CN107432989A - 基于远红外的预防和辅助治疗乳腺癌的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于远红外的预防和辅助治疗乳腺癌的系统及方法，包括远红外发射设备、温度传感器、无线收发模块、单片机、数字输出通道DO、电源、固态继电器；本发明利用共振吸收原理，乳腺癌组织和正常组织吸收远红外光谱具有差异，远红外发射体发出远红外光时，红外带通滤光片过滤出有效波段内与组织特征波长相符合的远红外，乳腺癌组织对其特征波长的远红外吸收强度大于正常组织，使得癌组织比正常组织升温快，除了共振升温，远红外发射体本身加热且贴合皮肤表面，也有热传导升温；远红外发射体温度与其发出的波长相关，利用无线温控系统，实现热疗时温度的实时控制；由于癌组织比正常组织升温快，能够有效杀死肿瘤细胞而不损伤正常组织。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于远红外共振吸收的预防和辅助治疗乳腺癌的系统及方法，属于肿瘤预防和治疗领域。
背景技术
远红外共振吸收技术是指人体组织中分子的振动或转动能阶跃迁之能量差与红外线光子能量发生共振，使分子发生振动跃迁，从低能阶跃迁到高能阶，随后以非辐射缓解的方式释出热，或伴随转动跃迁而导致摩擦产生热。
常见的乳腺癌治疗手段有手术治疗、化学药物治疗、内分泌治疗、放射治疗。手术治疗虽然能直接切除病灶，但是当乳腺癌发生转移，术后复发则更加难以控制；化学药物杀伤乳腺癌细胞的同时也会杀伤正常细胞，导致病人白细胞降低、骨髓抑制、体重减轻等多种并发症产生；内分泌治疗虽然能有效抑制肿瘤细胞的生长，但是会导致恶心、呕吐、静脉血栓形成；放射治疗可能会引起放射反应以及破坏人体的免疫功能。而远红外发射体发出的远红外波段与人体所能吸收的远红外波段相重合，而且远红外线具有促进人体新陈代谢，活化细胞的生理功能，促进血液循环等优点，可作为乳腺癌的辅助治疗方案,结合上述已有的治疗乳腺癌手段，可以达到更好的治疗效果。
发明内容
针对以上问题本发明提供了一种成本低，治疗效果好的基于远红外共振吸收的预防和辅助治疗乳腺癌的系统及方法。
为了解决以上问题，本发明采用了如下技术方案：一种基于远红外的预防和辅助治疗乳腺癌的系统，其特征在于，包括远红外发射设备、温度传感器、无线收发模块、温度控制模块、电源模块；
所述的温度控制模块包括单片机、数字输出通道DO；
所述的电源模块包括电源、固态继电器；电源模块同时为远红外发射设备和温度传感器供电；电源模块给温度传感器提供持续恒定的电压，远红外发射设备所加电压由开关控制；
温度传感器用于采集远红外发射设备的温度，并将采集到的信息通过无线收发模块传递给单片机，单片机基于PID算法得出的电压控制量u，当数字输出通道DO输出为高电平时，则固态继电器保持接通状态，电源继续为远红外发射设备供电，远红外发射设备继续升温；反之固态继电器控制的输出端断开，远红外发射设备断电，乳腺体表部位温度逐渐降低，至低于设定温度时，则数字输出通道DO接收到高电平，固态继电器控制的输出端接通，电源模块重新给远红外发射设备供电，乳腺体表温度升高；如此循环，确保远红外发射设备保持恒温。所述单片机采用MSP430系列的单片机。
所述的远红外发射设备包括远红外发射体、红外带通滤光片，远红外发射体的外表面设有红外带通滤光片；红外带通滤光片可以过滤出与乳腺癌组织共振波段的远红，即过滤出波长为9.23μm的远红外光。
所述的温度传感器采用数字式温度传感器DS18B20，可直接将温度信号转化成数字信号给单片机处理。
