CN103263344A - 基于软轴驱动的艾灸治疗自动温控系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械领域，提供了一种基于软轴驱动的艾灸治疗自动温控系统，包括执行单元，传动软轴和驱动单元以及电子控制单元。本发明将工作部分艾条固定端采用软轴传动，将机电及其控制部分与工作部分开，极大的减轻了支撑结构的承载负担。同时通过非接触的红外测温手段完成对艾灸治疗作用点温度的实时监测，反馈给控制部分采用软轴传动使工作部分水平移动来调整火斑与皮肤之间的距离达到调控温度，采用本发明使整个艾灸治疗仪轻便、灵活，控制温度精确，治疗作用点稳定可靠。

Description

基于软轴驱动的艾灸治疗自动温控系统

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种基于软轴驱动的艾灸治疗自动温控系统。

背景技术

艾灸经穴治疗是一种使用燃烧后的艾条悬灸人体穴位的中医疗法。用于内科、外科、妇科、儿科、五官科疾病。是我国中医治疗疾病的一种重要治疗手段，控制艾灸在患者病患处产生的温度适中，是这种治疗手段的关键技术。但是在我国90%的中医医院都是通过人工手持点燃的艾灸进行治疗，并靠患者的感觉来控制艾灸燃点与治疗部位之间的距离，以确保艾灸的治疗温度适中。这一手动控制方法不仅费工费事，而且控温不精确，治疗靶向不稳定，治疗效果很难确保。目前，国内有一些靠机器臂或者传动装置的自动控制艾灸治疗仪，其工作部份通常带有机械运动的部件，如果仪器的工作部分同时需要经常调整位置的时候移动起来非常不便，所以这种仪器大多选择了四边形连杆臂或者挠性金属支撑管作为工作部和底座之间的连接。但是，这种结构承载能力非常有限，无法支撑电机齿轮等较重的机械部件。同时测温部分必须与人体的治疗部位接触，使得整套仪器结构笨重，成本高昂，治疗方式不灵活。

发明内容

本发明有效解决了现有技术中存在的上述缺陷，通过以下技术方案实现。

本发明由机械部件和电子控制单元组成，可通过控制相对位置来达到控制其他物理量。除适用于艾灸治疗仪以外，还可推广应用于各类理疗设备、非接触测试设备、激光焊接设备以及多维雕刻机等场合。

机械部件的由工作部运动组件、软轴传动线和软轴牵引驱动器组成。水平导轨安装理疗工作部组件以及检测传感器，通过水平运动调整换能组件与作用面的距离。软轴传动线用于连接工作部和软轴驱动器，起到传递拉力的作用。软轴牵引驱动器内部有减速电机可牵引软轴芯运动，实现动力输出。

电子控制单元由电机驱动电路、位置传感器、非接触红外温度传感器和微控制器单元组成。通过检测传感器检测前端控制量，结合位置传感器计算出相应控制量，并通过电机驱动器控制水平运动导轨上滑块的位置完成控制。

具体而言，本发明提供一种基于软轴驱动的艾灸治疗自动温控系统，包括执行单元，传动软轴和驱动单元以及电子控制单元；其特征在于：执行单元包括艾条（1）、滑块（2）、复位弹簧（3）、软轴固定咀（4）、第一固定支架（5）、直线导轨（7）；传动软轴由软轴护套（8）和软轴芯（9）组成；电子控制单元包括电机驱动电路、位置传感器、温度传感器（6）和微控制器单元；温度传感器（6）安装于第一固定支架（5）的前端；艾条（1）通过夹具安装于滑块（2）；滑块（2）安装于直线导轨（7）并能自由滑动；滑块（2）的移动由复位弹簧（3）和软轴芯（9）共同控制；软轴护套（8）通过软轴固定咀（4）安装于第一固定支架（5）尾端。

根据本发明的艾灸治疗自动温控系统，电子控制单元还包括报警灯（13）和/或报警扬声器（14）,用于当艾条燃烧点与治疗位置间的偏移量超出设定范围时发出报警信号。

根据本发明的艾灸治疗自动温控系统，驱动单元由牵引电机组件（10）、紧固顶丝（11）和第二固定支架（12）组成；牵引电机组件（10）通过紧固顶丝（11）和软轴芯（9）连接配合；软轴护套（8）通过软轴固定咀（4）安装于第二固定支架（12）尾端。

根据本发明的艾灸治疗自动温控系统，所述温度传感器（6）为非接触式红外温度传感器。

根据本发明的艾灸治疗自动温控系统，所述位置传感器为编码器。

本发明的有益效果是将工作部分艾条固定端采用软轴传动，将机电及其控制部分与工作部分开，极大的减轻了支撑结构的承载负担。同时由非接触的红外测温仪完成对艾灸治疗作用点温度的实时监测，反馈给控制部分采用软轴传动使工作部分水平移动来调整火斑与皮肤之间的距离达到调控温度，采用本发明使整个艾灸治疗仪轻便、灵活，控制温度精确，治疗作用点稳定可靠；是现代中医艾灸疗法的规范化进度向前迈进所需的重要仪器。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的控制原理图。

具体实施方式

如图1所示。机械部分由执行单元，传动软轴和驱动单元三部分组成。其中执行单元包括艾条（1）、滑块（2）、复位弹簧（3）、软轴固定咀（4）、第一固定支架（5）、直线导轨（7）；传动软轴由软轴护套（8）和软轴芯（9）组成；；驱动单元由牵引电机组件（10）、紧固顶丝（11）和第二固定支架（12）组成。

