一種可溫顯、定時和恒溫的新型艾灸盒的研制

李菲菲 臧蕾 李欣榮

摘要：本文重在介紹針對傳統火艾灸盒容易燙傷人體的缺點，提出一種可自動恒溫的新型艾灸盒，同時具有顯示溫度和計時等功能。新型艾灸盒利用雙金屬片受熱膨脹系數不同導致形變的原理，設計雙金屬片和柵格片控溫結構進行恒溫，采用溫度傳感器檢測艾灸盒內的溫度，并通過單片機來實現溫度顯示和定時功能，采用溫差發電片利用艾灸盒內外的溫差發電為控制系統提供輔助電源，實現了自主定時和定時提醒功能，更加便捷靈活的實現恒溫和溫度顯示。該設計方案合理可行，具有成本低廉、結構簡單、節能環保、實用性強的優點，切實提高了灸法的實用性和安全性，更加人性化。

關鍵詞：艾灸盒;針灸器械;定時;溫控;雙金屬片

中圖分類號：R245 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：B ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.12.001

文章編號：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

隨著醫學模式的轉變、老齡化社會的到來以及健康觀念的改變，社會對中醫養生的需求發生了重大的變化，中醫養生與保健的地位和作用日益被認可。在大力發展大健康產業的新形勢下，艾灸養生有著很好的市場發展前景[1-4]。目前市場上艾灸盒產品豐富，式樣繁多，但臨床艾療中還存在很大的安全隱患，傳統木質艾灸盒在使用時療效判斷標準還存在著很大的主觀性、盲目性、隨意性，不利于艾灸技術的規范化操作和療效評價[5-7]。現今，新型改良艾灸盒[8-10]不斷出現，在一定程度上改善了艾療時的安全性，改進傳統落后的艾灸盒具勢在必行。

1一種新型艾灸盒的研制

艾灸療法是中醫學的重要組成部分，在治療疾病和預防保健方面發揮了特別的作用。臨床上用途廣泛的普通木質艾灸盒，是通過在艾灸盒四周設計通風孔等比較被動而粗略的方式去控制艾灸工作時的溫度，無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題[11，12];另外，傳統艾灸盒常在灸治一段時間后灸條縮短致傾倒，因此而引發火災的情況頻頻出現。

新型艾灸盒在傳統木質艾灸盒上進行改良，利用雙金屬片受熱膨脹系數不同導致形變的原理來設計雙金屬片[13，14]和柵格片控溫結構，更加便捷靈活的實現恒溫;并結合微電子電路設計顯示屏實現在艾灸時溫顯、定時，從而直接的解決艾灸盒治療中患者易被燙傷的問題。同時新型改良艾灸盒內設有一個熱能能量采集器，能將艾灸工作時的溫差產生的能量轉換為電能，供給控制電路電源，從而避免了使用電池帶來的環境污染和更換電池的不便。艾灸在使用一段時間后縮短至警戒線后實現警報提醒，使新型艾灸盒更人性化、更實用、安全性更高。

2一種可溫顯、定時和恒溫的新型艾灸盒

一種可溫顯、定時和恒溫的新型艾灸盒由溫顯裝置系統（內含報警裝置系統）、溫控裝置系統、熱能采集供電電路、定時裝置系統（內含報警裝置系統）組成，能實現溫顯、定時、恒溫和報警提醒的功能，更安全、更實用、更人性化。圖1為一種可溫顯、定時和恒溫的新型艾灸盒的正視圖和側視圖。

3器具設計

3.1溫顯裝置系統 ?溫顯裝置系統由電源、溫度傳感器，數據采集，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成。原理：溫度傳感器感應施灸部位皮膚溫度以及艾灸盒頂部溫度，將溫度信息轉換為數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定的溫度閾值進行比對，當溫度超出閾值時（施灸部位溫度過高以及艾灸條將耗盡），微控制器將驅動蜂鳴器報警，進行提示。實際的溫度信息均可通過微控制器傳給LCD顯示器，實時顯示，便于使用者直接掌握艾灸工作面的溫度和及時下降艾條高度或更換新艾條，見圖2。

3.2溫控裝置系統 ?溫控裝置系統利用雙金屬片受熱膨脹系數不同導致形變的原理來設計雙金屬片和柵格片控溫結構，更加便捷靈活的實現恒溫。雙金屬片的控制連接結構由固定柵格片A、活動柵格片B、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部位，設計活動柵格片B。設計控溫的雙柵格結構，實現全部開放，艾灸工作面溫度最大，見圖3;全部關閉，艾灸工作面溫度最小，見圖4;雙金屬片C與活動柵格片B通過連接桿D相連，雙金屬片的控制連接結構通過支架E與艾灸盒外殼相連，見圖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產生的熱能，經過熱能能量采集器轉換成電能供給控制電路，更加環保，也避免了更換電池的不便。熱能能量采集器由散熱片、溫差發電片和導熱片組成，見圖6。溫差發電片采用TEC1-12706T200模塊，尺寸為40 mm×40 mm×3.4 mm（長×寬×厚）。艾灸盒工作時內外溫差大約在5～30℃，溫差20℃時，大概可以產生1 V電壓，通過DC-DC升壓，可以將較低電壓升壓到1.8～3 V左右，從而滿足單片機工作。熱能能量采集器的電路原理圖，見圖7。

