CN109907872B - 基于多传感器的骨关节炎患者用关节护理系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，公开了基于多传感器的骨关节炎患者用关节护理系统，包括支撑座，支撑座安装有加热箱，加热箱划分为气体加热室和液体加热室，气体加热室内设有第一温度传感器，液体加热室内设有第二温度传感器；气体加热室设有开口，开口连通有管道，管道内设有第一活塞，第一活塞连接有第一连接杆，第一连接杆连接有第一齿条；液体加热室设有第二活塞，第二活塞连接有第二连接杆，第二连接杆连接有第二齿条；第一齿条和第二齿条之间设有齿轮；液体加热室设有出水口，出水口连接有细管；还包括热敷带，出气管和细管分别连接热敷带，热敷带设有第三温度传感器和湿度传感器。本方案能够给关节处进行湿热敷设，提高了护理效果。

Description

基于多传感器的骨关节炎患者用关节护理系统

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，尤其涉及基于多传感器的骨关节炎患者用关节护理系统。

背景技术

骨关节炎是一种慢性退行性骨关节病，主要临床表现为受累疼痛和功能受限。近年来，有证据表明骨关节炎不仅影响患者的生活质量，还会增加并发症的发生率、死亡率及经济负担。随着人口老龄化程度的加剧，到2020年骨关节炎将成为世界上第四大致残性疾病。基于现有的临床证据和大数据结果，采取积极合理的医疗手段干预骨关节炎的发病与疾病进程，缓解疼痛症状有助于提高患者生活治疗，减少骨关节炎患者的经济负担。骨关节炎的发生与环境潮湿寒冷阴暗有关，因此日常生活中及时采取保暖，有助于缓解关节疼痛及肌肉痉挛等症状。湿热治疗又比干热进行关节炎的治疗有效，所以热敷是一种很好的风湿免疫用节护理手段。目前，多数关节护理装置均直接采用绑带的形式作用于关节处，绑带上镶嵌加热块，但这种加热方式的穿透力不如湿热法，护理效果不佳。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了基于多传感器的骨关节炎患者用关节护理系统，能够给关节处进行湿热敷设，提高了护理效果。

本发明的基础方案：基于多传感器的骨关节炎患者用关节护理系统，包括支撑座，所述支撑座固定有竖直设置的支撑杆，所述支撑杆固定有水平设置的支撑板；所述支撑座安装有加热箱，所述加热箱的内部水平设置有隔板，所述隔板将加热箱的内部划分为上部的气体加热室和下部的液体加热室，所述气体加热室内设置有气体加热装置和第一温度传感器，所述液体加热室内设置有液体加热装置和第二温度传感器；所述气体加热室的一侧设有开口，所述开口设有仅向气体加热室方向打开的单向阀，所述开口连通有管道，所述管道设有进气口，所述进气口设有进气阀，所述管道内设有第一活塞，所述第一活塞远离开口的一端连接有第一连接杆，所述第一连接杆伸出管道外部连接有第一齿条，所述第一齿条滑动连接在支撑板上；所述气体加热室设有出气口，所述出气口连接有出气管；所述液体加热室内竖直设有第二活塞，所述第二活塞连接有与第一连接杆同侧且平行的第二连接杆，所述第二连接杆连接有与第一齿条平行的第二齿条，所述第二齿条滑动连接在支撑板上；所述第一齿条和第二齿条之间设有齿轮，所述齿轮分别啮合第一齿条和第二齿条，所述齿轮连接有电机；所述液体加热室的下部设有进水口和出水口，所述进水口设有进水阀，所述出水口设有电磁阀，所述出水口连接有细管；还包括控制器和能够吸水透气的热敷带，所述出气管的自由端和细管的自由端分别连接热敷带，所述热敷带设置有第三温度传感器和湿度传感器；所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和湿度传感器分别连接控制器，所述控制器根据第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器的检测信号分别控制气体加热装置和液体加热装置工作，所述控制器根据湿度传感器的检测信号控制电磁阀启闭。

本基础方案的工作原理和有益效果：给患者进行关节护理时，由于出气管和细管连接热敷带，将出气管和细管设置一定长度，从而方便将热敷带移至并绑在患者护理的关节处。打开气体加热装置和液体加热装置，气体加热装置对气体加热室内的气体加热，液体加热装置对液体加热室内的液体加热。启动电机，电机带动齿轮正反转动，一方面利用第一齿条、第一连接杆、第一活塞和管道给气体加热室注入气体，气体经过气体加热装置加热后传输至热敷带中；另一方面利用第二齿条、第二连接杆和第二活塞将加热的液体传输至热敷带中，最终实现了关节的热敷护理。

