淺談智能化艾灸設(shè)備設(shè)計(jì)原理

李立國(guó)，付紅光，周學(xué)軍，鄭俊超，高希言，肖紅恩

（1.鄭州衛(wèi)生健康職業(yè)學(xué)院；2.河南中醫(yī)藥大學(xué)；3.河南智領(lǐng)醫(yī)療設(shè)備有限公司，河南 鄭州 450000）

艾灸療法具有溫經(jīng)散寒、活血止痛和防病保健的作用，是一種臨床療效確切、應(yīng)用范圍廣泛的中醫(yī)傳統(tǒng)治療方法。灸療歷史悠久，歷代醫(yī)家在長(zhǎng)期醫(yī)療實(shí)踐中，提出了許多認(rèn)識(shí)，如艾炷底部直徑的要求要有3分大“灸不三分，是謂徒冤”，孫思邈對(duì)灸量提出“外氣務(wù)生，內(nèi)氣務(wù)熟”的“灸之生熟”說(shuō)，形成了多種灸法，亦有灸后需留瘢痕，都是為了達(dá)到一定的施灸量，才有好的效果。透灸法是在施灸時(shí)，使熱量透達(dá)至機(jī)體深部組織，產(chǎn)生明顯的灸感，達(dá)到氣血調(diào)和、經(jīng)絡(luò)疏通的一種灸治方法。

“透灸”是河南中醫(yī)藥大學(xué)高希言教授多年灸療科研和臨床成果。灸療器具是施行灸療的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其功能直接影響灸療效果及應(yīng)用推廣。目前，傳統(tǒng)灸療方法和灸療器具實(shí)現(xiàn)透灸效果很難或成本很高并且操作繁雜，浪費(fèi)人力，煙霧粉塵不能得到較好的控制，容易造成環(huán)境污染、資源浪費(fèi)，及危害醫(yī)務(wù)工作者的身體健康等不良影響?，F(xiàn)有灸療存在環(huán)境污染（煙、味污染）、溫控差、安全性低（易燙傷）、人工依賴(lài)性高四大瓶頸問(wèn)題，嚴(yán)重影響灸療的透灸效果和臨床療效，限制灸療的推廣和使用。雖然已經(jīng)研制了系列透灸器具在臨床中應(yīng)用，取得了一定成績(jī)，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，但仍然不能克服四大瓶頸問(wèn)題。因此，在前期透灸器具研究和應(yīng)用的基礎(chǔ)上，研制出符合透灸效果、便于臨床推廣使用的智能透灸設(shè)備迫在眉睫。因此，筆者根據(jù)臨床應(yīng)用需要設(shè)計(jì)出一種智能化艾灸設(shè)備，介紹如下。

1 設(shè)計(jì)思路

目前傳統(tǒng)灸療方法和灸療器具溫度、透灸效果難以實(shí)時(shí)掌控，且成本偏高、操作繁雜，浪費(fèi)人力物力，煙霧粉塵污染，資源浪費(fèi)。灸療中，傳統(tǒng)明火灸療具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，雖然有眾多現(xiàn)在光電仿制艾灸施灸的儀器，但都不能夠達(dá)到透灸標(biāo)準(zhǔn)，不能完全發(fā)揮傳統(tǒng)艾灸的良好療效。

實(shí)踐和研究表明，溫?zé)岷凸鉄嵝?yīng)是灸療療效的關(guān)鍵。很對(duì)艾灸治療的病人，都需要達(dá)到“透灸”效果才能夠真正實(shí)現(xiàn)治療的目的。這就需要大面積、長(zhǎng)時(shí)間“透灸”來(lái)保證療效?，F(xiàn)代明火灸療器具不能智能控溫，要實(shí)現(xiàn)大面積、長(zhǎng)時(shí)間“透灸”，只能通過(guò)大量人工操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且容易因人為因素導(dǎo)致患者燒燙傷醫(yī)療事故現(xiàn)象的發(fā)生。

