新型恆溫無煙艾灸器的製造方法

2023-04-23 07:08:36

新型恆溫無煙艾灸器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型恆溫無煙艾灸器。本實用新型設計了一套艾灸器，它能自動升降艾條，從而實現自動控制溫度，保證艾灸溫度恆定，避免灼傷肌膚，並且通過萬向軸實現全方位的轉動，可在身體的不同部位進行艾灸治療，操作方便，通過網格狀的接灰盤，可解決艾條燃燒過程中落灰問題，避免艾灸過程中燙傷皮膚，同時過濾裝置能減少空氣中可吸入顆粒物的濃度，達到淨化空氣的目的。本實用新型結構簡單合理，成本低廉，使用效果十分理想。
【專利說明】新型恆溫無煙艾灸器

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及醫療器械領域，特別是一種新型恆溫無煙艾灸器。

【背景技術】
[0002]艾灸是中醫針灸療法中的灸法，在我國已有上千年的歷史，艾灸可以疏風解表、溫中散寒；可以溫經通絡、活血止痛；可以壯陽益氣、回陽固脫、昇陽舉陷；可以消淤散結、拔毒洩熱，是點燃用艾葉製成的艾炷、艾條來燻烤人體穴位以達到保健治病的一種自然療法，是勞動人民數千年與疾病抗爭總結出來的一種治病、防病的方法。代代相傳、流傳至今、迄今不息，為我國的衛生保健事業作出了卓越貢獻。灸療雖歷經興衰，但它的卓著療效已被舉世公認。它是中國醫學偉大寶庫的一顆晶瑩璀璨的明珠。
[0003]古時以灸為主,針以為輔,後灸針並重,相提並論。而今針興灸衰。一個重要原因是灸法使用的器具及艾灸時產生的煙霧等問題是造成灸療不能廣泛使用和推廣的原因，臨床使用時醫生須長時間給患者施灸而造成臨床工作效率低，而且稍不留意，易灼傷患者肌膚、衣物等，而且艾炷或艾條燃燒時脫落的灰粉易掉落在皮膚上造成燙傷，同時臨床上對人體症兆部位不易施灸，如頭部、腿部等施灸不易，更為重要的是艾條燃燒時會產生大量的煙霧，現代研究表明煙霧中釋放出有害成分主要有焦油、萘、苯甲醛、苯乙酮、苯甲腈、苯酚、2，4-二甲基苯酚和綠花白千層醇，其中萘所佔比例較大，這些酚、醛類有害物質具有強烈的氣味，毒性較大，會造成扁桃體腫大、咽癢、目痛和很明顯的昏睡，以致於人會對有煙霧的病房難以忍受，有時還會有胸中發熱或煩躁等感覺，有人推算出灸燃一支艾條相當於20?40支中等焦油的捲菸所產生的煙霧，研究表明艾煙對大鼠的半數致死濃度LC5(l=11117mg/m3，根據聯合國世界衛生組織(WHO)的標準可得出艾煙的毒性分級為微毒，所以艾灸產生的煙霧可能損害醫護人員及病人健康。因此，改變傳統灸法的原始落後方法，近年來逐步引起了國內外針灸界的重視，先後湧現出了具有不同功能的多種灸療器械產品。
[0004]目前，醫院艾灸所用的艾灸器具裝置，多數用的是艾灸木(竹)盒，在盒內可以插放艾條或擺放艾絨，這些艾灸裝置都是以艾絨燃燒作為熱源的，都具有很高的使用價值，這些產品都替代了人手施灸的勞累，但仍存在以下問題:艾條不能隨著燃燒速度進行自動推進；艾灸溫度不恆定，難以調控；艾灸時對穴位的針對性不強，尤其是背部穴位，必須在他人的幫助下進行；艾條燃燒煙霧大汙染室內外環境等，如圖1所示。近年來也出現了能控溫和除煙裝置的專利文獻報導，但控溫系統仍需手動調節，無法實現自動控溫。除煙裝置多通過吸菸機將艾灸產生的煙霧通過集煙罩和排煙管排出室外，雖然減輕了室內空氣汙染，但煙霧排出室外也對空氣品質產生了影響。隨著人們對環境的日益關注，空氣中的可吸入顆粒物被列為大氣中的一項汙染物已經危害到人類的健康，艾灸產生的煙霧會造成空氣中可吸入顆粒物濃度升高，超出國家空氣品質標準，因此設計兼具溫控和淨煙功能的艾灸器對人類健康具有重要意義。
