CN103784246A - 一种可调恒温冰敷面具装置和该装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可调恒温冰敷面具装置和该装置的控制方法，通过接收调节装置发送的温度数据预设值和时间数据预设值；判断实时温度数据与温度数据预设值相同时，暂停制冷；使得温度恒定，在判断实时时间数据与时间数据预设值相同时，停止制冷。本发明提供的可调恒温冰敷面具装置和该装置的控制方法，无需更换冰袋，且能彻底解放使用者的双手，十分实用。同时，其可控性能让使用者自行调节适当的温度，满足不同的需要。该设计不仅能满足日常的冰敷消肿需求，也能用于低温美容。

Description

一种可调恒温冰敷面具装置和该装置的控制方法

技术领域

本发明涉及冰敷技术领域，特别涉及一种可调恒温冰敷面具装置和该装置的控制方法。

背景技术

在医学领域，经多年的临床应用，激光在诊断及治疗方面取得了令人瞩目的成就。随后医学工作者相继发明了各种类型的激光机器，使激光在整形美容外科也取得了广泛应用。由于激光能产生高能量，聚焦精确的单色光，具有一定的穿透力，作用于人体组织时能在局部产生高热量。激光美容就是利用激光这一特点，去除或破坏目标组织，达到美容治疗的目的。尽管激光治疗具有安全性高、创伤小、出血少这样的优点，但术后被治疗部位往往会出现红肿现象。如今大部分患者都只能采取冰敷的方式来缓解。

冰敷要求患者手持冰块长达一两个小时，对于男性尚显过长，更何况冰敷患者更多的是对于整形美容需求更大的女性。除此之外，为了冰敷的效果，中间还需多次更换冰块，过程繁琐。由于人为的原因，这样的冰敷也无法使面部受冷均匀，直接影响到消肿的效果。

长时间手持式冰敷的不便和效果不佳。患者常常因此苦不堪言，但又没有更好地办法。激光美容冰敷已成为一个难题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种可调恒温冰敷面具装置和该装置的控制方法，以贴合人体面部的“面具”代替冰袋，能使面部受冷均匀，显著地提高冰敷的效果。

为达到上述目的，本发明提供了一种可调恒温冰敷面具装置，包括PC材料制成的与人体面部贴合的面具本体、制冷驱动装置、控制系统和调节装置；

所述面具本体的空腔中内置制冷片组，所述制冷片组通过制冷驱动装置与控制系统连接；

紧邻制冷片组的一端设有散热体和温度采集器，所述散热体和温度采集器分别与控制系统相连；所述控制系统与调节装置连接。

进一步的，所述制冷片组包括多个制冷片，所述制冷片为导热片，分为吸热面和散热面，所述制冷片组成“品”字形排列，分别分布于面具本体的上部和左右两侧。

进一步的，所述散热体为风扇或石墨散热贴中的一种或多种。

进一步的，所述面具本体表面设有显示装置，所述显示装置与控制系统连接。

进一步的，所述控制系统与判断装置连接，用于判断实时温度数据与温度数据预设值是否相同；判断实时时间数据与时间数据预设值是否相同。

进一步的，所述制冷驱动装置为电机驱动，用于驱动制冷片的运行。

进一步的，还包括电源模块，用于为该装置供电。

本发明还提供了一种可调恒温冰敷面具装置的控制方法，包括：

接收调节装置发送的温度数据预设值和时间数据预设值；

判断实时温度数据与温度数据预设值相同时，暂停制冷；

判断实时时间数据与时间数据预设值相同时，停止制冷。

进一步的，所述接收调节装置发送的温度数据预设值和时间数据预设值之后，还包括：

接收温度采集器发送的实时温度数据，计算实时温度数据与温度数据预设值的差值；

向控制系统发送所述差值。

进一步的，所述暂停制冷之后还包括：

判断实时温度数据高于温度数据预设值时，继续制冷。

本发明提供的可调恒温冰敷面具装置和该装置的控制方法，无需更换冰袋，且能彻底解放使用者的双手，十分实用。同时，其可控性能让使用者自行调节适当的温度，满足不同的需要。该设计不仅能满足日常的冰敷消肿需求，也能用于低温美容。

