RU2556847C1

RU2556847C1 - Thermoelectric device for thermal exposure on individual's hand

Info

Publication number: RU2556847C1
Application number: RU2014100315/14A
Authority: RU
Inventors: Тагир Абдурашидович Исмаилов; Мадина Абдуллаевна Хазамова; Олег Викторович Евдулов; Рустам Абу-Муслимович Магомадов
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2015-07-20

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: thermoelectric device for the thermal exposure on an individual's hand comprises a temperature stimulus. Thermoelectric modules of the thermoelectric stimulus are integrated into a flexible elastic base with mounting holes and connected to a programmable power supply by electric leads. The mounting holes are arranged as a line along the base length. On the periphery, the base has a sticky tape and is configured as two cloths of synthetic elastic material sewed together with a kaprone thread along the perimeter of the mounted thermoelectric modules at 2-3 mm from the border. A portion of the cloth extends on the surface of the thermoelectric modules with covering 2-3 mm of the latter along the perimeter. Inner junctions of the thermoelectric modules face the individual's hand and brought into a thermal contact with a flexible thermally aligning plate through heat transfer paste. Outer junctions of the thermoelectric modules contact the flexible metal plates through the heat transfer paste. The metal plates are used as a heat pick up and sewed to the base angularly with the kaprone thread. From the side of the outer joints of the thermoelectric modules, in the entire area the base is brought into a tight mechanical contact with a cuff tubed with a pump, an operation of which is adjusted by a control unit.EFFECT: using the invention enables simplifying the device design and reducing its dimensions and weight.2 dwg

Description

Изобретение относится к медицине и предназначено для локального контрастного теплового воздействия на руку человека.The invention relates to medicine and is intended for local contrast thermal effects on the human hand.

Прототипом изобретения является прибор, описанный в [1]. Устройство содержит температурный раздражитель, включающий набор последовательно соединенных элементов теплового воздействия, подключенных к программируемому источнику постоянного электрического тока и установленных с тепловым контактом на эластичной прослойке, каждый из которых состоит из термоэлектрической батареи, при этом внутренний находящийся вблизи эластичной прослойки спай батареи имеет тепловой контакт с тепловыравнивающей пластиной, а внешний - с ребристым радиатором. Эластичная прослойка выполнена с возможностью обеспечения плотного контакта на участке руки человека, а каждый элемент теплового воздействия снабжен устройством сопряжения, включающим шарнир с закрепленной на нем направляющей пластиной, выполненной с продольным пазом трапециевидной формы и первой контактной площадкой на ее поверхности, подключенной к первому выводу термоэлектрической батареи посредством металлической пружины, и вторую подпружиненную контактную площадку, размещенную на слое теплоизоляции элемента температурного воздействия с возможностью плотного соприкосновения и образования электрического соединения с первой контактной площадкой другого элемента температурного воздействия. Ребро радиатора, расположенное со стороны направляющей пластины другого элемента температурного воздействия, имеет выступ такой же трапециевидной формы, выполненный с возможностью образования механического соединения посредством плотного вхождения в продольный паз направляющей пластины соседнего элемента теплового воздействия.The prototype of the invention is the device described in [1]. The device contains a temperature irritant, including a set of series-connected elements of heat exposure, connected to a programmable source of constant electric current and installed with a thermal contact on an elastic layer, each of which consists of a thermoelectric battery, while the inner junction of the battery located near the elastic layer has thermal contact with heat-leveling plate, and the outer one with a fin radiator. The elastic layer is made with the possibility of tight contact on the part of the human hand, and each element of the thermal effect is equipped with an interface device including a hinge with a guide plate fixed on it, made with a longitudinal groove of a trapezoidal shape and a first contact pad on its surface connected to the first terminal of the thermoelectric batteries by means of a metal spring, and a second spring-loaded contact pad located on the thermal insulation layer of the temperature element Exposure to the chance tight contact and forming an electrical connection with a first contact pad of another element temperature feedback. The radiator fin, located on the side of the guide plate of another element of the temperature effect, has a protrusion of the same trapezoidal shape, made with the possibility of mechanical connection by tightly fitting into the longitudinal groove of the guide plate of the neighboring element of the thermal effect.

Недостатком прибора является сложность и громоздкость конструкции.The disadvantage of this device is the complexity and cumbersome design.

Целью изобретения является упрощение конструкции прибора, а также снижение его габаритных размеров и массы.The aim of the invention is to simplify the design of the device, as well as reducing its overall dimensions and mass.

