устройство для вакуумного массажа

Формула изобретения

1. Устройство для вакуумного массажа, включающее систему вакуумирования, связанную с источником питания, аппликаторы для наложения на тело пациента, систему управления и коллектор, выходы и входы которого соединены вакуумпроводами соответственно с аппликаторами и системой вакуумирования, отличающееся тем, что в него введены электрический задатчик параметров разрежения и времени воздействия, датчик давления, подключенный к коллектору, и блок сравнения, система управления содержит блок регулирования давления, выполненный в виде герметичной полости, сообщенной с коллектором и снабженной двумя встречно направленными соплами, одно из которых подключено к системе вакуумирования, а другое связано с атмосферой, с размещенной между соплами электромеханической заслонкой на основе биморфного пьезокерамического элемента, внешние электроды которого подключены к источнику постоянного напряжения, а внутренний к выходу блока сравнения, первый вход которого подключен к первому выходу электрического задатчика параметров разрежения и времени воздействия, а второй к выходу датчика давления, при этом система вакуумирования связана с источником питания через введенный управляемый ключ, управляющий вход которого подключен к второму выходу электрического задатчика параметров разрежения и времени воздействия, а внешние электроды пьезокерамического элемента подключены к источнику постоянного напряжения таким образом, что при отсутствии напряжения на внутреннем электроде пьезокерамический элемент перекрывает сопло, подключенное к системе вакуумирования, величина зазора h между рабочей поверхностью биморфного пьезокерамического элемента и каждым из сопел в осевом направлении удовлетворяет условию h 0,25d, где d внутренний диаметр сопла.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик давления включает последовательно соединенные измерительный преобразователь, дифференциальный усилитель, синхронный детектор и усилитель, выход которого является выходом датчика давления, генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания измерительного моста преобразователя и выходом синхронизации связанный с опорным входом синхронного детектора, в первую пару смежных плеч моста включены индуктивности, а во вторую пару резисторы, при этом индуктивности расположены в полости измерительного преобразователя и разделены мембраной из ферромагнитного материала, одна часть полости связана с коллектором, а другая с атмосферой.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что в него введен индикатор вакуума, включенный на выходе датчика давления.

4. Устройство по пп.1 3, отличающееся тем, что электрический задатчик параметров разрежения и времени воздействия включает последовательно соединенные генератор частоты, первый и второй делители частоты, а также первый и второй переключатели, подключенные соответственно к выходам дискретных частот первого и второго делителей частоты, электронный коммутатор, индикатор фазы разрежения, усилитель-повторитель и потенциометры установки уровня разрежения, при этом движок первого переключателя подключен к индикатору фазы разрежения и к управляющему входу электронного коммутатора, аналоговые входы которого подключены к потенциометрам установки уровня разрежения соответственно, а выход к входу усилителя-повторителя, выход которого является первым выходом электрического задатчика параметров разрежения и времени воздействия, движок второго переключателя подключен к входу прерывания генератора частоты и к входам сброса делителей частоты, дополнительный выход последнего из которых является вторым выходом электрического задатчика параметров разрежения и времени воздействия.

5. Устройство по пп.1 4, отличающееся тем, что сопла блока регулирования давления установлены с возможностью перемещения в осевом и поперечном направлениях и снабжены средством для их фиксации.

6. Устройство по пп.1 4, отличающееся тем, что сопла блока регулирования давления размещены соосно.

7. Устройство по пп.1 6, отличающееся тем, что по крайней мере оконечная часть сопла выполнена из неэлектропроводного материала.

8. Устройство по пп.1 7, отличающееся тем, что в него введены краны отключения аппликаторов от вакуумпровода, каждый из которых размещен непосредственно на корпусе соответствующего аппликатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для проведения массажа и локального воздействия на ограниченные участки тела человека с профилактической или лечебной целями.

