CN111870820A - 一种便携式红外led治疗仪及治疗设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携式红外LED治疗仪及设备。其中，便携式红外LED治疗仪包括壳体以及内部电路板；内部电路板上设置内部电路；所述治疗仪为掌托式设备；壳体上设置有作为照射面的透射窗口，壳体的透射窗口内设置有安装于内部电路板上的若干个红外LED；内部电路板控制所述若干个红外LED产生红外光，通过所述透射窗口输出红外光以进行红外光热治疗。携式红外LED治疗设备还包括功能控制电路，控制治疗仪的工作。本发明便携式红外LED治疗仪体积小巧、携带方便、使用灵活、接触温度可控，患者体验较佳。
Description
技术领域
本发明涉及医疗装置领域，尤其是一种便携式红外LED治疗仪及治疗设备。
背景技术
光疗是利用人工光源或自然光源防治疾病的方法，是物理治疗常用方法之一。红外线频率和能量较低，只能穿透原子分子的间隙，而不能穿透到原子、分子的内部，通过红外线照射，原子、分子的震动加快、间距拉大，即增加热运动能量，物质会发生升温、融化、汽化等物理作用，而物质原子、分子结构不发生变化，红外线的这些特性，使红外线理疗成为安全且具有多样性的一种理疗方法。
除了热效应，红外线还具有穿透效应，用于生物医疗的专用红外LED波长为880nm，属于近红外线，可穿透人体组织达10毫米，红外光可使内皮细胞和血细胞中的血红蛋白释放一氧化氮，一氧化氮被机体细胞吸收，具有促进毛细血管扩张、改善局部血液循环、缓解肌肉痉挛、缓解疼痛等生理和治疗作用。红外线可提升吞噬细胞吞噬能力，提高人体免疫力，促进慢性炎症的吸收和消退，消除肿胀积水，对于急慢性关节病变也有较好的疗效；红外线对组织营养改善有重要作用，不仅能促进纤维细胞的再生，对纤维母细胞再生也有重要意义，因此对于伤口愈合有较好的促进作用；红外线可消炎、止疼，减轻术后粘连，可促进瘢痕软化，减轻瘢痕挛缩；红外照射可提高皮肤供氧量，对皮肤进行干燥处理，对于褥疮、冻疮也有较好的治疗效果；红外线照射还有扩张血管、降低神经兴奋性的作用，具有缓解或治疗伤后神经疼痛、带状疱疹、糖尿病ED、前列腺炎等。
传统的光疗设备一般采用外置灯的形式，以卤素灯作为光源，通过调整光源功率以及光源与患处的距离来设置辐射强度，照射面积、辐射能量很难按需调整，除了光源本身功耗大，光照密度不均匀，有些产品波长范围宽，还发射有害的紫外线成分，同时有明显的副作用：患者治疗时往往热感明显，需大量补水，光照强度过强或照射时间过长时还会引起红斑和色素沉着；近年来国内外出现了一些新型光疗设备，如采用大功率LED的灯式治疗仪，上述的部分问题依然存在；还有一些可贴合患处的光疗设备，这些设备也各有优缺点，其主要缺点有：设备多为医疗机构专用，操作复杂、体积和重量较大，携带不便；保养困难，维护成本高；治疗形式比较单一，接触温度不可控，患者体验不佳等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种便携式红外LED治疗仪，解决现有光疗设备携带不便、患者体验不佳等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种便携式红外LED治疗仪，包括壳体以及内部电路板；内部电路板上设置内部电路；所述便携式红外LED治疗仪为掌托式设备；壳体上设置有作为照射面的透射窗口，壳体的透射窗口内设置有安装于内部电路板的若干个红外LED；内部电路板控制所述若干个红外LED产生红外光，通过所述透射窗口输出红外光以进行红外光热治疗。
进一步地，所述治疗仪设有温度传感器且与内部电路连接，温度传感器设置于透射窗口处和/或透射窗口内部，用于测量透射窗口和/或透射窗口内部的温度；所述温度传感器通过所述内部电路实现自动温控；所述内部电路设置有过温保护电路，当透射窗口和/或透射窗口内部的温度超过设定值，内部电路控制关闭电源输入；所述内部电路控制所述若干个红外LED选择高能量或低能量输出；所述内部电路设置有电机驱动电路，连接并驱动振动电机，实现震动按摩；所述内部电路板上还设置有若干个红光LED；所述若干个红光LED形成辅助红光LED阵列，位于壳体的透射窗口内部。
