CN201847825U - 一种冰敷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种冰敷装置，更具体地说，本实用新型涉及一种用于医疗可制冷加压冰的敷装置，属于医疗器械领域。本实用新型在传统的冰敷装置的冰桶上设置有微控制系统的半导体制冷装置，能够在初始设定了参数之后，自动对添加的冰水混合物进行保温和制冷，保温及制冷效果良好，从而省去了医护人员每隔一段时间就要更换一次冰水混合物的工作，带来了很多便利，也提高了工作效率。

Description

一种冰敷装置

技术领域

本实用新型涉及一种冰敷装置，更具体地说，本实用新型涉及一种用于医疗可制冷和加压的冰敷装置，属于医疗器械领域。

背景技术

根据临床医学的RICE原则，加压包扎和冰敷广泛应用于治疗急性创伤和手术前后的炎症、肿胀和疼痛。在我国，最传统的治疗方案就是用自制或者特制的冰袋包裹着在患者患处，通过降低皮下温度、收缩血管、降低新陈代谢等作用，达到抑制发炎过程、减少水肿和降低疼痛等治疗效果。

近年来，美国研制出一款加压冷疗产品，结合加压包扎和冷疗治疗方案，从而达到更好的治疗效果。该加压冷疗产品的技术原理是：首先制作一个冰桶（桶盖设有一个进风口），桶内装有冰水混合物，并在冰水混合物上面放一层隔热垫；其次，根据身体不同部位，制作若干个不同形状的双层冰袋；第三，制作一个能向外鼓风的马达，并且通过对电压的设置，能使马达间歇工作；最后将冰桶与冰袋、马达与冰桶盖进风口分别通过一根导管连接；让冰桶、冰袋、马达三者最高面处于同一水平面上，当马达开始工作时，就会不停的向冰桶内鼓风，挤压桶内隔热垫，使桶内冰水注入冰袋内，使冰袋的温度降低，并由于桶内压力的作用，会使冰袋对患处产生一定的压力作用，达到加压与冷疗的共同作用；当马达停止工作时，由于桶内压力减小，冰袋内水又自动回流到冰桶内，从而达到自动换水和间歇加压的双重效果，当马达再次开始工作时，系统又开始下一个循环。

但是，根据临床使用时所得出的结论，该产品存在一系列的问题：

一、因为该系统本身不能制冷，所以一般两个小时左右就要给冰桶换一次冰水混合物，给医务人员带来很多不必要的麻烦；

二、马达没有和冰桶固定，使用起来连接繁琐，浪费人力；

三、由于桶底只有一个冰水输出口，所以一套系统只能给一个病人的一处患处使用，资源利用率非常低。

四、马达工作时间和休息时间的档位只有两档，不能够适应多种病情的需要；

五、冰桶、冰袋、马达三者最高面处必须处于同一水平面上，对于不同高度的病人，不同位置的患处，调节起来非常的不方便；

申请号为200420115980.1，名称为“易于调整压力的冰敷装置”的实用新型公开了一种易于调整压力的冰敷装置，该种人体用冰敷装置，是在一冰敷本体中，设置包括有冰敷单元、充气单元以及压力调整单元。其中该压力调整单元可就充气单元进行气压的充灌或释放的调整。该实用新型通过在冰敷单元处增设充气单元以及压力调整单元，可使压力式冰敷结构具有前所未见的任意微调功能。

申请号为200920017957.1，名称为“一种制冷冰敷袋”的实用新型公开了一种制冷冰敷袋，密封袋的底部置有固体制冷剂，在密封袋的顶边部设有一单向阀，单向阀开口在密封袋外，单向阀底部悬置于密封袋中；在单向阀的底部设有存放有固体催化剂的容置腔。通过在密封袋边部设置单向阀，单向阀锥部内悬置于密封袋内，并且锥部容置腔存放固体催化剂，密封袋底部存放固体制冷剂，使两种固体化学物质隔离，使用时，通过尖状物从单向阀开口插入撑开容置腔，从单向阀口往密封袋中注水，注水完毕摇一摇密封袋，使密封袋中充分产生化学反应瞬间制冷。

上述两篇文献中的冰敷装置存在以下缺陷：

一、两种冰敷装置都是适用于小创伤的应急处理，不能用来持续治疗大型急性创伤和手术前后的炎症、肿胀、疼痛；

二、第一篇文献中的冰敷装置充气单元以及压力调整单元为手动操作，且调整也不精确；

三、第二篇文献中的冰敷装置的制冷效果是由制冷剂达到的，而制冷剂制冷原理是采用化学吸热反应方法。需要不断消耗反应物，难以维持，废弃物不易处理，对周围环境有一定污染，并且操作繁琐，经济上也不太合算。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述现有技术中的冰敷装置没有制冷作用，或者制冷效果不好等问题，提供一种带有自动制冷装置的加压冰敷装置。

