CN120053895B - 一种促进人体vd3转换的接触式紫外无创光疗仪及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于紫外光疗技术领域，具体涉及一种促进人体VD3转换的接触式紫外无创光疗仪及实现方法，包括温度采集模块，用于采集环境温度，所述温度采集模块包括NTC热敏电阻和温度采集芯片，所述NTC热敏电阻和温度采集芯片位置相邻，用于在同一环境温度下进行温度采集；单片机，与所述温度采集模块通过电源及数据传输接口连接，用于为温度采集模块供电，并接收其传输的温度数据；UVB恒流驱动模块，与所述单片机连接；压力传感器模块，包括第一压力传感器和第二压力传感器。本发明从多角度满足接触式紫外无创光疗仪的安全性、稳定性、可靠性，并且为触式紫外无创光疗仪光疗时间的有效性提供有效的控制措施。

Description

一种促进人体VD3转换的接触式紫外无创光疗仪及实现方法

技术领域

本发明属于紫外光疗技术领域，具体涉及一种促进人体VD3转换的接触式紫外无创光疗仪及实现方法。

背景技术

随着人们对健康的重视程度不断提高，对于高效、安全的医疗设备需求日益增长。在众多医疗需求中，促进人体VD3转换成为关注焦点之一。VD3对于人体的骨骼健康、免疫调节等方面具有重要作用，如何通过外部手段安全有效地促进VD3的转换，是当前医疗设备研发的重要方向。

现有的光疗设备在促进人体VD3转换方面存在一些不足。首先，在温度控制方面，传统的光疗设备往往采用单一的温度采集方式，这种方式在温度采集的准确性和可靠性上存在局限性。一旦温度采集出现偏差，可能会导致光疗过程中温度过高或过低，影响治疗效果甚至对患者造成伤害。

其次，在UVB灯珠的驱动控制上，传统的驱动方式缺乏对驱动电流的精确控制和故障诊断功能。UVB灯珠作为光疗设备的核心部件，其稳定性和安全性至关重要。如果驱动电流不稳定或出现故障，不仅会影响灯珠的寿命，还可能导致光疗效果不稳定，甚至引发安全隐患。

再者，在光疗的安全防护方面，现有设备往往缺乏有效的检测机制来确保使用者在光疗过程中的安全性。例如，无法准确判断人体是否紧靠光疗板，从而可能导致使用者眼睛直视UVB光源，造成眼部损伤等风险。

此外，在光疗时间的控制上，传统的光疗设备通常无法准确记录和累加光疗总时长，或者在光疗过程中无法根据人体的实际接触情况动态调整光疗时间。这可能导致光疗时间不足或过长，影响治疗效果和患者体验。

综上所述，现有的光疗设备在温度控制、UVB灯珠驱动、安全防护以及光疗时间控制等方面存在诸多问题，需要一种更加智能化、安全可靠的光疗仪来满足促进人体VD3转换的需求。

发明内容

针对上述现有的光疗设备存在的技术问题，本发明提供了一种促进人体VD3转换的接触式紫外无创光疗仪及实现方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种促进人体VD3转换的接触式紫外无创光疗仪，包括：

温度采集模块，用于采集环境温度，所述温度采集模块包括NTC热敏电阻和温度采集芯片，所述NTC热敏电阻和温度采集芯片位置相邻，用于在同一环境温度下进行温度采集；

单片机，与所述温度采集模块通过电源及数据传输接口连接，用于为温度采集模块供电，并接收其传输的温度数据；

UVB恒流驱动模块，与所述单片机连接，用于对UVB灯珠进行恒流驱动，其包括恒流驱动芯片和阈值电阻，所述恒流驱动芯片为多通道恒流驱动芯片，所述阈值电阻用于设置恒流驱动芯片的单路电流阈值；

压力传感器模块，包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器和第二压力传感器分布在接触式紫外无创光疗仪的上平面两侧，用于检测人体是否紧靠光疗板；

所述单片机还用于根据压力传感器模块的检测结果控制光疗的启动、暂停、继续和结束，以及对光疗总时长进行记录和累加。

所述温度采集模块中的NTC热敏电阻采用模拟信号采集方式，所述温度采集芯片采用I2C通讯方式，所述NTC热敏电阻、温度采集芯片分别与单片机连接，实现温度信号的采集和传输。