进一步地，所述内部电路包括红外LED驱动信号电路，连接并驱动所述若干个红外LED；所述红外LED驱动信号电路包括所述温度传感器以及PWM脉宽调制电路，实现自动温控，以使治疗仪的照射面达到近似恒温的效果；所述温度传感器有两个，通过信号控制其并联组合，实现高低能量输出的切换；所述过温保护电路包括所述温度传感器和滞回比较器，通过温度传感器和滞回比较器实现当温度超过设定值时关闭电源输入；所述温度传感器包括两个温度电阻NTC；电机驱动电路包括锯齿波发生和脉宽调制电路，以提供振动电机预定电压及间断驱动。
进一步地，所述PWM脉宽调制电路产生锯齿波，连接电压比较器的负输入，温度电阻NTC电路产生的电平信号连接电压比较器的正输入；随着温度升高，NTC电阻阻值下降，电平信号随之降低，比较器输出的PWM信号占空比也减小，从而实现温度负反馈；红外LED驱动信号电路的驱动电流随着温度变化：温度升高，电流减小，温度降低，电流增大，以使治疗仪的照射面达到近似恒温的效果；随着温度升高，NTC电阻的电平下降；内部电路控制所述若干个红外LED选择高能量输出时，NTC基础阻值为10K；内部电路控制所述若干个红外LED选择低能量输出时，NTC电阻的基础阻值是10K与22K并联；选择高能量输出时，PWM信号占空比大于低能量输出时的占空比，红外LED驱动信号电路的驱动电流也较大，所以产生的温度也较高；治疗仪的照射面的工作温度恒定在40~45摄氏度。
在一些实施例中，所述若干个红外LED组成阵列，实现光能均匀输出；所述若干个红外LED为数十个小功率、小封装的红外LED；所述治疗仪的电源输入为12V直流电；所述透射窗口为49*55mm的椭圆形窗口；所述治疗仪是一个约110*75*25mm的掌托式设备；所述红光LED波长为640nm；所述红外LED波长为880nm，所述治疗仪外形类似鼠标掌托。壳体内还设置有导热硅胶垫，以调整壳内体温度平衡；所述壳体上还设置有蜂窝孔用于散热，以实现壳体内温度平衡。
进一步地，所述内部电路包括控制信号输入；所述控制信号输入包括电源输入信号及GND、辅助功能选择信号以及高低能量选择信号；所述电源输入信号用于向所述治疗仪输入电源；所述电源输入信号与所述若干个红外LED连接用于输入直流电；辅助功能选择信号与电机驱动电路和/或若干个红光LED连接，用于选择是否启动震动电机和红光LED；所述电源输入信号与所述红光LED电连接；高低能量选择信号与所述若干个红外LED连接，以实现高能量或低能量的红外输出；所述内部电路包括相互电连接的LED电路及控制电路；所述LED电路集成于LED电路板，所述控制电路集成于控制电路板；所述LED电路板和控制电路板为两块相互电连接的电路板或者集成于同一块电路板；所述LED电路板和控制电路板构成内部电路板，安装于壳体内部。
进一步地，所述控制电路包括控制信号输入及控制信号输出、过温保护电路，还包括所述电机驱动电路及其连接的振动电机；所述LED电路包括：控制信号输入、红外LED驱动信号电路以及若干个红外LED；其中，所述LED电路的控制信号输入连接所述控制电路的控制信号输出；所述LED电路还包括所述若干个红光LED；内部电路的控制信号输入包括所述控制电路的控制信号输入以及与控制信号输出连接的LED电路的控制信号输入；所述内部电路的控制信号输入与外部信号电缆连接。
在一些实施例中，所述壳体包括上、下外壳扣合而成；上、下外壳之间的边沿设置有防水胶条；上、下外壳、LED电路板、控制电路板之间由螺丝进一步紧固；螺丝上设置有防水垫片，螺丝孔由螺丝孔胶塞防水密封；壳体上设置有工作指示灯，工作指示灯与内部电路电连接。
进一步地，所述控制信号输入与处理器电连接以及电源输入电路连接，由所述处理器产生所述控制信号。
本发明还提供一种便携式红外LED治疗设备，包括如上所述的便携式红外LED治疗仪，还包括功能控制电路，与所述治疗仪的内部电路连接，以控制治疗仪的工作。
