便攜式脈沖鼻炎理療儀設計

廣州中醫藥大學第一臨床醫學院 黃嘉揚 李丹云 高 帥 張喚喚

鼻炎是一種常見的鼻腔炎性疾病，采用藥物治療能夠在短期內緩解病癥，但難以達到徹底治愈的效果，由于其難根治和易復發等特點，會長期地困擾患者的日常生活。相關流行病學研究表明，過敏性鼻炎影響世界范圍內10%～40%的人口，其中我國鼻炎患者約有3億人，鼻炎發病率已高達37%。鼻炎不僅困擾個人生活學習、精神心理，也增加了家庭經濟負擔以及社會醫療資源消耗。近年來，隨著生活水平和生活質量的提高，人們的健康意識越來越強，而且因為城市人口的增長和生活節奏的加快，處于亞健康狀態的人群不斷增加，以保健、調理為主要功能的按摩器表現出較強的市場競爭力。

本文設計制作了一種便攜式脈沖鼻炎理療儀。該理療儀包括按摩器主體、固定頭帶和控制器，由第一按摩結構、第二按摩結構以及鼻部支架構成按摩器主體。控制器與第一按摩結構、第二按摩結構電連接，第一按摩結構包括粘貼墊、按摩頭和驅動結構，其中驅動結構與按摩頭傳動連接，起到持續有效的按摩作用。第一按摩結構還包括殼體及電路板，控制器與電路板電連接，電路板連接有遠紅外發射元件和電脈沖導體，模擬針灸、艾灸刺激迎香穴，起到有效緩解鼻炎癥狀的作用。粘貼墊用于確保按摩位置的高精度。使用者可在手機端軟件中發送指令實現改變理療模式、設定工作時間等功能。此項目適用于臥室、辦公室、飛機、高鐵等多種場景，亦可廣泛用于臨床。

1 硬件設計

1.1 佩戴部分

固定頭帶兩端與按摩器主體連接構成頭部空間，按摩器主體包括第一按摩結構、第二按摩結構以及鼻部支架，鼻部支架具有容納患者鼻部的容置腔，第一按摩結構和第二按摩結構對稱設置在鼻部支架的兩側；第一按摩結構和第二按摩結構相同，第一按摩結構包括粘貼墊、按摩頭和驅動結構，按摩頭凸出于粘貼墊的粘合面。

使用時，通過固定頭帶將整個按摩器主體固定在患者的面部鼻區，利用鼻部支架罩在患者鼻子的外部，使患者鼻部處于容置腔中且不至于被壓迫，鼻部支架對兩個按摩結構起到支撐連接作用；粘貼墊與鼻翼外側的皮膚貼合，增大按摩結構與皮膚之間的靜摩擦力，確保按摩頭對鼻翼外側的穴位按摩時，特別是對迎香穴按摩時不會發生位置偏移錯動，在治療使用過程中，保證了按摩對準穴位，按摩位置的精度高。

鼻部支架采用樹脂材料制成，為下寬上窄的彎板形，與患者鼻部輪廓間隙配合，其外形尺寸略大于普通人的鼻子輪廓，確保了患者的鼻子不至于被壓迫損傷；并且，鼻部支架的下部設有完全開放的通氣孔，以便于供患者鼻孔順暢地呼吸空氣，支架邊緣打磨成圓角結構，防止對鼻翼外側的皮膚造成劃傷壓痕的問題。

1.2 理療部分

驅動結構與按摩頭傳動連接，相比于手動操作可起到持續有效的按摩作用。在驅動電機的主軸上安裝有偏心輪，按摩頭偏心設置在偏心輪的下側面。按摩頭的中心與驅動電機的主軸之間的徑向距離為2mm至5mm之間的任意數值。電路板對驅動電機通電后，驅動電機的主軸帶動偏心輪以及按摩頭轉動，按摩頭作圓周運動，旋轉速度為20至30次/分，按摩區域更大按摩效果更好。