[0005]目前市場出現的艾灸器具種類繁多，五花八門，但是不能解決艾灸過程中溫度自動控制、艾灸器全方位立體旋轉以及煙霧汙染問題。


【發明內容】

[0006]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種新型恆溫無煙艾灸器，它功能完善，能解決傳統艾灸器使用時艾灸溫度不恆定、艾條不能自動升降、艾灸器不能全方位旋轉，煙霧汙染大等難題，且使用方便，結構緊湊，以克服現有技術的不足。
[0007]本實用新型的是這樣實現的:新型恆溫無煙艾灸器，包括底座，底座的頂部通過支架與固定支杆連接，在固定支杆的頂部連接有轉動支杆；活動支杆為兩副對稱的結構，每副活動支杆均由3根轉動杆及3個萬向軸組成，最底端的轉動杆與固定支杆連接，3根轉動杆之間均通過萬向軸連接，在最頂端的轉動杆前端通過萬向軸連接有一個筒體；在筒體內設有一個微型步進電機，在微型步進電機上連接絲杆，絲杆與筒體的軸向平行，在筒體內設有艾條升降機構，艾條升降機構的組成包括3個圓環形板體，3個圓環形板體之間通過定位杆連接，在頂部及底部的圓環形板體上設有艾條夾，在中間的圓環形板體上設有一個滑塊，絲杆穿過滑塊，並與之螺紋連接；在筒體外設有控制儀錶盤，微型步進電機與控制儀錶盤連接，在筒體的側壁上設有排氣口 ；在底座上設有一個帶微型真空泵的過濾裝置，排氣口通過導煙管與過濾裝置連接，過濾裝置的微型真空泵的控制線路與控制儀錶盤連接；在筒體的頂部設有活動連接的蓋板，在蓋板上設有一層塑料膜，蓋板與筒體的頂部邊緣通過磁鐵連接並密封；在筒體的底部設有網格狀的接灰盤，另設有一個密封蓋；在筒體側壁的下部設有點火孔。
[0008]所述的底座底部設有滾輪。滾輪的組成包括數個萬向滾輪和一個剎車輪，方便裝置的移動及制動。
[0009]在筒體的下部設有透明窗。可直觀的觀察筒體內的艾條燃燒情況。
[0010]所述的固定支杆與轉動杆均為空心結構，導煙管穿過轉動杆及固定支杆。導煙管從筒體出來後，在進入轉動杆時，先避開轉動杆端頭的萬向軸，再進入第一節轉動杆中，然後從該轉動杆穿出，使導煙管繞過萬向軸後，再進入一下節轉動杆中，再同樣避開以一個萬向軸，這樣的結構不僅能保護導煙管，同時也使裝置更為美觀簡潔，避免了排煙管等和支撐體分開而佔用較大空間的問題，避開萬向軸而處於外部的導煙管能設置出活動餘量，以適應轉動杆轉動時產生的拉伸。
[0011]固定支杆的頂部為支撐面結構，在固定支杆的頂部設有兩副以上的轉動支杆，轉動支杆底部的轉動杆與固定支杆螺紋連接。這樣就可以在同一設備上使用多個筒體，而且，安裝拆卸均很方便，底端的轉動杆本身可作為該轉動支杆的導煙管，固定支杆作為與各個轉動支杆的導煙管連接的總導煙管，在需要增加一組轉動支杆時，直接將轉動支杆底部的轉動杆旋入固定杆頂面的支撐面的螺紋連接孔中即可，不使用的螺紋連接孔採用堵頭將其封住。
[0012]由於採用了上述技術方案，與現有技術相比，本實用新型設計了一套艾灸器，它能自動升降艾條，從而實現自動控制溫度，保證艾灸溫度恆定，避免灼傷肌膚，並且通過萬向軸實現多自由度全方位的轉動，可在身體的不同部位進行艾灸治療，操作方便，通過網格狀的接灰盤，可解決艾條燃燒過程中落灰問題，避免艾灸過程中燙傷皮膚，同時過濾裝置能減少空氣中可吸入顆粒物的濃度，達到淨化空氣的目的。本實用新型結構簡單合理，成本低廉，使用效果十分理想。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]附圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0014]附圖2為本實用新型的筒體的結構示意圖；