浙江大學(xué)2013 年研究報(bào)告指出，長(zhǎng)期工作在中醫(yī)院艾灸室的醫(yī)務(wù)人員，吸入的有害物質(zhì)超過(guò)聯(lián)合國(guó)推薦的安全標(biāo)準(zhǔn)200 倍。浙江大學(xué)2013 年的研究報(bào)告指出：一根艾條燃燒所產(chǎn)生的焦油相當(dāng)于20 ～40 根中等焦油香煙產(chǎn)生的焦油。同時(shí)艾灸后會(huì)在衣物、環(huán)境中遺留1 周左右的味道，甚至有報(bào)道大夫或患者出現(xiàn)艾煙、艾味過(guò)敏病例。

灸療治療應(yīng)針對(duì)施灸個(gè)體差異進(jìn)行靈活治療調(diào)整。艾灸療法特別是應(yīng)用最廣泛的懸灸（溫和灸），需要熟練的技師手持艾條對(duì)準(zhǔn)穴位操作。操作者要不斷地觀察和詢(xún)問(wèn)被灸者的感覺(jué)，并隨著艾條燃燒變短不斷地調(diào)整溫度（距離）。并且注意及時(shí)清除灸條上的灰，以避免燙傷被灸者。這就導(dǎo)致治療耗費(fèi)人工，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，這也是艾灸治療費(fèi)用不斷上漲的主要原因，很多中醫(yī)院不愿意提供艾灸治療服務(wù)的主要原因之一。這就要求理想的灸療器要能夠適應(yīng)各種方案、差異和調(diào)整。

針對(duì)艾灸目前存在的諸多問(wèn)題，本研究綜合運(yùn)用燃燒學(xué)、傳熱學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、污染控制學(xué)等相關(guān)交叉學(xué)科理論和技術(shù)，針對(duì)性地提出改進(jìn)缺點(diǎn)的具體解決方案，研制出智能化艾灸設(shè)備。

2 智能透灸設(shè)備構(gòu)造

（1）智能透灸設(shè)備主要由主機(jī)、自動(dòng)懸臂、隔離治療單元三部分組成，由MCU 控制整機(jī)智能功能處理。

（2）治療隔離單元為相對(duì)密閉空間。保留傳統(tǒng)明火灸療特色，通過(guò)電弧自動(dòng)點(diǎn)燃艾條；單元內(nèi)包含有艾條固定裝置、排煙排氣孔道、應(yīng)急孔。根據(jù)治療部位和個(gè)體差異可自由更換適宜治療單元。通過(guò)多個(gè)溫控單元，實(shí)時(shí)采集艾條溫度、人體溫度、密閉空間溫度，達(dá)到精確實(shí)時(shí)控溫。

（3）自動(dòng)懸臂采用可伸縮可任意形變金屬軟管構(gòu)成，排煙管道和供氧管道附著懸臂上，懸臂可任意角度、任意位置調(diào)整?？梢詫?shí)現(xiàn)治療保健對(duì)象本人單獨(dú)進(jìn)行多體位個(gè)性化無(wú)線遙控操作功能。

（4）主機(jī)由電機(jī)控制單元、無(wú)線遙控通信單元、無(wú)線溫控單元組、氣泵控制單元和除煙除味單元組成。通過(guò)水和活性炭達(dá)到除煙徹底、除味徹底的效果。

通過(guò)對(duì)MCU 編程實(shí)現(xiàn)智能控制。

3 使用方法

（1）通過(guò)MCU 編程對(duì)供氧泵控制模塊、無(wú)線遙控控制模塊、控溫模塊、點(diǎn)火控制模塊、除煙除味控制模塊、電壓保護(hù)電路模塊及自由懸臂進(jìn)行智能調(diào)控。

