日光浴治療條件監(jiān)測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

日光浴是根據(jù)日光的生物效應原理，利用日光對人體進行鍛煉和治療的方法

。通過日光浴治療能夠提高人體免疫功能、促進骨鈣吸收、促進新陳代謝、改善心肺功能、改善睡眠、調(diào)節(jié)生物節(jié)律、治療皮膚炎癥等

。因長時間的日光照射也存在著引發(fā)中暑、日射病等風險，所以適宜的治療時間是獲得良好治療效果的重要保證

。為獲取日光浴場的實時治療條件，計算準確的單次治療劑量，判斷環(huán)境因素是否適宜開展治療活動，作者研制了日光浴治療條件監(jiān)測系統(tǒng)，對相關(guān)治療條件進行實時監(jiān)測、顯示，幫助醫(yī)師合理把握日光浴治療時間，提高治療效果。

1 日光浴療法概述

日光浴療法是應用日光照射來治療疾病的一種方法。該療法應用歷史悠久，唐代孫思邈《千金要方》對日光浴的防病強健作用，尤其是促進小兒健康成長的意義給予了充分肯定。至清代，本療法的應用有了進一步發(fā)展，《本草綱目拾遺》中有專節(jié)論述本療法的作用

。

1.1 日光浴療法的作用機制

日光的光譜包括紅外線、可見光和紫外線。人體在照射日光時，紅外線能夠透過皮膚到達皮下組織，光熱效應強，可反射性調(diào)節(jié)擴張血管，改善循環(huán)，降低神經(jīng)興奮性，有消炎、鎮(zhèn)痛的功效；可見光反射率最大，能分解視紫質(zhì)，通過視覺、皮膚影響中樞神經(jīng)和內(nèi)分泌；紫外線反射率最小，能量大，主要為光化學效應，對脫氧核糖核酸(DNA)聚合、維生素D

形成、皮膚紅斑形成相關(guān)的生物活性物質(zhì)(組胺、激肽、前列腺素等)和神經(jīng)因素，產(chǎn)生遠隔效應。

1.2 日光浴療法的主要治療作用

日光光譜中各種光線通過視覺、皮膚作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，經(jīng)反射作用又影響機體各組織器官的功能，對機體產(chǎn)生各種不同的作用。日光紅外線的光熱效應能夠使皮下組織溫度升高、血管擴張充血、增加局部血液循環(huán)、代謝過程加強、促進細胞增生和組織再生，具有消炎、鎮(zhèn)痛、緩解肌肉痙攣等作用。日光可見光能夠通過視覺作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，改善機體的感覺，使心情舒暢，從而提高情緒和勞動效率。日光紫外線隨波長的不同對機體產(chǎn)生不同的作用。波長200～305 nm的部分具有殺菌作用，可用于治療化膿性炎癥和感染的傷口。波長275～325 nm的部分能使皮膚中7-脫氫膽固醇變成維生素D，人體90%～95%的維生素D來源于日光照射。維生素D能夠調(diào)節(jié)鈣磷代謝，還能抑制細胞分裂，不僅能夠預防骨質(zhì)疏松和佝僂病而且有預防癌癥發(fā)生的作用，同時維生素D是腦細胞的重要營養(yǎng)物質(zhì)，可提高記憶力和工作效率。波長290～330 nm部分能夠作用于皮膚產(chǎn)生組胺樣物質(zhì)，使皮膚產(chǎn)生紅斑，改善機體的生命過程，同時能夠促進結(jié)締組織增生，加速傷口及潰瘍面愈合。紫外線也有刺激血液再生、增強機體免疫功能及改善糖代謝過程使血糖正常化的作用。

從預算執(zhí)行角度，高校應嚴格依照黨委會審定后的預算方案執(zhí)行，避免超預算現(xiàn)象和頻繁調(diào)整。凡未列入預算的項目，堅決不予開支和報銷。在審批時不同的業(yè)務應制定不同的審批流程和審批權(quán)限，明確審批人。項目的負責人對同一項目內(nèi)不同指標之間的調(diào)整負責；對于特殊原因需要進行的調(diào)整，實施部門需填寫預算調(diào)整申請表，說明預算調(diào)整的項目、事由或依據(jù)、調(diào)整金額，由分管領導簽字后，提請學校財經(jīng)委員會審議，再經(jīng)黨委會審定后予以調(diào)整。