Вакуумный массаж является одним из эффективных средств физической терапии для воздействия на кожу, подкожные и мышечные ткани. Его физиологическое действие обусловлено сложными нервнорефлекторными и гуморальными сдвигами, изменениями внутренних органов по механизмам моторно-висцеральных рефлексов. Посредством вакуумного массажа достигается интенсификация крово- и лимфообращения в тканях, что является полезным для лечения заболеваний периферической нервной системы, опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистой системы. Вакуумный массаж может использоваться как самостоятельно, так и в сочетании с другими физическими факторами и рассчитан на восстановление нарушенного патологическим процессом физиологического равновесия в деятельности взаимосвязанных систем целостного организма [1]

Устройства для вакуумного массажа обычно содержат вакуумный насос, блок управления и контроля величины создаваемого разрежения, а также насадка (аспираторы, аппликаторы). Насадки соединяются с насадком с помощью гибких шлангов, что позволяет устанавливать насадки на различных частях тела, не причиняя неудобств пациенту. Насадки выполняют преимущественно с открытым дном для непосредственного воздействия разрежения на кожный покров, и из прозрачного материала, что позволяет осуществлять визуальный контроль состояния тканей. Блок управления режимами используется для изменения характеристик воздействия вакуумом, подбирать их надо таким образом, чтобы амплитуда, частота, длительность пульсаций и их цикличность соответствовали рекомендуемым. Пульсации, а их частота лежит в диапазоне долей или единиц Гц, обеспечивает массирующее воздействие вследствие ритмичного чередования большей или меньшей степени вакуума, степень которого контролируется манометром. Эти же устройства используются и для постановки "банок" холодным способом [2]

Прототипом изобретения является устройство для проведения вакуумного массажа, включающее систему вакуумирования, снабженную коллектором, с подключенными к нему аппликаторами для наложения на тело пациента, систему управления, а также источник питания [3]

Несмотря на широкие возможности устройства [3] оно не свободно от некоторых недостатков. Схема устройства построена таким образом, что режимы пульсации давления не могут быть заданы заранее, а определяются упругими характеристиками кожи конкретного пациента. В то же время установлено, что наиболее эффективными для целей вакуумного массажа являются частоты пульсаций вакуума от 1,5 до 100 имп/мин при разрежении от 3 до КПа. Кроме того, эксперименты показали, что эффект массажа тем выше, чем круче и "чище" фронты пневмоимпульсов разрежения, что невозможно достичь при самопроизвольном формировании импульсов разрежения в подаппликаторном пространстве. Система вакуумирования предполагает наличие ресивера, который увеличивает весогабаритный фактор (ресивер необходим для устранения пульсаций от вакуумного насоса), а также снижает величину максимального разрежения при больших частотах пульсаций.

Техническим результатом изобретения является возможность создания устройства для вакуумного массажа, которое обеспечивает высокую повторяемость заданных параметров импульсов разрежения независимо от характеристик кожного покрова и тканей пациента. Дополнительным техническим результатом является упрощение устройства и снижение весогабаритного фактора вследствие переноса функции ресивера на блок регулирования давления.

Другим дополнительным техническим результатом является повышение безопасности для пациента в случае аварии в системе электроснабжения: особое выполнение блока управления позволяет автоматически впустить воздух в подаппликаторное пространство.

Технический результат обеспечивается тем, что устройство для вакуумного массажа включает систему вакуумирования, связанную с источником питания, аппликаторы для наложения на тело пациента, систему управления и коллектор, выходы и входы которого соединены вакуумпроводами соответственно с аппликаторами и системой вакуумирования. Кроме того, в устройство введены электрический задатчик параметров разрежения и времени воздействия, датчик давления, подключенный к коллектору, и блок сравнения, система управления содержит блок регулирования давления, выполненный в виде герметичной полости, сообщенной с коллектором, и снабженной двумя встречно направленными соплами, одно из которых подключено к системе вакуумирования, а другое связано с атмосферой, с размещенной между соплами электромеханической заслонкой на основе биморфного пьезокерамического постоянного напряжения, а внутренний к выходу блока сравнения, первый вход которого подключен к первому блоку электрического задатчика параметров разрежения и времени воздействия, а второй к выходу датчика давления. При этом система вакуумирования связана с источником питания через введенных управляемый ключ, управляющий вход которого подключен ко второму выходу электрического задатчика параметров разрежения и времени воздействия. Внешние электроды пьезокерамического элемента подключены к источнику постоянного напряжения таким образом, что при отсутствии напряжения на внутреннем электроде пьезокерамический элемент перекрывает сопло, подключенное к системе вакуумирования, величина зазора h между рабочей поверхностью биморфного пьезокерамического элемента и каждым из сопел в осевом направлении удовлетворяет условию

h 0,25 d,

где

d внутренний диаметр сопла.