进一步地，所述功能控制电路包括一个或多个处理器；所述功能控制电路包括还包括与处理器连接的时钟、指示灯、功能键、检测模块、编程接口；通过所述编程接口写入执行程序；处理器控制所述时钟产生所述治疗仪的使用模式；所述功能控制电路设置于独立的功能控制器内，或者设置于所述治疗仪内部、与内部电路集成于相同或不同的电路板；所述处理器连接有控制信号电路，以产生相应的控制信号，输出至所述治疗仪的内部电路。
在一些实施例中，所述指示灯包括模式指示灯、辅助功能指示灯、电源/工作指示灯；所述功能键包括MODE 模式键、AUX 辅助功能选择键、TREAT开始键；所述功能键及指示灯设置于人机交互界面上；所述人机交互界面设置于功能控制器的面板上。
进一步地，所述功能控制电路连接有电源接口，用于接入电源； 所述控制信号电路包括电源输入电路、高低能量输出控制电路、辅助功能控制电路；高低能量输出控制电路、辅助功能输出控制电路、电源输入电路与信号输出端连接；信号输出端与治疗仪的内部电路的控制信号输入连接，或者，所述信号输出端通过外部信号电缆连接于所述治疗仪的内部电路的控制信号输入；电源输入电路产生电源输出及接地信号，处理器与高低能量输出控制电路连接产生高低能量选择信号，所述处理器与辅助功能控制电路连接产生辅助功能选择信号；所述电源输入电路经过压过流保护电路后与所述处理器连接；电源输入电路连接有电压检测模块，电压检测模块通过分压电阻取样和窗口比较器电路检测电源输入电路所输入的电压值；电源输入电路与电源接口连接，用于接入电源。
在一些实施例中，所述控制信号电路及信号输出端设置于IO电路；所述IO电路还包括与电源输入电路连接的所述过压过流保护电路；IO电路包括与电源输入电路连接的所述电压检测模块；所述功能控制电路设置于功能控制电路板，所述IO电路设置于IO电路板上；所述功能控制电路板以及IO电路板设置于两块独立的电路板或者一块电路板；电源接口设置于IO电路板上。
在一些实施例中，所述电源输入电路输入12V的直流电；电源输入电路输入12V直流，经过压过流保护电路，稳压器转为5V后为所述处理器供电；电压检测模块通过分压电阻取样和窗口比较器电路检测电源输入电路输入电压是否在9~13V；所述IO电路板以及功能控制电路板设置于功能控制器内部；所述便携式红外LED治疗设备还包括电源适配器，所述电源适配器与电源接口连接，以接入外部电源。
本发明的有益效果是：
本发明便携式红外LED治疗仪, 体积小巧、可随身携带、使用灵活方便简单、成本低、治疗形式多样化，接触温度可控，患者体验较佳。
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明实施例便携式红外LED治疗设备的示意图。
图2是本发明实施例便携式红外LED治疗仪的功能控制器的结构示意图。
图3是本发明实施例便携式红外LED治疗仪的功能控制器的爆炸图。
图4是本发明实施例功能控制器MPU电路原理图。
图5是本发明实施例功能控制器IO电路原理图。
图6是本发明实施例功能控制电路的模块图。
图7是本发明实施例便携式红外LED治疗仪的立体图，其中图(a)和图(b)为不同视角。
图8是本发明实施例便携式红外LED治疗仪的使用状态参考图，其中图(a)~(e)为不同使用场景的参考图。
图9是本发明实施例便携式红外LED治疗仪的爆炸图。
图10是本发明实施例便携式红外LED治疗仪的控制电路原理图。
图11是本发明实施例便携式红外LED治疗仪的LED电路原理图。
图12是本发明实施例便携式红外LED治疗仪的控制电路的模块图。
图13是本发明实施例便携式红外LED治疗仪的LED电路的模块图。
图14是本发明实施例便携式红外LED治疗仪的温度自动调节PWM脉宽的原理图。
图15是本发明实施例便携式红外LED治疗仪的温度传感器的电平曲线图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的各实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明的较佳实施例提供了一种利用红外光辐射能治疗疾病的医疗装置，装置具有一个由多个880波长的红外线发射LED组成的照射窗口，可对患者患处进行接触式的小面积精确光疗，该装置具有自动温控、过温保护、微震动按摩功能，体积小巧、便于携带、使用方便，可对腕部、足底、腰部、外阴、前列腺、肛周等部位进行小范围、较大辐射密度的红外光照射和温热治疗，可缓解肌肉和软组织损伤、腱鞘炎和筋膜炎造成的疼痛，以及减轻手术后疼痛、消除炎症肿胀、加快创伤愈合。
