专利名称：可检测漏气率的负压伤口治疗系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及负压伤口治疗设备技术领域，尤其涉及一种可检测漏气率的负压伤口 治疗系统。
背景技术：
负压伤口治疗设备,美国称为 Negative_Pressure_Wound_Therapy_Devices，简称 为NPWT，其原理为通过对伤口处施加负压，来促进伤口的愈合。根据美国近10年来的临床 表明，该设备对各种急慢性的伤口处理有着良好的愈合效果。一般地，负压伤口治疗系统包括负压伤口治疗设备、伤口处套件以及用来收集伤 口处渗出液的容器(这里称为此容器为集液瓶)。其中，伤口处套件用于封闭伤口，制造负 压空间。负压伤口治疗设备用于创造出所需要的伤口负压，负压伤口治疗设备，由一个负压 源，与一个控制器组成。参见图1，图中所示为一种常见负压伤口治疗系统。虚线框内为负 压伤口治疗设备8 ；1为人体伤口周围皮肤组织；伤口处填充物2将人体伤口处覆盖；在伤 口处填充物2的上方设置伤口封闭物3，将伤口封闭，伤口填充物2通过连接管4连接到集 液瓶5上，从而将来自伤口的渗出液导引至集液瓶5中，通过集液瓶5收集来自伤口的渗出 液，集液瓶5的另一端与负压源6连接，由负压源6提供负压，为伤口渗出液流至集液瓶5 提供动力；负压源6连接一控制器7，由控制器7对负压源6实现控制。由于负压治疗设备、集液瓶、伤口由气路连接，连接处的缝隙和由此导致的漏气在 所难免。当漏气严重时，设备甚至不能抽气到设定的负压值，此时就需要设备报警提示，使 得负压伤口治疗系统使用者或者医护人员能够及时检查故障原因，并排除故障。当漏气率 仍然很高但是设备仍可以抽气到设定负压值时，此时设备气泵的启动间隔时间会很短，气 泵启动频繁，对于系统来说耗电量大，气泵使用寿命降低，由此还会使得负压治疗设备噪音 更大，影响病人的正常休息、护理。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种可检测漏气率的负压伤口治疗系统，能够检测漏气 率，使得使用者或者医护人员能够直观地了解漏气程度。为解决上述技术问题，本发明的一种可检测漏气率的负压伤口治疗系统，包括集液瓶，收集伤口渗出液；负压伤口治疗设备，由负压源和控制器组成；伤口套件，填充伤口并封闭伤口，通过连接管与集液瓶连通；还包括渗出液体积检测单元，检测集液瓶内伤口渗出液的体积；所述控制器根据伤口渗出液体积、环境温度及负压源的负压变化量运算出漏气率。优选地，所述控制器还包括显示界面，显示所述漏气率的数值或表征漏气率大小的图形。优选地，所述显示界面为LED界面或IXD界面。优选地，还包括报警装置，所述控制器将运算得出的漏气率与预设的阈值相比，判 断是否发出报警信号，报警装置接收到报警信号时，报警。优选地，运算得出的漏气率大于预设的阈值时，控制器发出报警信号，报警装置报
m 目。优选地，所述报警装置在报警时发出声音和/或光。优选地，还包括温度传感器，获取环境温度。优选地，所述伤口渗出液体积检测模块包括发射单元，向集液瓶发射电磁波或声波信号；接收单元，接收经过集液瓶反射或折射的电磁波或声波信号；检测控制单元，根据接收单元是否接收到电磁波或声波信号判断检测模块所在位 置处是否有伤口渗出液。优选地，所述伤口渗出液体积检测模块为多个，沿所述集液瓶的纵向间隔相同的
