CN117531124A - 一种可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备及方法，设备包括柔性电子层、供电层和水凝胶层和柔性封装基底，柔性电子层包括对称分布在电子层两侧的电源管理模块和电路控制模块，中间区域的检测模块和柔性发光模块，与电路控制模块相连的光电探测模块，嵌在电路控制模块上的蓝牙模块和图像处理模块；供电层包括柔性纸电池，柔性纸电池与电源管理模块相连；水凝胶层在供电层下方；整个系统由柔性封装基底封装。本发明适用于多种慢性和急性创伤愈合，可随时对伤口状态进行评估，在不影响动物正常活动的条件下促进其伤口的修复，减少了伤口愈合时间，提高了伤口愈合质量。

Description

一种可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备及方法
技术领域
本发明涉及光生物调节技术领域，特别是涉及一种可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备及方法。
背景技术
动物，特别是习惯追逐打闹的动物，在日常生活或同伴争斗中，很多时候会造成受伤，主要包括表面创伤。表面创伤，特别是大面积的表面创伤，伤口暴露在外的过程中可能会对伤口造成额外的损伤(挤压、擦伤等)甚至发生细菌感染等情况，这对动物的正常生理活动甚至生命健康造成巨大威胁。传统的治疗手段将伤口处理后进行包扎处理，然后将动物圈养起来，强行通过人为干扰限制其活动，这可能会造成动物的应激反应，无疑是不利于动物健康和伤口愈合的。而且一般情况下都需要长时间的伤口修复，愈合伤口的质量也一般较差。
多项研究表明，光子治疗时光密度大，而光热量很少，表层组织对其反应较缓和，具有较高的治疗安全性，一般不会对机体造成潜在损伤。目前新兴的光生物调节(PBM)方法是一种安全有效的非侵入性治疗方法，具体为采用特定波长的光(非相干光源)对伤口/创伤进行低能量的照射，适用于多种慢性和急性创伤愈合。其原因有三点：首先，一定波长的光照可以增加胶原蛋白的产生和结缔组织的机械强度，极大促进伤口的修复和愈合；其次，呼吸链中线粒体蛋白质成分的红光和近红外光的吸收，特别是细胞色素C氧化酶，这种能量的吸收可能导致抑制性一氧化氮的光解，从而增加细胞色素C氧化酶酶的活性，增加电子传递，增加三磷酸腺苷的产量。最后，低水平的光刺激了与细胞迁移、细胞有丝分裂、增殖有关的多个基因的表达，并调节生长因子和细胞因子的产生，这些都可以促进/辅助伤口的修复或愈合，减少伤口愈合所需的时间、提高伤口的修复质量。
目前常用的光源有：激光器、LED阵列大体积点光源，这些设备起到了良好的效果，但是光子治疗仍然存在如下不足，无法实时监测伤口的状态、输出光子的可控性不强，寿命短、伤口局部温度过高，散热效果不明显、发光效率低下、抗菌杀菌效果较差、温度调节器件的精度较低、治疗的结构较为单一、发光器件的波长难以控制、器件本身存在安全限制(如含有镉)，不够灵活等，量子点发光二极管(Q-LED)也有报道，但目前存在安全隐患，因为它们含有镉。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备及方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备，包括：柔性封装基底以及依次层叠的柔性电子层、供电层和水凝胶层；所述柔性封装基底将所述柔性电子层、所述供电层和所述水凝胶层进行封装；
其中所述柔性电子层内置有柔性电路、电源管理模块、电路控制模块、检测模块、柔性发光模块、光电探测模块、蓝牙模块和图像处理模块，所述供电层中内置有柔性纸电池；所述水凝胶层中内含有紫外响应抗菌水凝胶；所述柔性纸电池与所述电源管理模块连接；所述电源管理模块与所述电路控制模块对称设置在所述柔性电子层的两侧；所述柔性发光模块和所述检测模块设置在所述柔性电子层的中间区域；所述电路控制模块通过所述柔性电路与所述光电探测模块连接；所述蓝牙模块和所述图像处理模块内嵌在所述电路控制模块上；所述电路控制模块通过所述柔性电路与所述检测模块连接；所述柔性发光模块通过所述柔性电路与所述检测模块连接；所述柔性发光模块包括柔性OLEDS有机发光二极管，所述柔性发光模块用于对目标伤口处进行光子治疗和修复创伤；所述检测模块包括柔性温度传感器和柔性pH传感器，所述检测模块用于检测所述目标伤口处的温度数据和pH值数据；所述光电探测模块用于接收相应波长的光波，并根据所述光波自动实现光感知，以通过所述电路控制模块调控所述柔性OLEDS有机发光二极管的开合；所述电路控制模块用于获取所述温度数据和pH值数据，并根据所述温度数据和所述pH值数据调整所述柔性OLEDS有机发光二极管的开合，以实现对光子治疗的方案的调整。
