超聲波洗腳盆概況

翟濟

（甘肅省酒泉電信分公司，甘肅 酒泉735000）

在超聲波洗腳盆底部安裝有32 塊直徑1cm 壓電陶瓷晶片，經電子電路的激勵，32 塊壓電陶瓷晶片產生32 根正弦超聲波柱，聲波柱在水中傳遞是低損耗，通過水中傳遞超聲波柱到人們的腳部或手部肌肉、血液、肌腱受到超聲波柱的照射，產生人體的機械效應、熱效應和理化效應，促使人體的三高即：高血糖、高尿酸、高血脂有很大程度的改善。

超聲的機械效應是超聲最基本的原發效應。它的來源有二：一是超聲在介質中前進時所產生的機械效應，稱為行波場中的機械效應。二是超聲在介質中傳播時由反射而產生的機械效應，稱為駐波場中的機械效應。前者由于超聲振動使人體組織中各質點受到交替變化的壓縮和伸張產生的正壓和負壓，以及而得到的巨大加速度。已知組織受超聲作用時在組織中反復周期地震蕩運動。此種單向流動的聲流，在氣泡表面細胞和細胞膜界面特別明顯，超聲振動可引起組織細胞內物質運動，從而顯示出一種微細的按摩作用，可引起容積變化產生細胞漿流動。細胞質顆粒振動，旋轉，摩擦，可刺激細胞半透膜的彌散過程，促進新陳代謝，加強血液和淋巴循環，改善組織營養，改善蛋白合成，提高再生機能。

超聲在人體或在其它介質中均可顯著產熱，產熱過程既是機械能在介質中轉變成熱能的能量轉換過程, 這也是內生熱的一種，熱的形式是由于：一是超聲通過機體時聲能在介質中耗損吸收而產熱；二是超聲通過介質時，由疏密交替的壓力變化——壓縮相位中產熱；三是不同組織界面上超聲能量的反射而產熱，超聲溫熱效應可增強血液循環，加強代謝、改善局部組織營養、增強酶的活力，降低肌肉和結締組織張力，緩解痙攣即減輕疼痛，同時又可降低感覺神經興奮性，也起到鎮痛的作用，超聲的機械效應和溫熱效應均可促發若干物理化學變化。實踐證明一些理化效應往往是上述效應的繼發效應。一是彌散作用，治療劑量超聲可增強生物膜彌散過程促進物質交換，進而加速代謝，改善組織營養，這種變化在病理組織中尤為顯著，因此在治療上有實用價值，超聲提高膜的滲透作用，可使藥物更易進入病菌體內，增強藥物的殺菌效能。二是觸變作用，超聲對肌肉，肌腱的軟化作用以及對一些與組織缺水有關的病理改變，如類風濕性關節病變和關節肌腱、韌帶的退行性病變的療效認為應與超聲的觸變作用聯系起來。綜上所述，縱觀超聲的機械，溫熱以及理化三種效應它可引起局部組織細胞內物質運動，細胞受微細按摩，組織分界上溫度升高，增強生物膜彌散過程，促進血液循環軟化組織，刺激細胞功能加速化學反應，加強新陳代謝，影響梅的功能和生物活性物質含量，改變組織pH 等，在血液化學方面的變化有抗壞血酸氧化pH 增加趨向堿性，血糖、尿酸、乳酸，膽固醇減少，鉀離子濃度增加。

超聲波洗腳盆主要組件：

a.直徑1cm 的壓電陶瓷片（汕頭市先寧電子公司生產），產生1MHz 正弦波2w/ cm2的聲柱，由32 塊壓電陶瓷晶片組成的正弦波超聲聲柱版面。

在超聲醫學中定為低強度超聲治療劑量一般為02-2.5wcm2，為非損傷性療法。超過3w/cm2以上為高度損傷性超聲療法。在超聲療法中認為超聲療法的理療頻率為850kHz-1MHz 為最佳頻率段。所以超聲波洗腳盆采用每個超聲晶片產生2w/ cm2低強度超聲劑量和1MHz 頻率的超聲正旋波固定頻率。因考率到超聲波洗腳盆的使用效果。所以在洗腳盆低部按裝32 塊壓電陶瓷片，組織超聲聲柱版面。

