一種新型艾灸裝置的設計與應用

扈曉琴，萬成利，趙生會，漆俸穎，黎美琪

（西南財經大學天府學院，四川 成都 610051）

0 引言

艾灸療法，是以艾葉為主要材料，通過熱灼和熏烤對人體的腧穴或病變部位進行藥物及熱刺激，激發人體經氣的活動來調整人體紊亂的生理生化功能[1]，具有溫通經絡、祛濕散寒，溫補中氣、回陽固脫，行氣活血、消瘀散結，預防疾病、保健強身，解表散寒、溫中止嘔，清熱解毒、殺蟲療癬六大作用[2]，但艾灸也存在許多的問題。有相關文獻研究表明，艾灸煙霧對呼吸道有強刺激作用，會使呼吸道疾病的發病率上升[3]，針對傳統艾灸療法的弊端，人們開始研制新型艾灸儀器[4]。

艾灸治療儀器是對傳統艾灸療法的傳承和發展，是在傳統的灸療理論的基礎上，結合現代灸療的研究成果和多元化現代技術手段[5]，部分解決了傳統艾灸產生的問題。本文研究的艾灸裝置遵循環保、綠色的發展理念，在傳統艾草（艾柱，艾條）燃燒的基礎上進行改進，利用高溫加熱艾草提取液的方式，使其汽化達到無煙的效果，既保留了傳統艾灸的療效，又能有效解決治療過程中產生煙霧的問題。此外，該裝置通過增加變溫開關設計，可降低用戶在使用過程中灼傷皮膚的風險，讓人們在艾灸治療時更加安全、放心。

1 艾灸裝置設計

1.1 艾灸裝置的結構設計

如圖1 所示，該艾灸裝置包括4 個主體結構和保護蓋，共4 個部分。

圖1 艾灸裝置的組成結構

第1 部分為氣體通路部分，由隔熱板、第1 殼體、氣體透過膜、漏斗形通氣管口組成。

第2 部分為連接部分，由第2 殼體與電路部分組成。

第3 部分為液體儲存部分，由液體儲存裝置、隔熱保護套、第3 殼體組成。

第4 部分為電路控制部分，由第4 殼體、電容儲存裝置、USB 充電口、指示燈、啟動開關、電路板、變溫開關組成。

從圖2 中可以清晰地看到艾灸裝置的各個零件部位。

圖2 艾灸裝置爆破

保護蓋：制作材料為工程塑料；工程塑料具有較高強度和一些特殊性能的塑料。如聚四氟乙烯、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚甲醛等。具有較高的化學穩定性、電絕緣性、機械強度等。可作工程材料和替代金屬制造機械零部件等，避免損傷裝置內部的氣體透過膜，同時保持內部環境的清潔。

第1 部分：第1 殼體與隔熱板一體相連，其制作材料均為陶瓷。第1 殼體起防止內部壓強太高而導致裝置炸裂的作用；隔熱板在接觸皮膚時起支撐和防燙傷的作用。銅制漏斗形通氣管口位于第1 殼體內，兩者均與第2 殼體相連。通氣管口的開口端是漏斗形，目的是擴大氣體與皮膚的接觸面積；氣體透過膜位于漏斗形通氣管口內部，利于氣體透過、防止液體滲出。

第2 部分：工程塑料制作的第2 殼體與第3 殼體相連，其中第2 殼體內的螺紋口與第3 殼體液體儲存裝置上的螺紋口相吻合，使第2 殼體與第3 殼體可拆分，目的是當液體儲存裝置中的艾草提取液用完時，還可以重新添加液體進行使用，可節約成本。

第3 部分：第3 殼體與第4 殼體不可拆分，其制作材料均為工程塑料；第3 殼體外部有隔熱保護套，材料為氣凝膠[6]，氣凝膠是指通過溶膠凝膠法，用一定的干燥方式使氣體取代凝膠中的液體而形成的一種納米級多孔固態材料，由于氣凝膠中80%以上是空氣，所以有非常好的隔熱效果。氣凝膠的密度很低，僅為空氣密度（1.29 kg/m3）的2.75 倍，看上去像凝固的煙，因此也不必擔心加入氣凝膠隔熱后，艾灸器的重量問題。具有良好的隔熱效果。