优选地，所述柔性发光模块中内置有pH传感器；pH传感器内含指示剂染料，所述指示剂染料用于根据pH值进行监控并显示颜色变化，pH值检测后，所述图像处理模块用于获取复合敷料的每个彩色图片的RGB值，并通过所述蓝牙模块发送至监控端；所述监控端用于根据所述RGB值和所述pH值与与伤口感染程度之间的预设关系确定是否感染以及感染的程度，将pH值控制在酸性范围内；并根据pH值与伤口感染程度之间的设定关系，若pH大于6.5，则通过两个波长为720nm的OLEDS对所述目标伤口处进行消炎杀菌工作。
优选地，所述监控端还用于根据所述温度数据远程控制所述紫外响应抗菌水凝胶中的抗生素的释放时长和释放速度。
优选地，所述柔性封装基底为PDMS；所述柔性封装基底将所述柔性电子层、所述供电层和所述水凝胶层进行封装后的厚度不大于3mm。
优选地，所述柔性OLEDS有机发光二极管的个数为6；六个所述柔性OLEDS有机发光二极管均匀的环绕设置在所述检测模块四周；所述柔性OLEDS有机发光二极管包括由上至下依次排列的上屏障氧化保护层，OLED发光层、下屏障氧化保护层、散热薄膜和丙烯酸粘合剂。
优选地，所述柔性OLEDS有机发光二极管的形状包括纤维状、块状、蜂窝状、蛇岛状或蝴蝶条状；所述OLED发光层中设置有不同直径大小的顶层电极和底层电极。
优选地，所述OLED发光层通过微腔效应分别发出三种不同波长的光线，波长分别为670nm、720nm和880nm；发出每种波长光线的所述柔性OLEDS有机发光二极管均为2个。
优选地，所述水凝胶层的制备过程包括：
将CH3-PEG5000-丙烯酸酯和GS-linker-peg-丙烯酸酯以7∶1混合，总质量浓度为200mg/mL，并加入不同单体重量比的PEG2000-DA作为交联剂；
在添加作为引发剂的APS和作为促进剂的TEMED之后，混合溶液在氮气下脱气10分钟，转移到聚四氟乙烯模具中，并在70℃下保持30分钟，得到所述水凝胶层。
优选地，所述柔性电子层中设置有OLED散热结构；所述OLED散热结构的材料为氮化铝或石墨中的任一种。
一种可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复方法，包括：
将上述可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备黏附于目标伤口处。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备及方法，设备包括：柔性封装基底以及依次层叠的柔性电子层、供电层和水凝胶层；所述柔性封装基底将所述柔性电子层、所述供电层和所述水凝胶层进行封装；其中所述柔性电子层内置有柔性电路、电源管理模块、电路控制模块、检测模块、柔性发光模块、光电探测模块、蓝牙模块和图像处理模块，所述供电层中内置有柔性纸电池；所述水凝胶层中内含有紫外响应抗菌水凝胶；所述柔性纸电池与所述电源管理模块连接；所述电源管理模块与所述电路控制模块对称设置在所述柔性电子层的两侧；所述柔性发光模块和所述检测模块设置在所述柔性电子层的中间区域；所述电路控制模块通过所述柔性电路与所述光电探测模块连接；所述蓝牙模块和所述图像处理模块内嵌在所述电路控制模块上；所述电路控制模块通过所述柔性电路与所述检测模块连接；所述柔性发光模块通过所述柔性电路与所述检测模块连接；所述柔性发光模块包括柔性OLEDS有机发光二极管，所述柔性发光模块用于对目标伤口处进行光子治疗和修复创伤；所述检测模块包括柔性温度传感器和柔性pH传感器，所述检测模块用于检测所述目标伤口处的温度数据和pH值数据；所述光电探测模块用于接收相应波长的光波，并根据所述光波自动实现光感知，以通过所述电路控制模块调控所述柔性OLEDS有机发光二极管的开合；所述电路控制模块用于获取所述温度数据和pH值数据，并根据所述温度数据和所述pH值数据调整所述柔性OLEDS有机发光二极管的开合，以实现对光子治疗的方案的调整。