附图说明

图1是本发明提供的可调恒温冰敷面具装置结构示意图。

图2是本发明提供的可调恒温冰敷面具装置方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，

本发明提供了一种可调恒温冰敷面具装置，包括PC材料制成的与人体面部贴合的面具本体1、制冷驱动装置2、控制系统3和调节装置4；

所述面具本体的空腔中内置制冷片组5，所述制冷片组5通过制冷驱动装置2与控制系统3连接；

面具本体选用PC塑料材质，该材质可塑性强，密度较小，能使面具轻量化，传热性强，能短时间内将低温均匀传递覆盖面具，并且该材质还可与人体皮肤直接接触符合本作品最终要求。

外形部分考虑到佩戴和散热等原因，使用双层材料，在两层之间放入制冷片组，并且在其中放入风扇或石墨散热贴以达到散热目的，另一方面双层材料能有效隔绝热量，防止了人体触碰散热片背面高温部分的意外的发生。总体外观上，面具会贴合鼻梁，露出嘴巴和鼻子为呼吸而用，其他部分会在保证硬度的情况下尽量贴合人体表面，使制冷效率最大化。

本实施例中采用L298作为制冷片驱动。

L298是一款单片集成的高电压、高电流、双路全桥式电机驱动，设计用于连接标准TTL逻辑电平，驱动电感负载（诸如继电器、线圈、DC和步进电机）。L298提供两个使能输入端，可以在不依赖于输入信号的情况下，使能或禁用L298器件。L298低位晶体管的发射器连接到一起，而其对应的外部端口则可用来连接一个外部感应电阻。L298还提供一个额外的电压输入，所以其逻辑电路可以工作在更低的电压下。

L298具有以下特性：

（1）工作电压可高达46V

（2）总DC电流达4A

（3）低饱和电压

（4）具有过温保护功能

（5）逻辑“0”输入电压高达1.5V(高抗噪性)

以上特性符合系统设计的需求。设计中，一片制冷片通过一片L298两路驱动并联使用，以获得更大驱动电流，三片L298的控制端口并联，由单片机一路PWM控制。

HT32F1755/1765/2755 系列 Holtek 单片机是一款基于 ARM?CortexTM-M3 处理器内核的 32 位高性能低功耗单片机。CortexTM-M3 是把嵌套向量中断控制器 (NVIC)，系统节拍定时器(SysTickTimer) 和先进的调试支持紧紧结合在一起的新一代处理器内核特性，本实施例中选用HT32F1765单片机进行控制。

紧邻制冷片组5的一端设有散热体6和温度采集器7，所述散热体6和温度采集器7分别与控制系统3相连；所述控制系统3与调节装置4连接。

温度采集器采用DS1820数字温度计。

DS18B20 “一线总线”数字化温度传感器支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55°C~+125°C，在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于各种环境的现场温度测量。DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0.5°C。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。

进一步的，所述制冷片组5包括多个制冷片，所述制冷片为导热片，分为吸热面和散热面，所述制冷片组成“品”字形排列，分别分布于面具本体的上部和左右两侧。

本发明做了多组实验，综合比较各种制冷方式，决定采用三片制冷片来制冷面具，制冷片在面具上成“品”字形分布时能保证面具制冷均匀。

制冷片也叫热电半导体制冷组件，帕尔贴等。因为制冷片分为两面，一面吸热，一面散热，只是起到导热作用，本身不会产生冷，所以又叫致冷片，或者说应该是叫致冷片。

半导体制冷片作为特种冷源，在技术应用上具有以下的优点和特点：

不需要任何制冷剂，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。

半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统。

半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差。

半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小，但组合成电堆，用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话，功率就可以做的很大，因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。

