CN1100661A - 输出可扩展的红外综合治疗仪 - Google Patents

Abstract

一种输出可扩展的红外综合治疗仪，包括CPU、 EPROM、RAM、红外功率放大器、平滑输出功率放 大器、治疗探头等，其特征在于还包括方式扩展器和 输出扩展器，方式扩展器存储对应若干种电信号波形 的数字数据，CPU读入方式扩展器中的数据后可产 生新的不同于在EPROM中存储的数据的信号波 形，输出扩展器本身具有自己的扩展红外输出电路和 平滑功率放大器，可以驱动治疗探头。

Description

本发明涉及红外治疗仪，特别涉及其输出可扩展的红外综合治疗仪。

目前，临床上广泛使用的各类理疗设备大多为红外线治疗仪、微波治疗仪、各种中频治疗仪、高频治疗仪等等，但它们都只能输出一种或几种固定的电信号，即它们的治疗方式是固定的，它们对不同疾病均有不同的疗效，但它们的通用性差，因此对较复杂的疾病，上述单台设备无法采用多种治疗方式相互配合治疗，影响治疗效果。

本发明的目的就是为了克服已有技术的上述不足，而提供一种其输出能力和治疗方式都可以扩展的微机控制的红外综合治疗仪，输出能力的扩展指其功率以及信号输出路数可以改变，治疗方式扩展指其可以改变其输出信号波形，上述两种扩展方式相互结合后，本发明的治疗仪可以输出六路波形不同的电信号，与输出电极上的红外发射管和药物相互配合，达到治疗的目的。显然，由于上述扩展方式的存在，本发明的治疗仪更具有灵活性，极大地方便了用户，使设备可以升级换代。

以下参看附图对本发明进行详细描述，本发明的上述优点及其它优点将一目了然。

图1是本发明治疗仪的方框图。

图2是图1中红外功率放大器辐射强度控制流程图。

图3是图1中的输出扩展器的方框图。

图4是图1中的方式扩展器的方框图。

图5是图3方式扩展器的方式扩展流程图。

图6是图1中治疗探头的结构示意图。

以下参看附图详细描述本发明。首先参看图1，图1是本发明治疗仪的方框图，它是以MCS-51单片计算机及其外围电路为核心组成的电路控制系统，以主机1为核心，与治疗探头2、输出扩展器3和方式扩展器4共同组成一完整的治疗系统。

本发明的电脑红外综合治疗仪的主要特征在于它包含：

-以计算机为核心的电路控制系统和执行系统；

-集多种治疗方法于一体的多功能治疗探头；

-提高输出能力的功率扩展器；

-增加治疗方法的方式扩展器；

本发明的电脑红外综合治疗仪其中一个特征是它具有以计算机及其它外围电路为核心组成的一套完整的电路控制系统和完善的执行系统。它在系统软件的管理下完成整机的实时控制，其主要功能有：A脉冲的形成、B治疗方式选择、C输出扩展的管理、D方式扩展的管理、E红外强度的控制、F时间控制、G数字显示及报警等。本特征所涉及的电路包括主机1中的计算机电路（11）、方式存储器（12）、方式数据栈区（13）、方式选择器（14）、输出扩展口电路（15）、方式扩展口电路（16）、红外功率放大电路（17）、平滑功率放大电路（18）、面板显示报警选择控制电路（19）。

下面较为详细地描述各部分之间的关系和工作过程。

1）计算机电路部分（11）：

计算机电路是采用MCS-51单片计算机及其外围电路所构成，它控制整机的全部工作过程，是本治疗仪的核心部分。

2）方式存储器（EPROM）（12）：

该存储器存放在主机的系统软件和对应于特定电信号波形的内部方式数据。

3）方式数据栈区（13）：

这是一个2K动态可读写的RAM存储器，它专门用来存放方式数据，计算机根据方式扩展口D0位的状态（以下说明）和方式扩展器（4）中的手动按键所控制的方式标志计数器（见图2的步骤23）的奇偶状态，从方式扩展器（4）中的方式数据寄存器（51）（见图5）或方式存储器（12）中将方式数据调入栈区，随时向用户提供。存储在方式扩展器（4）中的方式数据寄存器（51）中的数据称为外部方式数据，它们对应于不同于内部方式数据的电信号波形。文中述及的计数器都是以软件的方式来实现的。

4）方式选择（14）：

本仪器面板上设有方式选择键，并有一位数字显示器作方式指示，当方式选择键按下以后，计算机将方式标志计数器加1，作7进制循环计数，方式标志计数器的状态将决定计算机哪一种方式信号被选通送到平滑功率放大器（18）。

5）输出扩展口（15）：

输出扩展口是主机与外界联络的一个通讯口，它由一个双向总线缓冲器和一个八位数据锁存器组成，锁存器的数据低四位是扩展器向计算机发出的功能控制的请求位，高四位是计算机发出的命令和控制信号位，计算机与外部的四个扩展器的全部通讯联系都是由计算机的外部中断线完成的。

6）方式扩展口（16）：

方式扩展口也是一个主机对外部联络的通讯口，计算机与外部方式扩展器联络的标志取决于方式扩展器的入口地址设定开关（见图5）D0位的状态，当D0＝1时，表示有要求方式扩展请求，当D0＝0时，表示无要求方式扩展请求。

方式扩展器入口地址设定开关的D1-D4位数据是外部方式寄存器的高四位地址，当D0＝1时，计算机将D1-D4数据作为高四位地址，再与由软件定义的低八位地址合成新的地址，用新产生的地址作为方式数据入口地址，计算机将这个地址所对应的方式数据调入方式数据栈区（14）。

