Устройство для осуществления реверсивных тепловых воздействий на участке тела человека

Полезная модель относится к медицинской технике и может быть использовано для создания аппаратов, реализующих оптимальную программу реверсивных тепловых воздействий на участке тела человека и обладающих обширным спектром практического применения: для снятия состояния монотонии у водителей транспортных средств, авиадиспетчеров, операторов конвейерного типа производств, снятия стрессовых и невротических состояний, лечения широкого ряда заболеваний, в том числе, заболеваний периферической нервной системы, онкологических заболеваний, для косметологических целей и др. Устройство для осуществления реверсивных тепловых воздействий на участке тела человека содержит исполнительный элемент в виде последовательно или параллельно соединенных между собой групп с последовательно или параллельно соединенными термоэлементами, датчики температуры, подключенные к тепловоздействующим поверхностям термоэлементов, источник постоянного тока, коммутатор первого типа, входом соединенный с выходом источника постоянного тока, выходом соединенный с группами термоэлементов, блок программного управления, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора первого типа, при этом в состав устройства введен двухуровневый задатчик температуры, блок сравнения, коммутатор второго типа, блок регулирования тепловой мощности термоэлементов, управляющий вход коммутатора второго типа соединен с выходом блока программного управления, выходы двухуровневого задатчика температуры, соединены с входами коммутатора второго типа, выход коммутатора второго типа и выходы датчиков температуры соединены с входами блока сравнения, выход блока сравнения соединен с управляющим входом блока регулирования, а контакты блока регулирования включены в цепь электропитания группы термоэлементов. Техническим результатом полезной модели является реализация всевозможных вариантов осуществления на участке тела человека изотермичного и термоконтрастного термоцикличного процесса со строго контролируемыми критериальными параметрами с целью достижения требуемого лечебного или профилактического эффекта. 1 ил.

Полезная модель относится к медицинской технике и может быть использовано для создания аппаратов, реализующих оптимальную программу реверсивных тепловых воздействий на участке тела человека и обладающих обширным спектром практического применения: для снятия состояния монотонии у водителей транспортных средств, авиадиспетчеров, операторов конвейерного типа производств, снятия стрессовых и невротических состояний, лечения широкого ряда заболеваний, в том числе, заболеваний периферической нервной системы, онкологических заболеваний, для косметологических целей и др.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному устройству относится устройство для криомассажа, содержащее исполнительный элемент в виде последовательно или параллельно соединенных между собой групп полупроводниковых термоэлементов, датчики температуры, подключенные к тепловоздействующей поверхности термоэлементов, источник постоянного тока, блок реверсирования полярности напряжения, входами соединенный с выходами источника постоянного тока, выходами соединенный с группами термоэлементов (см. патент РФ на изобретение 2047298 «Устройство для криомассажа»).

Недостаток известного устройства, принятого за прототип, состоит в низкой критериальной медико-биологической эффективности, обусловленной невозможностью высокоточного поддержания амплитудных значений температур на участке тела человека при реализации реверсивных тепловых воздействий. В свою очередь, это может обусловить возникновение нежелательных последствий, например, болевых ощущений и даже ожога, при превышении порога болевой чувствительности при реализации режима нагрева, или недопустимого переохлаждения участка тела при холодовом воздействии.

Задачей полезной модели является повышение критериальной медико-биологической эффективности устройства, предназначенного для осуществления реверсивных тепловых воздействий на участке тела человека посредством обеспечения высокоточного поддержания амплитудных значений температур на уровнях, регламентированных медицинскими требованиями для каждого вида термоцикличных процедур.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для осуществления реверсивных тепловых воздействий на участке тела человека содержит исполнительный элемент в виде последовательно или параллельно соединенных между собой групп с последовательно или параллельно соединенными термоэлементами, датчики температуры, подключенные к тепловоздействующим поверхностям термоэлементов, источник постоянного тока, коммутатор первого типа, входом соединенный с выходом источника постоянного тока, выходом соединенный с группами термоэлементов, блок программного управления, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора первого типа, при этом в состав устройства введен двухуровневый задатчик температуры, блок сравнения, коммутатор второго типа, блок регулирования тепловой мощности термоэлементов, управляющий вход коммутатора второго типа соединен с выходом блока программного управления, выходы двухуровневого задатчика температуры, соединены с входами коммутатора второго типа, выход коммутатора второго типа и выходы датчиков температуры соединены с входами блока сравнения, выход блока сравнения соединен с управляющим входом блока регулирования, а контакты блока регулирования включены в цепь электропитания группы термоэлементов.