Датчик давления может включать последовательно соединенные измерительный преобразователь, дифференциальный усилитель, синхронный детектор и усилитель, выход которого является выходом давления, генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания моста и выходом синхронизации связанный с опорным входом синхронного детектора, в первую пару смежных плеч моста включены индуктивности, а во вторую пару резисторы, при этом индуктивности расположены в полости измерительного преобразователя и разделены мембраной из ферромагнитного материала, одна часть полости связана с коллектором, а другая с атмосферой. Кроме того, в устройство может быть введен индикатор вакуума, включенный на выходе датчика давления.

Электрический задатчик параметров разрежения и времени воздействия может включать последовательно соединенные генератор частоты, первый и второй делители частоты, а также первый и второй переключатели, подключенные соответственно к выходам дискретных частот первого и второго делителей частоты, электронный коммутатор, индикатор фазы разрежения, усилитель-повторитель и потенциометры установки уровня разрежения, при этом движок первого переключателя подключен к индикатору фазы разрежения и к управляющему входу электронного коммутатора, аналоговые входы которого подключены к потенциометрам установки уровня разрежения соответственно, а выход к входу усилителя-повторителя, выход которого является первым выходом электрического задатчика параметров разрежения и времени воздействия, движок второго переключателя подключен к входу прерывания генератора частоты и ко входам сброса делителей частоты, дополнительный выход последнего из которых является вторым выходом электрического задатчика параметров разрежения и времени воздействия.

Сопла блока регулирования датчика давления могут быть установлены с возможностью перемещения в осевом и поперечном направлениях и снабжены средством для их фиксации, а сопла блока регулирования давления размещены соосно.

По крайней мере оконечная часть сопла может быть выполнена из неэлектропроводного материала, а в устройство введены краны отключения аппликаторов от вакуумпровода, каждый из которых размещен непосредственно на корпусе соответствующего аппликатора.

Преимущество изобретения заключается в том, что благодаря указанной схеме построения устройства и конструктивному выполнению блока регулирования давления по типу симметричной схемы дросселя "сопло-заслонка" удается повысить качество массажа за счет устранения пульсаций давления, неизбежно сопровождающих работу вакуумного насоса, снизить низкочастотный акустический шум и не использовать при этом специальный ресивер. Применение оригинальной схемы управления пьезокерамической заслонкой и использование в качестве нагнетающей магистрали атмосферного штуцера, с одной стороны, позволяет повысить быстродействие и улучшить форму импульсов разрежения, а с другой - обеспечить автоматический впуск воздуха под аппликатор при нештатных ситуациях. Кроме того, конструктивные решения, заложенные в устройстве, позволяют снять ограничения на точность изготовления сопел, повысить динамический диапазон при обеспечении удобства пользования и эффективности процедуры.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 - конструкция блока регулирования давления.

Устройство (фиг. 1) содержит вакуумный насос 1, преимущественно мембранного типа, снабженных электрическим двигателем 2, подключенный через управляемый ключ 3 к источнику 4 питания. Всасывающий патрубок вакуумного насоса 1 подключен к блоку 5 управления давлением, содержащему управляемую заслонку 6 с приводом 7. Вакуумной магистралью 8 блок 5 управления давлением связан с коллектором 9. Коллектор 9 посредством гибких шлангов 10 подключен к аппликаторам 11, 12, имеющим на их корпусах индивидуальные краны 13. Краны 13 позволяют перекрывать вход в аппликатор, создавая возможность последовательной установки всех аппликаторов на тело пациента и съем их без нарушения работы ранее присоединенных аппликаторов. К коллектору 9 может быть подключено несколько пар аналогичных аппликаторов.

К коллектору 9 присоединена полость с мембраной 14 из ферромагнитного материала измерительного преобразователя 15 датчика давления дифференциального типа с двумя катушками 16,17 индуктивности, включенными с резисторами 18, 19 в мостовую схему. Для регистрации сигнала использована схема, содержащая генератор 20 синусоидального напряжения, выход которого подключен к диагонали питания преобразователя 15. Измерительная диагональ подключена ко входу дифференциального усилителя 2, выход которого подключен ко входу синхронного детектора 22, опорный вход которого подключен к выходу синхронизации генератора 20.

Синхронный детектор 22 через усилитель 23 подключен к индикатору 24 вакуума и к одному из выходов дифференциального усилителя 25. Выход дифференциального усилителя 25 подключен к приводу 7 управляемой заслонки 6. На другой вход дифференциального усилителя 25 поступает сигнал от блока электрического задатчика параметров разрежения и времени воздействия, образованного блоками 26, 27, а также средствами для индикации фазы разрежения.