1.4 日光浴療法運用中存在的弊端 盡管日光浴療法在康復保健治療中得到了廣泛應用并取得了一定效果，但在實際運用中也存在著憑主觀經(jīng)驗開展治療的現(xiàn)象。根據(jù)相關(guān)文獻，各單位在治療頻次上選擇各不相同；在治療時段上早飯后、08：00—10:00、12：00—14:00、14：00—16:00 等時段均有選擇開展治療；在治療時間上，開展治療時間為15～90 min。極易出現(xiàn)治療劑量不足導致治療效果不佳或治療劑量過大導致發(fā)生日光性皮炎的問題

。究其原因，固然有各單位所處地理位置及自然環(huán)境不同所致治療方案各有差異，但更主要的原因是缺乏相關(guān)治療環(huán)境監(jiān)測設備，醫(yī)師在運用日光浴療法過程中缺乏實時、客觀的治療環(huán)境數(shù)據(jù)，無法根據(jù)環(huán)境變化及時調(diào)整治療方案，治療效果難以得到保證，也易對患者造成不必要的傷害

。

日光浴治療條件監(jiān)測系統(tǒng)由測量傳感器、設備支架、PC機和顯示屏組成，其設計框圖見圖1。測量傳感器包括太陽輻射測量傳感器、紫外線強度測量傳感器、溫度測量傳感器、濕度測量傳感器、風速測量傳感器、風向測量傳感器及負氧離子測量傳感器、PM2.5測量傳感器和PM10測量傳感器，用于治療條件的實時測量，設備支架用于固定傳感器及PC機，PC機用于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的獲取、存儲、處理以及整體控制，顯示屏用于實時顯示監(jiān)測結(jié)果。

2.1 日光浴的治療劑量 日光浴治療劑量有兩種測定方法

，一種是根據(jù)不同季節(jié)、日光輻射對某一個體皮膚引起紅斑反映的生物劑量作為計量單位標準(設為生物劑量)；一種是用日照計測知某地當時為獲得1 J熱量所需的日照時間作為計量單位(設為物理劑量)。生物劑量是一定強度的紫外線引起個體紅斑反映的時間；物理劑量是獲得一定熱量的時間，一般以獲取21 J熱量時間計算。因此日光浴的治療劑量為獲取一定紫外線能量或太陽輻射能量的時間。

1.3 日光浴療法的主要應用 單獨應用日光浴治療皮膚類疾病：根據(jù)文獻報道，利用日光中紅外線的光熱效應加熱皮膚，使血管擴張，促進血液循環(huán)；利用紫外線消炎消毒和促進黑色素生成等作用，對白癜風、銀屑病、足癬等皮膚疾病療效具有很好的治愈作用

。

2 日光浴治療條件監(jiān)測項目

確保落實最嚴格的耕地保護制度，確?，F(xiàn)有耕地面積基本穩(wěn)定、土壤質(zhì)量不下降。各縣區(qū)要認真執(zhí)行西藏自治區(qū)土地利用總體規(guī)劃和年度土地利用計劃，堅決控制建設占地規(guī)模，禁止擅自將農(nóng)用地轉(zhuǎn)為建設用地。要根據(jù)國土資源廳關(guān)于永久基本農(nóng)田劃定工作要求，從2015年開始著手進行永久基本農(nóng)田劃定工作，“十三五”期間將全區(qū)重點高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)田和設施農(nóng)業(yè)田全部納入永久基本農(nóng)田劃定范圍，堅守耕地紅線。在所有項目工程建設中，防止亂占耕地和基本農(nóng)田。規(guī)范耕地占補平衡，嚴格實行耕地“占一補一”“先補后占”“占優(yōu)補優(yōu)”。

2.3 其他監(jiān)測項目 日光浴多在室外開展，治療人員需裸露大量皮膚，為避免“高溫”“高濕”引發(fā)的中暑風險、“低溫”引發(fā)的感冒風險、空氣污染對人體造成不利影響以及強風天氣等，治療需要在適宜的溫度、濕度、風速和空氣質(zhì)量前提下開展，所以需要對相關(guān)項目進行監(jiān)測。

