CN111772890A - 一种假肢及其接受腔温度调节系统 - Google Patents
一种假肢及其接受腔温度调节系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种假肢及其接受腔温度调节系统，包括用于对假肢接受腔的温度进行检测的温度检测装置；设于假肢上、用以对假肢接收腔的温度进行调节的温度调节装置；分别与温度检测装置和温度调节装置连接的控制装置。应用该系统，控制装置当检测温度值的模拟电信号小于预设温度范围中的最小预设温度值的模拟电信号时控制温度调节装置制热、和/或当检测温度值的模拟电信号大于预设温度范围中的最大预设温度值的模拟电信号时、控制温度调节装置制冷，以对假肢接收腔的温度进行调节，以对假肢接受腔的温度进行调节，其能够根据需要调节假肢接受腔的温度，使其与人体残肢温度相适应，提高假肢佩戴舒适度。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，更具体地说，涉及一种假肢接受腔温度调节系统，还包括一种涉及上述假肢接受腔温度调节系统的假肢。
背景技术
近年来，由于各种疾病、癌症、血管疾病、外伤、交通事故等原因造成的众多的截肢患者，随着现代医疗康复工程科学技术的发展和人们生活水平的提高，对装配假肢提出了更高的要求。假肢作为弥补截肢者或者不完全残肢者用来代替失去肢体的部分功能的人工肢体，使患者恢复一定的自理和工作能力的辅助工具是非常重要的。
患者主要是依靠接受腔来佩戴假肢，即残肢被包裹在接受腔内，使残肢和接受腔完全接触，利用接受腔的负压来实现自身悬吊。由于接受腔是和人体的皮肤密切接触的，而接受腔自身也很容易受外界环境温度的影响，患者到了天气寒冷的时候，穿戴假肢时会因接受腔凉而感到非常不舒服，所以为了保证患者佩戴假肢的舒适性，接受腔自身的温度不能过高也不能过低。腔体内部温度过高，就会出汗，在腔内形成湿热的环境，容易引起各种细菌快速大量的繁殖，从而造成皮肤感染或其他的伤害。腔体内部温度过低，会导致肌肉收缩，血运和滑液分泌减少，关节周围组织(包括肌肉、韧带等)顺应性变差，所以很多人会感觉肌肉酸痛、关节发僵、关节炎疼痛等并发症。进而对接受腔的舒适度和假肢的使用功能造成影响。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种假肢接受腔温度调节系统，以解决现有系统无法对假肢接受腔的温度进行调节、使用舒适度低等问题。本发明的第二个目的是提供一种包括假肢接受腔温度调节系统的假肢。
为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：
一种假肢接受腔温度调节系统，包括：
用于对假肢接受腔的温度进行检测的温度检测装置；
设于假肢上、用以对假肢接收腔的温度进行调节的温度调节装置；
分别与所述温度检测装置和所述温度调节装置连接的控制装置，所述控制装置当所述检测温度值的模拟电信号小于预设温度范围中的最小预设温度值的模拟电信号时控制所述温度调节装置制热、和/或当所述检测温度值的模拟电信号大于所述预设温度范围中的最大预设温度值的模拟电信号时、控制所述温度调节装置制冷，以对假肢接收腔的温度进行调节。
优选地，所述控制装置包括：
比较器，所述比较器的第一端与所述温度检测装置连接，所述比较器的第二端连接有用于设置所述预设温度范围对应的模拟电信号的电位器，所述比较器的第三端连接有继电器；
所述继电器，所述继电器的输出端与所述温度调节装置连接。
优选地，所述控制装置还包括：
三极管，所述三极管的第一端与所述比较器连接，所述三极管的第二端与所述继电器连接。
优选地，所述温度调节装置为电阻丝；
所述比较器当所述温度检测装置的检测温度对应的电压信号小于所述电位器的所述最小预设温度值的电压信号时，输出第一电平信号至所述三极管，所述三极管导通使所述继电器闭合，所述电阻丝制热升温。
优选地，所述温度调节装置为水泵、与水泵连接的水管和对水管进行散热的散热组件；
所述比较器当所述温度检测装置的检测温度对应的电压信号大于所述电位器的所述最大预设温度值对应的电压信号时，输出第二电平信号至所述三极管，所述三极管导通使所述继电器闭合，所述水泵动作泵出经所述散热组件散热的冷却水进行水循环。
优选地，所述温度调节装置为半导体制冷片；
所述比较器包括第一比较器和第二比较器；
所述三极管包括第一三极管和第二三极管；
所述继电器包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器和所述第二继电器的第一端分别与所述第一三极管和所述第二三极管连接，所述第一继电器和所述第二继电器的第二端分别与所述半导体制冷片连接；
所述电位器包括第一电位器和第二电位器；
所述第一比较器和所述第二比较器的第一端分别与所述温度检测装置连接，所述第一比较器的第二端与用于设置所述最大预设温度值的模拟电信号的第一电位器连接，所述第二比较器的第二端与用于设置所述最小预设温度值的模拟电信号的第二电位器连接；
所述第一比较器和所述第二比较器的第一输出端分别与同或逻辑电路连接，所述同或逻辑电路的第一输出端与所述第一三极管连接，所述同或逻辑电路的第二输出端和第三输出端分别与第一与门逻辑电路和第二与门逻辑电路连接，所述第一比较器的第二输出端与所述第一与门逻辑电路连接，所述第二比较器的第二输出端与所述第二与门逻辑电路连接，所述第一与门逻辑电路和所述第二与门逻辑电路的输出端分别与第三与门逻辑电路连接，所述第三与门逻辑电路的输出端与所述第二三极管连接；
