)产生+12V电压，再将12V作为三端电源模块VR2(LM7805)的输入产生5V逻辑电源。图中的继电器K1和Q1、R3组成控制电路，通过单片机U1的PC7口对该电路三极管的基极进行控制，实现继电器的闭合与断开，继电器选用5V的双常开触点。R5，RW2、Q3组成电路完成警告与提示功能。由U1的PC6脚控制。

显示电路模块Ⅴ如图7所示，该电路主要完成热治疗头温度、定时时间的显示功能。在电路中，采用静态串行显示控制方式。U9至U13为串行LED驱动芯片74HC595，LED1至LED5为8段数码管，数据管的八段引脚与驱动芯片8位输出引脚相连.将所有驱动芯片74HC595的复位引脚加高电平上拉，各移位时钟信号引脚相连，各数据加载信号引脚相连，前一个74HC595的Q7’作为下一个芯片的输入，与数据输入引脚14相连接，依次类推。第一个LED驱动芯片的串行数据输入端与单片机的PB7连接，接收单片机U1发送的数据。移位时钟信号(驱动芯片的11引脚)与U1的PB6引脚连接，数据加载信号(12引脚)与PB5连接。

本发明的超声产生模块Ⅶ可以是本领域技术人员所公知的任何超声产生模块，能实现此功能的电路已广为本领域技术人员所熟知，因此此处不再赘述。

图9为本发明的超声波发生器的电路结构示意图，从图9可看出：超声波发生器1由振荡控制电路、功率放大电路、开关控制电路、电源电路组成；其中电源电路包括高压电源、开关电源和泵电源，高压电源的输出端与功率放大电路中的耦合变压器T1的初级输入端相连，开关电源的输出端分别与振荡控制电路中的集成电路U1和功率放大电路中的光电耦合器U2相连，泵电源输出端与增压泵3的输入端相连；开关控制电路包括固态继电器JIDQ、场效应管Q1和开关J3，开关J3与场效应管Q1及固态继电器JIDQ同时并接在振荡控制电路中集成电路U1的第9脚上，振荡控制电路中集成电路U1的第6脚与功率放大电路中的光电耦合器u2的输入端连接，功率放大电路中的高频变压器T1输出端与压电陶瓷15相连。

结合图2、图9可知：在开关控制电路中场效应管Q1与增压泵22相连，可控制增压泵22的开关；固态继电器JIDQ的输出端与电磁阀21相连，用于控制电磁阀21；开关J3安装在手柄8上，它是冲洗机的总开关。

如图9所示：电源电路包括高压电源、开关电源和泵电源，其中高压电源的输入端分别开关J3和泵电源的变压器T2初级相连，高压电源的输出端与开关电源集成块的7、8脚相连，开关电源集成块的1脚与泵电源的地线连接。高压电源采用桥式整流电路，它所产生的400V电压供给功率放大部分耦合变压器T1的初级。泵电源由变压器T2和桥式整流电路组成，产生24V直流电供给增压泵3。开关电源产生5V和12V直流电分别作为集成电路U1和光电耦合器U2的工作电压。

振荡控制电路由超声控制专用集成电路U1及其外围电路组成，产40ktlz(压电陶瓷的谐振频率)的正弦波信号与光电耦合器U2相连。此外可通过调节RW平调整输出正弦波的频率。

功率放大及控制电路由光耦合器u2、场效应管Q2、高频变压器T1以及电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6组成。光电耦合器U2的输入端与集成电路U1的输出端相连，它不仅将正弦波信号耦合到场效应管Q2，并能实现强弱电的隔离。场效应管Q2和变压器T1起功率推动及放大作用，输出电压幅值可达200V-400V。电阻R2的作用是过流保护，电阻R3的作用是输出短路保护，电阻R4、R5、R6用于功率控制，通过调节其电阻值可改变输出功率的大小。变压器T1的次级输出幅值为200V-400V的正弦波作为压电陶瓷片15的激励源，该正弦波信号与压电陶瓷片15相连。

图10所示的超声清创清洗机系统的清洗系统包括药水供给系统31以及与所述药水供给系统31相连接的喷枪32。

对于本领域技术人员熟知的是，本发明的药水供给系统31既可以是容器也可以是槽体等盛放液体的设备，并且该药水供给系统31可以包含一个或多个容器或槽体。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种超声清创清洗机系统，其特征在于，包括：超声喷射装置、与超声喷射装置流体连接的供液系统和臭氧泵、与超声喷射装置电连接的超声波发生器以及清洗系统，其中，

超声喷射装置包括超声喷头，该超声喷头包括：超声换能器，该超声换能器将超声波发生器发出的超声信号转换成机械信号；处于超声喷头内部的喷嘴内腔；与超声换能器连接并深入超声喷头的喷嘴内腔内的变幅杆，该变幅杆放大机械信号；设置在超声喷头上与喷嘴内腔连接的进水口；以及用以喷出液体的喷嘴；

所述清洗系统包括药水供给系统以及与所述药水供给系统相连接的喷枪。

2.如权利要求1所述的超声清创清洗机系统，其特征在于，所述供液系统包括容器、连接在该容器及超声喷射装置之间的液流控制器，该液流控制器控制容器至超声喷射装置的液流。

3.如权利要求2所述的超声清创清洗机系统，其特征在于，所述液流控制器包括电磁阀及与该电磁阀串接的增压泵，该电磁阀连接至容器。

4.如权利要求3所述的超声清创清洗机系统，其特征在于，所述供液系统还包括加热器，该加热器设置在容器和超声喷头之间用以对液体进行加热。

5.如权利要求4所述的超声清创清洗机系统，其特征在于，所述加热器为微波加热器。

6.如权利要求1-5中任一项所述的超声清创清洗机系统，其特征在于，所述喷嘴内腔结构为梯形。

7.如权利要求1-5中任一项所述的超声清创清洗机系统，其特征在于，所述超声换能器为压电陶瓷换能器。

8.如权利要求7所述的超声清创清洗机系统，其特征在于，所述超声喷头还包括散热片，压电陶瓷换能器位于散热片和变幅杆之间。

9.如权利要求8所述的超声清创清洗机系统，其特征在于，所述超声喷头还包括盖帽、弹簧、螺栓、垫圈和外壳，其中，盖帽经弹簧与散热片相连，散热片通过垫圈和螺栓与压电陶瓷换能器及变幅杆相连，压电陶瓷换能器与超声喷头的外壳相连。

10.如权利要求9所述的超声清创清洗机系统，其特征在于，所述超声喷射装置还包括与超声喷头连接的手柄以及设置于该手柄上用于控制超声清创清洗机系统的开关。

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