第4 部分：第4 殼體中電容儲存裝置的作用為放置電容；鋁制USB 充電口的設計可使裝置循環使用；指示燈的目的是確定電量是否充滿；啟動開關控制流向纏繞于液體儲存裝置外電阻絲1 的電流，變溫開關調控電路板，控制纏繞在漏斗形通氣管口長端電阻絲2 的電流。

如圖3 所示為該艾灸裝置的電線路徑圖，電容上共連接5 條線路。

圖3 艾灸裝置電線路徑

電線路徑說明（每條線路都是閉合回路）：一條連接USB 充電口；一條連接指示燈；一條連接啟動開關和電阻絲1，形成閉合回路；一條連接電路板，先由變溫開關控制電流，再通過錐形電極與環形電極進行有效連接，讓電阻絲2 有效通電。

如圖4、5 所示，為錐形電極與環形電極初始狀態和連接狀態。

圖4 初始狀態

圖5 連接狀態

初始狀態：錐形電極與環形電極分離，環形電極由彈簧支撐，此時彈簧處于原始（松弛）狀態。

連接狀態：前后部分通過螺紋連接時，錐形電極接觸到環形電極，同時對彈簧施加壓力，彈簧壓縮蓄力，保證錐形電極接觸到環形電極緊密接觸。

1.2 艾灸裝置的流程設計

如圖6 所示，啟動開關與電容相連，電容分別連接電阻絲1 和變溫開關。

圖6 艾灸裝置運行途徑流程設計

當使用該裝置時按下啟動開關，此時電容接收電信號直接向電阻絲1 釋放固定電流，電流的熱效應使電阻絲1 釋放大量熱能，均勻加熱液體儲存裝置中的艾草提取液，使提取液在加熱溫度的作用下汽化，經氣體透過膜的選擇作用，氣體將直接進入漏斗形通氣管口。

調節變溫開關，擠壓電路板，使電信號通過電路傳遞至電容，電容接收電信號后釋放電流，電流返流至電路板。通過模擬滑動變阻器的變阻作用，將電路板上的大電阻分為3 個部分，按壓不同部位所阻斷的電阻長度不同，即通過的電流大小不同，故可分為3個檔位。該通路電流途經錐形電極流入電阻絲2，根據不同檔位所釋放電流大小來改變電阻絲2 釋放熱能的大小，均勻加熱漏斗形通氣管口長端，可對氣體起到變溫或恒溫的作用，最后氣體經過一段緩沖隔熱板釋放至人體皮膚，讓用戶的體驗感更佳。

