艾灸的无烟及恒温控制方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种艾灸的无烟及恒温控制方法及装置。本发明采用无烟及恒温控制的方案，并设计了一套与之配套的艾灸器，它能自动升降艾条，从而实现自动控制温度，保证艾灸温度恒定，避免灼伤肌肤，并且通过万向轴实现多自由度全方位的转动，可在身体的不同部位进行艾灸治疗，操作方便，通过网格状的接灰盘，可解决艾条燃烧过程中落灰问题，避免艾灸过程中烫伤皮肤，同时过滤装置能减少空气中可吸入颗粒物的浓度，达到净化空气的目的。
【专利说明】艾灸的无烟及恒温控制方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医疗【技术领域】，特别是艾灸的无烟及恒温控制方法及装置。
【背景技术】
[0002] 艾灸是中医针灸疗法中的灸法，在我国已有上千年的历史，艾灸可以疏风解表、温 中散寒；可以温经通络、活血止痛；可以壮阳益气、回阳固脱、升阳举陷；可以消淤散结、拔 毒泄热，是点燃用艾叶制成的艾炷、艾条来熏烤人体穴位以达到保健治病的一种自然疗法， 是劳动人民数千年与疾病抗争总结出来的一种治病、防病的方法。代代相传、流传至今、迄 今不息，为我国的卫生保健事业作出了卓越贡献。灸疗虽历经兴衰，但它的卓著疗效已被举 世公认。它是中国医学伟大宝库的一颗晶莹璀璨的明珠。
[0003] 古时以灸为主，针以为辅，后灸针并重，相提并论。而今针兴灸衰。一个重要原因 是灸法使用的器具及艾灸时产生的烟雾等问题是造成灸疗不能广泛使用和推广的原因， 临床使用时医生须长时间给患者施灸而造成临床工作效率低，而且稍不留意，易灼伤患者 肌肤、衣物等，而且艾炷或艾条燃烧时脱落的灰粉易掉落在皮肤上造成烫伤，同时临床上 对人体症兆部位不易施灸，如头部、腿部等施灸不易，更为重要的是艾条燃烧时会产生大 量的烟雾，现代研究表明烟雾中释放出有害成分主要有焦油、萘、苯甲醛、苯乙酮、苯甲腈、 苯酚、2, 4-二甲基苯酚和绿花白千层醇，其中萘所占比例较大，这些酚、醛类有害物质具 有强烈的气味，毒性较大，会造成扁桃体肿大、咽痒、目痛和很明显的昏睡，以致于人会 对有烟雾的病房难以忍受，有时还会有胸中发热或烦躁等感觉，有人推算出灸燃一支艾条 相当于20?40支中等焦油的卷烟所产生的烟雾，研究表明艾烟对大鼠的半数致死浓度 LC5(l=11117mg/m3,根据联合国世界卫生组织（WHO)的标准可得出艾烟的毒性分级为微毒，所 以艾灸产生的烟雾可能损害医护人员及病人健康。因此，改变传统灸法的原始落后方法，近 年来逐步引起了国内外针灸界的重视，先后涌现出了具有不同功能的多种灸疗器械产品。
[0004] 目前，医院艾灸所用的艾灸器具装置，多数用的是艾灸木(竹）盒，在盒内可以插放 艾条或摆放艾绒，这些艾灸装置都是以艾绒燃烧作为热源的，都具有很高的使用价值，这些 产品都替代了人手施灸的劳累，但仍存在以下问题：艾条不能随着燃烧速度进行自动推进； 艾灸温度不恒定，难以调控；艾灸时对穴位的针对性不强，尤其是背部穴位，必须在他人的 帮助下进行；艾条燃烧烟雾大污染室内外环境等，如图1所示。近年来也出现了能控温和除 烟装置的专利文献报道，但控温系统仍需手动调节，无法实现自动控温。除烟装置多通过吸 烟机将艾灸产生的烟雾通过集烟罩和排烟管排出室外，虽然减轻了室内空气污染，但烟雾 排出室外也对空气质量产生了影响。随着人们对环境的日益关注，空气中的可吸入颗粒物 被列为大气中的一项污染物已经危害到人类的健康，艾灸产生的烟雾会造成空气中可吸 入颗粒物浓度升高，超出国家空气质量标准，因此设计兼具温控和净烟功能的艾灸器对人 类健康具有重要意义。
