蘇震 許懷宇 牛博競

摘要：現(xiàn)今，隨著社會的不斷進步，人們生活節(jié)奏的也在不斷加快，越來越多的人工作性質(zhì)發(fā)生了轉(zhuǎn)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(shù)人的生活狀態(tài)。長期久坐，下肢得不到很好的運動，會導(dǎo)致血液回流不暢，容易引起靜脈曲張，腰間盤突出，坐骨神經(jīng)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(fā)，也時常會誘發(fā)痤瘡，皰疹，前列腺炎、婦科疾病等一系列的并發(fā)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(huán)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(fēng)的狀態(tài)，所以時常會出現(xiàn)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(yán)重降低。

同時，新一輪科技和產(chǎn)業(yè)變革方興未艾，引發(fā)新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)的深度融合。在此過程中，許多與我們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的單一用品，逐步演變?yōu)闄C電一體化、智能網(wǎng)聯(lián)化的高科技產(chǎn)品，呈現(xiàn)出與能源、材料、電子等相關(guān)產(chǎn)業(yè)緊密相連、協(xié)同發(fā)展的趨勢。明確細分技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)和優(yōu)先級，形成集中優(yōu)勢資源重點攻關(guān)已經(jīng)成為了加快推進核心技術(shù)的發(fā)展的新方向。此外，熱電裝置被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品快速降溫和小型冰箱制冷等多個領(lǐng)域，但尚未被應(yīng)用至座墊和人體降溫領(lǐng)域。

1.擬解決的問題

有效緩解由悶濕而引發(fā)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(jīng)痛等病癥帶來的痛楚;通過對中草藥進行加熱，產(chǎn)生中草藥蒸汽，以實現(xiàn)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(nèi)實現(xiàn)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(chǎn)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?nèi)粘Ｉ畹那疤嵯聦崿F(xiàn)長期的保健功能和對慢性疾病的持續(xù)治療，有效節(jié)省患者去醫(yī)院就醫(yī)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(fù)用智能坐墊，該座墊的制冷和制熱功能借助半導(dǎo)體熱電元件實現(xiàn)，按摩借助扭曲管的特殊結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。

利用半導(dǎo)體材料的帕爾貼效應(yīng)，向半導(dǎo)體中通入直流電流，當(dāng)兩種不同半導(dǎo)體材料串聯(lián)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(xiàn)制冷和制熱的目的。該技術(shù)是一種產(chǎn)生負(fù)熱阻的制冷技術(shù)，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(fù)用智能冷暖座墊在結(jié)構(gòu)上將具有特殊外觀結(jié)構(gòu)的扭曲管與硅膠鑲合在一起，以實現(xiàn)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(huán)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(fù)，具體的實施方法如下所述。

將熱電現(xiàn)象、扭曲管、導(dǎo)熱硅脂和自動化控制技術(shù)結(jié)合應(yīng)用至康復(fù)用智能冷暖座墊之上。熱電現(xiàn)象是半導(dǎo)體在通電之后可以一端產(chǎn)生冷量，一端產(chǎn)生冷量的物理現(xiàn)象，熱電元件的冷熱端面可以通過控制流經(jīng)熱電元件的電流方向進行調(diào)整，座墊的制冷和制熱溫度可以通過調(diào)整流經(jīng)熱電元件的電流大小進行調(diào)節(jié)。

降溫功能的實現(xiàn)過程為：座墊循環(huán)系統(tǒng)之內(nèi)充注適量的冰河冷媒，當(dāng)冰河冷媒流經(jīng)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(huán)泵的作用下循環(huán)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(xiàn)降溫功能。

按摩功能的實現(xiàn)過程為：借助扭曲管的特殊外形結(jié)構(gòu)對人體進行按摩，通過采用導(dǎo)熱硅脂和扭曲管鑲合在一起的方法，以實現(xiàn)對按摩舒適度和力度的調(diào)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(xiàn)過程為：將中草藥包放置在扭曲管和導(dǎo)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(jié)論

隨著人們物質(zhì)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(fā)可以進行日常保健和且可以對慢性疾病進行持續(xù)治療和緩解的多功能生活用品顯得尤為重要，該類產(chǎn)品也有著和巨大的市場空間，因而開發(fā)該類產(chǎn)品成為了很多企業(yè)和機構(gòu)的努力方向。

本文所提出的的康復(fù)用智能座墊采用了熱電元件的制冷效應(yīng)和扭曲傳熱管的特殊結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)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(yīng)和電氣控制技術(shù)應(yīng)用結(jié)合運用，實現(xiàn)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(dǎo)熱硅脂和具有特殊外形結(jié)構(gòu)的扭曲管結(jié)合運用，實現(xiàn)了對人體的按摩力度與舒適度的優(yōu)化結(jié)合?；谝陨瞎δ芸梢杂行Ь徑饩徑鈵灊褚l(fā)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(jīng)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(xué)生，河南，單位：鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院，專業(yè)：化工過程機械

第二作者：許懷宇（1995.09.26），男，漢族，學(xué)生

第三作者：牛博競（1995.10.09），女，漢族，學(xué)生