根据温度检测装置的检测温度对应的电压信号、所述第一电位器的最大预设温度值的模拟电信号和所述第二电位器的最小预设温度值的模拟电信号进行判断，当所述温度检测装置的检测温度对应的电压信号分别大于所述第一电位器的所述最大预设温度值的模拟电信号和所述第二电位器的所述最小预设温度值的模拟电信号时，控制所述半导体制冷片制冷降温；当所述温度检测装置的检测温度对应的电压信号分别小于所述第一电位器的所述最大预设温度值的模拟电信号和所述第二电位器的所述最小预设温度值的模拟电信号时，控制所述半导体制冷片制热升温。
优选地，当所述温度检测装置的检测温度对应的电压信号分别大于所述第一电位器的所述最大预设温度值的模拟电信号和所述第二电位器的所述最小预设温度值的模拟电信号时，所述第一比较器和所述第二比较器均分别输出高电平信号，并经所述同或逻辑电路输出高电平信号，所述第一三极管接通、所述第一继电器闭合；
所述第一与门逻辑电路根据所述第一比较器的高电平信号和所述同或逻辑电路的高电平信号输出高电平信号，所述第二与门逻辑电路根据所述第二比较器的高电平信号和所述同或逻辑电路的高电平信号输出高电平信号，所述第三与门逻辑电路根据所述第一与门逻辑电路的高电平信号和所述第二与门逻辑电路的高电平信号输出高电平信号并发送至所述第二三极管，所述第二三极管导通、所述第二继电器动作，控制所述半导体制冷片制冷降温；
当所述温度检测装置的检测温度对应的电压信号分别小于所述第一电位器的所述最大预设温度值的模拟电信号和所述第二电位器的所述最小预设温度值的模拟电信号时，所述第一比较器和所述第二比较器均分别输出低电平信号，并经所述同或逻辑电路输出高电平信号，所述第一三极管接通、所述第一继电器闭合；
所述第一与门逻辑电路根据所述第一比较器的低电平信号和所述同或逻辑电路的高电平信号输出低电平信号，所述第二与门逻辑电路根据所述第二比较器的低电平信号和所述同或逻辑电路的高电平信号输出低电平信号，所述第三与门逻辑电路输出低电平信号并发送至所述第二三极管，所述第二三极管不导通、所述第二继电器不动作，控制所述半导体制冷片制热升温。
当所述温度检测装置的检测温度对应的电压信号小于或等于所述第一电位器的所述最大预设温度值的模拟电信号且大于或等于所述第二电位器的所述最小预设温度值的模拟电信号时，所述第一比较器输出低电平信号，所述第二比较器输出高电平信号，经所述同或逻辑电路输出低电平信号，所述第一三极管不导通、所述第一继电器不闭合；
所述第一与门逻辑电路根据所述第一比较器的低电平信号和所述同或逻辑电路的低电平信号输出高电平信号，所述第二与门逻辑电路根据所述第二比较器的高电平信号和所述同或逻辑电路的低电平信号输出低电平信号，所述第三与门逻辑电路输出低电平信号并发送至所述第二三极管，所述第二三极管不导通、所述第二继电器不动作，所述半导体制冷片不工作。
优选地，所述第一继电器为单刀单掷继电器，所述第二继电器为双刀双掷继电器。
优选地，所述三极管的输入端连接有用于信号放大的信号放大器。
本发明提供的假肢接受腔温度调节系统，包括：用于对假肢接受腔的温度进行检测的温度检测装置；设于假肢上、用以对假肢接收腔的温度进行调节的温度调节装置；分别与温度检测装置和温度调节装置连接的控制装置，控制装置当检测温度值的模拟电信号小于预设温度范围中的最小预设温度值的模拟电信号时控制温度调节装置制热、和/或当检测温度值的模拟电信号大于预设温度范围中的最大预设温度值的模拟电信号时、控制温度调节装置制冷，以对假肢接收腔的温度进行调节。
应用本发明提供的假肢接受腔温度调节系统，通过温度检测装置对假肢接受腔的温度进行检测，控制装置当检测温度值的模拟电信号小于预设温度范围中的最小预设温度值的模拟电信号时控制温度调节装置制热、和/或当检测温度值的模拟电信号大于预设温度范围中的最大预设温度值的模拟电信号时、控制温度调节装置制冷，以对假肢接收腔的温度进行调节，以对假肢接受腔的温度进行调节，其能够根据需要调节假肢接受腔的温度，使其与人体残肢温度相适应，提高假肢佩戴舒适度。
为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种假肢，包括假肢接受腔和假肢末端，假肢接受腔和假肢末端经连接管连接，该假肢包括上述任一种假肢接受腔温度调节系统，由于上述的假肢温度调节系统具有上述技术效果，具有该假肢温度调节系统的假肢也应具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的结构示意图；
图2为本发明第一实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的系统原理图；
图3为本发明第一实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的电路图；
图4为本发明第二实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的结构示意图；
图5为本发明第二实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的系统原理图；
图6为本发明第二实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的电路图；
图7为本发明第三实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的散热组件的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的冷却管的结构示意图；
