超声波洗脚盆概况

翟济

（甘肃省酒泉电信分公司，甘肃 酒泉735000）

在超声波洗脚盆底部安装有32 块直径1cm 压电陶瓷晶片，经电子电路的激励，32 块压电陶瓷晶片产生32 根正弦超声波柱，声波柱在水中传递是低损耗，通过水中传递超声波柱到人们的脚部或手部肌肉、血液、肌腱受到超声波柱的照射，产生人体的机械效应、热效应和理化效应，促使人体的三高即：高血糖、高尿酸、高血脂有很大程度的改善。

超声的机械效应是超声最基本的原发效应。它的来源有二：一是超声在介质中前进时所产生的机械效应，称为行波场中的机械效应。二是超声在介质中传播时由反射而产生的机械效应，称为驻波场中的机械效应。前者由于超声振动使人体组织中各质点受到交替变化的压缩和伸张产生的正压和负压，以及而得到的巨大加速度。已知组织受超声作用时在组织中反复周期地震荡运动。此种单向流动的声流，在气泡表面细胞和细胞膜界面特别明显，超声振动可引起组织细胞内物质运动，从而显示出一种微细的按摩作用，可引起容积变化产生细胞浆流动。细胞质颗粒振动，旋转，摩擦，可刺激细胞半透膜的弥散过程，促进新陈代谢，加强血液和淋巴循环，改善组织营养，改善蛋白合成，提高再生机能。

超声在人体或在其它介质中均可显著产热，产热过程既是机械能在介质中转变成热能的能量转换过程, 这也是内生热的一种，热的形式是由于：一是超声通过机体时声能在介质中耗损吸收而产热；二是超声通过介质时，由疏密交替的压力变化——压缩相位中产热；三是不同组织界面上超声能量的反射而产热，超声温热效应可增强血液循环，加强代谢、改善局部组织营养、增强酶的活力，降低肌肉和结缔组织张力，缓解痉挛即减轻疼痛，同时又可降低感觉神经兴奋性，也起到镇痛的作用，超声的机械效应和温热效应均可促发若干物理化学变化。实践证明一些理化效应往往是上述效应的继发效应。一是弥散作用，治疗剂量超声可增强生物膜弥散过程促进物质交换，进而加速代谢，改善组织营养，这种变化在病理组织中尤为显著，因此在治疗上有实用价值，超声提高膜的渗透作用，可使药物更易进入病菌体内，增强药物的杀菌效能。二是触变作用，超声对肌肉，肌腱的软化作用以及对一些与组织缺水有关的病理改变，如类风湿性关节病变和关节肌腱、韧带的退行性病变的疗效认为应与超声的触变作用联系起来。综上所述，纵观超声的机械，温热以及理化三种效应它可引起局部组织细胞内物质运动，细胞受微细按摩，组织分界上温度升高，增强生物膜弥散过程，促进血液循环软化组织，刺激细胞功能加速化学反应，加强新陈代谢，影响梅的功能和生物活性物质含量，改变组织pH 等，在血液化学方面的变化有抗坏血酸氧化pH 增加趋向碱性，血糖、尿酸、乳酸，胆固醇减少，钾离子浓度增加。

超声波洗脚盆主要组件：

a.直径1cm 的压电陶瓷片（汕头市先宁电子公司生产），产生1MHz 正弦波2w/ cm2的声柱，由32 块压电陶瓷晶片组成的正弦波超声声柱版面。

在超声医学中定为低强度超声治疗剂量一般为02-2.5wcm2，为非损伤性疗法。超过3w/cm2以上为高度损伤性超声疗法。在超声疗法中认为超声疗法的理疗频率为850kHz-1MHz 为最佳频率段。所以超声波洗脚盆采用每个超声晶片产生2w/ cm2低强度超声剂量和1MHz 频率的超声正旋波固定频率。因考率到超声波洗脚盆的使用效果。所以在洗脚盆低部按装32 块压电陶瓷片，组织超声声柱版面。

b.对应激励所使用的1MHz 晶体震荡器，32 路输出信号的电子电路分配器和32 路电子电路功率放大器，还有市电转负24伏电源及盆体组成。

综合由32 块压电陶瓷晶片组成的正弦波超声声柱版面的激励要求在激励电子电路设计上首先要考率的信号源要求；一、频率输出稳定；二、要输出信号有32 路信号源洗脚盆电子电路部分。使用国产温度补偿晶体振荡器型号为ZWB-2-1024KHZ工作频率1024khz 频率。稳定度10-6，正弦波电压输出，信号源要求32 路信号电压输出，超声波洗脚盆采用无线电基础理论的传输线源理做成的线圈分配器。一个信号源信号电压经电子放大器放大再经过线圈分配器就成2 个信号源输出信号电压，这样洗脚盆采用晶振输出线圈分配器输出2 个信号源输出，再经第1 级2 个电子放大单元变4 个信号源输出，再经第2 级4 个电子放大单元变8 个信号源输出，再经第3 级8 个放大单元变16 个信号源输出再经第4 级16 个放大单元变32 个信号源输出，就达到洗脚盆所需要的32 路同频信号输出要求。超声波洗脚盆压电陶瓷晶片激励电压为80 伏，国家规定作用于人体的直流工作电压不应超过38 伏，所以超声波的直流工作电源电压定为负24 伏25 安培，为达到压电陶瓷晶片80 伏激励电压，要求洗脚盆使用电子功率放大器，电子功率放大器采用变压器输入,变压器输出的高频丙类推挽变压器放大器和传输线提压输出线圈。以满足压电陶瓷晶片的激励要求共设计32 个电子功率放大器单元。

具体组成电路如下：

a.32 块压电陶瓷晶片组成的超声波声柱版面。压电陶瓷晶片是粘贴在一块长20 厘米，宽15 厘米，厚6 毫米的铝板。因考虑人体两只手或两只脚的面积，所以将32 块压电陶瓷晶片就该形势粘贴在一块铝板上，组成超声波声柱版面。

b.32 路输出信号的电子分配器采用无线电基础理论的传输线原理做成的，电子分配器见电子分配器晶振图（图1）、电子分配器方框图（图2）、电子分配器电子电路图（图3）。

图1 电子分配器晶振图

图2 电子分配器方框图

图3 电子分配器电子电路图

电子分配器电路分析，R1 为转输线分配线圈的输出阻抗电阻，C1 为分配器电路的输入电容，R2 为BG1 偏直电阻，BG1,BG2，组成直接耦合放大器，BG1,[IRF9640],是MOS 组件，高输入阻抗，电压放大器。R3,R4,R5,BG2[A640],B1 组成小功率放大器，B2 为转输线分配线圈。

c.32 路电子电路功率放大器见功率放大器电子电路图（图4）。

图4 功率放大器电子电路图

功率放大器电路分析，R1 为转输线分配线圈的输出阻抗电阻，C1 为功率放大器的输入电容，R2 为BG1 偏直电阻，BG1,BG2 组成直接耦合放大器，BG1[IRF9640]，是MOS 组件高输入阻抗，电压放大器，R3,R4,R5,BG2[A640],L1，线圈组成前置放大器，C2 为功率放大单元的输入电容，R6,R7,C3,L2,L3,R8,R9,组成功率放大器的输入端直流偏直电路，R10,R11C4,C5,L4,L5, 组成功率放大器的输出端直流偏置电路，BG3,BG4[A1943],PNP 功率放大管，230V,15A,150W,输入变压器B1,输出变压器B2 组成高频丙类推挽功率放大器。B3,转输线阻抗匹配器。