Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для контрастного температурного воздействия на биологически активные точки

Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для контрастного температурного воздействия на биологически активные точки

Реферат

Изобретение относится к медицине, в частности к устройствам для управляемого стимулирования биологически активных участков кожи.

Известно устройство, описанное в [1]. Устройство содержит элемент температурного воздействия в виде установленного на ручке-держателе термоэлектрического модуля, «горячие» и «холодные» спаи которого выполнены в виде чередующихся между собой концентрических колец полупроводника n- и p-типа, соединенных между собой металлическими кольцами-спаями. «Горячие» и «холодные» спаи термоэлектрического модуля снабжены термодатчиками, сигнал с которых поступает на блок управления. Блок управления осуществляет контроль температуры при помощи датчиков, поддерживая заданный перепад температур между спаями термоэлектрического модуля, тем самым локализуя температурное воздействие на конкретный участок кожи, причем регулируется температура как в самой точке воздействия, так и в прилегающей к ней области.

Недостатками устройства являются сложность изготовления, связанная со сложностью изготовления термоэлектрического модуля с концентрическими ветвями и спаями, а также невысокий уровень раздражающего воздействия из-за использования для его реализации одного единственного термоэлемента.

Известно устройство для термопунктуры, описанное в [2]. Устройство содержит элемент температурного воздействия, присоединенный к ручке-держателю, два термодатчика, размещенные на элементе температурного воздействия и соединенные с устройством управления, обеспечивающим питание электрической энергией и контроль работы элемента температурного воздействия. Элемент температурного воздействия представляет собой тонкостенную цилиндрическую поверхность, выполненную из металла с высоким коэффициентом теплопроводности, внутри которой размещен термоэлектрический модуль. Первый спай термоэлектрического модуля приведен в тепловой контакт с нижним основанием тонкостенной цилиндрической поверхности, а второй спай - с тепловыравнивающей пластиной, имеющей форму диска и расположенной по высоте на одном уровне с верхним основанием тонкостенной цилиндрической поверхности, имеющим в центре отверстие диаметром, немногим превышающее диаметр тепловыравнивающей пластины. Оставшийся объем тонкостенной цилиндрической поверхности заполнен теплоизоляционным веществом.

Недостатком устройства является отсутствие теплоотвода от горячего спая термоэлектрического модуля, что приводит к перегреву той области элемента температурного воздействия, которая осуществляет нагрев. Перегрев происходит по причине того, что на горячем спае выделяется все то тепло, что "забирается" на холодном, плюс тепло Джоуля. Так как температура горячего спая будет постоянно повышаться, устройство автоматики не сможет обеспечивать заданное значение температуры воздействия вследствие прямой зависимости температуры холодного спая от температуры горячего.

Целью изобретения является разработка простого термоэлектрического устройства для контрастного температурного воздействия на биологически активные точки, обеспечивающего достаточный уровень раздражающего воздействия, точность поддержания заданной температуры и недопущение выхода ее за допустимые пределы.

Для достижения поставленной цели предлагается устройство, содержащее элемент температурного воздействия, состоящий из термоэлектрического модуля, теплоотвода и двух тепловоздействующих элементов, два термодатчика, размещенные на элементе температурного воздействия и соединенные с устройством управления, обеспечивающим питание электрической энергией термоэлектрического модуля и контроль работы элемента температурного воздействия.

Конструкция устройства для контрастного теплового воздействия приведена на чертеже.

