一種可溫顯、定時(shí)和恒溫的新型艾灸盒的研制

李菲菲 臧蕾 李欣榮

摘要：本文重在介紹針對(duì)傳統(tǒng)火艾灸盒容易燙傷人體的缺點(diǎn)，提出一種可自動(dòng)恒溫的新型艾灸盒，同時(shí)具有顯示溫度和計(jì)時(shí)等功能。新型艾灸盒利用雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致形變的原理，設(shè)計(jì)雙金屬片和柵格片控溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行恒溫，采用溫度傳感器檢測(cè)艾灸盒內(nèi)的溫度，并通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度顯示和定時(shí)功能，采用溫差發(fā)電片利用艾灸盒內(nèi)外的溫差發(fā)電為控制系統(tǒng)提供輔助電源，實(shí)現(xiàn)了自主定時(shí)和定時(shí)提醒功能，更加便捷靈活的實(shí)現(xiàn)恒溫和溫度顯示。該設(shè)計(jì)方案合理可行，具有成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)能環(huán)保、實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，切實(shí)提高了灸法的實(shí)用性和安全性，更加人性化。

關(guān)鍵詞：艾灸盒;針灸器械;定時(shí);溫控;雙金屬片

中圖分類(lèi)號(hào)：R245 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.12.001

文章編號(hào)：1006-1959（2019）12-0001-03

Abstract：This article focuses on the shortcomings of the traditional fire moxibustion box which is easy to burn the human body. A new type of moxibustion box that can be automatically thermostated is proposed， and it also has functions such as display temperature and timing. The new moxibustion box utilizes the principle that the bimetal plate is deformed by different thermal expansion coefficients to design the bimetal and grid temperature control structure for constant temperature. The temperature sensor is used to detect the temperature inside the moxibustion box， and the temperature display is realized by the single chip microcomputer. And the timing function， using the temperature difference power generation piece to use the temperature difference inside and outside the moxibustion box to generate auxiliary power for the control system， realizes the self-timed and timed reminding function， and realizes the constant temperature and temperature display more conveniently and flexibly. The design scheme is reasonable and feasible， and has the advantages of low cost， simple structure， energy saving and environmental protection， and strong practicability， which effectively improves the practicability and safety of the moxibustion method and is more humanized.

Key words：Moxibustion box;Acupuncture equipment;Timing;Temperature control;Bimetal

隨著醫(yī)學(xué)模式的轉(zhuǎn)變、老齡化社會(huì)的到來(lái)以及健康觀念的改變，社會(huì)對(duì)中醫(yī)養(yǎng)生的需求發(fā)生了重大的變化，中醫(yī)養(yǎng)生與保健的地位和作用日益被認(rèn)可。在大力發(fā)展大健康產(chǎn)業(yè)的新形勢(shì)下，艾灸養(yǎng)生有著很好的市場(chǎng)發(fā)展前景[1-4]。目前市場(chǎng)上艾灸盒產(chǎn)品豐富，式樣繁多，但臨床艾療中還存在很大的安全隱患，傳統(tǒng)木質(zhì)艾灸盒在使用時(shí)療效判斷標(biāo)準(zhǔn)還存在著很大的主觀性、盲目性、隨意性，不利于艾灸技術(shù)的規(guī)范化操作和療效評(píng)價(jià)[5-7]?，F(xiàn)今，新型改良艾灸盒[8-10]不斷出現(xiàn)，在一定程度上改善了艾療時(shí)的安全性，改進(jìn)傳統(tǒng)落后的艾灸盒具勢(shì)在必行。

1一種新型艾灸盒的研制

艾灸療法是中醫(yī)學(xué)的重要組成部分，在治療疾病和預(yù)防保健方面發(fā)揮了特別的作用。臨床上用途廣泛的普通木質(zhì)艾灸盒，是通過(guò)在艾灸盒四周設(shè)計(jì)通風(fēng)孔等比較被動(dòng)而粗略的方式去控制艾灸工作時(shí)的溫度，無(wú)法有效解決老年人和糖尿病患者皮膚感受器敏感性下降而易燙傷等問(wèn)題[11，12];另外，傳統(tǒng)艾灸盒常在灸治一段時(shí)間后灸條縮短致傾倒，因此而引發(fā)火災(zāi)的情況頻頻出現(xiàn)。

