專利名稱：基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光譜治療儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光譜治療儀器。
背景技術(shù)：
灸法，是采用以艾絨為主要材料制成的艾炷或艾條，點(diǎn)燃后熏灼腧穴來防治疾病的一種方法。長時期來，臨床上與針法配合應(yīng)用，故合稱“針灸”。《靈樞·官能》篇說“針?biāo)粸?，灸之所宜”；《醫(yī)學(xué)入門》說凡病“藥之不及，針之不到，必須灸之?！本赋鼍姆ǖ闹匾饔?。
艾的性能，據(jù)《本草從新》記載“艾葉苦辛，生溫熟熱，純陽之性，能回垂絕之元陽，通十二經(jīng)，走三陰，理氣血，逐寒濕，暖子宮，止諸血，溫中開郁，調(diào)經(jīng)安胎……以之灸火，能透諸經(jīng)，而除百病。”由于艾葉性質(zhì)的溫暖，所以能振扶氣陽，能通行諸經(jīng)，調(diào)理氣血，辛主散寒，苦主燥濕，故以此作為施灸的燃料。此外，艾絨還有一個特點(diǎn)，就是燃燒時火力溫和，能直透皮膚、肌肉的深處，若以其他物品代替，則往往使人灼痛難忍，而且效果也不如艾絨的顯著。
不同的艾絨對皮膚刺激的感覺也有區(qū)別，優(yōu)質(zhì)絨，燃燒速度較緩，在皮膚上的熱感是由輕至重達(dá)到灼痛緩慢地進(jìn)行，溫?zé)釙r間長，熱滲透力較強(qiáng)，因此療效較好。劣質(zhì)絨燃燒速度快，感覺即溫則痛，滲透力較弱。
不同的艾會有不同的灸療效果，不同的艾絨對皮膚刺激的感覺也有區(qū)別，優(yōu)質(zhì)絨，燃燒速度較緩，在皮膚上的熱感由輕至重達(dá)到灼痛緩慢地進(jìn)行，溫?zé)釙r間長，熱滲透力較強(qiáng)。因此療效好。劣質(zhì)絨燃燒速度快，感覺即溫則痛，滲透力較弱，所以歷來針灸家強(qiáng)調(diào)應(yīng)用祈艾和陳艾。
從工程角度看，艾灸就是一個具有特定光譜的熱(光)源，這種熱(光)源主要特點(diǎn)是穿透能力較強(qiáng)，透入人體組織較深。
眾所周知在光譜中，波長760毫微米到400微米一段稱為醫(yī)用紅外線，根據(jù)波長不同又可分成近紅外線和遠(yuǎn)紅外線兩部分。波長760毫微米到1.5微米，這段波長的紅外線穿透能力強(qiáng)，透入人體組織較深，并且有明顯的光電作用和光化學(xué)作用，一般來講，穿透深度達(dá)到10毫米以上。波長1.5微米到400微米，這段波長的紅外線穿透能力較弱，只能透入人體組織0.5～2毫米，遠(yuǎn)紅外照射能引起分子和分子中的原子旋轉(zhuǎn)或振動加強(qiáng)，引起分子動能的改變，從而產(chǎn)生熱。
用現(xiàn)代技術(shù)手段復(fù)現(xiàn)傳統(tǒng)中醫(yī)艾灸是一個吸引人的研究課題。也是發(fā)明專利的熱點(diǎn)問題。有關(guān)灸(灸療)方面的專利主要為兩類一類是電子灸、激光灸和光電灸；另一類是紅光治療儀和紅光燒傷治療儀。
現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是①沒有明確傳統(tǒng)艾灸熱輻射特性與現(xiàn)有專利技術(shù)中發(fā)光器的熱輻射關(guān)系，沒有定量給出兩者的相似關(guān)系和發(fā)光器光譜譜段；②紅光治療儀采用濾光液對紅光反射和吸收，紅光使用效率低，濾光液升溫會出現(xiàn)氣泡，使紅光輸出功率不穩(wěn)定；③發(fā)光器采用低電壓供電(比如5v，或12v)，不僅增加變壓環(huán)節(jié)所需成本，更重要的是，供給發(fā)光器的電流太大(3-4A)，連接電纜耐熱性要求高，成本高。如若設(shè)計多發(fā)光器治療儀，由于需要變壓，成本會隨所用發(fā)光器個數(shù)增加；④輻射到人體表面的光功率一般只是通過調(diào)整供給發(fā)光器的功率來調(diào)解；⑤發(fā)光器功率調(diào)節(jié)裝置通常安裝在儀器面板上，使用操作不便；⑥因為發(fā)光器發(fā)熱，通常需要風(fēng)扇冷卻。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光譜治療儀，該發(fā)明可以基本復(fù)現(xiàn)傳統(tǒng)的艾灸光譜，其光譜成分包含可見光、近紅外和遠(yuǎn)紅外復(fù)合光譜，對人體表面的幅照功率可以按恒距離(脈沖寬度調(diào)制)和恒功率(發(fā)光器與人體表面距離調(diào)解)方式調(diào)解。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的核心控制部分為單片機(jī)，鍵盤、顯示器的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)相連，單片機(jī)與PWM功率控制電路、紅外接口和電源模塊連接，工頻電源與電源模塊和可控硅模塊連接，可控硅模塊連接復(fù)合光發(fā)光器。復(fù)合光發(fā)光器采用導(dǎo)軌式結(jié)構(gòu)，鹵鎢發(fā)光器的燈絲處于橢圓反射燈罩的焦點(diǎn)位置，反射罩可以是玻璃或金屬材料，其表面鍍有金、鋁或銠反射膜；光學(xué)濾光片采用截止型玻璃濾光片，其透過界限波長可選擇在0.6μm或0.7μm。