本发明适用于多种慢性和急性创伤愈合，可随时对伤口状态进行评估，按需治疗，在不影响动物正常活动的条件下促进其伤口的修复，减少了伤口愈合时间，提高了伤口愈合质量。与常规光子修复设备相比，本发明实用性更强，具有突出的技术优势。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种用于动物可穿戴式的自适应光子辅助伤口修复设备与系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的柔性发光模块中OLEDS层的爆炸结构示意图；
图3为本发明实施例提供的柔性发光模块中电极的放射状结构(a)和不同直径电极(b)示意图；
图4为本发明实施例提供的柔性发光模块中V型槽示意图(a)及发光织物示意图(b)；
图5为本发明实施例提供的一种用于动物可穿戴式的自适应光子辅助伤口修复设备与系统结构组成示意图；
图6为本发明实施例提供的一种用于动物可穿戴式的自适应光子辅助伤口修复设备与系统结构详细工作流程(修复策略)示意图。
附图标记说明：柔性封装基底1，柔性电子层2，电源管理模块201，柔性电路202，柔性温度传感器203，柔性发光模块204，柔性pH传感器205、电路控制模块206，蓝牙模块207，图像处理模块208，光电探测模块209，供电层3，水凝胶层4，ZnO纳米层结构501/502，Al2O3纳米层结构601/602，MgO纳米层结构701/702，Al电极8，Liq材料9，双(10-羟基苯并[h]喹啉基)-铍(bebq2)和三[1-苯基异喹啉基-C2，N]铱(III)(Ir(piq)3)材料10，N,N′-二(1-萘基)-N,N′-二苯基-1,1′-联苯-4-4′-二胺(NPB)材料11，MoO3材料12，Ag电极13，圆角1301，通孔1302，散热薄膜14，丙烯酸粘合剂15，POF织物16，V型槽17
具体实施方式
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。
本发明的目的是提供一种可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备及方法，适用于多种慢性和急性创伤愈合，可随时对伤口状态进行评估，按需治疗，在不影响动物正常活动的条件下促进其伤口的修复，减少了伤口愈合时间，提高了伤口愈合质量。与常规光子修复设备相比，本发明实用性更强，具有突出的技术优势。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参阅图1，本发明一种用于动物可穿戴式的自适应光子辅助伤口修复设备与系统结构示意图，所述结构结构包括电源管理模块201、电路控制模块206、检测模块、柔性发光模块204、光电探测模块209、蓝牙模块207、图像处理模块208、供电层3、水凝胶模块，柔性封装模块，其中，所述电源管理模块201，电路控制模块206，检测模块，柔性发光模块204，光电探测模块209组成柔性电子层2；所述光电探测模块209与电路控制模块206相连；所述蓝牙模块207和图像处理模块208嵌在电路控制模块206上；所述柔性供电模块和电源管理模块201相连；所述蓝牙模块207连接智能电子设备，控制柔性发光模块204的工作频率，功率，工作疗程和工作时间以及电路的安全开关；所述水凝胶模块贴在柔性供电模块的下层；所述柔性封装模块将整个系统设备进行封装；柔性pH传感器205和柔性温度传感器203构成了所述检测模块。
请参阅图2，本发明提供一种柔性发光模块204中OLEDS层的结构示意图，所述柔性OLEDS有机发光二极管的结构从上至下包括上屏障氧化保护层，OLED发光层和下屏障氧化保护层及散热薄膜14和丙烯酸粘合剂15；
所述上屏障氧化保护层和下屏障氧化保护层皆具有ZnO纳米层结构501/502、Al2O3纳米层结构601/602和MgO纳米层结构701/702，且其厚度分别为50nm、300nm和50nm，进而保证发光层不受氧气和湿气的影响；
