CN100502977C - 一种碳素红外波动场治疗仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳素红外波动场理疗仪，包括碳素红外发生器、单片机电路、温度传感器、红外控制电路和控制面板，由单片机电路、红外控制电路控制的碳素红外发生器所发射的红外辐射场是动态的，其红外辐射强度W/C m²、红外频谱峰值波长λ_max、辐射变化周期t均是动态交替变化的。本发明的优点是其红外频谱分布范围宽，穿透力很强，既是电热体也是红外辐射体，因此无转换环节，比传统红外发生器热转换效率大大提高，当人体频谱发生变化，温度传感器就会进行实时监测，就能使碳素红外发生器所发射出的红外线能实时随着人体和外界环境的改变而改变，从而能始终使共振吸收保持在最佳状态。

Description

一种碳素红外波动场治疗仪

技术领域

本发明涉及一种医疗保健装置，特别是涉及一种碳素红外线治疗仪。

背景技术

红外治疗仪在各种疾病在治疗中得到广泛应用并取得良好效果，其品种琳琅满目，专利多种多样。如红外治疗仪、远红外理疗仪、频谱仪等。对于消费者防病治病起到积极作用，但也存在一些不足之处，如专利号为ZL90109331，专利申请日为1990年11月18日，实用新型名称为宽频谱能量可调辐射治疗仪和专利号为ZL96117067，专利申请日为1996年8月22日，实用新型名称为一种红外理疗器的两份专利文件中的技术方案，它们的共同特征是红外发射源均为陶瓷发热管，即陶瓷管表面涂有一层按一定配方的进行配比的金属氧化物，管内置放合金电阻丝电热元件，不足之处在于它的红外辐射转换效率低、红外频谱分布范围较窄。又如专利号为ZL 00112686，专利申请日为2000年2月15日，实用新型名称为多源红外治疗仪的专利文件中采用五片电阻不同的圆弧型发热基片，表面分别涂有不同的金属氧化物涂层，虽然扩展了红外频谱分布范围但是红外辐射转换效率低的缺点却没有得到克服。且以上所有红外治疗仪的辐射均为静态，而人体与外界环境之间的辐射交换是一个复杂函数，并且与血液循环和新陈代谢有关：首先不同皮肤状况对红外线吸收率不同：无色素沉着的皮肤可将入射红外线反射55％～62％，有无色素沉着的皮肤其反射率下降到42％，皮肤充血时反射率迅速下降到14％；其二不同疾病对于红外辐射的场强和频谱要求不一样：如烧伤、烫伤、溃疡等疾病，要求10μm～25μm红外线，渗透皮肤表层0.5～1mm使渗出组织液迅速形成保护膜，避免感染，促进疾病痊愈。如关节、肌肉及软组织扭伤，则需1.5μm～5μm红外线，渗透皮肤下面，促进淤血吸收；其三不同年龄和不同体质的人对于红外线的感觉和耐受力也不同，所以在红外治疗过程中，也需因人因时而异，对于红外辐射的场强和频谱作适当调整。由于疾病呈现的多样性，使得静态红外辐射治疗作用的局限性显露出来。理论和实践证明只有交替变化的场强对人体作用处于最佳状态。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足而提供一种辐射频率分布宽、红外转换效率高且红外辐射能改变的碳素红外波动场治疗仪。

本发明为了解决上述技术问题而采取的技术方案如下：一种碳素红外波动场治疗仪，包括碳素红外发生器、单片机电路、温度传感器、红外控制电路和控制面板，由单片机电路、红外控制电路控制的碳素红外发生器所发射的红外辐射场是动态的，其红外辐射强度W/Cm²、红外辐射频谱峰值λ_max、辐射变化周期t均是动态交替变化的。

所述动态变化的红外辐射频谱峰值λ_max是随着人体频谱峰值λ_max的变化而变化。

它还有红外探测头和信号采样比较电路，所述红外辐射场的动态变化是由红外探测头探测人体发射的红外频谱峰值λ_max，经信号采样比较电路、单片机电路、红外控制电路进行信号处理，指令红外发生器发射与人体共振的红外频谱峰值λ_max。

