遠(yuǎn)紅外中藥封包治療儀的設(shè)計(jì)

李志東，吳競(jìng)雄，鐘焯英，林 鋒

(佛山市中醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程部，廣東佛山528000)

遠(yuǎn)紅外中藥封包治療儀的設(shè)計(jì)

李志東，吳競(jìng)雄，鐘焯英，林 鋒

(佛山市中醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程部，廣東佛山528000)

中藥封包治療技術(shù)是近些年來(lái)各醫(yī)院尤其是中醫(yī)院推廣應(yīng)用的實(shí)用新技術(shù)之一。其選用具有活血逐瘀等藥物成分，通過(guò)熱激發(fā)，遠(yuǎn)紅外線的復(fù)合作用，將治療包中的中藥活化物轉(zhuǎn)化為離子狀態(tài)，透過(guò)皮膚，直接作用于患病部位，發(fā)揮相應(yīng)藥物療效，充分體現(xiàn)了中醫(yī)內(nèi)病外治的思想，得到快速?gòu)V泛的應(yīng)用。本文概述了中醫(yī)中藥封包治療儀的效用與應(yīng)用中存在的問(wèn)題，即本設(shè)計(jì)的背景與目的;詳述了本設(shè)計(jì)的原理結(jié)構(gòu)及其24V電源、溫度控制模塊，遠(yuǎn)紅外線包和藥包等組件應(yīng)用的技術(shù)與方法;本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了解決安全隱患，提升效益的目的。

封包治療儀;電源;編程器;溫度控制模塊;遠(yuǎn)紅外線封包;藥包

中藥封包治療技術(shù)是近些年來(lái)各醫(yī)院尤其是中醫(yī)院推廣應(yīng)用的實(shí)用新技術(shù)之一。其選用具有活血逐瘀等藥物成分，通過(guò)熱激發(fā)，遠(yuǎn)紅外線的復(fù)合作用，將治療包中的中藥活化物轉(zhuǎn)化為離子狀態(tài)，透過(guò)皮膚，直接作用于患病部位，發(fā)揮相應(yīng)藥物療效，充分體現(xiàn)了中醫(yī)內(nèi)病外治的思想，得到快速?gòu)V泛的應(yīng)用。在我院，臨床在用的設(shè)備數(shù)目接近200臺(tái)，但在實(shí)際應(yīng)用中，我們發(fā)現(xiàn)從綜合效益方面看，該類產(chǎn)品存在不同方面的缺陷，或價(jià)格偏高，故障率大，性價(jià)比太差，或設(shè)計(jì)上過(guò)于簡(jiǎn)略，缺少該有的反饋環(huán)節(jié)，存在安全隱患……解決上述問(wèn)題，對(duì)提高經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益具有重大的意義。因此，我們從醫(yī)院臨床實(shí)際出發(fā)，以經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠為前提，充分結(jié)合我院在中醫(yī)藥方面的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出一款適用玉龍散等本院制劑的遠(yuǎn)紅外中藥封包治療儀。

1 儀器的組成與工作原理

本設(shè)計(jì)主要由24V電源、編程器、遠(yuǎn)紅外線封包、溫度控制模塊、輸出控制電路幾部分構(gòu)成。電原理框圖如圖1所示。

圖1 電原理框圖

工作原理流程簡(jiǎn)述:輸入220V交流電壓至開關(guān)電源電路產(chǎn)生24V直流電壓，作為遠(yuǎn)紅外線封包和7805及繼電器的工作電源;7805產(chǎn)生5V直流電壓為電源輸出控制模塊提供工作電源，溫度控制模塊得電啟動(dòng)后按預(yù)設(shè)程序通過(guò)控制繼電器的閉合控制遠(yuǎn)紅外線包加熱膜的工作。

2 各組件的設(shè)計(jì)

從上面原理框圖中可以看出，本設(shè)計(jì)的要件在于:24V電源設(shè)計(jì)，編程器，遠(yuǎn)紅外線封包，溫度控制模塊等。

2.1 24V電源設(shè)計(jì)

選用開關(guān)集成UC3842為電源的核心器件，與濾波、橋式整流電路、高頻變壓器、MOS功率管等構(gòu)成24V直流開關(guān)穩(wěn)壓電源。UC3842是電流控制型脈寬調(diào)制芯片，一種高性能的固定頻率電流型控制器。它具有管腳數(shù)量少、外圍電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，輔以過(guò)流保護(hù)及穩(wěn)壓電路，使其電路及輸出具有極高的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。

2.2 溫度控制模塊設(shè)計(jì)

