CN118044936A - 一种冷热交替治疗系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷热交替治疗系统，包括热电制冷器、封闭接触式终端、H桥模块和继电器模块，封闭式接触式终端设置有热电制冷器，通过热电制冷器的热电效应，输出冷热能量，切换热电制冷器输入端口的极性来切换制热、制冷模式，并通过脉冲调制控制制冷、制热功率，结合系统硬件及控制策略实现精确的温度控制；本发明H桥模块对终端内的热电制冷器的输入极性进行切换，实现制热、制冷模式的切换，通过脉冲调制控制制冷、制热功率，对于多通道共用H桥模块的各通道内设置有继电器通道，通过继电器模块对共用H桥模块的多通道的封闭接触式终端的脉冲调制进行二次调制以实现全通道的精确控温，实现对输出温度的精准控制。

Description

一种冷热交替治疗系统
技术领域
本发明涉及理疗系统技术领域，具体涉及一种冷热交替治疗系统。
背景技术
物理治疗过程中，一个系统内多种模式的切换使用，如冷疗热疗在一个终端的切换要实现温度的精准控温，
CN202211105019.3一种皮肤部位处理设备,公开一种皮肤部位处理设备，该皮肤部位处理设备包括：皮肤接触元件；半导体制冷件，可以通过改变半导体制冷件两侧电压极性，实现半导体制冷件制冷/制热的效果。另外，传感器通过检测环境温度、皮肤温度、工作电路的电压/电流等数据，使得所述控制电路输出控制信号，即所述第一控制信号和所述第二控制信号，用于驱动H桥切换极性。
该系统的硬件设计适用于单通道的半导体制冷/制热温度的控制，对于多通道的半导体制冷/制热不能实现差别控制各通道的温度。2)其采集的工作电路的电压/电流并不是制冷片的电功率参数，在半导体制冷片散热能力一定时，其电功率与制冷量之间存在函数关系。但是，如果由于环境因素、散热效果不佳时，不对制冷片电功率的监控，系统很可能照成半导体制冷片烧毁。3)该系统通过采集环境温度、皮肤温度工作电路的电压/电流等数据，使得所述控制电路输出控制信号，该控制信号的输出形式脉冲宽度调制信号(PWM)，以驱动H桥。即采集的数据直接与阈值进行比较，然后输出驱动H桥的PWM信号，虽然半导体温度惯性很小，但是H桥的开关管存在死区电压，这将导致温度控制的延迟性，存在冷疗/热疗损伤发生的可能性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷热交替治疗系统，以解决上述背景技术中提出的多通道的半导体制冷/制热不能实现差别控制各通道的温度问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种冷热交替治疗系统，包括热电制冷器、封闭接触式终端、H桥模块和继电器模块，封闭式接触式终端设置有热电制冷器，通过热电制冷器的热电效应，输出冷热能量，切换热电制冷器输入端口的极性来切换制热、制冷模式，并通过脉冲调制控制制冷、制热功率，结合系统硬件及控制策略实现精确的温度控制；封闭接触式物理终端以固体传热方式实现对治疗区域的冷疗和热疗。
所述热电制冷器输入端口的极性切换采用H桥模块实现。
所述脉冲调制依据治疗部位及治疗计划不同，其具体脉冲形式可为：单极性脉冲、双极性脉冲、周期性单、双极性脉冲以及组合性单、双极性脉冲。
对于不同的通道而言，同批次/不同批次的热电制冷器存在差异性和散热结构通过装配后的热阻、热对流换热系统存在差异性；造成同样散热功率下的不同通道存在散热能力差异性。因此，通过系统硬件对散热能力的控制，可以实现对多通道的各封闭接触式终端的制冷、制热功率的控制。
所述系统硬件包括对所述热电制冷器的电功率与散热能力的数据采集与控制的器件，所述控制策略是通过H桥驱动模块、继电器模块、数据采集与控制的器件等系统硬件，在脉冲调制的基础上，实现治疗位置不同的不同能量需求，对输出温度进行精确控制。