其中，ZnO纳米层结构包括些许非常薄的纳米片，些许细长的纳米线，些许较短的纳米棒以及些许具有平坦表面纳米片段组成。Al2O3纳米层结构601/602包括些许非常薄的纳米薄膜，些许孔状的纳米阵列，些许壳状的纳米颗粒组成。MgO纳米层结构701/702包括些许非常薄的纳米薄膜，些许具有特殊性能的晶体结构以及些许点状的纳米阵列结构组成。
所述OLED发光层的结构从上至下依次为，
Al电极8，作为阴极，厚度为80nm；
羟基喹啉锂(Liq材料9)材料，作为阴极和电子传输层之间的注入层，保证工作的稳定性，厚度为1nm；
双(10-羟基苯并[h]喹啉基)-铍(bebq2)和三[1-苯基异喹啉基-C2，N]铱(III)(Ir(piq)3)材料10，前者作为发光层的主体材料，后者作为发光层的客体材料，通过旋涂工艺形成融合OLED发光层，厚度为100nm；
N,N′-二(1-萘基)-N,N′-二苯基-1,1′-联苯-4-4′-二胺(NPB)材料11，作为空穴传输层，可利用微腔效应即通过控制材料的厚度来获得不同波长的OLED，当NPB厚度为76nm时，波长为670nm，当NPB厚度为86nm时，波长为720nm，当NPB厚度为108nm时，波长为880nm；
三氧化钼(MoO3材料12)，作为空穴注入层，具有一定的阻燃性能或消烟性能，厚度为5nm；
Ag电极13，作为阳极，厚度为50nm；
所述散热薄膜14的厚度为75nm，使得OLED发光器件发出的光线沿所述OLED平面垂直的方向发射出去；
所述丙烯酸粘合剂15的厚度为1.5μm，作用为保证光的透射，保证光线可通过粘合剂和柔性封装基底1安全传输，且无任何有害材料暴露；
所述柔性OLEDS有机发光二极管可根据伤口大小和形状进一步扩展为纤维状和块状，所述OLED发光层中的电极(阳极和阴极)的直径可设置成不同的长短，来满足不同伤口面积的需要，具有良好的适应性；
所述柔性OLEDS有机发光二极管区别于普通刚性LED的地方有，无任何有害材料与表皮接触和溢出，尤其是镉等制造Q-LED的重有色金属材料。
所述柔性OLEDS有机发光二极管区别于普通激光光疗设备的地方有，不用考虑运输的难题，使用方便快捷。
所述阵列的6位OLEDS的发光层通过微腔效应分别发出三种不同波长的光线，波长分别为670nm、720和880nm，分别具有加速伤口愈合、消炎和止痛的作用，都能刺激皮肤的胶原蛋白组织再生，促进细胞色素C氧化酶的发色团对光子的吸收。根据报道，这三种不同波长的光线相结合，可将伤口愈合速度增加50％。且发出每种波长光线的OLEDS均为2个，互不相连。
请参阅图3(a)和图3(b)，本发明提供一种柔性发光模块204中电极的结构示意图，所述散热薄膜14的材料为氮化铝(AlN)/石墨中的一种，所述散热薄膜14在所述OLED发光层和所述柔性基底之间，所述OLED电极(包括阴极和阳极)的二维形状为放射状，所述OLED层产生的热量从所述OLED层的正中心沿着所述OLED层的发光面发射出去。所述电极设有通孔1302，使得热空气能够快速的通过通孔1302散发。所述电极设有圆角1301，保证散热的平稳性。所述散热结构能解决OLED层在长时间照射、高温等情形下寿命较短的问题。
实施例一，请参阅图1～3，所述一种用于动物可穿戴式的自适应光子辅助伤口修复设备与系统包括柔性电子层2、供电层3、水凝胶层4、柔性封装基底1，所述柔性电子层2包括电源管理模块201，电路控制模块206，检测模块，柔性发光模块204，光电探测模块209，蓝牙模块207和图像处理模块208；所述供电层3包括柔性纸电池，所述柔性纸电池与电源管理模块201相连；所述水凝胶层4在供电层3下方，包括紫外响应抗菌水凝胶；整个系统由柔性封装基底1封装。
所述电源管理模块201和电路控制模块206对称分布在柔性电子层2的两侧，柔性电子层2中间区域为柔性发光模块204和检测模块，所述柔性发光模块204包括柔性OLEDS有机发光二级管，用于光子治疗和修复创伤，检测模块包括柔性温度传感器203和柔性pH传感器205，用于检测伤口处的温度和pH值，所述光电探测模块209和电路控制模块206相连，所述蓝牙模块207和图像处理模块208嵌在电路控制模块206之上；
