一种用于美容消肿的冷敷面具系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于美容消肿的冷敷面具系统，属于物联网【技术领域】，来源于临床医学美容实践。该发明通过面具上的传感器获取患者面部的温度并传送给专家模块，专家模块根据患者历史使用和评价信息推荐一个冷敷温度，并将该温度作为控制信息传送给控制器，控制器生成控制指令使制冷模块制冷。由此形成了一个动态的冷敷温度自适应推荐系统。本发明既可以用于美容手术后面部的消肿也可以用于普通面部的冷敷治疗。
【专利说明】一种用于美容消肿的冷敷面具系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于物联网【技术领域】，来源于临床医学美容实践。本发明既可以用于美容 手术后面部的消肿也可以用于普通面部的冷敷治疗。
【背景技术】
[0002] 随着生活水平的提高，人们在满足了物质生活的同时，也开始追求精神上的满足。 美容成了许多女孩子的必修课。激光美容，因其效果明显、操作安全等特点，越来越受到广 大女生的青睐。但激光美容后的红肿和疼痛问题却让众多爱美的人士饱受折磨。目前，解 决该问题的方法通常是冷敷，就是让患者拿着冰块敷在红肿的位置。这种方法虽然能缓解 疼痛，但需要患者长时间用手固定冰块的位置，十分不便。不仅如此，冰块的温度也无法实 时调控，会让患者感到十分痛苦。本发明不仅能将患者的双手解放出来，还能通过采集到的 患者面部生理数据，智能调控冷敷温度，让患者更加舒适地完成美容的最后一步。
[0003] -种用于美容消肿的冷敷面具系统需要配备温度传感器，温度传感器能够感受面 部的温度并将温度信号传送到专家模块。
[0004] 一种用于美容消肿的冷敷面具系统需要配备专家模块，专家模块用于根据患者当 前面部的温度，通过挖掘施加于被患者最多的温度和患者评价最好的温度，推荐出最佳的 冷敷温度。
[0005] -种用于美容消肿的冷敷面具系统需要配备控制器模块，控制器模块根据专家模 块推荐的冷敷温度生成控制指令。
[0006] -种用于美容消肿的冷敷面具系统需要配备制冷模块，制冷模块根据控制器发送 来的控制指令进行制冷。
[0007] 温度传感器、专家模块、控制器模块和制冷模块相互协作形成一个反馈控制系统， 保障了美容消肿冷敷过程的完成。
[0008] -种用于美容消肿的冷敷面具系统打破常规"冰袋"的思维，以专家模块为核心， 设计了一款智能冷敷系统。彻底解放了使用者的双手，操作简便。该系统能够通过其自带 的温度传感器感知患者的面部温度，这些数据通过网络传输至专家模块，由专家模块计算 出合理的温度，并能实时调节。
[0009] 总之，一种用于美容消肿的冷敷面具系统通过传感器感知面部温度、专家模块推 荐最佳冷敷温度、控制器模块控制所需达到的温度，由此解放了双手、提高了冷敷的效果、 增加了冷敷的舒适度，既适合于医院用也适合于家庭用。对于临床美容医学具有重要的意 义。
【发明内容】
[0010] 本发明公开了一种用于美容消肿的冷敷面具系统，该系统通过传感器获取患者面 部的温度并传送给专家模块，专家模块根据患者生理信息和面部当前的温度推荐一个最佳 的冷敷温度，控制器根据专家系统的推荐温度生成控制指令使制冷模块开始制冷。然后传 感器再把当前的温度传送给专家模块，专家模块再把推荐温度传送给控制器，控制器再向 制冷模块发送控制制冷。如此周而复始，直至冷敷过程结束。
[0011] 一种用于美容消肿的冷敷面具系统由传感器、制冷模块、控制器、RFID读卡器、存 储模块、专家模块六部分组成。其中：
[0012] 传感器：集成在面具上，可以感知患者面部的状况，并将面部信息传送给控制器。
[0013] 制冷模块：是系统的执行部分，主要功能是制冷和保持恒温。
[0014] 控制器：控制器是面具的核心，主要功能是根据设定的控制律对制冷模块发起控 制，接收专家模块的控制信息，综合实施控制。
[0015] RFID读卡器：用来读取患者和面具的ID，并传输至专家模块。
[0016] 存储模块：存储患者的身份信息和治疗信息，可以连接到医疗云系统，访问患者的 电子病历。
[0017] 专家模块：是整个系统的核心，通过收集传感器感知到的患者面部数据和RFID标 签内的患者ID，结合存储模块中的数据，计算出一个冷敷温度，并传送给控制器。