Сущность полезной модели поясняется графическим материалом.

На фиг.1 представлена электрическая схема предложенного устройства.

Предложенное устройство включает в себя источник постоянного тока 1, выходы которого соединены с входами коммутатора 2 первого типа, последовательно или параллельно соединенные между собой группы 3 с последовательно или параллельно соединенными термоэлементами (на черт. не показаны), реализующими при работе эффект Пельтье, соединенные с выходами коммутатора первого типа, коммутатор 4 второго типа, с входами которого соединены выходы двухуровневого задатчика 5 температуры, блок программного управления 6, выходы которого параллельно соединены с управляющими входами коммутатора 2 первого типа и коммутатора 4 второго типа, блок сравнения 7, с входами которого соединены выход коммутатора 4 второго типа и выходы датчиков температуры 8, подключенных к тепловоздействующим поверхностям термоэлементов, блок 9 регулирования тепловой мощности термоэлементов, управляющий вод которого соединен с выходом блока сравнения 7, а контакты включены в цепь электропитания групп 3 термоэлементов.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Предварительно посредством двухуровневого задатчика 5 температуры выставляют первый и второй уровни управляющих сигналов, соответствующие амплитудным значениям температур t_min и t_max, которые планируется обеспечивать на тепловоздействующих поверхностях групп 3 термоэлементов при реализации устройством реверсивных тепловых воздействий. Например, в устройстве, предназначенном для проведения косметологических процедур в виде термомассажа значение t_min может быть выставлено в диапазоне (5÷15)°С, а значение t_max - в диапазоне (35÷50)°С. В устройстве, предназначенном для лечения новообразований на участке кожи, может применяться каскадирование; значение t_min может выставляться в диапазоне минус (30÷80)°С, а t_max - в диапазоне (45÷50)°С.

При этом амплитудные значения температур t_min и t_max должны определяться исходя из медицинских рекомендаций, регламентирующих реализацию каждого вида термоцикличных процедур.

Предварительно посредством блока программного регулирования 6 выставляют длительности ₁ и ₂ поддержания амплитудных значений температур t_min и t_max в режимах теплового воздействия разных направлений, количество циклов реверсирования тепловых воздействий для каждой группы 3 термоэлементов, общую длительность процедуры. Значения всех вышеперечисленных параметров также должны вытекать из медицинских рекомендаций для каждого вида термоцикличных процедур.

Устанавливают исполнительный элемент устройства на участке тела.

Подключают устройство к сети электропитания.

В зависимости от полярности подсоединения групп 3 термоэлементов к источнику питания 1 группы 3 термоэлементов могут работать либо в одинаковых тепловых режимах, реализуя изотермический процесс на всей рабочей поверхности исполнительного элемента, либо работать в противоположных тепловых режимах, реализуя заданное пространственное распределение очагов нагрева и охлаждения на участке тела человека, например, в шахматном порядке.

Во втором случае осуществляется реверсивное термоконтрастное тепловое воздействие.

Далее, для конкретности, описание работы устройства в варианте реализации реверсивных изотермичных тепловых воздействий на участке тела человека.

При первоначальном включении температура участка тела изменяется от t_нач до одного из предварительно выставленных амплитудных значений, например, в режиме охлаждения от t_нач=37°C до t_min. При этом коммутатор 2 первого типа обеспечивает такую полярность подсоединения групп 3 термоэлементов к выходам источника постоянного тока 1, при которой все группы 3 работают в одном режиме, а именно, в режиме охлаждения. При этом коммутатор 4 второго типа обеспечивает подключение к блоку сравнения 7 первого уровня сигнала с двухуровневого задатчика температуры 5, что обусловливает формирование в блоке сравнения 7, в соответствии со значениями сигналов, поступающих от датчиков температуры 8, такого значения управляющего сигнала, подаваемого на вход блока 9 регулирования тепловой мощности термоэлементов, при котором посредством обеспечения позиционного, пропорционального, ПИД-регулирования и т.д. регулирования тока, проходящего через группы 3 термоэлементов, достигается поддержание с требуемой точностью на рабочей поверхности исполнительного элемента предварительно выставленного температурного режима t_min. Температурный режим t_ст.min поддерживается в течение промежутка времени ₁, значение которого предварительно выставлено при программировании блока 6 программного управления.