第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器分别检测气体加热室、液体加热室和热敷带的温度，控制器根据检测的温度信号分别控制气体加热装置和液体加热装置工作，以达到热敷时的适合温度。

热敷带上还设有湿度传感器，湿度传感器检测热敷带的湿度是否达到适合湿度，控制器根据检测的湿度信号控制电磁阀的启闭，从而控制加热的液体注入热敷带的量，使得热敷带达到热敷时的适合湿度。

本方案基于多传感器和加热的气体与液体相互结合的形式实现热敷，液体可以直接使用水或水中和的药液，通过湿度传感器控制液体注入热敷带的量，加热的气体有效维持热敷带的温度，避免热敷带注入的液体冷却得快，提高了关节护理的效益。当热敷带的湿度降低到一定程度后，再向热敷带注入液体，直至热敷带的湿度合适，该方式合理利用了水资源。由于热敷带的温度是由气体和液体两种温度结合形成，在本方案中，可以将液体的温度加热至相对较低，不用让液体加热至较多蒸汽挥发，将气体的温度加热至相对较高的温度，从而达到热敷带的合适温度，避免因液体变成较多蒸汽挥发而造成液体使用过快，从而有效节约了水资源。

进一步，所述热敷带由外至内依次包括外层、弹性层和热敷层，所述弹性层内设有扩张机构，所述出气管和细管均插至热敷层，所述第三温度传感器和湿度传感器镶嵌在热敷层内；所述热敷带在接触关节皮肤的一侧设置有压力传感器，所述压力传感器连接控制器，所述控制器根据压力传感器的检测信号控制扩张机构工作。

弹性层使得热敷带具有可调节性，能够绑在患者的不同关节处。弹性层内设置扩张机构，当患者感觉热敷带绑在关节处较紧时，控制器会根据压力传感器发送的检测信号控制扩张机构将热敷带撑大，使得热敷带变得宽松，即适宜的宽松度为患者带来舒适感。

进一步，所述扩张机构包括多个连接在弹性层内部的第一压簧，每个所述第一压簧靠近热敷层的一端处设有第一衔铁，每个所述第一压簧的另一端设有第一电磁铁，所述控制器能够控制第一电磁铁通电。

控制器控制第一电磁铁通电，第一电磁铁通电后与第一衔铁相吸，可将热敷层向外拉伸，从而扩张了热敷带的宽松度，其容易实现，成本低。

进一步，所述出气管和细管均围绕热敷层一圈设置，且位于热敷层内的所述出气管和细管上均间隔设有多个通孔。

出气管和细管均设置多个通孔，以使得气体和液体均匀地充满热敷层，实现热敷带的整体温度一致。

进一步，所述热敷带的边缘间隔设有多个第二压簧，每个所述第二压簧朝向关节方向设置，且每个所述第二压簧靠近关节的一端设有按摩球，每个所述第二压簧的两端处分别设有第二电磁铁和第二衔铁；所述支撑板设有能够与第一齿条的自由端接触的触碰传感器，所述触碰传感器连接控制器，所述控制器根据触碰传感器的检测信号控制第二电磁铁通电。

热敷带绑在关节后，按摩球与关节皮肤接触。当第一齿条在左右滑动过程中，第一齿条会反复接触到触碰传感器。控制器根据触碰传感器发送的感应信号控制第二电磁铁通断电，实现第二电磁铁与第二衔铁间歇性相吸的状态，再通过第二压簧以使得按摩球不断打击关节处的皮肤。即在热敷的过程中，第一齿条的左右滑动不仅为热敷带输入气体提供推力，还与触碰传感器接触，还能实现热敷时的按摩效果，提高了关节护理的效果和舒适度。

进一步，所述热敷带的边缘设有用于将第二压簧遮蔽在内的遮蔽盖，所述第二压簧远离关节的一端连接在遮蔽盖的内壁上。

遮蔽盖能够隐藏第二压簧，提高了热敷带的美观。

进一步，所述支撑杆上设有用于放置热敷带的容纳盒。

容纳盒以实现热敷带的收纳。

附图说明

图1是本发明基于多传感器的骨关节炎患者用关节护理系统实施例提供的结构示意图；

图2是本实施例中热敷带的结构示意图；

图3是本实施例中热敷带的边缘设有第二压簧的结构示意图；

图4是本实施例中热敷带的边缘设有遮蔽盖的结构示意图。

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，以下结合实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述：