為了滿足患者對按摩力度的不同需求，驅動電機滑動安裝在殼體中，殼體上設有與驅動電機傳動配合的調節件。殼體中設置有導軌，導軌平行于驅動電機的主軸軸線方向延伸，驅動電機安裝在滑動座上，且滑動座與導軌導向配合。調節件為調節絲桿，調節絲桿轉動安裝在殼體上且延伸至殼體的外部，滑動座上設有與調節絲桿螺紋配合的螺紋孔。利用調節絲桿上下調整驅動電機的位置高度，使按摩頭的凸出尺寸發生變化，進而改變其按摩力度大小。另外，調節絲桿與螺紋孔之間配合具有自鎖性，能夠保證了驅動電機保持在調節后的位置不變。

遠紅外理療技術可利用控制器調節遠紅外發射元件的發熱功率，更好地適應了患者的實際需求，與普通艾灸相比無煙無味無污染，并且更安全易攜帶。其工作原理在于：采用固定頻率的功率型紅外射線，通過顯著的溫控效應和共振效應，使體內水分子產生共振，水分子活化增強其分子件的結合力，從而活化蛋白質等生物大分子，使生物體細胞處于高振動能級。使毛細血管擴張，促進血液循環，強化各組織之間新陳代謝，增加組織的再生能力，提高機體的免疫力，從而起到醫療保健的作用。遠紅外發射元件包括電熱絲、遠紅外陶瓷殼和外層隔熱棉，外層隔熱棉包覆在遠紅外陶瓷殼的外部，起到隔熱防燒損的目的。在遠紅外陶瓷殼的內部電熱絲纏繞設置在內部骨架上，通過溫控器來檢測其內部溫度，溫控器將溫度信號傳遞至電路板的智能控制模塊上，智能控制模塊根據溫度信號控制電熱絲的發熱功率，進而調節遠紅外發射元件的溫度，避免因元件周圍溫度過高而造成損害。

為了提高整個按摩器主體的功能性，在粘貼墊的下側還設有電脈沖導體，電路板上設有脈沖電流模塊，與電脈沖導體電連接，利用電脈沖導體與穴位處皮膚接觸，在脈沖電流模塊-電脈沖導體-人體皮膚-電脈沖導體-脈沖電流模塊之間形成了導電回路，電脈沖穴位治療的原理是模擬“針灸療法”，具有緩解疼痛、促進血液循環等療效。脈沖電流模塊相當于單片機，用于形成低頻可調脈沖，其波形為特定方波脈沖，頻率為1至8Hz，工作電壓為+5V，根據波形模擬不同程度的針灸治療效果，例如：捻入、飛出、彈入、插入、速刺、緩刺提插和捻轉等不同程度的治療效果，雙通道輸出。

第一按摩結構和第二按摩結構的殼體中還設置有電源，該電源為鋰離子電池，鋰離子電池具有可實現多次充放電的功能，能夠滿足耗電低、安全可靠、壽命長、便于攜帶、對工作環境要求低且能適應多種工作場所的優點，故能夠滿足考慮到電脈沖設計要求。

圖1 理療部分控制圖

圖4 實際電路PCB圖

1.3 電路部分

硬件電路模塊構成如圖2所示，其核心部件包括顯示器模塊、2個通道橡膠電極、單片機系統、時鐘電路和示波器。新型按鍵控制開關電路如圖3、4所示，具有低成本、低功耗、高可靠性等優點，有較強的應用價值。

圖2 硬件電路模塊構成示意圖

圖3 控制電路原理圖

2 結語

該設計是一種新型的醫療保健器械，在按摩通鼻的基礎之上，增加了結合中醫針灸療法、腧穴理論的治療作用，并能獲取相關健康數據，有效防治鼻炎。在家用保健醫療市場廣闊、醫療器械智能化將成為全球化趨勢的背景下，此項目適用范圍廣泛，療效良好，實用性強，在保證安全性的前提下，創新性地將臨床治療手段生活化，用有中醫特色的中醫藥保健產品服務人民群眾，使中醫藥文化惠及民眾。