CN205158171U - 一种热敷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种热敷装置，属于医疗器械技术领域，其包括第一控制器、第二控制器、至少一组驱动电路、至少一个发热垫和至少一组温度传感器；每个发热垫对应一组温度传感器和一组驱动电路。每组温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器；每组驱动电路包括第一电控开关和第二电控开关，第一电控开关为无触点电控开关。第一温度传感器、第二温度传感器分别连接发热垫与第一控制器和第二控制器。第一控制器连接第一电控开关的输入端，第二控制器连接第二电控开关的控制端，第一电控开关、第二电控开关和发热垫依次串联连接在电源上。本实用新型能够实现高精度恒温控制，防止患者有忽冷忽热的感觉；具备双重温度防护功能，安全性高。

Description

一种热敷装置

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，涉及一种热敷装置。

背景技术

祖医学认为使用温热的方式可改善局部经络气血的运行，为消除风寒湿邪、气血郁滞、痰湿凝滞等病邪，达到邪去正安目的的治疗方法，古代称为熨法，现代称之为热敷。中药热敷在治疗膝骨性关节炎、慢性腰肌劳损等慢性骨关节疾病方面有较好的疗效，但适合于临床应用的治疗设备较少，很多中药热敷治疗仍使用人工热敷的方法。

随着现代科学技术融入中医临床治疗，当前已有少数用于临床中药热敷的治疗设备或中药热敷仪。虽然这些热敷仪或热敷控制器都提到了温度设置与控制功能，可为临床热敷治疗提供40℃～55℃的温度，但其控温系统均存在共同的不足或缺陷。第一，目前这些热敷仪几乎都采用位式温度控制，位式控制是一种根据测量温度与设置温度的高低进行的开/关加热控制方式。所以温度始终是在振荡中，控制精度低，患者有忽热忽冷的感觉；第二，没有考虑如果温度控制系统出现故障，造成烫伤医疗事故的问题，即如何避免当温度控制系统失效或故障导致温度失控升高如60℃以上时，造成人体组织产生不可逆的重度烫伤事故发生的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够连续高精度调节温度并有效对抗故障，安全性高的热敷装置。

为了达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种热敷装置，包括第一控制器、第二控制器、至少一组驱动电路、至少一个发热垫和至少一组温度传感器；每个发热垫对应一组温度传感器和一组驱动电路；每组所述温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器；每组所述驱动电路包括第一电控开关和第二电控开关，第一电控开关为无触点电控开关；第一温度传感器连接对应的所述发热垫与第一控制器，第二温度传感器连接对应的所述发热垫与第二控制器，以分别将对应的所述发热垫的温度传送给第一控制器和第二控制器；第一控制器连接第一电控开关的输入端，第二控制器连接第二电控开关的控制端，第一电控开关、第二电控开关和对应的所述发热垫依次串联连接在电源上，以由第一控制器和第二控制器根据所述发热垫的温度控制第一电控开关和第二电控开关工作。

所述热敷装置还包括变压器，第一电控开关、第二电控开关和对应的发热垫依次串联后通过所述变压器连接电源。

第一电控开关的一输出端连接所述变压器的一输出端，另一输出端连接第二电控开关的一常开触点，第二电控开关的另一常开触点连接对应的所述发热垫的一输入端，所述发热垫的另一输入端连接所述变压器的另一输出端。

第一电控开关为固态继电器。

第二电控开关为电磁继电器。

所述热敷装置还包括人机界面单元，所述人机界面单元通过RS485串口分别与第一控制器和第二控制器组网连接。

所述热敷装置包括八个发热垫、对应的八组温度传感器和八组驱动电路。

第一控制器和第二控制器均为PLC控制器。

第一控制器和第二控制器通过I/O接口与所述驱动电路连接。

第一控制器中集成有PID控制模块和脉冲宽度调制模块，以根据所述发热垫的温度进行PID控制并以脉冲方式实现对第一电控开关的控制。

由于采用上述方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型热敷装置能够以PID控制进行连续温度调节，控制精度高，最终温度趋于稳定在设定的治疗温度，借助PWM技术实现了连续输出控制，即能够实现高精度的恒温控制，解决了患者有忽冷忽热的感觉的问题；同时，该热敷装置具备双重温度防护功能，解决了临床中药热敷时由于温控系统故障或失效造成烫伤事故发生的难题。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中热敷装置的结构示意图；

图2为图1中热敷装置的驱动电路的结构示意图。

附图中：1、人机界面单元；2、RS485串口；3、第一控制器；4、第二控制器；51、固态继电器；52、电磁继电器；6、发热垫；71、第一温度传感器；72、第二温度传感器；8、变压器。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型提出了一种热敷装置，该热敷装置包括人机界面单元1、与人机界面单元1通过RS485串口2组网连接的第一控制器3和第二控制器4、与第一控制器3和第二控制器4通过I/O接口连接的至少一组驱动电路、变压器8、至少一个发热垫和至少一组温度传感器。

