CN105640692A - 一种智能温控半导体冷敷仪 - Google Patents

Abstract

一种智能温控半导体冷敷仪，由水冷装置、导热底板及半导体制冷片组成，所述半导体制冷片设在导热底板上且半导体制冷片的制冷表面与导热底板贴合，所述水冷装置中的水冷头设在半导体制冷片散热面上。本发明利用半导体制冷片作为冷源，操作者可通过人机交互界面控制冷敷仪的工作状态，以达到冷敷温度、时间可调的工作效果。使用温度传感器，精确控制冷敷温度。本冷敷仪所述冷敷贴片部分，体积较小，并通过硅胶粘贴片贴合在患处表面皮肤，具有便于观察皮肤情况，满足小型伤口冷敷等优点。该冷敷仪不需要外部供电，可应用于医院治疗和户外的现场救援。

Description

一种智能温控半导体冷敷仪

技术领域

本发明涉及一种冷敷仪，特别涉及一种智能温控半导体冷敷仪。

背景技术

冷敷能够减轻疼痛、肿胀、炎性反应、血肿，减少机体能量消耗。然而传统的冷敷方法是将碎冰块，灌入橡胶冰袋。但是存在制作麻烦、重量大、不易固定、接触面积小、温度不能持续需要频繁更换、容易发生冻伤等问题，护理人员在临床使用时普遍发现达不到理想的冰敷效果。

近年来涌现出许多改进方法，以提高冷敷的有效性。①使用自冷式化学冰袋具有袋体重量轻，随时取用，随意塑型，操作简单、避免交叉感染等优点；②盐水冰袋和乙醇冰袋都具有低冰点的优点，不会结成冰块，具有提高接触面积，使用持续时间长，至少可以维持4小时在0℃以下，不需频繁更换的优点；③使用防雨绸布料制成袖带式，放置冰袋，提高接触面积，易于固定，也可以防止浸湿皮肤和敷料。这些新产品虽然克服了普通冰袋存在的部分缺点，但不容乐观的是它们也具有共同的缺点：温度不可控，冰袋使用初期过冷，可能发生冻伤，后期低温逐渐丧失，冷敷效果改善并不理想。

冷敷的温度不可控是临床难以解决的棘手问题，部分护理人员为防止意外冻伤，会在冰袋外包裹多层棉布或毛巾，力求不发生不良效应，但这大大减低了冷敷效果。使用一段时间过后冰袋温度逐渐回温不能维持冰敷效果，需要临床护理人员不停观察，增加护士工作量的同时也不能保证肢体处于持续冷敷效果。有研究表明持续冷敷比间断冷敷效果优良，恒温冷敷能够保持良好的冷敷效果，但恒温冷敷的冷敷头的固定存在问题，在使用过程中容易脱落。

发明内容

技术问题：本发明提供一种使用可靠且不易脱落的智能温控半导体冷敷仪。该冷敷仪可实现温度和时间可调，该冷敷仪的冷敷部分为贴片式的。

技术方案：一种智能温控半导体冷敷仪，水冷装置、导热底板及半导体制冷片，所述半导体制冷片设在导热底板上且半导体制冷片的制冷表面与导热底板贴合，所述水冷装置中的水冷头设在半导体制冷片散热面上。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本发明的使用安全，固定可靠，且不易脱落。本发明在使用时，是将导热底板粘贴在冷敷处，以半导体制冷片为冷源，半导体制冷片工作时产生的热由水冷装置带走，而水冷装置和半导体制冷片工作时平稳、安静，几乎无振动，有效的消除了产生脱落的因素，充分利用了水冷装置和半导体制冷片工作平稳、安静、无振动的特点，确保导热底板的固定可靠并能够保证冷敷仪使用时不脱落。

(2)冷敷贴片模式。所使用的硅胶粘贴片作为与皮肤接触的材料，具有柔软、弹性，不与伤口粘连，有较好的保护皮肤的作用，且为透明色便于观察皮肤情况。其重量较小，不会对患处造成压伤。可以满足小型伤口的冷敷的需要。具有方便，舒适，长效，刺激小等优点。

(3)温度可精确稳定控制。本发明使用PT100作为温度传感器，并使用PID算法控制制冷片，温度稳态误差较小。可用于探究低温冷敷最佳温度，建立安全冷敷标准。

(4)时间可控。本发明使用工作时间定时器作为时间控制单元，该工作时间定时器在设定目标工作时间后，将自行完成计时功能，直到达到设定时间，并发出清脆叮铃声，以表示工作结束。可用于探究低温冷敷最佳时间，形成临床治疗规范。