本发明的便携式红外LED治疗仪是一种体积小巧的治疗装置，例如，治疗面可设计一个约49*55mm的椭圆形透明输出窗口，内部采用数十个小功率、小封装的红外LED组成阵列实现光能均匀输出，输出窗口表面同时具备近似恒温的温热效果，内部具有自动温控、过温保护、防水防尘、震动按摩的功能，使患者得到光疗、热疗、按摩的多重功效，通过电缆连接外部功能控制器和电源适配器组成完整设备，具有低功耗、易使用、易维护、易携带的特点，适合于个人护理使用。如图8所示，本发明的便携式红外LED治疗仪适用于腕部、足底、腰部、殿部等多种部位进行光疗。也可轩入中空坐垫内使用。
请参照图1，本发明实施例的便携式红外LED治疗设备，主要包括电源适配器1、功能控制器2以及红外LED治疗仪3。电源适配器1用于接入供电电源，可以是接入市电，在一些实施例中，电源适配器也可直接为电源接线。本实施例中，电源适配器为AC/DC电源适配器，电源适配器的输出插头插入功能控制器的内插口进行从而可对功能控制器2以及治疗仪3供电。功能控制器2通过电缆线5与红外LED治疗仪3连接。电缆线5可以是两端或一端设置有接口，与功能控制器2或红外LED治疗仪3之间通过接口连接，或者一端固定连接。本实施例中，电缆线5采用4芯（不限于4芯）输入电缆，将功能控制器2与红外LED治疗仪3连接，实现信号传输（包括控制信号或电流源信号）。红外LED治疗仪3外形类似鼠标掌托，可产生光热的红外线。电源适配器1、功能控制器2以及红外LED治疗仪3之间连接完成后，将电源适配器插入交流（220V/50Hz）插座，设备加电，即可通过功能控制器2操作并控制进行治疗3。
作为一种实施例，电源适配器1可使用市售产品，例如可要求满足最大12V/1A输出，输出电压精度≤±3%，负载调整率≤±3%，纹波小于100mVp-p。
结合参照图2-6，本实施例的功能控制器2配置为红外LED治疗仪3外接的盒状结构，包括上、下外壳 21、24相互扣合形成的壳体以及壳体内部安装的功能控制电路板22、IO（输入输出）电路板23以及信号输出端24，还设置有电源接口（插口）。功能控制电路板22、IO电路板23之间通过板间连接器连接从而形成功能控制器内部的主板20，在其他实施例中，也可以设置成共用一块PCB板。信号输出端24设置于或者连接于IO电路板23，用于与红外LED治疗仪3之间连接，进行信号（包括电流信号或控制信号等）传输。通过电源接口接入（或转化为）直流电，本实施例中接入12V的直流电。壳体上设有人机交互界面26，可以是触摸屏、显示屏、按键面板等。通过人机交互界面26进行显示或操作，本实施例中，通过人机交互界面26来显示指示灯223及操作功能键224，指示灯223及功能键224设置于主板20（具体是功能控制电路板22）上，通过人机交互界面26显示或操作。其中，指示灯223包括模式指示灯2231、辅助功能指示灯2232、电源/工作指示灯2233；功能键224包括MODE 模式键2241、AUX辅助功能选择键2242以及TREAT开始键2243。指示灯用于指示相应的工作状态，功能键分别用于对应功能的选择或设置。参照图4，功能控制器的功能控制电路板22上对设置有3个（不限于3个）功能键以及5个（不限于5个）指示灯。
结合参照图4和图6，功能控制器2的功能控制电路包括：一个或多个处理器220以及与处理器220连接的时钟222，指示灯223（包括模式指示灯2231、辅助功能指示灯2232、电源/工作指示灯2233），功能键224（MODE 模式键2241、AUX 辅助功能选择键2242、TREAT开始键2243）、检测模块225、编程接口221。处理器220可以是微处理器（MPU），内置固件（firmware），通过外部计算机和编程器下载固件程序并由编程接口221灌入执行程序。功能控制器内置的微处理器（MPU）和时钟222，通过的人机交互界面26的MODE模式键，设定红外LED治疗仪3的使用模式，例如：