3.4定時裝置系統 ?定時裝置系統由啟動控制、脈沖發生器、控制電路、譯碼顯示、計數器、輸入電路和報警裝置系統組成，設計定時按鈕和蜂鳴器，實現自主定時和定時提醒功能。具體設計：通過兩個DS18B20溫度傳感器檢測溫度并將數據發送到STC89C52單片機，單片機將數據送到LCD1602液晶屏上顯示。定時的功能通過兩個按鈕的設計實現，每按下一次一側按鈕，單片機將會將定時時間延長5 min，每按下另一個按鈕，單片機將會將定時時間延長30 s，最長時間為20 min，當設定定時時間超過20 min時會自動歸零，可進行時間的再次設定。當到達定時時間時，蜂鳴器會發出聲音報警，以提醒醫護人員或使用者，較好的實現了自主定時和定時提醒功能，見圖8。

4測試和應用效果

經過測試，一種可溫顯、定時和恒溫的新型艾灸盒在使用時，通過兩個定時按鈕的設計實現了自主定時功能;當到達定時時間時，蜂鳴器會發出聲音報警，實現了定時提醒功能。同時，本新型艾灸盒也實現了對艾灸盒工作面溫度的良好控制，將最高溫度控制在40～43℃，實現了恒溫功能;通過簡易防水電路，溫度顯示屏實時監測艾灸盒工作面的溫度，方便使用者查看溫度，實現了溫顯功能。溫差發電裝置在室溫環境下實現了自主為控制系統供電。

綜合具體功能的實現情況來看，一種可溫顯、定時和恒溫的新型艾灸盒測試和應用效果良好，在臨床實踐中可有廣泛的應用前景。

5總結

該新型艾灸盒既完全保留了艾灸療法的傳統特色，通過創新，又解決了傳統普通木質艾灸盒使用過程中易被燙傷、占用人力的一大瓶頸問題，為傳統艾灸療法的推廣、使用提供了新的方式，極大的提升了艾灸應用的安全性、實用性和使用效果。因此，可溫顯、定時和恒溫的新型艾灸盒在艾灸療法的研究和臨床實踐中有廣泛的應用前景。

本研究在研發后期進行了測試，并對應用效果進行了評價，觀察對比療效，對其臨床療效作出評價，進一步證實本可溫顯、定時和恒溫的新型艾灸盒的科學性、有效性和安全性，尋找提高療效的關鍵點，為促進艾灸的臨床應用和推廣提供了有利條件。

參考文獻：

[1]馮蕭，燕煉鋼，陳幸生.艾灸作用的實驗研究進展[J].中醫藥臨床雜志，2018，30（1）：153-155.

[2]張毅明，吳倩扉，金珠.艾灸治療腰椎間盤突出癥112例療效分析[J].中醫臨床研究，2018，10（26）：80-82.

[3]蔣文杰，吳璐一，陸嫄，等.針灸治療慢性萎縮性胃炎的實驗及臨床研究進展[J].上海針灸雜志，2013，32（3）：229-232.

[4]張梅，劉珍珍，楊佳敏，等.艾灸的研究進展[J].中醫藥學報，2015，43（1）：73-77.

[5]謝薇，楊萬鳳，董畫千，等.艾灸器具研究進展[J].醫療衛生裝備，2019，40（2）：99-103.

[6]王祖銘，嚴郁，張憶，等.基于MSP430單片機的電子艾灸盒設計[J].中國醫療設備，2017，32（5）：44-46，50.

[7]徐煒君，劉鳳輝，陶東華.一種智能艾灸設備的研制與應用[J].上海中醫藥雜志，2017，51（5）：17-19.

[8]沈飛凱，李甌.大學生科技項目推廣——艾灸盒[J].科技展望，2016，26（4）：324.

[9]王祖銘.一種改進型可調溫艾灸盒的設計[C]//中華醫學會醫學工程學分會第十五次全國學術年會論文匯編.中華醫學會、中華醫學會醫學工程學分會，2015：2.

[10]王賀光.基于用戶體驗的艾灸產品設計研究[J].工業設計，2017（7）：62-63.

[11]盛吉蒞，金肖青，諸劍芳，等.淺談制約我國艾灸療法發展的因素及其相應對策[J].中華中醫藥雜志，2017，32（11）：5004-5006.

[12]羅時富.艾熨療法解決艾灸易燙傷與不環保等問題[J].中國中醫藥現代遠程教育，2017，15（11）：121-123.

[13]朱文斌.雙金屬片形變測試系統的研究與設計[D].太原科技大學，2014.

[14]魯池梅，周航，李焱奎，等.雙金屬片激光測溫器的研究[J].實驗科學與技術，2016，14（2）：75-76，91.

收稿日期：2019-2-27;修回日期：2019-3-13

編輯/楊倩