距离设置。优选地，所述伤口渗出液体积检测模块设置在一传动机构上，所述传动机构连接 一驱动机构。本发明的可检测漏气率的负压伤口治疗系统，由于设置伤口渗出液体积检测单 元，检测集液瓶内伤口渗出液的体积；所述控制器根据渗出液体积及环境温度运算出漏气 率，因此，本发明可以直接检测出系统的漏气率，方便医护人员或其他使用者直观地了解漏 气程度。进一步地，还设有显示单元，显示漏气率的数值或表征漏气率大小的图形，使用更 加方便、直观。更进一步地，还设有报警装置，在漏气率大于预设的预设的阈值时，报警装置报 警，以便及时提醒医护人员，医护人员得以及时检查相关连接部，以降低漏气率，进而避免 能源浪费、提高气泵的使用寿命、避免因漏气产生噪音而影响病人。
图1是现有负压伤口治疗系统的结构示意图；图2是集液瓶内气体体积及伤口渗出液体积的示意图；图3是本发明可检测漏气率的负压伤口治疗系统实施例一的结构示意图；图4是漏气率的图形显示示意图；图5是图1中A部分的光路示意图；图6是实施例一中集液瓶某处无渗出液时的光路原理图；图7是实施例一中集液瓶某处有透明渗出液时的光路原理图；图8是本发明可检测漏气率的负压伤口治疗系统实施例二中伤口渗出液体积检 测模块与传动机构、驱动机构的配合示意图。图中，有关附图标记如下1 _伤口，2-伤口填充物，3-伤口封闭物，4-连接管，5-集液瓶，6-负压源，7-控制器，8-负压伤口治疗设备，9-伤口渗出液体积检测模块，91-发射单元，92-接收单元，10-丝 杆，11-电机，12-显示界面，13-报警装置，14-渗出液。
具体实施例方式本申请利用的原理如下一个密封容器内的气体量(摩尔数，设为n)，压力P，体积V，温度(开尔文)T之间 的关系为PV = nRT，其中，R为常数。此公式在常温附近很稳定，而负压伤口治疗设备的正常工作温度范围通常在0-40 摄氏度之间，即273开尔文到313开尔文之间。也就是说，在这个温度范围内，这个公式是 很稳定的。同时，在这个温度范围内工作时，封闭空间内的气体温度与负压治疗设备所处的 环境温度，可以认为是一致的。其中，环境温度可以即时测得，在一定期间，一定环境下，也 可以设定为一个常数。由负压治疗系统所控制的气体体积，分别为集液瓶内的气体体积V1 ；集液瓶与伤口处的气管内气体体积及伤口处的气体体积V2负压治疗设备内及负压治疗设备与集液瓶连接管间的气体体积V3,则负压治疗系统中的总体积V为V = V^VV3其中，V2与V3相对来说很稳定，这是因为在一款负压伤口治疗设备被定型后，V2与 V3都已经被定制规格，其和可以是定值。因此，只有V1的体积会随着集液瓶内的伤口渗出 液量而变化。设定集液瓶的容积为V5，集液瓶内渗出液的体积为V4，则集液瓶内气体体积为=V1 =V5-V4,参见图2 ；其中，对于定制的集液瓶来说，其容积V5为定值，因此V1随V4的增加而减小。某一空间的漏气率，以该空间在某个时间间隙内的气体摩尔数的减少来衡量。假设时间间隙t内，负压伤口治疗系统的负压力从P1 (对应摩尔数Ii1, P1为绝对 值)下降到P2 (对应摩尔数n2，P2为绝对值)，表示该系统封闭空间内的气体含量减少了 N N = Xi1-Xi2 ；因为
PVYl ~ -.
RT ‘
_ PiiV5.V4 + V2 + V3)Ylx 一-—-
w P2CF5-F4+F2+F3)n2 —-——-
RT；
(P1-P2)(F5-T4H-F2^F3)iV =-
RT.