邏輯電路的U1和U2為NE555定時器，U1和R1、R2、C1、C2組成多諧振蕩器，U2和RW、C4、C3組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，U2輸出的PWM功率控制信號通過三極管T1驅(qū)動固態(tài)繼電器O1，固態(tài)繼電器O1來調(diào)節(jié)通過鹵鎢燈DS1的電流大小，多路輸出信號可采用多級U2、T1、O1和DS1并聯(lián)的方式來實現(xiàn)。
單片機(jī)產(chǎn)生的PWM功率控制信號經(jīng)過三極管T1、T2、T3、T4放大后驅(qū)動固態(tài)繼電器O1、O2、O3、O4，固態(tài)繼電器O1、O2、O3、O4控制通過鹵鎢燈電流的大??；工頻電源為DS1、DS2、DS3、DS4為具有復(fù)合光譜的鹵鎢燈和變壓器TR1供電；D2～D5、C2、E3、E4和U3組成整流穩(wěn)壓電路，U3產(chǎn)生3.3V恒定直流電流給單片機(jī)系統(tǒng)供電；KEY1為線控接口，KEY2為外部線控部分。
脈沖寬度調(diào)制實現(xiàn)方式可以采用單片機(jī)輸出端口輸出脈沖控制技術(shù)或采用改變振蕩器輸出脈沖占空比方式實現(xiàn)。


圖1是2.5-15μm熱輻射特性測試曲線；圖2是基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光譜治療儀的光譜測量曲線；圖3是基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光譜治療儀原理示意圖；圖4是距離可調(diào)的復(fù)合光源結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光譜治療儀的邏輯電路實例；圖6是基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光譜治療儀的單片機(jī)實例；圖7是基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光譜治療儀的工作程序流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及兩個方面，即復(fù)合光譜治療儀硬件和軟件。復(fù)合光譜治療儀整體結(jié)構(gòu)包括單片機(jī)、遙控(線控)器、顯示電路、電源模塊、電子開關(guān)和復(fù)合光源等組成；智能電子灸軟件是將傳統(tǒng)的典型灸法(域)映射到電氣參數(shù)(域)并用計算機(jī)語言加以描述實現(xiàn)灸法集成的。
圖3是基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光譜治療儀原理示意圖，由圖可知，交流220V市電，直接對鹵鎢燈供電，從而不需要變壓器。由鍵盤開關(guān)控制單片機(jī)產(chǎn)生控制脈沖的占空比(或晶閘管的導(dǎo)通角)和頻率，實現(xiàn)灸療強(qiáng)度和刺激信號的快慢調(diào)節(jié)，占空比或晶閘管的導(dǎo)通角調(diào)節(jié)強(qiáng)度，頻率調(diào)節(jié)刺激方式。開關(guān)可采用繼電器或電子開關(guān)。常用的電子開關(guān)是雙向晶閘管。晶閘管導(dǎo)通時，發(fā)光器發(fā)光；晶閘管截止時，發(fā)光器熄滅。計算機(jī)控制顯示器的顯示方式，所用的顯示器可以是發(fā)光二極管、液晶顯示器或熒光顯示屏。功率調(diào)節(jié)還可以采用改變復(fù)合光源與人體間距離的方式。
復(fù)合光源采用一種導(dǎo)軌式結(jié)構(gòu)(見圖4)，光源部分的導(dǎo)軌摩擦件1在導(dǎo)軌2內(nèi)的滑動，這樣可以調(diào)節(jié)鹵鎢燈與人體間的距離，從而實現(xiàn)對功率的調(diào)節(jié)。
