Введение к работе
Актуальность темы
В последнее время в различных областях отечественной науки и техники все более четко прослеживается тенденция к расширению сфер использования разнообразных разработок и технологий. При этом достаточно высокий процент этих разработок находит свое применение в области медицинской техники. Последнее обстоятельство породило большое число приборов и устройств, разрабатываемых и производимых на предприятиях, по роду своей деятельности не связанных с медицинским приборостроением, но тем не менее при активном сотрудничестве с различными медицинскими центрами создающих вполне конкурентноспособные изделия, обеспечивающие возможность для автоматизации целого ряда медицинских манипуляций. В особенности это касается разработки устройств для проведения ряда физиотерапевтических процедур, во многих случаях способных при относительной простоте конструкции обеспечить большую эффективность воздействия.
Широкое распространение получают разработки, касающиеся воздействия на так называемые биологически активные точки (БАТ) -локальные области, расположенные на теле человека и являющиеся проекциями его внутренних органов. При этом наиболее физиологичным методом аппаратного воздействия на БАТ может являться вибрационно-вакуумная акупрессура, принцип осуществления которой схож с вибрационно-вакуумным массажем, но воздействие должно осуществляться с большей локализацией (площадь воздействия должна
быть соизмерима с площадью точки, составляющей не более 2,5 мм ). Рефлексотерапевтами для этих целей обычно применяются все те же аппараты для вибрационно-вакуумного массажа общего назначения, которые дают положительный эффект, но обладают при этом целым рядом недостатков, основным из которых является малая частота воздействия (до 2 Гц), снижающая терапевтический эффект (для повышения эффективности частота воздействия должна достигать 20 Гц). Также для повышения эффективности оказывается необходимым осуществлять автоматическое изменение частоты в процессе воздействия с целью исключения явления аккомодации. Анализ патентной литературы показал, что устройства, обладающие вышеперечисленным набором качеств, на сегодняшний день отсутствуют, а аппараты общего назначения, используемые для воздействия на БАТ, не предназначенные для акупрессурного воздействия, не дают того эффекта, который может быть получен при условии соблюдения вышеперечисленных требований.
Таким образом, настоящая работа связана с актуальной задачей разработки устройства для вибрационно-вакуумной акупрессуры с возможностью плавного изменения частоты выходного сигнала в процессе воздействия. В работе рассмотрен пневмопривод, назначением которого является преобразование статического избыточного давления в импульсы избыточного давления и разрежения с переменной частотой, передающиеся по линии связи и воздействующие на эластичную мембрану, которой может быть представлена кожа человека.
Цели работы заключаются в разработке устройства для вибрационно-вакуумной акупрессуры с пневмоприводом, способного
обеспечить выходной сигнал переменной частоты со следующими характеристиками.
Диапазоны изменения частот выходного
сигнала, f, Гц 8...13;
Частота модулирующего сигнала, f„, Гц 0,05...0,1.
Диапазон изменения амплитуды выходного
сигнала, Р„ КПа: 5...30,
избыточного давления 5...30,
разрежения
а также в построении различных систем более широкого назначения на базе разработанного устройства.
В ходе работы решались следующие іадачи.
Анализ существующих схем приводов, применяемых для вибрационно-вакуумного воздействия на БАТ, выявление их достоинств и недостатков.
Выявление возможностей реализации пневматического привода устройства.
Исследование динамических характеристик основных элементов устройства.
Исследование динамических характеристик линии связи, служащей для передачи выходного сигнала к пациенту.
Построение различных систем более широкого назначения, реализованных на базе разработанного устройства.
Методы исследования
При теоретическом исследовании характеристик элементов пневмопривода использовались методы математического моделирования,
законы газодинамики. Экспериментальные исследования проводились с использованием электронных измерительных средств и измерительной пневмоаппаратуры.
Научная новизна
Определены условия, и найдены основополагающие закономерности для разработки схем устройств, позволяющих осуществлять воздействие на точки акупрессуры и эластичные покрытия.
Получены аналитические зависимости, характеризующие влияние различных факторов на характеристики выходного сигнала струйного генератора импульсов высокой частоты, являющегося одним из основных элементов схемы.
Выявлена возможность использования блока струйных эжекторов в динамическом режиме в качестве источника знакопеременного пневматического сигнала.
Рассмотрена математическая модель неустановившегося движения воздуха в пневматической цепи как сжимаемой среды, и учтены характеристики кожи пациента, рассматриваемой как мембрана Модель позволяет получить конечные зависимости в виде системы линейных уравнений и сократить время счета, что дает возможность рассмотреть большее количество вариантов.
Практическая значимость работы
Разработаны методика расчета динамических характеристик основных
элементов схемы устройства для вибрационно-вакуумной акупрессуры
и ряд конструктивных решений, позволяющих осуществить
практическую реализацию устройства.
Разработаны схемы медицинских устройств различного назначения, основанные на принципе создания пульсаций давления в насадке средствами пневмоавтоматики.
Апробация работы
Основные результаты апробированы на 52-й Научно-методической и Научно-исследовательской конференции МАДИ, Москва, 1994; на Международной научно-технической конференции, посвященной 80-летию кафедры гидравлики МВТУ, Москва, 1994; на 53- й Научно-методической и Научно-исследовательской конференции МАДИ-ТУ, Москва, 1995; Международной научно-технической конференции "Гидропневмоавтоматика и гидропривод", Ковровский технологический институт, г.Ковров, 1995; на заседании кафедры "Гидравлика и гидроприводы" Волгоградского политехнического института, г.Волгоград, 1995, на Всероссийском совещании по пневмоавтоматике, Институт проблем управления, г. Москва, 1996, на заседании кафедры Гидропневмоавтоматики и гидропривода МАДИ, Москва, 1996.
Публикации
Основные материалы диссертации опубликованы в 6 печатных работах.
Объем и структура работы