所述的一种基于远红外的预防和辅助治疗乳腺癌的系统，还包括导线Ⅰ、插针、电源连接线；所述的电源连接件包括导线Ⅱ、插口；导线Ⅱ的两端设有与插针相匹配的插口；远红外发射设备连接有导线Ⅰ，导线Ⅰ的另一端连接有插针；温度传感器也连接有一条导线Ⅰ，此导线Ⅰ的另一端也连接有一个插针；电源模块上也设有插针；远红外发射设备通过电源连接线与电源模块相连，温度传感器通过另一条电源连接线与电源模块相连。
一种基于远红外的预防和辅助治疗乳腺癌的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将远红外发射设备置于硅胶贴片上，温度传感器置于远红外发射设备旁，需要进行预防和辅助治疗时，将硅胶贴片贴于患者乳腺癌位置；
步骤二：接通远红外发射设备和温度传感器的电源；电源给远红外发射设备加电压使远红外发射设备温度升高发射远红外光，通过红外带通滤光片过滤出波长为9.23μm的远红外光；此波长的远红外光与乳腺癌组织共振，由于癌组织吸收强度高于正常组织，癌变组织能获得更多热量；共振升温与热传导升温同时使癌变组织温度升高；共振升温原理指人体肿瘤组织远红外振动的能阶跃迁之能量差与红外光子的能量发生共振，分子跃迁而产生热量。乳腺癌细胞核酸分子中的磷酸二酯基团对9.23μm的远红外光的吸收强度有最大峰值，且明显高于正常细胞。当正常组织和癌变组织同时受到4～14μm波段的远红外光辐照时，组织中的磷酸二酯基团与该波段中9.23μm的远红外光共振，将远红外发射体发出的远红外经过红外带通滤光片能得到9.23μm的远红外光，由于癌组织吸收强度高于正常组织，癌变组织能获得更多热量；除了共振升温，远红外发射体本身加热且贴合皮肤表面，也有热传导升温
步骤三：温度传感器用于采集远红外发射设备的温度，并将采集到的的信息通过无线收发模块传递给单片机，单片机基于PID算法得出的电压控制量u，当数字输出通道DO输出为高电平时，则固态继电器保持接通状态，电源继续为远红外发射设备供电，远红外发射设备继续升温；反之固态继电器控制的输出端断开，远红外发射设备断电，乳腺体表部位温度逐渐降低，至低于设定温度时，则数字输出通道DO接收到高电平，固态继电器控制的输出端接通，电源模块重新给远红外发射设备供电，乳腺体表温度升高；如此循环，确保远红外发射设备保持恒温。
本发明体积小、成本低廉、预防和辅助治疗的效果好，即减少了医院的空间占用资源，也减少了医院的成本，从而减轻了患者的负担。
附图说明
图1为本发明系统的原理框图。
图2为本发明系统的远红外发射设备的结构示意图。
图3为本发明方法的原理流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1、2所示，本发明提供了一种基于远红外的预防和辅助治疗乳腺癌的系统，包括远红外发射设备、温度传感器3(数字式温度传感器DS18B20)、无线收发模块、温度控制模块、电源模块2。
所述的温度控制模块包括无线接收端、MSP430单片机、数字输出通道DO。
所述的电源模块2包括电源、固态继电器。
所述的远红外发射设备包括远红外发射体1、红外带通滤光片5，远红外发射体1的外表面设有红外带通滤光片5。
所述的基于远红外的预防和辅助治疗乳腺癌的系统，还包括导线Ⅰ4、插针7、电源连接线，所述的电源连接件包括导线Ⅱ8、插口9；导线Ⅱ8的两端设有与插针7相匹配的插口9；远红外发射设备连接有导线Ⅰ4，导线Ⅰ4的另一端连接有插针7；温度传感器3也连接有一条导线Ⅰ4，此导线Ⅰ4的另一端也连接有一个插针7；电源模块上也设有一个插针7；远红外发射设备通过电源连接线与电源模块相连，温度传感器3通过另一条电源连接线与电源模块相连。
电源模块同时为远红外发射设备和温度传感器供电；电源模块给温度传感器提供持续恒定的电压，远红外发射设备所加电压由开关控制。
