CN106551727B - 具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置，包括力传感器、直流伺服电机、绕线轮和控制系统；其中，所述力传感器和所述绕线轮设置在所述直流伺服电机的输出轴上；所述绕线轮连接所述力传感器；所述控制系统电连接所述力传感器和所述直流伺服电机；所述力传感器用于检测绕线轮受到的拉紧力并将与所述拉紧力相对应的拉紧力电信号馈入控制系统；所述控制系统用于控制所述直流伺服电机的运动。本发明具有结构简单、成本低、设定灵活、智能化程度高及适合任意形状及大小外部伤口的特点。

Description

具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置

技术领域

本发明涉及医疗电子技术，具体地，涉及一种具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置。

背景技术

人在日常生活及工作当中难免碰到意外伤害。在意外伤害中，尤其是较大尺寸的外伤创口占到相当大一部分比例。除尺寸大难以直接缝合外，如何促进这些较大尺寸的伤口较快愈合，并预防感染成为外科医生一个非常棘手的问题。为促进伤口愈合并避免感染，科研及工程人员设计了大量的促愈合药物及相关的医疗器械。

经对现有技术的文献检索发现，张升平申请的发明专利“皮肤伤口锁合器”(申请号:201010189559.5，公开号:CN101828939A)，公开了一种可促进皮肤伤口愈合并可任意调节伤口缝合力的皮肤伤口锁合器。该皮肤伤口锁合器包括设置在皮肤伤口两侧的支撑结构及在支撑结构上方布置有至少一个锁紧装置，所述锁紧装置包括锁条以及设置在支撑结构上的锁扣，锁条活动连接在锁扣内，在锁扣上设置有锁紧件，所述锁紧件可将锁条锁紧或松动配合在锁扣内。由于锁紧件的设置，使得医生可通过控制锁紧件而使锁条松动配合在锁扣内，能任意将支撑结构与锁紧装置往靠近皮肤伤口的方向移动或远离皮肤伤口的方向移动，在移动好以后，又通过锁紧件将锁条锁紧在锁扣内，从而达到任意调节皮肤伤口缝合力的目的，适合在皮肤伤口的愈合治疗中推广应用。其不足在于：结构较为复杂，包括支撑结构，锁紧装置及锁扣等；需要医生手动控制锁紧件而使锁条松动配合在锁扣内，无自动调节功能；因尺寸和结构限制，无法在较大尺寸伤口上使用，需要较多的尺寸规格方可满足临床需要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置。

根据本发明提供的具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置，包括力传感器、直流伺服电机、绕线轮和控制系统；

其中，所述力传感器和所述绕线轮设置在所述直流伺服电机的输出轴上；所述绕线轮连接所述力传感器；所述控制系统电连接所述力传感器和所述直流伺服电机；

所述力传感器用于检测绕线轮受到的拉紧力并将与所述拉紧力相对应的拉紧力电信号馈入控制系统；所述控制系统用于控制所述直流伺服电机的运动。

优选地，还包括支座和底座；所述支座包括相邻设置的第一支座和第二支座；

所述直流伺服电机设置在所述第一支座上；所述力传感器设置在所述第二支座；所述绕线轮设置在所述第一支座和所述第二支座之间；

所述支座、所述力传感器、所述直流伺服电机、所述绕线轮和所述控制系统均设置在所述底座上。

优选地，还包括显示触摸装置；

其中，所述显示触摸装置电连接所述控制系统；所述显示触摸装置设置在所述底座上。

优选地，还包括电源模块；

其中，所述电源模块用于为力传感器、直流伺服电机、显示触摸装置及控制系统提供电能。

优选地，所述控制系统包括电源管理芯片、主控芯片MCU、信号调理电路、RS232接口芯片、电机驱动芯片、所述网络接口芯片和无线通信芯片；

其中，所述电源管理芯片与电源模块相连；所述电源管理芯片用于为所述主控芯片MCU、所述信号调理电路、所述RS232接口芯片、所述电机驱动芯片、所述网络接口芯片以及所述无线通信芯片提供所需的工作电压；

