基于光譜仿真技術(shù)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(shí)的光譜具有熱生物效應(yīng)和非熱生物效應(yīng)，照射人體某些特定部位時(shí)可產(chǎn)生熱敏灸性感傳，從而對(duì)相關(guān)疾病達(dá)到很好的治療效果[1]。一般認(rèn)為，艾的光譜是以靠近近紅外并以遠(yuǎn)紅外為主的光譜，含有少量的可見(jiàn)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(xù)變短，需要專(zhuān)業(yè)醫(yī)生或技師與患者一對(duì)一操作并高度專(zhuān)注，以保持腧穴定位和照射距離的準(zhǔn)確[3]。根據(jù)黑體輻射理論，要產(chǎn)生仿艾光譜，輻射體的最高激發(fā)溫度超過(guò)1000 ℃，因而對(duì)熱量的傳遞方向有非常嚴(yán)苛的要求[4]。如果熱量無(wú)序散逸，將損壞治療儀內(nèi)部的元器件，縮短治療儀使用壽命，或?qū)е轮委焹x外殼溫度過(guò)高而讓操作人員和患者有燙傷風(fēng)險(xiǎn)[5]。

故本項(xiàng)目為實(shí)現(xiàn)與熱敏灸艾條光譜的擬合，采用加熱體激發(fā)輻射體的方式，按照所測(cè)定的艾條燃燒溫度和輻射光譜，通過(guò)理論研究和實(shí)驗(yàn)確定輻射體的受激輻射能量以及所需要的激發(fā)溫度。采取一種多軸、多關(guān)節(jié)調(diào)節(jié)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(zhuǎn)，能對(duì)人體各個(gè)部位施灸，利用仿艾治療儀發(fā)光發(fā)熱中心恒定的特點(diǎn)，始終保持腧穴定位和照射距離的準(zhǔn)確，將專(zhuān)業(yè)醫(yī)生或技師與患者的“一對(duì)一”操作變?yōu)椤耙粚?duì)多”操作。

1 國(guó)內(nèi)外電子仿艾熱敏灸治療儀產(chǎn)品及技術(shù)情況

由齊齊哈爾祥和中醫(yī)器械有限公司生產(chǎn)的DAJ 多功能艾灸儀，是在艾灸治療理論基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)明的一種新型治療儀。它是將艾絨墊在發(fā)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(dá)到治療和保健的目的。類(lèi)似產(chǎn)品還有由中山嘉訊醫(yī)療器械有限公司生產(chǎn)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(xiàng)全新的灸法理論、能夠激發(fā)熱敏灸感替代艾條施灸治療的儀器尚屬空白。

2 本項(xiàng)目電子仿艾熱敏灸治療儀具體研發(fā)過(guò)程

2.1 仿艾近紅外和遠(yuǎn)紅外受激輻射材料選擇及應(yīng)用通過(guò)對(duì)仿艾近紅外和遠(yuǎn)紅外受激輻射材料的應(yīng)用研究，確定仿艾光熱的激發(fā)方式，實(shí)現(xiàn)仿艾光譜艾燃燒時(shí)的光譜具有熱生物效應(yīng)和非熱生物效應(yīng)，照射人體某些特定部位時(shí)可產(chǎn)生熱敏灸性感傳，從而對(duì)相關(guān)疾病達(dá)到很好的治療效果[6-8]。一般認(rèn)為，艾的光譜是以靠近近紅外并以遠(yuǎn)紅外為主的光譜，含有少量的可見(jiàn)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(xiàng)目為實(shí)現(xiàn)與熱敏灸艾條光譜的擬合，采用加熱體激發(fā)輻射體的方式，按照所測(cè)定的艾條燃燒溫度和輻射光譜，通過(guò)理論研究和實(shí)驗(yàn)確定輻射體的受激輻射能量以及所需要的激發(fā)溫度。同時(shí)依據(jù)黑體輻射理論，研制一種接近于理想黑體并具有高溫穩(wěn)定性的輻射體材料，廣泛查閱相關(guān)的文獻(xiàn)研究和實(shí)驗(yàn)研究，找出其激發(fā)溫度與所輻射出光譜之間的關(guān)系，最后確定其所需要的激發(fā)溫度值，并使其輻射面具有一定的溫度梯度，每一溫度對(duì)應(yīng)于某一波長(zhǎng)的最大單色輻出度，從而產(chǎn)生主要能量波長(zhǎng)處于3.5 μm 附近的連續(xù)光譜，結(jié)合發(fā)熱體產(chǎn)生的紅光及近紅外線，形成覆蓋0.8～15.5 μm 的連續(xù)光譜，并達(dá)到艾燃燒的輻射強(qiáng)度，擬合出熱敏灸艾條光譜。

2.2 如何實(shí)現(xiàn)熱量向人體照射部位的定向傳送根據(jù)黑體輻射理論，要產(chǎn)生仿艾光譜，輻射體的最高激發(fā)溫度超過(guò)1000 ℃，因而對(duì)熱量的傳遞方向有非常嚴(yán)苛的要求[12-17]。如果熱量無(wú)序散逸，將損壞治療儀內(nèi)部的元器件，縮短治療儀使用壽命，或?qū)е轮委焹x外殼溫度過(guò)高而讓操作人員和患者有燙傷風(fēng)險(xiǎn)。本項(xiàng)目擬研究熱輻射、熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流定向傳送技術(shù)，實(shí)現(xiàn)熱量向人體照射部位傳輸并被人體吸收增強(qiáng)治療作用，避免熱量無(wú)序傳遞帶來(lái)的各種問(wèn)題。

