中药热雾治疗仪的研制与应用

李朝波 何树成 王娜娜 王世浩 谢博多 王春梅*

中药热雾治疗仪的研制与应用

李朝波①何树成②王娜娜②王世浩①谢博多③王春梅①*

目的：研制中药热雾治疗仪，将热雾治疗垫内的药液雾化后激活成具有活性的分子微粒，经皮肤进入人体深层，以促进药灶区域的血液循环、代谢物质的交换和损伤组织的修复。方法：通过采样温度信息，单片机输出PWM波控制热雾治疗仪内的发热元件，加热药物并进行治疗。结果：中药热雾治疗仪的研制，在疗养院康复医学科室得到了广泛的应用，可依据个人热耐受程度任意调整设定温度，获得舒适的治疗效果。结论：中药热雾治疗仪温度提升快且连续可调，热雾治疗垫内的药液雾化更充分，且故障率低。

中药热雾治疗仪；热雾治疗垫；加热腔；发热元件；温控显示电路

[First-author’s address] Beidaihe Sanatorium of Beijing Military Area, Qinhuangdao 066100, China.

中药雾化治疗腰椎间盘突出症(lumbar intervertebral disc protrusion，LIDP)是传统中医外治法与现代科学手段相结合的新型治疗方法，具有较好的治疗作用[1-2]。为了落实军队“能打仗，打胜仗”的要求，确保基层官兵战斗力生成，不受伤病的影响，贴近平战结合，本研究研制治疗LIDP的中药热雾治疗仪[3-5]。

中药雾化疗法所采用的中药大多由活血化瘀、祛风除湿及通经活络的药物组成，同时药垫中加入食醋，可使药物直达病所[6-7]。这些药物在渗透过程中，可以增强局部组织的血液循环，促进肌肉、肌腱及骨组织的修复，药力从皮肤到肌肉组织，从筋到骨，层层渗透，温通关节，松解局部肌肉和神经根的牵拉，从而减轻甚至消除临床症状[8-9]。为了使药垫中的中药便于人体皮肤的吸收，通过中药雾化治疗仪使药物雾化形成微粒状态，经皮肤渗入体内直达病灶[10-11]。

1 中药热雾治疗仪总体结构

该治疗装置的设计以单片机为核心，由电源模块、时钟复位电路、显示模块、温度传感器、声光报警电路、控制驱动模块以及加热电路等组成[12]。通过按键设置治疗时间和目标温度，然后将温度传感器采集到的温度值T传给单片机，由单片机控制LCD显示器实时显示温度和定时情况。在设定时间内，判断温度是否超出规定范围，对于低于目标设定温度范围的情况，采取分阶段加热模式；而超过设定温度范围的给予报警并停止加热(如图1所示)。

图1 中药热雾治疗仪结构原理框图

2 中药热雾治疗仪硬件电路设计

治疗仪通过单片机驱动电路完成对加热部件的控制，并设置按键、LCD显示以及定时中断，实现治疗仪定时和温控的目的。单片机采用AT89C51，是一种带4K字节Flash的低电压，高性能CMOS8位微处理器，具有28×8位内部RAM，32个可编程I/O口，2个16位定时器/计数器，5个中断源，以及可编程串行通道。电源部分采用变压器、整流电路以及稳压芯片等，输出供单片机使用的直流5 V电压和供加热棒工作的交流36 V电压。温度和时间的设定采用按键方式，并由LCD显示器显示设定内容。声光报警由蜂鸣器以及发光二极管组成。温度传感器采用美国达拉斯(Dallas)公司的单总线数字温度传感器芯片DSl8B20，具有体积小、功耗低、抗干扰能力强以及与微处理器连接方便等特点，其测温范围在-55～125 ℃(如图2所示)。

图2 中药热雾治疗仪主要电路连接图

(1)控制及驱动部分。主要是依据双向可控硅的相位控制原理，由单片机根据温度传感器反馈信息，输出不同的PWM波对加热功率进行调节，达到节能、加热稳定及减少调节时间的效果。

(2)实现加热雾化功能。将中药充分雾化为微粒状，必须对加热头、加热腔及保温层进行科学的设计及试验。采用的加热头为U型加热棒，具有加热快、效果好及性能稳定的特点，并且其内部除去2个电源接头外无多余的连接，与传统的加热片并联电路相比，具有低故障的优点。加热腔外部设计尺寸为190 mm×14 mm×70 mm，内部尺寸为170 mm×120 mm×20 mm，隔热棉厚度为20 mm，局部热雾治疗仪腔内温度为75～85 ℃，皮肤表面温度为35～55 ℃。