所述力传感器通过所述信号调理电路连接所述主控芯片MCU的A/D引脚；所述信号调理电路用于将所述拉紧力电信号依次进行整形、滤波及限幅馈入主控芯片MCU；所述主控芯片MCU通过RS232接口芯片与显示触摸装置相连；所述网络接口芯片和无线通信芯片连接所述与主控芯片MCU。

优选地，所述电源管理芯片采用型号为LM1117-3.3单端稳压芯片；

所述主控芯片MCU采用型号为LPC2103ARM芯片；

所述RS232接口芯片采用型号为SP3232的接口芯片；

所述电机驱动芯片采用型号为L7010R的单通道电机控制驱动芯片；

所述网络接口芯片采用型号为ENC28J60的Internet接口芯片；

所述无线通信芯片采用型号为nRF903芯片高性能单片收发芯片。

优选地，还包括外壳；所述外壳设置在所述底座上；

外壳用于包裹力传感器、绕线轮、支座、直流伺服电机、显示触摸装置、控制系统和电源模块。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明具有结构简单、成本低、设定灵活、智能化程度高及适合任意形状及大小外部伤口的特点；

2、本发明上电后在显示触摸装置上设定期望的拉紧力，即可自动、高效、高精度的维持该拉紧力，并在该拉紧力超过一定误差范围后进行自动调节；

3、本发明采用具有片上时钟电路、复位电路的单片机为主控芯片，无需外部时钟电路和复位电路即可稳定工作，大大提高了控制系统的EMC/EMI性能；

4、本发明具有网络接口及无线通信功能，易于实现网络监控和远程监控功能。因结构简单，即可固定在医疗床上使用，也可作为便携装置使用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构图；

图2为本发明中控制系统示意图。

图中：

1 为底座；

2 为力传感器；

3 为绕线轮；

4 为支座；

5 为直流伺服电机；

6 为显示触摸装置；

7 为控制系统；

8 为电源模块；

9 为电源管理芯片；

10 为主控芯片MCU；

11 为信号调理电路；

12 为RS232接口芯片；

13 为电机驱动芯片；

14 为所述网络接口芯片；

15 为无线通信芯片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本实施例中，本发明提供的具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置，包括力传感器2、直流伺服电机5、绕线轮3和控制系统7；其中，所述力传感器2和所述绕线轮3设置在所述直流伺服电机5的输出轴上；所述绕线轮3连接所述力传感器2；所述控制系统7电连接所述力传感器2和所述直流伺服电机5；所述力传感器2用于检测绕线轮3受到的拉紧力并将与所述拉紧力相对应的拉紧力电信号馈入控制系统7；所述控制系统7用于控制所述直流伺服电机5的运动。

本发明提供的具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置，还包括支座4和底座1；所述支座4包括相邻设置的第一支座和第二支座；所述直流伺服电机5设置在所述第一支座上；所述力传感器2设置在所述第二支座；所述绕线轮3设置在所述第一支座和所述第二支座之间；所述支座4、所述力传感器2、所述直流伺服电机5、所述绕线轮3和所述控制系统7均设置在所述底座1上。本发明提供的具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置，还包括显示触摸装置6；其中，所述显示触摸装置6电连接所述控制系统7；所述显示触摸装置6设置在所述底座1上。本发明提供的具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置还包括外壳；所述外壳设置在所述底座1上；外壳用于包裹力传感器2、绕线轮3、支座4、直流伺服电机5、显示触摸装置6、控制系统7和电源模块8。

本发明提供的具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置，还包括电源模块8；其中，所述电源模块8用于为力传感器2、直流伺服电机5、显示触摸装置6及控制系统7提供电能。

所述控制系统7包括电源管理芯片9、主控芯片MCU10、信号调理电路11、RS232接口芯片12、电机驱动芯片13、所述网络接口芯片14和无线通信芯片15；

其中，所述电源管理芯片9与电源模块8相连；所述电源管理芯片9用于为所述主控芯片MCU10、所述信号调理电路11、所述RS232接口芯片12、所述电机驱动芯片13、所述网络接口芯片14以及所述无线通信芯片15提供所需的工作电压；