图10为本发明第三实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的系统原理图；
图11为本发明第三实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的电路图。
附图中标记如下：
假肢接受腔1、温度传感器2、控制装置3、温度调节装置4、电池组件5、导线6、连接管7；
信号放大器31、比较器32、三极管33、继电器34、电位器35、同或逻辑电路36、第一与门逻辑电路37、第二与门逻辑电路38、第三与门逻辑电路39；
第一比较器321、第二比较器322；
第一电位器351、第二电位器352；
第一三极管331、第一继电器341、第二三极管332、第二继电器342；
半导体制冷片41、电阻丝42、水泵431、水管432、散热组件433；
过滤单元4331、固定架4332、电机4333、扇叶4334、进水口4335、出水口4336、冷却管4337。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种假肢接受腔温度调节系统，以解决现有系统无法对假肢接受腔的温度进行调节、使用舒适度低等问题。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1-图11，图1为本发明第一实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的结构示意图；图2为本发明第一实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的系统原理图；图3为本发明第一实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的电路图；图4为本发明第二实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的结构示意图；图5为本发明第二实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的系统原理图；图6为本发明第二实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的电路图；图7为本发明第三实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的结构示意图；图8为本发明实施例提供的散热组件的结构示意图；图9为本发明实施例提供的冷却管的结构示意图；图10为本发明第三实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的系统原理图；图11为本发明第三实施例提供的一种假肢接受腔温度调节系统的电路图。
在一种具体的实施方式中，本发明提供的假肢接受腔1温度调节系统，包括：
用于对假肢接受腔1的温度进行检测的温度检测装置；
设于假肢上、用以对假肢接收腔的温度进行调节的温度调节装置4；
分别与温度检测装置和温度调节装置4连接的控制装置3，控制装置3当检测温度值的模拟电信号小于预设温度范围中的最小预设温度值的模拟电信号时控制温度调节装置制热、和/或当检测温度值的模拟电信号大于预设温度范围中的最大预设温度值的模拟电信号时、控制温度调节装置制冷，以对假肢接收腔的温度进行调节。
温度检测装置可具体设置为温度传感器2，如热电偶传感器或其他类型的传感器，可根据需要进行设置，温度传感器2与控制装置3可通过导线6连接。温度检测装置可设置在假肢接受腔1的腔壁中用以对其进行温度检测，二者优选为可拆卸的固定连接。温度调节装置4优选设置在假肢接受腔1的腔壁中，以在对假肢接受腔1温度调节的同时，防止其直接与残肢接触刺激皮肤引起不适。使用时，温度检测装置可实时或根据预设时间间隔发送检测温度值至控制装置3，优选为每隔一秒发送一次，可根据需要设置预设时间间隔。
温度调节装置4可设置为电阻丝42、电阻片等加热组件，或者在其他实施例中，也可以将温度调节装置4相应地设置为制冷组件等，可根据需要进行温度调节装置4的设置。在一种实施例中，将温度检测装置的检测温度值与预设温度值比较，当检测温度值低于预设温度值时，控制装置3控制温度调节装置4通电，电阻丝42加热升温。其中，预设温度值可设置为25-28°间，可根据需要进行设置，优选设置为26°。
控制装置3优选设置为硬件电路，通过将温度检测装置的检测温度值的模拟电信号和预设温度值的模拟电信号比较，进行相应的动作。
应用本发明提供的通过温度检测装置对假肢接受腔1的温度进行检测，控制装置33根据温度检测装置的检测温度值与预设温度值比较，并根据比较结果控制温度调节装置4动作，以对假肢接受腔1的温度进行调节，其能够根据需要调节假肢接受腔1的温度，使其与人体残肢温度相适应，提高假肢佩戴舒适度。
优选地，在一种实施例中，控制装置3包括：
比较器32，比较器32的第一端与温度检测装置连接，比较器32的第二端连接有用于设置预设温度值模拟电信号的电位器35，比较器32的第三端连接有继电器34；
继电器34，继电器34的输出端与温度调节装置4连接。如比较器32的同相输入端和温度检测装置连接，比较器32的反相输入端连接电位器35，当比较器32的同相输入端的电压高于反相输入端的电压，比较器32的输入端输出高电平，继电器34根据接收到的高电平信号进行相应地动作。比较器32可设置为LM393型，在其他实施例中，可根据需要设置类型，均在本发明的保护范围内。