每个发热垫对应一组温度传感器和一组驱动电路。每组温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器；每组驱动电路包括第一电控开关和第二电控开关，第一电控开关为无触点电控开关。

图1示出了本实用新型一实施例中热敷装置的结构示意图；图2示出了该热敷装置的驱动电路连接示意图。如图1和图2中的省略号所示，该热敷装置能够包括多个发热垫、多组与之对应的驱动电路和温度传感器。

本实施例中，第一控制器3和第二控制器4均为PLC控制器，分别为PLC(A)和PLC(B)；并且第一控制器3中集成有PID控制模块和脉冲宽度调制模块。第一电控开关为固态继电器51，第二电控开关为电磁继电器52。以下以包括固态继电器51、电磁继电器52、第一温度传感器71、第二温度传感器72和发热垫6的一个热敷终端来进行说明。

第一温度传感器71连接对应的发热垫6与第一控制器3，第二温度传感器72连接对应的发热垫6与第二控制器4，以分别将对应的发热垫6的温度传送给第一控制器3和第二控制器4。

第一控制器3连接固态继电器51的输入端，第二控制器4连接电磁继电器52的控制端。固态继电器51、电磁继电器52和对应的发热垫6依次串联，并通过变压器8连接电源，以由第一控制器3和第二控制器4根据第一温度传感器71和第二温度传感器72采集和发送的发热垫6的温度控制固态继电器51和电磁继电器52工作，从而实现对发热垫6的供电状态和电路的通断的控制，进而实现对发热垫6的温度控制。具体为：固态继电器51的一输出端连接变压器8的一输出端，另一输出端连接电磁继电器52的一常开触点，电磁继电器52的另一常开触点连接发热垫6的一输入端，发热垫6的另一输入端连接变压器8的另一输出端。

该热敷装置中，第一控制器3、固态继电器51和第一温度传感器71构成以第一控制器3为核心的温度控制加热系统。在运行时，通过调节人机界面单元(即触摸屏)1设置治疗温度(即目标温度)后启动该热敷装置，第一控制器3将根据从第一温度传感器71得到的发热垫6的温度与温度设置值比较得出偏差值，经过PID模块的计算，输出PID计算结果并换算成0～1000之间的数值，该0～1000之间的数值即为PWM控制需要的脉冲宽度时间参数，第一控制器3的I/O输出端一个脉冲周期为1000毫秒，脉冲宽度为PID控制模块计算得到的0～1000脉冲宽度时间参数的PWM脉冲信号，固态继电器51接收第一控制器3的I/O脉冲指令同步驱动输出脉冲24VAC，从而实现对发热垫6的温度的精确连续控制。第一控制器3中的PID+PWM模块在进行恒温控制时，温度控制精度能够达到±0.7℃。如设置治疗温度为49℃，经过该温度控制加热系统进行的PID+PWM控制，发热垫的温度趋于稳定在49℃±0.7℃，给予中药热敷装置恒温供热。由此可见，由第一控制器3、固态继电器51、第一温度传感器71组成的温度控制加热系统，能够实现对发热垫6温度的连续控制，解决了患者感受到忽冷忽热的问题。

同时，该热敷装置中，第一控制器3、第二控制器4、电磁继电器52和第二温度传感器72等组成以第二控制器4为核心的故障温度控制系统。在运行时，当调节人机界面单元(即触摸屏)1设置治疗温度后启动热敷仪时，第二控制器4的I/O输出端向驱动电路5中的电磁继电器52发出接通指令，电磁继电器52的常开触点接通，以第一控制器3为核心的温度控制加热系统能够获得正常工作电压。当第二控制器4从第二温度传感器72获得的发热垫6的温度大于第一温度(本实施例中为58℃)时，例如如果此时第一温度传感器71从发热垫6上脱落，人机界面单元1显示温度为室温，从而导致发热垫6的温度持续升高，当该温度升高到大于58℃时，第二控制器4将通过RS485串口2向第一控制器3和人机界面单元1同时发出超温报警。第一控制器3将通过其I/O输出脉冲宽度为“0”，脉冲周期仍为1000毫秒的脉冲指令，指示固态继电器51关闭输出，发热垫6停止加热，从而避免高温烫伤事故发生。当发热垫6的温度降到小于第二温度(本实施例中为54℃)时，第二控制器4通过RS485串口2向第一控制器3和人机界面单元1同时发出解除超温报警信号，第一控制器3即可恢复前述正常的数字PID+PWM的温度控制工作方式。由此实现了该热敷装置的第一重温度防护，以及类似自恢复的功能，不需要人工干预。