(5)响应迅速。半导体制冷片热惯性非常小，相比于水囊冷敷，可在很短时间内将冷敷贴片表面温度下降到目标温度。

(6)便携性。本发明采用锂电池供电，可应用于医院治疗和户外的现场救援的工作时长要求。

(7)本发明工作状态安静、无振动，不影响患者休息。

(8)拓展性强。本发明可针对冷敷面积大小选择合适数量和尺寸的冷敷贴片部分，以达到最好的冷敷效果。

(9)本发明可用于对人体冷敷安全标准做研究，得到冷敷的统一安全指标。使冷敷护理走向参数化，标准化。

附图说明

图1为本发明的整体系统框图。

图2为本发明的人机交互界面图

图3为本发明的冷敷贴片部分结构图

图4为本发明的微控制器软件流程图

图中有：锂电池1、电源开关2、电量指示灯3、显示温度数码管4、目标温度旋钮5、工作时间定时器6、微控制器7、继电器8、固态继电器9、散热水排11、带水箱的水泵12、水冷头13、温度传感器14、半导体制冷片15、铝底板16、不锈钢压片17、下双螺钉18、上盖板19和上双螺钉20。

具体实施方式

一种智能温控半导体冷敷仪，水冷装置10、导热底板16及半导体制冷片15，所述半导体制冷片15设在导热底板16上，所述半导体制冷片15设在导热底板16上且半导体制冷片15的制冷表面与导热底板16贴合，所述水冷装置10中的水冷头13设在半导体制冷片15散热面上。

所述冷敷仪还包括：

电源开关2，用于控制锂电池1对冷敷仪供电；

电量指示灯3，用于提示电池电量是否过低；

显示温度数码管4，用于实时反应冷敷贴片部分实际温度；

目标温度旋钮5，用于由操作者控制冷敷温度；

工作时间定时器6，用于设定冷敷时间，调节范围为0-90分钟。

所述冷敷仪包括：微控制器7，所述微控制器7通过对锂电池1电量的检测，选择是否点亮电量指示灯；根据目标温度旋钮5的目标温度值与温度传感器14的冷敷贴片部分实际温度值的对比，以得到是否进入制冷状态；微控制器7通过控制继电器8来控制散热系统的工作，通过固态继电器9来控制半导体制冷片15的工作；微控制器7还用于控制半导体制冷片15，使冷敷贴片部分实际温度值稳定于目标温度值。

所述水冷装置10包括散热水排11、带水箱的水泵12和水冷头13，其中散热水排11、带水箱的水泵12和水冷头13依次连接并构成水冷循环，水冷头13将半导体制冷片15产生的热量带入水冷循环中。

下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示为一种智能温控半导体冷敷仪的整体系统框图，该冷敷仪由仪器部分和外敷于患者患处的冷敷贴片部分组成；所述仪器部分与冷敷贴片部分之间为软连接。所述冷敷贴片部分利用半导体制冷片15作为冷源。冷敷贴片部分中的温度传感器14反馈冷敷贴片表面温度用于精确温控。所述冷敷贴片部分，体积较小，通过硅胶粘贴片贴合在患处表面皮肤，不影响患者正常活动。硅胶粘贴片具有良好导冷性，且其粘性可保证冷敷贴片部分与患处皮肤紧密贴合。

所述仪器部分包括由电源开关2，电量指示灯3，显示温度数码管4，目标温度旋钮5和工作时间定时器6组成的人机交互界面、由微控制器7，继电器8，固态继电器9组成的控制模块、散热水排11、带水箱的水泵12和锂电池1。

所述水冷装置10包括散热水排11、带水箱的水泵12和水冷头13，其中散热水排11、带水箱的水泵12和水冷头13构成水冷循环，水冷头13将半导体制冷片15产生的热量带入水冷循环中。

如图2所示，所述的人机交互界面包括电源开关2，电量指示灯3，显示温度数码管4，目标温度旋钮5和工作时间定时器6。其中的电源开关2控制锂电池对冷敷仪供电与否；电量指示灯3用于提示电池电量是否过低；显示温度数码管4实时反应冷敷贴片部分实际温度；目标温度旋钮5由操作者控制冷敷温度；工作时间定时器6用于设定冷敷时间，调节范围为0-90分钟。