模式I，为低能量治疗25分钟；
模式II，为低能量治疗30分钟；
模式III，为高能量治疗20分钟。
通过的人机交互界面26操作相应的功能键，例如，辅助功能选择键2242用于操作选择是否启动红色光输出或震动按摩；按TREAT开始键2243开始治疗，计时到达设定的时间后自动关闭输出。
功能控制器内还设置有与功能控制电路连接的IO电路，具体包括电源输入电路235以及与电源输入电路235电连接的过压过流保护电路231、电压检测模块232、高低能量输出控制电路233、辅助功能控制电路234、信号输出端236。高低能量输出控制电路233、辅助功能输出控制电路234、电源输入电路235与信号输出端236连接，信号输出端236通过4芯线缆连接控制红外LED治疗仪3。电源输入电路235，与电源接口连接用于接入电源。本实施例中，这些模块设置于IO电路板23上。电源输入电路235、过压过流保护电路231、电源电压检测电路232、高低能量输出控制电路233、辅助功能输出控制电路234与处理器220电连接，可通过板间连接器实现连接。电源输入电路235输入12V直流，经过压过流保护电路231，稳压器转为5V后为芯片（处理器220）供电；电压检测模块232通过分压电阻取样和窗口比较器电路检测12V（电源输入电路235）输入电压是否在9~13V。4个控制信号输出端236分别是12V电源输出及接地、高低能量选择信号输出、辅助功能选择信号输出。
具体例子中，通过电源输入电路235向功能控制器2输入12V直流电，功能控制器2内置过流保护、过压保护和电源电压监测（电压超出设定值将不能启动红外治疗仪），再通过4芯线缆连接控制红外LED治疗仪3，除了电源正负，还有两根控制线，一根为高低能量控制，另一根为辅助功能控制。
可以理解，在其他实施例中，功能控制器2也可以设置于红外LED治疗仪3上，但会增大红外LED治疗仪3的体积。
参照图7-13，本发明的红外LED治疗仪3，是一种掌托式设备，例如一个约110*75*25mm的掌托式设备，包括塑料（例如聚碳酸酯PC）外壳、内部有控制电路30，带有4芯电缆5和专用插头。治疗仪3具有一个例如49*55的椭圆透射窗口31，可输出红外光（880nm）和红光（640nm），窗口外部有一个运行指示灯32。透射窗口31内部的电路板上有温度传感器33，用于测量外壳窗口和内部温度，再通过内部电路实现自动温控。LED电路板上的温度传感器有两个，通过外部信号电缆信号控制其并联组合，实现高低能量输出的切换。红外LED治疗仪3内部电路实现过温度保护功能，防止治疗仪3在散热不良环境下温度过高。红外LED治疗仪3具有振动电机以及定时驱动电路，通过外部信号电缆控制启停。本发明的红外治疗仪维护简单，防水防尘，可承受汗水污垢，可用水或中性洗涤液清洗。
红外LED治疗仪3的具体结构包括：上下外壳33、34相互扣合形成壳体以及壳体内部安装的LED电路板35以及控制电路板30。LED电路板35与控制电路板30之间通过板间连接器或者电线进行电连接，LED电路板35可由螺丝14固定于壳体。本实施例中，透射窗口31设置于上外壳33上，LED电路板35位于透射窗口31内。控制电路板30上通过螺丝8与LED电路板35之间固定，螺丝8上套设有垫圈9。上下外壳的边沿之间夹设有防水胶条4。5，控制电缆5末端可设置插头与控制电路板30连接。壳体内还设置有导热硅胶垫7，以调整壳体内温度平衡。下壳上可设置散热孔，例如中间圆形区域设置有蜂窝孔用于散热，以实现壳体内温度平衡，开孔区域周边设有防水胶圈10。上下外壳33、34之间可进一步由螺丝12固定，螺丝上设置有防水垫片。所有螺丝孔上可进一步设置有螺丝孔胶塞13，用于防水。
对照图10和12，红外LED治疗仪3的控制信号输入及控制信号输出、过温保护电路305、电机驱动304及其连接的振动电机36。所述控制信号输入包括电源输入信号303及GND、辅助功能选择信号302以及高低能量选择信号301。
