устройство для осуществления реверсивных тепловых воздействий на участке тела человека

Формула изобретения

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, размещенные на тепловоздействующей поверхности исполнительного элемента, источник постоянного тока, первый коммутатор, входом соединенный с выходом источника постоянного тока, выходом соединенный с группами термоэлементов, блок программного управления, выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, блок регулирования тепловой мощности термоэлементов, контакты которого включены в цепь электропитания группы термоэлементов, при этом в состав устройства введен двухуровневый задатчик температуры, блок сравнения, второй коммутатор, управляющий вход второго коммутатора соединен с выходом блока программного управления, выходы двухуровневого задатчика температуры соединены с входами второго коммутатора, выход второго коммутатора и выходы датчиков температуры соединены с входами блока сравнения, а выход блока сравнения соединен с управляющим входом блока регулирования.

Описание изобретения к патенту

Изобретение 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 является терапевтическое устройство, содержащее исполнительный элемент в виде последовательно или параллельно соединенных между собой групп полупроводниковых термоэлементов, датчики температуры, размещенные на тепловоздействующей поверхности исполнительного элемента, источник постоянного тока, блок реверсирования полярности напряжения, входами соединенный с выходами источника постоянного тока, выходами соединенный с группами термоэлементов, блок программного управления, выход которого соединен с управляющим входом блока реверсирования, блок регулирования тепловой мощности термоэлементов, контакты которого включены в цепь электропитания группы термоэлементов (см. патент US 2002026226 A1, 28.02.2002).

Недостаток известного устройства, принятого за прототип, состоит в низкой лечебно-профилактической эффективности устройства при реализации режима локальных реверсивных тепловых воздействий на участке тела человека.

Этот недостаток обусловлен тем, что в известном устройстве при осуществлении периодического процесса локальных реверсивных тепловых воздействий не предусмотрены предварительное задание и последующее достижение значений временных факторов, регламентированных медицинскими требованиями, которые определяют с необходимой точностью интегральное значение тепловой энергии каждого направления, поглощаемой тканями участка тела при терапевтической процедуре, таких как, длительности поддержания максимальных и минимальных амплитудных значений температур в режимах теплового воздействия разных направлений, количество циклов реверсирования тепловых воздействий, общую длительность процедуры.

Техническим результатом изобретения является повышение лечебно-профилактической эффективности устройства при реализации режима локальных реверсивных тепловых воздействий на участке тела человека, достигается посредством осуществления предварительного задания и последующего достижения значений временных факторов, регламентированных медицинскими требованиями, которые определяют с необходимой точностью интегральное значение тепловой энергии каждого направления, поглощаемой тканями участка тела при терапевтической процедуре, таких как, длительности поддержания максимальных и минимальных амплитудных значений температур в режимах теплового воздействия разных направлений, количество циклов реверсирования тепловых воздействий, общую длительность процедуры.

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, размещенные на тепловоздействующей поверхности исполнительного элемента, источник постоянного тока, первый коммутатор, входом соединенный с выходом источника постоянного тока, выходом соединенный с группами термоэлементов, блок программного управления, выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, блок регулирования тепловой мощности термоэлементов, контакты которого включены в цепь электропитания группы термоэлементов, при этом в состав устройства введен двухуровневый задатчик температуры, блок сравнения, второй коммутатор, управляющий вход второго коммутатора соединен с выходом блока программного управления, выходы двухуровневого задатчика температуры, соединены с входами второго коммутатора, выход второго коммутатора и выходы датчиков температуры соединены с входами блока сравнения, а выход блока сравнения соединен с управляющим входом блока регулирования.

Сущность изобретения 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 первого коммутатора 2, 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 первого коммутатора 2, второй коммутатор 4, с входами которого соединены выходы двухуровневого задатчика 5 температуры, блок программного управления 6, выходы которого параллельно соединены с управляющими входами первого коммутатора 2 и второго коммутатора 4, блок сравнения 7, с входами которого соединены выход второго коммутатора 4 и выходы датчиков температуры 8, подключенных к тепловоздействующей поверхности исполнительного элемента, блок 9 регулирования тепловой мощности термоэлементов, управляющий вход 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_ст.min и t_ст.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_ст.min может быть выставлено в диапазоне (5÷15)°С, а значение t_ст.max - в диапазоне (35÷50)°С. В устройстве, предназначенном для лечения новообразований на участке кожи, может применяться каскадирование; значение t_cт.min может выставляться в диапазоне минус (30÷80)°С, а t_cт.max - в диапазоне (45-50)°С.

При этом амплитудные значения температур t_cт.min и t_cт.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_cт.min и t_cт.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, дано 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°С до t_ст.min. При этом первый коммутатор 2 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 второй коммутатор 4 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_cт.min. Температурный режим t_cт.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 уровня в первый коммутатор 2 и второй коммутатор 4, обуславливая, во-первых, посредством первого коммутатора 2, изменение полярности напряжения, подаваемого от источника постоянного тока 1 на группы 3 термоэлементов, вызывая, тем самым, изменение направления теплового воздействия, в конкретном случае реализацию режима нагрева, а во-вторых, подключение к блоку сравнения 7, посредством второго коммутатора 4, сигнала второго уровня от 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 _cт.max. Температурный режим t_cт.max поддерживается в течение промежутка времени ₂, значение которого предварительно выставлено при программировании блока 6 программного управления.

Через промежуток времени ₂ блок 6 программного управления подает в первый коммутатор 2 и второй коммутатор 4 управляющий сигнал первого уровня, обуславливая вновь посредством первого 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_cт.max до t_cт.min, а также обуславливая подключение к блоку сравнения 7 посредством второго коммутатора 4 первого уровня задатчика 5 температуры. На рабочей поверхности исполнительного элемента в течение промежутка ₁ поддерживается температурный режим t_cт.min .

Через промежуток времени ₁, блок 6 программного управления вновь переводит устройство на работу в режиме t_cт.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 первый коммутатор 2 и второй коммутатор 4 управляющих сигналов первого и второго уровня в предложенном устройстве могут реализовываться:

- циклические изотермические реверсивные тепловые воздействия с ₁= ₂=const или с ₁=const, ₂=const, но _{1 2};

- 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 или термоконтрастного термоцикличного процесса со строго контролируемыми критериальными параметрами с целью достижения требуемого лечебного или профилактического эффекта.