艾条⑴通过夹具安装于滑块⑵；滑块⑵安装于直线导轨⑺并能在导轨轴向自由滑动；滑块⑵的移动由复位弹簧⑶和软轴芯⑼共同控制；软轴护套⑻通过软轴固定咀⑷安装于固定支架⑴尾端。

红外非接触传感器⑹独立安装于第一固定支架⑸的前端，其探测窗口与艾条⑴的辐射窗口一致。根据红外探头对所治疗位置温度的实时检测，将数据传送至微控制器，依据热力学原理，运用温度分布梯度的有限元算法对温度数据进行处理（该算法属于本领域较为成熟的算法，此处不再赘述），智能控制艾条燃烧点与治疗位置间的距离，同时如果热源中心位置与治疗点位置发生偏移，偏移量超出设定范围，微控制器发出报警信号，报警灯（13）闪烁，报警扬声器（14）发出语音提示“您的治疗位置发生偏移，请注意调整位置”。

软轴芯⑼穿装于软轴护套⑻中，共同起到传递牵引力的作用。

牵引电机组件⑽通过紧固顶丝⑾和软轴芯⑼连接配合；软轴护套⑻通过软轴固定咀⑷安装于固定支架⑵尾端。

本实施例的工作流程如下：

一，上电初始化：系统上电后，在电子系统的控制下，机械系统执行初始化动作。此时牵引电机⑽的驱动轴回缩，牵引软轴芯⑼向牵引电机方向运动，软轴的驱动端牵引滑块⑵向软轴固定咀⑷靠近，使得艾条⑴收回。直到滑块到位后，电子系统通过编码器识别到位信号，控制牵引电机⑽停机，完成上电初始化动作。

二，安装艾条：艾条的拆装为手工操作，操作时需使用专用工具拆掉上次治疗未燃尽的艾条，再安装新的，拆装前确保艾条已经熄灭并冷却至常温方可操作。

三，启动治疗：将新安装的艾条点燃后，点按控制面板的“启动”按钮，电子系统执行启动治疗程序。此时，非接触红外温度传感器自动进入温度识别模式，并自动介入温度调节，电子系统实时采集当前治疗皮肤的温度，温度值经过智能算法控制牵引电机⑽的运动，间接控制艾条的运动，通过控制艾条与皮肤的相对距离来调节治疗温度，保持治疗皮肤的恒温。

四，停机：治疗结束后，点按控制面板的“停机”按钮，电子系统执行启动停机程序。此时，艾条在电子系统的控制下远离治疗皮肤一定距离，达到安全距离后停机指示。

本实施例中，位置传感器为编码器，传感器为红外非接触传感器。电子控制部分由微控制器、传感器、编码器和减速电机组成。控制原理如图2所示。

传感器和编码器为向前通道，用于检测温度信号和位置信号。减速电机为向后通道，用于输出控制量。微控制器为核心单元，用于物理量、位置量的分析运算和输出量的精密控制。当温度高于设置温度，微控制器控制减速电机使艾条向远离治疗点的方向移动；当温度低于设置温度，微控制器控制减速电机使艾条向靠近治疗点的方向移动；通过编码器的反馈数据，微控制器控制减速电机稳定，变速的工作，使艾条更加有效，稳定的靠近或远离治疗点，从而使得治疗点处的温度保持一定的恒定。同时加入有限元温度梯度算法，对治疗位置的偏移进行智能估算，当偏移量超出设定范围，微控制器及时发出报警信号。

Claims (5)

1.一种基于软轴驱动的艾灸治疗自动温控系统，包括执行单元，传动软轴和驱动单元以及电子控制单元；其特征在于：执行单元包括艾条（1）、滑块（2）、复位弹簧（3）、软轴固定咀（4）、第一固定支架（5）、直线导轨（7）；传动软轴由软轴护套（8）和软轴芯（9）组成；电子控制单元包括电机驱动电路、位置传感器、温度传感器（6）和微控制器单元；温度传感器（6）安装于第一固定支架（5）的前端；艾条（1）通过夹具安装于滑块（2）；滑块（2）安装于直线导轨（7）并能自由滑动；滑块（2）的移动由复位弹簧（3）和软轴芯（9）共同控制；软轴护套（8）通过软轴固定咀（4）安装于第一固定支架（5）尾端。

2.根据权利要求1所述的艾灸治疗自动温控系统，其特征在于：电子控制单元还包括报警灯（13）和/或报警扬声器（14）,用于当艾条燃烧点与治疗位置间的偏移量超出设定范围时发出报警信号。

3.根据权利要求1所述的艾灸治疗自动温控系统，其特征在于：驱动单元由牵引电机组件（10）、紧固顶丝（11）和第二固定支架（12）组成；牵引电机组件（10）通过紧固顶丝（11）和软轴芯（9）连接配合；软轴护套（8）通过软轴固定咀（4）安装于第二固定支架（12）尾端。

4.根据权利要求1所述的艾灸治疗自动温控系统，其特征在于：所述温度传感器（6）为非接触红外温度传感器。

5.根据权利要求1所述的艾灸治疗自动温控系统，其特征在于：所述位置传感器为编码器。

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