说明书附图中的附图标记包括：支撑座1、细管2、热敷带3、出气管4、容纳盒5、支撑杆6、支撑板7、加热箱8、第一温度传感器9、气体加热装置10、气体加热室11、隔板12、管道13、进气口14、第一活塞15、第一连接杆16、第一齿条17、齿轮18、电机19、第二齿条20、第二连接杆21、控制器22、第二活塞23、液体加热装置24、液体加热室25、第二温度传感器26、出水口27、进水口28、外层29、弹性层30、热敷层31、第一压簧32、第一电磁铁33、第一衔铁34、扩张机构35、第三温度传感器36、压力传感器37、湿度传感器38、第二压簧39、第二电磁铁40、第二衔铁41、按摩球42、遮蔽盖43、触碰传感器44。

实施例基于如附图1所示：基于多传感器的骨关节炎患者用关节护理系统，包括支撑座1，支撑座1固定有竖直设置的支撑杆6，支撑杆6固定有水平设置的支撑板7。支撑座1的右侧上表面安装有加热箱8，加热箱8的内部水平设置有隔板12，隔板12将加热箱8的内部划分为上部的气体加热室11和下部的液体加热室25，气体加热室11内的顶部设置有气体加热装置10和第一温度传感器9，液体加热室25内的底部设置有液体加热装置24和第二温度传感器26。

气体加热室11的右侧设有开口，开口设有仅向气体加热室11方向打开的单向阀，开口连通有管道13，管道13安装在支撑板7上，管道13的上侧设有进气口14，进气口14设有进气阀。管道13内设有第一活塞15，第一活塞15的右端连接有第一连接杆16，第一连接杆16的右端伸出管道13外部连接有第一齿条17，第一齿条17滑动连接在支撑板7上。气体加热室11的左侧设有出气口，出气口连接有出气管4。

液体加热室25内竖直设有第二活塞23，第二活塞23连接有与第一连接杆16同侧且平行的第二连接杆21，第二连接杆21连接有与第一齿条17平行的第二齿条20，第二齿条20滑动连接在支撑板7上。第一齿条17和第二齿条20之间设有齿轮18，齿轮18的上下侧分别啮合第一齿条17和第二齿条20，齿轮18连接有电机19，电机19安装至支撑板7上。液体加热室25的下部设有进水口28和出水口27，进水口28设有进水阀，出水口27设有电磁阀，出水口27连接有细管2。

如图2所示，基于多传感器的骨关节炎患者用关节护理系统，还包括控制器22和能够吸水透气的热敷带3，控制器22安装在支撑座1上，支撑杆6上固定有用于放置热敷带3的容纳盒5，容纳盒5位于支撑板7的左方。出气管4的自由端和细管2的自由端分别连接热敷带3，热敷带3设置有第三温度传感器36和湿度传感器38。第一温度传感器9、第二温度传感器26、第三温度传感器36和湿度传感器38分别连接控制器22，控制器22根据第一温度传感器9、第二温度传感器26、第三温度传感器36的检测信号分别控制气体加热装置10和液体加热装置24工作，控制器22根据湿度传感器38的检测信号控制电磁阀启闭。

在本实施例中，热敷带3由外至内依次包括外层29、弹性层30和热敷层31，弹性层30内设有扩张机构35，第三温度传感器36和湿度传感器38镶嵌在热敷层31内，出气管4和细管2均插至热敷层31，且出气管4和细管2均围绕热敷层31一圈设置，出气管4和细管2分别位于热敷层31内的部分均间隔设有多个通孔。热敷带3在接触关节皮肤的一侧设置有压力传感器37，压力传感器37连接控制器22，控制器22根据压力传感器37的检测信号控制扩张机构35工作。扩张机构35包括多个连接在弹性层30内部的第一压簧32，每个第一压簧32靠近热敷层31的一端处设有第一衔铁34，每个第一压簧32的另一端设有第一电磁铁33，第一电磁铁33和第一衔铁34安装在弹性层30上，控制器22能够控制第一电磁铁33通电。

如图3所示，热敷带3的边缘间隔设有多个第二压簧39，每个第二压簧39朝向关节方向设置，且每个第二压簧39靠近关节的一端设有按摩球42，每个第二压簧39的两端处分别设有第二电磁铁40和第二衔铁41。支撑板7设有能够与第一齿条17右端接触的触碰传感器44，触碰传感器44连接控制器22，控制器22根据触碰传感器44的检测信号控制第二电磁铁40通电。如图4所示，为使得热敷带3美观，热敷带3的边缘设有用于将第二压簧39遮蔽在内的遮蔽盖43，第二压簧39远离关节的一端连接在遮蔽盖43的内壁上。