[0005] 目前市场出现的艾灸器具种类繁多，五花八门，但是不能解决艾灸过程中温度自 动控制、艾灸器全方位立体旋转以及烟雾污染问题。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种艾灸的无烟及恒温控制方法及装置，它 功能完善，能解决传统艾灸器使用时艾灸温度不恒定、艾条不能自动升降、艾灸器不能全方 位旋转，烟雾污染大等难题，且使用方便，结构紧凑，以克服现有技术的不足。
[0007] 本发明的是这样实现的：艾灸的无烟及恒温控制方法，将艾条固定在一个筒体内 进行燃烧，利用负压将艾条在筒体内燃烧产生的烟气通过导烟管吸出，并进行过滤后再排 放；并通过温度传感器实时检测施灸口的温度，将检测到的温度数据发送到单片机中，单片 机根据温度数据来控制艾条的燃烧点与施灸口的距离，通过增大艾条的燃烧点与施灸口的 距离来降低温度，减小艾条的燃烧点与施灸口的距离来提升温度，从而实现恒温控制。
[0008] 新型恒温无烟艾灸器，包括底座，底座的顶部通过支架与固定支杆连接，在固定支 杆的顶部连接有转动支杆；活动支杆为两副对称的结构，每副活动支杆均由3根转动杆及 3个万向轴组成，最底端的转动杆与固定支杆连接，3根转动杆之间均通过万向轴连接，在 最顶端的转动杆前端通过万向轴连接有一个筒体；在筒体内设有一个微型步进电机，在微 型步进电机上连接丝杆，丝杆与筒体的轴向平行，在筒体内设有艾条升降机构，艾条升降机 构的组成包括3个圆环形板体，3个圆环形板体之间通过定位杆连接，在顶部及底部的圆环 形板体上设有艾条夹，在中间的圆环形板体上设有一个滑块，丝杆穿过滑块，并与之螺纹连 接；在筒体外设有控制仪表盘，微型步进电机与控制仪表盘连接，在筒体的侧壁上设有排气 口；在底座上设有一个带微型真空泵的过滤装置，排气口通过导烟管与过滤装置连接，过滤 装置的微型真空泵的控制线路与控制仪表盘连接；在筒体的顶部设有活动连接的盖板，在 盖板上设有一层塑料膜，盖板与筒体的顶部边缘通过磁铁连接并密封；在筒体的底部设有 网格状的接灰盘，另设有一个密封盖；在筒体侧壁的下部设有点火孔。
[0009] 所述的底座底部设有滚轮。滚轮的组成包括数个万向滚轮和一个刹车轮，方便装 置的移动。
[0010] 在筒体的下部设有透明窗。可直观的观察筒体内的艾条燃烧情况。
[0011] 所述的固定支杆与转动杆均为空心结构，导烟管穿过转动杆及固定支杆。导烟管 从筒体出来后，在进入转动杆时，先避开转动杆端头的万向轴，再进入第一节转动杆中，然 后从该转动杆穿出，使导烟管绕过万向轴后，再进入一下节转动杆中，再同样避开以一个万 向轴，这样的结构不仅能保护导烟管，同时也使装置更为美观简洁，避免了排烟管等和支撑 体分开而占用较大空间的问题，避开万向轴而处于外部的导烟管能设置出活动余量，以适 应转动杆转动时产生的拉伸。
[0012] 固定支杆的顶部为支撑面结构，在固定支杆的顶部设有两副以上的转动支杆，转 动支杆底部的转动杆与固定支杆螺纹连接。这样就可以在同一设备上使用多个筒体，而且， 安装拆卸均很方便，底端的转动杆本身可作为该转动支杆的导烟管，固定支杆作为与各个 转动支杆的导烟管连接的总导烟管，在需要增加一组转动支杆时，直接将转动支杆底部的 转动杆旋入固定杆顶面的支撑面的螺纹连接孔中即可，不使用的螺纹连接孔采用堵头将其 封住。
[0013] 由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明采用无烟及恒温控制的方案， 并设计了一套与之配套的艾灸器，它能自动升降艾条，从而实现自动控制温度，保证艾灸温 度恒定，避免灼伤肌肤，并且通过万向轴实现多自由度全方位的转动，可在身体的不同部位 进行艾灸治疗，操作方便，通过网格状的接灰盘，可解决艾条燃烧过程中落灰问题，避免艾 灸过程中烫伤皮肤，同时过滤装置能减少空气中可吸入颗粒物的浓度，达到净化空气的目 的。本发明方法简单易行，所采用的装置结构简单合理，成本低廉，使用效果十分理想。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 附图1为本发明的结构示意图； 附图2为本发明的筒体的结构示意图； 附图3为本发明的局部结构示意图； 附图4为本发明的自适应模糊控制算法框图。
