CN213910824U - 野战训练扭伤应急冷敷包 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及野战设备领域，尤其涉及野战训练扭伤应急冷敷包。冷敷包包含冷敷水袋（1），该冷敷水袋（1）上包含进水口（6）和出水口（7），冷敷水袋（1）中布置有水泵（3）用于水流循环，进水口（6）和出水口（7）连接的水管能够被半导体制冷部分（2）制冷，冷敷水袋（1）不被半导体制冷部分（2）限制进而能够灵活贴紧人体。该野战训练扭伤应急冷敷包具有制冷迅速、电池供电、体积小重量轻、易携带等优点，适用于各种外伤，骨伤，发热，发烧，疼痛肿胀等患者，对于急慢性软组织损伤，肌肉损伤，闭合性骨折，外伤造成的肢体肿胀有明显的效果。

Description

野战训练扭伤应急冷敷包

技术领域

本实用新型涉及野战设备领域，尤其涉及野战训练扭伤应急冷敷包。

背景技术

当前人们在进行野外活动、训练、探险时，往往会出现扭伤、挫伤、肌肉拉伤等软组织急性损伤，甚至骨折等损伤。这类伤害虽不至危及生命，但处理不及时会形成成旧性损伤加大后期治疗的难度。对于这类软组织急性损伤，医学上证明在受伤后的几小时内及时冷敷能快速消肿、减少伤痛。

目前，常用的冷敷方式是冰袋冷敷，冰袋作为日常临床的冷敷是可行的，但是冰袋不能调节温度，普通冰袋需靠冷冻设备来存放保持低温，这对于在野外活动的人来说，不易实现。即使是现在的应急冷敷一次性速冷冰袋，虽易于携带，但不可调温，且为一次性用品，造成资源浪费。目前市面上仅有一款冷敷设备，但其体积大、制冷慢、需市电供电，且价格昂贵，一台设备需十几万。

如果将半导体制冷片直接和冷敷水袋合为一体，那么水袋受制于半导体制冷片的结构和质地就不能任意改变形状，而受伤部位往往形状不规则，水袋使用起来不能贴合患处，效果就要差很多。

实用新型内容

实用新型的目的：为了提供效果更好的野战训练扭伤应急冷敷包，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本实用新型采取如下技术方案：

野战训练扭伤应急冷敷包，其特征在于，冷敷包包含冷敷水袋1，该冷敷水袋1上包含进水口6和出水口7，冷敷水袋1中布置有水泵 3用于水流循环，进水口6和出水口7连接的水管能够被半导体制冷部分2制冷，冷敷水袋1不被半导体制冷部分2限制进而能够灵活贴紧人体。

本实用新型进一步技术方案在于，半导体制冷部分2为半导体制冷片，半导体制冷部分2实现对循环水的制冷；水泵3为循环水泵，循环水泵能够将冷敷包中水抽出，泵至半导体制冷片进行制冷；还包含温控系统显示模块4温控系统显示模块4利用传感器对循环水流温度进行监测，能够实现将水温控制在某个恒定的温度上；电源部分5 为可充电电池为各部分供电；冷敷包中为循环水流。

本实用新型进一步技术方案在于，半导体制冷部分2包含利用碲化铋化合物固溶体制作的半导体器件，其基本结构由P型半导体、金属连接片和N型半导体组成，三者连接构成一组热电偶，一系列热电偶之间经过串联并用陶瓷材料进行封装成片，即可制作成热电制冷器；热电偶金属片即制冷端金属片一12和制冷端金属片二13两端接通电源后，回路中电子通过电源负极、制冷端金属片一12、N型半导体、放热端金属片9、P型半导体、制冷端金属片二13、电源正极的路径转移；在电子转移的过程中，由于半导体和金属的费米能级不同，当电子由制冷端金属片一12进入N型半导体时需要吸收热量；当电子由N型半导体进入金属片2时需要释放热量；当电子由放热端金属片9进入P型半导体时需要释放热量；当电子由P型半导体进入制冷端金属片二13时需要吸收热量。经过以上过程，电子会在热电制冷器的一侧吸收热量，另一侧释放热量，形成热电制冷器的冷端和热端。

本实用新型进一步技术方案在于，温控系统显示模块共设置两个温度传感器，两个温度传感器分布于水冷循环系统和制冷片两个部位，既能实现针对器件周围局部环境的精确控温，又能实现从器件至整个低温水袋的逐级环境温度控制。