Через промежуток времени ₁ блок программного управления подает управляющий сигнал второго типа в коммутатор 2 и коммутатор 4, обуславливая, во-первых, посредством коммутатора 2, изменение полярности напряжения, подаваемого от источника постоянного тока 1 на группы 3 термоэлемента, вызывая, тем самым, изменение направления теплового воздействия, в конкретном случае реализацию режима нагрева, а во-вторых, подключение к блоку сравнения 7, посредством коммутатора 4, второго уровня задатчика 5 температуры. В свою очередь, последнее обуславливает формирование в блоке сравнения 7, в соответствии со значениями сигналов, поступающих от датчиков температуры 8, такого значения управляющего сигнала, подаваемого на вход блока 9 регулирования тепловой мощности термоэлементов, при котором, посредством обеспечения выбранного метода регулирования тока, например, позиционного, пропорционального, ПИД-регулирования и т.д., достигается поддержание с требуемой точностью на рабочей поверхности исполнительного элемента предварительно выставленного температурного режима t _max. Температурный режим t_ст.max поддерживается в течение промежутка времени t₂, значение которого предварительно выставлено при программировании блока 6 программного управления.

Через промежуток времени ₂ блок 6 программного управления подает в коммутатор 2 и коммутатор 4 управляющий сигнал первого типа, обуславливая вновь посредством коммутатора 2 изменение на обратное полярности напряжения, подаваемого от источника 1 на группы 3 термоэлементов, которые начинают в режиме охлаждения снижая температуру тепловоздействующей поверхности исполнительного элемента от t_ст.max до t_ст.min, а также обуславливая подключение к блоку сравнения 7 посредством коммутатора 4 первого уровня задатчика 5 температуры. На рабочей поверхности исполнительного элемента в течение промежутка ₁ поддерживается температурный режим t_ст.min .

Через промежуток времени ₁, блок 6 программного управления вновь переводит устройство на работу в режиме t_ст.max, поддерживая его длительность в течение промежутка времени ₂.

В дальнейшем, описанные выше циклы работы устройства периодически повторяются.

В зависимости временной программы подачи от блока 6 в коммутатор 2 и коммутатор 4 управляющих сигналов первого и второго типа в предложенном устройстве могут реализовываться:

- циклические изотермические реверсивные тепловые воздействия с ₁=₂=const или с ₁=const, ₂=const, но ₁₂;

- циклические термоконтрастные реверсивные тепловые воздействия с одинаковой или разной частотой реверсирования для каждой группы термоэлементов, функционирующих в противофазе;

- циклические реверсивные и термоконтрастные воздействия с частотой, меняющейся по закону случайных чисел и т.д.

Предложенное устройство позволяет реализовывать всевозможные варианты осуществления на участке тела человека изотермичного и термоконтрастного термоцикличного процесса со строго контролируемыми критериальными параметрами с целью достижения требуемого лечебного или профилактического эффекта.

Устройство для осуществления реверсивных тепловых воздействий на участке тела человека, содержащее исполнительный элемент в виде последовательно или параллельно соединенных между собой групп с последовательно или параллельно соединенными термоэлементами, датчики температуры, подключенные к тепловоздействующим поверхностям термоэлементов, источник постоянного тока, коммутатор первого типа, входом соединенный с выходом источника постоянного тока, выходом соединенный с группами термоэлементов, блок программного управления, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора первого типа, при этом в состав устройства введен двухуровневый задатчик температуры, блок сравнения, коммутатор второго типа, блок регулирования тепловой мощности термоэлементов, управляющий вход коммутатора второго типа соединен с выходом блока программного управления, выходы двухуровневого задатчика температуры, соединены с входами коммутатора второго типа, выход коммутатора второго типа и выходы датчиков температуры соединены с входами блока сравнения, выход блока сравнения соединен с управляющим входом блока регулирования, а контакты блока регулирования включены в цепь электропитания группы термоэлементов.