所述封闭接触式终端设在系统上有多个，多通道的制冷、制热功能的切换通过H桥模块驱动实现(一个终端即为一个通道)，系统H桥模块的数量n，所述封闭接触式终端通道个数m，其中1≤n≤m；系统采用多通道共用H桥的形式实现各通道的制冷、制热功能的切换。
各通道的制冷、制热功能由同一H桥模块实现，H桥实现制冷、制热的切换，对于各通道终端而言的状态不仅是制冷、制热，各通道终端的状态有：制冷状态(所述H桥控制极性)、制冷惯性状态(继电器二次调制实现)、制热状态(所述H桥控制极性)和制热惯性状态(继电器二次调制实现)。
共用的所述H桥模块通过所述脉冲调制很难实现所有通道的温度保持在一定的温度区间；系统通过继电器模块对共用所述H桥模块的多通道的所述封闭接触式终端的脉冲调制进行二次调制以实现全通道的精确控温。
每一个所述封闭接触式终端匹配一个继电器通道，所有继电器通道组合为继电器模块
多通道的脉冲调制的二次调制通过对各继电器通道的接通与断开实现，根据治疗位置，参与治疗的多通道封闭接触式终端的差异性，确定二次脉冲调制的具体参数，可为；单极性脉冲、双极性脉冲、周期性单、双极性脉冲以及组合性单、双极性脉冲。
对于多个封闭接触式治疗终端同时在不同区域治疗时，治疗区域的温度需求不同，治疗区域的热流密度不同，通过继电器的二次调制实现精准控温。
继电器的二次调制为各通道的治疗终端提供了两种状态：制冷惯性和制热惯性，通过控制各通道进入该两种状态，实现同一治疗时间内共用H桥的情况下使各治疗位置到达差别性的能量供应，以应对上述热流密度不同的情况，最终使同一治疗时间内的不同治疗通道均到达相同的治疗效果。
与现有技术相比，本发明有益效果如下：
本发明通过H桥模块对终端内的热电制冷器的输入极性进行切换，实现制热、制冷模式的切换，通过脉冲调制控制制冷、制热功率，对于多通道共用H桥模块的各通道内设置有继电器通道，通过继电器模块对共用H桥模块的多通道的封闭接触式终端的脉冲调制进行二次调制以实现全通道的精确控温，实现对输出温度的精准控制。
附图说明
图1为本发明的电路框架示意图
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明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的一部分实施例，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，都属于本发明的保护范围。
一种冷热交替治疗系统，包括热电制冷器、封闭接触式终端、H桥模块和继电器模块，封闭式接触式终端设置有热电制冷器，通过热电制冷器的热电效应，输出冷热能量，切换热电制冷器输入端口的极性来切换制热、制冷模式，并通过脉冲调制控制制冷、制热功率，结合系统硬件及控制策略实现精确的温度控制；封闭接触式物理终端以固体传热方式实现对治疗区域的冷疗和热疗。
所述热电制冷器输入端口的极性切换采用H桥模块实现。
所述脉冲调制依据治疗部位及治疗计划不同，其具体脉冲形式可为：单极性脉冲、双极性脉冲、周期性单、双极性脉冲以及组合性单、双极性脉冲。
对于不同的通道而言，同批次/不同批次的热电制冷器存在差异性和散热结构通过装配后的热阻、热对流换热系统存在差异性；造成同样散热功率下的不同通道存在散热能力差异性。因此，通过系统硬件对散热能力的控制，可以实现对多通道的各封闭接触式终端的制冷、制热功率的控制。
所述系统硬件包括对所述热电制冷器的电功率与散热能力的数据采集与控制的器件，所述控制策略是通过H桥驱动模块、继电器模块、数据采集与控制的器件等系统硬件，在脉冲调制的基础上，实现治疗位置不同的不同能量需求，对输出温度进行精确控制。
所述封闭接触式终端设在系统上有多个，多通道的制冷、制热功能的切换通过H桥模块驱动实现(一个终端即为一个通道)，系统H桥模块的数量n，所述封闭接触式终端通道个数m，其中1≤n≤m；系统采用多通道共用H桥的形式实现各通道的制冷、制热功能的切换。