为了实现上述目的，本实用新型的具体技术方案如下：

一种冰敷装置，包括冰敷袋、导管、冰水输出口、壳体、冰桶盖、冰桶、鼓风机、散热风扇、电源、支架，其特征在于：所述的冰桶一侧桶壁紧贴有半导体制冷片，半导体制冷片另一面紧贴有金属散热片，金属散热片另一面紧贴散热风扇，半导体制冷片通过导线与电源连接；鼓风机固定在冰桶桶口处，与冰桶用送风管连通，通过导线与电源连接；电源和鼓风机均连接于微控制系统；微控制系统包括主控芯片、主控芯片输入端以及主控芯片输出端。

所述的主控芯片输入端为电源稳压模块、键盘、温度传感器；主控芯片输出端为数码管显示、LED指示灯、半导体制冷装置功率控制模块以及鼓风机直流电机档位控制模块。

上述的鼓风机直流电机档位控制模块采用PWM脉宽调制控制模式。

所述的电源采用220伏输入，稳压输出12伏和5伏直流电压，并留有直接外部12伏直流电压输入口。

所述的冰水输出口为2个或者2个以上。

所述的支架为伸缩式支架，高度可调。

本实用新型带来的有益技术效果：

一、与背景技术中的文献相比较，本实用新型提供的冰敷装置设置有微控制系统控制的半导体制冷装置，能够在初始设定了参数之后，自动对添加的冰水混合物进行保温和制冷，保温及制冷效果良好，从而省去了医护人员每隔一段时间就要更换一次冰水混合物的工作，带来了很多便利，也提高了工作效率；

二、冰桶与鼓风机位置固定，操作简便，并且鼓风机工作时间和休息时间可通过主控芯片内部定时器控制，电机转速通过PWM脉宽调制控制并实现比例可调，从而可以调节鼓风机风力，产生不同的压力，可以根据病人的病情需要选择合适的档位；

三、温度可调可设定，可以根据不同病人不同病情的需要进行温度的调节；当桶内冰水温度低于所设温度差值，系统将自动停止制冷；当桶内冰水温度高于所设温度差值，系统将自动启动快速制冷；

四、电源留有直接外部12伏直流电压输入口可以供车载使用，这样本产品既可以在病房内使用，也可以在救护车上使用，扩大了使用范围，增加了使用价值；

四、冰桶下方设置有多个冰水输出口，一个装置可以同时供多人或者同一个人多个部位使用；

五、支架高度可调，适合不同病人不同位置高度的患处使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型微控制系统单元硬件框图。

图3为本实用新型软件控制主流程框图。

附图标记：图1中1为冰敷袋、2为导管、3为冰水输出口、4为壳体、5为冰桶盖、6为冰桶、7为鼓风机、8为散热风扇、9为电源、10为支架、11为半导体制冷片、12为金属散热片、13为送风管、14为微控制系统。

具体实施方式

实施例1

一种冰敷装置，包括冰敷袋1、导管2、冰水输出口3、壳体4、冰桶盖5、冰桶6、鼓风机7、散热风扇8、电源9、支架10，所述的冰桶6一侧桶壁紧贴有半导体制冷片11，半导体制冷片11另一面紧贴有金属散热片12，金属散热片12另一面紧贴散热风扇8，半导体制冷片11通过导线与电源9连接；鼓风机7固定在冰桶6桶口处，与冰桶6用送风管13连通，通过导线与电源9连接；电源9和鼓风机7均连接于微控制系统14；微控制系统14包括主控芯片、主控芯片输入端以及主控芯片输出端；电源9采用220伏输入，稳压输出12伏和5伏直流电压，并留有直接外部12伏直流电压输入口，供车载使用；冰水输出口3为2个，支架10为伸缩式支架，高度可调。

主控芯片输入端为电源稳压模块、键盘、温度传感器；主控芯片输出端为数码管显示、LED指示灯、半导体制冷装置功率控制模块以及鼓风机直流电机档位控制模块；鼓风机直流电机档位控制模块采用PWM脉宽调制控制模式。

