本發(fā)明屬于醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種傷口局部給氧式紅外快速愈合裝置。

背景技術(shù)：

未來高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中各種爆炸性武器產(chǎn)生的碎片將成為主要的致傷因素，傳統(tǒng)的傷口愈合治療手段大多采用局部清創(chuàng)消炎或液體滴注的方式，以防傷口感染，由傷口自然愈合。隨著現(xiàn)代化武器的發(fā)展和戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)的變化，未來戰(zhàn)場(chǎng)上的傷型、傷類更加復(fù)雜，面對(duì)突發(fā)增多的傷員和多處受傷的狀態(tài)，傳統(tǒng)的戰(zhàn)傷傷口愈合治療方法速度慢、易感染、疤痕明顯，已滿足不了現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)戰(zhàn)傷救治的需要。因此，“立體救護(hù)、快速反應(yīng)”就成為現(xiàn)場(chǎng)危重病急救的新理論，成為高技術(shù)條件下采用的主要救治模式，以達(dá)到“醫(yī)療與傷員同在”的目的。

傳統(tǒng)的傷口愈合治療法速度慢、效果差、易感染，已滿足不了現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)戰(zhàn)傷救治的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種傷口局部給氧式紅外快速愈合裝置，旨在解決現(xiàn)有傷口愈合治療法速度慢、效果差、易感染的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種傷口局部給氧式紅外快速愈合裝置，包括中央控制單元，所述的中央控制單元分別連接有紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng)單元、電磁閥、顯示單元、輸入單元及電源單元，所述的紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng)單元連接用于照射傷口的紅外發(fā)光二極管陣列，所述的電磁閥連接用于給傷口給氧的氧氣發(fā)生器單元，電源單元均與電磁閥、紅外發(fā)光二極管陣列連接提供電能；所述的中央控制單元分別通過紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng)單元控制紅外發(fā)光二極管陣列的照射時(shí)間T₁、通過電磁閥控制氧氣發(fā)生器單元的氧氣輸送量和局部給氧時(shí)間T₂。

所述的氧氣發(fā)生器包括空氣輸送控制，空氣輸送控制通過空氣輸送管與分子篩連接。

所述的紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng)單元的發(fā)射波長(zhǎng)為630～830nm。

所述的氧氣發(fā)生器單元的供氧流量為5L/min。

所述的中央控制單元上還連接有蜂鳴報(bào)警器，當(dāng)氧氣供給時(shí)間和紅外照射時(shí)間達(dá)到給定的時(shí)間時(shí)，蜂鳴報(bào)警器發(fā)出警報(bào)。

所述的電源單元包括與交流電連接的電源開關(guān)，電源開關(guān)分別與充電電路、自動(dòng)切換單元連接，充電電路與充電電池連接，充電電池與自動(dòng)切換單元連接，自動(dòng)切換單元與電壓調(diào)整單元連接。

所述的紅外發(fā)光二極管陣列的照射傷口時(shí)間T₁為：

T₁＝S/P×400；

其中，T₁單位為min，S為傷口面積，單位為cm²，P為紅外發(fā)光二極管陣列中LED功率，單位為mW。

所述的氧氣發(fā)生器單元的局部給氧時(shí)間T₂為：

T₂＝S/Φ×20；

其中，T₂單位為min，S為傷口面積，單位為cm²，Φ為氧氣發(fā)生器單元的氧流量，單位為L(zhǎng)/min。

所述的傷口面積S的測(cè)量方法為：

步驟1：圖像采樣

采用黑色物體作為參考物，將參考物鏤空為大于傷口區(qū)域的正方形，將參考物依附于傷口處，然后用相機(jī)進(jìn)行采樣；

步驟2：對(duì)步驟1采樣的圖像進(jìn)行處理

步驟2.1：二值化

采樣圖像經(jīng)灰度圖變化、直方圖繪制處理后，采用最大方差法確定分割圖像的閾值，進(jìn)行二值化，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，采用第一個(gè)極小值進(jìn)行二值化，將有效區(qū)域和背景區(qū)分開來；

步驟2.2：剔除無效區(qū)域

二值化以后，運(yùn)用圖像處理的方法剔除干擾；

步驟2.3：填充處理

對(duì)連通域所包圍的區(qū)域進(jìn)行填充；

步驟2.4：提取有效區(qū)域

2.4.1)提取被測(cè)物：運(yùn)用濾除邊緣大塊區(qū)域的方法，將優(yōu)化后的二值化圖再一次濾除邊緣，剩下的為被測(cè)物；

2.4.2)提取參考物：將優(yōu)化后的二值化圖取反，再加上已提取的被測(cè)物區(qū)域，即得到參考物區(qū)域；

步驟2.5：面積計(jì)算

其中，W、R分別為被測(cè)物、參考物像素?cái)?shù)；WB、RB分別為被測(cè)物、參考物邊界像素?cái)?shù)；S₂為參考物面積。

步驟2.2中，運(yùn)用圖像處理的方法剔除干擾具體為：

2.2.1)濾除邊緣大塊區(qū)域：如果采樣圖像邊緣存在大塊干擾，對(duì)圖像進(jìn)行邊緣遍歷，尋找邊緣存在大塊區(qū)域的坐標(biāo)的連通域，對(duì)連通域內(nèi)所有點(diǎn)進(jìn)行取反，然后再找下個(gè)點(diǎn)，直到遍歷邊緣所有的點(diǎn)；