所述光电探测模块209包括多个光电探测器，每个光电探测器能够接收相应波长的光波，能够根据光强自动实现光感知，从而调控柔性OLEDS有机发光二极管的开合，具有节能的效果；
所述pH传感器为一种柔性光学pH传感器，内含指示剂染料，可根据pH值监控并显示颜色变化，pH值检测后，复合敷料的每个彩色图片的RGB值可通过便携式智能手机提取，并根据pH值与伤口感染程度之间的预设关系，确定是否感染以及感染的程度；
所述蓝牙模块207包括蓝牙芯片，无线和手机或PC端等智能电子设备连接，可控制如下参数：
柔性发光模块204的工作频率，功率，工作疗程和工作时间；
水凝胶层4(4)中根据温度的高低远程控制抗生素的释放时长和释放速度。
电路保护模块的开关；
所述图像处理模块208包括超小型图像识别传感器，所述传感器的头部含有微型摄像头，所述传感器的尾部与蓝牙芯片相连，所述微型摄像头通过识别伤口图像传送给电子设备，所述电子设备将伤口图像可视化。所述图像处理模块208可随时对伤口的状态进行评估，监测过程中无需移开设备，就能对伤口进行动态观察，并及时的做出处理。所述图像处理模块208与电路控制模块206相连，所述电路控制模块206根据伤口的皮肤信息控制OLEDS模块产生不同波长的光线，即控制6位OLEDS的闭合。
所述的6位柔性OLEDS有机发光二极管圆周阵列在检测装置四周成360°，6位柔性OLEDS有机发光二极管的形状全等，且温度传感器和pH传感器合成六边形状，OLEDS和检测装置相连，检测装置和电源管理模块201和电路控制模块206相连，保证装置的灵活性。
所述电路保护模块包括嵌在蓝牙芯片上的TP4056电路保护芯片；
所述柔性纸电池在柔性电子层2的正下方，用于系统供电，所述水凝胶层4在纸电池正下方，可释放抗生素进行治疗，且确保系统具有良好的吸水能力和可视性；
所述柔性封装基底1为PDMS/PET/PEN/PI中的一种，确保系统具有良好的透明性、渗透性和生物相容性，直接黏附在动物创伤处，可自动控制黏附时间，外界紫外光会逐渐分解PDMS/PET/PEN/PI中的分子链，根据创口的大小，可自动脱落。
所述柔性PDMS封装基底，其热膨胀系数为340ppm/℃，与发光模块较为接近，导热系数为0.134-0.159W/(m·K)，透光率为100％，可在-50℃～200℃下长期使用。
所述光敏电阻制作需用到的组分为：氧化铝陶瓷基片，硫化镉，镀膜材料，铜线，环氧树脂胶水，且在烧结助剂中加入氧化钴和氧化铋，提高光敏电阻的灵敏度。
所述水凝胶层4的制作方法为：将CH3-PEG5000-丙烯酸酯和GS-linker-peg-丙烯酸酯以7∶1混合，总质量浓度为200mg/mL，并加入不同单体重量比(25％、50％、75％)的PEG2000-DA(PEGDA)作为交联剂。在添加作为引发剂的APS和作为促进剂的TEMED之后，混合溶液在氮气下脱气10分钟，转移到聚四氟乙烯(PTFE)模具中，并在70℃下保持30分钟以获得水凝胶。随着光照时间的增加，水凝胶中的抗生素自动释放，该层能与动物体的自然免疫反应相结合，共同抑制伤口感染。其中，水凝胶层的厚度可调，进一步控制抗生素的释放时间；CH3-PEG5000-丙烯酸酯和GS-linker-peg-丙烯酸酯的质量浓度可调，进一步控制抗生素的释放速率，同时该层能与动物体的自然免疫反应相结合，共同抑制伤口感染。
所述水凝胶层4和柔性基底顶层及柔性发光层和形成三明治结构，根据公式
S为水凝胶层4面积，d为水凝胶层4和柔性基底顶层相隔的距离，εr是相对介电常数，k则是静电力常量。当该柔性系统设备受到压力时，水凝胶层4能通过电阻变化感知创伤处的温度，压力、pH浓度的变化，基底层和水凝胶层4可嵌有AgNWS材料，所述发光电极层及嵌有AgNWs的PDMS基底层和水凝胶层4可组成三明治结构，所述三明治结构整体可作为电容传感器。
所述柔性pH传感器205内含指示剂染料，可用于监控pH值的变化，若pH值超过6.5时，染料经历明显的颜色变化,并通过提取检测后的彩色图片的RGB值至电子设备，建立与pH之间的关系，将pH值控制在4～6.5(酸性)范围内；