[0015]附圖3為本實用新型的局部結構示意圖；
[0016]附圖4為本實用新型的自適應模糊控制算法框圖。

【具體實施方式】
[0017]本實用新型的實施例:新型恆溫無煙艾灸器的結構如圖1及圖2所示，包括底座1，底座I底部設有滾輪20，底座I的頂部通過支架2與固定支杆3連接，固定支杆3的頂部為支撐面結構，在該支撐面上設有兩個螺紋連接孔；在固定支杆3的頂部連接有轉動支杆；活動支杆為兩副對稱的結構，每副活動支杆均由3根轉動杆4及3個萬向軸5組成，最底端的轉動杆4連接在固定支杆3的頂面螺紋連接孔中，3根轉動杆4之間均通過萬向軸5連接，在最頂端的轉動杆4前端通過萬向軸5連接有一個筒體6 ;在筒體6內設有一個微型步進電機7，在微型步進電機7上連接絲杆8，絲杆8與筒體6的軸向平行，在筒體6內設有艾條升降機構，艾條升降機構的組成包括3個圓環形板體9，3個圓環形板體9之間通過定位杆10連接，在頂部及底部的圓環形板體上設有艾條夾11，在中間的圓環形板體9上設有一個滑塊12，絲杆8穿過滑塊12，並與之螺紋連接；在筒體6外設有控制儀錶盤13，微型步進電機7與控制儀錶盤13連接，在筒體6的側壁上設有排氣口 14 ;在底座I上設有一個帶微型真空泵的過濾裝置15，排氣口 14通過導煙管16與過濾裝置15連接，固定支杆3與轉動杆4均為空心結構，導煙管16穿過轉動杆4及固定支杆3 ;過濾裝置15的微型真空泵的控制線路與控制儀錶盤13連接；在筒體6的頂部設有活動連接的蓋板17，在筒體6的底部設有網格狀的接灰盤18，另設有一個密封蓋19 ;在筒體6的下部設有透明窗21 ;在筒體6側壁的下部設有點火孔23，點火孔23的位置處於固定後的艾條下方，由於使用過程中，筒體I上端被蓋板17封閉，而下端在施灸時，筒體5的底部也處於封閉狀態，而艾條22燃燒時使筒體6處於負壓狀態，點火孔23就成為了供氧孔，而燃燒產生的煙氣在負壓作用下，只會通過排氣口 14排出。
[0018]為了實現艾草煙氣的抽取和排放處理以及溫度恆定的問題，本實施例還設計了一種採用現有單片機技術的控制系統作為控制儀錶盤13，控制儀錶盤13的單片機協調完成各個功能部件的工作。所需要控制的功能部件包括溫度傳感器、微型步進電機7、帶微型抽風機及自動點火裝置。
[0019]單片機選用AT89S52單片機，具有8K字節在系統可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態操作:0Hz?33Hz、三級加密程序存儲器、32個可編程I/O 口線、三個16位定時器/計數器，八個中斷源、全雙工UART串行通道、低功耗空閒和掉電模式、掉電後中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數據指針、以及掉電標識符等功能，完全符合控制需求。