新型艾灸盒在傳統(tǒng)木質(zhì)艾灸盒上進(jìn)行改良，利用雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致形變的原理來(lái)設(shè)計(jì)雙金屬片[13，14]和柵格片控溫結(jié)構(gòu)，更加便捷靈活的實(shí)現(xiàn)恒溫;并結(jié)合微電子電路設(shè)計(jì)顯示屏實(shí)現(xiàn)在艾灸時(shí)溫顯、定時(shí)，從而直接的解決艾灸盒治療中患者易被燙傷的問(wèn)題。同時(shí)新型改良艾灸盒內(nèi)設(shè)有一個(gè)熱能能量采集器，能將艾灸工作時(shí)的溫差產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為電能，供給控制電路電源，從而避免了使用電池帶來(lái)的環(huán)境污染和更換電池的不便。艾灸在使用一段時(shí)間后縮短至警戒線后實(shí)現(xiàn)警報(bào)提醒，使新型艾灸盒更人性化、更實(shí)用、安全性更高。

2一種可溫顯、定時(shí)和恒溫的新型艾灸盒

一種可溫顯、定時(shí)和恒溫的新型艾灸盒由溫顯裝置系統(tǒng)（內(nèi)含報(bào)警裝置系統(tǒng)）、溫控裝置系統(tǒng)、熱能采集供電電路、定時(shí)裝置系統(tǒng)（內(nèi)含報(bào)警裝置系統(tǒng)）組成，能實(shí)現(xiàn)溫顯、定時(shí)、恒溫和報(bào)警提醒的功能，更安全、更實(shí)用、更人性化。圖1為一種可溫顯、定時(shí)和恒溫的新型艾灸盒的正視圖和側(cè)視圖。

3器具設(shè)計(jì)

3.1溫顯裝置系統(tǒng) ?溫顯裝置系統(tǒng)由電源、溫度傳感器，數(shù)據(jù)采集，微控制器（采用STC89C51系列的芯片），LCD顯示器、蜂鳴器以及按鍵電路等部分構(gòu)成。原理：溫度傳感器感應(yīng)施灸部位皮膚溫度以及艾灸盒頂部溫度，將溫度信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息傳送給微控制器，微控制器接收到信息，將所采集的溫度和設(shè)定的溫度閾值進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)溫度超出閾值時(shí)（施灸部位溫度過(guò)高以及艾灸條將耗盡），微控制器將驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，進(jìn)行提示。實(shí)際的溫度信息均可通過(guò)微控制器傳給LCD顯示器，實(shí)時(shí)顯示，便于使用者直接掌握艾灸工作面的溫度和及時(shí)下降艾條高度或更換新艾條，見(jiàn)圖2。

3.2溫控裝置系統(tǒng) ?溫控裝置系統(tǒng)利用雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致形變的原理來(lái)設(shè)計(jì)雙金屬片和柵格片控溫結(jié)構(gòu)，更加便捷靈活的實(shí)現(xiàn)恒溫。雙金屬片的控制連接結(jié)構(gòu)由固定柵格片A、活動(dòng)?xùn)鸥衿珺、雙金屬片C、連接桿D和支架E組成。將固定柵格片A固定在艾灸盒的適當(dāng)部位，設(shè)計(jì)活動(dòng)?xùn)鸥衿珺。設(shè)計(jì)控溫的雙柵格結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)全部開(kāi)放，艾灸工作面溫度最大，見(jiàn)圖3;全部關(guān)閉，艾灸工作面溫度最小，見(jiàn)圖4;雙金屬片C與活動(dòng)?xùn)鸥衿珺通過(guò)連接桿D相連，雙金屬片的控制連接結(jié)構(gòu)通過(guò)支架E與艾灸盒外殼相連，見(jiàn)圖5。

3.3熱能采集供電電路 ?本溫控艾灸盒利用艾灸條燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能，經(jīng)過(guò)熱能能量采集器轉(zhuǎn)換成電能供給控制電路，更加環(huán)保，也避免了更換電池的不便。熱能能量采集器由散熱片、溫差發(fā)電片和導(dǎo)熱片組成，見(jiàn)圖6。溫差發(fā)電片采用TEC1-12706T200模塊，尺寸為40 mm×40 mm×3.4 mm（長(zhǎng)×寬×厚）。艾灸盒工作時(shí)內(nèi)外溫差大約在5～30℃，溫差20℃時(shí)，大概可以產(chǎn)生1 V電壓，通過(guò)DC-DC升壓，可以將較低電壓升壓到1.8～3 V左右，從而滿足單片機(jī)工作。熱能能量采集器的電路原理圖，見(jiàn)圖7。

