远红外中药封包治疗仪的设计

李志东，吴竞雄，钟焯英，林 锋

(佛山市中医院医学工程部，广东佛山528000)

远红外中药封包治疗仪的设计

李志东，吴竞雄，钟焯英，林 锋

(佛山市中医院医学工程部，广东佛山528000)

中药封包治疗技术是近些年来各医院尤其是中医院推广应用的实用新技术之一。其选用具有活血逐瘀等药物成分，通过热激发，远红外线的复合作用，将治疗包中的中药活化物转化为离子状态，透过皮肤，直接作用于患病部位，发挥相应药物疗效，充分体现了中医内病外治的思想，得到快速广泛的应用。本文概述了中医中药封包治疗仪的效用与应用中存在的问题，即本设计的背景与目的;详述了本设计的原理结构及其24V电源、温度控制模块，远红外线包和药包等组件应用的技术与方法;本设计实现了解决安全隐患，提升效益的目的。

封包治疗仪;电源;编程器;温度控制模块;远红外线封包;药包

中药封包治疗技术是近些年来各医院尤其是中医院推广应用的实用新技术之一。其选用具有活血逐瘀等药物成分，通过热激发，远红外线的复合作用，将治疗包中的中药活化物转化为离子状态，透过皮肤，直接作用于患病部位，发挥相应药物疗效，充分体现了中医内病外治的思想，得到快速广泛的应用。在我院，临床在用的设备数目接近200台，但在实际应用中，我们发现从综合效益方面看，该类产品存在不同方面的缺陷，或价格偏高，故障率大，性价比太差，或设计上过于简略，缺少该有的反馈环节，存在安全隐患……解决上述问题，对提高经济与社会效益具有重大的意义。因此，我们从医院临床实际出发，以经济实用、安全可靠为前提，充分结合我院在中医药方面的优势，设计出一款适用玉龙散等本院制剂的远红外中药封包治疗仪。

1 仪器的组成与工作原理

本设计主要由24V电源、编程器、远红外线封包、温度控制模块、输出控制电路几部分构成。电原理框图如图1所示。

图1 电原理框图

工作原理流程简述:输入220V交流电压至开关电源电路产生24V直流电压，作为远红外线封包和7805及继电器的工作电源;7805产生5V直流电压为电源输出控制模块提供工作电源，温度控制模块得电启动后按预设程序通过控制继电器的闭合控制远红外线包加热膜的工作。

2 各组件的设计

从上面原理框图中可以看出，本设计的要件在于:24V电源设计，编程器，远红外线封包，温度控制模块等。

2.1 24V电源设计

选用开关集成UC3842为电源的核心器件，与滤波、桥式整流电路、高频变压器、MOS功率管等构成24V直流开关稳压电源。UC3842是电流控制型脉宽调制芯片，一种高性能的固定频率电流型控制器。它具有管脚数量少、外围电路简单等特点，辅以过流保护及稳压电路，使其电路及输出具有极高的可靠性、稳定性和安全性。

2.2 温度控制模块设计

本模块要实现的功能是:通过对封包的加热进行程序化智能控温;对封包电流输出状态(有或无即可)进行检测，并将检测结果与单片机的输出控制状态比较，判断其是否同步，是否输出异常;根据情况改变输出程式或切断输出并报警，达到使温度适当降低并提醒切断电源保护患者的目的。

可采用单片机STC12C5604AD为控制芯片。它具有高速、低耗、可在线编程、硬件看门狗、高速SPI通信端口、先进的指令集结构、通用I/O口定时电路等功能，能根据要求实现各种功能，工作性能稳定可靠，可有效保证模块长时间运行。

给该蕊片写入各种控温程序，配以指示和报警电路制成6个引脚的模块。然后通过该模块的外围输入输出设备联合控制进行工作。具体如下:

(1)工作电源:5V。

(2)控制开关:作为温度控制模块的输入设备，输入信号，起输出控制作用。它具有如下3重功能:

①程序启动:按通，延时5s后，输出程序正式开始。

②模式选择:在按通后，5s内，继续按开关的通断，程序根据你的通断次数，循环选择加温模式，即常规模式和特殊模式(对温感有一定障碍或过于敏感的群体适用)。

③应急断电:在治疗过程中，病人如感不适，按下开关断开电源，报警，等待医护人员处置。

(3)温控器:采用60℃的温控开关，差值为±5%，置于远红外线封包内。如果电路输出或其它异常导致温度超出60℃，可强行暂时切断电流，待温度恢复至设定范围后再恢复通路。差值较小可提高其温度的稳定性。