本实用新型进一步技术方案在于，陶瓷材料为封装陶瓷，封装陶瓷上布置有多条夹持通道14，夹持通道14能够夹持循环水管，使得循环水管能够依次蜿蜒布置在封装陶瓷上进行热交换。

采用如上技术方案的本实用新型，相对于现有技术有如下有益效果：该野战训练扭伤应急冷敷包具有制冷迅速、电池供电、体积小重量轻、易携带等优点，适用于各种外伤，骨伤，发热，发烧，疼痛肿胀等患者，对于急慢性软组织损伤，肌肉损伤，闭合性骨折，外伤造成的肢体肿胀有明显的效果。该冷敷包重点面向部队官兵在野外训练和完成作战任务时应急使用，也可用于日常在医院患者需要冷敷的场合使用。

附图说明

为了进一步说明本实用新型，下面结合附图进一步进行说明：

图1为半导体制冷部分的结构示意图；

图2为冰敷水袋内部的结构示意图；

图3为本专利的整体结构布置图；

图4为温度数据采集电路原理示意图；

图5为热电制冷控制电路原理；

图6为封装陶瓷的示意图；

其中：1.冷敷水袋；2.半导体制冷部分；3.水泵；4.温控系统显示模块；5.电源部分；6.进水口；7.出水口；8.封装陶瓷；9.放热端金属片；10.N型半导体；11.P型半导体；12.制冷端金属片一；13. 制冷端金属片二；14.夹持通道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本专利提供多种并列方案，不同表述之处，属于基于基本方案的改进型方案或者是并列型方案。每种方案都有自己的独特特点。此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

1、半导体制冷片技术

半导体制冷片实现对循环水的制冷，将冷敷包中水的温度在5分钟内降至1℃-10℃之间。制冷片的散热系统设计，利用散热器散热。

2、循环水泵

将冷敷包中水抽出，泵至半导体制冷片进行制冷，再将水循环至冷敷包。

3、温控系统

采用单片机以及温度控制模块按档位对温度进行控制,依靠半导体制冷片和热交换模块实现制冷功能,并利用温度传感器和八段LED 数码管实时显示温度。

4、电源电路设计

采用锂电池供电，对充电接头进行设计，为避免更换电池，该装备设计了小型可充电电池、充电接口及与之相匹配的充电器。

5、冷敷包的设计

冷敷包材料拟采用高级TPU聚氨酯材质，温度传导快、生物相容性好，不会导致过敏或不适，冷敷包设计进水口和出水口。

1、半导体制冷技术，如图1所示。

在冷敷包的制冷中，项目组拟采用半导体制冷技术来实现。半导体制冷是由半导体所组成的一种冷却装置。半导体制冷部分2包含利用碲化铋化合物固溶体制作的半导体器件，其基本结构由P型半导体、金属连接片和N型半导体组成，三者连接构成一组热电偶，一系列热电偶之间经过串联并用陶瓷材料进行封装成片，即可制作成热电制冷器；热电偶金属片即制冷端金属片一12和制冷端金属片二13 两端接通电源后，回路中电子通过电源负极、制冷端金属片一12、N 型半导体、放热端金属片9、P型半导体、制冷端金属片二13、电源正极的路径转移；在电子转移的过程中，由于半导体和金属的费米能级不同，当电子由制冷端金属片一12进入N型半导体时需要吸收热量；当电子由N型半导体进入金属片2时需要释放热量；当电子由放热端金属片9进入P型半导体时需要释放热量；当电子由P型半导体进入制冷端金属片二13时需要吸收热量。经过以上过程，电子会在热电制冷器的一侧吸收热量，另一侧释放热量，形成热电制冷器的冷端和热端。

作为特种制冷源，在制冷应用上具有以下的优点和特点：

1不需要任何制冷剂，可连续工作，没有污染源、没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。

2半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现自动控制。

3半导体制冷片热惯性非常小，制冷时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到1分钟，制冷片就能达到最大温差。

4半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小，但组合成电堆，用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统，功率大小可随意调整。

2、循环冷水设计

为此，项目组设计了循环冷水模式，水袋有一出水口一进水口，水在水泵的驱使下，在水袋中流动，如图2所示，水在回路中不断循环，保持水袋中水的低温，水袋质地柔软，可更好地贴合患处，达到更好效果。

3、温控系统电路设计

温度控制系统共设置2个温度传感器，分布于水冷循环系统和制冷片两个部位，既可实现针对器件周围局部环境的精确控温，又可实现从器件至整个低温水袋的逐级环境温度控制。控制系统的硬件电路分为温度数据采集电路和温度控制硬件电路2个模块。