实施例二，请参阅图5，一种用于动物可穿戴式的自适应光子辅助伤口修复设备与系统，本实施例在实施例一的基础上，使用了温度反馈模块，安装在柔性温度传感器203中，具有良好的灵敏度，能检测伤口的温度波动。
温度反馈模块具有调节温度功能，并通过蓝牙通信实时将温度数据传输到智能电子设备终端，温度反馈模块通过频域光声反馈来实现温度调节，通过将温度进行交织成光热加热并结合闭环控制，并且通过在光子热疗的恒定光强和用于频域光声温度测量的调制光强的时域之间进行快速交替，搭配微控制器监测频域光声测量的反馈并相应地控制光疗的热量，从而稳定在预设值下的温度。从而稳定在预设值下的温度。这里需要说明的是，大多数应用中，重新加热过程中的短暂干扰对创伤温度的影响可忽略。
OLEDS的发光输出功率E为：
E＝λV(I-It)
其中，λ为OLEDS的电光功率转换效率，V为OLEDS的工作电压，I为OLEDS的工作电流，It为OLEDS的电流阈值，电源管理系统允许通过输入电压V对激光功率进行数字和模拟调制。这有助于在时域中实现光热和PA激发的激光共享。
接着使用时域PA方法，时域PA压力与局部温度T有关，
其中M和N是常数，μ是吸收系数，F0是光学通量，是Gueneisen参数，η是热扩散时吸收能量到热量的转化效率，ta是参考信号持续时间，ω0和ω1是信号的开始和结束频率。
参考信号和检测到的PA信号之间的互相准则为：
其中x是恒定值，ωa＝(ω0+ω1)/2是参考信号的中心频率，m＝(ω1-ω0)tc是时间带宽积，τ是参考信号与参考信号之间的时间延迟检测到的PA信号。基于E可以校准相关性的峰值值，以进行绝对温度的测量，通过相关性的噪声比(SNR)的信号是并且结果在N次测量中进一步平均值，最后通过控制器实现自我温度调节。
所述柔性温度传感器203用于实时连续监控伤口温度的波动，内含可逆热致变色薄膜和温度反馈模块，具有调节温度和可逆热指示等功能，并通过蓝牙通信实时将温度数据传输到智能手机，还可远程自动控制抗生素的原位释放。将温度控制在40℃范围内，并将精度控制在±0.1℃范围内；
此外，所述与蓝牙模块207相连的智能电子设备中配备了集成系统，来接收和处理所收集的数据，一旦温度高于40℃，则在程序中设定为感染，干预程序也被激活，伤口温度随后的降低也可作为治疗效果的反馈。
实施例三，一种用于动物可穿戴式的自适应光子辅助伤口修复设备与系统，本实施例在实施例一、实施例二和实施例三的基础上，为检测光线对皮肤的辐射强度，可加上光线传感器对波长在670-880nm范围内的光线信号转换成电压信号，通过电路控制模块206中内部的模数转换器，将电压信号转换成数字信号，对输入的光强进行收集，若检测到光强强度过高，系统可通过智能电子设备报警，并通过电子设备中的按键清零积累强度剂量。同时伤口潮湿度的检测是通过OLEDS发光层中阴极电极和阳极电极之间的的电阻，根据电阻的变化率确定伤口潮湿度。同时用柔性SOC芯片替代刚性的TP4056芯片，并每一次治疗之前，如果治疗部位组织有褶皱或者有坏死现象，则会导致光源的穿透性降低，治疗效果会有一定的影响，因此在二次治疗或多次治疗前必须彻底清理创伤，且可在二次治疗或多次治疗时采用盐水纱布覆盖住创伤表面，保持创面湿润。
实施例四，本实施例与实施例一的区别在于，如图4(a)和图4(b)所示，在柔性封装基底1的下层中间嵌入六边形的聚合物光纤(POF织物16)纺织物，聚合物光纤(POF)织物是可穿戴设备的理想基底，织物里大量的光纤能够大面积的实现光反射，并且由适当波长的激光器传送，POF纺织品具有优良的可形变性，柔韧性和透气性，通过光纤的某些特征，塑料光纤向侧面发射光，可提供大面积的照明，V形槽是可以通过机械方法在塑料光纤上形成的一种特征，可以计算来自V形槽的侧面发射光的功率。折射出来主要取决于V型槽17的形状和两者的折射率，本文采用六边形耦合方法，将六位OLEDS耦合在六边形织物的角落。
光源由每个微分原件dS在其表面上发射的所有射线方向的功率来确定，与发现角度为时，
在与法线相角θ0处发射的光，在光源单位面积上的单位立体角上的强度为I(θ0)；
因此，辐射功率dP为：
d(P)＝I(θ0)dΩdS
由束缚光线携带的表面功率的量Pbr可以计算为：
穿过V形槽的一个面并最终进入空气的折射光功率Pe
其中Se是V形槽一面上折射到空气中的光线的有效面积，t是光线相对于法线的折射角。