可以理解的是，控制装置3连接有电池组件5以提供电源，电池组件5分别与控制装置3和温度调节装置4连接，优选为导线6连接，电池组件5设置为锂电池，电池组件5优选设置在假肢接受腔1和假肢末端间的连接管7上，以优化安装空间。锂电池可重复充电，节约成本。
其中，控制装置3还包括：
三极管33，三极管33的第一端与比较器32连接，三极管33的第二端与继电器34连接。
三极管33设置为NPN型，三极管33的集电极与继电器34连接，控制温度调节装置4导通，优选地，继电器34设置为单刀单掷继电器34。
如图4-6所示，在一种实施例中，温度调节装置4为电阻丝42；
比较器32当温度检测装置的检测温度对应的电压信号小于电位器35的最小预设温度值对应的电压信号时，输出第一电平信号至三极管33，三极管33导通使继电器34闭合，电阻丝42制热升温。
通过电位器35设置预设温度值对应的电压信号，电位器35与比较器32的同向输入端连接，其电压可设置为最小预设温度值26°时对应的电压信号，调节方法为通过螺丝刀调节电位器35上的调节旋钮，调节电位器35的电阻，从而在电位器35上产生相应的电压。
接收温度传感器2发送的模拟电信号，并由反向输入端进入比较器32，然后与从同相输入端输入的预设温度值对应的电压信号进行比较，当同相输入端的电压高于反向输入端的电压，则比较器32的输出端输出高电平信号，反之为低电平信号，输出的电平信号发送至三极管33，控制其导通，继电器34闭合，电阻丝42供电，制热升温；当温度检测装置的检测温度对应的电压信号小于电位器35的最小预设温度值对应的电压信号时，比较器32的同相输入端的电压小于反向输入端的ID按压，比较器32输出低电平，低电平信号使得三极管33不导通，继电器34断开，电阻丝42不通电。
如图6所示，包括电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、热敏电阻NTC、第一级运放比较器U1A、放大器U1B。具体工作过程为：温度传感器嵌入在义肢接受腔壁，与控制单元通过导线电连接，用于采集假肢接受腔的实时温度，并将获取到的温度值转化为模拟电信号传送给控制单元；
控制单元，接受温度传感器传送过来的模拟电信号，电信号由同相输入端(“+”端)进入第一级运放比较器U1A，然后与从反相输入端(“-”端)输入的基准电压进行比较。若同相输入端的电压高于反相输入端的电压，则比较器的输出端就会输出高电平，反之就输出低电平。比较器输出的电平信号进入放大器U1B，信号经放大后传给NPN型三极管Q1，控制Q1是否导通，Q1的集电极接单刀单掷的继电器J，J控制电阻丝是否导通。当继电器J闭合，电阻丝制热；
比较器U1A反相输入端的基准电压是预设的温度值，基准电压是根据患者和实际环境的情况由控制单元中的电位器设定；
当实际温度T低于预设温度值，运放比较器U1A的同相输入端的基准电压大于反相输入端的实际电压，则比较器U1A输出高电平，高电平信号进入放大器U1B，将经放大的高电平信号传给三极管Q1，Q1接通，使继电器J闭合，给电阻丝供电，开始制热，升温；
当实际温度T高于预设温度值，运放比较器U1A的同相输入端的基准电压小于反相输入端的实际电压，则比较器U1A输出低电平，低电平信号进入放大器U1B，将经放大的低电平信号传给三极管Q1，Q1不会导通，继电器J断开，电阻丝不供电。
如图7-11所示，在第二实施例中，温度调节装置4为水泵431、与水泵431连接的水管432和对水管432进行散热的散热组件433；
比较器32当温度检测装置的检测温度对应的电压信号大于电位器35的最大预设温度值对应的电压信号时，输出第二电平信号至三极管33，三极管33导通使继电器34闭合，水泵431动作泵出经散热组件433散热的冷却水进行水循环。
温度检测装置与比较器32的同相输入端连接，电位器35与比较器32的反向输入端连接，当同相输入端的电压高于反向输入端的电压，则比较器32的输出端会输出高电平信号，反之输出低电平信号。比较器32输出的电平信号发送给三极管33，控制三极管33导通，继电器34闭合，给水泵431和散热组件433供电，开始散热降温；当温度检测装置实时采集的检测温度对应的电压信号低于预设温度值对应的电压信号时，比较器32的同相输入端的实际电压小于反向输入端的基准电压，比较器32输出低电平信号，低电平信号发送至三极管33，三极管33处于截止状态，继电器34断开，水泵431和散热组件433不供电，停止散热。
通过散热组件433对水管432进行散热降温，并通过水泵431将散热降温后的水打入至假肢接受腔1中对其降温。水管432设置在假肢接受腔1的腔壁中，且水管432的两端分别与水泵431的进水口和出水口连接。上述装置当假肢接受腔1温度过高时，可对其进行降温。
优选地，散热组件433包括：
固定架4332，分别设于固定架4332上的风扇散热单元、过滤单元4331和冷却管4337，过滤单元4331和冷却管4337分别设于风扇散热单元的两侧；
冷却管4337的进水口4335和出水口4336分别与水管432的出水口、水泵431的进水口连接，水泵431的出水口与水管432的进水口连接。
过滤单元4331具体为滤网，以防止空气中的灰尘颗粒、毛发等异物进入装置内部。滤网设置在风扇散热单元的进风侧，冷却管4337设置在风扇散热单元的出风侧，冷却管4337、水泵431和水管432首尾连接，以实现水循环。由此设置，以对水管432进行散热。
其中，风扇散热单元包括：