具体实施过程如下：给患者进行关节护理时，由于出气管4和细管2连接热敷带3，将出气管4和细管2设置一定长度，便可将热敷带3绑在患者护理的关节处，由于热敷带3设有弹性层30，可适用于关节的不同大小。当热敷带3套设在关节后，压力传感器37检测到热敷带3与关节皮肤之间的压力较大，压力传感器37便将检测信号发送给控制器22，控制器22便控制第一电磁铁33通电，第一电磁铁33通电后与第一衔铁34相吸，可将热敷层31向外拉伸，从而扩张了热敷带3的内圈范围，避免患者感受热敷带3绑得紧所产生的不适感。

打开气体加热装置10和液体加热装置24，气体加热装置10对气体加热室11内的气体加热，液体加热装置24对液体加热室25内的液体加热。启动电机19，电机19带动齿轮18正反转动，齿轮18顺时针转动为正转，齿轮18逆时针转动为反转。当齿轮18正反转动时，齿轮18会带动第一齿条17左右滑动，第一齿轮18通过第一连接杆16便使得第一活塞15在管道13内左右移动，以使得管道13进气和出气。管道13排出的气体进入到气体加热室11内，气体经过气体加热装置10的加热再进入出气管4，最终气体通过出气管4排出在热敷层31内。当齿轮18正反转动时，齿轮18同时会带动第二齿条20左右滑动，第二齿条20通过第二连接杆21便使得第二活塞23在液体加热室25内左右移动，当第二活塞23向左移动时，液体便被挤入细管2中，最终液体注入到热敷层31中，当湿度传感器38检测到热敷层31的湿度适合热敷时，湿度传感器38将检测信号发送给控制器22，控制器22便控制电磁阀关闭，即不再向热敷层31注入液体。热敷层31通过加热后的液体和气体相配合来实现热敷效果，且加热的气体可以使得湿润的热敷层31的温度维持更久。当湿度传感器38检测到热敷层31的湿度不够后，湿度传感器38便将该检测信号发送给控制器22，控制器22又控制电磁阀打开，即又向热敷层31注入液体，直至热敷层31的湿度合适。

第一温度传感器9、第二温度传感器26和第三温度传感器36分别实时检测气体加热室11、液体加热室25和热敷层31的温度，当热敷带3的温度较高或较低时，第一温度传感器9、第二温度传感器26和第三温度传感器36分别将各自的检测信号发送给控制器22，控制器22根据发送的检测信号来控制气体加热装置10或液体加热装置24调整温度，从而来控制关节护理所需的温度。第三温度传感器36检测的温度为最直接检测到作用于关节的温度，由于护理过程中一直在往热敷层31注入热气，当第三温度传感器36检测到的温度较高时，第三温度传感器36将检测信号发送给控制器22，控制器22便控制气体加热装置10降低加热温度。

在本方案中，热敷带3绑在关节后，按摩球42与关节皮肤接触。当第一齿条17在左右滑动过程中，第一齿条17会反复接触到触碰传感器44。当第一齿条17与触碰传感器44接触时，触碰传感器44便将感应信号发送给控制器22，控制器22便控制第二电磁铁40通电，第二电磁铁40通电后便与第二衔铁41相吸，第二压簧39处于压缩状态，按摩球42远离关节皮肤；当第一齿条17不与触碰传感器44接触时，第二电磁铁40断电，第二电磁铁40不与第二衔铁41相吸，第二压簧39为恢复形变使得又按摩球42弹射在关节皮肤上。即在第一齿条17反复与触碰传感器44接触过程中，能够实现对关节处进行按摩，提高了关节护理的舒适感。

本方案基于多传感器和加热的气体与液体相互结合的形式实现热敷，通过湿度传感器38控制液体注入热敷带3的量，加热的气体有效维持热敷带3的温度，避免热敷带3注入的液体冷却得快，从而提高了关节护理的效益。并且，在热敷的过程中，即第一齿条17的左右滑动不仅为热敷带3输入气体提供推力，还与触碰传感器44接触，还能实现热敷时的按摩效果，提高了关节护理的效果和舒适度。

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 (7)

1.基于多传感器的骨关节炎患者用关节护理系统，其特征在于，包括支撑座(1)，所述支撑座(1)固定有竖直设置的支撑杆(6)，所述支撑杆(6)固定有水平设置的支撑板(7)；所述支撑座(1)安装有加热箱(8)，所述加热箱(8)的内部水平设置有隔板(12)，所述隔板(12)将加热箱(8)的内部划分为上部的气体加热室(11)和下部的液体加热室(25)，所述气体加热室(11)内设置有气体加热装置(10)和第一温度传感器(9)，所述液体加热室(25)内设置有液体加热装置(24)和第二温度传感器(26)；