对于具有多个V形槽的塑料光纤，我们将第一个槽的侧向发射功率记录为:
P1e＝Pe
每个凹槽的侧面发射功率与入射功率的功率比被假设为相同，因为假设相互独立的凹槽具有相同的参数。因此，来自第二凹槽的侧面发射功率为：
对随后的凹槽重复相同的过程，并且对于第n个凹槽：
具有多个V形槽的POF的总侧面发射功率是:
发光POF织物的侧面发射光的功率密度为：
Ee＝mPsen
结合实施例一、实施例二、实施例三、实施例四和实施例五，请参阅图6，本发明的工作原理是：
以羊为例，在使用本设备前，首先对羊的身体状况进行评估，以保证羊可以正常使用本系统，再评估羊受伤的部位和伤口大小，选择合适的处理伤口部位和治疗设备大小，并对羊进行安抚，得到羊的积极配合。
在创伤后30min进行治疗，直接将设备附着在羊的表面，通过OLEDS发出波长分别为670nm，720nm和880nm的光线进行照射，已有研究表明，这三种波长光线结合的照射穿透组织更深，使得愈合速度能够加快50％；每次照射10～30min，羊的创伤处有舒适的温热感，创伤皮肤出现均匀的淡红斑，温度不超过40℃。如发现羊的创伤处出现大理石状的红斑，应立即停止照射。
在使用过程中：
根据pH与伤口感染程度之间的设定关系，若pH大于6.5，则可先通过两个波长为720nm的OLEDS率先进行消炎杀菌工作；
根据羊伤口的大小，本发明OLEDS中可兼容多种不同直径的电极，可满足羊不同面积伤口的治疗需求；
根据感染程度不同，选择合适的治疗疗程(照射周期、间隔)。每次照射时间为30min的情形下，每三次照射为一疗程。治疗一个疗程后，若观察到伤口出现明显的愈合，则可考虑减少每次照射的时间；若为观察到伤口出现明显的愈合，则继续照射直至伤口出现明显的愈合，则可考虑减少每次照射的时间；
根据羊动物的生理水平，选择合适的辐射能量，因为OLEDS的照射效果不仅仅取决于光线波长、照射时间、照射周期，还取决于辐射能量，辐射能量与治疗效果不单单成比例关系，而是呈现双相特征，也就是说，在特定能量的照射下才有最佳的治疗效果，若超过能量阈值，则治疗效果下降。因此，通过施加多次不同的能量来达到最佳的治疗效果。
OLEDS使用时间不超过100小时，若每次照射时间为10-30min,它可以做到总共100-600次治疗。
本发明可以随时对伤口愈合情形进行评估，并及时根据伤口状态进行处理。
在本发明的构思下，具有多种实施例表达方式，如选择合适的治疗疗程参数、增加治疗模块、增加或减少柔性电子层2中OLEDS的数量等。
本发明可应用于可穿戴、动物伤口监测与治疗修复领域；其应用方法为直接将光子辅助伤口修复设备黏附于待修复皮肤创伤部位，无需包扎，可让动物定期接受治疗，不受时间和空间的限制，并使得动物在特定的照射能量下取得更佳的治疗效果；具体原理为采用OLEDS产生特定波长的光(非相干光源)对伤口/创伤进行多次间续的低能量的照射，适用于多种慢性和急性创伤愈合。且可实现根据环境温度来智能调控光子照射来辅助伤口愈合，在不影响动物正常活动的条件下促进其伤口的修复，减少伤口愈合时间，提高伤口愈合质量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备，其特征在于，包括：柔性封装基底以及依次层叠的柔性电子层、供电层和水凝胶层；所述柔性封装基底将所述柔性电子层、所述供电层和所述水凝胶层进行封装；
其中所述柔性电子层内置有柔性电路、电源管理模块、电路控制模块、检测模块、柔性发光模块、光电探测模块、蓝牙模块和图像处理模块，所述供电层中内置有柔性纸电池；所述水凝胶层中内含有紫外响应抗菌水凝胶；所述柔性纸电池与所述电源管理模块连接；所述电源管理模块与所述电路控制模块对称设置在所述柔性电子层的两侧；所述柔性发光模块和所述检测模块设置在所述柔性电子层的中间区域；所述电路控制模块通过所述柔性电路与所述光电探测模块连接；所述蓝牙模块和所述图像处理模块内嵌在所述电路控制模块上；所述电路控制模块通过所述柔性电路与所述检测模块连接；所述柔性发光模块通过所述柔性电路与所述检测模块连接；所述柔性发光模块包括柔性OLEDS有机发光二极管，所述柔性发光模块用于对目标伤口处进行光子治疗和修复创伤；所述检测模块包括柔性温度传感器和柔性pH传感器，所述检测模块用于检测所述目标伤口处的温度数据和pH值数据；所述光电探测模块用于接收相应波长的光波，并根据所述光波自动实现光感知，以通过所述电路控制模块调控所述柔性OLEDS有机发光二极管的开合；所述电路控制模块用于获取所述温度数据和pH值数据，并根据所述温度数据和所述pH值数据调整所述柔性OLEDS有机发光二极管的开合，以实现对光子治疗的方案的调整。