j
5
记漏气率为L，由上述公示，则L为L = N/t
(P1-P2XF5-F4+F2+F3)L =-
RTt
ο因此，漏气率L可被完全量化，从此公式可以看出，只要测量出集液瓶内伤口渗出 液的体积，即可测得漏气率。基于上述计算公式，以下结合附图，通过具体的实施例来对本发明进行详细说 明实施例一可以根据实际的情况设置默认的漏气率阈值，当计算得出的漏气率高于该阈值 时，提示使用者或者医护人员检查系统是否有连接不充分等可能涉及漏气的问题。参见图3，本实施例中的可检测漏气率的负压伤口治疗系统包括集液瓶5，用于收集伤口渗出液；负压伤口治疗设备8，包括负压源6和控制器7 ；伤口套件，用于填充伤口并封闭伤口，包括伤口填充物2、伤口封闭物3，伤口填充 物2通过连接管4与集液瓶5连通；在集液瓶5的侧壁上还设有四个伤口渗出液体积检测模块9 ；传感器(图中未示出)，获取环境温度；该控制器7根据渗出液体积、环境温度以及负压源的负压变化量运算出相应的漏气率。控制器7连接一显示界面12，该显示界面12可以直接显示漏气率的数值，如图4 所示，也可以显示表示漏气率大小的图形，其中B代表漏气率阈值的大小，C代表当下漏气 率的大小，因此，可以从当下C所处位置是否大于B所处的位置，即可获知漏气率大约为多 少，是否超过阈值。其中，显示界面为LED显示界面。当然，也可选用其他显示界面，如IXD界面。其中，控制器7还连接一报警装置13，控制器将运算得出的漏气率值与预设的阈 值比较，当大于阈值时，发出报警信号，报警装置13发出声音和警示光，以及时提醒医护人 员或使用者，促使其检查相关连接部，减小漏气率。其中，每个伤口渗出液体积检测模块9包括发射单元91，向集液瓶5发射电磁波或超声波信号，设置在集液瓶5的一侧；接收单元92，接收经过集液瓶5折射的电磁波或超声波信号，与发射单元91相对 地设置在集液瓶5的另一侧，使之在集液瓶5此处位置无伤口渗出液时，刚好接收到经过穿 透折射的电磁波或超声波信号。检测控制单元，根据接收单元是否接收到电磁波或超声波信号进行判断，若否，则 判断伤口渗出液体积检测模块所在位置处有伤口渗出液。其中，本实施例中采用的电磁波为红外线，作为另外的实施方式，也可采用可见 光、紫外线、激光或其他电磁信号，可以采用超声波、次声波或其他声波信号。其中，集液瓶5内设置表征伤口渗出液液位高度的四个档位，并使每个档位对应
6于一个渗出液体积检测模块9，根据该渗出液体积检测模块9的接收单元92接收到红外线 信号与否，判断此处是否有渗出液，然后通过能接收到红外线信号的接收单元92数量即可 判断出集液瓶5内伤口渗出液液位高度，再结合集液瓶的底面积，即可计算出集液瓶内的 渗出液体积。以下对本发明中伤口渗出液体积检测模块9的工作原理进行说明。参见图5，发射单元91发出红外线Si，经过集液瓶5的侧壁51 —侧穿透折射进入 集液瓶5内部区域52，然后再从集液瓶5的侧壁51另一侧射出，接收单元92接收到穿透折 射过来的红外线Si，另一部分红外光线经反射成反射光线S2。参见图6，图6为集液瓶中相应位置无伤口渗出液时的光路示意图，下面对发射单 元91、接收单元92之间的集液瓶5该处无伤口渗出液时的红外线光路做进一步分析设α，β，γ，θ分别为红外线射到集液瓶5外壳外表面、射入集液瓶5外壳、射 到集液瓶5外壳内表面、射入集液瓶5内腔时红外线与法线夹角。设δ为红外线射入集液 瓶5外壳外表面的点及从内表面射出点分别与集液瓶5剖面中心点连线之间形成的夹角。 设集液瓶5半径为R、壁厚为h。设集液瓶5外壳折射率为nl，空气中折射率约为1，由折射定律sin α = nlsin^ ^ nlsin γ = sin θ，贝Ij α θ。同理可得 θ，= α，。θ 与 θ，是等腰三角形两底角，故θ = θ，，则α = θ = θ，= α，。