Цель достигается тем, что в устройстве термоэлектрические модули (ТЭМ) встроены в гибкое эластичное основание, по краям снабженное застежкой-липучкой, с отверстиями для их установки, расположенными в один ряд по его длине. При этом основание выполнено в виде двух полотен из синтетической эластичной материи, сшитых между собой капроновой нитью по периметру установленных в них ТЭМ на расстоянии от их краев в 2-3 мм таким образом, что часть материи находит на поверхности ТЭМ, закрывая 2-3 мм последних по периметру. Внутренние спаи ТЭМ, обращенные к руке человека, приведены в тепловой контакт с гибкой тепловыравнивающей пластиной через теплопроводную пасту, противоположные же к внутренним внешние спаи ТЭМ также через теплопроводную пасту контактируют с гибкими металлическими пластинами, выполняющими роль теплосъема, при этом металлические пластины пришиваются к основанию по своим углам капроновой нитью. Основание со стороны нахождения внешних спаев термоэлектрических модулей по всей своей площади приведено в плотный механический контакт с манжетой, соединенной трубкой с нагнетателем, работа которого регулируется блоком управления.The goal is achieved by the fact that in the device thermoelectric modules (TEMs) are embedded in a flexible elastic base, equipped with Velcro fasteners at the edges, with holes for their installation, located in one row along its length. In this case, the base is made in the form of two canvases made of synthetic elastic material, sewn together with a nylon thread around the perimeter of the TEM installed in them at a distance of 2-3 mm from their edges so that some of the material is on the surface of the TEM, covering 2-3 mm last around the perimeter. Internal TEM junctions facing the human hand are brought into thermal contact with a flexible heat-leveling plate through a heat-conducting paste, while opposite to internal TEM junctions are also contacted through a heat-conducting paste with flexible metal plates that act as heat sinks, while metal plates are sewn to the base along its corners with kapron thread. The base on the side of the location of the external junctions of the thermoelectric modules over their entire area is brought into tight mechanical contact with a cuff connected by a tube to a supercharger, the operation of which is regulated by the control unit.

Структурная схема устройства приведена на фиг.1-2.The block diagram of the device shown in Fig.1-2.