【具体实施方式】
[0015] 本发明的实施例：艾灸的无烟及恒温控制方法，其特征在于：将艾条固定在一个 筒体内进行燃烧，利用负压将艾条在筒体内燃烧产生的烟气通过导烟管吸出，并进行过滤 后再排放；并通过温度传感器实时检测施灸口的温度，将检测到的温度数据发送到单片机 中，单片机根据温度数据来控制艾条的燃烧点与施灸口的距离，通过增大艾条的燃烧点与 施灸口的距离来降低温度，减小艾条的燃烧点与施灸口的距离来提升温度，从而实现恒温 控制。
[0016] 新型恒温无烟艾灸器的结构如图1及图2所示，包括底座1，底座1底部设有滚轮 20,底座1的顶部通过支架2与固定支杆3连接，固定支杆3的顶部为支撑面结构，在该支 撑面上设有两个螺纹连接孔；在固定支杆3的顶部连接有转动支杆；活动支杆为两副对称 的结构，每副活动支杆均由3根转动杆4及3个万向轴5组成，最底端的转动杆4连接在固 定支杆3的顶面螺纹连接孔中，3根转动杆4之间均通过万向轴5连接，在最顶端的转动杆 4前端通过万向轴5连接有一个筒体6 ;在筒体6内设有一个微型步进电机7,在微型步进电 机7上连接丝杆8,丝杆8与筒体6的轴向平行，在筒体6内设有艾条升降机构，艾条升降机 构的组成包括3个圆环形板体9, 3个圆环形板体9之间通过定位杆10连接，在顶部及底部 的圆环形板体上设有艾条夹11，在中间的圆环形板体9上设有一个滑块12,丝杆8穿过滑 块12,并与之螺纹连接；在筒体6外设有控制仪表盘13,微型步进电机7与控制仪表盘13 连接，在筒体6的侧壁上设有排气口 14 ;在底座1上设有一个带微型真空泵的过滤装置15， 排气口 14通过导烟管16与过滤装置15连接，固定支杆3与转动杆4均为空心结构，导烟 管16穿过转动杆4及固定支杆3 ;过滤装置15的微型真空泵的控制线路与控制仪表盘13 连接；在筒体6的顶部设有活动连接的盖板17,在筒体6的底部设有网格状的接灰盘18,另 设有一个密封盖19 ;在筒体6的下部设有透明窗21 ;在筒体6侧壁的下部设有点火孔23， 点火孔23的位置处于固定后的艾条下方，由于使用过程中，筒体1上端被盖板17封闭，而 下端在施灸时，筒体5的底部也处于封闭状态，而艾条22燃烧时使筒体6处于负压状态，点 火孔23就成为了供氧孔，而燃烧产生的烟气在负压作用下，只会通过排气口 14排出。
[0017] 为了实现艾草烟气的抽取和排放处理以及温度恒定的问题，本实施例还设计了一 种采用现有单片机技术的控制系统作为控制仪表盘13,控制仪表盘13的单片机协调完成 各个功能部件的工作。所需要控制的功能部件包括温度传感器、微型步进电机7、带微型抽 风机及自动点火装置。
[0018] 单片机选用AT89S52单片机，具有8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦 写周期、全静态操作：〇Hz?33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O 口线、三个16位 定时器/计数器，八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中 断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、以及掉电标识符等功能，完全符合控制需求。
[0019] 温度传感器选用雷泰公司生产的Marathon系列红外测温仪是专为恶劣的工业环 境应用所设计的工业级产品，测温范围为_40°C?100°C，这款红外测湿仪拥有高性能的光 学镜头，光学分辨率最高可达300:1，响应时间有2ms、60ms和120ms三种可选，并具备IP65 的防护等级，可以防止安装、设置和使用过程中的污染和损伤。而且带标准的模拟量、数字 量和分布式的继电器输出，能够同时传输数据、报警触发和控制信号。内置智能型的电路 盒以及易于使用的操作界面等。此外，该红外测温仪坚固的不锈钢外壳也可以确保在苛刻 的工业环境下能够安全使用。温度传感器安装在皮肤接触边缘上方lcm处，其默认温度为 52。。。
