CN103330992B - 辅助创面愈合的智能调节治疗系统 - Google Patents

Abstract

<b>本发明公开了一种辅助创面愈合的智能调节治疗系统，包括主控装置、引流装置和储液器，引流装置上装设有三个通路，一条通路连接负压发生器，一条通路连接压力传感器，另一条连接冲洗装置，负压发生器和压力传感器电连接控制单元，控制单元根据压力传感器传输数据调节负压发生器输出功率，电源模块与控制单元连接，用于装置供电。本发明中的压力传感器能够直接测量伤口表面的压力，反馈给控制单元的压力数值迅速、灵敏，使得控制单元调节负压发生器时处理直接、有效，电源模块对电源进行管理，提高了系统电源使用寿命和便携性。</b>

Description

辅助创面愈合的智能调节治疗系统

技术领域

本发明涉及创面负压治疗领域，具体涉及一种负压辅助愈合的智能调节装置。

背景技术

负压伤口治疗(negativepressurewoundtherapy，NPWT)是近二十年兴起的一种加快患者伤口愈合的新型方法，并已被广泛应用于一系列不易愈合伤口的治疗，包括急性、慢性、感染性伤口。利用负压治疗技术可以避免了病人在治疗期间频繁换药的痛苦，减少病人痛苦的同时又能避免开放换药的交叉感染的可能。更重要的是有效地缩短了创面的治愈时间。该技术在临床上的适用症主要是开放性骨折、各类皮肤和软组织的缺损、难以愈合的慢性创面(压力性溃疡、糖尿病足等)、烧伤创面、植皮后保护、各种烧伤创面等。

分析负压伤口治疗技术的兴起和发展，我们认为此技术分两个分支，第一个是负压封闭引流技术(vacuumsealingdrainage，VSD)，于1993年由德医师Fleischmann博士最先提出并应用于创面感染的预防与治疗。经过几年的发展，1997年出现了第二个负压伤口治疗技术，即由美医师Argenta倡导的真空辅助闭合(vacuum-assistedclosure，VAC)。两者均使用负压吸引的原理，但在方法和适用范围方面稍有不同。VSD要求负压值维持在60kPa(450mmHg)以上，就组成了高效引流系统。VSD是一种高效引流，体现在全方位、高负压下被引流区的“零积聚”，因而能有效预防术野积液，加快感染腔隙的闭合和感染创面的愈合。VAC倾向于利用小负压进行治疗。治疗压力范围为6.67-26.7Kpa(50-200mmHg)，一般负压值维持在16.67Kpa(125mmHg)左右。

负压辅助愈合治疗系统其研究的目标主要集中在两个方面：一方面是提高所维持的负压精度；另一方面主要是能够测量创口表面的负压及能够及时提示管路堵塞或漏气的发生。现在的产品主要采用的是瓶内测负压的原理来控制负压发生器的功率，不足之处在于系统无法有效检测出因为管路内堵塞而导致创口表面无法维持在设定的负压值下的情况，并且使用寿命都比较短。

发明内容

本发明目的是：提供一种负压辅助愈合治疗系统能够直接测量创口表面的压力，检测精度高，能自动的灵敏调节负压值，及时提示管路堵塞或者漏气的装置，并且提升装置使用寿命。

本发明的技术方案是：

一种辅助创面愈合的智能调节治疗系统，包括引流装置，引流装置上装设有两个通路，一条通路连接负压发生器，另一条通路连接压力传感器，所述负压发生器和压力传感器电连接控制单元，控制单元根据压力传感器传输数据调节负压发生器输出功率，电源模块与控制单元连接，用于装置供电。其中控制单元为MCU或CPU。

