一種基于石墨烯的智能紅外護具系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于石墨烯的智能紅外護具系統(tǒng)，用以緩解患者傷痛，該系統(tǒng)包括熱敷綁帶、參數調制設備和藥透包，所述的熱敷綁帶包括由內向外設置的藥包層、石墨烯薄膜層和綁帶護具層，所述的藥透包設置在藥包層內，所述的參數調制設備包括設置在石墨烯薄膜層內的石墨烯遠紅外發(fā)熱膜、溫度調控模塊和參數預設模塊，所述的溫度調控模塊與參數預設模塊連接，并且通過溫度傳感器與石墨烯遠紅外發(fā)熱膜連接。與現有技術相比，本發(fā)明具有治療效果好、應用部位齊全、大數據、操作方便等優(yōu)點。
【專利說明】
一種基于石墨烯的智能紅外護具系統(tǒng)
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及一種智能護具，尤其是涉及一種基于石墨烯的智能紅外護具系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 石墨烯是近年來非常熱門的一個研究領域，由于石墨烯是由一層原子厚度的碳原 子組成的二維晶體，她具備很多卓越的材料特性，比如非常輕薄，非常堅韌。目前石墨烯在 醫(yī)療領域的應用非常引人矚目，人們利用石墨烯幾乎完全透明，只吸收2.3%的光，它的導 熱性非常好;石墨烯通電后會釋放出遠紅外線，其波段與人體自然紅外波段非常接近，因此 能夠最大限度的被人體吸收。在石墨烯中，每個碳原子都有一個未成鍵的P電子，這些P電子 可以在晶體中自由移動，且運動速度尚達光速的1/300，賦予了石墨稀良好的導電性，尚飽 和電流，高導熱系數，單位面積功率高、發(fā)熱快、傳熱快。石墨烯的電阻率低，可耐受極高的 飽和電流，交、直流通用，因此可以用很低的電壓變生高熱量，3.7伏即可加溫至45攝氏度， 現在還沒有相應的產品應用這些特性制成帶有良好療效的醫(yī)療產品。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種治療效果好、應 用部位齊全、大數據、操作方便的基于石墨烯的智能紅外護具系統(tǒng)。
[0004] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現：
[0005] -種基于石墨烯的智能紅外護具系統(tǒng)，用以緩解患者傷痛，該系統(tǒng)包括熱敷綁帶、 參數調制設備和藥透包，所述的熱敷綁帶包括由內向外設置的藥包層、石墨烯薄膜層和綁 帶護具層，所述的藥透包設置在藥包層內，所述的參數調制設備包括設置在石墨烯薄膜層 內的石墨烯遠紅外發(fā)熱膜、溫度調控模塊和參數預設模塊，所述的溫度調控模塊與參數預 設模塊連接，并且通過溫度傳感器與石墨烯遠紅外發(fā)熱膜連接。
[0006] 該系統(tǒng)還包括云服務器和多個無線通信模塊，所述的參數預設模塊通過外設接口 與無線通信模塊連接，所述的多個無線通信模塊與云服務器無線通信。
[0007] 所述的參數調制設備還包括便攜式外部電源和設置在熱敷綁帶上的電池袋內的 鋰電池，所述的便攜式外部電源和鋰電池分別與石墨烯遠紅外發(fā)熱膜、溫度調控模塊和參 數預設模塊連接，所述的外設接口與外部通信設備連接。
[0008] 所述的熱敷綁帶包括頸部綁帶、頸背部綁帶、單肩綁帶、雙肩綁帶、肘部綁帶、肘加 前臂綁帶、腕前部綁帶、腕后部綁帶、手掌部綁帶、手背部綁帶、腰部綁帶、腹部綁帶、髖部綁 帶、大腿綁帶、膝關節(jié)綁帶、髕骨帶綁帶、小腿綁帶、膝關節(jié)加小腿綁帶、踝關節(jié)內側綁帶、踝 關節(jié)外側綁帶和踝加足綁帶。
[0009] 所述的綁帶護具層外側設有磁條或編碼標識。
[0010] 所述的參數預設模塊中的預設參數包括預設溫度、預設時間和預設頻次。