实施例2

一种冰敷装置，包括冰敷袋1、导管2、冰水输出口3、壳体4、冰桶盖5、冰桶6、鼓风机7、散热风扇8、电源9、支架10，所述的冰桶6一侧桶壁紧贴有半导体制冷片11，半导体制冷片11另一面紧贴有金属散热片12，金属散热片12另一面紧贴散热风扇8，半导体制冷片11通过导线与电源9连接；鼓风机7固定在冰桶6桶口处，与冰桶6用送风管13连通，通过导线与电源9连接；电源9和鼓风机7均连接于微控制系统14；微控制系统14包括主控芯片、主控芯片输入端以及主控芯片输出端；电源9采用220伏输入，稳压输出12伏和5伏直流电压，并留有直接外部12伏直流电压输入口，供车载使用；冰水输出口3为3个，支架10为伸缩式支架，高度可调。

主控芯片输入端为电源稳压模块、键盘、温度传感器；主控芯片输出端为数码管显示、LED指示灯、半导体制冷装置功率控制模块以及鼓风机直流电机档位控制模块；鼓风机直流电机档位控制模块采用PWM脉宽调制控制模式。

实施例3

一种冰敷装置，包括冰敷袋1、导管2、冰水输出口3、壳体4、冰桶盖5、冰桶6、鼓风机7、散热风扇8、电源9、支架10，所述的冰桶6一侧桶壁紧贴有半导体制冷片11，半导体制冷片11另一面紧贴有金属散热片12，金属散热片12另一面紧贴散热风扇8，半导体制冷片11通过导线与电源9连接；鼓风机7固定在冰桶6桶口处，与冰桶6用送风管13连通，通过导线与电源9连接；电源9和鼓风机7均连接于微控制系统14；微控制系统14包括主控芯片、主控芯片输入端以及主控芯片输出端；电源9采用220伏输入，稳压输出12伏和5伏直流电压，并留有直接外部12伏直流电压输入口，供车载使用；冰水输出口3为4个，支架10为伸缩式支架，高度可调。

主控芯片输入端为电源稳压模块、键盘、温度传感器；主控芯片输出端为数码管显示、LED指示灯、半导体制冷装置功率控制模块以及鼓风机直流电机档位控制模块；鼓风机直流电机档位控制模块采用PWM脉宽调制控制模式。

实施例4

结合图2对微控制系统单元硬件进行说明：

电源稳压模块采用220伏输入，稳压输出12伏和5伏直流电压，并留有直接外部12伏直流电压输入口。半导体制冷装置采用两片半导体制冷片并联工作，单片半导体制冷片，输入电压12V，额定功率40W，两片并联额定功率80瓦。当冰水温度高于设定的温度门限范围值时，系统自动启动电压为12伏的快速制冷；当冰水温度在设定的门限范围内时，系统自动切换为电压为5伏的缓慢制冷（保温状态）；当冰水温度低于设定的门限范围值时，系统则自动断开制冷片工作电源，停止制冷。鼓风机直流电机采用12伏直流电对供电；

键盘采用2*3矩阵键盘，MCU扫描键盘状态，读取键值，并根据所读取键值设定系统工作状态，在按键设置状态下，可以设置系统当前预定温度值，电机工作模式，及电机档位控制。数码管显示当前温度状态，LED指示灯包括键盘设置状态指示，警告指示。

温度传感器（DS18B20）为单总线数字式温度传感器，实际产品中金属防水密封头处理，芯片与金属壳中间涂导热硅胶；置于桶内冰水中，采集当前桶内水温度，通过单总线传输给主控芯片，做相关处理。

鼓风机直流电机部分: 主控芯片控制直流电机工作状态；初始状态下，为档位5，即PWM脉宽占空比为50%，档位控制可通过键盘设置，通过PWM脉宽调制控制，调节直流电机工作和休息的时间比，从而控制鼓风机风力大小，产生不同的压力；同时，鼓风机工作时，冰水被压入冰敷袋，休息时，冰敷袋中温度上升的冰水流回冰桶，又重新制冷，降低温度，如此循环。

实施例5

结合图3对软件控制部分进行说明：

软件控制包含三部分，第一部分是环境温度控制，第二部分是电机工作模式控制，第三部分是电机档位控制。系统环境温度寄存器Temp，可设置范围为0-30℃，系统内部根据设定温度值，加减温度门限差值，确定为系统内部处理温度门限范围，温度门限差值Texp固定为1℃。温度显示采用两位数码管显示，只显示整数值部分。电机工作模式寄存器Mode,可设置范围为0和1,显示采用两位发光二极管指示。电机档位寄存器Mstatue，可设置范围为0-9档，电机档位显示采用一位数码管显示。系统采用七位发光二极管显示当前工作状态，其中LED0亮，为环境温度寄存器Temp设置状态；LED1亮，为电机工作模式寄存器Mode设置状态；LED2亮，为电机档位设置状态；LED3亮，为当前实测环境温度T显示状态；LED4亮，为电机工作模式0；LED5亮，为电机工作模式1； LED6亮，为非法操作报警状态。

