遠紅外中藥封包治療儀的設計

李志東，吳競雄，鐘焯英，林 鋒

(佛山市中醫院醫學工程部，廣東佛山528000)

遠紅外中藥封包治療儀的設計

李志東，吳競雄，鐘焯英，林 鋒

(佛山市中醫院醫學工程部，廣東佛山528000)

中藥封包治療技術是近些年來各醫院尤其是中醫院推廣應用的實用新技術之一。其選用具有活血逐瘀等藥物成分，通過熱激發，遠紅外線的復合作用，將治療包中的中藥活化物轉化為離子狀態，透過皮膚，直接作用于患病部位，發揮相應藥物療效，充分體現了中醫內病外治的思想，得到快速廣泛的應用。本文概述了中醫中藥封包治療儀的效用與應用中存在的問題，即本設計的背景與目的;詳述了本設計的原理結構及其24V電源、溫度控制模塊，遠紅外線包和藥包等組件應用的技術與方法;本設計實現了解決安全隱患，提升效益的目的。

封包治療儀;電源;編程器;溫度控制模塊;遠紅外線封包;藥包

中藥封包治療技術是近些年來各醫院尤其是中醫院推廣應用的實用新技術之一。其選用具有活血逐瘀等藥物成分，通過熱激發，遠紅外線的復合作用，將治療包中的中藥活化物轉化為離子狀態，透過皮膚，直接作用于患病部位，發揮相應藥物療效，充分體現了中醫內病外治的思想，得到快速廣泛的應用。在我院，臨床在用的設備數目接近200臺，但在實際應用中，我們發現從綜合效益方面看，該類產品存在不同方面的缺陷，或價格偏高，故障率大，性價比太差，或設計上過于簡略，缺少該有的反饋環節，存在安全隱患……解決上述問題，對提高經濟與社會效益具有重大的意義。因此，我們從醫院臨床實際出發，以經濟實用、安全可靠為前提，充分結合我院在中醫藥方面的優勢，設計出一款適用玉龍散等本院制劑的遠紅外中藥封包治療儀。

1 儀器的組成與工作原理

本設計主要由24V電源、編程器、遠紅外線封包、溫度控制模塊、輸出控制電路幾部分構成。電原理框圖如圖1所示。

圖1 電原理框圖

工作原理流程簡述:輸入220V交流電壓至開關電源電路產生24V直流電壓，作為遠紅外線封包和7805及繼電器的工作電源;7805產生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后按預設程序通過控制繼電器的閉合控制遠紅外線包加熱膜的工作。

2 各組件的設計

從上面原理框圖中可以看出，本設計的要件在于:24V電源設計，編程器，遠紅外線封包，溫度控制模塊等。

2.1 24V電源設計

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

2.2 溫度控制模塊設計

本模塊要實現的功能是:通過對封包的加熱進行程序化智能控溫;對封包電流輸出狀態(有或無即可)進行檢測，并將檢測結果與單片機的輸出控制狀態比較，判斷其是否同步，是否輸出異常;根據情況改變輸出程式或切斷輸出并報警，達到使溫度適當降低并提醒切斷電源保護患者的目的。

可采用單片機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、先進的指令集結構、通用I/O口定時電路等功能，能根據要求實現各種功能，工作性能穩定可靠，可有效保證模塊長時間運行。

給該蕊片寫入各種控溫程序，配以指示和報警電路制成6個引腳的模塊。然后通過該模塊的外圍輸入輸出設備聯合控制進行工作。具體如下:

(1)工作電源:5V。

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

①程序啟動:按通，延時5s后，輸出程序正式開始。

②模式選擇:在按通后，5s內，繼續按開關的通斷，程序根據你的通斷次數，循環選擇加溫模式，即常規模式和特殊模式(對溫感有一定障礙或過于敏感的群體適用)。

③應急斷電:在治療過程中，病人如感不適，按下開關斷開電源，報警，等待醫護人員處置。

(3)溫控器:采用60℃的溫控開關，差值為±5%，置于遠紅外線封包內。如果電路輸出或其它異常導致溫度超出60℃，可強行暫時切斷電流，待溫度恢復至設定范圍后再恢復通路。差值較小可提高其溫度的穩定性。