[0011] 與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0012] 一、治療效果好:本發(fā)明通過三層熱敷綁帶結構，使最內層的藥包層緊貼皮膚，并 配合石墨烯遠紅外發(fā)熱膜進行加熱，使得皮膚溫度升高，毛孔張開，局部血液循環(huán)加快，這 樣有利于敷在皮膚上的外用藥成分進入人體，達到治療效果。
[0013] 二、應用部位齊全:本系統(tǒng)的熱敷綁帶能夠應用于患者全身各部，例如頸部、頸背 部、單肩、雙肩、肘部、肘加前臂、腕前部、腕后部和手掌部等，使用廣泛。
[0014] 三、大數據、操作方便:本發(fā)明在使用時，由醫(yī)生通過云服務器在參數預設模塊上 輸入相關治療參數并且與患者ID相對應，多個患者的熱敷綁帶同時與云服務器通信，獲取 患者相關治療的大數據參數，便于統(tǒng)計，為以后的治療提供數據支持。
[0015] 四、加熱快:本發(fā)明的加熱源采用石墨烯，是目前發(fā)現的硬度最高、韌性最強、厚度 最薄的納米材料，導電性能比普通導電介質高出80%，能量轉化率極高，是目前世界上最節(jié) 能的環(huán)保材料，本產品可3秒快速升溫，10秒就能升溫到35°。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
[0017] 圖2為石墨烯遠紅外發(fā)熱膜的外觀示意圖。
[0018] 其中，1、熱敷綁帶，2、參數調制設備，21、石墨烯遠紅外發(fā)熱膜，22、溫度調控模塊， 23、參數預設模塊，24、外設接口，25、溫度傳感器，3、藥透包，4、便攜式外部電源。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0020] 實施例：
[0021] 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術方案 為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于 下述的實施例。
[0022] 如圖1所示，本發(fā)明的基于石墨烯的智能紅外護具系統(tǒng)包括三個部分，一是智能熱 敷綁帶1;二是治療參數調制設備2;三是藥透包3。
[0023] 1)智能熱敷綁帶:包括適合身體各個關節(jié)和部位的護具綁帶，如護膝、護肘等，綁 帶共分三層，包括緊貼皮膚的藥包層，中間的石墨烯薄膜層，和最外面的綁帶護具層，藥包 層承接藥包，藥包內是治療各種損傷和疾病的外用藥，石墨烯薄膜層內放置石墨烯薄膜，在 通低壓直流電的狀態(tài)下，石墨烯薄膜會發(fā)出遠紅外線，產生熱量，最外面的綁帶護具層則是 按照人體不同的解剖結構，關節(jié)外形等制作的綁帶，將石墨烯薄膜層和藥包層緊貼在身體 表面；
[0024]綁帶內帶有鋰電池一塊，可以為石墨烯加熱片提供能量，電池的電壓為3.7或5伏， 可重復充電，體積應盡量小巧，可以裝入綁帶內特殊縫制的電池袋中。
[0025]熱敷綁帶首先包括了身體常見疼痛部位和關節(jié)，綁帶也可稱為護具，在運動損傷， 關節(jié)炎治療等領域有非常廣泛的應用。本次研發(fā)所涉及的常用部位包括:頸部、頸背部、單 肩、雙肩、肘部、肘加前臂、腕前部、腕后部、手掌部、手背部、腰部、腹部、髖部、大腿、膝關節(jié)、 髕骨帶、小腿、膝關節(jié)加小腿、踝關節(jié)內側、踝關節(jié)外側、踝加足。
[0026] 頸部:綁帶式樣為經典護頸，在頸后部內加一塊長方形石墨烯加熱片。
[0027] 頸背部:綁帶式樣為頸部加背部，在頸后部內加一塊長方形加熱片，在背部內加左 右兩塊長方形加熱片。
[0028] 單肩:綁帶式樣為覆蓋單個肩部，在肩窩和肩峰部位各放置一塊加熱片。
[0029] 雙肩:綁帶式樣為覆蓋雙側肩部，在雙側肩窩和肩峰部位各放置一塊加熱片。
[0030] 肘部:綁帶式樣為肘部護具，在肘內側和外側放置加熱片。
[0031] 肘加前臂:綁帶式樣為肘部護具，在肘內側和外側，前臂內外側放置加熱片。
[0032] 腕前部:綁帶式樣為腕部護具，在腕關節(jié)前部，腕管一側放置加熱片。
[0033] 腕后部:綁帶式樣為腕部護具，在腕關節(jié)后部，腕腱鞘一側放置加熱片。