优选的，负压发生器上装设有脉宽调节(PWM)控制的无刷电机，控制单元运用PID算法并通过PWM来调节负压发生器输出功率。

优选的，还包括用来收集废液的储液器，其装设在负压发生器和引流装置之间，储液器内添加有凝固剂，防止废液泄漏。

优选的，引流装置还开设有一通路通过冲洗导管连接冲洗装置，所述冲洗导管上装设有管阀。

优选的，引流装置包括泡沫垫、贴膜、吸盘，吸盘贴在贴膜上，贴膜开有与吸盘相适应的孔，吸盘上开有通路。

优选的，控制单元连接按键，按键可以输入不同参数，显示屏连接控制单元，显示参数数值，并能够提示报警。

优选的，电源模块包括电源适配器、锂电池组，电源开关，其均与电源管理模块连接。电源管理模块连接有风扇。

本发明的优点是：

1.吸盘上有一条独立的通路连接压力传感器，压力传感器能够实时直接测量创口表面压力，而非间接的测量压力值，保证了测量数据真实性和准确性，测量的压力值能够快速的反馈给控制单元进行处理。

2.本发明与现有技术相比，利用了合理的PID算法，并且由PWM来控制负压发生器的输出功率，大大提升了负压发生器的使用寿命，现有技术的负压发生器的连续工作时间仅为6000小时，而本发明的负压发生器连续工作时间为10000小时以上。

3.储液器内装有如高倍率吸水的高分子树脂或其他无毒吸水材料等能够吸收水分的物质，防止储液罐内的积液飞溅到负压发生器内，造成负压发生器的损坏，而且能防止积液回流造成伤口的二次感染。

4.泡沫垫直接与伤口接触，能够帮助伤口愈合，贴膜封闭伤口使伤口表面产生密闭的环境，并且适合裁剪，贴合吸盘。

5.用外部交流电和锂电池组作为电源，电池管理模块对电源进行管理，在由外部交流电输入且锂电池组电量不足时，对锂电池组进行充电，这样提高锂电池组的使用寿命；由于锂电池组重量轻，充电迅速等特点，提高了系统的便携性。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例主控装置的示意图；

图2为本发明实施例引流装置的示意图；

图3为本发明实施例储液器的示意图；

图4为本发明工作流程图；

图5为本发明PID控制算法的方框图。

其中：1.主控装置；2.电源适配器；3.电源模块；4.电源开关；5.锂电池组；6.风扇；7.MCU；8.显示屏；9.按键；10.压力传感器；11.负压发生器；12.引流装置；13.吸盘；14.泡沫垫；15.贴膜；16.冲洗管阀；17.冲洗管接口；18.传感器接口；19.主管；20.单向阀；21.主管管阀；22.主管接口；23.储液器；24.引流输出口；25.引流输入口；26.储液罐。

具体实施方式

实施例：

如图1、图2和图3所示，图1为主控装置1的示意图，电源适配器2为系统提供稳定的电力供给，使系统能够正常稳定的运行，电源适配器2的接口J1-1连接电源管理模块3的接口J1-1。电源模块3对电源进行管理，以便使用直流电源时尽量延长电池寿命。电源模块3其功能还在于若在有外部电源输入且锂电池组5的电量不足时，电源管理模块3通过接口J3为锂电池组5提供充电管理，电源管理模块3能够检测充电时锂电池组5电池的温度若电池温度升高一定值电源管理模块3将停止对锂电池组5的充电。当温度下降到安全值以下后电源管理模块3恢复对锂电池组5的充电。电源管理模块3的接口J2连接电源开关4，电源开关4通过对电源管理模块3上电压的采样进行AD转换然后通过显示屏8显示电池组的剩余电量。电源管理模块3的接口J4连接风扇6，风扇6通过电源管理模块3的控制能够在锂电池组5充电的时候智能开启，这样有利于减少能源的消耗。电池组5在充电的时候会产生释放热量，通过风扇6来为电源管理模块3降温，使系统稳定地工作。电源开关4的功能还在于能够控制对MCU7的电能供给。电源管理模块3通过接口J5-1为MCU7提供电能。MCU7的主要功能在于信息的采集、处理及输出。MCU7通过接口J6-1连接显示屏8，显示屏8的功能在于MCU7通过系统处理过的信息显示设定的负压值(负压值以mmHg为单位)等数值，MCU7接口J8连接传感器10来实时检测显示创口表面的负压。MCU7的接口J7连接按键9，通过按键9来设定治疗的负压值、治疗时间和治疗模式，其信息可以在显示屏8上显示。MCU7的接口J9连接负压发生器11，负压发生器11是一种产生负压的发生器，通过脉宽调制PWM可以调节旋转式电机来控制功率的输出。MCU7可以通过压力传感器10反馈的数据及负压发生器11的输出功率来判断管路是否堵塞或者漏气等情况，若有漏气或者堵塞能够及时的关闭负压发生器11的功率输出保障病人的安全及可以在显示屏8上发生警报，提示医护人员。