设置在固定架4332上的电机4333和与电机4333转轴连接的扇叶4334，电机4333优选设置在固定架4332的中心处，扇叶4334与电机4333转轴可拆卸的固定连接。冷却管4337的两端贯穿固定架4332并延伸至外部，优选地，固定架4332上端为冷却管4337的进水口4335，固定架4332下端与冷却器的出水口4336连接，进水口4335与假肢接受腔1的腔壁中的水管432的一端连接，冷却管4337出水口与水泵431的进水口连接，冷却管4337和水管432均为耐腐蚀耐高温的软管，以延长使用寿命。
更进一步地，冷却管4337在固定架4332上呈S型设置，且冷却管4337所在平面与风扇散热单元平行设置。由此以增大散热面积，提高散热效率，或者在一种实施例中，冷却管4337的直径大于水管432的直径，以优化冷却效果，相同时间内快速降温，水管432的直径可根据假肢接受腔1的腔体厚度等进行设置。
在使用时，首先启动散热组件433，电机4333带动扇叶4334对冷却管4337进行散热，再开启水泵431，水泵431将冷却水送入假肢接受腔1的腔壁的水管432中，再将冷却水由水管432输送至冷却管4337的管体中，再由冷却管4337的出水口回到水泵431中，进行循环冷却。
如图11所示，包括：包括电阻R1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R7、电阻R8、热敏电阻NTC、第一级运放比较器U1A、放大器U1B。具体工作过程为：温度传感器嵌入在假肢接受腔壁，与控制单元连接，用于采集接受腔的实际温度，并将获取到的温度值转化为微弱的模拟电信号传送给控制单元；
控制单元，接受温度传感器传送过来的模拟电信号，电信号由同相输入端(“+”端)进入第一级运放比较器U1A，然后与从反相输入端(“-”端)输入的基准电压进行比较。若同相输入端的电压高于反相输入端的电压，则比较器的输出端就会输出高电平，反之就输出低电平。比较器输出的电平信号进入放大器U1B，信号经放大后传给NPN型三极管Q1，控制Q1是否导通，Q1的集电极接单刀单掷的继电器J，J控制水泵、散热器是否导通。当继电器J闭合，水泵、散热器开始工作，散热。
比较器U1A反相输入端的基准电压是预设的温度值，基准电压是由电位器根据患者和实际环境的情况自行设定；
当实际温度T高于预设温度值，运放比较器U1A的同相输入端的实际电压大于反相输入端的基准电压，则比较器U1A输出高电平，高电平信号进入放大器U1B，将经放大的高电平信号传给三极管Q1，Q1接通，使继电器J闭合，给水泵、散热器供电，开始散热，降温；
当实际温度T低于预设温度值，运放比较器U1A的同相输入端的实际电压小于反相输入端的基准电压，则比较器U1A输出低电平，低电平信号进入放大器U1B，将经放大的低电平信号传给三极管Q1，Q1处于截至状态，继电器J断开，水泵、散热器不供电，停止散热。
上述温度调节装置4形成封闭式冷却水循环系统冷却设备，循环水在管中流动，管外采用风扇散热，除换热设备的物料泄漏外，没有其他因素改变循环水的水质。为了防止在换热设备中造成盐垢，有时冷却水需要软化。为了防止换热设备被腐蚀，常加缓蚀剂；采用高浓度、剧毒性缓蚀剂时要注意安全，检修时排放的冷却水应妥善处置。
在一种实施例中，还包括：
与控制装置3连接的预设关联终端，控制装置3和预设关联终端经无线通讯模块连接，无线通讯模块为WiFi模块/蓝牙模块。
预设关联终端可设置为PC机、手机或平板等设备，以对假肢接受腔1温度进行智能控制及调节，优选地，在手机上设置相应的APP软件，定时对假肢接受腔1进行温度调控，如在一小时内设置其温度恒定为26度。预设关联终端和控制装置3通过无线通讯模块连接，具体为WiFi模块或蓝牙模块，通过预设通讯协议连接，在其他实施例中，可根据需要设置无线通讯模块的具体形式，只要能够达到相同的技术效果即可。
如图1-3所示，在另一种实施例中，温度调节装置4为半导体制冷片41；
比较器32包括第一比较器321和第二比较器322；
三极管33包括第一三极管331和第二三极管332；
继电器34包括第一继电器341和第二继电器342，第一继电器341和第二继电器342的第一端分别与第一三极管331和第二三极管332连接，第一继电器341和第二继电器342的第二端分别与半导体制冷片41连接；
电位器35包括第一电位器351和第二电位器352；
第一比较器321和第二比较器322的第一端分别与温度检测装置连接，第一比较器321的第二端与用于设置最大预设温度值的模拟电信号的第一电位器351连接，第二比较器322的第二端与用于设置最小预设温度值的模拟电信号的第二电位器352连接；
第一比较器321和第二比较器322的第一输出端分别与同或逻辑电路36连接，同或逻辑电路36的第一输出端与第一三极管331连接，同或逻辑电路36的第二输出端和第三输出端分别与第一与门逻辑电路37和第二与门逻辑电路38连接，第一比较器321的第二输出端与第一与门逻辑电路37连接，第二比较器322的第二输出端与第二与门逻辑电路38连接，第一与门逻辑电路37和第二与门逻辑电路38的输出端分别与第三与门逻辑电路39连接，第三与门逻辑电路39的输出端与第二三极管332连接；
根据温度检测装置的检测温度对应的电压信号、第一电位器351的最大预设温度值模拟电信号和第二电位器352的最小预设温度值模拟电信号进行判断，当温度检测装置的检测温度对应的电压信号分别大于第一电位器351的最大预设温度值模拟电信号和第二电位器352的最小预设温度值模拟电信号时，控制半导体制冷片41制冷降温；当温度检测装置的检测温度对应的电压信号分别小于第一电位器351的最大预设温度值模拟电信号和第二电位器352的最小预设温度值模拟电信号时，控制半导体制冷片41制热升温。可以理解的是，最小预设温度值小于最大预设温度值。