b.對應激勵所使用的1MHz 晶體震蕩器，32 路輸出信號的電子電路分配器和32 路電子電路功率放大器，還有市電轉負24伏電源及盆體組成。

綜合由32 塊壓電陶瓷晶片組成的正弦波超聲聲柱版面的激勵要求在激勵電子電路設計上首先要考率的信號源要求；一、頻率輸出穩定；二、要輸出信號有32 路信號源洗腳盆電子電路部分。使用國產溫度補償晶體振蕩器型號為ZWB-2-1024KHZ工作頻率1024khz 頻率。穩定度10-6，正弦波電壓輸出，信號源要求32 路信號電壓輸出，超聲波洗腳盆采用無線電基礎理論的傳輸線源理做成的線圈分配器。一個信號源信號電壓經電子放大器放大再經過線圈分配器就成2 個信號源輸出信號電壓，這樣洗腳盆采用晶振輸出線圈分配器輸出2 個信號源輸出，再經第1 級2 個電子放大單元變4 個信號源輸出，再經第2 級4 個電子放大單元變8 個信號源輸出，再經第3 級8 個放大單元變16 個信號源輸出再經第4 級16 個放大單元變32 個信號源輸出，就達到洗腳盆所需要的32 路同頻信號輸出要求。超聲波洗腳盆壓電陶瓷晶片激勵電壓為80 伏，國家規定作用于人體的直流工作電壓不應超過38 伏，所以超聲波的直流工作電源電壓定為負24 伏25 安培，為達到壓電陶瓷晶片80 伏激勵電壓，要求洗腳盆使用電子功率放大器，電子功率放大器采用變壓器輸入,變壓器輸出的高頻丙類推挽變壓器放大器和傳輸線提壓輸出線圈。以滿足壓電陶瓷晶片的激勵要求共設計32 個電子功率放大器單元。

具體組成電路如下：

a.32 塊壓電陶瓷晶片組成的超聲波聲柱版面。壓電陶瓷晶片是粘貼在一塊長20 厘米，寬15 厘米，厚6 毫米的鋁板。因考慮人體兩只手或兩只腳的面積，所以將32 塊壓電陶瓷晶片就該形勢粘貼在一塊鋁板上，組成超聲波聲柱版面。

b.32 路輸出信號的電子分配器采用無線電基礎理論的傳輸線原理做成的，電子分配器見電子分配器晶振圖（圖1）、電子分配器方框圖（圖2）、電子分配器電子電路圖（圖3）。

圖1 電子分配器晶振圖

圖2 電子分配器方框圖

圖3 電子分配器電子電路圖

電子分配器電路分析，R1 為轉輸線分配線圈的輸出阻抗電阻，C1 為分配器電路的輸入電容，R2 為BG1 偏直電阻，BG1,BG2，組成直接耦合放大器，BG1,[IRF9640],是MOS 組件，高輸入阻抗，電壓放大器。R3,R4,R5,BG2[A640],B1 組成小功率放大器，B2 為轉輸線分配線圈。

c.32 路電子電路功率放大器見功率放大器電子電路圖（圖4）。

圖4 功率放大器電子電路圖

功率放大器電路分析，R1 為轉輸線分配線圈的輸出阻抗電阻，C1 為功率放大器的輸入電容，R2 為BG1 偏直電阻，BG1,BG2 組成直接耦合放大器，BG1[IRF9640]，是MOS 組件高輸入阻抗，電壓放大器，R3,R4,R5,BG2[A640],L1，線圈組成前置放大器，C2 為功率放大單元的輸入電容，R6,R7,C3,L2,L3,R8,R9,組成功率放大器的輸入端直流偏直電路，R10,R11C4,C5,L4,L5, 組成功率放大器的輸出端直流偏置電路，BG3,BG4[A1943],PNP 功率放大管，230V,15A,150W,輸入變壓器B1,輸出變壓器B2 組成高頻丙類推挽功率放大器。B3,轉輸線阻抗匹配器。