所述UVB恒流驱动模块中的恒流驱动芯片具备单通道驱动电流的开路和短路诊断功能，并能通过I2C通讯方式将故障信息传输给单片机。

所述压力传感器模块中的第一压力传感器和第二压力传感器的检测信号均传输至单片机，单片机根据预设压力阈值判断是否满足光疗启动和持续条件。

一种促进人体VD3转换的接触式紫外无创光疗仪的实现方法，包括以下步骤：

温度的安全控制：通过NTC热敏电阻和温度采集芯片进行温度采集，在失效场景下以单一未失效的温度源数据为实际有效数据，在非失效场景下进行温度对标，若对标数据在要求范围内则温度正常，否则报故障；

UVB灯珠稳定驱动控制：采用UVB恒流驱动模块对UVB灯珠进行恒流驱动，通过恒流驱动芯片的开路和短路诊断功能实现驱动电流闭环监听，并根据故障情况动态调整UVB灯珠总阈值电流；

UVB辐射安全防护：利用压力传感器模块检测人体是否紧靠光疗板，只有当压力值不低于预设阈值时才启动光疗，确保使用者眼睛不直视UVB光源；

用户有效治疗时间保证：根据压力传感器模块的实时检测结果，控制光疗的启动、暂停、继续和结束，并对光疗总时长进行记录和累加，确保光疗过程的有效性和完整性。

在温度的安全控制步骤中，所述失效场景为NTC热敏电阻和温度采集芯片中单一温度源采集失效，非失效场景为NTC热敏电阻和温度采集芯片均不失效。

在UVB灯珠稳定驱动控制步骤中，当单片机获取到N路驱动电流的开路或短路故障后，关闭故障线路的恒流驱动功能，并重新调整UVB灯珠总阈值电流；调整后UVB灯珠总阈值电流＝调整前UVB灯珠总阈值电流-UVB单灯珠阈值电流×N，实现UVB灯珠在突发异常情况下驱动电流阈值的动态调控。

在UVB辐射安全防护步骤中，只有当第一压力传感器和第二压力传感器的压力值均不低于光疗启动的预设压力阈值时，才启动光疗。

在用户有效治疗时间保证步骤中，当人体完全紧靠接触式紫外无创光疗仪的光疗板，单片机同时采集到第一压力传感器和第二压力传感器压力值不低于光疗启动的预设压力阈值，启动光疗条件满足，接触式紫外无创光疗仪才能启动光疗，光疗总时长归零；当单片机实时持续地采集到的第一压力传感器和第二压力传感器压力值不低于持续光疗的预设压力阈值时，维持光疗条件满足，接触式紫外无创光疗仪持续维持光疗；当光疗过程中，人体离开接触式紫外无创光疗仪的出光面，单片机实时持续地采集到的第一压力传感器和第二压力传感器压力值低于持续光疗的预设压力阈值，并且光疗剩余时间不为零，暂停光疗条件满足，接触式紫外无创光疗仪暂停光疗，此时，对光疗总时长进行保存记录，同时开始要求返回时间倒计时；如果要求返回时间倒计时不为零，人体重新紧靠接触式紫外无创光疗仪的光疗板，单片机实时持续地采集到的第一压力传感器和第二压力传感器压力值不低于持续光疗的预设压力阈值，继续光疗条件满足，接触式紫外无创光疗仪继续光疗，对光疗总时长进行累加记录；如果要求返回时间倒计时为零，人体未能紧靠接触式紫外无创光疗仪的光疗板，单片机实时持续地采集到的第一压力传感器和第二压力传感器压力值低于持续光疗的预设压力阈值，第一结束光疗条件满足，光疗结束，光疗总时长为最后一次人体离开接触式紫外无创光疗仪的光疗板时的光疗总时长记录值；如果光疗总时长等于预设光疗总时长，第二结束光疗条件满足，接触式紫外无创光疗仪完成单次光疗，光疗结束，光疗总时长为预设光疗总时长；如果光疗过程和暂停过程中，按下接触式紫外无创光疗仪的停止光疗按键，第三结束光疗条件满足，接触式紫外无创光疗仪光疗结束，光疗总时长为实时记录的光疗时长；通过用户有效光疗逻辑的控制，保证光疗过程中光疗总时长的有效计算，做到用户有效治疗时间的有效保证。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

本发明从多角度满足接触式紫外无创光疗仪的安全性、稳定性、可靠性，并且为触式紫外无创光疗仪光疗时间的有效性提供有效的控制措施；本发明的实现方法可操作性强，立足医疗器械的质量、性能要求和用户适用场景的实际需求，可以更安全、更有效的保障接触式紫外无创光疗仪的光疗相比药物更安全、更有效，同时避免了服用药物所产生的副作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的温度采集冗余设计的电气图；