系统按键描述：BUTTON1为环境温度设置状态功能键，BUTTON2为电机工作模式设置状态功能键，BUTTON3为电机档位设置状态功能键，BUTTON4为数值减1功能键，BUTTON5为数值加1功能键，BUTTON6为确认键。

系统上电时，进入系统主函数main(void)，首先初始化系统工作状态，包括设置环境温度寄存器Temp初值为10，即10℃，温度门限差值Texp为1℃。设置电机档位寄存器Mstatue为5档。再调用DS18B20_ Initial(void)函数，初始化DS18B20温度传感器；依次，调用void PWM_Initial(void)函数初始化电机档位控制函数；调用Temp_read(void)温度采集函数，读取当前环境温度；调用Temp_compare(int temp,int temp_read)温度比较函数，并设置半导体制冷片工作电源电压；调用Temp_disp(int temp)函数显示当前环境温度；调用MOTOR_disp(int mstatue)函数显示当前电机工作档位。

系统初始化完成后，进入while(1)循环，首先扫描键盘，并根据键值进入相关参数设置状态。当BUTTON1按下，系统切换至环境温度设置状态，此时可通过数值加减功能键BUTTON5、BUTTON4设置环境温度寄存器Temp值，并显示，当设置值超出可设置范围时，保持原来值不变，报警指示灯LED4亮0.5s；当BUTTON2按下，系统切换至电机工作模式设置状态，此时可通过数值加减功能键BUTTON5、BUTTON4设置电机工作模式寄存器Mode值，并显示，其中Mode值为0时，电机工作30秒，休息30秒，Mode值为1时，电机工作60秒，休息30秒；当BUTTON3按下，系统切换至电机档位控制设置状态，此时可通过数值加减功能键BUTTON5、BUTTON4设置电机档位寄存器Mstatue值，并显示，当设置值超出可设置范围时，保持原来值不变，报警指示灯LED4亮0.5s；不同设置状态下，均可通过按下相应功能键进行功能切换。

当系统状态设置完成后，按确认键，推出键盘扫描程序，读取环境温度T，并显示，再与系统环境温度设定值比较。当读取环境温度值T>Temp+Texp时，设定半导体制冷片工作电源电压为12V，此时为快速制冷状态；当读取环境温度值Temp-Texp<T<Temp+Texp时，设定半导体制冷片工作电源电压为5V，此时为缓慢制冷(保温)状态；当读取环境温度值T<Temp-Texp时，断开半导体制冷片工作电源电压，此时为温度回升状态。

    半导体制冷片工作状态控制完成后，进入电机档位控制状态。系统根据电机档位寄存器Mstatue值，修改脉宽调制PWM控制寄存器OCR0A的值，设定直流电机控制信号的占空比。当Mstatue=0时，占空比为10%，依次可设置占空比为：20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%，99%等。设置完成后，流程结束，重新进入while(1)循环上述操作。

Claims (6)

1.一种冰敷装置，包括冰敷袋（1）、导管（2）、冰水输出口（3）、壳体（4）、冰桶盖（5）、冰桶(6)、鼓风机(7)、散热风扇 (8)、电源 (9)、支架（10），其特征在于：所述的冰桶（6）一侧桶壁紧贴有半导体制冷片（11），半导体制冷片（11）另一面紧贴有金属散热片（12），金属散热片（12）另一面紧贴散热风扇（8），半导体制冷片（11）通过导线与电源（9）连接；鼓风机（7）固定在冰桶（6）桶口处，与冰桶（6）用送风管（13）连通，通过导线与电源（9）连接；电源（9）和鼓风机（7）均连接于微控制系统（14）；微控制系统（14）包括主控芯片、主控芯片输入端以及主控芯片输出端。

2.根据权利要求1所述的一种冰敷装置，其特征在于：所述的主控芯片输入端为电源稳压模块、键盘、温度传感器；主控芯片输出端为数码管显示、LED指示灯、半导体制冷装置功率控制模块以及鼓风机直流电机档位控制模块。

3.根据权利要求2所述的一种冰敷装置，其特征在于：所述的鼓风机直流电机档位控制模块采用PWM脉宽调制控制模式。

4.根据权利要求1所述的一种冰敷装置，其特征在于：所述的电源（9）采用220伏输入，稳压输出12伏和5伏直流电压，并留有直接外部12伏直流电压输入口。

5.根据权利要求1所述的一种冰敷装置，其特征在于：所述的冰水输出口(3)为2个或者2个以上。

6.根据权利要求1所述的一种冰敷装置，其特征在于：所述的支架(10)为伸缩式支架，高度可调。

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