各通道的制冷、制热功能由同一H桥模块实现，H桥实现制冷、制热的切换，对于各通道终端而言的状态不仅是制冷、制热，各通道终端的状态有：制冷状态(所述H桥控制极性)、制冷惯性状态(继电器二次调制实现)、制热状态(所述H桥控制极性)和制热惯性状态(继电器二次调制实现)。
共用的所述H桥模块通过所述脉冲调制很难实现所有通道的温度保持在一定的温度区间；系统通过继电器模块对共用所述H桥模块的多通道的所述封闭接触式终端的脉冲调制进行二次调制以实现全通道的精确控温。
每一个所述封闭接触式终端匹配一个继电器通道，所有继电器通道组合为继电器模块
多通道的脉冲调制的二次调制通过对各继电器通道的接通与断开实现，根据治疗位置，参与治疗的多通道封闭接触式终端的差异性，确定二次脉冲调制的具体参数，可为；单极性脉冲、双极性脉冲、周期性单、双极性脉冲以及组合性单、双极性脉冲。
对于多个封闭接触式治疗终端同时在不同区域治疗时，治疗区域的温度需求不同，治疗区域的热流密度不同，通过继电器的二次调制实现精准控温。
继电器的二次调制为各通道的治疗终端提供了两种状态：制冷惯性和制热惯性，通过控制各通道进入该两种状态，实现同一治疗时间内共用H桥的情况下使各治疗位置到达差别性的能量供应，以应对上述热流密度不同的情况，最终使同一治疗时间内的不同治疗通道均到达相同的治疗效果。
每一个所述封闭接触式终端匹配一个继电器通道，所有继电器通道组合为继电器模块。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明新型精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种冷热交替治疗系统，其特征在于，包括热电制冷器、封闭接触式终端、H桥模块和继电器模块，封闭式接触式终端设置有热电制冷器，通过热电制冷器的热电效应，输出冷热能量，切换热电制冷器输入端口的极性来切换制热、制冷模式，并通过脉冲调制控制制冷、制热功率，结合系统硬件及控制策略实现精确的温度控制；封闭接触式物理终端以固体传热方式实现对治疗区域的冷疗和热疗。
2.根据权利要求1所述的冷热交替治疗系统，其特征在于，所述热电制冷器输入端口的极性切换采用H桥模块实现。
3.根据权利要求1所述的冷热交替治疗系统，其特征在于，所述脉冲调制依据治疗部位及治疗计划不同，其具体脉冲形式可为：单极性脉冲、双极性脉冲、周期性单、双极性脉冲以及组合性单、双极性脉冲。
4.根据权利要求1所述的冷热交替治疗系统，其特征在于，所述系统硬件包括对所述热电制冷器的电功率与散热能力的数据采集与控制的器件，所述控制策略是通过H桥驱动模块、继电器模块、数据采集与控制的器件等系统硬件，在脉冲调制的基础上，实现治疗位置不同的不同能量需求，对输出温度进行精确控制。
5.根据权利要求1所述的冷热交替治疗系统，其特征在于，所述封闭接触式终端设在系统上有多个，多通道的制冷、制热功能的切换通过H桥模块驱动实现(一个终端即为一个通道)，系统H桥模块的数量n，所述封闭接触式终端通道个数m，其中1≤n≤m；系统采用多通道共用H桥的形式实现各通道的制冷、制热功能的切换。
6.根据权利要求5所述的冷热交替治疗系统，其特征在于，共用的所述H桥模块通过所述脉冲调制很难实现所有通道的温度保持在一定的温度区间；系统通过继电器模块对共用所述H桥模块的多通道的所述封闭接触式终端的脉冲调制进行二次调制以实现全通道的精确控温。
7.根据权利要求6所述的冷热交替治疗系统，其特征在于，每一个所述封闭接触式终端匹配一个继电器通道，所有继电器通道组合为继电器模块。
8.根据权利要求7所述的冷热交替治疗系统，其特征在于，多通道的脉冲调制的二次调制通过对各继电器通道的接通与断开实现，根据治疗位置，参与治疗的多通道封闭接触式终端的差异性，确定二次脉冲调制的具体参数，可为；单极性脉冲、双极性脉冲、周期性单、双极性脉冲以及组合性单、双极性脉冲。
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