一种多功能康复座垫的应用分析

苏震 许怀宇 牛博竞

摘要：现今，随着社会的不断进步，人们生活节奏的也在不断加快，越来越多的人工作性质发生了转变。上下班开车，全天长期久坐办公室，运动的时间越来越少，除了睡觉和吃饭的时间之外，其余时间大多都在座椅之上度过，成为了大多数人的生活状态。长期久坐，下肢得不到很好的运动，会导致血液回流不畅，容易引起静脉曲张，腰间盘突出，坐骨神经痛等难以治愈的腰背病症。同时，长期久坐因臀部的热量不能得到及时的散发，也时常会诱发痤疮，疱疹，前列腺炎、妇科疾病等一系列的并发性病症。

此外，对于长期坐轮椅的病患群体来说，因行动不便，所以肌肉得不到放松，血液循环不畅，因而更容易患上腰肌劳损和静脉曲张等疾病，也很难接受足疗、桑拿等非吃药性的中草药熏蒸保健治疗。同时，由于臀部与轮椅接触的地方容易出汗，长时间难以保持干燥通风的状态，所以时常会出现旧病未愈，又患上了男科或妇科疾病的情况，加重了患者的痛楚，使我们的幸福感严重降低。

同时，新一轮科技和产业变革方兴未艾，引发新一代信息技术与制造技术的深度融合。在此过程中，许多与我们日常生活息息相关的单一用品，逐步演变为机电一体化、智能网联化的高科技产品，呈现出与能源、材料、电子等相关产业紧密相连、协同发展的趋势。明确细分技术的发展目标和优先级，形成集中优势资源重点攻关已经成为了加快推进核心技术的发展的新方向。此外，热电装置被广泛应用于电子产品快速降温和小型冰箱制冷等多个领域，但尚未被应用至座垫和人体降温领域。

1.拟解决的问题

有效缓解由闷湿而引发的疱疹，痤疮等皮肤疾病;深度防治由久坐而引起的男科及妇科疾病;全面防治因血液流动不畅而引起的静脉曲张等病症;缓解病患者由腰肌劳损，坐骨神经痛等病症带来的痛楚;通过对中草药进行加热，产生中草药蒸汽，以实现可以进行实时保健的目的，解决了因工作较忙而不能进行保健的问题。

2.解决问题的方法

2.1解决问题的原理

座垫是人们工作生活中使用最多的生活用品之一，向座垫上添加保健和治疗功能，可以在最短的时间内实现理想的保健和治疗目的。所以在座垫上附加上按摩和散热功能可有效缓解因久坐引起的病症，在座垫上增添加热的功能，以产生中草药蒸汽，进而将中草药蒸汽送入人体，可以借助中草药熏蒸治疗在不影响人们日常生活的前提下实现长期的保健功能和对慢性疾病的持续治疗，有效节省患者去医院就医的时间。同时可以有效地防治由久坐而引起的痤疮，疱疹，妇科疾病，男科疾病，腰肌劳损，静脉曲张等难以治愈的疾病。因而本文提出了一种康复用智能坐垫，该座垫的制冷和制热功能借助半导体热电元件实现，按摩借助扭曲管的特殊结构实现。

利用半导体材料的帕尔贴效应，向半导体中通入直流电流，当两种不同半导体材料串联成的电偶时，电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷和制热的目的。该技术是一种产生负热阻的制冷技术，其特点是无运动部件，可靠性也比较高。

2.2解决问题的具体方法

康复用智能冷暖座垫在结构上将具有特殊外观结构的扭曲管与硅胶镶合在一起，以实现对人体进行更为人性化的按摩，在功能上可以将人体臀部保持在一个相对清爽的温度环境，也可以对人体的臀部进行实时加热，将治疗各种疾病的中草药蒸汽送入人体，帮助长期使用轮椅的患者缓解痛楚，甚至早日恢复，具体的实施方法如下所述。

将热电现象、扭曲管、导热硅脂和自动化控制技术结合应用至康复用智能冷暖座垫之上。热电现象是半导体在通电之后可以一端产生冷量，一端产生冷量的物理现象，热电元件的冷热端面可以通过控制流经热电元件的电流方向进行调整，座垫的制冷和制热温度可以通过调整流经热电元件的电流大小进行调节。

降温功能的实现过程为：座垫循环系统之内充注适量的冰河冷媒，当冰河冷媒流经人体与座垫接触的部分时，便会吸收人体臀部的热量，因而温度升高。之后冰河冷媒在小型循环泵的作用下循环至热电元件处获得冷量降温后，再次回到座垫处进行吸热，以实现降温功能。

按摩功能的实现过程为：借助扭曲管的特殊外形结构对人体进行按摩，通过采用导热硅脂和扭曲管镶合在一起的方法，以实现对按摩舒适度和力度的调整，以缓解扭曲管外部过于凹凸而引起的不舒服感。

加热药蒸功能的实现过程为：将中草药包放置在扭曲管和导热硅胶之间，切换热电元件的电流方向，使热电元件可以对冰河冷媒进行加热，借助冰河冷媒将草药加热。

3.结论

随着人们物质生活水平的不断提升，人们也越来越重视健康和保健问题。同时，因工作和生活压力的不断增大，人们身体之上的健康问题也越来越多，因而开发可以进行日常保健和且可以对慢性疾病进行持续治疗和缓解的多功能生活用品显得尤为重要，该类产品也有着和巨大的市场空间，因而开发该类产品成为了很多企业和机构的努力方向。

本文所提出的的康复用智能座垫采用了热电元件的制冷效应和扭曲传热管的特殊结构，实现了一个座垫可以同时对人体进行按摩、制冷和保健;将热电元件的热电效应和电气控制技术应用结合运用，实现了对座垫温度的高低和制冷、加热时间进行精确控制;将外形多变的导热硅脂和具有特殊外形结构的扭曲管结合运用，实现了对人体的按摩力度与舒适度的优化结合。基于以上功能可以有效缓解缓解闷湿引发的疱疹，痤疮等皮肤疾病;防治久坐引起的男科及妇科疾病;缓解腰肌劳损，坐骨神经痛等病症带来的痛楚，防治靜脉曲张等病症;对座垫中的中草药进行加热，进行实时保健，解决了保健耽误时间的问题。

作者简介：

第一作者：苏震（1994.07.17），男，汉族，学生，河南，单位：郑州大学化工与能源学院，专业：化工过程机械

第二作者：许怀宇（1995.09.26），男，汉族，学生

第三作者：牛博竞（1995.10.09），女，汉族，学生