图2为本发明实施例提供的UVB灯珠恒流驱动的电气图；

图3为本发明实施例提供UVB灯珠在突发异常情况下驱动电流阈值的动态调控软件逻辑图；

图4为本发明实施例提供的压力传感器与接触式紫外无创光疗仪的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的用户有效治疗时间保证方法的逻辑图。

其中：1为温度采集模块，1-1为NTC热敏电阻，1-2为温度采集芯片，1-3为电源及数据传输接口；2为UVB恒流驱动模块，2-1为UVB灯珠，2-2为恒流驱动芯片，2-3为单片机，2-4为阈值电阻；3为驱动电流阈值动态调控，3-1为UVB单灯珠阈值电流，3-2为UVB单灯珠驱动电流，3-3为UVB灯珠总阈值电流；4为压力传感器模块，4-1为第一压力传感器，4-2为第二压力传感器；5为用户有效光疗逻辑，5-1为启动光疗条件，5-2为维持光疗条件，5-3为暂停光疗条件，5-4为继续光疗条件，5-5为第一结束光疗条件，5-6为第二结束光疗条件，5-7为第三结束光疗条件，5-8为光疗总时长；6为接触式紫外无创光疗仪。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制；基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，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，或一体的连接；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申请中的具体含义。

实施例一

本实施例提供了一种促进人体VD3转换的接触式紫外无创光疗仪，如图1-4所示，包括：

温度采集模块1，用于采集环境温度，温度采集模块1包括NTC热敏电阻1-1和温度采集芯片1-2，二者位置相邻，用于在同一环境温度下进行温度采集。

单片机2-3，与温度采集模块1通过电源及数据传输接口1-3连接，用于为温度采集模块1供电，并接收其传输的温度数据。

UVB恒流驱动模块2，与单片机2-3连接，用于对UVB灯珠2-1进行恒流驱动，其包括恒流驱动芯片2-2和阈值电阻2-4，恒流驱动芯片2-2为多通道恒流驱动芯片，阈值电阻2-4用于设置恒流驱动芯片2-2的单路电流阈值。

压力传感器模块4，包括第一压力传感器4-1和第二压力传感器4-2，第一压力传感器4-1和第二压力传感器4-2分布在接触式紫外无创光疗仪6的上平面两侧，用于检测人体是否紧靠光疗板。

单片机2-3还用于根据压力传感器模块4的检测结果控制光疗的启动、暂停、继续和结束，以及对光疗总时长5-8进行记录和累加。

进一步，温度采集模块1中的NTC热敏电阻1-1采用模拟信号采集方式，温度采集芯片1-2采用I2C通讯方式，NTC热敏电阻1-1、温度采集芯片1-2分别与单片机2-3连接，实现温度信号的采集和传输。

进一步，UVB恒流驱动模块2中的恒流驱动芯片2-2具备单通道驱动电流的开路和短路诊断功能，并能通过I2C通讯方式将故障信息传输给单片机2-3。

进一步，压力传感器模块4中的第一压力传感器4-1和第二压力传感器4-2的检测信号均传输至单片机2-3，单片机2-3根据预设压力阈值判断是否满足光疗启动和持续条件。

实施例二

本实施例提供了一种促进人体VD3转换的接触式紫外无创光疗仪的实现方法，包括：

温度的安全控制方法包括NTC热敏电阻1-1和温度采集芯片1-2实现失效模式下的温度冗余采集、非失效模式下冗余采集的温度对比两种场景下的温度采集及计算。NTC热敏电阻1-1和温度采集芯片1-2在同一个温度采集模块1上，并且在温度采集模块1同侧并且位置相邻，保证NTC热敏电阻1-1和温度采集芯片1-2采集到的是同一环境温度。单片机2-3通过电源及数据传输接口1-3为温度采集模块1供电，并且进行温度数据的传输。NTC热敏电阻1-1采用模拟信号采集方式由单片机2-3采集，温度采集芯片1-2采用I2C通讯方式由单片机2-3采集；NTC热敏电阻1-1和温度采集芯片1-2的温度产生方式不一样，温度信号采集方式也不一致，保证失效冗余的有效性。失效场景定义为NTC热敏电阻1-1和温度采集芯片1-2单一温度源采集失效。非失效模式定义为NTC热敏电阻1-1和温度采集芯片1-2两个温度源均不失效。在失效场景下，以单一未失效的温度源数据为实际有效数据；在非失效场景下，两个温度源进行采集，并且完成温度对标，对标数据在要求范围内，则温度正常，满足光疗启动和进行的温度条件，否则，温度采集报相应声光电故障。通过以上方式和逻辑，保证温度的安全控制，保障接触式紫外无创光疗仪应用部分的温度安全控制。

