本发明涉及一种医疗器械,特别涉及一种全自动智能控制艾灸器。 中医灸疗是我国独特的传统疗法之一,早在《内经·灵枢》记载:“针所不为,灸之所宜”。在唐代孙思邈著《千金方》记载:“针而不灸,灸而不针,皆非良医也”。宋代宋窦材著《扁鹊心书》记载“人于无病时,常灸关元等穴未得长生,也有百年寿”。可见灸法治病在我国已有悠久的历史,它不但能治病,还能防病保健。
长期以来,我国一直沿用传统的灸疗方法,即用手持点燃的艾条对着穴位施行治疗,灸温靠患者感受人工调节,医护人员耗时费力,不易恒温,直接影响疗效。
为了克服传统灸疗方法的缺陷,结合电子技术的成果,有人在先提出了由电子装置控制的艾灸治疗仪(文献:1、中国专利申请92212070.6;2、中国专利申请91106470.2),其中在先公开的技术文献中,最先进的是由王建军等发明的全自动艾灸机(文献:3、中国专利申请90208855.6),该机由灸头、机身、落地式支承架及电子自动控制装置所组成,可代替医生的手对病人进行炙疗、熏疗、点啄灸、直接灸和间接灸,并具有自动进艾条、定时排灰、恒温控制功能,但由于其采用电子控制技术,仍存在控制手段落后,功能显示局限、灸疗功能局限等缺点。
本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提出一种智能控制艾灸器,该仪器将传统的艾灸疗法与现代科技相结合,运用单片微机智能系统,采用步进电机与灵活精密的滑动结构,通过放置在穴位上的温度传感器与控制装置,使所灸腧穴能获得最佳的治疗温度,该仪器还可根据患者病情,由医务人员方便地从键盘设置治疗温度、时间,并设有定时及超温报警,它从根本上使传统的艾灸疗法实现了全自动化,既节省了医务人员的时间,又提高了疗效。
图1是本发明的结构原理图。
图2是滑块-导槽结构的侧视图。
图3是本发明的原理框图。
图4是步进电机驱动电路原理图。
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细的说明。
参照图1、2,本发明包括一机械驱动机构及与之成电连接的微机系统,所说的机械驱动机构包括一支架1,支架1上固定有导轨固定箱2,导轨固定箱2上配置一步进电机3,步进电机3地轴和丝杠4同心连接,丝杠4上套有内螺母结构的滑块5,滑块5两侧对称地和固定箱2内的两个导槽6相配合,滑块5上配置一灸臂7,灸臂7的末端配置一灸盒8,导槽6的上下两端装有光电限位开关,滑块5上配置有位置传感器,步进电机3的绕组线与微机系统9的驱动电路相连接,光电限位开关21与微机系统的信号输入端相连接。
另外,图1中,10是温度传感器,11是丝杠4与导轨固定箱2之间的连接轴承,11是导轨固定箱2上的外罩,13是步进电机3及微机系统的电源插座。
参照图3、4,所说的微机系统包括-8031单片机14,其外围接口电路包括一与温度传感器10相连接的放大器15及A/D转换器16、报警器17、显示器18、键盘19和步进电机驱动器20,所说的步进电机驱动器20包括一个和8031单片机14相连接的脉冲信号输入接口CP、方向信号输入接口△X,脉冲信号输入接口CP和方向输入接口△X通过光电隔离器4N28与脉冲分配器相连接,脉冲分配器的信号输出端通过三极电流放大器与步进电机3的绕组相连接。
另外,图3中,21是与8031单片机14的信号输入端相连接的限位装置,22是伺服机构。
下面分别阐述其基本工作原理:
1、主机:
主机由单片机14、放大器15、A/D转换器16、报警器17、LED显示器18、步进电机驱动器20、键盘19组成。其中单片机14由采用最小系统设计的8031等组成,它是艾灸器的控制指挥中心,其接收来自键盘19、温度传感器10的信息来控制步进电机3及其机械驱动机构,达到治疗需要的各种控制。键盘19、显示器18采用专用智能芯片8279,完成多种参数的动态显示和键盘扫描,当外部有键按下时,芯片8279完成消抖动、键档分析,然后向CPU请求中断,这样能节约CPU大量的时间来处理温度设置、定时等功能,放大器15采用ICL7650斩波自稳零运算放大器,尤其适用放大动态范围大、变化缓慢的信号,这正适合温度信号的情况,因为温度传感器输出的信号是很小的,通常是每度(摄氏)50μV左右,要把这样小的信号放大到能进行A/D转换而且不失真,是必须有比高性能,低温漂的放大器;A/D转换器16采用ICL7135,精度4位,该转换器需要一精密电压基准源,在此采用MC1403,ICL7135的时钟用时基电路产生2000KHZ的时钟。
2、步进电机控制器
步进电机3是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移或线性位移的电磁机械装置,其具有快速启、停的能力,当负荷设计合理时,可在一瞬间实现启动停转。驱动控制主要由以下几部分组成。
(1)脉冲分配器
其按三相六拍环形方式分配,在控制端为高电平,外部有方波信号的情况下,则它的输出端是按→A→AB→B→BC→C→CA方式变化的,当控制端为低电平时、则输出端是按→C→CA→A→AB→B→BC→方式变化的。
(2)检“O”检“l”电路
为了增强系统的可靠性,不致因环境变化而导致系统工作失误,本发明附加了此电路,其作用是在输出端全零或全“l”的情况下,禁止输出,并调整脉冲分配器的输出使其恢复成上述相序方式。
(3)TTL驱动电路
TTL驱动电路的输出电流是mA级的,所以不能直接推动后面的电流放大器,为此在电流放大器前须加此接口电路。
(4)电流放大器
通常步进电机的相电流是安培级的,因此必须将环形分配器输出的TTL电平,多级放大才能满足电机带载要求。
(5)保护电路
由于步进电机的驱动电流为安培级,又是一个感性负载,所以针对这一特点,本发明设计的保护电路,目的是为了保证电路输出管与延长步进电机的寿命。
(6)外部控制信号隔离电路
为了保护驱动系统不受外界电磁信号的干扰,本发明加进了光电隔离器4N28,目的是使该电路与外界电路从电器方面互相不影响,以保证系统的可靠性。
步进电机3在微机系统的控制下,带动丝杠4旋转,丝杠4带动滑块5、灸臂7、艾盒8上下运动,根据临床需要,保证所设温度恒定在±1℃内。
由此可见,本发明具有以下特点:
(1)本发明是机电一体化的医疗仪器,电路设计均采用目前较先进的智能芯片,性能稳定可靠。
(2)本发明功能操作方便,设置灵活多样,并有定时、报警等功能,使整个灸程可实现全自动化。
(3)本发明采用步进电机与丝杠滑块结构,使其比其它装置(如齿轮、齿条等)控制精度高得多,不仅装置体积小,而且节省驱动功率。
(4)本发明设有多种保护措施,如超温报警、仪器死卡故障报警。在出现异常时,仪器可自动复位,并驱动步进电机使滑块至安全位置。