具体的，当温度检测装置的检测温度对应的电压信号分别大于第一电位器351的最大预设温度值模拟电信号和第二电位器352的最小预设温度值模拟电信号时，第一比较器321和第二比较器322均分别输出高电平信号，并经同或逻辑电路36输出高电平信号，第一三极管331接通、第一继电器341闭合；
第一与门逻辑电路37根据第一比较器321的高电平信号和同或逻辑电路36的高电平信号输出高电平信号，第二与门逻辑电路38根据第二比较器322的高电平信号和同或逻辑电路36的高电平信号输出高电平信号，第三与门逻辑电路39根据第一与门逻辑电路37的高电平信号和第二与门逻辑电路38的高电平信号输出高电平信号并发送至第二三极管332，第二三极管332导通、第二继电器342动作，控制半导体制冷片41制冷降温；
当温度检测装置的检测温度对应的电压信号分别小于第一电位器351的最大预设温度值模拟电信号和第二电位器352的最小预设温度值模拟电信号时，第一比较器321和第二比较器322均分别输出低电平信号，并经同或逻辑电路36输出高电平信号，第一三极管331接通、第一继电器341闭合；
第一与门逻辑电路37根据第一比较器321的低电平信号和同或逻辑电路36的高电平信号输出低电平信号，第二与门逻辑电路38根据第二比较器322的低电平信号和同或逻辑电路36的高电平信号输出低电平信号，第三与门逻辑电路39输出低电平信号并发送至第二三极管332，第二三极管332不导通、第二继电器342不动作，控制半导体制冷片41制热升温。
第一继电器341优选为单刀单掷继电器34，第二继电器342优选为双刀双掷继电器34，第一继电器341用于控制半导体制冷片41的导通，第二继电器342用于控制半导体制冷片41的正向电压或反向电压输入。
其中，第一比较器321的反相输入端与第一电位器351连接，第一比较器321的同相输入端与温度检测装置连接；第二比较器322的反相输入端与第二电位器352连接，第二比较器322的同相输入端与温度检测装置连接；当同相输入端的电压高于反向输入端的电压，比较器32输出高电平信号，反之输出低电平信号。
当温度检测装置的检测温度的电压信号高于最大预设温度值所对应的电压信号，则第一比较器321和第二比较器322均输出高电平信号，经同或逻辑电路36输出第一路高电平信号并传送至第一三极管331，第一三极管331导通，第一继电器341闭合，给半导体制冷片41供电。同或逻辑电路36输出的第二高电平信号和第一比较器321输出的高电平信号进入第一与门逻辑电路37，并输出高电平信号；同或逻辑电路36输出的第三高电平信号和第二比较器322输出的高电平信号进入第三与门逻辑电路39，输出高电平信号并发送至第二三极管332，第二三极管332导通控制半导体制冷片41的两端接正向电压，制冷降温；
当温度检测装置的检测温度的电压信号低于最大预设温度值所对应的电压信号，则第一比较器321和第二比较器322均输出低电平信号，经同或逻辑电路36输出第一路高电平信号并传送至第一三极管331，第一三极管331导通，第一继电器341闭合，给半导体制冷片41供电。同或逻辑电路36输出的第二高电平信号和第一比较器321输出的低电平信号进入第一与门逻辑电路37，并输出低电平信号；同或逻辑电路36输出的第三高电平信号和第二比较器322输出的低电平信号进入第三与门逻辑电路39，输出低电平信号并发送至第二三极管332，第二三极管332导通控制半导体制冷片41的两端接反向电压，制热升温；
当温度检测装置的检测温度的电压信号在最小预设温度值和最大预设温度值之间时，第一比较器321同相输入端的电压小于反相输入端的基准电压，第一比较器321输出低电平信号，第二比较器322同相输入端的电压大于反相输入端的基准电压，第二比较器322输出高电平信号，经同或逻辑电路36输出低电平信号，并传送给第一三极管331，第一三极管331不导通，第一继电器341断开，半导体制冷片41两端无电压不工作。
当温度检测装置的检测温度对应的电压信号小于或等于第一电位器的最大预设温度值的模拟电信号且大于或等于第二电位器的最小预设温度值的模拟电信号时，第一比较器输出低电平信号，第二比较器输出高电平信号，经同或逻辑电路输出低电平信号，第一三极管不导通、第一继电器不闭合；
第一与门逻辑电路根据第一比较器的低电平信号和同或逻辑电路的低电平信号输出高电平信号，第二与门逻辑电路根据第二比较器的高电平信号和同或逻辑电路的低电平信号输出低电平信号，第三与门逻辑电路输出低电平信号并发送至第二三极管，第二三极管不导通、第二继电器不动作，半导体制冷片不工作。
半导体制冷片41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41既能制冷，又能加热，因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统；半导体制冷片41为电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，与温度检测装置和控制装置3结合，能够实现自动温控系统；热惯性非常小，制冷制热时间快。
在上述各实施例的基础上，三极管33的输入端连接有用于信号放大的信号放大器31，经信号放大器31进行信号放大后传给三极管33。
