基于光譜仿真技術的電子仿艾熱敏灸治療儀的研制*

韋佳燕 康明非 陳明人 熊 俊 蔣永萍△

艾燃燒時的光譜具有熱生物效應和非熱生物效應，照射人體某些特定部位時可產生熱敏灸性感傳，從而對相關疾病達到很好的治療效果[1]。一般認為，艾的光譜是以靠近近紅外并以遠紅外為主的光譜，含有少量的可見光，光譜范圍涵蓋在0.8～15.5 μm，波峰在3.5 μm左右[2]。然而艾條由于燃燒而持續變短，需要專業醫生或技師與患者一對一操作并高度專注，以保持腧穴定位和照射距離的準確[3]。根據黑體輻射理論，要產生仿艾光譜，輻射體的最高激發溫度超過1000 ℃，因而對熱量的傳遞方向有非常嚴苛的要求[4]。如果熱量無序散逸，將損壞治療儀內部的元器件，縮短治療儀使用壽命，或導致治療儀外殼溫度過高而讓操作人員和患者有燙傷風險[5]。

故本項目為實現與熱敏灸艾條光譜的擬合，采用加熱體激發輻射體的方式，按照所測定的艾條燃燒溫度和輻射光譜，通過理論研究和實驗確定輻射體的受激輻射能量以及所需要的激發溫度。采取一種多軸、多關節調節支架，使治療儀在任意位置都能可靠定位并以任意角度偏轉，能對人體各個部位施灸，利用仿艾治療儀發光發熱中心恒定的特點，始終保持腧穴定位和照射距離的準確，將專業醫生或技師與患者的“一對一”操作變為“一對多”操作。

1 國內外電子仿艾熱敏灸治療儀產品及技術情況

由齊齊哈爾祥和中醫器械有限公司生產的DAJ 多功能艾灸儀，是在艾灸治療理論基礎上，結合現代計算機技術發明的一種新型治療儀。它是將艾絨墊在發熱元件的灸頭下，將灸頭固定在穴位上，并用綁帶固定，灸頭加熱使艾絨溫度升高，從而刺激皮膚穴位達到治療和保健的目的。類似產品還有由中山嘉訊醫療器械有限公司生產的CAJ 熱灸治療儀等。但基于熱敏灸 “探感定位，辨敏施灸，量因人異、敏消量足”這一項全新的灸法理論、能夠激發熱敏灸感替代艾條施灸治療的儀器尚屬空白。

2 本項目電子仿艾熱敏灸治療儀具體研發過程

2.1 仿艾近紅外和遠紅外受激輻射材料選擇及應用通過對仿艾近紅外和遠紅外受激輻射材料的應用研究，確定仿艾光熱的激發方式，實現仿艾光譜艾燃燒時的光譜具有熱生物效應和非熱生物效應，照射人體某些特定部位時可產生熱敏灸性感傳，從而對相關疾病達到很好的治療效果[6-8]。一般認為，艾的光譜是以靠近近紅外并以遠紅外為主的光譜，含有少量的可見光，光譜范圍涵蓋在0.8～15.5 μm，波峰在3.5 μm 左右[6，9-11]。本項目為實現與熱敏灸艾條光譜的擬合，采用加熱體激發輻射體的方式，按照所測定的艾條燃燒溫度和輻射光譜，通過理論研究和實驗確定輻射體的受激輻射能量以及所需要的激發溫度。同時依據黑體輻射理論，研制一種接近于理想黑體并具有高溫穩定性的輻射體材料，廣泛查閱相關的文獻研究和實驗研究，找出其激發溫度與所輻射出光譜之間的關系，最后確定其所需要的激發溫度值，并使其輻射面具有一定的溫度梯度，每一溫度對應于某一波長的最大單色輻出度，從而產生主要能量波長處于3.5 μm 附近的連續光譜，結合發熱體產生的紅光及近紅外線，形成覆蓋0.8～15.5 μm 的連續光譜，并達到艾燃燒的輻射強度，擬合出熱敏灸艾條光譜。

