日光浴治疗条件监测系统设计与实现

日光浴是根据日光的生物效应原理，利用日光对人体进行锻炼和治疗的方法

。通过日光浴治疗能够提高人体免疫功能、促进骨钙吸收、促进新陈代谢、改善心肺功能、改善睡眠、调节生物节律、治疗皮肤炎症等

。因长时间的日光照射也存在着引发中暑、日射病等风险，所以适宜的治疗时间是获得良好治疗效果的重要保证

。为获取日光浴场的实时治疗条件，计算准确的单次治疗剂量，判断环境因素是否适宜开展治疗活动，作者研制了日光浴治疗条件监测系统，对相关治疗条件进行实时监测、显示，帮助医师合理把握日光浴治疗时间，提高治疗效果。

1 日光浴疗法概述

日光浴疗法是应用日光照射来治疗疾病的一种方法。该疗法应用历史悠久，唐代孙思邈《千金要方》对日光浴的防病强健作用，尤其是促进小儿健康成长的意义给予了充分肯定。至清代，本疗法的应用有了进一步发展，《本草纲目拾遗》中有专节论述本疗法的作用

。

1.1 日光浴疗法的作用机制

日光的光谱包括红外线、可见光和紫外线。人体在照射日光时，红外线能够透过皮肤到达皮下组织，光热效应强，可反射性调节扩张血管，改善循环，降低神经兴奋性，有消炎、镇痛的功效；可见光反射率最大，能分解视紫质，通过视觉、皮肤影响中枢神经和内分泌；紫外线反射率最小，能量大，主要为光化学效应，对脱氧核糖核酸(DNA)聚合、维生素D

形成、皮肤红斑形成相关的生物活性物质(组胺、激肽、前列腺素等)和神经因素，产生远隔效应。

1.2 日光浴疗法的主要治疗作用

日光光谱中各种光线通过视觉、皮肤作用于中枢神经系统，经反射作用又影响机体各组织器官的功能，对机体产生各种不同的作用。日光红外线的光热效应能够使皮下组织温度升高、血管扩张充血、增加局部血液循环、代谢过程加强、促进细胞增生和组织再生，具有消炎、镇痛、缓解肌肉痉挛等作用。日光可见光能够通过视觉作用于中枢神经系统，改善机体的感觉，使心情舒畅，从而提高情绪和劳动效率。日光紫外线随波长的不同对机体产生不同的作用。波长200～305 nm的部分具有杀菌作用，可用于治疗化脓性炎症和感染的伤口。波长275～325 nm的部分能使皮肤中7-脱氢胆固醇变成维生素D，人体90%～95%的维生素D来源于日光照射。维生素D能够调节钙磷代谢，还能抑制细胞分裂，不仅能够预防骨质疏松和佝偻病而且有预防癌症发生的作用，同时维生素D是脑细胞的重要营养物质，可提高记忆力和工作效率。波长290～330 nm部分能够作用于皮肤产生组胺样物质，使皮肤产生红斑，改善机体的生命过程，同时能够促进结缔组织增生，加速伤口及溃疡面愈合。紫外线也有刺激血液再生、增强机体免疫功能及改善糖代谢过程使血糖正常化的作用。

从预算执行角度，高校应严格依照党委会审定后的预算方案执行，避免超预算现象和频繁调整。凡未列入预算的项目，坚决不予开支和报销。在审批时不同的业务应制定不同的审批流程和审批权限，明确审批人。项目的负责人对同一项目内不同指标之间的调整负责；对于特殊原因需要进行的调整，实施部门需填写预算调整申请表，说明预算调整的项目、事由或依据、调整金额，由分管领导签字后，提请学校财经委员会审议，再经党委会审定后予以调整。

1.4 日光浴疗法运用中存在的弊端 尽管日光浴疗法在康复保健治疗中得到了广泛应用并取得了一定效果，但在实际运用中也存在着凭主观经验开展治疗的现象。根据相关文献，各单位在治疗频次上选择各不相同；在治疗时段上早饭后、08：00—10:00、12：00—14:00、14：00—16:00 等时段均有选择开展治疗；在治疗时间上，开展治疗时间为15～90 min。极易出现治疗剂量不足导致治疗效果不佳或治疗剂量过大导致发生日光性皮炎的问题

。究其原因，固然有各单位所处地理位置及自然环境不同所致治疗方案各有差异，但更主要的原因是缺乏相关治疗环境监测设备，医师在运用日光浴疗法过程中缺乏实时、客观的治疗环境数据，无法根据环境变化及时调整治疗方案，治疗效果难以得到保证，也易对患者造成不必要的伤害

。

日光浴治疗条件监测系统由测量传感器、设备支架、PC机和显示屏组成，其设计框图见图1。测量传感器包括太阳辐射测量传感器、紫外线强度测量传感器、温度测量传感器、湿度测量传感器、风速测量传感器、风向测量传感器及负氧离子测量传感器、PM2.5测量传感器和PM10测量传感器，用于治疗条件的实时测量，设备支架用于固定传感器及PC机，PC机用于系统的数据的获取、存储、处理以及整体控制，显示屏用于实时显示监测结果。