[0034] 手掌部:綁帶式樣為腕部護具，在手掌側放置加熱片。
[0035] 手背部:綁帶式樣為腕部護具，在手背側放置加熱片。
[0036] 腰部:綁帶式樣為腰部護具，在后腰部放置兩塊加熱片。
[0037] 腹部:綁帶式樣為腹部護具，在腹部放置兩塊加熱片。
[0038] 髖部:綁帶式樣為髖部護具，在髖部前面和側面放置兩塊加熱片。
[0039] 大腿部:綁帶式樣為大腿部護具，在大腿前面和后面放置兩塊加熱片。
[0040] 膝關節(jié):綁帶式樣為膝關節(jié)護具，在膝關節(jié)前面放置一塊加熱片。
[0041 ]髕骨帶:綁帶式樣為髕骨帶，在髕骨帶內側髕骨下方放置一塊加熱片。
[0042]小腿:綁帶式樣為小腿護具，在小腿內外側放置兩塊加熱片。
[0043]膝關節(jié)加小腿:綁帶式樣為膝關節(jié)加小腿護具，在膝關節(jié)上面和小腿內外側放置 三塊加熱片。
[0044]踝關節(jié)內側:綁帶式樣為踝關節(jié)護具，在踝關節(jié)內側放置一塊加熱片。
[0045]踝關節(jié)外側:綁帶式樣為踝關節(jié)護具，在踝關節(jié)外側放置一塊加熱片。
[0046]踝加足部:綁帶式樣為踝關節(jié)護具，在踝關節(jié)外側和足底部放置兩塊加熱片。
[0047] 2)治療參數調制設備:此設備可以調節(jié)石墨烯紅外發(fā)熱護具的治療參數，包括治 療時間、治療頻率和治療溫度，參數調制設備是設計來給醫(yī)務人員調節(jié)熱敷綁帶的治療參 數的，一旦確定，熱敷綁帶就會自動執(zhí)行，病人無法更改任何參數。這樣的設計保證了治療 是按照醫(yī)生的處方嚴格執(zhí)行的，不會被人為修改，醫(yī)生設定好的參數儲存在石墨烯護具自 帶的芯片內，病人每次開啟護具電源，就會按照儲存的參數進行治療，設備可以預存治療程 序，比如治療膝關節(jié)炎的溫度，時間和治療次數，可以預設在設備中，醫(yī)生只要調用即可，設 備可以儲存病人的基本信息，比如姓名，性別，年齡，診斷，編號等等，為預防仿冒產品，設備 還有掃描綁帶上的防偽標識功能，只有確定了防偽標識為本廠生產的綁帶，才可以激活設 置功能。
[0048I 2)治療參數調節(jié)設備：
[0049] 工作環(huán)境:治療參數調節(jié)設備應放置于醫(yī)生辦公室、門診、病房等通用醫(yī)療場所， 無需消毒滅菌，用于醫(yī)生對熱敷參數進行設定和調節(jié)。
[0050] 輸入:病人的姓名，性別，年齡，診斷和編號。
[0051] 輸出:溫度、治療時間、治療次數(次/天）
[0052] 預存入內容:常用的治療程序
[0053] 常見診斷疾病及治療參數如表1所示。
[0054] 表1常見診斷疾病及治療參數
[0056] 防偽識別功能:在出廠的綁帶護具上有磁條或編碼標識，可以被設備識別，既能杜 絕其他廠家假冒產品，又能對患者進行識別和對應。
[0057] 3)藥透包：利用石墨烯產熱的功能，使得皮膚溫度升高，毛孔張開，局部血液循環(huán) 加快，這樣有利于敷在皮膚上的外用藥成分進入人體，達到治療效果，藥透包分為治療關節(jié) 炎、風濕類風濕、肌肉扭傷等的不同種類。
[0058]本發(fā)明的加熱源采用石墨烯，石墨烯遠紅外發(fā)熱膜放置于石墨烯薄膜層中。如圖2 所示為石墨烯遠紅外發(fā)熱膜的外觀示意圖，石墨烯遠紅外發(fā)熱膜的加熱均勻性良好，通過 匯流條和內電極的設置，使用低電壓供電，可以采用日用的鋰電池，1分鐘內即可迅速加熱 至 70-100°C。
[0059] 本發(fā)明所采用的石墨烯加熱源(石墨烯遠紅外發(fā)熱膜)具有以下特性：
[0060] 高機械強度:石墨烯厚度僅為0.335nm，楊氏模量高達ITPa，斷裂強度高達130GPa; [00611 高導電性:石墨烯厚度僅為0.335nm，楊氏模量高達lTPa，斷裂強度高達130GPa; [0062] 高導熱性:單層石墨烯的導熱系數高達5300W/m · K，高于碳納米管(3000~3500W/ m · K)和金剛石（1000~2200W/m · K);石墨稀可耐受1~2億A/平方厘米的電流度，比銅高6 個數量級（100-600A/平方厘米）；