红外探测头设置在红外发生器辐射不到且能接收到人体红外辐射频谱的位置。

所述动态变化的红外辐射频谱峰值λ_max设置在1μm～25μm的范围内动态变化。

其红外频谱分布范围为0.75μm～100μm，且90％集中于人体易吸收的2.5μm～15μm范围内。

所述的碳素红外发生器T值的范围在1180K—330K内变化，其辐射强度在11W/Cm²～0.8W/Cm²之间变化。

所述碳素红外发生器的辐射频谱分布范围为0.8μm～25μm，峰值λ_max在2.5μm～11.2μm的范围内变动，λ_max为一定宽度频谱红外辐射线。

所述碳素红外发生器的辐射场强呈周期性，其交变频率为200Hz～0.1Hz。

所述碳素红外发生器为石英管状、柔性的碳纤维电热线、C/C碳碳结晶体制成片状或曲面片状。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是采用新型碳素纤维、C/C材料制成的宽频谱红外发生器，其红外频谱分布范围是0.75μm～100μm甚至更宽，且90％集中于人体易吸收的2.5μm～15μm范围内，它红外辐射率ε达98％，穿透力很强，既是电热体也是红外辐射体，因此无转换环节，比传统红外发生器热转换效率大大提高，本发明采用红外探测头探测人体发射的红外频谱，将信号经采样比较电路、单片机电路和红外控制电路进行处理后，来控制碳素红外发生器发射与人体共振的红外频谱，当人体频谱发生变化，温度传感器就会进行实时监测并会重复上述过程，就能使碳素红外发生器所发射出的红外线能实时随着人体和外界环境的改变而改变，从而能始终使共振吸收保持在最佳状态，因此很好地解决了由于不同皮肤状况对红外线吸收率不同、不同疾病对红外辐射的场强和频谱要求不一样以及不同年龄和不同体质的人对红外线的感觉和耐受力不同而带来的问题。

附图说明

图1为本发明基本原理图；

图2为本发明碳素红外发生器辐射频谱分布图；

图3为人体红外频谱吸收分布图

图4为本发明碳素红外发生器辐射场强动态图；

图5—图7为本发明碳素红外发生器λ_max动态图；

图8—图9为本发明石英管碳素红外发生器结构示意图；

图10为本发明碳素纤维线红外发生器结构示意图；

图11为本发明C/C碳碳结晶红外发生器结构示意图。

具体实施方式

由图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，一种碳素红外波动场治疗仪，包括温度传感器、红外探测头和安装在轻触控制面板上的信号采样比较电路、单片机电路、红外控制电路、温度传感器和碳素红外发生器，由红外探测头探测人体发射的红外频谱，然后将控测到的红外频谱信号输入采样比较电路，再将经信号采样比较电路筛选后的信号输入单片机电路，由单片机电路产生一定周期脉冲信号输送给红外控制电路，最后由红外控制电路控制红外发生器的远红外辐射周期，并指令红外发生器发射与人体共振的红外频谱，使人机处共振吸收状态，当人体频谱发生变化，红外探测头会进行实时监测并会重复上述过程，能始终使共振吸收保持在最佳状态，其中红外发生器是由碳素纤维或C/C材料制成的碳素红外发生器，其红外频谱分布范围为0.75μm～100μm，且90％集中于人体易吸收的2.5μm～15μm范围，T值的范围在1180K—330K内变化，其辐射强度在11W/Cm²～0.8W/Cm²之间变化，辐射频谱为0.8μm～25μm，峰值λ_max在2.5μm～11.2μm变动，λ_max为一定宽度频谱红外辐射线，其次，碳素纤维红外辐射率ε达98％穿透力极强，碳素红外发生器既是电热体也是红外辐射体，无转换环节，比传统红外发生器热转换效率大大提高，碳素红外发生器可制作成多样形式，本发明将碳素红外发生器制作成为三种：(1)、石英管状碳素红外发生器，即将碳素纤维放入石英管内，安装引出电极，密封后抽真空注入保护气体制成，其形状可以是环型、直型、U型等。(2)、C/C碳碳结晶体制成片状或曲面片状碳素红外发生器(3)、碳纤维电热线制成各种形状柔性碳素红外发生器。

依据斯特芬-波尔兹曼定律：

$E_b=\underset{0}{\overset{\∞}{\∫}}{E}_{\mathrm{b\λ}}\mathrm{d\λ}=\frac{C_1{\mathrm{\λ}}^{-5}}{l^{c_2/\mathrm{\λT}}-1}\mathrm{d\λ}={\mathrm{\σ}}_b{T}^4---\left(1\right)$

$E_b=C_b{\left(\frac{T}{100}\right)}^4---\left(2\right)$

人体正常温度为37℃亦310K，由上述公式所得人体辐射，λ_max约为9.348μm，人体又是一个漫辐射体，其辐射光谱是以9.348μm峰值的连续光谱。依据热传输原理，热量由高温物体传递给低温物体，本发明碳素红外发生器绝对温度T在上阈值为1180K、下阈值为330K范围内变化。

为了满足不同疾病对于红外辐射对于皮肤穿透深度之需要，本发明碳素红外发生器辐射频谱为0.8μm～25μm，λ_max在2.5μm～15μm变动，λ_max为一定宽度频谱红外辐射线。

依据普朗克定律和维恩位移定律：

$E_{b,\mathrm{\λ}}=\frac{C_1{\mathrm{\λ}}^{-5}}{l^{c_2/\mathrm{\λT}}-1}\mathrm{d\λ}---\left(3\right)$