由此，则射入集液瓶5外壳外表面的红外线Sll与从内表面射出的红外线S13间 夹角ε主要由红外线在集液瓶5外壳外表面的射入点及从内表面射出的射出点两点处圆 弧法线的偏转决定，可近似写作ε = δ ^h tan β /R = h/R tan [arcsin α /nl]射入集液瓶5内表面的红外线S12与射出集液瓶5外壳外表面的红外线S13间的 夹角亦为δ。红外线Sll与红外线S13间夹角应为2 ε = 2 δ ^ 2h/Rtan (arcsin α /nl)。当h << R，δ可忽略不计，射入集液瓶5外壳外表面的红外线Sll与射出集液瓶 5外壳外表面的红外线S13基本平行。因此，如图6所示，接收单元92与发射单元91设置在同一水平线上，接收单元能 够接收到经过折射的红外线，因此，判断出此处无伤口渗出液。同理，可对发射单元91、接收单元92之间的集液瓶5该处有透明伤口渗出液时的 红外线光路做进一步分析，参见图7，图7为集液瓶中相应位置有伤口渗出液时的光路图设渗出液折射率为π2，则由折射定律sin α = n2sin θ = n2sin θ，= sina '0射入集液瓶5外壳外表面的红外线Sll与从内表面射出的红外线S12间夹角ε ε = ( a - θ )+ δ = [ a -arcsin (sin α /n2) ] + δ w [α -arcsin (sin α /n2)]+h/ Rtan(arcsinα /nl)；当 h<<R，δ 可忽略不计，夹角 ε :ε α -arcsin (sin α /η2)；红外线Sll 与红外线 S13 间夹角应为2 ε ^ 2 [ α -arcsin (sin α /η2)]；示例当α =30° S卩π /6弧度，并假设渗出液折射率与水相近，为η2 = 1. 33。 则红外线Sll与红外线S13间夹角应为2 ε ^ 0. 276弧度，即15. 8°。即集液瓶5中此处有渗出液时，入射、出射光线间夹角可产生约15. 8°的变化。因
7此，参见图7，接收单元92接收不到红外光线，因此，可以判断集液瓶5中此处有伤口渗出液。利用此特性，通过接收单元92的位置设置，使之在集液瓶5无渗出液情况下恰好 接收到出射光线，而在集液瓶5有伤口渗出液的情况下无法接收到该出射光线，可以判断 集液瓶5内液体位置，进而计算出集液瓶5内液体体积。实施例二本实施例与实施例一的不同之处在于1、只设置一个伤口渗出液体积检测模块9，发射单元及接收单元集设在一起，参见 图8，伤口渗出液体积检测模块9套在一中心线竖向延伸的丝杆10上，丝杆10中心线与集 液瓶5上下方向平行；优选的，使伤口渗出液体积检测模块9在丝杆10中心线周向方向上 受到约束，仅能够在丝杆10中心线方向上移动；丝杆10的一端与电机11连接，在电机11 的驱动下，丝杆10绕其中心线旋转，从而带动伤口渗出液体积模块9沿丝杆10中心线上下 移动，对集液瓶5相应位置是否具有伤口渗出液进行检测。其中，丝杆10也可由其他传动机构如齿轮组、皮带、皮轮中的任一种替代；只要 使伤口渗出液体积检测模块9能够相对于集液瓶5在竖向方向移动，就可以实现检测集液 瓶5相应位置液体量的目的。当电机11工作时，通过丝杆10带动伤口渗出液体积检测模块9上下运动。接收 单元在能与不能探测到红外信号间跳转时，则可以通过伤口渗出液体积检测模块9确定此 时所处位置对应于液面，然后再根据马达的行程，确定集液瓶5的液面高度，从而计算出集 液瓶5内伤口渗出液的量。2、本实施例中的没有设置温度传感器，直接取一定时间内的平均环境温度值。上述各实施例中，在集液瓶5内、伤口渗出液体积检测模块9所在的位置无液体 时，使接收单元92能够接收到电磁波信号或声波信号，在伤口渗出液体积检测模块9所在 的位置有液体时，使接收单元92不能接收到电磁波信号或声波信号；进而，在接收单元92 未接受到电磁波信号或声波信号时，判断伤口渗出液体积检测模块9所在的位置是滞有液 体。根据上述描述，也可以用相反的方式确定伤口渗出液体积检测模块9所在的位置是滞 有液体。