UVB灯珠稳定驱动控制方法包括UVB灯珠的恒流驱动、驱动电流闭环监听、驱动电流阈值的动态调控三种措施。UVB恒流驱动模块2由N个UVB灯珠2-1、恒流驱动芯片2-2、单片机2-3、阈值电阻2-4构成；恒流驱动芯片2-2为M个通道恒流驱动芯片，阈值电阻2-4用来设置恒流驱动芯片2-2的单路电流阈值(即UVB单灯珠阈值电流3-1)，实现单灯珠的恒流驱动。UVB灯珠总阈值电流3-3为恒流驱动芯片2-2实际使用驱动通道电流总阈值，UVB灯珠总阈值电流3-3等于恒流驱动芯片2-2实际使用驱动通道数与UVB单灯珠阈值电流3-1的乘积。恒流驱动芯片2-2具备M个通道恒流驱动功能，同时具备单通道驱动电流的开路和短路诊断功能，可以通过I2C通讯方式将单通道驱动电流的开路和短路故障传输给单片机2-3，实现驱动电流闭环监听。当单片机2-3获取到N路驱动电流的开路或短路故障后，单片机2-3通过I2C通讯方式将出现故障线路恒流驱动功能关闭，同时将UVB灯珠总阈值电流3-3重新调整，调整方式为：调整后UVB灯珠总阈值电流3-3＝调整前UVB灯珠总阈值电流3-3-UVB单灯珠阈值电流3-1×N，实现UVB灯珠在突发异常情况下驱动电流阈值的动态调控。

UVB安全防护方法，借用压力传感器作为人体贴紧接触式紫外无创光疗仪的检测方式，作为进行UVB安全防护的基本保障措施。压力传感器模块4包括第一压力传感器4-1和第二压力传感器4-2；第一压力传感器4-1和第二压力传感器4-2分布在接触式紫外无创光疗仪6的上平面左、右两侧。当人体完全紧靠接触式紫外无创光疗仪6的光疗板，单片机2-3同时采集到第一压力传感器4-1和第二压力传感器4-2压力值不低于光疗启动的预设压力阈值，启动光疗条件5-1满足，接触式紫外无创光疗仪6才能启动光疗，才会存在UV辐射，由于接触式紫外无创光疗仪6的光疗板与人的后背紧靠，保证光疗过程中使用者眼睛不能指示UVB光源，做到UVB辐射的安全防护。

用户有效治疗时间保证方法，借用压力传感器作为人体贴紧接触式紫外无创光疗仪的检测方式，作为进行用户有效治疗时间保证的基本保障措施。压力传感器模块4包括第一压力传感器4-1和第二压力传感器4-2；第一压力传感器4-1和第二压力传感器4-2分布在接触式紫外无创光疗仪6的上平面左、右两侧。用户有效光疗逻辑5如下：当人体完全紧靠接触式紫外无创光疗仪6的光疗板，单片机2-3同时采集到第一压力传感器4-1和第二压力传感器4-2压力值不低于光疗启动的预设压力阈值，启动光疗条件5-1满足，接触式紫外无创光疗6仪才能启动光疗，光疗总时长5-8归零；当单片机2-3实时持续地采集到的第一压力传感器4-1和第二压力传感器4-2压力值不低于持续光疗的预设压力阈值时，维持光疗条件5-2满足，接触式紫外无创光疗仪6持续维持光疗；当光疗过程中，人体离开接触式紫外无创光疗仪6的出光面，单片机2-3实时持续地采集到的第一压力传感器4-1和第二压力传感器4-2压力值低于持续光疗的预设压力阈值，并且光疗剩余时间不为零，暂停光疗条件5-3满足，接触式紫外无创光疗仪6暂停光疗，此时，对光疗总时长5-8进行保存记录，同时开始要求返回时间倒计时；如果要求返回时间倒计时不为零，人体重新紧靠接触式紫外无创光疗仪6的光疗板，单片机2-3实时持续地采集到的第一压力传感器4-1和第二压力传感器4-2压力值不低于持续光疗的预设压力阈值，继续光疗条件5-4满足，接触式紫外无创光疗仪6继续光疗，对光疗总时长5-8进行累加记录；如果要求返回时间倒计时为零，人体未能紧靠接触式紫外无创光疗仪6的光疗板，单片机2-3实时持续地采集到的第一压力传感器4-1和第二压力传感器4-2压力值低于持续光疗的预设压力阈值，第一结束光疗条件5-5满足，光疗结束，光疗总时长5-8为最后一次人体离开接触式紫外无创光疗仪6的光疗板时的光疗总时长记录值；如果光疗总时长5-8等于预设光疗总时长，第二结束光疗条件5-6满足，接触式紫外无创光疗仪6完成单次光疗，光疗结束，光疗总时长5-8为预设光疗总时长；如果光疗过程和暂停过程中，按下接触式紫外无创光疗仪6的停止光疗按键，第三结束光疗条件5-7满足，接触式紫外无创光疗仪6光疗结束，光疗总时长5-8为实时记录的光疗时长；通过用户有效光疗逻辑5的控制，保证光疗过程中光疗总时长的有效计算，做到用户有效治疗时间的有效保证。