通过4芯电缆5和专用插头从功能控制器2输入4个控制信号，其中电源输入信号303可以是12V的直流电；辅助功能选择信号302用于选择是否启动振动电机和/或12个可见红光LED；H_L是高低能量选择信号301用于选择红外LED的高能量输出或低能量输出，以驱动相应的红外LED以及温度传感器的调节。过温保护电路305用于过温保护，通过电路板上的温度电阻NTC 37和滞回比较器实现当光疗温度超过设定值时关闭12V电源输入。电机驱动304，是通过锯齿波发生和脉宽调制电路为3V振动电机，以提供约0.5赫兹的间断驱动。
参照图11及图13，治疗仪LED电路板35上集成的LED电路包括：控制信号输入、温度自动调节的红外LED驱动信号电路以及红外LED阵列。其中，控制信号输入电路包括有4个控制信息（但不限于4个），具体包括其中电源输入信号353(12V直流电和GND)、AUX辅助功能选择信号352（用于选择是否启动12个可见红光LED或震动电机）、高低能量选择信号351。输入的信号对应驱动相应的LED阵列工作。两个温度电阻NTC（热敏电阻或温度传感器）37以及PWM脉宽调制电路38构成了温度自动调节的红外LED驱动信号，与红外LED电连接，选择对应的光源工作。电源输入信号353与红外LED电连接，用于供电。红外LED设置为LED阵列40~42，例如11*7的红外LED阵列，以小功率小封装结构的LED灯珠组成。根据温度选择的工作模式，功能控制器2控制对应的LED光源工作，具体通过高低能量选择信号进行控制红外LED按高能量输出或低能量输出。本实施例中，LED灯还包括辅助红光LED 39，例如，辅助红光LED 39为12个辅助红光LED串联/并联的布置，通过辅助功能选择是否启动振动电机或是否启动12个可见红光LED工作。
结合参照图14，锯齿波发生电路即PWM脉宽调制电路38产生锯齿波，连接电压比较器的负输入，温度电阻NTC电路37产生的电平信号连接电压比较器的正输入，在温度1时，比较器输出PWM信号1，占空比较宽，随着温度升高，NTC电阻阻值下降，电平信号随之降低，比较器输出的PWM信号占空比也减小，如图中的PWM信号2，这样就构成了温度负反馈，红外LED阵列的驱动电流随着温度变化，温度升高，电流减小，温度降低，电流增大，这样治疗仪照射面就达到近似恒温的效果。
结合对照图15，温度传感器电路37产生的电平信号NTC_LEVEL图，随着温度升高（图中0~85摄氏度），电平下降；电路中的H_L信号，控制NTC的基础阻值（25℃阻值），选择H高能量时，NTC基础阻值为10K，电平变化为图中曲线1，选择L低能量时，NTC基础阻值是10K与22K并联，电平变化为图中曲线2，可知选择H高能量时，PWM信号占空比大于L低能量时的占空比，红外LED的驱动电流也较大，所以产生的温度也较高。
在其他实施例中，红外LED治疗仪3的控制电路板30与LED电路板35可设置于同一块PCB板。
本发明的红外LED治疗仪3，也可采用内置电池（例如可充电蓄电池）作为工作电源。
通过上述的方法在多数条件下可实现治疗仪的恒温效果，如在常温环境下暴露在空气中，或常温下治疗面贴合人体皮肤，治疗仪通过外界热量交换和温度反馈调节达到温度平衡，治疗面的温度恒定在40~45摄氏度（H高能量温度比L低能量高2摄氏度左右），可满足日常热敷功能的需要，但在极端条件下时，温度调节功能可能失效：在无法散热环境下，例如放入衣物、被褥中，温度反馈出现失调，外壳温度将一直升高，因此在控制板上设计了温度保护电路，当内部控制板温度超过70摄氏度（散热不良环境下外壳温度超过58摄氏度）时，关闭红外治疗仪输出，实现过温保护。
本发明实施例的便携式红外LED治疗仪2，改善了现有光疗设备的问题，设计了一种体积小巧的治疗装置，与其他产品和设备相比，具有以下优点：体积小、重量轻、低功耗，便于携带和使用，操作简单，适合个人护理使用；光疗窗口为49*55mm的椭圆形窗口，（不限于）77个880nm的红外光发光二极管组成阵列实现光能均匀输出，单一波长，安全可靠，穿透力强；输出窗口表面有恒温的温热效果，具有自动温控、过温保护、防水防尘、震动按摩的功能，使患者得到光疗、热敷、按摩的多重功效，患者体感舒适。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可传输数据的连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，均应属于本申请的范围；本发明的保护范围由所附权利要求及其等同范围限定。