3 中药热雾治疗仪软件设计

由于温度控制系统具有非线性、纯滞后和大惯性的特点，使得控制方式超调大、调节时间过长且不精确，故本设计采取依据温度变化，灵活改变输出加热功率的方式进行温度的控制(如图3所示)[13]。

(1)调节加热功率方式。主要依据当前温度T与设定值TSET的关系：当T＜TSET-5时，单片机输出PWM1波控制加热功率；当TSET-5＜T＜TSET-1时，单片机输出PWM2波降低加热功率，使得温控更精确、及时；当TSET-1＜T＜TSET+1时，到达预定的温度范围，停止加热并保持；当TSET+1＜T时，声光报警提醒，单片机停止输出，加热棒不工作。

(2)治疗仪运行过程。开机与220 V市电电源连接，经电源模块供给加热腔一个36 V安全电压，按键设定时间和温度，单片机启动定时及按键中断，采样当前温度并显示；依据当前温度，启动加热棒，并继续间隔采样温度信息，当温度到达设定值范围内，停止加热并提示；患者可随时了解加热腔的温度，同时根据个人的耐受力，随意调整温度。当治疗时间完成或者提前按键结束时，单片机停止输出，关闭加热棒。

图3 软件实现流程图

4 中药热雾治疗仪功能特点及参数

中药加热雾化装置通过采样监测加热温度，由单片机控制热雾治疗仪内的发热元件，达到加温快速、稳定以及恒定的效果，可依据自身的热耐受程度，实现舒适治疗温度的功能。同时局部热雾治疗仪、热雾治疗垫与皮肤三者之间形成一个相对密封的治疗空间，使液体介质在热雾治疗仪内被雾化激活成具有活性的分子微粒，经皮肤进入人体深层，促使病灶区域的血液循环、代谢物质的交换和损伤组织的修复。

中药热雾治疗仪不仅对训练伤治疗有效，同时还可用于人体组织因缺血、退变和无菌性炎症所导致的损害[14-15]。常用于治疗椎间盘突出症、颈椎病、颈椎后纵韧带骨化症、骨关节退行性滑膜炎以及骨关节炎等缺血性组织病变[16]。

(1)中药加热雾化装置性能特点。①实现了温度实时控制，且调节周期降低；②加热面积增大，加热更均匀，且U型加热棒的故障率低；③温度提升更快，提升方式更合理，降低了超调度。

(2)主要参数。①输入电压为AC 220 V±10%；②输出电压≤36 Vac；③输出功率≥54 W；④温度设置为75～85 ℃；⑤时间设定为80 min。

5 结语

研制开发中药雾化治疗仪，主要着眼于基层连队卫生业务正规化建设部署，为基层营连在平战外训时提供体积小、重量轻、操作简便及效果明显的中药雾化治疗仪。该治疗仪对于提高基层单位的自我卫生保障能力和平战训练能力具有显著意义，并有良好的应用前景。

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Development and application of traditional Chinese medicine thermal fog treatment instrument

LI Chao-bo, HE Shu-cheng, WANG Na-na, et al// China Medical Equipment, 2015,12(1):70-72.

Objective: Atomize the medicine liquid inside the thermal fog treatment pad to molecular particles with activity. These molecular particles enter the deep human body through skin, and promote the blood circulation of medicine focal region, the exchange of metabolites and reconstruction of damaged tissue. Methods: By sampling the temperature, the MCU outputted PWM to control the heating element which was inside the therapy device, then heated the drug and treatment of the patient. Results: Research and develop a set of traditional Chinese medicine thermal fog treatment instrument successfully. And it has been widely used in the department of rehabilitation medicine of the sanatorium. Adjust the instrument according to the difference of thermotolerance of each person and make everyone get comfortable treatment temperature. Conclusion: This thermal fog treatment instrument has a lot of advantages, temperature increase fast, atomization of medicine liquid inside the thermal fog treatment pad is more fully, low failure.

Traditional Chinese medicine thermal fog treatment instrument; Thermal fog treatment pad; Heating chamber; Heating elements; Temperature-control display circuit

李朝波,男,(1963- ),硕士，副主任技师。北京军区北戴河疗养院医务部，从事医疗设备管理、维修及质量控制工作。

1672-8270(2015)01-0070-03

R197.39

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.01.023

2014-10-20

①北京军区北戴河疗养院医务部 河北 秦皇岛 066100

②北京军区北戴河疗养院医学工程科 河北 秦皇岛 066100

③北京军区北戴河疗养院康复医学科 河北 秦皇岛 066100

*通讯作者：chunmei0215@sina.com