[0020]溫度傳感器選用雷泰公司生產的Marathon系列紅外測溫儀是專為惡劣的工業環境應用所設計的工業級產品，測溫範圍為_40°C?100°C，這款紅外測溼儀擁有高性能的光學鏡頭，光學解析度最高可達300:1，響應時間有2ms、60ms和120ms三種可選，並具備IP65的防護等級，可以防止安裝、設置和使用過程中的汙染和損傷。而且帶標準的模擬量、數字量和分布式的繼電器輸出，能夠同時傳輸數據、報警觸發和控制信號。內置智能型的電路盒以及易於使用的操作界面等。此外，該紅外測溫儀堅固的不鏽鋼外殼也可以確保在苛刻的工業環境下能夠安全使用。溫度傳感器安裝在皮膚接觸邊緣上方Icm處，其默認溫度為52。。。
[0021 ] 單片機通信用的模數/數模轉換模塊選用PCF8591模塊，PCF8591模塊是一個單片集成、單獨供電、低功耗、8-bit CMOS數據獲取器件。PCF8591具有4個模擬輸入、I個模擬輸出和I個串行I2C總線接口。PCF8591的3個地址引腳A0，Al和A2可用於硬體地址編程，允許在同個I2C總線上接入8個PCF8591器件，而無需額外的硬體。在PCF8591器件上輸入輸出的地址、控制和數據信號都是通過雙線雙向I2C總線以串行的方式進行傳輸。模數/數模轉換模塊的功能是將溫度傳感器傳送過來的信號轉變成數位訊號。
[0022]電源模塊為整個控制系統要求電源供電穩定，分為直流供電和交流供電，電源模塊通過AD-DC轉換器和LM2940降壓晶片給整個系統中的各個模塊供電，與電源模塊相連的每個部件(工作電壓不同的部件)都需要與一塊穩壓晶片相連。AC-DC轉換器將交流電轉化為直流電；穩壓晶片將控制內部降壓電路把高電壓220 V降到部件工作電壓5V，並將工作電壓穩定輸送給各部件。降壓供電對象:(1)單片機(2)觸摸顯示屏(3)外置e印rom存儲器。
[0023]微型步進電機的型號是25BY48H02。
[0024]微型真空泵的型號是WMC6005微型真空泵。
[0025]點火時，將長距離點火機通過點火孔23進入筒體6中，從固定好的艾條22下方進行點火。
[0026]觸控螢幕為5吋屏。
[0027]使用時，將艾條22從筒體6的頂部放入，通過頂部及底部的圓環形板體9上的艾條夾11夾緊，艾條夾11採用的結構為兩塊對稱設置的弧形的金屬彈片，在中間留出空隙，將艾條22放入時，使用者向下壓的力會使金屬彈片被擠開，從而使艾條22穿過艾條夾11向下移動，當不再繼續施加向下的壓力後，在金屬彈片的回彈力作用下，艾條22被夾緊。
[0028]中間的圓環形板體9上的滑塊12在絲杆轉動時產生上下移動，從而帶動整個艾條升降機構進行升降運動，絲杆則是由設在筒體6上的微型步進電動機驅動轉動。
[0029]艾條夾11固定在圓環形板體9上，每個圓環形板體9上可設有6個艾條夾緊器，醫護人員可根據患者不同穴位和病情選擇艾條的數目。
[0030]接灰盤18設置在離筒體6底端2-3cm處，可解決艾條燃燒過程中落灰問題，避免艾灸過程中燙傷皮膚。在不使用裝置後，關閉蓋板17，並將密封蓋19蓋在筒體6底部即可。
[0031]煙霧進入過濾裝置15中時，過濾裝置15中的有機溶劑和活性碳實現兩級吸附，可有效地過濾和消除煙霧中的有害物質，達到艾煙無害排放。過濾裝置15的微型真空泵設置在兩級過濾之後，過濾之後的煙霧才通過微型真空泵，這樣能減少煙氣對設備的影響。
[0032]筒體側面配置的點火槍能方便對艾條進行點火。