實施例1圖5是本發(fā)明的第一個實施例的邏輯電路。圖中U1和U2為NE555定時器，U1和R1、R2、C1、C2組成多諧振蕩器，產(chǎn)生一定頻率和一定占空比的矩形脈沖信號，頻率值f0由R1、R2和C2確定。矩形脈沖信號送給U2，U2和RW、C4、C3組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，受到來自U1的矩形脈沖信號控制，觸發(fā)器的持續(xù)時間由RW和C3控制，且要求觸發(fā)持續(xù)時間不能超過1/f0，否則會導(dǎo)致占空比不能連續(xù)可調(diào)節(jié)，U2輸出的PWM信號通過三極管T1驅(qū)動固態(tài)繼電器O1，通過O1來調(diào)節(jié)通過鹵鎢燈DS1的電流大小。系統(tǒng)工作電壓Vin為3V～18V均可，Vin可以由外部直流電來供給，或通過220V降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓的方式來實現(xiàn)，鹵鎢燈工作電壓為220V。如果需要多路輸出信號可以采用多級U2、T1、O1和DS1并聯(lián)的方式來實現(xiàn)。
實施例2圖6是本發(fā)明的第二個實施例的單片機(jī)電路。圖中PWM控制方式是由單片微型計算機(jī)MSP430F41X產(chǎn)生的，同時附帶有液晶顯示、鍵盤長線控制(簡稱線控)、紅外遙控等功能。其中，液晶顯示器是特殊定制的具有完整功能顯示的用戶接口部分，主要顯示治療時間、治療方法和治療的穴位以及患者相關(guān)的信息等。系統(tǒng)控制部分既可以采用帶有紅外功能的遠(yuǎn)距離遙控，也可以采用簡單的、特殊的有線小鍵盤近距離控制，方便用戶使用。LCD為液晶顯示，U2為紅外接收信息的模塊，KEY1為線控接口，KEY2為外部線控部分，單片機(jī)產(chǎn)生的PWM信號經(jīng)過三極管T1、T2、T3、T4放大后驅(qū)動固態(tài)繼電器O1、O2、O3、O4，固態(tài)繼電器主要是控制通過鹵鎢燈電流的大小，DS1、DS2、DS3、DS4為220V供電的具有復(fù)合光譜的鹵鎢燈，TR1為220V到6V的變壓器，是給單片機(jī)系統(tǒng)供電的，D2～D5，C2、E3、E4、U3為整流穩(wěn)壓電路部分，U3產(chǎn)生3.3V恒定直流電壓。
在使用時，除了由PWM信號控制鹵鎢燈的功率外，還可以通過調(diào)節(jié)鹵鎢燈與患者穴位之間的距離來控制其對人體的光照強(qiáng)度。
由于鹵鎢燈功率較小，且導(dǎo)軌2和外殼采用較多的通風(fēng)渠道，使得鹵鎢燈產(chǎn)生的熱量可以直接散發(fā)到空氣中，不必采用風(fēng)扇強(qiáng)制制冷的方式。
治療儀工作的程序流程圖見圖7，系統(tǒng)上電后程序開始工作，首先是進(jìn)行必要的初始化，然后進(jìn)入休眠待機(jī)工作狀態(tài)，以降低系統(tǒng)功耗，然后如果有用戶輸入信號，則從休眠狀態(tài)進(jìn)入到工作狀態(tài)，判斷是否是啟動按鍵，如果是啟動按鍵則再一次判斷是否是啟動按鍵(相當(dāng)于連續(xù)兩次按下啟動按鍵)，則執(zhí)行默認(rèn)的輸出程序，如果不是啟動按鍵，則判斷是否是功能選擇和治療時間選擇的按鍵，如果是則按要求設(shè)定功能和時間，然后接著判斷是否是啟動按鍵，如果是啟動按鍵，輸出用戶定制的程序，程序執(zhí)行過程中，程序判斷輸出強(qiáng)度按鍵是否改變，如果有改變則改變輸出強(qiáng)度值，即用戶可以隨時調(diào)節(jié)強(qiáng)度，不影響程序的功能和時間的設(shè)定，輸出過程中，程序?qū)r間進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)時間達(dá)到用戶設(shè)定的治療時間后則停止輸出，給出顯示，重新進(jìn)入到休眠待機(jī)狀態(tài)，并隨時等待新的輸入。
發(fā)明人在多年研究中醫(yī)灸療現(xiàn)代化過程中，采用現(xiàn)代科學(xué)研究手段測試了自燃狀態(tài)下艾條在200-800nm、1-2.5μm和2.5-15μm熱輻射特性，圖1給出2.5-15μm熱輻射特性測試曲線。圖2給出的是本發(fā)明的復(fù)合光譜發(fā)光器2.5-15μm的光譜特性。本發(fā)明的光譜特性基本與自燃狀態(tài)下艾條在200-800nm、1-2.5μm和2.5-15μm熱輻射特性相同。
權(quán)利要求
