CN113384820B - 一种烤电理疗仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烤电理疗仪，包括红外线理疗器和艾灸盒，艾灸盒设置在红外线理疗器的内部；红外线理疗器包括热辐射器、防烫支架和顶盖；防烫支架包括框形支架，热动作器和风门，热动作器连接所述风门并控制风门的移动；热辐射器包括发射器和外部包覆的自适应控制层；发射器包括封闭容器、固固相变材料和加热丝；自适应控制层包括下凹空心容器、液态金属，绝热活动挡板和低沸点工质，高发射率区部分填充所述液态金属，低发射率区填充所述低沸点工质。本发明在无外界能量输入、无主动控制的条件下通过患处温度负反馈控制发射率以及梯度调节内外气体流通速率，实现了患处温度的自适应调控，保护患者免于烫伤。
Description
技术领域
本发明涉及一种医疗保健器械，具体涉及的是一种可在患者身上同时实施烤电理疗和艾灸的医疗保健器械——烤电理疗仪。
背景技术
烤电理疗是临床上经常使用的一种治疗方法。烤电理疗主要利用红外线的热辐射反应使皮肤组织的温度升高，从而扩张组织局部血管，促进血液循环，增加局部血运状况，以进一步促进患处经络再通、炎症消除、水肿吸收、患处组织的再生和修复等。
传统的烤电理疗仪器常常使用高温理疗头对患处进行长时间的热辐射，因而在使用时需要和患者保持一定的距离以防烫伤。然而进行烤电理疗的多为老年患者，他(她)们的末梢神经感觉已经非常迟饨，感觉到疼痛时往往已经发生烫伤，所以需要有经验的医师根据实际情况调整好烤电理疗仪的位置。即使如此，患者常常会在长时间的治疗过程中自行翻动身体，导致理疗仪与肌肤突破安全距离。
此外，必须考虑到的是，老年患者的行动不便，进行康复治疗最好的方法是专业医生上门进行治疗。传统的烤电理疗仪器体积大，并且活动关节部位的螺丝易滑脱，需要经常修理，因而并不便于医生行医时随身携带。
综上所述，传统的烤电理疗仪器体积大、布置区位受电源限制、不便医生携带，并且使用时容易发生烫伤，使本就承受病痛折磨的患者雪上加霜。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种便携、防烫伤且可以同时实施烤电理疗和艾灸的烤电理疗仪。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种烤电理疗仪，其特征在于：包括红外线理疗器和艾灸盒，所述艾灸盒设置在所述红外线理疗器的内部；所述红外线理疗器包括热辐射器、防烫支架和顶盖；所述防烫支架内部固定所述热辐射器；在所述热辐射器上方放置所述艾灸盒；所述热辐射器具有若干贯穿左右的水平风道和贯穿上下的竖直风道，所述水平风道和所述竖直风道相互连通；所述艾灸盒内艾条燃烧产生的艾烟通过所述竖直风道流向患者皮肤；所述防烫支架包括框形支架，热动作器和风门，所述热动作器固定在所述框形支架上，所述热动作器连接所述风门并控制所述风门的移动；所述框形支架左右立面上具有若干通风孔；所述通风孔与所述热辐射器的水平风道重合，所述风门设置在通风孔与水平风道之间；所述热辐射器包括发射器和外部包覆的自适应控制层；所述发射器包括封闭容器、固固相变材料和加热丝，所述固固相变材料填充在封闭容器内部，所述加热丝用于加热所述固固相变材料；所述自适应控制层包括下凹空心容器、液态金属，绝热活动挡板和低沸点工质，所述绝热活动挡板位于所述下凹空心容器的腔体底部，并将所述腔体内部分为高发射率区和低发射率区；所述高发射率区部分填充所述液态金属，所述低发射率区填充所述低沸点工质；所述发射器在工作时释放晶相熔融热，激励液态金属发射对患处进行理疗的红外辐射；所述低沸点工质在患处温度过高时受热蒸发膨胀，从而推动所述绝热活动挡板向两侧移动，使所述液态金属上移以缩小在底部的分布面积，降低所述热辐射器的发射率；所述低沸点工质在患处温度过低时凝结收缩形成负压，从而吸引所述绝热活动挡板向中心移动，使所述液态金属下降以增加在底部的分布面积，增加所述热辐射器的发射率。