所述力传感器通过所述信号调理电路11连接所述主控芯片MCU10的A/D引脚；所述信号调理电路11用于将所述拉紧力电信号依次进行整形、滤波及限幅馈入主控芯片MCU10，进而生成拉紧力数字信号；所述主控芯片MCU10通过RS232接口芯片12与显示触摸装置6相连；所述网络接口芯片14和无线通信芯片15连接所述与主控芯片MCU10。主控芯片MCU10经UART接口与RS232接口芯片12相连，在显示触摸装置6上显示当前拉紧力及报警信息，主控芯片MCU10接收在显示触摸装置6上设定的拉紧力数据。在本实施例中，主控芯片MCU 10的I/O引脚通过电机驱动芯片13与直流伺服电机5相连，根据当前拉紧力数据进行拉紧力调节和控制直流伺服电机5。网络接口芯片14经同步串口SPI0与主控芯片MCU 10相连，将当前拉紧力数据及报警信息发送到远程控制系统，并接收远程控制系统上设定的拉紧力数据。无线通信芯片15经同步串口SPI 1与主控芯片MCU 10相连，将当前拉紧力数据及报警信息发送到远程控制系统，并接收远程控制系统上设定的拉紧力数据。

在本实施例中，所述电源管理芯片9采用型号为LM1117-3.3单端稳压芯片；，LM1117-3.3芯片为National Semiconductor公司的+3.3V单端稳压芯片。主要参数：最大输入电压20V，最大输出电流1.2A。

所述主控芯片MCU10采用型号为LPC2103ARM芯片；LPC2103为NXP公司生产的ARM7TDMI核ARM芯片。主要参数:I/O工作电压3.3V，ARM核工作电压1.8V，16/32位工作方式，32kFlash，最大工作频率70MHz，IAP/ISP功能等。

所述RS232接口芯片12采用型号为SP3232的接口芯片；SP3232为Sipex公司生产的RS232/TTL接口芯片。主要参数:工作电压3.0至5.0V，数据传输率不小于120kbps，待机电流小于1uA。

所述电机驱动芯片13采用型号为L7010R的单通道电机控制驱动芯片；L7010R为通络公司生产的单通道电机控制驱动芯片。主要参数：输入电压1.8至7V，输出电流2A，正反转及刹车功能等。

所述网络接口芯片14采用型号为ENC28J60的Internet接口芯片；ENC28J60芯片为Microchip公司生产的Internet接口芯片。主要参数：工作电压3.3V，IEEE802.3协议，8kSRAM，25MHz工作频率，10M bps SPI接口，支持10BASE-T网络接口。

所述无线通信芯片15采用型号为nRF903芯片高性能单片收发芯片。nRF903芯片为Nordic公司生产的高性能单片收发芯片。主要参数：工作电压2.7至3.3V，433/868/915MHzISM频段，GMSK调制方式，灵敏度100dBm，最大通信速率17.2kbps。

本发明提供的具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置，具体工作过程如下：

步骤1：伤口缝合及前期准备。伤口缝合线一端固定在伤口辅助愈合装置上，另一端沿伤口外沿上下缝合一周后绕在与直流伺服电机和力传感器相连的绕线轮上。

步骤2：系统上电与拉紧力设定。本发明提供的具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置上电后在显示触摸装置上设定相应的拉紧力，主控芯片MCU经电机驱动芯片驱动直流伺服电机工作，使拉紧力维持在设定值。

步骤3：拉紧力调节。因肢体移动导致的拉紧力大于或小于一定范围的设定值时，主控芯片MCU在显示/触摸装置上显示报警信号，直流伺服电机转动将拉紧力维持在设定值上，并限制在一定误差范围内。

步骤4：显示及远程控制。力传感器检测到的拉紧力馈入控制系统，经信号调理电路处理后馈入主控芯片MCU，再经A/D变换等处理后显示在显示触摸装置上。同时，经网络接口及无线通信功能将拉紧力数据及报警信息发送至远程控制系统，也可在远程控制系统上输出新的拉紧力数值，实现远程监控、设定及报警显示功能。