Блок 27 включает генератор 28 частоты, выход которого подключен ко входу первого делителя 29 частоты. Выход делителя 29 подключен ко входу второго делителя 30 частоты. Выходы с дискретными значениями частоты делителя 29 подключены к галетному переключателю 31 ЧАСТОТА. Аналогичным по конструкции переключателем 32 ВРЕМЯ снабжен и делитель 30. К делителю подключены ключи 33 и 34 ПУСК и СТОП, соответственно. Дополнительный выход делителя 30, подключенный к входу управления ключом 3, является одним из выходов электрического задатчика параметров разрежения и времени воздействия. Движок галетного переключателя 32 соединен со входами сброса делителей 29 и 30, а также со входом прерывания генератора 28.

Движок галетного переключателя 31 подключен к цифровому управляющему входу электронного коммутатора 35 блока 26 задатчика давления. Электронный коммутатор представляет собой электронный ключ, имеющий два аналоговых входа и один аналоговый выход. К аналоговым входам электронного коммутатора 35 подключены движки потенциометров 36 и 37 установки напряжений, определяющих соответственно минимальный и максимальный уровни разрежения в аппликаторах. Выход электронного коммутатора из входов дифференциального усилителя 25. Таким образом сигнал с выхода усилителя-повторителя 38 является другим выходом электрического задатчика параметров разрежения и времени воздействия.

Параллельно входу электронного коммутатора 35 подключен индикатор 39, показывающий достижение максимального или минимального уровня разрежения. Индикатор 29 представляет собой два транзисторных ключа, выходы которых подключены к световым индикаторам, например, разноцветным светодиодам 40 и 41.

На фиг. 2 показана принципиальная схема построения блока управления давлением.

Блок 5 представляет собой герметичную полость, в которую введено сопло 42, подключенное посредством штуцера 43, и трубки к всасывающему патрубку вакуумного насоса 1. Напротив сопла 42 встречно установлено сопло 44, связанное через штуцер 45 с атмосферой. Функции заслонки 6, как и привода 7, выполняет один и тот же элемент электромеханический преобразователь на основе биморфного пьезокерамического элемента. Он выполнен в виде слоистой структуры, состоящей из двух пьезокерамических элементов 46, 47 и трех металлических электродов 48, 49, 50, жестко скрепленных друг с другом. Электроды 48 и 50 подключены к источнику 51 постоянного напряжения, причем знак напряжения установлен таким, чтобы при отсутствии напряжения на электроде 49, пьезокерамический элемент перекрывал сопло 42. Вне зоны размещения сопел 42 и 44, а также заслонки 6, установлен выходной штуцер 52, подключенный посредством вакуумной магистрали 8 к коллектору 9. Биморфный пьезокерамический элемент укреплен консольно в полости с помощью держателя 53.

Сопла 42 и 44 установлены в стенке 54 полости с возможностью перемещения в осевом и поперечном (по длине заслонки) направлениях с последующей фиксацией с помощью зажимов 55. Удобно для этой цели использовать цанговые зажимы с контрением. При этом должно выполняться условие, связывающее величину зазора h и внутренний диаметр сопла d:

h0,25 d,(1)

а поскольку заслонка закреплена консольно, величина зазора h тем меньше, чем дальше размещено сопло от ее свободного конца.

Это условие (1), найденное экспериментальным путем позволяет значительно уменьшить пульсации, проникающие в пневматический тракт при работе вакуумного насоса, снизить низкочастотный акустический шум (ниже 300 Гц), а также расширить диапазон частот формируемых импульсов разрежения при минимальном искажении их формы. Расположение сопел с различными зазорами h1 и h2 на разных уровнях по высоте заслонки 6, например, как это показано на фиг. 2, позволяет за счет различия внутренних диаметров d1 и d2 сопел рассчитать производительность тракта таким образом, чтобы выровнять скорости нарастания и снижения вакуума или задать эти скорости различными исходя из назначения массажа. При максимальных значениях указанных скоростей повышается быстродействие блока регулирования давления и тем самым повышена частота импульсов разрежения. Выполнение по крайней мере оконченной части сопла из неэлектропроводного материала позволяет исключить контакт электродных покрытий с корпусом, предохранить их от истирания.

Устройство работает следующим образом.