[0033]本實施例的控制方法採用自適應模糊控制。其控制原理為，通過距離控制達到溫度的精確控制。其控制算法如圖4所示，自組織模糊控制一個能在控制過程中自動產生和修改模糊控制決策表的自組織模糊控制算法。該算法不執行矩陣運算，只是在採樣計算時修改關係矩陣相應元素，並按照自學習方法修改控制表中相應的控制量，從而建立起完善的模糊控制表。能有效地提高系統的控制性能，對於高階、非線性、大滯後這類複雜的系統也有效。在溫度控制過程中，為了實現溫度的獨立檢測與控制，獲得快速、穩定、超調量小的控制效果，溫度控制點以目標溫度Td、實際溫度T與目標溫度Td的偏差e (e=Td-T)、溫度偏差變化率Λ e、以及目標溫度Td與外部環境溫度T。的差值Λ Tdc ( Δ Tdc=Td-Tc)為決策變量。把檢測的溫度的偏差信號分為7個區間，見表1，其中，{-3，-2，-1, O, I, 2，3}分別表示{負大，負中，負小，零，正小，正中，正大}七級，每級代表的溫度偏差信號為負大:-4-2°C，負中:-2-0°C，負小:0-2°C，零:2-4°C，正小:4-6°C，正中:6_8°C，正大:8-10°C，同時把提升電機的旋轉也分為7及，分別對應為很快、較快、快、一般、慢、較慢、保持。自組織模糊控制以E、EC為決策變量，E為溫度偏差的模糊輸入變量，EC為偏差變化率的模糊輸入變量，其中
[0034]
E=INT [ Roun d(e.fce)],E C=INT [ Roun 4(Δ e.k^)]
[0035]式中，INT表示取整，Round表示四捨五入，ke、k。分別為溫度偏差e、溫度偏差變化率Λ e的模糊化因子)。溫度控制口根據輸入的偏差變量和偏差變化率的輸入量，確定提升電動機旋轉量，偏差變化和加熱速度遵循54條模糊推理規則，推理規則根據浮選過程的要求通過小試、中試和現場專家經驗、專家資料庫來制定，並用MATLAB7.1軟體的模糊推理機推導得出具體規則庫，規則形式如下:
[0036]
if渥I度偏差is NB and偏差變化率is NB, Then電機提升是is PB;
if ill度偏差is ZO and偏差變化率is ZO, Then電機提升是is 20;
[0037]考慮到控制器超調小和響應速度快的要求以及對艾條燃燒的熱慣性大等因素，當E、EC的值小於-3或大於3時，E、EC分別取-3或3[1];通過表I可知，自組織模糊控制的加熱速度隨溫度偏差e和溫度偏差變化率Λ e的改變而自適應調節，即溫度控制階段不同，提升電機的旋轉量不同，從而自適應改變溫度的控制量，達到響應速度快、超調小的控制目的，模糊自適應算法框圖見圖1。
[0038]系統工作前，打開工作倉蓋板，把艾條從相應的孔插入，並插到底，然後收緊夾具，蓋上工作倉蓋板，用長槍點火裝置對艾條進行點燃。
[0039]打開總電源開關，控制系統開始工作。
[0040]系統設置手動和自動控制兩種升降控制方法，置於手動檔時，觸控螢幕出現手動控制頁面，直接點擊艾條升降版上的升或降按鈕，艾條就會上升或下降，點擊暫停按鈕，艾條就停止上升或下降。
[0041]當系統置於自動檔時，系統默認控制溫度為52°C，當溫度保持在52°C左右範圍時，系統不動作，當溫度小於52°C時，升降電機順時針往下移動，移動到安全位置等待加溫，當溫度大於52°C時，系統根據計算升降裝置提升的距離，然後逆時針旋轉上提。系統也可以根據用戶設置的溫度進行運行。
[0042]_表I模糊控制模糊推理規則決策查詢表_
[-4,-3[-2,00MI,
'■[2,4]零[4,6] E小[6,80 E Φ RlO] CE*
負太負負小
NBNBNBNLNMNLPLZO
_ NMNBNBNLNMNLZONL
[ NLNBNMNMNLZONLNL
I ZONM_NMZOPLNLPL
I PLNLNLZOPL.PLPLPL
Γ FMNL.NLPLPLPLPMFM
[ PB_20_ZOPL_PL.PB_PB_PM
[0043]