温度传感器用于采集远红外发射设备的温度，并将采集到的信息通过无线收发模块传递给单片机，单片机基于PID算法得出的电压控制量u，当数字输出通道DO输出为高电平时，则固态继电器保持接通状态，电源继续为远红外发射设备供电，远红外发射设备继续升温；反之固态继电器控制的输出端断开，远红外发射设备断电，乳腺体表部位温度逐渐降低，至低于设定温度时，则数字输出通道DO接收到高电平，固态继电器控制的输出端接通，电源模块重新给远红外发射设备供电，乳腺体表温度升高；如此循环，确保远红外发射设备保持恒温。
所述的红外带通滤光片5过滤出的远红外光波长为9.23μm。此波长的远红外光与乳腺癌组织共振，由于癌组织吸收强度高于正常组织，癌变组织能获得更多热量；共振升温与热传导升温同时使癌变组织温度升高。
如图3所示，一种基于远红外的预防和辅助治疗乳腺癌的方法，包括以下步骤：
步骤一：将远红外发射设备置于硅胶贴片6上，温度传感器3置于远红外发射设备旁，需要进行预防和辅助治疗时，将硅胶贴片贴于患者乳腺癌位置；
步骤二：连接插口9与插针7，接通远红外发射设备和温度传感器的电源，电源给远红外发射设备加电压使远红外发射设备温度升高发射远红外光，通过红外带通滤光片过滤出波长为9.23μm的远红外光；此波长的远红外光与乳腺癌组织共振，由于癌组织吸收强度高于正常组织，癌变组织能获得更多热量；共振升温与热传导升温同时使癌变组织温度升高；
步骤三：温度传感器用于采集远红外发射设备的温度，并将采集到的信息通过无线收发模块传递给单片机，单片机基于PID算法得出的电压控制量u，当数字输出通道DO输出为高电平时，则固态继电器保持接通状态，电源继续为远红外发射设备供电，远红外发射设备继续升温；反之固态继电器控制的输出端断开，远红外发射设备断电，乳腺体表部位温度逐渐降低，至低于设定温度时，则数字输出通道DO接收到高电平，固态继电器控制的输出端接通，电源模块重新给远红外发射设备供电，乳腺体表温度升高；如此循环，确保远红外发射设备保持恒温。
共振升温：分子发生振动跃迁，从低能阶跃迁到高能阶，随后以非辐射缓解的方式释出热量，或伴随转动跃迁而导致摩擦产生热，若想加大治疗效果，可在肿瘤体表附近贴多块贴片；
乳腺癌组织和正常组织远红外吸收光谱差异：乳腺癌细胞核酸分子中的磷酸二酯基团对9.23μm的远红外光的吸收强度有最大峰值，且明显高于正常细胞。当正常组织和癌变组织同时受到4～14μm波段的远红外光辐照时，组织中的磷酸二酯基团与该波段中9.23μm的远红外光共振，将远红外发射体发出的远红外经过红外带通滤光片能得到9.23μm的远红外光，由于癌组织吸收强度高于正常组织，癌变组织能获得更多热量；除了共振升温，远红外发射体本身加热且贴合皮肤表面，也有热传导升温。
肿瘤组织较正常组织升温快：新形成的微血管不符合宿主血管的正常形态，他们通常表现为扩张、扭曲、囊性变等结构异常，因此血管的血流阻力大。在高热作用下肿瘤周围的正常组织血管扩张，血流加快，有良好的血液循环，散热快，温度升高慢；而在肿瘤内血流阻力大，散热困难，热量易积聚。所以肿瘤组织较正常组织升温快，容易达到肿瘤细胞致死温度而不伤害正常组织。
热疗能够有效杀死肿瘤组织：在大多数实体肿瘤中有丰富的毛细血管网，对肿瘤的生长、浸润和转移等行为起重要作用。肿瘤内的毛细血管由单层内皮细胞构成，缺乏弹性基底膜，内皮细胞缺陷部分由瘤细胞填补，肿瘤细胞增殖时阻塞血流，造成低氧、低PH状态，因此热疗能对肿瘤细胞造成不可逆的热损伤。肿瘤新生血管的内皮细胞结构不同于正常血管，所以肿瘤新生血管对热损伤的敏感性差。热疗也可以抑制肿瘤源性的血管内皮生长因子及其产物的表达，而阻碍肿瘤血管内皮细胞增生及其细胞外基质的再塑性，抑制肿瘤生长及转移。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不限制于本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种基于远红外的预防和辅助治疗乳腺癌的系统，其特征在于，包括远红外发射设备、温度传感器、无线收发模块、温度控制模块、电源模块；