本模塊要實(shí)現(xiàn)的功能是:通過(guò)對(duì)封包的加熱進(jìn)行程序化智能控溫;對(duì)封包電流輸出狀態(tài)(有或無(wú)即可)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果與單片機(jī)的輸出控制狀態(tài)比較，判斷其是否同步，是否輸出異常;根據(jù)情況改變輸出程式或切斷輸出并報(bào)警，達(dá)到使溫度適當(dāng)降低并提醒切斷電源保護(hù)患者的目的。

可采用單片機(jī)STC12C5604AD為控制芯片。它具有高速、低耗、可在線編程、硬件看門狗、高速SPI通信端口、先進(jìn)的指令集結(jié)構(gòu)、通用I/O口定時(shí)電路等功能，能根據(jù)要求實(shí)現(xiàn)各種功能，工作性能穩(wěn)定可靠，可有效保證模塊長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。

給該蕊片寫入各種控溫程序，配以指示和報(bào)警電路制成6個(gè)引腳的模塊。然后通過(guò)該模塊的外圍輸入輸出設(shè)備聯(lián)合控制進(jìn)行工作。具體如下:

(1)工作電源:5V。

(2)控制開關(guān):作為溫度控制模塊的輸入設(shè)備，輸入信號(hào)，起輸出控制作用。它具有如下3重功能:

①程序啟動(dòng):按通，延時(shí)5s后，輸出程序正式開始。

②模式選擇:在按通后，5s內(nèi)，繼續(xù)按開關(guān)的通斷，程序根據(jù)你的通斷次數(shù)，循環(huán)選擇加溫模式，即常規(guī)模式和特殊模式(對(duì)溫感有一定障礙或過(guò)于敏感的群體適用)。

③應(yīng)急斷電:在治療過(guò)程中，病人如感不適，按下開關(guān)斷開電源，報(bào)警，等待醫(yī)護(hù)人員處置。

(3)溫控器:采用60℃的溫控開關(guān)，差值為±5%，置于遠(yuǎn)紅外線封包內(nèi)。如果電路輸出或其它異常導(dǎo)致溫度超出60℃，可強(qiáng)行暫時(shí)切斷電流，待溫度恢復(fù)至設(shè)定范圍后再恢復(fù)通路。差值較小可提高其溫度的穩(wěn)定性。

(4)輸出控制電路:如圖2所示，溫度控制模塊根據(jù)控溫程序?qū)﹂_關(guān)三極管進(jìn)行控制，從而控制繼電器的通電狀態(tài)，達(dá)到對(duì)封包電源的輸入控制與溫度調(diào)控的目的。即:將互感器對(duì)封包輸出狀態(tài)的檢測(cè)結(jié)果與溫度控制模塊的輸出控制狀態(tài)比較，判斷其是否同步，是否輸出異常，根據(jù)情況改變輸出程序(也可用以設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)試程序)或切斷輸出并報(bào)警，達(dá)到使溫度適當(dāng)降低并提醒切斷電源的目的。

圖2 電源基本控制程序

其基本時(shí)序主要有:延時(shí)T0，快速加溫T1，恒溫調(diào)節(jié)T2構(gòu)成?？倳r(shí)長(zhǎng)為40或60min。

(5)T0:延時(shí)時(shí)間6s。此時(shí)段是溫度模式選擇判斷時(shí)間，即在此6s內(nèi)，如控制開關(guān)有開關(guān)動(dòng)作(接收到脈沖)，則根據(jù)動(dòng)作次數(shù)選擇輸出模式，這里暫設(shè)置高溫模式(指示燈常亮)，低溫模式(指示燈閃亮)兩種，每按動(dòng)一次，警示音響一次，達(dá)到聲光提示作用。連續(xù)按則循環(huán)選擇。在開關(guān)動(dòng)作結(jié)束6s后，程序正式啟動(dòng)輸出程式，在輸出程式啟動(dòng)后，開關(guān)如有動(dòng)作，則作為緊急斷電命令，切斷輸出程式，給封包斷電。

T1:快速加熱時(shí)間為3或5min，低溫模式持續(xù)加熱3min，高溫模式持續(xù)加熱5min，使溫度快速升到較高溫度。

T2:保溫加熱程式。由系列T2構(gòu)成共35或55min。T2由t1和t2交替組成，t1斷電時(shí)間長(zhǎng)于通電時(shí)間(脈寬窄)，t2則反之(脈寬大)。t1和t2的周期以及脈寬比值有多種組合設(shè)置，根據(jù)檢測(cè)到的封包電流情況，進(jìn)行選擇調(diào)整。比如，在當(dāng)前程式下，封包有過(guò)溫現(xiàn)象發(fā)生，通過(guò)邏輯判斷，檢測(cè)到此情況，CPU選擇較短加熱時(shí)序的程式1或2或3，可以反復(fù)調(diào)整。達(dá)到模糊控制的作用，使溫度能工作在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)，即表面38～48℃之間。低溫模式(對(duì)溫感有一定障礙或過(guò)于敏感的群體適用):限定在38～43℃之間，高溫模式:在38～48℃之間。

