[发明专利]基于人体温差发电的电刺激伤口愈合装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于人体温差发电的电刺激伤口愈合系统。该系统包括了基于辐射冷却的温差发电模块、电源管理模块、电刺激模块。其中电源管理模块包括了DC‑DC升压电路、储能电路、电压监测模块；电刺激模块包括蓝牙通信模块、脉冲发生装置、电极片。本发明利用人体热源与环境温度形成的温差发电自供电源，并结合辐射冷却薄膜进行散热，可以取代传统的电池供电方式，安全节能，使用方便，同时设计了低功耗的电刺激应用电路方案促进人体伤口愈合。

技术领域

本发明涉及自发电技术领域，特别是涉及一种基于人体温差发电的电刺激伤口愈合装置及其控制方法。

背景技术

电刺激可以提供一种独特的治疗选择，可以改变受伤部位的内在电流，影响细胞因子的表达，增强内皮细胞的增殖和迁移，分泌多种细胞外基质用于伤口闭合。电刺激一些临床研究也证明电刺激疗法对伤口愈合的积极作用，包括直流电、交流电、高压脉冲电流、低强度直流电和电生物反馈电刺激等。

微电流是与电流强度相关的关键区别因素，它提供微安级别的(μA)电流强度，而其他电刺激方法则应用毫安(mA)的电流强度。在伤口愈合过程中产生的内源性电场在细胞迁移和上皮伤口愈合中起着至关重要的作用，因此，施加与愈合过程中产生的内源电流(μA)相同大小的外源电场似乎是一种更合适的方法。

能量收集是利用能量收集技术将周围来源的自然能量转化为电能的过程。能量收集技术包括动力学(比如运动、振动和机械)、太阳能、射频和热学。在可穿戴设备应用中，人体体温提供了一个便捷的能量源，而且永远不会枯竭，利用温差发电片与人体皮肤相贴合，可以将人体产生的热能转换为电荷为穿戴式设备供电。在可穿戴设备应用中，太阳能受制于自然环境影响，压电能在人体运动时才能进行有效能量收集，这些限制条件表明了热能作为可穿戴设备的替代能量源，是一个合适的选择。

然而，由于人体温差发电少，且发电量不稳定，限制了利用人体自身发电进行伤口电刺激的应用。当前已披露通过摩擦发电用于电刺激伤口愈合系统的应用，但是通过摩擦发电需要额外的装置驱动转子旋转，且摩擦发电的转速与输出电压相关，转速也与输出频率相关，所以在一定的转速和一定的电压下，试图调节输出频率不方便的。

将温差发电应用于电刺激伤口愈合中，可以取代传统的电池供电方式，安全节能，使用方便，便于携带，同时本设计中实现了低功耗的电刺激应用电路促进人体伤口愈合，增加应用的可工作时间。

发明内容

针对现有技术的不足，为实现以人体温差发电驱动，稳定输出，输出参数易调节的自供电工作的电刺激伤口愈合系统，本发明提供了一种基于人体温差发电的电刺激伤口愈合装置，包括：

温差发电模块、电源管理模块、电刺激模块，

所述温差发电模块包括若干温差发电片，各温差发电片之间通过柔性电路板连接；所述柔性电路板用于使不同温差发电片之间能相互导通，并在空间上连在一起，同时温差发电片之间可以发生相对位置变化，柔性电路板可以使用柔性材质，如柔性高分子聚合物材质或纺织品，用于使各温差发电片根据人体表面的形状调整自身形状，从而更好地贴合在人体上，提高体温利用效率；

所述电源管理模块包括：DC-DC升压电路、储能电路和电压监测模块；

所述电刺激模块包括：蓝牙通信模块、脉冲发生装置、电极片；

所述温差发电模块为所述DC-DC升压电路供电，所述DC-DC升压电路向所述储能电路输送电能，所述储能电路用于收集存储电能；

所述电压监测模块用于监测所述存储电路模块收集存储电能的多少；

所述DC-DC升压电路用于为所述脉冲发生装置和所述蓝牙通信模块供电；

所述蓝牙通信模块用于控制所述DC-DC升压电路对所述脉冲发生装置的供电；

所述脉冲发生装置用于向电极片输出脉冲信号。