表2 主要性能參數
I輸入電壓' AC180?—220V待機功率0,2Ψ丨
I環境 ?δ 度 Z^aQ-—4怯溼功 『[3001I
Γ內部溫度 —52±.l.1c.提升電機1— 40f+I
I抽氣電機?40_過載保護電流 — MI
[0044]上述的自適應模糊控制僅是為本實施例提供一個例證，說明其可行性，本領域技術人員也可以根據公知手段，選擇普通的自動溫控電路、或其它自動控制方案。
[0045]本實用新型的產品單個造價為210元。本實用新型進行艾灸治療能降低醫護人員的勞動強度，控制靈活性較高，可高仿真地模擬人工治療手法，保證治療效果。採用本實用新型燃燒一支艾條將產生約28g含水煙塵，全國每年艾條的消耗量高達7500噸，按此計算若不對艾煙進行處理將會向空氣中排放10500噸煙塵，本新型恆溫無煙艾灸器的煙霧處理率為90%，每年可減少9450噸的煙塵排放量，環境效益好。
【權利要求】
1.一種新型恆溫無煙艾灸器，包括底座(I)，其特徵在於:底座(I)的頂部通過支架(2)與固定支杆(3)連接，在固定支杆(3)的頂部連接有轉動支杆；轉動支杆均由3根轉動杆(4)及3個萬向軸(5)組成，最底端的轉動杆(4)與固定支杆(3)連接，3根轉動杆(4)之間均通過萬向軸(5)連接,在最頂端的轉動杆(4)前端通過萬向軸(5)連接有一個筒體(6)；在筒體(6 )內設有一個微型步進電機(7 )，在微型步進電機(7 )上連接絲杆(8 )，絲杆(8 )與筒體(6)的軸向平行，在筒體(6)內設有艾條升降機構，艾條升降機構的組成包括3個圓環形板體(9)，3個圓環形板體(9)之間通過定位杆(10)連接，在頂部及底部的圓環形板體上設有艾條夾(11 )，在中間的圓環形板體(9 )上設有一個滑塊(12 )，絲杆(8 )穿過滑塊(12 )，並與之螺紋連接；在筒體(6)外設有控制儀錶盤(13)，微型步進電機(7)與控制儀錶盤(13)連接，在筒體(6)的側壁上設有排氣口( 14);在底座(I)上設有一個帶微型真空泵的過濾裝置(15)，排氣口( 14)通過導煙管(16)與過濾裝置(15)連接，過濾裝置(15)的微型抽風機的控制線路與控制儀錶盤(13)連接；在筒體(6)的頂部設有活動連接的蓋板(17)，在筒體(6)的底部設有網格狀的接灰盤(18)，另設有一個密封蓋(19);在筒體(6)側壁的下部設有點火孔(23);在筒體(6)的內壁上設有溫度傳感器(24)，溫度傳感器(24)與筒體(6)底部的垂直距離為l-3cm，溫度傳感器(24)與控制儀錶盤(13)連接。
2.根據權利要求1所述的新型恆溫無煙艾灸器，其特徵在於:所述的底座(I)底部設有滾輪(20)。
3.根據權利要求1所述的新型恆溫無煙艾灸器，其特徵在於:在筒體(6)的下部設有透明窗(21)。
4.根據權利要求1所述的新型恆溫無煙艾灸器，其特徵在於:所述的固定支杆(3)與轉動杆(4)均為空心結構，導煙管(16)穿過轉動杆(4)及固定支杆(3)。
5.根據權利要求4所述的新型恆溫無煙艾灸器，其特徵在於:固定支杆(3)的頂部為支撐面結構，在固定支杆(3)的頂部設有兩副以上的轉動支杆，轉動支杆底部的轉動杆(4)與固定支杆(3)螺紋連接。
【文檔編號】B01D46/00GK204016849SQ201420473494
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月21日 優先權日:2014年8月21日
【發明者】王賢書, 張小珊, 李龍江, 陸文 申請人:貴陽中醫學院