Claims (15)
1.一种便携式红外LED治疗仪，包括壳体以及内部电路板；内部电路板上设置内部电路；其特征在于：所述便携式红外LED治疗仪为掌托式设备；壳体上设置有作为照射面的透射窗口，壳体的透射窗口内设置有安装于内部电路板的若干个红外LED；内部电路板控制所述若干个红外LED产生红外光，通过所述透射窗口输出红外光以进行红外光热治疗。
2.如权利要求1所述的治疗仪，其特征在于：
所述治疗仪设有温度传感器且与内部电路连接，温度传感器设置于透射窗口处和/或透射窗口内部，用于测量透射窗口和/或透射窗口内部的温度；
所述温度传感器通过所述内部电路实现自动温控；
所述内部电路设置有过温保护电路，当透射窗口和/或透射窗口内部的温度超过设定值，内部电路控制关闭电源输入；
所述内部电路控制所述若干个红外LED选择高能量或低能量输出；
所述内部电路设置有电机驱动电路，连接并驱动振动电机，实现震动按摩；
所述内部电路板上还设置有若干个红光LED；所述若干个红光LED形成辅助红光LED阵列，位于壳体的透射窗口内部。
3.如权利要求2所述的治疗仪，其特征在于：
所述内部电路包括红外LED驱动信号电路，连接并驱动所述若干个红外LED；所述红外LED驱动信号电路包括所述温度传感器以及PWM脉宽调制电路，实现自动温控，以使治疗仪的照射面达到近似恒温的效果；
所述温度传感器有两个，通过信号控制其并联组合，实现高低能量输出的切换；
所述过温保护电路包括所述温度传感器和滞回比较器，通过温度传感器和滞回比较器实现当温度超过设定值时关闭电源输入；
所述温度传感器包括两个温度电阻NTC；
电机驱动电路包括锯齿波发生和脉宽调制电路，以提供振动电机预定电压及间断驱动。
4.如权利要求3所述的治疗仪，其特征在于：
所述PWM脉宽调制电路产生锯齿波，连接电压比较器的负输入，温度电阻NTC电路产生的电平信号连接电压比较器的正输入；
随着温度升高，NTC电阻阻值下降，电平信号随之降低，比较器输出的PWM信号占空比也减小，从而实现温度负反馈；
红外LED驱动信号电路的驱动电流随着温度变化：温度升高，电流减小，温度降低，电流增大，以使治疗仪的照射面达到近似恒温的效果；
随着温度升高，NTC电阻的电平下降；
内部电路控制所述若干个红外LED选择高能量输出时，NTC基础阻值为10K；内部电路控制所述若干个红外LED选择低能量输出时，NTC电阻的基础阻值是10K与22K并联；选择高能量输出时，PWM信号占空比大于低能量输出时的占空比，红外LED驱动信号电路的驱动电流也较大，所以产生的温度也较高；
治疗仪的照射面的工作温度恒定在40~45摄氏度。
5.如权利要求2所述的治疗仪，其特征在于：
所述若干个红外LED组成阵列，实现光能均匀输出；所述若干个红外LED为数十个小功率、小封装的红外LED；
所述治疗仪的电源输入为12V直流电；
所述透射窗口为49*55mm的椭圆形窗口；
所述治疗仪是一个约110*75*25mm的掌托式设备；
所述红光LED的波长为640nm；所述红外LED的波长为880nm；
所述治疗仪外形类似鼠标掌托；
壳体内还设置有导热硅胶垫，以调整壳内体温度平衡；
所述壳体上还设置有蜂窝孔用于散热，以实现壳体内温度平衡。
6.如权利要求1~5任一项所述的治疗仪，其特征在于：
所述内部电路包括控制信号输入；所述控制信号输入包括电源输入信号及GND、辅助功能选择信号以及高低能量选择信号；
所述电源输入信号用于向所述治疗仪输入电源；所述电源输入信号与所述若干个红外LED连接用于输入直流电；
辅助功能选择信号与电机驱动电路和/或若干个红光LED连接，用于选择是否启动震动电机和红光LED；所述电源输入信号与所述红光LED电连接；
高低能量选择信号与所述若干个红外LED连接，以实现高能量或低能量的红外输出；
所述内部电路包括相互电连接的LED电路及控制电路；所述LED电路集成于LED电路板，所述控制电路集成于控制电路板；所述LED电路板和控制电路板为两块相互电连接的电路板或者集成于同一块电路板；所述LED电路板和控制电路板构成内部电路板，安装于壳体内部。