图2为引流装置12的示意图，泡沫垫14可直接与伤口表面接触。泡沫垫14可以是聚乙烯醇(PVA)或聚氨酯(PU)材质的多孔高分子聚合物，泡沫垫14也可以是其他能够帮助伤口愈合的多孔材料。且泡沫垫14可以是含有银离子或其他能够抑制细菌的敷料。在将泡沫垫14放入伤口前，先将伤口表面进行消毒或清洗处理，也可以在泡沫垫14上涂抹细菌抑制剂。泡沫垫14根据伤口的实际大小裁剪成合适的大小放置在伤口表面然后使用贴膜15封闭伤口，贴膜15为弹性材料且单面有粘性的粘合剂，贴膜15使伤口表面产生密闭的环境。在贴膜15上开适合的孔贴上吸盘13，吸盘13上开设有三个通路，其中一个连接冲洗导管，冲洗管接口17连接冲洗装置，在伤口表面的渗出液不多或者管路不畅的情况下可以通过冲洗管接口17注射冲洗液，冲洗液可以为医用生理盐水，冲洗管阀16用来打开或者关闭冲洗导管，在需要清洗创口时连接冲洗管后打开冲洗管阀16；其中另外一个连接压力传感器10，传感器接口18与压力传感器10的接口对接，其主要功能在于使得压力传感器10能够准确的实时的检测伤口表面的负压，并将测量值反馈给MCU7；最后一个连接主管19，主管19与储液器23连接，储液器23如图3所示，主管接口22与引流输入口25相连接这样有利于储液罐26对伤口产生的渗出液的收集，储液罐26内可以含有能够吸收水分的物质，如高倍率吸水的高分子树脂或其他无毒吸水性材料，这样能够防止储液罐26内的积液飞溅到负压发生器10的体腔内而污染或损坏负压发生器10，以及可以防止积液的回流防止伤口的二次感染，储液罐26为透明或半透明的材质，这样有利于医护人员查看储液罐26内的积液量，储液罐26为由聚丙烯(PP)或聚氯乙烯(PVC)材料制成的瓶体，引流输出口24与负压发生器11的接口对接建立封闭的通路。主管19上还设置了单向阀20，以防管道内的积液倒流，冲洗管和主管19上装设有冲洗管阀16和主管管阀21，将其关闭，防止空气中的细菌污染管路防止创面二次感染。