控制開關(guān)的設(shè)置(模式選擇功能，應(yīng)急切斷功能);溫控器;程序控溫(切換程序功能，報(bào)警功能，切斷輸出功能)這三方面的設(shè)計(jì)，使儀器具有了多重的防燙傷安全保障。

2.3 編程器

STC－SIP下載編程器，可通過(guò)電腦端的STC－ISP軟件，控制下載上述設(shè)計(jì)并調(diào)試好的溫控程序到STC單片機(jī)?？梢詫?duì)程控模塊直接刷程序?？梢圆粩嗟倪M(jìn)行軟件優(yōu)化編譯，隨時(shí)對(duì)程控模塊的蕊片進(jìn)行更換及升級(jí)，節(jié)省后續(xù)維修成本。

2.4 遠(yuǎn)紅外線包

有別于市面上主流的發(fā)熱絲，我們采用特殊發(fā)熱漿料技術(shù)，運(yùn)用多組并聯(lián)的方式制成發(fā)熱膜片，達(dá)到發(fā)熱均勻、超長(zhǎng)使用壽命、更加安全的目的。具體制作工藝見圖3。

我們加入兩層紅外增強(qiáng)層(紅碳層)，增強(qiáng)了遠(yuǎn)紅外線的輻射強(qiáng)度，一方面通過(guò)與人體自身輻射的波長(zhǎng)相符的遠(yuǎn)紅外線形成分子共振，建立破壁介質(zhì)進(jìn)入部位的通道，輸送藥物有效成份;另一方面更有效的發(fā)揮遠(yuǎn)紅線的致熱和非致熱的生物效應(yīng)功能，起到藥物與電磁綜合治療效果。

與傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單的發(fā)熱絲相比，發(fā)熱漿料的調(diào)配能滿足不同發(fā)熱溫度的需求，幾乎不存在加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或溫控失效所產(chǎn)生的溫度失控問(wèn)題，從原材料上確保了使用的安全性。除此以外，在遠(yuǎn)紅外線包中的溫度保護(hù)器，可為設(shè)備再加一重安全保障。當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器會(huì)自動(dòng)斷開，溫度下降后保護(hù)器重新接通，發(fā)熱膜繼續(xù)工作;并可反饋給程控器使之調(diào)整加熱程式或發(fā)故障警報(bào)，防止如繼電器觸點(diǎn)粘連等故障引起的風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到發(fā)熱均勻、超長(zhǎng)使用壽命、更加安全的目的。

圖3 制作工藝

2.5 藥包

利用我院制劑中心強(qiáng)大的技術(shù)，結(jié)合我院現(xiàn)有的多種多樣、行之有效的方藥，以玉龍散、金黃散、傷科散等藥物成分為介質(zhì)，經(jīng)過(guò)低溫超微粉碎處理，打破其細(xì)胞完整性，可充分釋放出細(xì)胞內(nèi)的有效成分，不但確保了其生物活性成分，而且增加了吸收率，提高了生物利用度。

3 小結(jié)

本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但安全設(shè)計(jì)縝密，從操作者、患者、設(shè)備故障等多重角度考慮，設(shè)置了多個(gè)保護(hù)措施，保障使用安全，防止不良事件的發(fā)生。程序化的智能溫控設(shè)計(jì)不但可減少硬件方面的設(shè)計(jì)，也極利于設(shè)計(jì)的不斷優(yōu)化改進(jìn)與升級(jí)。封包遠(yuǎn)紅外線理療方面的作用得到增強(qiáng)，藥包內(nèi)含本院特色制劑，充分發(fā)揮我院在中醫(yī)藥方面的優(yōu)勢(shì)，拓寬了我院方藥應(yīng)用的廣度和深度，降本增效的同時(shí)也弘揚(yáng)了中醫(yī)藥文化。

［1］Sanjayamaniktala.精通開關(guān)電源設(shè)計(jì)［M］.人民郵電出版社，2008.

［2］張?chǎng)?單片機(jī)原理及應(yīng)用 ［M］.電子工業(yè)出版社，2010.

［3］國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局.接觸式遠(yuǎn)紅外理療設(shè)備［M］.2013.

［4］健緣醫(yī)療科技有限公司.中醫(yī)封包綜合治療儀說(shuō)明書［Z］.健緣醫(yī)療科技有限公司.

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