2.2 如何實現熱量向人體照射部位的定向傳送根據黑體輻射理論，要產生仿艾光譜，輻射體的最高激發溫度超過1000 ℃，因而對熱量的傳遞方向有非常嚴苛的要求[12-17]。如果熱量無序散逸，將損壞治療儀內部的元器件，縮短治療儀使用壽命，或導致治療儀外殼溫度過高而讓操作人員和患者有燙傷風險。本項目擬研究熱輻射、熱傳導、熱對流定向傳送技術，實現熱量向人體照射部位傳輸并被人體吸收增強治療作用，避免熱量無序傳遞帶來的各種問題。

2.3 如何實現精確定位 任意照射位置與多角度可靠調節施灸研究和開發出一種能在局部高溫工作條件下，直接利用光斑指示照射中心的結構，以便快速對準應灸治的部位，實現可視化精準定位，避免艾灸僅憑操作人員經驗而造成各自的定位差異。同時因艾條由于燃燒而持續變短，需要專業醫生或技師與患者一對一操作并高度專注，以保持腧穴定位和照射距離的準確。本項目研究一種多軸、多關節調節支架，使治療儀在任意位置都能可靠定位并以任意角度偏轉，能對人體各個部位施灸，利用仿艾治療儀發光發熱中心恒定的特點，始終保持腧穴定位和照射距離的準確，將專業醫生或技師與患者的“一對一”操作變為“一對多”操作。

3 本項目的工藝流程

原料采購后，將旋鈕蓋、發熱頭、橫向關節、上關節、下關節皆進行預裝，旋鈕蓋、發熱頭預裝好后，對治療頭內部結構先進行裝配，再將治療頭總裝配；將橫向關節、上關節、下關節預裝好后，先將上支桿裝配再將下支桿裝配，然后將立柱及小底座裝配；零件裝配完成后，將裝配好的治療頭、立柱、小底座與底座進行裝配完成，最后進行質檢，質檢合格后，樣機完成。見圖1。

4 本項目的經濟 社會及環保效益

4.1 本項目的經濟效益隨著仿艾熱敏灸治療儀市場的興起及本項目產品的產業化生產，項目產業化后可達到年產20萬臺治療儀的中小型企業的常年生產，年產值規模可達3億元/年。

4.2 本項目的社會效益本項目研發的產品可以廣泛應用于醫療機構、保健場所和家庭保健，適宜患者、亞健康人群及中老年人使用，滿足社會需求。同時，將專業醫生或技師與患者的“一對一”操作變為“一對多”操作，一個專業醫生或技師能實現對4～5個患者的值守，工作效率顯著提高，避免將人力浪費在手持艾條的“一對一”操作上面。

4.3 本項目的環保效益以單臺本項目仿艾治療儀每天工作6 h(相當于6 根燃燒時長為1 h，重量為22 g 的熱敏灸艾條)，全年工作300 d計算，每臺治療儀每年可減少艾煙排放250標立方米。如果全國推廣200萬臺，可節約艾條使用量近8萬噸/年，減少艾煙排放5億標立方米/年，環保效益顯著。

5 結語

熱敏灸是江西中醫藥大學原始創新、采用特定艾灸方法高效激發經絡感傳，氣至病所，從而開通經絡治療疾病的一項灸療新技術，該技術曾榮獲2015年度國家科技進步二等獎。然而，熱敏灸技術在操作過程中，如何消除艾條燃燒產生的煙霧是一項難題；同時艾灸治療需要專業醫生或技師與患者一對一操作，以保持腧穴定位準確、艾條持續燃燒并避免患者燙傷，治療過程需耗費大量人力。這些實際存在的問題制約了熱敏灸技術的大范圍推廣及應用。

本項目研制出一款電子熱敏灸仿艾治療儀，替代傳統艾條進行熱敏灸治療，在既能達到治療效果的同時，解決艾條燃燒產生煙灰煙霧的環境污染問題，避免艾灸燃燒時易造成燙傷甚至引起火災等安全隱患。同時又可解放人力，加強使用的便捷性，更利于熱敏灸技術的應用及推廣。