如图3所示，所述冷敷贴片部分由水冷头13、温度传感器14、半导体制冷片15、铝底板16、不锈钢压片17、下双螺钉18、上盖板19和上双螺钉20组成。下双螺钉18通过不锈钢压片17依次将水冷头13、半导体制冷片15和铝底板16装配成冷敷贴片部分的工作体。水冷头13、半导体制冷片15和铝底板16之间的接触面均涂上一层导热硅脂，以加强散热性。将温度传感器插入铝底板16预设的侧边孔中，并用热熔胶固定。利用上双螺钉20将上盖板19与上述的工作体固连，即完成冷敷贴片部分的组装。

如图4所示，为微控制器软件流程图。开机后，在完成对微控制器初始化后，进入循环程序中。微控制器7通过对锂电池电量的检测，选择是否点亮电量指示灯；根据目标温度旋钮5的目标温度值与温度传感器14的冷敷贴片部分实际温度值的对比，以得到是否进入制冷状态。微控制器7通过控制继电器8来控制散热系统的工作，通过固态继电器9来控制半导体制冷片15的工作。微控制器7采用PID算法控制半导体制冷片15，使冷敷贴片部分实际温度值稳定于目标温度值。

本发明的一种智能温控半导体冷敷仪，所述人机交互界面，可以使操作者对仪器进行设定，控制冷敷仪工作状态。

本发明的一种智能温控半导体冷敷仪，所述的软连接为一条软管。该软管内包括水冷回路的两条水路，制冷片的电源线和温度传感器的传输线。

本发明的一种智能温控半导体冷敷仪，所述冷敷贴片部分，体积较小仅为55mm*30mm*20mm。通过硅胶粘贴片贴合在患处表面皮肤。

本智能温控半导体冷敷仪的使用方法：

1.根据患者患处的大小，合理选择硅胶粘贴片的尺寸。利用硅胶粘贴片将贴片冷敷部分贴于患处表面，并固定好。

2.操作者通过人机交互界面，打开电源开关2，此时显示温度数码管4显示当前冷敷处温度，旋转目标温度旋钮5至需要恒温冷敷的温度值，旋转工作时间定时器6至恒温冷敷的工作时间点。此时可听到定时器发出的滴答滴答的计时声。

3.此时患处表面温度逐步下降，该温度值可通过显示温度数码管4观察得到，在5分钟之内，将达到目标温度，并维持在0.3度的误差之内。

4.当听到定时器发出清脆的叮声时，则冷敷时间已到，此时冷敷仪不再制冷，可将冷敷贴片部分移开患者患处，完成恒温定时冷敷工作。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能温控半导体冷敷仪，其特征在于，水冷装置(10)、导热底板(16)及半导体制冷片(15)，所述半导体制冷片(15)设在导热底板(16)上且半导体制冷片(15)的制冷表面与导热底板(16)贴合，所述水冷装置(10)中的水冷头(13)设在半导体制冷片(15)散热面上。

2.根据权利要求1所述的智能温控半导体冷敷仪，其特征在于，在导热底板(16)上设有上盖(19)，所述半导体制冷片(15)和水冷装置(10)中的水冷头(13)位于上盖(19)内。

3.根据权利要求1或2所述的智能温控半导体冷敷仪，其特征在于，在导热底板(16)内设有温度传感器(14)。

4.根据权利要求3所述的一种智能温控半导体冷敷仪，其特征在于：所述冷敷仪还包括：

电源开关(2)，用于控制锂电池(1)对冷敷仪供电；

电量指示灯(3)，用于提示电池电量是否过低；

显示温度数码管(4)，用于实时反应冷敷贴片部分实际温度；

目标温度旋钮(5)，用于由操作者控制冷敷温度；

工作时间定时器(6)，用于设定冷敷时间，调节范围为0-90分钟。

5.根据权利要求4所述的智能温控半导体冷敷仪，其特征在于：所述冷敷仪包括：微控制器(7)，所述微控制器(7)通过对锂电池(1)电量的检测，选择是否点亮电量指示灯；根据目标温度旋钮(5)的目标温度值与温度传感器(14)的冷敷贴片部分实际温度值的对比，以得到是否进入制冷状态；微控制器(7)通过控制继电器(8)来控制散热系统的工作，通过固态继电器(9)来控制半导体制冷片(15)的工作；微控制器(7)还用于控制半导体制冷片(15)，使冷敷贴片部分实际温度值稳定于目标温度值。

6.根据权利要求1所述的一种智能温控半导体冷敷仪，其特征在于：所述水冷装置(10)包括散热水排(11)、带水箱的水泵(12)和水冷头(13)，其中散热水排(11)、带水箱的水泵(12)和水冷头(13)依次连接并构成水冷循环，水冷头(13)将半导体制冷片(15)产生的热量带入水冷循环中。