[0018] 面具与整个系统通过无线网络通讯，可视为一个具有执行器和一定处理能力的物 联网节点。整个系统可以同时为多个节点提供服务，对于一家中小型美容院来说，一个系统 可以支持255个面具节点同时工作。
[0019] 图1显示了一种用于美容消肿的冷敷面具系统的系统结构图。
[0020] 在图1中，将传感器和面具分开，在实际中传感器和面具是集成在一起的。专家模 块是整个系统的核心，控制器和专家模块共同作用完成了对整个系统的控制。
[0021] 下面介绍一种用于美容消肿的冷敷面具系统的工作机制：
[0022] (1)当面具启动后自动与专家模块进行通讯；
[0023] (2)专家模块从RFID读卡器获取患者的基本信息，并根据患者的基本信息向控制 器反馈一个初始值；
[0024] (3)控制器根据专家模块传送的初始值产生控制信号控制制冷模块开始工作，从 而驱动制冷片使面具制冷；
[0025] (4)传感器实时检测患者面部的温度，并将检测到的温度传给控制器；
[0026] (5)控制器将患者面部的温度与给定的标准温度进行比较产生偏差信号，并根据 偏差信号的不同向控制器发送不同的控制信号；
[0027] (6)控制器根据控制信号驱动制冷片进行制冷或者停止制冷，其中驱动制冷片制 冷时温度进一步降低，停止制冷时温度会上升；
[0028] (7)如此周而复始，直至患者面部的温度和预定的温度相等，或者落在允许的误差 范围内。
[0029] 下面介绍一种用于美容消肿的冷敷面具系统各个模块的工作原理。
[0030] (1)传感器模块
[0031] 传感器模块集成在面具上，用来感知患者面部的温度并将温度传送给专家模块和 控制器模块。传感器模块选用测量范围-1度--30度之间热敏电阻传感器。
[0032] 热敏传感器是利用PN结的结电阻的温度特性制成的，PN结是P型半导体和N型半 导体紧密连结在一起形成的。PN结的结电阻结电容随温度变化而变化，当面部温度变化时 PN结的结电阻和结电容就会变化从而引起电路电流和电压的变化，捕捉这种变化就可以测 量出面部的温度。
[0033] 传感器模块将感知的温度同步传送至专家模块和控制器模块。
[0034] (2)制冷模块
[0035] 制冷模块是整个系统的执行部分，主要功能是接受控制器传送来的控制信号并执 行它。制冷模块包括制冷驱动机构和制冷片组成。其中，制冷驱动采用高电压、高电流、双 路全桥式电机驱动的单片机，制冷片采用半导体制冷片。
[0036] 制冷驱动机构根据控制器传送过来控制信号进行工作，制冷驱动机构的工作使得 制冷片的温度降低，从而使面具温度降低达到冷敷的目的。
[0037] ⑶控制器
[0038] 控制器是整个系统恒温的决策机构和控制指令的产生机构，控制器从传感器获得 面部当前的温度并将该温度和专家系统推荐的温度作比较，如果前者温度大于后者温度， 则向制冷模块发送制冷的控制信号，反之，则向制冷模块发送停止制冷的控制信号。
[0039] (4) RFID 读卡器
[0040] RFID读卡器直接和专家模块相连用来读取患者和面具的ID，并传输至专家模块。 RFID读卡器是一种能阅读电子标签数据的自动识别设备，采用非接触式的自动识别技术， 自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID 读卡器用来读取用户的RFID标签。
[0041] (5)存储模块
[0042] 存储模块存储患者的身份信息和已进行的美容信息，存储模块可以连接到医疗云 系统，访问患者的电子病历。存储模块中的信息用来辅助专家模块进行决策，使得专家模块 可以参考与冷敷相关的患者生理信息。
[0043] 存储模块是一种基于嵌入式存储技术的存储系统，它支持FAT和TAT32的存储格 式，具有独立的电路。
[0044] 为了访问更大存储空间，存储模块可以连接至医疗云系统，从医疗云系统上下载 和更新需要的息。
[0045] (6)专家模块
[0046] 专家模块除了从传感器实时获取患者面部的温度，还从RFID读卡器和存储模块 获取患者身份信息和历史生理数据。专家模块运用频繁度和可信度原理进行推理：
[0047] 频繁度：在相近条件下，多次出现的温度作为推荐温度；
[0048] 可信度：某一推荐的温度获得患者评价较高则其可信度较高。
[0049] 图2展示了一种用于美容消肿的冷敷面具系统的工作流程图。
[0050] 首先，启动面具系统。当面具系统加电并开启开关后会进行自检。