2.2.2)濾除雜點(diǎn)：判斷每一像素的相鄰4個(gè)對(duì)角像素中是否存在兩個(gè)以上與該像素值不同，如果存在，將該像素作為雜點(diǎn)濾除。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下技術(shù)效果：

本發(fā)明傷口局部給氧式紅外快速愈合裝置，中央控制單元分別通過紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng)單元控制紅外發(fā)光二極管陣列的照射時(shí)間、通過電磁閥控制氧氣發(fā)生器單元的氧氣輸送量和局部給氧時(shí)間。根據(jù)純氧環(huán)境下可以有效抑制創(chuàng)傷面厭氧菌的生長(zhǎng)，和人體暴露于近紅外線后可以加速傷口愈合的原理，采用局部給氧和近紅外線照射相結(jié)合的方式，在氧氣集聚環(huán)境下對(duì)傷口進(jìn)行紅外線照射。通過對(duì)傷口進(jìn)行消炎、鎮(zhèn)痛、解痙治療，從而達(dá)到增強(qiáng)血液循環(huán)，改善組織營(yíng)養(yǎng)，預(yù)防傷口感染，便于傷口組織的再生與修復(fù)，促進(jìn)傷口快速愈合的目的。本發(fā)明的速愈合裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，只需要通過輸入單元輸入?yún)?shù)，便可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制過程。用于戰(zhàn)時(shí)戰(zhàn)傷傷口和平時(shí)突發(fā)重大災(zāi)難時(shí)的創(chuàng)傷救治。本申請(qǐng)不僅提出新的傷口快速愈合的原理和方法，而且研制出新的軍民兩用醫(yī)療救護(hù)設(shè)備，更重要的是豐富了戰(zhàn)(創(chuàng))傷救治的理論寶庫(kù)。

進(jìn)一步，蜂鳴報(bào)警器用于提醒氧氣供給時(shí)間和紅外照射時(shí)間達(dá)到給定的時(shí)間，有助于提醒醫(yī)護(hù)人員，保證治療效率。

進(jìn)一步，本發(fā)明根據(jù)紅外發(fā)光二極管陣列的照射時(shí)間和氧氣發(fā)生器單元的氧氣輸送量和局部給氧時(shí)間對(duì)傷口進(jìn)行快速愈合治療，通過相機(jī)采樣及后續(xù)圖像處理過程得到了傷口的準(zhǔn)確面積，進(jìn)一步有助于計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的精確照射時(shí)間和局部給氧時(shí)間，做到精確控制。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明一種傷口局部給氧式紅外快速愈合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種傷口局部給氧式紅外快速愈合裝置中氧氣發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一種傷口局部給氧式紅外快速愈合裝置中電源單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的傷口面積S的測(cè)量方法流程圖；

圖中，1.中央控制單元，2.紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng)單元，3.電磁閥，4.顯示單元，5.輸入單元，6.電源單元，7.紅外發(fā)光二極管陣列，8.氧氣發(fā)生器單元，9.空氣輸送控制，10.空氣輸送管，11.分子篩，12.電源開關(guān)，13.充電電路，14.自動(dòng)切換單元，15.充電電池，16.電壓調(diào)整單元，17.蜂鳴報(bào)警器。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明一種傷口局部給氧式紅外快速愈合裝置，結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括中央控制單元1，中央控制單元1上分別連接有紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng)單元2、電磁閥3、液晶顯示單元4、鍵盤輸入單元5、電源單元6、蜂鳴報(bào)警器17，紅外發(fā)射驅(qū)動(dòng)單元2與紅外發(fā)光二極管陣列7連接，電磁閥3與氧氣發(fā)生器單元8連接。

如圖2所示，氧氣發(fā)生器8包括空氣輸送控制9，空氣輸送控制9通過空氣輸送管10與分子篩11連接，電磁閥3、紅外發(fā)光二極管陣列7均與電源單元6連接，紅外發(fā)光二極管陣列7用于照射傷口，氧氣發(fā)生器單元8用于給傷口給氧。

其中，如圖3所示，電源單元6包括與220V交流電連接的電源開關(guān)12，電源開關(guān)12分別與充電電路13、自動(dòng)切換單元14連接，充電電路13與鎳鎘電池15連接，鎳鎘電池15與自動(dòng)切換單元14連接，自動(dòng)切換單元14與電壓調(diào)整單元16連接。

工作時(shí)，中央控制單元1控制液晶顯示單元4顯示工作過程。鍵盤輸入單元5可以用于輸入氧氣的供給時(shí)長(zhǎng)、紅外發(fā)光二極管陣列7的照射時(shí)長(zhǎng)以及紅外發(fā)光二極管陣列7的紅外二極管的個(gè)數(shù)控制。中央控制單元1通過控制電磁閥3用于控制氧氣發(fā)生器單元8的氧氣輸送量。當(dāng)氧氣供給時(shí)間和紅外照射時(shí)間到了給定的時(shí)間，蜂鳴報(bào)警器17發(fā)出警報(bào)。