λ_maxT＝2897.6μm*K                                 (4)

λ_max＝2897.6μm*K/T                                (5)

依据公式(5)得知：随着辐射元件表面温度上升，辐射波长向短波方向偏移，不同年龄和不同体质的人对于红外线的感觉和耐受力也不同，所以在红外治疗过程中，本发明通过振荡电路输送给单片机信号，再由单片机电路产生一定周期脉冲输送给红外控制电路，控制碳素红外发生器的远红外辐射周期，其交变周期性为为200Hz～0.1Hz。

远红外线是电磁波的一种，同样具有波粒二相性。它不仅使皮肤产生热效益，而且能与人体辐射的红外线产生共振，通过共振吸收激发人体内能，毛细血管扩张，使分子团裂化，重新组合较小的水分子团使得水分子缔合度缩小，加速血液流动，使维循环血流量能增加一倍，强化各组织之间新陈代谢，提高集体免疫能力，达到防病治病效果。

振动系统受交变策动力作用，回应达到最大振幅的状态，称为共振。在量子力学系统中，当入射辐射的频率满足波尔条件时，

$v=\frac{E_1-E_2}{h}$

即生共振吸收；式中E₁和E！！EMBED Equation.3₂是系统的终态和处态的能量，h是普朗克常数。

为了使共振达到最佳状态，本发明采用红外探测头探测人体发射的红外频谱，将信号输入采样比较电路，再将筛选后信号输入单片机电路，由单片机电路发出指令，红外控制电路使碳素红外发生器发射与人体共振红外频谱。当人体频谱发生变化，上述过程会重复进行，始终使人体红外频谱共振吸收保持在最佳状态。

红外探测头安装位置可以任意设置，为了简化电路、降低成本，红外探测头设置在红外发生器辐射不到且能接收到人体红外辐射频谱的位置，如当红外发生器对人体的正面进行辐射时，红外探测头即设置人体背面位置；此时红外探测头主要接收人体红外辐射λ_max且少有其它辐射干扰，可以简化采样比较电路。

当关闭红外探测头电路，如附图5所示碳素红外波动场治疗仪λ_max呈交替变化状态。

如图8和图9所示：石英管碳素红外发生器由石英管1、电极2和碳素纤维3构成。

如图10所示：碳素电热线红外发生器由支撑体4、电极2和碳素纤维电热线3构成。

如图11所示：C/C碳素红外发生器由电极2和C/C碳素3构成。

Claims (8)

1、一种碳素红外波动场治疗仪，包括碳素红外发生器、单片机电路、温度传感器、红外控制电路和控制面板，其特征在于：它还包括有红外探测头和信号采样比较电路，由单片机电路、红外控制电路控制的碳素红外发生器所发射的红外辐射场是动态的，其红外辐射强度W/Cm²、红外辐射频谱峰值λ_max、辐射变化周期t均是动态交替变化的，所述动态变化的红外辐射频谱峰值λ_max是随着人体频谱峰值λ_max的变化而变化，红外辐射场的动态变化是由红外探测头探测人体发射的红外频谱峰值λ_max，经信号采样比较电路、单片机电路、红外控制电路进行信号处理，并指令红外发生器发射与人体共振的红外频谱峰值λ_max。

2根据权利要求1所述的一种碳素红外波动场治疗仪，其特征在于：红外探测头设置在红外发生器辐射不到且能接收到人体红外辐射频谱的位置。

3、根据权利要求1所述的一种碳素红外波动场治疗仪，其特征在于：所述动态变化的红外辐射频谱峰值λ_max设置在1μm～25μm的范围内动态变化。

4、根据权利要求1或2所述的一种碳素红外波动场治疗仪，其特征在于：其红外频谱分布范围为0.75μm～100μm，且90％集中于人体易吸收的2.5μm～15μm范围内。

5、根据权利要求1所述的一种碳素红外波动场治疗仪，其特征在于：所述的碳素红外发生器T值的范围在1180K—330K内变化，其辐射强度在11W/Cm²～0.8W/Cm²之间变化。

6、根据权利要求1所述的一种碳素红外波动场治疗仪，其特征在于：所述碳素红外发生器的辐射频谱分布范围为0.8μm～25μm，红外辐射频谱峰值λ_max在2.5μm～11.2μm的范围内变动，λ_max为一定宽度频谱红外辐射线。

7、根据权利要求1所述的一种碳素红外波动场治疗仪，其特征在于：所述碳素红外发生器的辐射场强呈周期性，其交变频率为200Hz～0.1Hz。

8、根据权利要求1所述的一种碳素红外波动场治疗仪，其特征在于：所述碳素红外发生器为石英管状、柔性的碳纤维电热线、C/C碳碳结晶体制成片状或曲面片状。

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