[0063] 其他性能：高比表面積，理論值可達2630m2/g;單層石墨稀的厚度只有0.335納米， 高透光度;有良好的化學穩(wěn)定性。
[0064]石墨烯加熱源能夠滿足:低電壓(5v)就可產生較高的溫度(20°C - 100°C )、面發(fā)熱 且溫度均勻、柔性可彎曲、重量輕、發(fā)熱快、散熱快、電熱轉換效率高（大于99%)、單位面積 功率大、沒有對人體有害的輻射等市場需求。
[0065] 由石墨烯發(fā)熱與碳纖維發(fā)熱的對比可知，石墨烯加熱片上每個點的溫度都非常均 勻，而碳纖維為線性發(fā)熱，且發(fā)熱溫度不均勻范圍內波動。石墨烯加熱源具有以下優(yōu)異性 能：
[0066] 石墨烯本身具有柔性、透明、結構穩(wěn)定、面發(fā)熱、發(fā)熱均勻、壽命長的特點；
[0067] 石墨烯的低電阻率可耐受極高的飽和電流，交直流通用，低電壓變生高熱量3V電 源即可加溫至l〇〇°C以上，輕松實現地品味能源到高品位應用的轉化；
[0068] 高飽和電流，高導熱系數，單位面積功率高，發(fā)熱快，傳熱快；
[0069] 使用上述石墨智能烯紅外發(fā)熱護具系統(tǒng)可以達到解除患者病痛，恢復健康的作 用，與現有技術相比，具有結構簡單、設置合理、制作成本低、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。
【主權項】
1. 一種基于石墨烯的智能紅外護具系統(tǒng)，用以緩解患者傷痛，其特征在于，該系統(tǒng)包括 熱敷綁帶（1)、參數調制設備（2)和藥透包(3)，所述的熱敷綁帶（1)包括由內向外設置的藥 包層、石墨烯薄膜層和綁帶護具層，所述的藥透包(3)設置在藥包層內，所述的參數調制設 備(2)包括設置在石墨烯薄膜層內的石墨烯遠紅外發(fā)熱膜(21)、溫度調控模塊(22)和參數 預設模塊(23)，所述的溫度調控模塊(22)與參數預設模塊(23)連接，并且通過溫度傳感器 (25)與石墨烯遠紅外發(fā)熱膜(21)連接。2. 根據權利要求1所述的一種基于石墨烯的智能紅外護具系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還 包括云服務器和多個無線通信模塊，所述的參數預設模塊(23)通過外設接口（24)與無線通 信模塊連接，所述的多個無線通信模塊與云服務器無線通信。3. 根據權利要求2所述的一種基于石墨烯的智能紅外護具系統(tǒng)，其特征在于，所述的參 數調制設備(2)還包括便攜式外部電源(4)和設置在熱敷綁帶（1)上的電池袋內的鋰電池， 所述的便攜式外部電源(4)和鋰電池分別與石墨烯遠紅外發(fā)熱膜(21)、溫度調控模塊(22) 和參數預設模塊(23)連接，所述的外設接口（24)與外部通信設備連接。4. 根據權利要求1所述的一種基于石墨烯的智能紅外護具系統(tǒng)，其特征在于，所述的熱 敷綁帶（1)包括頸部綁帶、頸背部綁帶、單肩綁帶、雙肩綁帶、肘部綁帶、肘加前臂綁帶、腕前 部綁帶、腕后部綁帶、手掌部綁帶、手背部綁帶、腰部綁帶、腹部綁帶、髖部綁帶、大腿綁帶、 膝關節(jié)綁帶、髕骨帶綁帶、小腿綁帶、膝關節(jié)加小腿綁帶、踝關節(jié)內側綁帶、踝關節(jié)外側綁帶 和踝加足綁帶。5. 根據權利要求1所述的一種基于石墨烯的智能紅外護具系統(tǒng)，其特征在于，所述的綁 帶護具層外側設有磁條或編碼標識。6. 根據權利要求1所述的一種基于石墨烯的智能紅外護具系統(tǒng)，其特征在于，所述的參 數預設模塊(23)中的預設參數包括預設溫度、預設時間和預設頻次。
【文檔編號】A61N5/06GK105943237SQ201610373823
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】吳敏春, 馮冠平, 胡南方
【申請人】上海烯旺信息科技有限公司