所述的温度控制模块包括单片机、数字输出通道DO；
所述的电源模块包括电源、固态继电器；电源模块同时为远红外发射设备和温度传感器供电；电源模块给温度传感器提供持续恒定的电压，远红外发射设备所加电压由开关控制；
温度传感器用于采集远红外发射设备的温度，并将采集到的信息通过无线收发模块传递给单片机，单片机基于PID算法得出的电压控制量u，当数字输出通道DO输出为高电平时，则固态继电器保持接通状态，电源继续为远红外发射设备供电，远红外发射设备继续升温；反之固态继电器控制的输出端断开，远红外发射设备断电，乳腺体表部位温度逐渐降低，至低于设定温度时，则数字输出通道DO接收到高电平，固态继电器控制的输出端接通，电源模块重新给远红外发射设备供电，乳腺体表温度升高；如此循环，确保远红外发射设备保持恒温。
2.根据权利要求1所述的基于远红外的预防和辅助治疗乳腺癌的系统，其特征在于，所述的远红外发射设备包括远红外发射体、红外带通滤光片，远红外发射体的外表面设有红外带通滤光片。
3.根据权利要求2所述的基于远红外的预防和辅助治疗乳腺癌的系统，其特征在于，红外带通滤光片过滤出的远红外光波长为9.23μm。
4.根据权利要求1所述的基于远红外的预防和辅助治疗乳腺癌的系统，其特征在于，所述的温度传感器采用数字式温度传感器DS18B20。
5.根据权利要求1所述的基于远红外的预防和辅助治疗乳腺癌的系统，其特征在于，所述的单片机采用MSP430系列单片机。
6.根据权利要求1所述的基于远红外的预防和辅助治疗乳腺癌的系统，其特征在于，还包括导线Ⅰ、插针、电源连接线；
所述的电源连接件包括导线Ⅱ、插口；导线Ⅱ的两端设有与插针相匹配的插口；
远红外发射设备连接有导线Ⅰ，导线Ⅰ的另一端连接有插针；
温度传感器也连接有一条导线Ⅰ，此导线Ⅰ的另一端也连接有一个插针；
电源模块上也设有插针；
远红外发射设备通过电源连接线与电源模块相连，温度传感器通过另一条电源连接线与电源模块相连。
7.一种基于远红外的预防和辅助治疗乳腺癌的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将远红外发射设备置于硅胶贴片上，温度传感器置于远红外发射设备旁，需要进行预防和辅助治疗时，将硅胶贴片贴于患者乳腺癌位置；
步骤二：接通远红外发射设备和温度传感器的电源，电源给远红外发射设备加电压使远红外发射设备温度升高发射远红外光，通过红外带通滤光片过滤出波长为9.23μm的远红外光；
步骤三：温度传感器用于采集远红外发射设备的温度，并将采集到的的信息通过无线收发模块传递给单片机，单片机基于PID算法得出的电压控制量u，当数字输出通道DO输出为高电平时，则固态继电器保持接通状态，电源继续为远红外发射设备供电，远红外发射设备继续升温；反之固态继电器控制的输出端断开，远红外发射设备断电，乳腺体表部位温度逐渐降低，至低于设定温度时，则数字输出通道DO接收到高电平，固态继电器控制的输出端接通，电源模块重新给远红外发射设备供电，乳腺体表温度升高；如此循环，确保远红外发射设备保持恒温。
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- 2017-08-31 CN CN201710770163.1A patent/CN107432989A/zh active Pending
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