РАЗРАБОТКА ТОЧЕЧНОГО ИГОЛЬЧАТОГО НАГРЕВАТЕЛЯ ДЛЯ
КОМПЛЕКСА ТЕРМОАБЛЯЦИИ
А.В. Дерр, студентка кафедры УИ
г. Томск, ТУСУР, derralina24@mail.ru
Научный руководитель Д.О. Пахмурин, доцент каф. ПрЭ, к.т.н
г. Томск, ТУСУР, pdo@ie.tusur.ru
В статье рассматривается структура точеного игольчатого нагревателя, а
также его основные характеристики. Определены главные составляющие
игольчатого
нагревателя
и
изучены
основные
свойства
используемых
материалов. Разработан опытный образец точечного игольчатого нагревателя
по описанной в статье технологии.
Ключевые слова: температура, точечный игольчатый нагреватель,
нагрев, прижигание нервных окончаний.
В настоящее время проблема боли в области позвоночника становится всѐ
более острой. С каждым годом всѐ больше людей обращаются в медицинские
учреждения с данным заболеванием. Официальная статистика Всемирной
организации здравоохранения сухо сообщает: различными болезнями опорнодвигательного аппарата (ОДА) страдает 80% населения. Большинство трудоспособного возраста, от 30 до 50 лет. И в отличие от многих других
патологий болезни ОДА не отступают при улучшении благосостояния и
качества жизни. Даже наоборот - по мере развития городской культуры они
распространяются все больше [1]. Именно поэтому данная тема актуальна и
требует рассмотрения.
Специалисты в данной области ищут новые способы воздействия на
данную проблему, и разрабатывают устройства лечения болезни. Одним из
таких устройств является комплекс точечной термоабляции (КТТ), который
оказывает воздействие на нервные окончания в области позвоночника.
Из
НИИ
онкологии
поступило
предложение
создать
точечный
игольчатый нагреватель, который грелся бы не на всей длине, а только на
кончике.
Данная работа имеет научную и практическую новизну, потому что таких
устройств ещѐ нет на отечественном рынке, а аналоги работают по другому
принципу и более затратные.
Техническое решение
Структура точечного игольчатого нагревателя достаточно сложная.
Снаружи она представлена в виде цилиндра с внешним диаметром 1,2 мм и
длиной от 6 до 10 см. Внутренняя составляющая нагревателя - это спай медной
проволоки и проволоки из нихрома, помещенный в корпус цилиндрической
формы с внутренним диаметром, равным 0,4 мм. Нихромовая проволока
длиной Ɩ=3 см и диаметром d=0,08 мм, обладающая большим удельным
сопротивлением, находится на кончике иглы. На нихром намотана тонким
слоем никелевая проволока диаметром d=0,19 мм и длиной Ɩ=7 см, которая
служит датчиком температуры. С ее помощью будут сняты данные о
температуре, которые будут переданы на микроконтроллер для дальнейшей
обработки.
Для
изоляции
контактов
на
месте
спая
использован
электроизоляционный лак КО-921, который выдерживает температуру до 250
°C.
Для работы был выбрана нихромовая проволока, которая будет
располагаться на кончике иглы, так как она обладает большим удельным
сопротивлением, чем медь.
Нихром
относится
к
классу
прецизионных
сплавов
с
высоким
электрическим сопротивлением, что определяет его применение в качестве
электрических нагревателей. Это сплав, состоящий из следующих элементов:
Ni (55-78%); Cr (15-23%); Mn (1,5%); остальное Fe [2].
Марки
Свойства
3
Плотность, г/см
Температура плавления, ℃
Удельное сопротивление, мкОмꞏм
Магнитность
Твердость, НВ
Удельная теплоемкость,кДж/кгꞏК при
25℃
Х20Н80
8,4
1400
Х15Н60
8,2
1390
1,0-1,1
Немагнитен
140-150
0,44
Таблица 1 – Свойства нихрома
0,46
Нихромовая
проволока,
обладая
значительно
большим
удельным
сопротивлением, чем медь, позволяет при подаче тока нагреваться именно
кончику иглы, а не всему еѐ корпусу, по которому и располагается медь.
Чтобы получать данные о температуре иглы в ходе операции при
непосредственном соприкосновении с телом человека, решено использовать
никелевую проволоку в качестве температурного датчика. Никелевая проволока
плотно намотана на нихромовую проволоку, которая позволяет снимать
температурные значения на кончике иглы в любой момент времени при
проведении операции.
Никель является жаропрочным и коррозионностойким металлом, что
определяет его применение в качестве конструкционного материала для
изделий, подверженных воздействию различных агрессивных сред в том числе
при повышенных температурах, а также подверженных механическим
нагрузкам при высоких температурах. Помимо этого, никель служит является
популярным легирующим элементом для сталей и сплавов [3].
Свойства
Плотность, г/см3
Температура плавления, °C
Удельное сопротивление, мкОм м
Теплопроводность, Вт/(мꞏK)
Удельная теплоемкость,кДж/кг К при 25°C
Значение
8,902
1453
0,0684
90,9
0,443
Таблица 2 – Свойства никеля
Таким образом, удалось разработать и создать точечный игольчатый
нагреватель особой конструкции, в котором нагрев происходит исключительно
на кончике иглы, где находится нихромовая проволока, служащая датчиком
температуры в данном устройстве. С проволоки считывается значение
сопротивления в момент непосредственного взаимодействия иглы с телом
человека, которое затем пересчитывается в значение температуры. Наглядный
опытный образец представлен на рисунке 1.
Рис. 1- Строение игольчатого нагревателя
Заключение
В результате, получено общее представление о системе, были изучены
свойства нихромовой и никелевой проволоки, подобраны необходимые
материалы для создания устройства. Разработан игольчатый нагреватель
особой конструкции, в которой нагревается лишь кончик иглы, а не весь ее
корпус.
Благодаря
использованию
никелевой
проволоки
в
качестве
температурного датчика, был решен главный вопрос о значении температуры в
ходе операции при непосредственном соприкосновении точечного игольчатого
нагревателя с телом человека.
Литература
1.
Боли в спине признали «офисным синдромом». «Ведомости»: -
[газета] Москва– 2014 – № 11 от 14.11.2014, стр. 1.
2.
«Метотехника».
Прецизионный
сплав
нихром.
[Электронный
ресурс]. – Режим доступа http://www.metotech.ru/nihrom-opisanie.htm (Дата
обращения 17.10.2019).
3.
«Метотехника». Металл никель. [Электронный ресурс]. – Режим
доступа https://www.metotech.ru/nikel-opisanie.htm (Дата обращения 17.10.2019
г.)
Отзывы:
Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв