Портативний ручний пристрій для нанесення ворсового покриття на зону поверхні людського тіла

1. Портативний ручний пристрій для нанесення ворсового покриття на зону поверхні людського тіла, який включає корпус у формі жезла з діелектричного матеріалу з контейнером для флока, розміщене всередині корпусу джерело високовольтної напруги, засіб ручного керування джерелом високовольтної напруги, причому високовольтний контакт джерела високовольтної напруги електри C2 2 96913 1 3 руху у ньому орієнтуються і рухаються уздовж його силових ліній у напрямку другого електрода, який розташовують у контакті з поверхнею, що підлягає оброблянню або є цією поверхнею. Відомі стаціонарні і ручні флокатори. Останні виконані у вигляді жезла з контейнером для флока, який оператор тримає в одній руці і на якому розташований принаймні один орган ручного управління, наприклад кнопка. Високовольтна напруга, що створюється флокатором, є небезпечною для людини. Проте за рахунок заходів, що приймаються при роботі з флокаторами, таку небезпеку суттєво знижують. Реально напруга ручних флокаторів досягає 70 кВ. Більшість ручних флокаторів, представлених на ринку та у літературі, живляться від промислової мережі 220 В, причому високовольтне джерело звичайно розташоване в окремому блоці, високовольтний вихід якого підключений до електрода усередині контейнера з флоком, і отже мають додаткові пов'язані з цим складність та небезпеку. Звичайно вважається, що напруженість електростатичного поля повинна бути постійною протягом часу нанесення покриття. Для створення таких напруг використовують помножувачі напруги, високовольтні трансформатори з випрямлячами та інші пристрої, причому чим більше напруга, тим складніше і дорожче високовольтне джерело. Найближчим аналогом пристрою, що заявляється, є технічне рішення за патентною заявкою США № 2010224126, опубл. 09.09.2010 р., у якій описаний ручний портативний електростатичний пристрій для флокування, який містить корпус, що має форму жезла, електростатичний генератор у вигляді генератора Ван де Граафа, розміщений у вказаному корпусі, і контейнер для флока з кришкою, що виконана з можливістю пропускання флока. Недоліком вказаного пристрою є його складність, яка призводить до високої вартості, невизначеність і неконтрольованість напруги, що створюється генератором, яка може бути досить велика і тому небезпечна, і невисока надійність, обумовлена наявністю деталей і вузлів, що рухаються, труться і обертаються. В основу винаходу поставлена задача створення більш безпечного, простого і надійного портативного ручного флокатора для нанесення ворсового покриття на визначену зону поверхні людського тіла. Поставлена задача вирішується тим, що у портативному ручному пристрої для нанесення ворсового покриття на зону поверхні людського тіла, який включає корпус у формі жезла з діелектричного матеріалу з контейнером для флока, розміщене всередині корпусу джерело високовольтної напруги, засіб ручного керування джерелом високовольтної напруги, причому високовольтний контакт джерела високовольтної напруги електрично з'єднаний з електродом, розташованим всередині контейнера, контейнер має вихідний отвір, закритий проникною для флока сіткою з діелектричного матеріалу, згідно з винаходом, джерело високовольтної напруги виконане з можливістю генерувати 96913 4 ряд високовольтних імпульсів протягом часу нанесення покриття, а засіб ручного керування виконаний з можливістю ініюцювати генерування та/або припинення дії кожного з них за командою оператора. Оскільки флок в контейнері скупчується і злежується, під час нанесення покриття пристрій (флокатор) необхідно час від часу струшувати, причому у момент струшування вихід флока з флокатора найбільший, але згодом він зменшується практично до нуля. Експериментально встановлено, що час покриття певної поверхні, наприклад нігтя, практично залежить не стільки від часової функції електростатичного поля, скільки від частоти струшування флока. Отже генерування декількох однополярних високовольтних імпульсів протягом часу нанесення покриття зменшує загальний час дії електростатичного поля і тим самим підвищує безпечність пристрою. Генерування однополярних високовольтних імпульсів забезпечує електризацію і поляризацію волокон у контейнері протягом дії принаймні першого імпульсу і достатню взаємодію заряджених і поляризованих волокон не тільки у процесі руху від контейнера до поверхні, що покривається, а також і після досягнення ними поверхні. Тобто навіть, якщо волокно досягло поверхні у відсутності електростатичного поля і ще не приклеєне до адгезійної поверхні, воно здатне під дією поля протягом імпульсу розташуватися вздовж силових ліній поля і ввіткнутися у такому положенні в адгезійну поверхню. Оскільки до стійкості покриття зон людського тіла не пред'являються дуже великі вимоги, таких імпульсів, як показали експерименти і як буде описане нижче у прикладах, достатньо для одержання привабливої ворсової поверхні. Важливо, щоб перші волокна флока, в моменти, коли вони досягають поверхні, що покривається, були під дією електростатичного поля, щоб приклеїтися перпендикулярно поверхні. Тоді здебільшого інші волокна будуть так чи інакше або самі проходити між ними, або орієнтуватися відповідним чином у полі, навіть, якщо вони лягли, але не приклеїлися. Важливою перевагою винаходу є можливість зменшити високовольтну напругу при вертикальному розташуванні флокатора над поверхнею, що покривається (а саме таке розташування передбачається, виходячи з призначення пристрою, згідно з винаходом), оскільки волокна рухаються вниз у бік поверхні під дією сили тяжіння, і тому роль електростатичного поля зводиться тільки до орієнтації волокон, що вимагає значно меншої напруженості поля, ніж для руху, наприклад, у горизонтальному напрямку чи вверх. Експерименти показують, що при відстані між електродами 5-10 см для цього потрібна напруга не більше 10 кВ. Отже це ще одне джерело підвищення безпеки як оператора, так і людини, поверхню тіла якої покривають. У кращому конкретному варіанті здійснення флокатора, згідно з винаходом, імпульсним джерелом високовольтної напруги є п'єзоелемент, а флокатор додатково містить засіб деформування 5 п'єзоелемента. Такий п'єзоелемент може бути виконаний у формі двох стовпчиків з п'єзокераміки з металевою пластиною між їх торцями на кшталт п'єзоелемента кухонної запальнички. Стовпчики попередньо підтиснуті один до одного. При здавлюванні стовпчиків, за рахунок прямого п'єзоелектричного ефекту на зовнішніх торцях стовпчиків створюється високовольтна залежна від тиску напруга відносно металевої пластини між ними. Зі зняттям тиску, а також за рахунок стікання заряду напруга зменшується, і отже створюється імпульс напруги. Завдяки дуже простій конструкції, невеликій масі і об'єму і невеликій вартості п'єзоелемента, з'являється можливість виготовити простий, легкий, невеликий і дешевий ручний флокатор. У конкретному варіанті виконання заявленого флокатора засіб деформування виконаний дуже простим чином - як важіль, виведений назовні корпусу. Задача струшування флокатора може бути вирішена шляхом описаного вище ручного струшування або за допомогою вмонтованого у корпус флокатора вібратора, який може бути або механічним пристроєм або електромеханічним пристроєм, що живиться від низьковольтного джерела живлення, яке разом із засобом його включення також може бути розташоване усередині корпусу флокатора. Конкретний варіант виконання пристрою представлений на кресленнях, а саме: - на фіг. 1 схематично представлений пристрій, згідно з винаходом, для нанесення ворсового покриття (флокатор); - на фіг. 2 представлені графіки процесу покриття поверхні. - на фіг. 3 представлена фотографія поверхні накладного нігтя з покриттям з флока. На фіг. 1 зображений флокатор, який містить корпус 1 з діелектричного матеріалу з приєднаним до нього контейнером 2. Всередині корпусу 1 розташоване джерело високовольтної напруги у вигляді п'єзоелемента, який включає два стовпчики 3,4 з п'єзоелектрика, наприклад, з п'єзокераміки, і розташовану між ними металеву пластину 5. Засіб деформування п'єзоелемента включає приєднану до стінки корпусу 1 металеву основу 6 з опорою 7 і шарнірно приєднаний до неї важіль 8, кінець якого у вигляді рукоятки проходить назовні корпусу 1. На важелі 8 та на опорі 7 розташовані натискачі 9,10, які у неробочому стані підтискають стовпчики 3,4 один до одного. Крім того, всередині корпусу розташовані вібратор 11 з джерелом живлення усередині (не показане) і вимикач 12, який керує джерелом живлення вібратора. Металева пластина 5 високовольтним кабелем підключена безпосередньо до першого електрода 13, який розташований всередині контейнера 2, а основа 6 низьковольтним проводом підключена до другого електрода 14. Усередині контейнера 2 розташований флок 15, а контейнер 2 закритий сіткою 16 з діелектричного матеріалу. Пристрій працює таким чином. Флокатор розташовують над покритою адгезійною речовиною зоною поверхні людини, яку необхідно покрити 96913 6 флоком, наприклад нігтем, яка покрита адгезійною речовиною. Під чи поряд з вказаною поверхнею розташовують другий електрод 14. З вихідного отвору контейнера 2 після короткочасного струшування вібратором 11 через сітку 16 починає виходити заряджені першим електродом 13 волокна флока 15, які рухаються в напрямку вказаної зони під дією сил тяжіння. Далі натискають на рукоятку важеля 8, натискачі 9,10 натискають на стовпчики 3,4, внаслідок чого виникає деформація п'єзоелемента і створюється високовольтна імпульсна напруга, яка прикладається до електродів 13,14. Тривалість імпульсу визначається часом надавлювання на рукоятку важеля 8 і стіканням заряду з п'єзоелемента за рахунок заряджання часток, іонізації повітря та т. ін. Під час високовольтного імпульсу волокна флока заряджаються і рухаються уздовж силових ліній створеного електростатичного поля. Оскільки волокна флока не тільки заряджені, а ще й поляризовані, вони при генеруванні високовольтного імпульсу розташовуються уздовж силових ліній поля, практично перпендикулярно поверхні, що обробляється. При досягненні поверхні орієнтовані уздовж силових ліній поля волокна одним кінцем втикаються у шар адгезійної речовини і залишаються у такому стані. Волокна, які не орієнтовані уздовж силових ліній поля, також можуть попадати на шар адгезійної речовини, причому частина з них, що падає на вказаний шар під кутом, під дією наступного імпульсу за рахунок їх поляризації приймає перпендикулярне до поверхні положення. З часом і кількістю імпульсів напруги кількість часток, що має таке положення, збільшується і досягає певної величини, яка характеризує привабливий вигляд поверхні, покритої ворсом. Волокна, що не приклеїлися до адгезійного шару, далі видаляються, наприклад, шляхом здування або пилососом. На фіг. 2 представлені побудовані на основі експериментальних спостережень графіки часових функцій відносної витрати флока з контейнера 2 (крива 1), високовольтної напруги (крива 2) і відносної кількості волокон, які приклеєні одним кінцем до адгезійної речовини, тобто які приймають участь у створенні вигляду поверхні (крива 3). Тривалість імпульсів високовольтної напруги порядку декількох секунд, тривалість процесу нанесення покриття - декілька десятків секунд. Крива 1 відповідає ситуації, коли направлений вниз флокатор струшується у моменти t1,t4,t7, коли оператор, що стежить за витратою флока, вважає це необхідним. Знову ж таки у моменти t2,t3,t5,t6,t8,t9, що визначаються оператором, він ініціює генерування імпульсів високовольтної напруги (крива 2), які викликають орієнтацію волокон уздовж силових ліній поля, як тих, що рухаються у напрямку поверхні, так і тих, що знаходяться на поверхні і ще здатні до такого орієнтування. Отже протягом дії імпульсів відносна кількість волокон (крива 3), правильно зорієнтованих на поверхні, зростає і зрештою досягає кількості, достатньої для створення необхідного вигляду поверхні, представленого на фіг. 3. Крива 4 для тієї ж величини, що і крива 3, побудована у припущенні постійного електростатич 7 ного поля протягом такого ж часу нанесення покриття при такій самій функції витрати флока (крива 1). Таким чином, за рахунок імпульсного характеру електростатичного поля, точніше, наявності проміжків часу без електростатичного поля, підвищується безпека як оператора, так і пацієнта. Використання за джерело високовольтної напруги п'єзоелемента дозволяє суттєво спростити конструкцію і вартість флокатора, а також зменшити масу флокатора і підвищити його надійність у порівнянні з відомим пристроєм. Зазначимо, що при використанні малопотужного джерела високовольтної напруги, нездатного створювати небезпечні для людини струм при 96913 8 пробиванні напруги на тіло людини, такого, наприклад, як п'єзоелемент, між першим електродом і найближчою до нього поверхнею може бути створена достатня для флокування напруженість поля за рахунок явища електризації через вплив і без розташування під чи поряд з поверхнею, що покривається, другого електрода. Таким чином, створений ручний портативний флокатор, який за рахунок створення імпульсного електростатичного поля має підвищену безпечність, і який, при використанні п'єзоелемента як джерела імпульсів високовольтної напруги, є більш легким, простим і дешевим пристроєм для нанесення флока на визначену зону поверхні людського тіла. 9 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 96913 Підписне 10 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601