热动作器包括压力腔、两个弹簧活塞顶杆和低沸点工质；所述弹簧活塞顶杆可以在所述压力腔内往复移动，并且分别伸出所述压力腔的顶部和底部；上方的所述弹簧活塞顶杆与所述风门连接；所述弹簧活塞顶杆之间填充所述低沸点工质；当患处温度升高，所述低沸点工质受热蒸发膨胀并推动所述风门上移，从而增加所述通风孔与所述水平风道的连通面积，促使高温气体排到外界环境；当所述风门到达极限位置而患处温度仍在升高时，所述低沸点工质蒸汽压力会进一步提高，推动下方的所述弹簧活塞顶杆向下移动，反作用抬升整个装置，使所述烤电理疗仪的底部离开患者皮肤，促使高温气体大量排到外界环境中。
总而言之，在液态金属的能量起伏性质和低沸点工质饱和热力学平衡性质的协同作用下，所述热辐射器在患处温度高时具有较小的发射率，在患处温度低时具有较大的发射率；所述热动作器在患处温度高时可梯度动作调整风门开度和整个装置的高度，从而调整烤电理疗仪内外气体流通速率。这种双效性协同设计可以在无外界能量输入、无主动控制的条件下通过温度的负反馈调控热辐射器的发射率以及烤电理疗仪内外气体流通速率，实现了患处温度的自适应调控，保护患者免于烫伤。
有益效果
本发明基于晶相熔融热的转化利用，耦合艾烟经气激发作用，同时进行烤电与艾灸理疗，实现患处的经络再通和药效渗透，有效提升医疗保健效果；利用液态金属的能量起伏性质和低沸点工质的饱和热力学平衡性质的协同作用，在无外界能量输入、无主动控制的条件下通过温度的负反馈控制发射率以及内外气体流通速率的梯度调节，实现了患处温度的自适应调控，保护患者免于烫伤；结构精巧，操作简单，安全便携，便于医生外出行医和患者在家中使用。
附图说明
图1烤电理疗仪整体示意图；
图2烤电理疗仪的内部结构示意图；
图3烤电理疗仪爆炸图；
图4热辐射器及其工作原理示意图；
图5热动作器及其工作原理示意图；
图6热动作器梯度控温原理示意图；
图中，1.顶盖；2.发射器；3.自适应控制层；4.风门；5.框形支架；6.热动作器；7.竖直风道；8.水平风道；9.通风孔；10.封闭容器；11.固固相变材料；12.加热丝；13.下凹空心容器；14.液态金属；15.活动挡板；16.低沸点工质I；17.限位块；18.压力腔；19.弹簧活塞顶杆；20.低沸点工质II。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行更为详细的说明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的权利要求的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
本发明提出的一种烤电理疗仪，整体如图1所示，剖面图如图2所示，爆炸图如图3所示，包括顶盖1，发射器2，自适应控制层3，风门4，框形支架5和热动作器6。发射器2和自适应控制层3共同组成了热辐射器。热辐射器具有若干贯穿左右的水平风道8和贯穿上下的竖直风道7，水平风道8和竖直风道7相互连通。热辐射器放在框形支架5内，且水平风道8和框形支架5上的通风孔9重合。水平风道8和通风孔9之间设置有控制二者连通程度的风门4。热动作器6固定在框形支架5左右侧的脚部，顶部连接风门4。艾灸盒布置在热辐射器上方，产生的艾烟通过竖直风道7进入患处附近空间，对患处进行渗透治疗。
图4展示了热辐射器及其工作原理。热辐射器包括发射器2和外部包覆的自适应控制层3。发射器2包括封闭容器10、固固相变材料11和加热丝12；封闭容器10内部填充固固相变材料11，还设置有加热丝12用于加热固固相变材料11；自适应控制层3包括下凹空心容器13、液态金属14、绝热活动挡板15和低沸点工质16；还设置有限位块17以限制绝热活动挡板15的移动。绝热活动挡板15位于下凹空心容器13的腔体底部，并将腔体内部分为填充液态金属14的高发射率区和填充低沸点工质16的低发射率区。使用时，先在充电口施加电源，电能会通过加热丝12转换为热能，输入到固固相变材料11中转化为晶相熔融热使其升温。然后整个装置可摆脱电源的空间限制，对患者进行理疗。在高温熔融的固固相变材料11的激励下，液态金属14升温以高发射率发射红外辐射，形成自发射器2-液态金属14-患处的高发射率、高通量红外热通路，从而对患处进行烤电理疗。低沸点工质16所处空间则保持原有的低发射率，阻碍了发射器2的红外辐射通路。当患处温度上升，低沸点工质16受热迅速蒸发膨胀，从而推动绝热活动挡板15向两侧移动，使液态金属14上移以缩小在底部的分布面积，即增加了低发射率区并缩小了高发射率区，从而降低热辐射器的发射率，进而降低患处温度；当患处温度下降，低沸点工质16凝结收缩形成负压，从而吸引绝热活动挡板15向中心移动，使液态金属14下降以增加在底部的分布面积，即增加了高发射率区并缩小了低发射率区，从而提高热辐射器的发射率，进而提升患处温度；
图5展示了热动作器及其工作原理。热动作器6包括压力腔18、弹簧活塞顶杆19和低沸点工质20；弹簧活塞顶杆19可以在所述压力腔内往复移动，两个弹簧活塞顶杆19之间填充有低沸点工质20。当患处温度升高，低沸点工质20受热蒸发膨胀，推动弹簧活塞顶杆19向外移动；当患处温度降低，低沸点工质20受冷凝结收缩，形成负压吸引弹簧活塞顶杆19向内移动。
图6展示了热动作器梯度控温原理示意图。在理疗仪工作时，风门4关闭，艾条燃烧产生的艾烟依次通过艾灸盒和竖直风道进入到患处皮肤附近，对患处进行药理治疗。同时，热辐射器释放出红外辐射，促进患处经络再通和炎症消除，即图中的a状态。若热动作器6在感受到患处温度升高，内部低沸点工质20发生剧烈的气液相变行为使密闭空间内的压力迅速升高，推动上方的弹簧活塞顶杆19向上移动，同时带动风门4向上移动，使通风孔9和水平风道的连通，一部分艾烟通过通风孔散发到外界环境中。患处温度越高，上方的弹簧活塞顶杆19的移动距离越大，风门4开度越大，散发到外界环境中的高温艾烟越多，从而减少到达皮肤的艾烟，如状态b所示。这个过程中，下方的弹簧活塞顶杆19由于理疗仪重力或其他施加的压力无法移动。若风门4达到最大开度，患处温度依旧升高，巨大的蒸汽压力则会推动下方的弹簧活塞顶杆19向下移动，反作用抬升整个理疗仪离开患者皮肤，促使高温气体大量排到外界环境中，如状态c所示。
实施例1
发射器为40cm*20cm*5cm容器，有竖直风道7条，水平风道8条，内部填充的固固相变材料选用包覆石蜡的相变微胶囊，总重3kg。自适应控制层内部装有液态金属镓和低沸点工质R134a，总重2kg。整个理疗仪总重6kg。两个热动作器内部的低沸点工质也选取R134a，弹簧弹性系数k＝4kN/m，活塞连杆的底部面积均为A＝20cm2。为根据中医夏日养阳的理念，夏日是进行艾灸、烤电等养阳方法的最佳时机。考虑夏日的温度，将35℃设置为起始温度。防止低温烫伤，考察环境温度达到45℃时热动作器的推力以及行程。
(1)t1＝35℃，活塞连杆尚未移动，此时弹簧长度为h1(原长度为h0)，弹簧弹性回复力与内部蒸气压力P平衡，即
k(h1-h0)＝P(v1,t1)A
(b)t2＝45℃，活塞连杆将整个装置顶开，此时弹簧长度为h2，理疗仪自重Gc与弹簧弹性回复力之和与内部蒸气压平衡，即
Gc+2k(h2-h0)＝2P(v2,t2)A
两式相减并变换可得
h2–h1＝[(P(v2,t2)-P(v1,t1))A–0.5Gc]/k