如图3所示，包括电阻R1、电阻R2、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R15、热敏电阻NTC、二极管D1、第一级运放比较器U1A和第一级运放比较器U1B。其具体工作过程为：接受(3)温度传感器传送过来的模拟电信号，电信号由同相输入端(“+”端)进入第一级运放比较器U1A和U1B，然后与从反相输入端(“-”端)输入的基准电压进行比较。若同相输入端的电压高于反相输入端的电压，则比较器的输出端就会输出高电平，反之就输出低电平。两个比较器输出的电平信号进入U6A逻辑同或门电路，经逻辑运算后输出电平信号，输出的该电平信号分为三路，第一路信号输入放大器U2A，信号经放大后传给NPN型三极管Q1，控制Q1是否导通，Q1的集电极接单刀单掷的继电器J1，J1控制半导体制冷片是否导通。第二路信号与比较器U1A输出的信号进入U4A逻辑与门电路，经逻辑运算后输出电平信号，第三路信号与比较器U1B输出的信号进入U4C逻辑与门电路，经逻辑运算后输出电平信号，两路经逻辑运算处理之后的信号进入U4B逻辑与门电路，经逻辑运算后，该电平信号由同相输入端(“+”端)输入放大器U2B。经放大后，将该信号输送给NPN型三极管Q2，控制Q2是否导通，Q2的集电极接双刀双掷的继电器J2，J2控制半导体制冷片两端接正向电压或者反向电压。接正向电压，半导体制冷片制热，接反向电压，半导体制冷片制冷。
比较器U1A反相输入端的基准电压是预设温度的最大值Tmax，比较器U1B反相输入端的基准电压是预设温度的最小值Tmin。基准电压Tmax与Tmin是由相应的电位器根据患者和实际环境的情况设定。
当实际温度T高于预设温度最大值Tmax，运放比较器U1A和U1B的同相输入端的电压均大于反相输入端的基准电压，则比较器U1A和U1B均输出高电平，经U6A逻辑同或电路，输出高电平，一路信号进入放大器U2A，将经放大的高电平信号传给三极管Q1，Q1接通，使继电器J1闭合，给半导体制冷片供电。第二路高电平信号和比较器U1A输出的高电平信号进入U4A逻辑与门电路，输出高电平；第三路高电平信号和比较器U1B输出的高电平信号进入U4C逻辑与门电路，输出高电平，两路高电平信号进入U4B逻辑与门，输出高电平，该电平信号由同相输入端(“+”端)输入放大器U2B，经放大，将该高电平信号输送给NPN型三极管Q2，使Q2导通，Q2的集电极接双刀双掷的继电器J2，J2控制半导体制冷片两端接正向电压，开始制冷，降温；
当实际温度T低于预设温度最小值Tmin，运放比较器U1A和U1B的同相输入端的电压均小于反相输入端的基准电压，则比较器U1A和U1B均输出低电平，经U6A逻辑同或电路，输出高电平，一路信号进入放大器U2A，将经放大的高电平信号传给三极管Q1，Q1接通，使继电器J1闭合，给半导体制冷片供电。第二路高电平信号和比较器U1A输出的低电平信号进入U4A逻辑与门电路，输出低电平；第三路高电平信号和比较器U1B输出的低电平信号进入U4C逻辑与门电路，输出低电平，两路低电平信号进入U4B逻辑与门，输出低电平，该电平信号由同相输入端(“+”端)输入放大器U2B，经放大，将该低电平信号输送给8050NPN型三极管Q2，低电平不能使Q2导通，继电器J2不动作，控制半导体制冷片两端接反向电压，开始制热，升温；
当实际温度T介于预设温度最小值Tmin和预设温度最大值Tmax之间，运放比较器U1A同相输入端的电压小于反相输入端的基准电压，比较器U1A输出低电平，运放比较器U1B同相输入端的电压大于反相输入端的基准电压，比较器U1B输出高电平，经U6A逻辑同或电路，输出低电平，一路信号进入放大器U2A，将经放大的低电平信号传给三极管Q1，低电平不能使Q1接通，继电器J1断开，半导体制冷片两端没有电压，不工作。
上述系统通过纯硬件电路控制，简单有效且稳定性高，嵌入在假肢接受腔1的腔壁中的温度传感器2每一秒采集一次假肢接受腔1的温度，并将采集到的检测温度信号经放大转换后传给控制装置3，根据比较结果控制温度调节装置4动作，从而使得假肢接受腔1的温度处于适宜范围内，提高患者佩戴的舒适性。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种假肢接受腔温度调节系统，其特征在于，包括：
用于对假肢接受腔的温度进行检测的温度检测装置；
设于假肢上、用以对假肢接收腔的温度进行调节的温度调节装置；
分别与所述温度检测装置和所述温度调节装置连接的控制装置，所述控制装置当所述检测温度值的模拟电信号小于预设温度范围中的最小预设温度值的模拟电信号时控制所述温度调节装置制热、和/或当所述检测温度值的模拟电信号大于所述预设温度范围中的最大预设温度值的模拟电信号时、控制所述温度调节装置制冷，以对假肢接收腔的温度进行调节。
2.根据权利要求1所述的假肢接受腔温度调节系统，其特征在于，所述控制装置包括：
比较器，所述比较器的第一端与所述温度检测装置连接，所述比较器的第二端连接有用于设置所述预设温度范围对应的模拟电信号的电位器，所述比较器的第三端连接有继电器；
所述继电器，所述继电器的输出端与所述温度调节装置连接。
3.根据权利要求2所述的假肢接受腔温度调节系统，其特征在于，所述控制装置还包括：
三极管，所述三极管的第一端与所述比较器连接，所述三极管的第二端与所述继电器连接。
4.根据权利要求3所述的假肢接受腔温度调节系统，其特征在于，所述温度调节装置为电阻丝；
所述比较器当所述温度检测装置的检测温度对应的电压信号小于所述电位器的所述最小预设温度值的电压信号时，输出第一电平信号至所述三极管，所述三极管导通使所述继电器闭合，所述电阻丝制热升温。
5.根据权利要求3所述的假肢接受腔温度调节系统，其特征在于，所述温度调节装置为水泵、与水泵连接的水管和对水管进行散热的散热组件；
