寬帶仿生波譜治療儀發射譜優化裝置的製作方法
2023-06-24 10:22:51
專利名稱：寬帶仿生波譜治療儀發射譜優化裝置的製作方法
技術領域：
本新型涉及一種寬帶仿生波譜治療儀發射譜優化裝置。
利用電磁波輻射對人體進行治療的波譜治療儀，已廣泛應用於臨床和康復治療中。可以例舉的有遠紅外治療儀、微波治療儀、超短波治療儀、雷射治療儀；以及每一種類型下的種種不同型號，等等。但是，由於缺乏對電磁波和人體之間相互作用機制的系統化了解，上述波譜治療儀在選擇發射波波譜時帶有一定程度的盲目性和隨機性，因而不能充分發揮電磁波的治療效果，並存在著電磁波和能量的浪費現象。
本實用新型目的是在綜合現有物理科學和人體科學理論成果的基礎上，提出一種人體所能接受的較佳的仿生波譜選擇範圍，並設計出一種能獲得上述仿生波譜的發射譜優化裝置。
人體作為一個溫度高於絕對零度的發熱體，象任何物體一樣，不斷地向周圍空間輻射著電磁波。為了設計出符合人體波譜的仿生治療儀，首先要獲得人體的輻射波譜。
文獻〔張幼文，紅外光學工程，上海科學技術出版社，1982，P.13〕指出，人的皮膚在環境溫度下有很高的發射率，(T＝32℃時，比輻射率ε＝0.98)，可以看作接近理想黑體的輻射表面，因此遵從黑體輻射理論。假設人體平均溫度為37℃，則根據維恩位移定律λm＝ (a)/(T) (a為常數，T為絕對溫度)
可得人體輻射的峰值波長λm約為9.3482μm。由於人體並非一個溫度均勻系統，考慮到人體各部分溫度的差別，可以得到人體輻射電磁波的峰值波長在9～10μm之間，即處於中遠紅外範圍。
應該指出，人體輻射波譜並非局限於上述峰值範圍。事實上，黑體(包括人體和其他生物體)輻射光譜是連續光譜。人體輻射光譜的發射量分布RBλ可以根據普朗克公式計算得到RB=2hc25lhcKT]]>e....-l]]>式中h、c、k為常數，λ為波長，T為絕對溫度。
圖1為根據上述公式計算得出的黑體輻射波譜分布。假設人的正常體溫是37℃(310K)，從圖中可以看出，人體輻射的峰值波長為9～10μm，同時還有波長比峰值波長更短(能量約佔25％)和更長(能量約佔75％)的電磁波。
至此，我們得到了人體電磁波輻射波譜。根據基爾霍夫定律，對某一頻率(或波長)的良好輻射體，必然也是同一頻率(或波長)的良好吸收體。由此可得到如下結論用於仿生治療的波譜範圍，應選擇與人體波譜範圍相同或相近的輻射波譜。
從理論上來說，一個溫度與人體溫度相近的絕對黑體，其輻射波譜與人體波譜最相近，但由於在該溫度 電磁波輻射的能量太小而難以獲得理想的療效。由此我們可以得到一個仿生治療儀的設計目標即其輻射波譜儘可能覆蓋人體輻射波譜，並且具有足夠的輻射量。
由物理學知識我們知道，一個較高溫度物體的非峰值輻射量可以遠高於一個較低溫度物體峰值輻射量。比如，我們希望製作一個發射體，要求其輻射能量包含較豐富的10μm成份，此時，並不一定將發射體溫度選擇為相應於峰值波長10μm的溫度290K，而可以選取一個較高的發射溫度，比如T＝800K，此時峰值輻射波長雖然不是10μm，而是3.6224μm，但是在800K時，波長為10μm的發射量之值卻為290K時峰值發射量2.8倍。
由此，我們可以得出一個發明構思，即通過提高溫度來獲得較高的輻射能量，通過有選擇地濾波來獲得人體所需的輻射範圍。