1.一種基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光治療儀，包括工頻電源、鍵盤、顯示器和遙控器，其特征在于其核心控制部分為單片機(jī)，鍵盤、顯示器的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)相連，單片機(jī)與PWM功率控制電路、紅外接口和電源模塊連接，工頻電源與電源模塊和可控硅模塊連接，可控硅模塊連接復(fù)合光發(fā)光器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光治療儀，其特征是復(fù)合光發(fā)光器采用導(dǎo)軌式結(jié)構(gòu)，鹵鎢發(fā)光器的燈絲處于橢圓反射燈罩的焦點(diǎn)位置，反射罩可以是玻璃或金屬材料，其表面鍍有金、鋁或銠反射膜；光學(xué)濾光片采用截止型玻璃濾光片，其透過界限波長可選擇在0.6μm或0.7μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光治療儀，其特征是U1和U2為NE555定時器，U1和R1、R2、C1、C2組成多諧振蕩器，U2和RW、C4、C3組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，U2輸出的PWM功率控制信號通過三極管T1驅(qū)動固態(tài)繼電器O1，固態(tài)繼電器O1來調(diào)節(jié)通過鹵鎢燈DS1的電流大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光治療儀，其特征是多路輸出信號可采用多級U2、T1、O1和DS1并聯(lián)的方式來實現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光治療儀，其特征是單片機(jī)產(chǎn)生的PWM功率控制信號經(jīng)過三極管T1、T2、T3、T4放大后驅(qū)動固態(tài)繼電器O1、O2、O3、O4，固態(tài)繼電器O1、O2、O3、O4控制通過鹵鎢燈電流的大小；工頻電源為DS1、DS2、DS3、DS4為具有復(fù)合光譜的鹵鎢燈和變壓器TR1供電；D2～D5、C2、E3、E4和U3組成整流穩(wěn)壓電路，U3產(chǎn)生3.3V恒定直流電流給單片機(jī)系統(tǒng)供電；KEY1為線控接口，KEY2為外部線控部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光治療儀，其特征是脈沖寬度調(diào)制實現(xiàn)方式可以采用單片機(jī)輸出端口輸出脈沖控制技術(shù)或采用改變振蕩器輸出脈沖占空比方式實現(xiàn)。
7.一種基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光治療儀的操作運(yùn)行控制方法，用匯編語言編制其工作程序，通過單片機(jī)對電路進(jìn)行控制，其特征是其運(yùn)行主程序如下(1)開始；(2)進(jìn)行系統(tǒng)初始化；(3)然后進(jìn)入休眠待機(jī)工作狀態(tài)，以降低系統(tǒng)功耗；(4)然后如果有用戶輸入信號，則從休眠狀態(tài)進(jìn)入到工作狀態(tài)，判斷是否是啟動按鍵，如果是啟動按鍵則再一次判斷是否是啟動按鍵(相當(dāng)于連續(xù)兩次按下啟動按鍵)，則執(zhí)行默認(rèn)的輸出程序；(4)如果不是啟動按鍵，則判斷是否是功能選擇和治療時間選擇的按鍵，如果是則按要求設(shè)定功能和時間，然后接著判斷是否是啟動按鍵，如果是啟動按鍵，輸出用戶定制的程序；(5)程序執(zhí)行過程中，程序判斷輸出強(qiáng)度按鍵是否改變，如果有改變則改變輸出強(qiáng)度值，即用戶可以隨時調(diào)節(jié)強(qiáng)度，不影響程序的功能和時間的設(shè)定；(6)輸出過程中，程序?qū)r間進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)時間達(dá)到用戶設(shè)定的治療時間后則停止輸出，給出顯示；(7)重新進(jìn)入到休眠待機(jī)狀態(tài)，并隨時等待新的輸入。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于傳統(tǒng)艾灸光譜復(fù)制技術(shù)的復(fù)合光治療儀。其特征在于其核心控制部分為單片機(jī)，鍵盤、顯示器的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)相連，單片機(jī)與PWM功率控制電路、紅外接口和電源模塊連接，工頻電源與電源模塊和可控硅模塊連接，可控硅模塊連接復(fù)合光譜發(fā)光器。本發(fā)明是在對傳統(tǒng)艾灸熱輻射特性測試基礎(chǔ)上，采用鹵鎢光源加光學(xué)濾光片的方案實現(xiàn)與傳統(tǒng)艾灸光譜相似的復(fù)合光譜發(fā)光器的設(shè)計。
文檔編號A61B18/00GK101073689SQ20061010235
公開日2007年11月21日 申請日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者洪文學(xué) 申請人:燕山大學(xué)