[0051] 接着，面具系统与专家模块中的专家系统连接。面具系统通过其内置的通信模块 和专家系统进行连接。当进行连接的次数超过设定的阈值仍未连接上则退出，否则进行下 一步。
[0052] 第三，向专家系统发送传感器信息。内置于面具中的传感器向专家系统定时发送 传感器信息，该信息也同步发送至控制器模块。
[0053] 第四，从RFID读卡器获取患者信息。专家模块从RFID读卡器获取患者信息。如 果信息获取成功则进入下一步，否则退出。
[0054] 第五，从存储模块获取信息。专家模块从存储模块获取患者身份信息和进行过的 美容信息，存储模块可以连接到医疗云系统。通过存储模块可以访问患者的电子病历。
[0055] 第六，专家模块推理。专家模块根据患者的信息可以计算一个初始温度，并根据患 者当时的温度变化实时地推荐最佳的温度。
[0056] 第七，控制器生成控制指令。控制器根据专家模块传送过来的信息，启动控制算法 生成控制指令。控制指令的控制目标是专家模块的推荐温度，控制对象是制冷模块。
[0057] 第八，制冷模块进行制冷。制冷模块根据控制器生成的控制指令由电机驱动制冷 片开始制冷。
[0058] 第九，传感器实时获取患者面部的温度。面具上的传感器和面部接触，并定时采集 患者面部的温度。该温度送至专家模块和控制器并由此构成一个闭环的控制系统。
[0059] 如图2所示，当有患者需要使用面具做冷敷时，首先要读取患者的RFID卡和用户 的历史治疗信息。专家模块根据患者的信息可以计算一个初始温度。然后根据将面具与患 者信息进行绑定。然后通过无线通讯模块将信息发给面具，面具开始工作。面具工作同时， 不断获取患者的面部的温度，并传递给专家模块和控制器，专家模块会根据反馈回来的信 息及时调整温度值，并发送调整信息。当时间到时，发送停止信息，面具停止工作。
[0060] 一种用于美容消肿的冷敷面具系统的工作过程可以被后台实时监控，方便医护人 员的管理。同时，在冷敷结束之后，还可以将治疗信息存放回数据库，作为病历保存。
【专利附图】
【附图说明】
[0061] 以下参考附图是对本发明的结构和工作流程进行说明，其中：
[0062] 图1是一种用于美容消肿的冷敷面具系统的结构图
[0063] 图2是一种用于美容消肿的冷敷面具系统的工作流程图
【具体实施方式】
[0064] 下面结合附图来对本发明所述的"一种用于美容消肿的冷敷面具系统"的实施方 式作进一步的说明。
[0065] (1)传感器模块的选取
[0066] 传感器模块的选取主要是温度传感器的选择，温度传感器的选择主要是根据测量 范围。当测量范围在总量程之内，可选用钼电阻传感器。较窄的量程通常要求传感器必须 具有相当高的基本电阻，以便获得足够大的电阻变化。
[0067] 一种用于美容消肿的冷敷面具系统中传感器选择钼电阻温度传感器，其测量-1 度--30度，测量精度为0. 1度、响应时间为0.2s。
[0068] (2)制冷模块的选取
[0069] 制冷模块包括制冷驱动机构和制冷片两部分组成。其中，制冷驱动机构采用5V直 流电源驱动的电机组成的全Η桥驱动模块，具有过热过流保护功能；制冷片采用半导体制 冷片，材料为40*40mm氧化铝瓷片，其ΡΝ结规格为1. 4*1. 4*1. 5mm碲化铋粒子。
[0070] (3)控制器的选取
[0071] 控制器模块采用STM32fl03zet6核心板，它使用高性能的ARM? Cortex?-M332位 的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器，具有增强I/O端口和联接到两条APB总 线的外设。包含3个12位的ADC、4个通用16位定时器和2个PWM定时器，还包含标准和 先进的通信接口，2个I2C接口、3个SPI接口、2个I2S接口、1个SDIO接口、5个USART接 口、一个USB接口和一个CAN接口。
[0072] (4) RFID读卡器的选择
[0073] 采用采用13. 56MHZ的IC14443A/14443B/15693三协议读卡器，其工作频率为 13. 56MH，通讯格式为USB协议，免驱动，读卡距离大于60mm，读卡时间小于100ms，输出接 口为USB接口和RS232双接口，供电方式为USB 口 5V供电。
[0074] (5)存储模块的选择