Несущим элементом устройства является корпус 1, представляющий собой цилиндрическую полость, выполненную из полимерного материала (например, фторопласт, капролон и др.). К корпусу 1 с помощью резьбового соединения крепится теплоотвод 2, изготовленный из теплопроводящего металла (например, алюминий). Теплоотвод 2 представляет собой воздушный радиатор с продольными радиальными ребрами 2', сопряженный с диском 2" с выступающим бортиком 2'" по краю, по внутренней поверхности которого проточена резьба. К диску 2" с обеспечением теплового контакта сопрягается опорный спай термоэлектрического модуля 3. Рабочий спай термоэлектрического модуля 3 находится в тепловом контакте с первым тепловоздействуюшим элементом 4, изготовленным из меди и по форме представляющим усеченный конус. Прижим первого тепловоздействующего элемента 4 к термоэлектрическому модулю 3 и диску 2" обеспечивается вторым тепловоздействующим элементом 5, который представляет собой полый усеченный конус, вкручиваемый по резьбе, проточенной в бортике 2'". Обеспечение зазора между первым и вторым тепловоздействующими элементами обеспечивается при помощи упругих резиновых колец 6. Для контроля температуры тепловоздействующих элементов используются два датчика температуры 7. В нижней части корпуса 1 (со стороны места крепления корпуса 1 и теплоотвода 2) проточено большое количество отверстий 8. В противоположной части корпуса 1 закреплен вентилятор 9. Для защиты пальцев оператора от лопастей вентилятора 9 этот торец корпуса 1 закрыт металлической сеткой 10. Для устранения перетоков тепла с боковой поверхности тепловоздействующих элементов на термоэлектрический модуль используется теплоизоляция 11.

Устройство работает следующим образом. Для проведения медицинских процедур необходимо установить устройство в рабочее положение, прижав концы тепловоздействующих элементов к активной точке на поверхности кожи, и осуществить его питание электрической энергией блоком управления (не показан). При питании электрической энергией термоэлектрического модуля 3 между его опорным и рабочим спаями возникнет разность температур, пропорциональная величине протекающего электрического тока. Эта разность температур контролируется при помощи датчиков 7. Блок управления задает температуру первого тепловоздействующего элемента, непосредственно прижимаемого к биологически активной точке. Второй тепловоздействующий элемент задает контрастное воздействие относительно первого в области кожи пациента, окружающей биологически активную точку, на которую осуществляется воздействие. Температура второго тепловоздействующего элемента регулируется при помощи изменения частоты вращения вентилятора.

Данная конструкция проста в изготовлении и эксплуатации, обеспечивает контрастное температурное воздействие и может использоваться как в стационаре, так и на дому у пациента.

Литература

1. Патент РФ №2146511, А61Н 39/06, 2000.

2. Патент РФ №2234907, 16.11.2001.

Термоэлектрическое устройство для контрастного температурного воздействия на биологически активные точки, содержащее элемент температурного воздействия, два термодатчика и устройство управления, отличающееся тем, что элемент температурного воздействия состоит из термоэлектрического модуля, теплоотвода и двух тепловоздействующих элементов, где теплоотвод представляет собой воздушный радиатор с продольными радиальными ребрами, сопряженный с диском с выступающим бортиком по краю, по внутренней поверхности которого проточена резьба, причем теплоотвод при помощи резьбового соединения крепится к корпусу, представляющему собой цилиндрическую полость, выполненную из полимерного материала, в противоположной части которого, закрытом металлической сеткой, закреплен вентилятор, а термоэлектрический модуль опорными спаями находится в тепловом контакте с диском теплоотвода, при этом рабочий спай термоэлектрического модуля находится в тепловом контакте с первым тепловоздействуюшим элементом, изготовленным из меди и по форме представляющии усеченный конус, тогда как прижим первого тепловоздействующего элемента к термоэлектрическому модулю и диску теплоотвода обеспечивается вторым тепловоздействующим элементом, который представляет собой полый усеченный конус, вкручиваемый по резьбе, проточенной в бортике теплоотвода, а зазор между первым и вторым тепловоздействующими элементами обеспечивается при помощи упругих резиновых колец, при этом в корпусе со стороны места крепления последнего с теплоотводом проточена серия отверстий для воздушных потоков, причем устройство управления выполнено с возможностью задания температуры первого тепловоздействующего элемента, непосредственно прижимаемого к биологически активной точке, второй тепловоздействующий элемент выполнен с возможностью задания контрастного воздействия относительно первого в области кожи пациента, окружающей биологически активную точку, на которую осуществляется воздействие, а температура второго тепловоздействующего элемента регулируется при помощи изменения частоты вращения вентилятора.