3.4定時(shí)裝置系統(tǒng) ?定時(shí)裝置系統(tǒng)由啟動(dòng)控制、脈沖發(fā)生器、控制電路、譯碼顯示、計(jì)數(shù)器、輸入電路和報(bào)警裝置系統(tǒng)組成，設(shè)計(jì)定時(shí)按鈕和蜂鳴器，實(shí)現(xiàn)自主定時(shí)和定時(shí)提醒功能。具體設(shè)計(jì)：通過(guò)兩個(gè)DS18B20溫度傳感器檢測(cè)溫度并將數(shù)據(jù)發(fā)送到STC89C52單片機(jī)，單片機(jī)將數(shù)據(jù)送到LCD1602液晶屏上顯示。定時(shí)的功能通過(guò)兩個(gè)按鈕的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，每按下一次一側(cè)按鈕，單片機(jī)將會(huì)將定時(shí)時(shí)間延長(zhǎng)5 min，每按下另一個(gè)按鈕，單片機(jī)將會(huì)將定時(shí)時(shí)間延長(zhǎng)30 s，最長(zhǎng)時(shí)間為20 min，當(dāng)設(shè)定定時(shí)時(shí)間超過(guò)20 min時(shí)會(huì)自動(dòng)歸零，可進(jìn)行時(shí)間的再次設(shè)定。當(dāng)?shù)竭_(dá)定時(shí)時(shí)間時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警，以提醒醫(yī)護(hù)人員或使用者，較好的實(shí)現(xiàn)了自主定時(shí)和定時(shí)提醒功能，見(jiàn)圖8。

4測(cè)試和應(yīng)用效果

經(jīng)過(guò)測(cè)試，一種可溫顯、定時(shí)和恒溫的新型艾灸盒在使用時(shí)，通過(guò)兩個(gè)定時(shí)按鈕的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了自主定時(shí)功能;當(dāng)?shù)竭_(dá)定時(shí)時(shí)間時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警，實(shí)現(xiàn)了定時(shí)提醒功能。同時(shí)，本新型艾灸盒也實(shí)現(xiàn)了對(duì)艾灸盒工作面溫度的良好控制，將最高溫度控制在40～43℃，實(shí)現(xiàn)了恒溫功能;通過(guò)簡(jiǎn)易防水電路，溫度顯示屏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)艾灸盒工作面的溫度，方便使用者查看溫度，實(shí)現(xiàn)了溫顯功能。溫差發(fā)電裝置在室溫環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了自主為控制系統(tǒng)供電。

綜合具體功能的實(shí)現(xiàn)情況來(lái)看，一種可溫顯、定時(shí)和恒溫的新型艾灸盒測(cè)試和應(yīng)用效果良好，在臨床實(shí)踐中可有廣泛的應(yīng)用前景。

5總結(jié)

該新型艾灸盒既完全保留了艾灸療法的傳統(tǒng)特色，通過(guò)創(chuàng)新，又解決了傳統(tǒng)普通木質(zhì)艾灸盒使用過(guò)程中易被燙傷、占用人力的一大瓶頸問(wèn)題，為傳統(tǒng)艾灸療法的推廣、使用提供了新的方式，極大的提升了艾灸應(yīng)用的安全性、實(shí)用性和使用效果。因此，可溫顯、定時(shí)和恒溫的新型艾灸盒在艾灸療法的研究和臨床實(shí)踐中有廣泛的應(yīng)用前景。

本研究在研發(fā)后期進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)應(yīng)用效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，觀察對(duì)比療效，對(duì)其臨床療效作出評(píng)價(jià)，進(jìn)一步證實(shí)本可溫顯、定時(shí)和恒溫的新型艾灸盒的科學(xué)性、有效性和安全性，尋找提高療效的關(guān)鍵點(diǎn)，為促進(jìn)艾灸的臨床應(yīng)用和推廣提供了有利條件。

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收稿日期：2019-2-27;修回日期：2019-3-13

編輯/楊倩