通过温度的安全控制、UVB灯珠的稳定驱动控制、UVB辐射的安全防护和用户有效治疗时间的有效保证，实现了这种更安全、更稳定地促进人体VD3转换的接触式紫外无创光疗仪的实现方法；采用这种实现方法的接触式紫外无创光疗仪能发出峰值波长为297nm的窄谱紫外光谱，可以更安全、更有效的保障接触式紫外无创光疗仪的光疗相比药物更安全、更有效，同时避免了服用药物所产生的副作用。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种促进人体VD3转换的接触式紫外无创光疗仪，其特征在于，包括：

温度采集模块（1），用于采集环境温度，所述温度采集模块（1）包括NTC热敏电阻（1-1）和温度采集芯片（1-2），所述NTC热敏电阻（1-1）和温度采集芯片（1-2）位置相邻，用于在同一环境温度下进行温度采集；在失效场景下以单一未失效的温度源数据为实际有效数据，在非失效场景下进行温度对标，若对标数据在要求范围内则温度正常，否则报故障；所述失效场景为NTC热敏电阻（1-1）和温度采集芯片（1-2）中单一温度源采集失效，非失效场景为NTC热敏电阻（1-1）和温度采集芯片（1-2）均不失效；

单片机（2-3），与所述温度采集模块（1）通过电源及数据传输接口（1-3）连接，用于为温度采集模块（1）供电，并接收其传输的温度数据；

UVB恒流驱动模块（2），与所述单片机（2-3）连接，用于对UVB灯珠（2-1）进行恒流驱动，其包括恒流驱动芯片（2-2）和阈值电阻（2-4），所述恒流驱动芯片（2-2）为多通道恒流驱动芯片，所述阈值电阻（2-4）用于设置恒流驱动芯片（2-2）的单路电流阈值；通过恒流驱动芯片（2-2）的开路和短路诊断功能实现驱动电流闭环监听，并根据故障情况动态调整UVB灯珠总阈值电流（3-3）；

压力传感器模块（4），包括第一压力传感器（4-1）和第二压力传感器（4-2），所述第一压力传感器（4-1）和第二压力传感器（4-2）分布在接触式紫外无创光疗仪（6）的上平面两侧，用于检测人体是否紧靠光疗板；当压力值不低于预设阈值时才启动光疗，确保使用者眼睛不直视UVB光源；

所述单片机（2-3）还用于根据压力传感器模块（4）的检测结果控制光疗的启动、暂停、继续和结束，以及对光疗总时长（5-8）进行记录和累加。

2.根据权利要求1所述的一种促进人体VD3转换的接触式紫外无创光疗仪，其特征在于：所述温度采集模块（1）中的NTC热敏电阻（1-1）采用模拟信号采集方式，所述温度采集芯片（1-2）采用I2C通讯方式，所述NTC热敏电阻（1-1）、温度采集芯片（1-2）分别与单片机（2-3）连接，实现温度信号的采集和传输。

3.根据权利要求1所述的一种促进人体VD3转换的接触式紫外无创光疗仪，其特征在于：所述UVB恒流驱动模块（2）中的恒流驱动芯片（2-2）具备单通道驱动电流的开路和短路诊断功能，并能通过I2C通讯方式将故障信息传输给单片机（2-3）。

4.根据权利要求1所述的一种促进人体VD3转换的接触式紫外无创光疗仪，其特征在于：所述压力传感器模块（4）中的第一压力传感器（4-1）和第二压力传感器（4-2）的检测信号均传输至单片机（2-3），单片机（2-3）根据预设压力阈值判断是否满足光疗启动和持续条件。