При подключении сети к источнику 4 питания соответствующие напряжения поступают на все элементы системы электронного управления. При замыкании ключа 33 ПУСК генератор 28 вырабатывает меандр с частотой 418 Гц, а делители 29 и 30 начинают подсчет импульсов меандра и включается электрический двигатель 2. С делителя 29 в соответствии с выбранным положением переключателя 31 ЧАСТОТА меандр с заданной частотой поступает на цифровой управляющий вход электронного коммутатора 35. Потенциометрами 36 и 37 устанавливают значения величин максимального и минимального вакуума в соответствии с врачебным предписанием. При этом в соответствии с алгоритмом работы электронный коммутатор 35 подключает выходную шину то к движку потенциометра 36, то к движку потенциометра 37.

Одновременно меандр с переключателя 31 подается на индикатор 39. При подаче на вход индикатора 39 логической 1 (соответствующей напряжению меандра +9 В) зажигается светодиод 40, при подаче логического 0 (напряжение на входе ОВ) светодиод 41.

При нажатии на кнопку 33 ПУСК включается также система вакуумирования: электрический двигатель 2 начинает вращать вакуумный насос 1. Разрежение через блок 5 управления давлением и магистраль 8 подается в коллектор 9. Коллектор 9 передает разрежение в аппликаторы 11 и 12, которые готовы к размещению на теле пациента, а также на датчик 15 давления.

Измерительный преобразователь 15, представляющий собой дифференциальный индуктивный преобразователь, запитывается синусоидальным напряжением от генератора 20. При наличии разрежения в коллекторе 9, а следовательно, и в подаппликаторном пространстве, мембрана 14 чувствительного элемента смещается в сторону катушки 16 индуктивности. Вследствие этого индуктивность одной из катушек увеличивается, а другой уменьшается, при этом в измерительной диагонали появляется сигнал разбаланса. Это сигнал усиливается дифференциальным усилителем 21, после чего поступает на синхронный детектор 22. В качестве опорного сигнала для синхронного детектора 22 используется сигнал с генератора 20. Затем этот сигнал, несущий информацию о текущем значении разрежения, после усиления в усилителе 23 подается на индикатор 24 разрежения (например, микроамперметр), а также на один из входов дифференциального усилителя 25.

На другой вход дифференциального усилителя 25 подается сигнал с выхода усилителя-повторителя 38. В соответствии с разностью сигналов между заданным и истинным значениями разрежения дифференциальный усилитель 25 выдает управляющий электрический сигнал на перемещение заслонки 6 блока 5 управления давлением. Заслонка 6, перемещаясь в направлении осей сопел 42 и 44, изменяет объемы нагнетаемого (сопло 44) и откачиваемого (сопло 42)) воздуха, изменяя тем самым давление внутри полости. Перемещение биморфного птезокерамического элемента заслонки происходит до тех пор, пока напряжения на входах дифференциального усилителя 25 не сравняются, что означает равенство заданного и реального разрежений. Для каждого последующего значения напряжения, выдаваемого блоком 26, процесс будет происходить аналогичным образом.

Время проведения вакуумного массажа регулируется многопозиционным переключателем 32 путем его подключения к определенному выходу делителя 30. По истечении времени процесса на этом выходе появляется сигнал логической 1, который включает электрический двигатель 2 и генератор 28, обнуляет делители 24 и 25. В том случае, когда процедуру массажа необходимо прервать не дожидаясь прошествия установленного времени, можно воспользоваться ключом 34 СТОП.

Конструкция устройства исключает удержание вакуума в подаппликаторном пространстве при неполадках в системе электроснабжения. Особое выполнение системы управления биморфной пьезокерамической заслонкой, отличное от традиционной для электропневмопреобразователей типа "сопло-заслонка" (Джагупов Р.Г. Ерофеев А.А. Пьезокерамические элементы в приборостроении и автоматике, М. Машиностроение, 1986, с. 195), а именно принудительный ее изгиб в сторону перекрытия откачного сопла 42, позволяет быстро разгерметизировать подаппликаторное пространство.

Согласно проведенным испытаниям устройство для вакуумного массажа обеспечивает регулируемое пневмовоздействие в диапазоне разрежения от 3 КПа до 5 КПа в непрерывном или импульсном режимах с частотой следования импульсов 1,5-96 имп/мин и длительностью процедуры от 1 мин до 40 мин. Непрерывный режим работы устройства предназначен для постановки медицинских банок холодным способом.