[0020] 单片机通信用的模数/数模转换模块选用PCF8591模块，PCF8591模块是一个单片 集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟 输出和1个串行I2C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0，A1和A2可用于硬件地址编 程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在PCF8591器件上 输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。模 数/数模转换模块的功能是将温度传感器传送过来的信号转变成数字信号。
[0021] 电源模块为整个控制系统要求电源供电稳定，分为直流供电和交流供电，电源模 块通过AD-DC转换器和LM2940降压芯片给整个系统中的各个模块供电，与电源模块相连的 每个部件(工作电压不同的部件)都需要与一块稳压芯片相连。AC-DC转换器将交流电转化 为直流电；稳压芯片将控制内部降压电路把高电压220 V降到部件工作电压5V，并将工作 电压稳定输送给各部件。降压供电对象：（1)单片机（2 )触摸显示屏（3 )外置e印rom存储 器。
[0022] 微型步进电机的型号是25BY48H02。
[0023] 微型真空泵的型号是WMC6005微型真空泵。
[0024] 点火时，将长距离点火机通过点火孔23进入筒体6中，从固定好的艾条22下方进 行点火。
[0025] 触摸屏为5吋屏。
[0026] 使用时，将艾条22从筒体6的顶部放入，通过顶部及底部的圆环形板体9上的艾 条夹11夹紧，艾条夹11采用的结构为两块对称设置的弧形的金属弹片，在中间留出空隙， 将艾条22放入时，使用者向下压的力会使金属弹片被挤开，从而使艾条22穿过艾条夹11 向下移动，当不再继续施加向下的压力后，在金属弹片的回弹力作用下，艾条22被夹紧。
[0027] 中间的圆环形板体9上的滑块12在丝杆转动时产生上下移动，从而带动整个艾条 升降机构进行升降运动，丝杆则是由设在筒体6上的微型步进电动机驱动转动。
[0028] 艾条夹11固定在圆环形板体9上，每个圆环形板体9上可设有6个艾条夹紧器， 医护人员可根据患者不同穴位和病情选择艾条的数目。
[0029] 接灰盘18设置在离筒体6底端2-3cm处，可解决艾条燃烧过程中落灰问题，避免 艾灸过程中烫伤皮肤。在不使用装置后，关闭盖板17,并将密封盖19盖在筒体6底部即可。
[0030] 烟雾进入过滤装置15中时，过滤装置15中的有机溶剂和活性碳实现两级吸附，可 有效地过滤和消除烟雾中的有害物质，达到艾烟无害排放。过滤装置15的微型真空泵设置 在两级过滤之后，过滤之后的烟雾才通过微型真空泵，这样能减少烟气对设备的影响。
[0031] 筒体侧面配置的点火枪能方便对艾条进行点火。
[0032] 本实施例的控制方法采用自适应模糊控制。其控制原理为，通过距离控制达到温 度的精确控制。其控制算法如图4所示，自组织模糊控制一个能在控制过程中自动产生和 修改模糊控制决策表的自组织模糊控制算法。该算法不执行矩阵运算，只是在采样计算时 修改关系矩阵相应元素，并按照自学习方法修改控制表中相应的控制量，从而建立起完善 的模糊控制表。能有效地提高系统的控制性能，对于高阶、非线性、大滞后这类复杂的系统 也有效。在温度控制过程中，为了实现温度的独立检测与控制，获得快速、稳定、超调量小的 控制效果，温度控制点以目标温度T d、实际温度T与目标温度Td的偏差e (e=Td_T)、温度偏差 变化率Λ e、以及目标温度Td与外部环境温度T。