由上述發明構思，我們可以得到一種用於寬帶仿生波譜治療儀的發射譜優化裝置。它由接近黑體輻射特性的任何熱發射體、可控的直流、交流或脈衝電源，以及在熱發射體表面由氟化物、硫化物和氧化物中兩種或兩種以上化合物按比例混合通過燒結或其他方法形成的濾光層所構成。
所述的熱發射體可以是任何具有較高發熱效率的市售或自製元件，例如直熱式遠紅外加熱元件，不含釉膜層的大功率無感電阻、陶瓷型電熱膜等等。
電源的作用是將電能按一定規律轉換成熱發射體的熱輻射能，可以是現有的各種可控直流、交流或脈衝電源。
濾光層由金屬硫化物、金屬氟化物和金屬氧化物中至少兩種化合物混合後按現行工藝通過燒結或其他方法形成。為了保證能透過豐富的紅外長波份量，在含有金屬氧化物時，其重量比例最好不要超過50％。濾光層中各組份比例可根據不同的濾波要求改變。
本新型寬帶仿生波譜治療儀發射譜優化裝置，可以通過改變黑體輻射的固有波譜分布曲線，增強有用輻射成分(特別是長波分量)的發射量，從而使採用電磁波(主要是紅外線)作為信息的仿生波譜治療儀，具有寬帶、波譜可控、長波分量豐富等特點，因而更適於臨床應用。
以下結合附圖和實施例進一步描述本新型。
圖1為310K和800K時絕對黑體輻射能量分布曲線。
圖2為本新型寬帶仿生波譜治療儀發射譜優化裝置的基本結構圖。
圖中，1為熱發射體，2為濾光層，3為可控電源。
下面給出本發明的三個具體實施例。
實施例一熱發射體採用WT－1型直熱式遠紅外加熱元件，表面濾光層組成為氧化鋯為主的混合稀土材料20％；氧化錫20％；氧化鐵5％氟化鈣35％；硫化鎘20％。
實施例二熱發射體採用RI系列大功率無感釉膜電阻的半成品(即不含釉膜層)，表面濾光層組成為氧化鋯為主的混合稀土材料20％；氧化錫10％；氧化鈰5％；氧化鉍15％；氟化鈣30％；硫化鎘20％。
實施例三熱發射體採用陶瓷型電熱膜，表面濾光層組成為氧化鋯為主的稀土材料15％；氧化鉻15％；氧化鈰5％；氧化鉍5％；氧化鋅5％；氟化鈣35％；硫化鎘20％。
權利要求1.一種寬帶仿生波譜治療儀發射譜優化裝置，其特徵是，由接近黑體發射特性的任何熱發射體，可控的直流、交流或脈衝電源，以及在熱發射體表面由氟化物、硫化物和氧化物中兩種或兩種以上化合物按比例混合通過燒結或其他方法形成的濾光層所構成。
2.按照權利要求1所述的寬帶仿生波譜治療儀發射譜優化裝置，其特徵是，所述的熱發射體為直熱式遠紅外加熱元件。
3.按照權利要求1所述的寬帶仿生波譜治療儀發射譜優化裝置其特徵是，所述的熱發射體為大功率無感釉膜電阻的半成品(即不含釉膜層)。
4.按照權利要求1所述的寬帶仿生波譜治療儀發射譜優化裝置，其特徵是，所述的熱發射體為陶瓷型電熱膜。
5.按照權利要求1或2或3或4所述的寬帶仿生波譜治療儀發射譜優化裝置，其特徵是，所述的濾光層中氧化物組分的含量為0～50％。
專利摘要一種寬帶仿生波譜治療儀發射譜優化裝置。它由接近黑體發射特性的任何熱發射體、可控的直流、交流或脈衝電源以及在熱發射體表面由氟化物、硫化物和氧化物按比例混合通過熱壓方法或其他方法形成的濾光層所構成，可以改變黑體輻射的固有波譜分布曲線，增強有用輻射成份(特別是長波分量)的發射量，從而使採用電磁波(主要是紅外線)作為信息的仿生波譜治療儀具有寬帶，波譜可控，長波分量，豐富等特點，因而更加適於臨床應用。
文檔編號A61N5/00GK2057106SQ8921668
公開日1990年5月16日 申請日期1989年9月15日 優先權日1989年9月15日
發明者周旋, 李剛, 鮑秉乾 申請人:周旋, 李剛, 鮑秉乾