本实施例中系统的工作步骤如下所述：

如图4所示，工作步骤为：

步骤一：启动系统，根据工作环境选择电源。可以选择锂电池组或者外部交流电。

步骤二：输入参数，用按键输入参数，设定治疗需要的压力值以及治疗时间，并且选择连续模式或者间歇模式。

步骤三：装置开始工作，计算系统工作总周期，通过MCU的定时中断来实时调度来处理：

1、按键的扫描，如果扫描到按键发生变化，进行步骤二，以此循环，直至工作结束；

2、显示屏的刷新；

3、创口表面负压的AD采样，压力传感器测量到的压力值，进行AD转换；

4、PID控制输出计算，根据判断决定输出；

5、脉宽调制PWM输出，根据PID控制输出来决定PWM输出；

其中2～5中任一项发生变化，MCU重新进行定时中断，以此循环，直至工作结束。

其中PID控制算法的步骤如图5所示为：

S1：初始化，加载一段固定脉冲时间，因为系统内存在较多气体，排出大部分气体，时间优选为5～60秒。

S2：压力采样，判断采集的压力值与设定压力值之间的关系；若相同或两者的误差在5％以内，固定PWM输出；若两者误差大于5％则进行步骤S3。

S3：采集的压力值与设定压力值不相同，判断采集压力值与设定压力值大小关系，

1、若大于设定压力值，且差值大于10％，则关闭PMW；若差值小于10％，则减小PMW10％的输出功率；并重新进行S2的操作，进行压力采样，以此循环，直至工作结束。

2、若小于设定压力值，差值小于10％，则PMW输出功率增加5％；若差值大于10％，则增加PMW10％的输出功率；并重新进行S2的操作，进行压力采样，以此循环，直至工作结束；如果经过设定时间后，仍未达到设定压力值，则进行漏气提醒。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种辅助创面愈合的智能调节治疗系统，其特征在于：包括引流装置，引流装置上装设有两个通路，一条通路连接负压发生器，另一条通路连接压力传感器，所述负压发生器和压力传感器电连接控制单元，控制单元根据压力传感器传输数据调节负压发生器输出功率，电源模块与控制单元连接，用于装置供电，负压发生器上装设有PWM控制的无刷电机，控制单元运用PID算法并通过PWM来调节负压发生器输出功率，PID控制算法包括以下步骤：

S1：初始化，加载一段固定脉冲时间以去除系统内气体；

S2：压力采样，若采集的压力值与设定压力值相同或两者的误差在5％以内则固定PWM输出，若采集的压力值与设定压力值两者误差大于5％则进行步骤S3；

S3：若采集的压力值大于设定压力值，且差值大于10％，则关闭PWM；若差值小于10％，则减小PWM10％的输出功率，并重新进行S2的步骤，进行压力采样，以此循环直至工作结束；若采集的压力值小于设定压力值，且差值小于10％，则PWM输出功率增加5％；若差值大于10％，则增加PWM10％的输出功率，并重新进行S2的步骤，以此循环直至工作结束；如果经过设定时间后系统内仍未达到设定压力值，则进行漏气提醒。

2.根据权利要求1所述的辅助创面愈合的智能调节治疗系统，其特征在于：所述控制单元为MCU或CPU。

3.根据权利要求1所述的辅助创面愈合的智能调节治疗系统，其特征在于：还包括用来收集废液的储液器，其装设在负压发生器和引流装置之间。

4.根据权利要求3所述的辅助创面愈合的智能调节治疗系统，其特征在于：储液器内添加有凝固剂，防止废液泄漏。

5.根据权利要求1所述的辅助创面愈合的智能调节治疗系统，其特征在于：引流装置还开设有一通路通过冲洗导管连接冲洗装置，冲洗导管上装设有管阀。

6.根据权利要求1所述的辅助创面愈合的智能调节治疗系统，其特征在于：引流装置包括泡沫垫、贴膜、吸盘，吸盘贴在贴膜上，贴膜开有与吸盘相适应的孔，吸盘上开有通路。

7.根据权利要求1所述的辅助创面愈合的智能调节治疗系统，其特征在于：控制单元连接按键，按键可以输入不同参数，显示屏连接控制单元，显示参数数值，并能够提示报警。

8.根据权利要求1所述的辅助创面愈合的智能调节治疗系统，其特征在于：电源模块包括电源适配器、锂电池组，电源开关，其均与电源管理模块连接。

9.根据权利要求8所述的辅助创面愈合的智能调节治疗系统，其特征在于：电源管理模块连接有风扇。