所述气体加热室(11)的一侧设有开口，所述开口设有仅向气体加热室(11)方向打开的单向阀，所述开口连通有管道(13)，所述管道(13)设有进气口(14)，所述进气口(14)设有进气阀，所述管道(13)内设有第一活塞(15)，所述第一活塞(15)远离开口的一端连接有第一连接杆(16)，所述第一连接杆(16)伸出管道(13)外部连接有第一齿条(17)，所述第一齿条(17)滑动连接在支撑板(7)上；所述气体加热室(11)设有出气口，所述出气口连接有出气管(4)；

所述液体加热室(25)内竖直设有第二活塞(23)，所述第二活塞(23)连接有与第一连接杆(16)同侧且平行的第二连接杆(21)，所述第二连接杆(21)连接有与第一齿条(17)平行的第二齿条(20)，所述第二齿条(20)滑动连接在支撑板(7)上；所述第一齿条(17)和第二齿条(20)之间设有齿轮(18)，所述齿轮(18)分别啮合第一齿条(17)和第二齿条(20)，所述齿轮(18)连接有电机(19)；所述液体加热室(25)的下部设有进水口(28)和出水口(27)，所述进水口(28)设有进水阀，所述出水口(27)设有电磁阀，所述出水口(27)连接有细管(2)；

还包括控制器(22)和能够吸水透气的热敷带(3)，所述出气管(4)的自由端和细管(2)的自由端分别连接热敷带(3)，所述热敷带(3)设置有第三温度传感器(36)和湿度传感器(38)；所述第一温度传感器(9)、第二温度传感器(26)、第三温度传感器(36)和湿度传感器(38)分别连接控制器(22)，所述控制器(22)根据第一温度传感器(9)、第二温度传感器(26)、第三温度传感器(36)的检测信号分别控制气体加热装置(10)和液体加热装置(24)工作，所述控制器(22)根据湿度传感器(38)的检测信号控制电磁阀启闭。

2.根据权利要求1所述的基于多传感器的骨关节炎患者用关节护理系统，其特征在于，所述热敷带(3)由外至内依次包括外层(29)、弹性层(30)和热敷层(31)，所述弹性层(30)内设有扩张机构(35)，所述出气管(4)和细管(2)均插至热敷层(31)，所述第三温度传感器(36)和湿度传感器(38)镶嵌在热敷层(31)内；所述热敷带(3)在接触关节皮肤的一侧设置有压力传感器(37)，所述压力传感器(37)连接控制器(22)，所述控制器(22)根据压力传感器(37)的检测信号控制扩张机构(35)工作。

3.根据权利要求2所述的基于多传感器的骨关节炎患者用关节护理系统，其特征在于，所述扩张机构(35)包括多个连接在弹性层(30)内部的第一压簧(32)，每个所述第一压簧(32)靠近热敷层(31)的一端处设有第一衔铁(34)，每个所述第一压簧(32)的另一端设有第一电磁铁(33)，所述控制器(22)能够控制第一电磁铁(33)通电。

4.根据权利要求2或3所述的基于多传感器的骨关节炎患者用关节护理系统，其特征在于，所述出气管(4)和细管(2)均围绕热敷层(31)一圈设置，且位于热敷层(31)内的所述出气管(4)和细管(2)上均间隔设有多个通孔。

5.根据权利要求2或3所述的基于多传感器的骨关节炎患者用关节护理系统，其特征在于，所述热敷带(3)的边缘间隔设有多个第二压簧(39)，每个所述第二压簧(39)朝向关节方向设置，且每个所述第二压簧(39)靠近关节的一端设有按摩球(42)，每个所述第二压簧(39)的两端处分别设有第二电磁铁(40)和第二衔铁(41)；所述支撑板(7)设有能够与第一齿条(17)的自由端接触的触碰传感器(44)，所述触碰传感器(44)连接控制器(22)，所述控制器(22)根据触碰传感器(44)的检测信号控制第二电磁铁(40)通电。

6.根据权利要求5所述的基于多传感器的骨关节炎患者用关节护理系统，其特征在于，所述热敷带(3)的边缘设有用于将第二压簧(39)遮蔽在内的遮蔽盖(43)，所述第二压簧(39)远离关节的一端连接在遮蔽盖(43)的内壁上。

7.根据权利要求6所述的基于多传感器的骨关节炎患者用关节护理系统，其特征在于，所述支撑杆(6)上设有用于放置热敷带(3)的容纳盒(5)。

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