此外，在该热敷装置运行的过程中，有可能发生以下故障导致发热垫6的温度过高，例如发热垫6上的第一温度传感器71发生故障，导致实际温度高于温度测量值；第一控制器3发生故障，导致其I/O端口输出的脉冲指令始终为导通，从而使得固态继电器51始终处于导通状态；或者固态继电器51被击穿导致永久导通等等。若在这些情况下，发热垫6的温度持续升高，在大于第三温度(本实施例中为60℃)时，第二控制器4从第二温度传感器72处获得该温度值后，将通过其I/O端口向电磁继电器52发出关闭指令，采用物理方式切断发热垫6的工作电压，并且不能自动恢复，必须关闭整个控制系统后重新启动该热敷装置并手动接通电磁继电器52。同时，第二控制器4通过RS485串口2向人机界面单元1发出温度故障报警及关闭提示，从而实现了对加热垫6的第二重温度防护，且不能够自动恢复，必须关闭控制系统后重新启动。虽然如果采用温度保险丝替代电磁继电器52也能够实现该功能，但是其精度较低，可能干扰该热敷装置的正常工作；其次，一旦发生上述温度过高现象，温度保险丝将被破坏而不能再工作，无法满足生产检验时进行重复验证测试的需要。

本实施例中，第一控制器和第二控制器均采用三菱FX2N系列的PLC，均由一台FX2N-16MT-001和两个FX2N-4AD-PT构成；固态继电器51的型号为JGX-6FA，控制电压为3～35VDC，负载电压为交流220VAC；电磁继电器52采用HK4100F-24V；发热垫6的功率为40W；第一温度传感器71和第二温度传感器72均采用PT100；变压器8的功率为300W，输出电压为24VAC。该热敷装置的温度可调节范围为40℃～54℃，温控精度为±0.7℃，能够包括8个相互独立的治疗终端，即包含八个发热垫，对应的八组温度传感器和八组驱动电路。

本实用新型热敷装置能够以PID控制进行连续温度调节，控制精度高，最终温度趋于稳定在设定的治疗温度，借助PWM技术实现了连续输出控制，即能够实现高精度的恒温控制，解决了患者有忽冷忽热的感觉的问题；同时，该热敷装置具备双重温度防护功能，解决了临床中药热敷时由于温控系统故障或失效造成烫伤事故发生的难题。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热敷装置，其特征在于：包括第一控制器、第二控制器、至少一组驱动电路、至少一个发热垫和至少一组温度传感器；每个发热垫对应一组温度传感器和一组驱动电路；

每组所述温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器；每组所述驱动电路包括第一电控开关和第二电控开关，第一电控开关为无触点电控开关；

第一温度传感器连接对应的所述发热垫与第一控制器，第二温度传感器连接对应的所述发热垫与第二控制器，以分别将对应的所述发热垫的温度传送给第一控制器和第二控制器；

第一控制器连接第一电控开关的输入端，第二控制器连接第二电控开关的控制端，第一电控开关、第二电控开关和对应的所述发热垫依次串联连接在电源上，以由第一控制器和第二控制器根据所述发热垫的温度控制第一电控开关和第二电控开关工作。

2.根据权利要求1所述的热敷装置，其特征在于：所述热敷装置还包括变压器，第一电控开关、第二电控开关和对应的发热垫依次串联后通过所述变压器连接电源。

3.根据权利要求2所述的热敷装置，其特征在于：第一电控开关的一输出端连接所述变压器的一输出端，另一输出端连接第二电控开关的一常开触点，第二电控开关的另一常开触点连接对应的所述发热垫的一输入端，所述发热垫的另一输入端连接所述变压器的另一输出端。

4.根据权利要求1所述的热敷装置，其特征在于：第一电控开关为固态继电器。

5.根据权利要求1所述的热敷装置，其特征在于：第二电控开关为电磁继电器。

6.根据权利要求1所述的热敷装置，其特征在于：所述热敷装置还包括人机界面单元，所述人机界面单元通过RS485串口分别与第一控制器和第二控制器组网连接。

7.根据权利要求1所述的热敷装置，其特征在于：所述热敷装置包括八个发热垫、对应的八组温度传感器和八组驱动电路。

8.根据权利要求1所述的热敷装置，其特征在于：第一控制器和第二控制器均为PLC控制器。

9.根据权利要求8所述的热敷装置，其特征在于：第一控制器和第二控制器通过I/O接口与所述驱动电路连接。

10.根据权利要求1所述的热敷装置，其特征在于：第一控制器中集成有PID控制模块和脉冲宽度调制模块，以根据所述发热垫的温度进行PID控制并以脉冲方式实现对第一电控开关的控制。