Устройство содержит гибкое эластичное основание 1 с отверстиями, расположенными в один ряд по длине основания, для установки ТЭМ 2. Основание 1 выполнено в виде двух полотен 3 из синтетической эластичной материи, сшитых между собой капроновой нитью 14 по периметру установленных в них ТЭМ 2 на расстоянии от их краев в 2-3 мм таким образом, что часть материи находит на поверхности ТЭМ 2, закрывая 2-3 мм последних по периметру. Внутренние спаи 4 ТЭМ 2, обращенные к руке человека, приведены в тепловой контакт с гибкой тепловыравнивающей пластиной 5 через теплопроводную пасту 6. Противоположные (внешние) спаи 7 ТЭМ 2 также через теплопроводную пасту 7 контактируют с гибкими металлическими пластинами 8, выполняющими роль теплосъема. Металлические пластины 8 пришиваются к основанию 1 по своим углам капроновой нитью 14. ТЭМ 2 подключаются электрическими проводами к программируемому источнику питания (на фигуре не показан), реализующего различные режимы работы модулей (охлаждение, нагрев, их чередование). Основание 1 по краям снабжено застежкой-липучкой 9. Основание 1 со стороны нахождения внешних спаев ТЭМ 2 по всей своей площади приведено в плотный механический контакт с манжетой 10, соединенной с нагнетателем 11 трубкой 12. Работа нагнетателя 11 регулируется блоком управления 13.The device contains a flexible elastic base 1 with holes located in one row along the length of the base for installing TEM 2. Base 1 is made in the form of two cloths 3 of synthetic elastic material, sewn together with nylon thread 14 around the perimeter of TEM 2 installed in them at a distance from their edges of 2-3 mm so that part of the matter is on the surface of TEM 2, covering 2-3 mm of the latter around the perimeter. The internal junctions 4 of the TEM 2 facing the human hand are brought into thermal contact with the flexible heat-leveling plate 5 through the heat-conducting paste 6. The opposite (external) junctions 7 of the TEM 2 are also in contact with the flexible metal plates 8, which act as heat sinks, through the heat-conducting paste 7. Metal plates 8 are sewn to the base 1 at their angles with kapron thread 14. TEM 2 are connected by electric wires to a programmable power source (not shown in the figure) that implements various modes of operation of the modules (cooling, heating, their alternation). The base 1 at the edges is equipped with a Velcro fastener 9. The base 1 from the side of the external TEM 2 junctions is brought into full mechanical contact with the sleeve 10 connected to the supercharger 11 by the tube 12. The operation of the supercharger 11 is controlled by the control unit 13.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Перед началом процедуры устройство закрепляется на участке руки человека, подлежащем тепловому воздействию, с обеспечением плотного контакта за счет эластичных свойств основания 1 и наличия застежки-липучки 9. Процедура начинается с включения программируемого блока питания, по заданной программе осуществляющего питание электрическим током необходимой величины и полярности ТЭМ 2. Доза и длительность теплового воздействия определяется лечащим врачом, им же производится текущий контроль за состоянием пациента. Металлические пластины 8 предназначены для съема излишка тепла с внешних спаев 7 ТЭМ 2 при охлаждении участка руки, а тепловыравнивающая пластина 5 обеспечивает равномерное распределение температуры. Для осуществления помимо теплового компрессионного воздействия, улучшающего микроциркуляцию крови и способствующего тренировке сосудов, нагнетатель 11 через трубку 12 закачивает и откачивает воздух в манжету 10 в соответствии с регулирующей программой блока управления 13. За счет создаваемого внутри манжеты 10 давления при контакте зоны руки и тепловыравнивающей пластины 5 осуществляется соответствующий компрессионный массаж.Before starting the procedure, the device is fixed on the part of the person’s hand that is subject to thermal influence, ensuring tight contact due to the elastic properties of the base 1 and the presence of Velcro fasteners 9. The procedure begins with the inclusion of a programmable power supply unit, which, according to a given program, provides electric current of the required size and polarity TEM 2. The dose and duration of heat exposure is determined by the attending physician, he also performs ongoing monitoring of the patient's condition. The metal plates 8 are designed to remove excess heat from the external junctions 7 of the TEM 2 during cooling of the arm section, and the heat-leveling plate 5 ensures uniform temperature distribution. To carry out, in addition to thermal compression effects, improving blood microcirculation and promoting vascular training, the supercharger 11 through the tube 12 pumps and pumps air into the cuff 10 in accordance with the control program of the control unit 13. Due to the pressure created inside the cuff 10 when the arm zone and the heat-leveling plate are in contact 5, appropriate compression massage is performed.

Конструктивная простота устройства и возможность смены режимов в широком интервале температур обеспечивает применение его в различных областях медицины.The constructive simplicity of the device and the possibility of changing modes in a wide temperature range ensures its use in various fields of medicine.

ЛитератураLiterature

1. Патент РФ на изобретение №2299711. Термоэлектрическое полупроводниковое устройство для локального температурного воздействия на руку человека / Исмаилов Т.А., Евдулов О.В., Аминов Г.И., Хазамова М.А., опубл. 27.05.2007, Бюл. №15.1. RF patent for the invention No. 2299711. Thermoelectric semiconductor device for local temperature effects on the human hand / Ismailov T.A., Evdulov O.V., Aminov G.I., Khazamova M.A., publ. 05/27/2007, Bull. No. 15.

Claims

A thermoelectric device for thermal exposure of a human hand, containing a thermal stimulus brought into thermal contact with a human hand, made on the basis of thermoelectric modules brought into contact with a heat-leveling plate and a heat removal device, and connected to a programmable power source by electric wires, characterized in that thermoelectric modules are built into a flexible elastic base, equipped with Velcro fasteners at the edges, with holes for their installation, located in one row along its length, while the base is made in the form of two cloths of synthetic elastic material, sewn together with a nylon thread around the perimeter of the thermoelectric modules installed in them at a distance of 2-3 mm from their edges so that part of the material finds on the surface of thermoelectric modules, covering 2-3 mm of the latter along the perimeter, the internal junctions of thermoelectric modules facing the human hand are brought into thermal contact with a flexible heat-leveling plate through a heat-conducting pass y, the external junctions of thermoelectric modules, which are opposite to the internal ones, also through heat-conducting paste contact with flexible metal plates that act as heat sinks, while the metal plates are sewn to the base at their angles with a kapron thread, and the base from the side of the external junctions of thermoelectric modules over their entire area it is brought into tight mechanical contact with a cuff connected by a tube to a supercharger, the operation of which is regulated by the control unit.