所述比较器当所述温度检测装置的检测温度对应的电压信号大于所述电位器的所述最大预设温度值对应的电压信号时，输出第二电平信号至所述三极管，所述三极管导通使所述继电器闭合，所述水泵动作泵出经所述散热组件散热的冷却水进行水循环。
6.根据权利要求3所述的假肢接受腔温度调节系统，其特征在于，所述温度调节装置为半导体制冷片；
所述比较器包括第一比较器和第二比较器；
所述三极管包括第一三极管和第二三极管；
所述继电器包括第一继电器和第二继电器，所述第一继电器和所述第二继电器的第一端分别与所述第一三极管和所述第二三极管连接，所述第一继电器和所述第二继电器的第二端分别与所述半导体制冷片连接；
所述电位器包括第一电位器和第二电位器；
所述第一比较器和所述第二比较器的第一端分别与所述温度检测装置连接，所述第一比较器的第二端与用于设置所述最大预设温度值的模拟电信号的第一电位器连接，所述第二比较器的第二端与用于设置所述最小预设温度值的模拟电信号的第二电位器连接；
所述第一比较器和所述第二比较器的第一输出端分别与同或逻辑电路连接，所述同或逻辑电路的第一输出端与所述第一三极管连接，所述同或逻辑电路的第二输出端和第三输出端分别与第一与门逻辑电路和第二与门逻辑电路连接，所述第一比较器的第二输出端与所述第一与门逻辑电路连接，所述第二比较器的第二输出端与所述第二与门逻辑电路连接，所述第一与门逻辑电路和所述第二与门逻辑电路的输出端分别与第三与门逻辑电路连接，所述第三与门逻辑电路的输出端与所述第二三极管连接；
根据温度检测装置的检测温度对应的电压信号、所述第一电位器的最大预设温度值的模拟电信号和所述第二电位器的最小预设温度值的模拟电信号进行判断，当所述温度检测装置的检测温度对应的电压信号分别大于所述第一电位器的所述最大预设温度值的模拟电信号和所述第二电位器的所述最小预设温度值的模拟电信号时，控制所述半导体制冷片制冷降温；当所述温度检测装置的检测温度对应的电压信号分别小于所述第一电位器的所述最大预设温度值的模拟电信号和所述第二电位器的所述最小预设温度值的模拟电信号时，控制所述半导体制冷片制热升温。
7.根据权利要求6所述的假肢接受腔温度调节系统，其特征在于，当所述温度检测装置的检测温度对应的电压信号分别大于所述第一电位器的所述最大预设温度值的模拟电信号和所述第二电位器的所述最小预设温度值的模拟电信号时，所述第一比较器和所述第二比较器均分别输出高电平信号，并经所述同或逻辑电路输出高电平信号，所述第一三极管接通、所述第一继电器闭合；
所述第一与门逻辑电路根据所述第一比较器的高电平信号和所述同或逻辑电路的高电平信号输出高电平信号，所述第二与门逻辑电路根据所述第二比较器的高电平信号和所述同或逻辑电路的高电平信号输出高电平信号，所述第三与门逻辑电路根据所述第一与门逻辑电路的高电平信号和所述第二与门逻辑电路的高电平信号输出高电平信号并发送至所述第二三极管，所述第二三极管导通、所述第二继电器动作，控制所述半导体制冷片制冷降温；
当所述温度检测装置的检测温度对应的电压信号分别小于所述第一电位器的所述最大预设温度值的模拟电信号和所述第二电位器的所述最小预设温度值的模拟电信号时，所述第一比较器和所述第二比较器均分别输出低电平信号，并经所述同或逻辑电路输出高电平信号，所述第一三极管接通、所述第一继电器闭合；
所述第一与门逻辑电路根据所述第一比较器的低电平信号和所述同或逻辑电路的高电平信号输出低电平信号，所述第二与门逻辑电路根据所述第二比较器的低电平信号和所述同或逻辑电路的高电平信号输出低电平信号，所述第三与门逻辑电路输出低电平信号并发送至所述第二三极管，所述第二三极管不导通、所述第二继电器不动作，控制所述半导体制冷片制热升温。
当所述温度检测装置的检测温度对应的电压信号小于或等于所述第一电位器的所述最大预设温度值的模拟电信号且大于或等于所述第二电位器的所述最小预设温度值的模拟电信号时，所述第一比较器输出低电平信号，所述第二比较器输出高电平信号，经所述同或逻辑电路输出低电平信号，所述第一三极管不导通、所述第一继电器不闭合；
所述第一与门逻辑电路根据所述第一比较器的低电平信号和所述同或逻辑电路的低电平信号输出高电平信号，所述第二与门逻辑电路根据所述第二比较器的高电平信号和所述同或逻辑电路的低电平信号输出低电平信号，所述第三与门逻辑电路输出低电平信号并发送至所述第二三极管，所述第二三极管不导通、所述第二继电器不动作，所述半导体制冷片不工作。
8.根据权利要求7所述的假肢接受腔温度调节系统，其特征在于，所述第一继电器为单刀单掷继电器，所述第二继电器为双刀双掷继电器。
9.根据权利要求4-8任一项所述的假肢接受腔温度调节系统，其特征在于，所述三极管的输入端连接有用于信号放大的信号放大器。
10.一种假肢，包括假肢接受腔和假肢末端，所述假肢接受腔和所述假肢末端经连接管连接，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一项所述的假肢接受腔温度调节系统。
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| US11890224B2 (en) | 2021-09-14 | 2024-02-06 | International Business Machines Corporation | Cooling apparatuses with physically-powered, mechanical coolant pumps |
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