本实施例中，因主控芯片MCU10内含时钟电路和复位电路，单片机电路d中MC9S08SH8单片机U6无需外部时钟电路和复位电路即可正常工作。在节省硬件成本和电路板面积的同时，提高了系统的EMC(Electro Magnetic Compatibil ity，电磁兼容性)和EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)能力。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置，其特征在于，包括力传感器(2)、直流伺服电机(5)、绕线轮(3)和控制系统(7)；

其中，所述力传感器(2)和所述绕线轮(3)设置在所述直流伺服电机(5)的输出轴上；所述绕线轮(3)连接所述力传感器(2)；所述控制系统(7)电连接所述力传感器(2)和所述直流伺服电机(5)；

所述力传感器(2)用于检测绕线轮(3)受到的拉紧力并将与所述拉紧力相对应的拉紧力电信号馈入控制系统(7)；所述控制系统(7)用于控制所述直流伺服电机(5)的运动；所述具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置，还包括支座(4)和底座(1)；所述支座(4)包括相邻设置的第一支座和第二支座；

所述直流伺服电机(5)设置在所述第一支座上；所述力传感器(2)设置在所述第二支座；所述绕线轮(3)设置在所述第一支座和所述第二支座之间；

所述支座(4)、所述力传感器(2)、所述直流伺服电机(5)、所述绕线轮(3)和所述控制系统(7)均设置在所述底座(1)上。

2.根据权利要求1所述的具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置，其特征在于，还包括显示触摸装置(6)；

其中，所述显示触摸装置(6)电连接所述控制系统(7)；所述显示触摸装置(6)设置在所述底座(1)上。

3.根据权利要求2所述的具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置，其特征在于，还包括电源模块(8)；

其中，所述电源模块(8)用于为力传感器(2)、直流伺服电机(5)、显示触摸装置(6)及控制系统(7)提供电能。

4.根据权利要求3所述的具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置，其特征在于，所述控制系统(7)包括电源管理芯片(9)、主控芯片MCU(10)、信号调理电路(11)、RS232接口芯片(12)、电机驱动芯片(13)、网络接口芯片(14)和无线通信芯片(15)；

其中，所述电源管理芯片(9)与电源模块(8)相连；所述电源管理芯片(9)用于为所述主控芯片MCU(10)、所述信号调理电路(11)、所述RS232接口芯片(12)、所述电机驱动芯片(13)、所述网络接口芯片(14)以及所述无线通信芯片(15)提供所需的工作电压；

所述力传感器通过所述信号调理电路(11)连接所述主控芯片MCU(10)的A/D引脚；所述信号调理电路(11)用于将所述拉紧力电信号依次进行整形、滤波及限幅馈入主控芯片MCU(10)；所述主控芯片MCU(10)通过RS232接口芯片(12)与显示触摸装置(6)相连；所述网络接口芯片(14)和无线通信芯片(15)连接主控芯片MCU(10)。

5.根据权利要求4所述的具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置，其特征在于，所述电源管理芯片(9)采用型号为LM1117-3.3单端稳压芯片；

所述主控芯片MCU(10)采用型号为LPC2103ARM芯片；

所述RS232接口芯片(12)采用型号为SP3232的接口芯片；

所述电机驱动芯片(13)采用型号为L7010R的单通道电机控制驱动芯片；

所述网络接口芯片(14)采用型号为ENC28J60的Internet接口芯片；

所述无线通信芯片(15)采用型号为nRF903芯片高性能单片收发芯片。

6.根据权利要求2所述的具有拉紧力自动检测功能的伤口辅助愈合装置，其特征在于，还包括外壳；所述外壳设置在所述底座(1)上；

外壳用于包裹力传感器(2)、绕线轮(3)、支座(4)、直流伺服电机(5)、显示触摸装置(6)、控制系统(7)和电源模块(8)。