一種多功能康復座墊的應用分析

蘇震 許懷宇 牛博競

摘要：現今，隨著社會的不斷進步，人們生活節奏的也在不斷加快，越來越多的人工作性質發生了轉變。上下班開車，全天長期久坐辦公室，運動的時間越來越少，除了睡覺和吃飯的時間之外，其余時間大多都在座椅之上度過，成為了大多數人的生活狀態。長期久坐，下肢得不到很好的運動，會導致血液回流不暢，容易引起靜脈曲張，腰間盤突出，坐骨神經痛等難以治愈的腰背病癥。同時，長期久坐因臀部的熱量不能得到及時的散發，也時常會誘發痤瘡，皰疹，前列腺炎、婦科疾病等一系列的并發性病癥。

此外，對于長期坐輪椅的病患群體來說，因行動不便，所以肌肉得不到放松，血液循環不暢，因而更容易患上腰肌勞損和靜脈曲張等疾病，也很難接受足療、桑拿等非吃藥性的中草藥熏蒸保健治療。同時，由于臀部與輪椅接觸的地方容易出汗，長時間難以保持干燥通風的狀態，所以時常會出現舊病未愈，又患上了男科或婦科疾病的情況，加重了患者的痛楚，使我們的幸福感嚴重降低。

同時，新一輪科技和產業變革方興未艾，引發新一代信息技術與制造技術的深度融合。在此過程中，許多與我們日常生活息息相關的單一用品，逐步演變為機電一體化、智能網聯化的高科技產品，呈現出與能源、材料、電子等相關產業緊密相連、協同發展的趨勢。明確細分技術的發展目標和優先級，形成集中優勢資源重點攻關已經成為了加快推進核心技術的發展的新方向。此外，熱電裝置被廣泛應用于電子產品快速降溫和小型冰箱制冷等多個領域，但尚未被應用至座墊和人體降溫領域。

1.擬解決的問題

有效緩解由悶濕而引發的皰疹，痤瘡等皮膚疾病;深度防治由久坐而引起的男科及婦科疾病;全面防治因血液流動不暢而引起的靜脈曲張等病癥;緩解病患者由腰肌勞損，坐骨神經痛等病癥帶來的痛楚;通過對中草藥進行加熱，產生中草藥蒸汽，以實現可以進行實時保健的目的，解決了因工作較忙而不能進行保健的問題。

2.解決問題的方法

2.1解決問題的原理

座墊是人們工作生活中使用最多的生活用品之一，向座墊上添加保健和治療功能，可以在最短的時間內實現理想的保健和治療目的。所以在座墊上附加上按摩和散熱功能可有效緩解因久坐引起的病癥，在座墊上增添加熱的功能，以產生中草藥蒸汽，進而將中草藥蒸汽送入人體，可以借助中草藥熏蒸治療在不影響人們日常生活的前提下實現長期的保健功能和對慢性疾病的持續治療，有效節省患者去醫院就醫的時間。同時可以有效地防治由久坐而引起的痤瘡，皰疹，婦科疾病，男科疾病，腰肌勞損，靜脈曲張等難以治愈的疾病。因而本文提出了一種康復用智能坐墊，該座墊的制冷和制熱功能借助半導體熱電元件實現，按摩借助扭曲管的特殊結構實現。

利用半導體材料的帕爾貼效應，向半導體中通入直流電流，當兩種不同半導體材料串聯成的電偶時，電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，可以實現制冷和制熱的目的。該技術是一種產生負熱阻的制冷技術，其特點是無運動部件，可靠性也比較高。

2.2解決問題的具體方法

康復用智能冷暖座墊在結構上將具有特殊外觀結構的扭曲管與硅膠鑲合在一起，以實現對人體進行更為人性化的按摩，在功能上可以將人體臀部保持在一個相對清爽的溫度環境，也可以對人體的臀部進行實時加熱，將治療各種疾病的中草藥蒸汽送入人體，幫助長期使用輪椅的患者緩解痛楚，甚至早日恢復，具體的實施方法如下所述。

將熱電現象、扭曲管、導熱硅脂和自動化控制技術結合應用至康復用智能冷暖座墊之上。熱電現象是半導體在通電之后可以一端產生冷量，一端產生冷量的物理現象，熱電元件的冷熱端面可以通過控制流經熱電元件的電流方向進行調整，座墊的制冷和制熱溫度可以通過調整流經熱電元件的電流大小進行調節。

降溫功能的實現過程為：座墊循環系統之內充注適量的冰河冷媒，當冰河冷媒流經人體與座墊接觸的部分時，便會吸收人體臀部的熱量，因而溫度升高。之后冰河冷媒在小型循環泵的作用下循環至熱電元件處獲得冷量降溫后，再次回到座墊處進行吸熱，以實現降溫功能。

按摩功能的實現過程為：借助扭曲管的特殊外形結構對人體進行按摩，通過采用導熱硅脂和扭曲管鑲合在一起的方法，以實現對按摩舒適度和力度的調整，以緩解扭曲管外部過于凹凸而引起的不舒服感。

加熱藥蒸功能的實現過程為：將中草藥包放置在扭曲管和導熱硅膠之間，切換熱電元件的電流方向，使熱電元件可以對冰河冷媒進行加熱，借助冰河冷媒將草藥加熱。

3.結論

隨著人們物質生活水平的不斷提升，人們也越來越重視健康和保健問題。同時，因工作和生活壓力的不斷增大，人們身體之上的健康問題也越來越多，因而開發可以進行日常保健和且可以對慢性疾病進行持續治療和緩解的多功能生活用品顯得尤為重要，該類產品也有著和巨大的市場空間，因而開發該類產品成為了很多企業和機構的努力方向。

本文所提出的的康復用智能座墊采用了熱電元件的制冷效應和扭曲傳熱管的特殊結構，實現了一個座墊可以同時對人體進行按摩、制冷和保健;將熱電元件的熱電效應和電氣控制技術應用結合運用，實現了對座墊溫度的高低和制冷、加熱時間進行精確控制;將外形多變的導熱硅脂和具有特殊外形結構的扭曲管結合運用，實現了對人體的按摩力度與舒適度的優化結合。基于以上功能可以有效緩解緩解悶濕引發的皰疹，痤瘡等皮膚疾病;防治久坐引起的男科及婦科疾病;緩解腰肌勞損，坐骨神經痛等病癥帶來的痛楚，防治靜脈曲張等病癥;對座墊中的中草藥進行加熱，進行實時保健，解決了保健耽誤時間的問題。

作者簡介：

第一作者：蘇震（1994.07.17），男，漢族，學生，河南，單位：鄭州大學化工與能源學院，專業：化工過程機械

第二作者：許懷宇（1995.09.26），男，漢族，學生

第三作者：牛博競（1995.10.09），女，漢族，學生