2.3 如何實(shí)現(xiàn)精確定位 任意照射位置與多角度可靠調(diào)節(jié)施灸研究和開(kāi)發(fā)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(jié)構(gòu)，以便快速對(duì)準(zhǔn)應(yīng)灸治的部位，實(shí)現(xiàn)可視化精準(zhǔn)定位，避免艾灸僅憑操作人員經(jīng)驗(yàn)而造成各自的定位差異。同時(shí)因艾條由于燃燒而持續(xù)變短，需要專(zhuān)業(yè)醫(yī)生或技師與患者一對(duì)一操作并高度專(zhuān)注，以保持腧穴定位和照射距離的準(zhǔn)確。本項(xiàng)目研究一種多軸、多關(guān)節(jié)調(diào)節(jié)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(zhuǎn)，能對(duì)人體各個(gè)部位施灸，利用仿艾治療儀發(fā)光發(fā)熱中心恒定的特點(diǎn)，始終保持腧穴定位和照射距離的準(zhǔn)確，將專(zhuān)業(yè)醫(yī)生或技師與患者的“一對(duì)一”操作變?yōu)椤耙粚?duì)多”操作。

3 本項(xiàng)目的工藝流程

原料采購(gòu)后，將旋鈕蓋、發(fā)熱頭、橫向關(guān)節(jié)、上關(guān)節(jié)、下關(guān)節(jié)皆進(jìn)行預(yù)裝，旋鈕蓋、發(fā)熱頭預(yù)裝好后，對(duì)治療頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)先進(jìn)行裝配，再將治療頭總裝配；將橫向關(guān)節(jié)、上關(guān)節(jié)、下關(guān)節(jié)預(yù)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(jìn)行裝配完成，最后進(jìn)行質(zhì)檢，質(zhì)檢合格后，樣機(jī)完成。見(jiàn)圖1。

4 本項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì) 社會(huì)及環(huán)保效益

4.1 本項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益隨著仿艾熱敏灸治療儀市場(chǎng)的興起及本項(xiàng)目產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化后可達(dá)到年產(chǎn)20萬(wàn)臺(tái)治療儀的中小型企業(yè)的常年生產(chǎn)，年產(chǎn)值規(guī)模可達(dá)3億元/年。

4.2 本項(xiàng)目的社會(huì)效益本項(xiàng)目研發(fā)的產(chǎn)品可以廣泛應(yīng)用于醫(yī)療機(jī)構(gòu)、保健場(chǎng)所和家庭保健，適宜患者、亞健康人群及中老年人使用，滿(mǎn)足社會(huì)需求。同時(shí)，將專(zhuān)業(yè)醫(yī)生或技師與患者的“一對(duì)一”操作變?yōu)椤耙粚?duì)多”操作，一個(gè)專(zhuān)業(yè)醫(yī)生或技師能實(shí)現(xiàn)對(duì)4～5個(gè)患者的值守，工作效率顯著提高，避免將人力浪費(fèi)在手持艾條的“一對(duì)一”操作上面。

4.3 本項(xiàng)目的環(huán)保效益以單臺(tái)本項(xiàng)目仿艾治療儀每天工作6 h(相當(dāng)于6 根燃燒時(shí)長(zhǎng)為1 h，重量為22 g 的熱敏灸艾條)，全年工作300 d計(jì)算，每臺(tái)治療儀每年可減少艾煙排放250標(biāo)立方米。如果全國(guó)推廣200萬(wàn)臺(tái)，可節(jié)約艾條使用量近8萬(wàn)噸/年，減少艾煙排放5億標(biāo)立方米/年，環(huán)保效益顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

熱敏灸是江西中醫(yī)藥大學(xué)原始創(chuàng)新、采用特定艾灸方法高效激發(fā)經(jīng)絡(luò)感傳，氣至病所，從而開(kāi)通經(jīng)絡(luò)治療疾病的一項(xiàng)灸療新技術(shù)，該技術(shù)曾榮獲2015年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。然而，熱敏灸技術(shù)在操作過(guò)程中，如何消除艾條燃燒產(chǎn)生的煙霧是一項(xiàng)難題；同時(shí)艾灸治療需要專(zhuān)業(yè)醫(yī)生或技師與患者一對(duì)一操作，以保持腧穴定位準(zhǔn)確、艾條持續(xù)燃燒并避免患者燙傷，治療過(guò)程需耗費(fèi)大量人力。這些實(shí)際存在的問(wèn)題制約了熱敏灸技術(shù)的大范圍推廣及應(yīng)用。

本項(xiàng)目研制出一款電子熱敏灸仿艾治療儀，替代傳統(tǒng)艾條進(jìn)行熱敏灸治療，在既能達(dá)到治療效果的同時(shí)，解決艾條燃燒產(chǎn)生煙灰煙霧的環(huán)境污染問(wèn)題，避免艾灸燃燒時(shí)易造成燙傷甚至引起火災(zāi)等安全隱患。同時(shí)又可解放人力，加強(qiáng)使用的便捷性，更利于熱敏灸技術(shù)的應(yīng)用及推廣。