第三，3月份是氣溫劇變高峰期。一年之中唯3月份溫度變幅最大，最高溫度可達20℃以上，最低溫度在0℃以下，溫差超過20℃。這樣劇烈的溫度變化，容易形成嫁接口愈合不徹底，出現(xiàn)“假活”現(xiàn)象，嚴重降低成活率。每年3月份嫁接成活率較低，主要就是溫度變化無常對傷口愈合的直接影響。

2.2 主要監(jiān)測項目 根據(jù)日光浴的劑量測定方法，日光浴治療條件監(jiān)測的主要項目包括紫外線輻射強度和太陽輻射強度。紫外線輻射強度用于根據(jù)生物劑量計算治療時間，太陽輻射強度用于根據(jù)物理劑量計算治療時間。

3 總體設計

聯(lián)合治療用于康復保?。豪萌展庵刑囟úㄩL紫外線促進人體維生素D的合成，調(diào)節(jié)鈣、磷代謝等功能，通過營養(yǎng)＋日光＋運動、藥物＋日光＋理療＋運動等聯(lián)合療法在治療預防骨質(zhì)疏松癥、佝僂病、軟骨病等疾病及骨折患者術(shù)后康復過程中均具有較好療效；利用紫外線促進血液循環(huán)及新陳代謝，消除疲勞及壓力等作用，綜合使用日光、海濱、森林等自然療養(yǎng)因子用于高血壓、糖尿病等慢性疾病的治療和心理調(diào)節(jié)也具有明顯效果

。

4 硬件設計

日光浴治療條件監(jiān)測系統(tǒng)硬件部分包括測量傳感器、傳感器布設架、支撐桿、主機箱、顯示屏、固定架。設備結(jié)構(gòu)見圖2。測量傳感器采用市場上成熟的帶有RS485總線的測量設備，該類設備具有信號傳輸距離遠、抗干擾能力強，數(shù)據(jù)獲取簡便的特點。測量傳感器通過傳感器布設架固定在支撐桿頂端。傳感器布設架見圖3，帶有角度調(diào)節(jié)功能，能夠根據(jù)緯度、治療時間等調(diào)節(jié)傳感器測量角度使測量值更加準確。支撐桿中空用于走線，長度2 m可以避免樹蔭等遮擋傳感器。主機箱采用防水設計，內(nèi)部安裝數(shù)據(jù)采集器、工控機。顯示屏采用室外LED顯示屏，實時顯示測量結(jié)果，便于工作人員和治療人員實時觀察治療條件及照射劑量。設備外觀見圖4。

5 軟件功能

日光浴治療條件監(jiān)測系統(tǒng)的軟件主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲、顯示功能，使用Python語言開發(fā)，部分源代碼見圖5。數(shù)據(jù)采集是由數(shù)據(jù)采集器通過RS485總線獲取每個傳感器的測量結(jié)果，采集周期為10 s，而后由數(shù)據(jù)采集器發(fā)送至PC機并存儲在數(shù)據(jù)庫中。存儲的內(nèi)容主要包括采集時間、采集項目和測量結(jié)果，數(shù)據(jù)庫使用Access構(gòu)建，表結(jié)構(gòu)見表1。存儲的數(shù)據(jù)可以供后續(xù)分析日光浴浴場的相關(guān)治療條件和時間的分布規(guī)律，為療養(yǎng)計劃的制定提供更加科學的根據(jù)。數(shù)據(jù)采集后通過顯示屏顯示實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，便于醫(yī)務人員在開展治療活動過程中掌握相關(guān)條件。

(1)磨損為純變形磨損(圖6曲線Ⅰ)：砂粒沖磨動能的垂直分量決定材料的磨損量.在小角度范圍內(nèi)(α=0°～α0°)砂粒垂直分量不足以使材料產(chǎn)生變形磨損.隨α增大，其垂直動能分量增加，磨損強度增加.在α=90°時產(chǎn)生的磨損量最大.

6 結(jié)語

適宜的治療劑量是正確治療的保證。日光的輻射強度受季節(jié)、緯度、天氣等影響較大，每次治療的治療條件都不會完全一致，且目前日光浴的治療時間多是根據(jù)當?shù)氐募竟?jié)、緯度等條件粗略計算的固定時間，存在著單次治療劑量不夠或過高的情況，難以達到良好的治療效果

。日光浴治療條件監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測治療條件，讓醫(yī)務人員準確的掌握環(huán)境條件和治療劑量，對完善日光浴組織流程、改進治療方法，提高治療效果具有重要意義。

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