1.3 艾灸裝置的原型設計

如圖7 和圖8 所示，艾灸裝置各部分尺寸如下：

圖7 艾灸裝置三維結構示意

圖8 艾灸裝置實物拆分結構示意

M2.5×4.0 內六角錐端緊定螺釘：螺紋直徑=M2.5總長度=4.0 mm

M2.5×6.0 內六角錐端緊定螺釘：螺紋直徑=M2.5總長度=6.0 mm

M2.0×10.0 十字沉頭自攻螺釘：螺紋直徑=M2.0總長度=10.0 mm

保護蓋：外直徑=34.0 mm 內直徑=32.0 mm

第1 殼體+隔熱板：長度×直徑寬度= 68.0 mm ×30.0 mm

漏斗形通氣管口：漏斗直徑×漏斗高度×管口高度×管底口徑=26.0 mm×15.0 mm×45.0 mm×4.0 mm

第2 殼體：蓋帽內徑×蓋帽外徑×蓋帽高度×螺旋口高度= 28.0 mm × 30.0 mm × 16.0 mm × 6.3 mm

液體儲存裝置：總長度×底直徑×上外直徑×上內直徑×瓶口直徑= 62.0 mm × 20.0 mm × 26.0 mm ×24.0 mm × 8.0 mm

隔熱保護套：直徑×長度= 30.0 mm × 60.0 mm

第3 殼體：長度×直徑寬度= 61.0 mm × 30.0 mm

第4 殼體：長度×直徑寬度= 49.0 mm × 30.0 mm

電容儲存裝置：長度×寬度= 23.0 mm × 21.0 mm

USB 充電口：長度×寬度= 5.2 mm × 1.5 mm

指示燈：長度×寬度= 3.0 mm × 2.0 mm

電路板容器：長度= 10.7 mm

變溫開關：活動長度= 5.0 mm

保護蓋卡口：高度×內徑= 3.0 mm × 1.0 mm

彈簧：線徑×外徑×長度= 0.5 mm × 20.0 mm ×5.5 mm

環形電極：內直徑×外直徑×厚度= 20.5 mm ×23.5 mm × 1.0 mm

錐形電極：長度×寬度= 10.0 mm × 3.0 mm

該艾灸裝置由內外共15 部分組成，其中特色裝置為錐形電極和環形電極、變溫開關。在該裝置中，錐形電極與環形電極基于CD 接頭連接方式，讓第2 殼體與第3 殼體分開時（旋開螺旋時）可斷開電路，第2殼體與第3 殼體連接時（旋緊螺旋時）可連通電路。變溫開關有3 個檔位，模擬滑動變阻器的變阻作用，改變流向電阻絲2 的電流來控制加熱溫度，避免有過高溫度燙傷皮膚的風險，使用者還可根據自身對溫度的耐受程度，調節適宜的溫度進行治療。

2 艾灸裝置應用

2.1 使用操作

具體使用方法：使用前，先檢查液體儲存裝置內艾草提取液的余量（首次使用時應先將艾灸裝置蓄滿電量，再向液體儲存裝置內加入艾草提取液），再取下保護蓋，按下啟動開關，待有氣體生成后，將漏斗形通氣管口對準穴位，局部施灸。本裝置溫度控制途徑是人為控制，使用者在使用過程中，根據皮膚感受到艾灸高溫或低溫，通過調節變溫開關以控制電阻絲發熱溫度，控制艾草提取液汽化后的溫度，達到溫度調節的效果。使用后，先關閉變溫開關，再關閉啟動開關，最后蓋上保護蓋即可。

注意事項：

（1）使用艾灸器前，應先取下保護蓋，再打開啟動開關進行艾灸，防止產生的熱氣聚集在漏斗通氣管口內，對艾灸器造成損壞。

（2）為避免異物進入漏斗形通氣管口內影響氣體透過膜的透氣功能，在使用艾灸器后需蓋好保護蓋。

（3）使用艾灸器后，請勿立即添加艾草提取液，避免裝置內部溫度過高燙傷皮膚。

（4）需定期檢查艾灸器內液體儲存裝置中的艾草提取液，若余量不多，應及時添加，避免出現提取液耗盡，影響使用的情況。

2.2 特色與創新

本裝置的特色和創新在于：

（1）溫度控制：采用電容儲存裝置、變溫開關及電阻絲纏繞在漏斗形導管外的協調作用達到變溫效果，做到使用者根據自身情況調控到達人體皮膚表面的氣體溫度。

（2）綠色環保：運用液體汽化和電流的熱效應原理，達到少艾煙的效果。

（3）節約成本：運用環形電極和錐形電極及螺紋連接頭連接二、三殼體，使裝置可拆卸，實現艾草提取液的循環利用，且設計USB 接口，可實現裝置的循環利用。

（4）防燙傷：裝置采用氣凝膠、工程塑料等隔熱材料，防止使用時接觸皮膚燙傷。

（5）小巧便攜，可隨取隨用，方便快捷。

3 結語

本研究提出的新型艾灸裝置設計方案，保留傳統艾灸療法疏通經絡、溫陽補氣等優點，遵循綠色環保發展理念，對艾灸裝置進行改良。其主要特色在于采用便攜式設計并設置USB 充電口，便于及時充電，隨時取用；設計變溫開關靈敏控溫，調節接觸皮膚的氣體溫度,以防止燙傷；采用漏斗形通氣管口，擴大與皮膚的接觸面積，便于艾灸時更精準地覆蓋到穴位；創新電路設計可減少艾煙的產生，降低艾煙對人體和環境造成的危害。小巧便攜的器身、智能靈敏的控溫、無明火的安全、綠色環保的理念與市場現有艾灸儀器的優勢相結合，既傳承傳統艾灸文化，又能適應大眾快節奏的生活特點，為人民的健康提供新思路、新方法。