中央控制單元1控制紅外發(fā)光二極管陣列7和氧氣發(fā)生器單元8同時(shí)對(duì)傷口作用，這樣傷口愈合速度加快、同時(shí)傷口不易感染、疤痕不明顯。

紅外發(fā)光二極管陣列7照射傷口的時(shí)間T₁為：

T₁＝S/P×400

其中，T₁單位為min，S為傷口面積，單位為cm²，P為紅外發(fā)光二極管陣列7中LED功率，單位為mW。

氧氣發(fā)生器單元8的局部給氧時(shí)間T₂為：

T₂＝S/Φ×20

其中，T₂單位為min，S為傷口面積，單位為cm²，Φ為氧氣發(fā)生器單元8的氧流量，單位為L(zhǎng)/min。

如圖4所示，傷口面積S的測(cè)量方法為：

步驟1：圖像采樣

采用漫反射、順應(yīng)性好的黑色物體作為參考物，將參考物鏤空為正方形，大于傷口區(qū)域，將參考物依附于傷口處，然后相機(jī)進(jìn)行采樣；實(shí)際起參考物作用的是鏤空部分；

步驟2：對(duì)步驟1采樣的圖像進(jìn)行處理

步驟2.1：二值化

采樣圖像經(jīng)灰度圖變化、直方圖繪制處理后，采用最大方差法確定分割圖像的閾值，進(jìn)行二值化，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，采用第一個(gè)極小值進(jìn)行二值化，將有效區(qū)域和背景區(qū)分開來；

步驟2.2：剔除無效區(qū)域

二值化以后，圖像中除了需要提取的參考物、被測(cè)物之外，還會(huì)有一些干擾存在，運(yùn)用圖像處理的方法剔除干擾；

(1)濾除邊緣大塊區(qū)域：如果采樣圖像邊緣存在大塊干擾，對(duì)圖像進(jìn)行邊緣遍歷，尋找邊緣存在大塊區(qū)域的坐標(biāo)的連通域，對(duì)連通域內(nèi)所有點(diǎn)進(jìn)行取反，然后再找下個(gè)點(diǎn)，直到遍歷邊緣所有的點(diǎn)；

(2)濾除雜點(diǎn)：除了參考物、被測(cè)物以外，會(huì)存在一些顏色較深的污點(diǎn)，在二值化后，形成雜點(diǎn)，雜點(diǎn)的存在，增大了面積計(jì)算的誤差，判斷每一像素的相鄰4個(gè)對(duì)角像素中是否存在兩個(gè)以上與該像素值不同，如果存在，可將該像素作為雜點(diǎn)濾除；

步驟2.3：填充處理

當(dāng)傷口存在淺色溢出物，二值化后，傷口內(nèi)部就會(huì)有白色小孔，但這些區(qū)域同樣也屬于傷口區(qū)域，因此也應(yīng)該將其計(jì)算在內(nèi)，所以對(duì)連通域所包圍的區(qū)域進(jìn)行填充；

步驟2.4：提取有效區(qū)域

(1)提取被測(cè)物：運(yùn)用濾除邊緣大塊區(qū)域的方法，將優(yōu)化后的二值化圖再一次濾除邊緣，剩下的即是被測(cè)物；

(2)提取參考物：將優(yōu)化后的二值化圖取反，再加上已提取的被測(cè)物區(qū)域，即得到參考物區(qū)域；

步驟2.5：面積計(jì)算

其中，W、R分別為被測(cè)物、參考物像素?cái)?shù)；WB、RB分別為被測(cè)物、參考物邊界像素?cái)?shù)；S₂為參考物面積。

本發(fā)明傷口局部給氧式紅外快速愈合裝置，根據(jù)純氧環(huán)境下可以有效抑制創(chuàng)傷面厭氧菌的生長(zhǎng)，和人體暴露于近紅外線后可以加速傷口愈合的原理，采用局部給氧和近紅外線照射相結(jié)合的方式，在氧氣集聚環(huán)境下對(duì)傷口進(jìn)行紅外線照射。通過對(duì)傷口進(jìn)行消炎、鎮(zhèn)痛、解痙治療，從而達(dá)到增強(qiáng)血液循環(huán)，改善組織營(yíng)養(yǎng)，預(yù)防傷口感染，便于傷口組織的再生與修復(fù)，促進(jìn)傷口快速愈合的目的。用于戰(zhàn)時(shí)戰(zhàn)傷傷口和平時(shí)突發(fā)重大災(zāi)難時(shí)的創(chuàng)傷救治。

本申請(qǐng)不僅提出新的傷口快速愈合的原理和方法，而且研制出新的軍民兩用醫(yī)療救護(hù)設(shè)備，更重要的是豐富了戰(zhàn)(創(chuàng))傷救治的理論寶庫(kù)。