(4)輸出控制電路:如圖2所示，溫度控制模塊根據控溫程序對開關三極管進行控制，從而控制繼電器的通電狀態，達到對封包電源的輸入控制與溫度調控的目的。即:將互感器對封包輸出狀態的檢測結果與溫度控制模塊的輸出控制狀態比較，判斷其是否同步，是否輸出異常，根據情況改變輸出程序(也可用以設計時調試程序)或切斷輸出并報警，達到使溫度適當降低并提醒切斷電源的目的。

圖2 電源基本控制程序

其基本時序主要有:延時T0，快速加溫T1，恒溫調節T2構成。總時長為40或60min。

(5)T0:延時時間6s。此時段是溫度模式選擇判斷時間，即在此6s內，如控制開關有開關動作(接收到脈沖)，則根據動作次數選擇輸出模式，這里暫設置高溫模式(指示燈常亮)，低溫模式(指示燈閃亮)兩種，每按動一次，警示音響一次，達到聲光提示作用。連續按則循環選擇。在開關動作結束6s后，程序正式啟動輸出程式，在輸出程式啟動后，開關如有動作，則作為緊急斷電命令，切斷輸出程式，給封包斷電。

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

T2:保溫加熱程式。由系列T2構成共35或55min。T2由t1和t2交替組成，t1斷電時間長于通電時間(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置，根據檢測到的封包電流情況，進行選擇調整。比如，在當前程式下，封包有過溫現象發生，通過邏輯判斷，檢測到此情況，CPU選擇較短加熱時序的程式1或2或3，可以反復調整。達到模糊控制的作用，使溫度能工作在設定的溫度范圍內，即表面38～48℃之間。低溫模式(對溫感有一定障礙或過于敏感的群體適用):限定在38～43℃之間，高溫模式:在38～48℃之間。

控制開關的設置(模式選擇功能，應急切斷功能);溫控器;程序控溫(切換程序功能，報警功能，切斷輸出功能)這三方面的設計，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，可通過電腦端的STC－ISP軟件，控制下載上述設計并調試好的溫控程序到STC單片機。可以對程控模塊直接刷程序。可以不斷的進行軟件優化編譯，隨時對程控模塊的蕊片進行更換及升級，節省后續維修成本。

2.4 遠紅外線包

有別于市面上主流的發熱絲，我們采用特殊發熱漿料技術，運用多組并聯的方式制成發熱膜片，達到發熱均勻、超長使用壽命、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層(紅碳層)，增強了遠紅外線的輻射強度，一方面通過與人體自身輻射的波長相符的遠紅外線形成分子共振，建立破壁介質進入部位的通道，輸送藥物有效成份;另一方面更有效的發揮遠紅線的致熱和非致熱的生物效應功能，起到藥物與電磁綜合治療效果。

與傳統的簡單的發熱絲相比，發熱漿料的調配能滿足不同發熱溫度的需求，幾乎不存在加熱時間過長或溫控失效所產生的溫度失控問題，從原材料上確保了使用的安全性。除此以外，在遠紅外線包中的溫度保護器，可為設備再加一重安全保障。當溫度超過設定值時，保護器會自動斷開，溫度下降后保護器重新接通，發熱膜繼續工作;并可反饋給程控器使之調整加熱程式或發故障警報，防止如繼電器觸點粘連等故障引起的風險，達到發熱均勻、超長使用壽命、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大的技術，結合我院現有的多種多樣、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，經過低溫超微粉碎處理，打破其細胞完整性，可充分釋放出細胞內的有效成分，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

本設計結構簡單，但安全設計縝密，從操作者、患者、設備故障等多重角度考慮，設置了多個保護措施，保障使用安全，防止不良事件的發生。程序化的智能溫控設計不但可減少硬件方面的設計，也極利于設計的不斷優化改進與升級。封包遠紅外線理療方面的作用得到增強，藥包內含本院特色制劑，充分發揮我院在中醫藥方面的優勢，拓寬了我院方藥應用的廣度和深度，降本增效的同時也弘揚了中醫藥文化。

［1］Sanjayamaniktala.精通開關電源設計［M］.人民郵電出版社，2008.

［2］張鑫.單片機原理及應用 ［M］.電子工業出版社，2010.

［3］國家食品藥品監督管理總局.接觸式遠紅外理療設備［M］.2013.

［4］健緣醫療科技有限公司.中醫封包綜合治療儀說明書［Z］.健緣醫療科技有限公司.

TH789

A

1002－2376(2015)06－0024－03

2015－02－16