7.如权利要求6所述的治疗仪，其特征在于：
所述控制电路包括控制信号输入及控制信号输出、过温保护电路，还包括所述电机驱动电路及其连接的振动电机；
所述LED电路包括：控制信号输入、红外LED驱动信号电路以及若干个红外LED；
其中，所述LED电路的控制信号输入连接所述控制电路的控制信号输出；
所述LED电路还包括所述若干个红光LED；
内部电路的控制信号输入包括所述控制电路的控制信号输入以及与控制信号输出连接的LED电路的控制信号输入；
所述内部电路的控制信号输入与外部信号电缆连接。
8.如权利要求6所述的治疗仪，其特征在于：
所述壳体包括上、下外壳扣合而成；
上、下外壳之间的边沿设置有防水胶条；上、下外壳、LED电路板、控制电路板之间由螺丝进一步紧固；螺丝上设置有防水垫片，螺丝孔由螺丝孔胶塞防水密封；
壳体上设置有工作指示灯，工作指示灯与内部电路电连接。
9.如权利要求6所述的治疗仪，其特征在于：所述控制信号输入与处理器电连接以及电源输入电路连接，由所述处理器产生所述控制信号。
10.一种便携式红外LED治疗设备，其特征在于：包括权利要求1~9任一项所述的便携式红外LED治疗仪，还包括功能控制电路，与所述治疗仪的内部电路连接，以控制治疗仪的工作。
11.如权利要求10所述的治疗设备，其特征在于：
所述功能控制电路包括一个或多个处理器；
所述功能控制电路包括还包括与处理器连接的时钟、指示灯、功能键、检测模块、编程接口；
通过所述编程接口写入执行程序；
处理器控制所述时钟产生所述治疗仪的使用模式；
所述功能控制电路设置于独立的功能控制器内，或者设置于所述治疗仪内部、与内部电路集成于相同或不同的电路板；
所述处理器连接有控制信号电路，以产生相应的控制信号，输出至所述治疗仪的内部电路。
12.如权利要求11所述的治疗设备，其特征在于：
所述指示灯包括模式指示灯、辅助功能指示灯、电源/工作指示灯；
所述功能键包括MODE 模式键、AUX 辅助功能选择键、TREAT开始键；
所述功能键及指示灯设置于人机交互界面上；
所述人机交互界面设置于功能控制器的面板上。
13.如权利要求11所述的治疗设备，其特征在于：
所述功能控制电路连接有电源接口，用于接入电源；
所述控制信号电路包括电源输入电路、高低能量输出控制电路、辅助功能控制电路；高低能量输出控制电路、辅助功能输出控制电路、电源输入电路与信号输出端连接；信号输出端与治疗仪的内部电路的控制信号输入连接，或者，所述信号输出端通过外部信号电缆连接于所述治疗仪的内部电路的控制信号输入；
电源输入电路产生电源输出及接地信号，处理器与高低能量输出控制电路连接产生高低能量选择信号，所述处理器与辅助功能控制电路连接产生辅助功能选择信号；
所述电源输入电路经过压过流保护电路后与所述处理器连接；
电源输入电路连接有电压检测模块，电压检测模块通过分压电阻取样和窗口比较器电路检测电源输入电路所输入的电压值；
电源输入电路与电源接口连接，用于接入电源。
14.如权利要求13所述的治疗设备，其特征在于：所述
所述控制信号电路及信号输出端设置于IO电路；
所述IO电路还包括与电源输入电路连接的所述过压过流保护电路；IO电路包括与电源输入电路连接的所述电压检测模块；
所述功能控制电路设置于功能控制电路板，所述IO电路设置于IO电路板上；所述功能控制电路板以及IO电路板设置于两块独立的电路板或者一块电路板；
电源接口设置于IO电路板上。
15.如权利要求14所述的治疗设备，其特征在于：
所述电源输入电路输入12V的直流电；
电源输入电路输入12V直流，经过压过流保护电路，稳压器转为5V后为所述处理器供电；电压检测模块通过分压电阻取样和窗口比较器电路检测电源输入电路输入电压是否在9~13V；
所述IO电路板以及功能控制电路板设置于功能控制器内部；
所述便携式红外LED治疗设备还包括电源适配器，所述电源适配器与电源接口连接，以接入外部电源。
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