比如，在电磁波信号或声波信号能够穿过集液瓶5及液体时，可在伤口渗出液体积 检测模块9所在的位置有液体时，使接收单元92能够接收到电磁波信号或声波信号，在伤 口渗出液体积检测模块9所在的位置无液体时，使接收单元92不能接收到电磁波信号或声 波信号，再根据接收单元92是否接受到电磁波信号或声波信号，判断伤口渗出液体积检测 模块9所在的位置是滞有液体，从而实现检测集液瓶5内液体量的目的。另外，还可以根据 接收到的电磁波信号或声波信号的信号强强弱的不同，判断伤口渗出液体积检测模块9所 在的位置是滞有液体，等等。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对 本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所确定的范围为准。对于本技术领域的 技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和 润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
一种可检测漏气率的负压伤口治疗系统，包括集液瓶，收集伤口渗出液；负压伤口治疗设备，由负压源和控制器组成；伤口套件，填充伤口并封闭伤口，通过连接管与集液瓶连通；其特征在于，还包括伤口渗出液体积检测单元，检测集液瓶内伤口渗出液的体积；所述控制器根据伤口渗出液体积、环境温度及负压源的负压变化量运算出漏气率。
2.如权利要求1所述的可检测漏气率的负压伤口治疗系统，其特征在于，所述控制器 还包括显示界面，显示所述漏气率的数值或表征漏气率大小的图形。
3.如权利要求2所述的可检测漏气率的负压伤口治疗系统，其特征在于，所述显示界 面为LED界面或IXD界面。
4.如权利要求1所述的可检测漏气率的负压伤口治疗系统，其特征在于，还包括报警 装置，所述控制器将运算得出的漏气率与预设的阈值相比，判断是否发出报警信号，报警装 置接收到报警信号时，报警。
5.如权利要求4所述的可检测漏气率的负压伤口治疗系统，其特征在于，运算得出的 漏气率大于预设的阈值时，控制器发出报警信号，报警装置报警。
6.如权利要求4所述的可检测漏气率的负压伤口治疗系统，其特征在于，所述报警装 置在报警时发出声音和/或光。
7.如权利要求1所述的可检测漏气率的负压伤口治疗系统，其特征在于，还包括温度 传感器，获取环境温度。
8.如权利要求1所述的可检测漏气率的负压伤口治疗系统，其特征在于，所述伤口渗 出液体积检测模块包括发射单元，向集液瓶发射电磁波或声波信号；接收单元，接收经过集液瓶反射或折射的电磁波或声波信号；检测控制单元，根据接收单元是否接收到电磁波或声波信号判断检测模块所在位置处 是否有伤口渗出液。
9.如权利要求1所述的可检测漏气率的负压伤口治疗系统，其特征在于，所述伤口渗 出液体积检测模块为多个，沿所述集液瓶的纵向间隔相同的距离设置。
10.如权利要求1所述的可检测漏气率的负压伤口治疗系统，其特征在于，所述伤口渗 出液体积检测模块设置在一传动机构上，所述传动机构连接一驱动机构。
全文摘要
本发明公开一种可检测漏气率的负压伤口治疗系统，包括集液瓶，收集伤口渗出液；负压伤口治疗设备，由负压源和控制器组成；伤口套件，填充伤口并封闭伤口，通过连接管与集液瓶连通；还包括渗出液体积检测单元，检测集液瓶内伤口渗出液的体积；所述控制器根据伤口渗出液体积、环境温度及负压源的负压变化量运算出漏气率。本发明的可检测漏气率的负压伤口治疗系统，能够测量出当前漏气率，使医护人员或使用者能够直观的获知漏气程度，进而检查相关连接部位，减小漏气程度。
文档编号A61M27/00GK101966364SQ20101027406
公开日2011年2月9日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者李佳, 菅冀祁, 隗刚, 黄锦旺 申请人:惠州市华阳多媒体电子有限公司