其中，v1,v2分别是两个状态下的蒸气比容。当两个状态下的热动作器与外界进入热平衡时，其内部R134a蒸气处于饱和状态，蒸气压力只与温度有关，t1和t2温度下的饱和蒸气压分别为0.88698MPa和1.1599MPa，代入式中可得h2–h1＝12cm，即从环境温度从35℃升高到45℃，热动作器伸高12cm，完全满足驱动理疗仪上升的行程需求。并且通过修改活塞连杆的底部面积和选取不同弹簧，可应对不同尺寸理疗仪的抬升需求。
Claims (8)
1.一种烤电理疗仪，其特征在于：包括红外线理疗器和艾灸盒，所述艾灸盒设置在所述红外线理疗器的内部；所述红外线理疗器包括热辐射器、防烫支架和顶盖；所述防烫支架内部固定所述热辐射器；在所述热辐射器上方放置所述艾灸盒；所述热辐射器具有若干贯穿左右的水平风道和贯穿上下的竖直风道，所述水平风道和所述竖直风道相互连通；所述艾灸盒内艾条燃烧产生的艾烟通过所述竖直风道流向患者皮肤；所述防烫支架包括框形支架，热动作器和风门，所述热动作器固定在所述框形支架上，所述热动作器连接所述风门并控制所述风门的移动；所述框形支架左右立面上具有若干通风孔；所述通风孔与所述热辐射器的水平风道重合，所述风门设置在通风孔与水平风道之间；所述热辐射器包括发射器和外部包覆的自适应控制层；所述发射器包括封闭容器、固固相变材料和加热丝，所述固固相变材料填充在封闭容器内部，所述加热丝用于加热所述固固相变材料；所述自适应控制层包括下凹空心容器、液态金属，绝热活动挡板和低沸点工质，所述绝热活动挡板位于所述下凹空心容器的腔体底部，并将所述腔体内部分为高发射率区和低发射率区；所述高发射率区部分填充所述液态金属，所述低发射率区填充所述低沸点工质；所述发射器在工作时释放晶相熔融热，激励液态金属发射对患处进行理疗的红外辐射；所述低沸点工质在患处温度过高时受热蒸发膨胀，从而推动所述绝热活动挡板向两侧移动，使所述液态金属上移以缩小在底部的分布面积，降低所述热辐射器的发射率；所述低沸点工质在患处温度过低时凝结收缩形成负压，从而吸引所述绝热活动挡板向中心移动，使所述液态金属下降以增加在底部的分布面积，增加所述热辐射器的发射率。
2.根据权利要求1所述的烤电理疗仪，其特征在于：所述热动作器固定在框形支架左右侧的脚部，所述热动作器的顶部连接所述风门。
3.根据权利要求2所述的烤电理疗仪，其特征在于：所述热动作器包括压力腔、上部弹簧活塞顶杆和低沸点工质；所述上部弹簧活塞顶杆在所述压力腔内往复移动，并且伸出所述压力腔的顶部，所述低沸点工质填充在压力腔内并可在温度变化时下使所述上部弹簧活塞顶杆上下移动；所述上部弹簧活塞顶杆与所述风门连接；当患处温度升高，所述低沸点工质受热蒸发膨胀并推动所述风门上移，使所述通风孔与水平风道的连通面积增大，促使高温气体排到外界环境。
4.根据权利要求3所述的烤电理疗仪，其特征在于：所述热动作器还包括下部弹簧活塞顶杆，下部弹簧活塞顶杆位于压力腔内下端且伸出所述压力腔的底部；所述下部弹簧活塞顶杆用于在所述风门到达极限位置而患处温度仍在升高时，通过低沸点工质受热蒸发膨胀推动下方的所述弹簧活塞顶杆向下移动，反作用抬升所述防烫支架，使理疗仪的底部离开患者皮肤。
5.根据权利要求3所述的烤电理疗仪，其特征在于：所述热动作器的压力腔固定在所述框形支架上。
6. 根据权利要求1-5 任一项所述的烤电理疗仪，其特征在于：所述固固相变材料为在相变过程不会引起体积变化的材料，通过微胶囊法或多孔材料支撑法制备，固固相变材料选用包覆石蜡的相变微胶囊。
7.根据权利要求1-5任一项所述的烤电理疗仪，其特征在于：所述自适应控制层内填充的低沸点工质选取R134a，R114或R124中的一种；所述热动作器内填充的低沸点工质选取R134a，R114或R124中的一种。
8.根据权利要求1-5任一项所述的烤电理疗仪，其特征在于：在所述发射器上设置有用于给所述加热丝通电的充电口。
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