[0075] 选择卡座式存储模块，支持Micro SD Card及SD Card，支持SDI0及SPI接口，接 口规格为PIN间距2. 54mm排针。
[0076] 存储模块是嵌入式存储系统，它支持FAT和TAT32的存储格式，具有独立的电路。 Micro SD Card及SD Card可以更换，支持最大容量为1T。
[0077] (6)专家模块
[0078] 专家模块根据传感器感知到的患者面部温度和RFID标签内的患者ID与信息，计 算出一个冷敷温度，并该温度作为控制信息传送给控制器。
[0079] 专家模块计算冷敷温度的方法为：记下患者通过手动调温的温度和对每一冷敷温 度的评价，通过统计出现次数最多的手动调节温度和评价。通过加权的方法来计算出冷敷 温度T :
[0080] T = Wl* (某一个温度出现的次数/所有温度出现的次数）+w2*对该温度的评价
[0081] 选择T最大值作为专家模块的计算温度。
[0082] 最后说明的是：本发明要求用户的RFID标签需要始终放在RFID读卡器上、网络始 终处于连通状态。本发明根据具体场景可以做成医院型和家用型，医院型可以连接到医院 的智能医疗系统，而家用型则可以连接到智能家居系统。
【权利要求】
1. 一种用于美容消肿的冷敷面具系统，由传感器[1]、制冷模块[2]、控制器[3]、RFID 读卡器[4]、存储模块[5]、专家模块[6]六部分组成： 传感器[1]:是公知的温度传感器，用来测量患者面部的温度； 制冷模块[2]:接收控制器[3]传送来的控制指令并执行，由制冷驱动机构[7]和制冷 片[8]组成； 控制器[3]:接收专家模块[6]发送来的控制信息，转化成控制指令并传送到制冷模块 [2]； RFID读卡器[4]:采用公知的13. 56MHZ频率IC14443A/14443B/15693三协议读卡器； 存储模块[5]:采用卡槽式SD卡，存储患者的身份信息和已进行的美容信息； 专家模块[6]:根据传感器[1]感知到的患者面部温度和RFID标签内的患者ID与信 息，计算出一个冷敷温度，并将该温度作为控制信息传送给控制器[3]。
2. 根据权利要求1所述的一种用于美容消肿的冷敷面具系统，其特征在于：传感器[1] 是公知的温度传感器，安装在面具中，温度测量范围是-1度--+30度、精度0. 1度、5伏特 直流电源供电。
3. 根据权利要求1所述的一种用于美容消肿的冷敷面具系统，其特征在于：制冷模块 [2]由制冷驱动机构[7]和制冷片[8]组成： 制冷驱动机构[7]:-种5V直流电机驱动的机械机构，可以采用公知的TB6612FNG模 块； 制冷片[8]:采用半导体制冷片，材料为40*40mm氧化铝瓷片，其PN结规格为 1. 4*1. 4*1. 5mm締化秘粒子。
4. 根据权利要求1所述的一种用于美容消肿的冷敷面具系统，其特征在于：控制器[3] 采用STM32f 103zet6开发板，采用高性能的ARM:? Cortex?-M332位的RISC内核，工作频率 为72MHz，内置高速存储器，具有增强的I/O端口。
5. 根据权利要求1所述的一种用于美容消肿的冷敷面具系统，其特征在于：RFID读卡 器[4]采用公知的13. 56MHZ频率IC14443A/14443B/15693三协议读卡器，通讯格式为USB 协议，读卡距离大于60mm，读卡时间小于100ms，输出接口为USB接口和RS232双接口，供电 方式为USB 口 5V供电，RFID读卡器用来读取患者的RFID标签。
6. 根据权利要求1所述的一种用于美容消肿的冷敷面具系统，其特征在于：专家模块 [6]:根据传感器[1]感知到的患者面部温度和RFID标签内的患者ID与信息，计算出一个 冷敷温度，并该温度作为控制信息传送给控制器[3]，专家模块计算冷敷温度的方法为： 记下患者通过手动调温的温度和对每一冷敷温度的评价，通过统计出现次数最多的手 动调节温度和评价，然后用加权的方法计算出冷敷温度T : T = Wl*(某一个温度出现的次数/所有温度出现的次数）+w2*(对该温度的评价/对 所有温度的评价） 选择最大的T作为专家模块的计算温度。
【文档编号】F25B49/00GK104083248SQ201410336732
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】尹云飞, 关海超, 王小刚, 王晓楠, 张蓓蕾, 曾亚飞 申请人:重庆大学