(4)输出控制电路:如图2所示，温度控制模块根据控温程序对开关三极管进行控制，从而控制继电器的通电状态，达到对封包电源的输入控制与温度调控的目的。即:将互感器对封包输出状态的检测结果与温度控制模块的输出控制状态比较，判断其是否同步，是否输出异常，根据情况改变输出程序(也可用以设计时调试程序)或切断输出并报警，达到使温度适当降低并提醒切断电源的目的。

图2 电源基本控制程序

其基本时序主要有:延时T0，快速加温T1，恒温调节T2构成。总时长为40或60min。

(5)T0:延时时间6s。此时段是温度模式选择判断时间，即在此6s内，如控制开关有开关动作(接收到脉冲)，则根据动作次数选择输出模式，这里暂设置高温模式(指示灯常亮)，低温模式(指示灯闪亮)两种，每按动一次，警示音响一次，达到声光提示作用。连续按则循环选择。在开关动作结束6s后，程序正式启动输出程式，在输出程式启动后，开关如有动作，则作为紧急断电命令，切断输出程式，给封包断电。

T1:快速加热时间为3或5min，低温模式持续加热3min，高温模式持续加热5min，使温度快速升到较高温度。

T2:保温加热程式。由系列T2构成共35或55min。T2由t1和t2交替组成，t1断电时间长于通电时间(脉宽窄)，t2则反之(脉宽大)。t1和t2的周期以及脉宽比值有多种组合设置，根据检测到的封包电流情况，进行选择调整。比如，在当前程式下，封包有过温现象发生，通过逻辑判断，检测到此情况，CPU选择较短加热时序的程式1或2或3，可以反复调整。达到模糊控制的作用，使温度能工作在设定的温度范围内，即表面38～48℃之间。低温模式(对温感有一定障碍或过于敏感的群体适用):限定在38～43℃之间，高温模式:在38～48℃之间。

控制开关的设置(模式选择功能，应急切断功能);温控器;程序控温(切换程序功能，报警功能，切断输出功能)这三方面的设计，使仪器具有了多重的防烫伤安全保障。

2.3 编程器

STC－SIP下载编程器，可通过电脑端的STC－ISP软件，控制下载上述设计并调试好的温控程序到STC单片机。可以对程控模块直接刷程序。可以不断的进行软件优化编译，随时对程控模块的蕊片进行更换及升级，节省后续维修成本。

2.4 远红外线包

有别于市面上主流的发热丝，我们采用特殊发热浆料技术，运用多组并联的方式制成发热膜片，达到发热均匀、超长使用寿命、更加安全的目的。具体制作工艺见图3。

我们加入两层红外增强层(红碳层)，增强了远红外线的辐射强度，一方面通过与人体自身辐射的波长相符的远红外线形成分子共振，建立破壁介质进入部位的通道，输送药物有效成份;另一方面更有效的发挥远红线的致热和非致热的生物效应功能，起到药物与电磁综合治疗效果。

与传统的简单的发热丝相比，发热浆料的调配能满足不同发热温度的需求，几乎不存在加热时间过长或温控失效所产生的温度失控问题，从原材料上确保了使用的安全性。除此以外，在远红外线包中的温度保护器，可为设备再加一重安全保障。当温度超过设定值时，保护器会自动断开，温度下降后保护器重新接通，发热膜继续工作;并可反馈给程控器使之调整加热程式或发故障警报，防止如继电器触点粘连等故障引起的风险，达到发热均匀、超长使用寿命、更加安全的目的。

图3 制作工艺

2.5 药包

利用我院制剂中心强大的技术，结合我院现有的多种多样、行之有效的方药，以玉龙散、金黄散、伤科散等药物成分为介质，经过低温超微粉碎处理，打破其细胞完整性，可充分释放出细胞内的有效成分，不但确保了其生物活性成分，而且增加了吸收率，提高了生物利用度。

3 小结

本设计结构简单，但安全设计缜密，从操作者、患者、设备故障等多重角度考虑，设置了多个保护措施，保障使用安全，防止不良事件的发生。程序化的智能温控设计不但可减少硬件方面的设计，也极利于设计的不断优化改进与升级。封包远红外线理疗方面的作用得到增强，药包内含本院特色制剂，充分发挥我院在中医药方面的优势，拓宽了我院方药应用的广度和深度，降本增效的同时也弘扬了中医药文化。

［1］Sanjayamaniktala.精通开关电源设计［M］.人民邮电出版社，2008.

［2］张鑫.单片机原理及应用 ［M］.电子工业出版社，2010.

［3］国家食品药品监督管理总局.接触式远红外理疗设备［M］.2013.

［4］健缘医疗科技有限公司.中医封包综合治疗仪说明书［Z］.健缘医疗科技有限公司.

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