2.根据权利要求1所述的可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备，其特征在于，所述柔性发光模块中内置有pH传感器；pH传感器内含指示剂染料，所述指示剂染料用于根据pH值进行监控并显示颜色变化，pH值检测后，所述图像处理模块用于获取复合敷料的每个彩色图片的RGB值，并通过所述蓝牙模块发送至监控端；所述监控端用于根据所述RGB值和所述pH值与与伤口感染程度之间的预设关系确定是否感染以及感染的程度，将pH值控制在酸性范围内；并根据pH值与伤口感染程度之间的设定关系，若pH大于6.5，则通过两个波长为720nm的OLEDS对所述目标伤口处进行消炎杀菌工作。
3.根据权利要求2所述的可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备，其特征在于，所述监控端还用于根据所述温度数据远程控制所述紫外响应抗菌水凝胶中的抗生素的释放时长和释放速度。
4.根据权利要求1所述的可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备，其特征在于，所述柔性封装基底为PDMS；所述柔性封装基底将所述柔性电子层、所述供电层和所述水凝胶层进行封装后的厚度不大于3mm。
5.根据权利要求1所述的可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备，其特征在于，所述柔性OLEDS有机发光二极管的个数为6；六个所述柔性OLEDS有机发光二极管均匀的环绕设置在所述检测模块四周；所述柔性OLEDS有机发光二极管包括由上至下依次排列的上屏障氧化保护层，OLED发光层、下屏障氧化保护层、散热薄膜和丙烯酸粘合剂。
6.根据权利要求5所述的可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备，其特征在于，所述柔性OLEDS有机发光二极管的形状包括纤维状、块状、蜂窝状、蛇岛状或蝴蝶条状；所述OLED发光层中设置有不同直径大小的顶层电极和底层电极。
7.根据权利要求5所述的可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备，其特征在于，所述OLED发光层通过微腔效应分别发出三种不同波长的光线，波长分别为670nm、720nm和880nm；发出每种波长光线的所述柔性OLEDS有机发光二极管均为2个。
8.根据权利要求1所述的可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备，其特征在于，所述水凝胶层的制备过程包括：
将CH3-PEG5000-丙烯酸酯和GS-linker-peg-丙烯酸酯以7∶1混合，总质量浓度为200mg/mL，并加入不同单体重量比的PEG2000-DA作为交联剂；
在添加作为引发剂的APS和作为促进剂的TEMED之后，混合溶液在氮气下脱气10分钟，转移到聚四氟乙烯模具中，并在70℃下保持30分钟，得到所述水凝胶层。
9.根据权利要求5所述的可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备，其特征在于，所述柔性电子层中设置有OLED散热结构；所述OLED散热结构的材料为氮化铝或石墨中的任一种。
10.一种可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复方法，其特征在于，包括：
将如权利要求1至9中任一项所述的可穿戴式智能自适应光子辅助伤口修复设备黏附于目标伤口处。
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