半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现。

调节装置选用电位器设计电路，通过调节电压，送到单片机AD接口，达到温度的调节。使用者可通过温度调节模块调节给定温度。

进一步的，所述散热体6为风扇或石墨散热贴中的一种或多种。

进一步的，所述面具本体1表面设有显示装置，所述显示装置与控制系统连接。

简化的显示部分，只是为了能直观显示使用时间，可采用4位数码管显示小时/分钟。

采用单片机计数器计时，设置中断、查询等，充分利用了单片机软、硬件资源。

还可以使用显示屏，用来显示实时温度数据、温度数据预设值、实时时间数据、时间数据预设值。

进一步的，所述控制系统与判断装置连接，用于判断实时温度数据与温度数据预设值是否相同；判断实时时间数据与时间数据预设值是否相同。

进一步的，所述制冷驱动装置为电机驱动，用于驱动制冷片的运行。

进一步的，还包括电源模块，用于为该装置供电。

系统中各模块电源采用12V开关电源，制冷片驱动电源直接用12V，其余5V、3.3V电压由开关电源降压得到。为保证供电质量，开关电源购买成品。

开关电源具有以下优点：

（1）体积小、重量轻：由于没有工频变压器，所以体积和重量只有线性电源的20～30%。

（2）功耗小、效率高：功率晶体管工作在开关状态，所以晶体管上的功耗小，转化效率高，一般为60～70%，而线性电源只有30～40%。

使用者通过调节装置设定好给定温度后，单片机产生控制信号控制制冷驱动装置，从而驱动制冷片制冷面具本体，温度采集器实时检测面具温度，通过与给定误差信号比较产生误差信号，误差信号反馈给单片机，单片机则不断调整控制信号，直到面具保持在给定温度。于此同时，面具上显示使用者已使用时间，便于医护人员检查使用者面部冰敷效果。

如图2所示，本发明还提供了一种可调恒温冰敷面具装置的控制方法，包括：

S1：接收调节装置发送的温度数据预设值和时间数据预设值；

S2：判断实时温度数据与温度数据预设值相同时，暂停制冷；

S3：判断实时时间数据与时间数据预设值相同时，停止制冷。

进一步的，所述接收调节装置发送的温度数据预设值和时间数据预设值之后，还包括：

接收温度采集器发送的实时温度数据，计算实时温度数据与温度数据预设值的差值；

向控制系统发送所述差值。

进一步的，所述暂停制冷之后还包括：

判断实时温度数据高于温度数据预设值时，继续制冷。

需要长时间冰敷的患者，只需戴上面具，并将面具调节到某一适当的温度，面具便自动工作，达到设定温度后保持恒定。由于面具内部材料良好的导热性，能使面部的各个角落能被制冷均匀，达到良好的冰敷效果。面具外表面有显示装置显示工作的时间，当患者中途按下暂停键时计时停止，重新开始后计时也会随之启动。这样能极大地方便医院的护士或患者自己了解到已冰敷的时间。该设计成本较低，具有冰敷效果均匀、操作简单、智能实用等优点，满足不同的需要。不仅能满足日常的冰敷消肿需求，也能用于低温美容等其他领域。

本发明提供的可调恒温冰敷面具装置和该装置的控制方法，无需更换冰袋，且能彻底解放使用者的双手，十分实用。同时，其可控性能让使用者自行调节适当的温度，满足不同的需要。该设计不仅能满足日常的冰敷消肿需求，也能用于低温美容。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可调恒温冰敷面具装置，其特征在于，包括PC材料制成的与人体面部贴合的面具本体、制冷驱动装置、控制系统和调节装置；

所述面具本体的空腔中内置制冷片组，所述制冷片组通过制冷驱动装置与控制系统连接；

紧邻制冷片组的一端设有散热体和温度采集器，所述散热体和温度采集器分别与控制系统相连；所述控制系统与调节装置连接。

2.如权利要求1所述的可调恒温冰敷面具装置，其特征在于，所述制冷片组包括多个制冷片，所述制冷片为导热片，分为吸热面和散热面，所述制冷片组成“品”字形排列，分别分布于面具本体的上部和左右两侧。

3.如权利要求1所述的可调恒温冰敷面具装置，其特征在于，所述散热体为风扇或石墨散热贴中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的可调恒温冰敷面具装置，其特征在于，所述面具本体表面设有显示装置，所述显示装置与控制系统连接。

5.如权利要求1所述的可调恒温冰敷面具装置，其特征在于，所述控制系统与判断装置连接，用于判断实时温度数据与温度数据预设值是否相同；判断实时时间数据与时间数据预设值是否相同。

6.如权利要求1所述的可调恒温冰敷面具装置，其特征在于，所述制冷驱动装置为电机驱动，用于驱动制冷片的运行。

7.如权利要求1所述的可调恒温冰敷面具装置，其特征在于，还包括电源模块，用于为该装置供电。

8.一种可调恒温冰敷面具装置的控制方法，其特征在于，包括：

接收调节装置发送的温度数据预设值和时间数据预设值；

判断实时温度数据与温度数据预设值相同时，暂停制冷；

判断实时时间数据与时间数据预设值相同时，停止制冷。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述接收调节装置发送的温度数据预设值和时间数据预设值之后，还包括：

接收温度采集器发送的实时温度数据，计算实时温度数据与温度数据预设值的差值；

向控制系统发送所述差值。

10.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述暂停制冷之后还包括：

判断实时温度数据高于温度数据预设值时，继续制冷。

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