（2）將3 段長(zhǎng)度為2 ～3cm 艾條固定于艾條槽內(nèi)，通過(guò)操控面板啟動(dòng)主機(jī)，利用電弧點(diǎn)火器自動(dòng)點(diǎn)燃艾條，利用第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器分別檢測(cè)人體艾灸局位溫度、艾條槽內(nèi)部艾條燃燒溫度和隔離罩內(nèi)腔溫度，根據(jù)設(shè)定溫度值自動(dòng)調(diào)控電磁閥的開(kāi)啟進(jìn)而控制供氧泵的進(jìn)氧量，調(diào)節(jié)艾條燃燒速率，如果溫度偏低，可增加進(jìn)氧量，加速艾條燃燒，以升高溫度；若溫度過(guò)高，人體艾灸部位感覺(jué)灼熱，可減少進(jìn)氧量，以降低溫度。

（3）通過(guò)水和活性炭進(jìn)行除煙、除味。另外，可根據(jù)實(shí)際需要，遙控自由懸臂進(jìn)行雀啄灸、回旋灸等多重灸法及拔罐。

（4）隔離罩內(nèi)防護(hù)網(wǎng)可防止艾灰掉落以免燙傷人體，并可根據(jù)使用情況隨時(shí)更換，施灸完畢,關(guān)閉主機(jī)，待艾灰冷卻以后,將艾灰倒出即可。

4 技術(shù)特點(diǎn)

（1）能夠在保留傳統(tǒng)明灸療特色，實(shí)現(xiàn)透灸療效，通過(guò)電弧自動(dòng)點(diǎn)燃艾條；通過(guò)采用耐高溫耐腐蝕透明材質(zhì)（有機(jī)玻璃、玻璃、橡膠或塑料）構(gòu)建相對(duì)密閉空間的治療隔離單元，為設(shè)備創(chuàng)造控?zé)?、控味、控溫的基礎(chǔ)環(huán)境。

（2）利用相對(duì)密閉空間的治療隔離單元，通過(guò)多個(gè)溫控單元，根據(jù)實(shí)時(shí)采集艾條溫度、人體溫度、密閉空間溫度的數(shù)據(jù)改變來(lái)控制進(jìn)氧量和艾條燃燒值，達(dá)到精確實(shí)時(shí)控溫，建立安全保障；利用相對(duì)密閉空間的治療隔離單元，采用碳水雙重技術(shù)解決灸療煙、味污染問(wèn)題；利用自動(dòng)懸臂實(shí)現(xiàn)雀啄灸、回旋灸等多重灸法及拔罐功能。

（3）通過(guò)MCU 編程對(duì)電機(jī)控制單元、無(wú)線遙控通信單元、無(wú)線溫控單元組、氣泵控制單元、除煙除味單元、自動(dòng)懸臂單元、隔離治療單元實(shí)現(xiàn)智能控制，達(dá)到自我進(jìn)行多體位個(gè)性化無(wú)線遙控操作功能。

5 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)備綜合運(yùn)用針灸學(xué)、人體工程學(xué)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)、電子信息學(xué)、燃燒學(xué)、傳熱學(xué)、污染控制學(xué)等相關(guān)交叉學(xué)科理論和技術(shù)；采用人體工程學(xué)、材料工程學(xué)、機(jī)械動(dòng)力學(xué)等技術(shù)解決透灸設(shè)備透明隔離治療單元和自動(dòng)懸臂的構(gòu)造問(wèn)題；采用空氣動(dòng)力學(xué)、電子信息學(xué)、燃燒學(xué)技術(shù)方法解決自動(dòng)點(diǎn)火和溫度實(shí)時(shí)控制問(wèn)題；采用污染控制學(xué)方法解決艾煙、艾味污染問(wèn)題；采用MCU 集成電路和機(jī)械工程學(xué)技術(shù)解決整機(jī)智能控制問(wèn)題。在繼承傳統(tǒng)灸療器具優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，同時(shí)具有透灸效果好、智能操作、使用簡(jiǎn)便、安全環(huán)保、節(jié)約人力物力、設(shè)計(jì)更人性化、智能化等特點(diǎn)，具有較高的臨床應(yīng)用和市場(chǎng)推廣價(jià)值。