(1)温度数据采集电路

温度数据采集电路采用三线制热敏电阻结合惠斯通电桥结构，电路原理如图3所示。惠斯通电桥的作用是把Pt100温度传感器随温度变化的电阻值转换成电压信号，输出到运算放大电路中。设温度传感器电阻值为R_Pt，惠斯通电桥桥臂两端电压为

STM32F103VBT6型MCU用于A/D转换的基准电压为3V，则A/D转换器允许输入的模拟电压为0～3V，而惠斯通电桥输出的电压范围为0～0.6V。为了匹配A/D转换器的动态范围，并最大程度降低电桥的输出负载，在电桥输出与A/D转换器输入端接入高输入阻抗仪表放大器。参考图4。

(2)温度控制电路

热电制冷器正常工作时允许输入的电压为0～12V、电流为5～ 10A，因此需采用改造后的开关电源为热电制冷器提供电源驱动，即通过中央微处理器使用PWM方式调节开关电源输出电压的大小实现对热电制冷器制冷能力的控制。开关电源PWM信号电压调节接口电路原理如图4所示。其中，U1为TLP521，起电气隔离作用；R3、 C1、R4、C2构成二阶RC滤波网络，将微处理器的WPM信号转化成与其占空比对应的直流信号(幅值范围0～5V)并输出，WPM信号周期为1KHz，占空比为1％～99％；P1为接线端子，第1、3引脚为开关电源4.9V基准电压的输入端，第2引脚为开关电源的控制信号输出端，此直流电压信号能够控制开关电源的输出电压。参考图 5。

整体测试的温度都被控制在1摄氏度到10摄氏度之内，从而才能够更好地满足使用的过程中对温度调节范围的要求。整个显示模块一般采用4位数码来整体显示当前的温度。

4、电源和充电接头的设计

为了满足整个系统的供电需要，设计采用了体积较小的高容量充电锂电池，电池电压为12V，容量50Ah。锂电池上接有充电接头，电池可不用取出，冷敷包能够充电重复使用，节能环保。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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范围内。

Claims (4)

1.野战训练扭伤应急冷敷包，其特征在于，冷敷包包含冷敷水袋(1)，该冷敷水袋(1)上包含进水口(6)和出水口(7)，冷敷水袋(1)中布置有水泵(3)用于水流循环，进水口(6)和出水口(7)连接的水管能够被半导体制冷部分(2)制冷，冷敷水袋(1)不被半导体制冷部分(2)限制进而能够贴紧人体；

半导体制冷部分(2)为半导体制冷片，半导体制冷部分(2)实现对循环水的制冷；水泵(3)为循环水泵，循环水泵能够将冷敷包中水抽出，泵至半导体制冷片进行制冷；还包含温控系统显示模块(4)温控系统显示模块(4)利用传感器对循环水流温度进行监测，能够实现将水温控制在某个恒定的温度上；电源部分(5)为可充电电池为各部分供电；冷敷包中为循环水流。

2.如权利要求1所述的野战训练扭伤应急冷敷包，其特征在于，半导体制冷部分(2)包含利用碲化铋化合物固溶体制作的半导体器件，其基本结构由P型半导体、金属连接片和N型半导体组成，三者连接构成一组热电偶，一系列热电偶之间经过串联并用陶瓷材料进行封装成片，即可制作成热电制冷器；热电偶金属片即制冷端金属片一(12)和制冷端金属片二(13)两端接通电源后，回路中电子通过电源负极、制冷端金属片一(12)、N型半导体、放热端金属片(9)、P型半导体、制冷端金属片二(13)、电源正极的路径转移；在电子转移的过程中，由于半导体和金属的费米能级不同，当电子由制冷端金属片一(12)进入N型半导体时需要吸收热量；当电子由N型半导体进入金属片2时需要释放热量；当电子由放热端金属片(9)进入P型半导体时需要释放热量；当电子由P型半导体进入制冷端金属片二(13)时需要吸收热量。

3.如权利要求1所述的野战训练扭伤应急冷敷包，其特征在于，温控系统显示模块共设置两个温度传感器，两个温度传感器分布于水冷循环系统和制冷片两个部位，既能实现针对器件周围局部环境的精确控温，又能实现从器件至整个低温水袋的逐级环境温度控制。

4.如权利要求1所述的野战训练扭伤应急冷敷包，其特征在于，陶瓷材料为封装陶瓷，封装陶瓷上布置有多条夹持通道(14)，夹持通道(14)能够夹持循环水管，使得循环水管能够依次蜿蜒布置在封装陶瓷上进行热交换。

Images