2.1 日光浴的治疗剂量 日光浴治疗剂量有两种测定方法

，一种是根据不同季节、日光辐射对某一个体皮肤引起红斑反映的生物剂量作为计量单位标准(设为生物剂量)；一种是用日照计测知某地当时为获得1 J热量所需的日照时间作为计量单位(设为物理剂量)。生物剂量是一定强度的紫外线引起个体红斑反映的时间；物理剂量是获得一定热量的时间，一般以获取21 J热量时间计算。因此日光浴的治疗剂量为获取一定紫外线能量或太阳辐射能量的时间。

1.3 日光浴疗法的主要应用 单独应用日光浴治疗皮肤类疾病：根据文献报道，利用日光中红外线的光热效应加热皮肤，使血管扩张，促进血液循环；利用紫外线消炎消毒和促进黑色素生成等作用，对白癜风、银屑病、足癣等皮肤疾病疗效具有很好的治愈作用

。

2 日光浴治疗条件监测项目

确保落实最严格的耕地保护制度，确保现有耕地面积基本稳定、土壤质量不下降。各县区要认真执行西藏自治区土地利用总体规划和年度土地利用计划，坚决控制建设占地规模，禁止擅自将农用地转为建设用地。要根据国土资源厅关于永久基本农田划定工作要求，从2015年开始着手进行永久基本农田划定工作，“十三五”期间将全区重点高产稳产田和设施农业田全部纳入永久基本农田划定范围，坚守耕地红线。在所有项目工程建设中，防止乱占耕地和基本农田。规范耕地占补平衡，严格实行耕地“占一补一”“先补后占”“占优补优”。

2.3 其他监测项目 日光浴多在室外开展，治疗人员需裸露大量皮肤，为避免“高温”“高湿”引发的中暑风险、“低温”引发的感冒风险、空气污染对人体造成不利影响以及强风天气等，治疗需要在适宜的温度、湿度、风速和空气质量前提下开展，所以需要对相关项目进行监测。

第三，3月份是气温剧变高峰期。一年之中唯3月份温度变幅最大，最高温度可达20℃以上，最低温度在0℃以下，温差超过20℃。这样剧烈的温度变化，容易形成嫁接口愈合不彻底，出现“假活”现象，严重降低成活率。每年3月份嫁接成活率较低，主要就是温度变化无常对伤口愈合的直接影响。

2.2 主要监测项目 根据日光浴的剂量测定方法，日光浴治疗条件监测的主要项目包括紫外线辐射强度和太阳辐射强度。紫外线辐射强度用于根据生物剂量计算治疗时间，太阳辐射强度用于根据物理剂量计算治疗时间。

3 总体设计

联合治疗用于康复保健：利用日光中特定波长紫外线促进人体维生素D的合成，调节钙、磷代谢等功能，通过营养＋日光＋运动、药物＋日光＋理疗＋运动等联合疗法在治疗预防骨质疏松症、佝偻病、软骨病等疾病及骨折患者术后康复过程中均具有较好疗效；利用紫外线促进血液循环及新陈代谢，消除疲劳及压力等作用，综合使用日光、海滨、森林等自然疗养因子用于高血压、糖尿病等慢性疾病的治疗和心理调节也具有明显效果

。

4 硬件设计

日光浴治疗条件监测系统硬件部分包括测量传感器、传感器布设架、支撑杆、主机箱、显示屏、固定架。设备结构见图2。测量传感器采用市场上成熟的带有RS485总线的测量设备，该类设备具有信号传输距离远、抗干扰能力强，数据获取简便的特点。测量传感器通过传感器布设架固定在支撑杆顶端。传感器布设架见图3，带有角度调节功能，能够根据纬度、治疗时间等调节传感器测量角度使测量值更加准确。支撑杆中空用于走线，长度2 m可以避免树荫等遮挡传感器。主机箱采用防水设计，内部安装数据采集器、工控机。显示屏采用室外LED显示屏，实时显示测量结果，便于工作人员和治疗人员实时观察治疗条件及照射剂量。设备外观见图4。

5 软件功能

日光浴治疗条件监测系统的软件主要实现数据的采集、存储、显示功能，使用Python语言开发，部分源代码见图5。数据采集是由数据采集器通过RS485总线获取每个传感器的测量结果，采集周期为10 s，而后由数据采集器发送至PC机并存储在数据库中。存储的内容主要包括采集时间、采集项目和测量结果，数据库使用Access构建，表结构见表1。存储的数据可以供后续分析日光浴浴场的相关治疗条件和时间的分布规律，为疗养计划的制定提供更加科学的根据。数据采集后通过显示屏显示实时监测数据，便于医务人员在开展治疗活动过程中掌握相关条件。

(1)磨损为纯变形磨损(图6曲线Ⅰ)：砂粒冲磨动能的垂直分量决定材料的磨损量.在小角度范围内(α=0°～α0°)砂粒垂直分量不足以使材料产生变形磨损.随α增大，其垂直动能分量增加，磨损强度增加.在α=90°时产生的磨损量最大.

6 结语

适宜的治疗剂量是正确治疗的保证。日光的辐射强度受季节、纬度、天气等影响较大，每次治疗的治疗条件都不会完全一致，且目前日光浴的治疗时间多是根据当地的季节、纬度等条件粗略计算的固定时间，存在着单次治疗剂量不够或过高的情况，难以达到良好的治疗效果

。日光浴治疗条件监测系统能够实时监测治疗条件，让医务人员准确的掌握环境条件和治疗剂量，对完善日光浴组织流程、改进治疗方法，提高治疗效果具有重要意义。

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