的差值Λ Td。（ Λ Tdc=Td_T。）为决策变量。把 检测的温度的偏差信号分为7个区间，见表1，其中，{-3, -2, -1，0, 1，2, 3}分别表示{负大， 负中，负小，零，正小，正中，正大}七级，每级代表的温度偏差信号为负大：-4_2°C，负 中：-2-0°C，负小：0_2°C，零：2-4°C，正小：4-6°C，正中：6-8°C，正大 ：8-10°C，同时把提升 电机的旋转也分为7及，分别对应为很快、较快、快、一般、慢、较慢、保持。自组织模糊控制 以E、EC为决策变量，E为温度偏差的模糊输入变量，EC为偏差变化率的模糊输入变量，其 中
【权利要求】
1. 一种艾灸的无烟及恒温控制方法，其特征在于：将艾条固定在一个筒体内进行燃 烧，利用负压将艾条在筒体内燃烧产生的烟气通过导烟管吸出，并进行过滤后再排放；并通 过温度传感器实时检测施灸口的温度，将检测到的温度数据发送到单片机中，单片机根据 温度数据来控制艾条的燃烧点与施灸口的距离，通过增大艾条的燃烧点与施灸口的距离来 降低温度，减小艾条的燃烧点与施灸口的距离来提升温度，从而实现恒温控制。
2. -种采用如权利要求1所述的艾灸的无烟及恒温控制方法的新型恒温无烟艾灸器， 包括底座（1 )，其特征在于：底座（1)的顶部通过支架（2)与固定支杆（3)连接，在固定支杆 (3)的顶部连接有转动支杆；转动支杆均由3根转动杆（4)及3个万向轴（5)组成，最底端 的转动杆（4)与固定支杆（3)连接，3根转动杆（4)之间均通过万向轴（5)连接，在最顶端 的转动杆（4)前端通过万向轴（5)连接有一个筒体（6);在筒体（6)内设有一个微型步进电 机（7 )，在微型步进电机（7 )上连接丝杆（8 )，丝杆（8 )与筒体（6 )的轴向平行，在筒体（6 )内 设有艾条升降机构，艾条升降机构的组成包括3个圆环形板体（9)，3个圆环形板体（9)之 间通过定位杆（10)连接，在顶部及底部的圆环形板体上设有艾条夹（11)，在中间的圆环形 板体（9)上设有一个滑块（12)，丝杆（8)穿过滑块（12)，并与之螺纹连接；在筒体（6)外设 有控制仪表盘（13)，微型步进电机（7)与控制仪表盘（13)连接，在筒体（6)的侧壁上设有 排气口（ 14);在底座（1)上设有一个带微型真空泵的过滤装置（15)，排气口（ 14)通过导烟 管（16)与过滤装置（15)连接，过滤装置（15)的微型抽风机的控制线路与控制仪表盘（13) 连接；在筒体（6)的顶部设有活动连接的盖板（17)，在筒体（6)的底部设有网格状的接灰盘 (18)，另设有一个密封盖（19);在筒体（6)侧壁的下部设有点火孔（23);在筒体（6)的内壁 上设有温度传感器（24)，温度传感器（24)与筒体（6)底部的垂直距离为l-3cm，温度传感器 (24)与控制仪表盘（13)连接。
3. 根据权利要求2所述的新型恒温无烟艾灸器，其特征在于：所述的底座（1)底部设有 滚轮（20)。
4. 根据权利要求2所述的新型恒温无烟艾灸器，其特征在于：在筒体（6)的下部设有透 明窗（21)。
5. 根据权利要求2所述的新型恒温无烟艾灸器，其特征在于：所述的固定支杆（3)与转 动杆（4)均为空心结构，导烟管（16)穿过转动杆（4)及固定支杆（3)。
6. 根据权利要求5所述的新型恒温无烟艾灸器，其特征在于：固定支杆（3)的顶部为支 撑面结构，在固定支杆（3)的顶部设有两副以上的转动支杆，转动支杆底部的转动杆（4)与 固定支杆（3)螺纹连接。
【文档编号】A61H39/06GK104146863SQ201410414025
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2014年8月21日
【发明者】王贤书, 张小珊, 李龙江, 陆文 申请人:贵阳中医学院