7）红外功率放大器（17）：

主机内有一个输入信号占空比可调的红外功率放大器，它接受计算机的控制，共有18个功率输出级，可通过改变面板上的控制键任意调整，计算机同时也参与最高输出级的控制，具体工作过程见图2，当有面板有红外强度调整键按下时，计算机根据是增强还是减弱的不同请求，分别对红外强度标志计数器（21）进行加1或减1的处理，然后判别计数器是否为最高输出级标志（22），如果不是最高级输出标志，则调整红外脉冲占空比，改变红外输出强度（25），如果红外强度标志计数器是最高级输出标志，则计算机启动最高级输出定时器，对最高级输出时间加以限制（23），然后中断返回主程序（24），等待定时器时间到的中断。当最高级输出时间到（26），计算机再次调整红外脉冲占空比，改变红外输出强度。

8）平滑输出功率放大器（18）：

平滑输出功率放大器是采用串联型，调整供电电源的功率放大器，计算机根据面板控制器的不同位置，发出占空比连续可调的脉冲，这个脉冲经过功率放大器的放大，再经过一个时间常数很大的积分器以后，就得到一个平滑的直流电压，这个直流电压的幅度与不同占空比的脉冲一一对应。用这个直流电压做为功率放大器的供电电源，使平滑功率放大器在大的调整范围内均有很好的线性度。

9）面板显示报警选择控制电路（19）：

主机的全部控制端均固定在面板上，可供用户操作使用，面板上同时还有数字显示治疗时间，显示治疗方式，显示红外强度。

由于本特征所涉及的电路是本治疗仪的核心部分，与各个电路间有着密切的联系，故本电路的工作过程以及与各部分电路间的相互关系，在后面结合对其它特征的描述过程中还要一一加以详细说明。

本发明的电脑红外综合治疗仪另一个特征是它具有输出扩展功能，由于这一功能的存在使得本治疗仪的输出能力扩大三倍，即可以对六个病人同时进行六种不同方式的治疗，为使用者提供了极大的方便。

输出扩展功能的实现是由输出扩展口电路和输出扩展器两部分共同组成。

本发明的电脑红外综合治疗仪具有四个输出扩展口，每个口通过一个八位双向总线驱动器和一个输出控制字寄存器并联后再与计算机总线相联接，外部四个输出扩展器中任意一个向计算机发出控制请求，均通过外部中断INTO与计算机联络，计算机接到请求信号并响应后，分别读四个输出扩展口控制寄存器的低四位数据，根据低四位数据的不同状态，改变控制字高四位的数据结构，再通过控制字寄存器把不同的信号和控制命令传送到输出扩展口。

控制字的低四位是作为向计算机申请中断的标志位，如图3所示，其中：

D0位是扩展方式选择位，当输出扩展器控制键（36）被按下时，D0＝1，同时INT0＝0，向计算机发出中断申请，计算机响声中断后，方式计数器加1作7进制循环计数，根据计数器的状态，选择相应的脉冲信号通过D5位加至脉冲发生器输入端B上。

D1位是输出扩展器的启动/停止请示位，当D1＝1时，计算机发出一个低脉冲，同过D4加至手动、自动转换电路（37）的启动控制端E上，（37）根据控制端E的状态实现对扩展器的启动/停止控制。

D2-D3位输出扩展器的红外强度控制位。D2＝1时表示要求增加红外强度。当D3＝0时表示要求降低红外输出强度。

控制字的高四位是向计算机向扩展器输出的命令控制位，其中D4位是计算机输出的启动\停止控制命令位，这个命令通过D4加至手动、自动转换电路（37）的启动控制端E上。

D5位是方式数据脉冲输出位。由D0位所选通的方式脉冲通过D5加至自激或它激脉冲发生器（31）的输入端B上。

D6位是扩展输出识别位输出扩展器的D6位由硬件置1，当不与主机扩展口相接时，D6＝1脉冲发生器为自激式，手动、自动转换开关位手动。当输出扩展器与主机扩展口相接时，由于机内的D6被硬件置0，因此，脉冲发生器为它激式，手动、自动转换开关位自手动。

D7位是红外脉冲输出位。

由D2、D3位的状态所选择的红外强度等级，计算机从D7位输出相应占空比可调脉冲，加至扩展器的红外输出级，经放大后推动红外发射器。

输出扩展器是本治疗仪的独立部件，既可以与主机配合使用，又可以单独使用，当它与主机配合使用，它共享与主机输出插口同等的技术环境，并具有与主机治疗探头完全一样的治疗效果。当输出扩展器单独使用时，它仍然保持本发明的主要特征，是一个完整的，独立的最小治疗系统。面向家庭和个人，成为家庭和个人日常生活中必备的保健治疗仪器。

输出扩展器通过扩展口与计算机相联接，它的工作状态由控制寄存器的控制字所决定，控制字的低四位是向计算机请求中断控制位，计算机响应中断请求后，再通过控制字的高四位向输出扩展器发出不同的信号和控制命令。

输出扩展器的主要特征在于输出扩展内部有一个受控于计算机的自激或它激脉冲发生器（31），当脉冲发生器的控制端A＝0时，脉冲发生器为它激式，此时治疗方式的选择取决于输出扩展器的方式选择键（36），即控制字的D0状态，计算机根据D0位的状态选择相应的脉冲信号通过控制字D5位加至脉冲发生器的输入端B上。由于D6恒为0，因此，只要输出扩展器插入扩展口，脉冲发生器便被置于它激式。当A＝1时，脉冲发生器为自激式。当输出扩展器不插入扩展口时，脉冲发生器的控制端A被内部硬件置1，脉冲发生器为自激式，此时治疗方式取决于脉冲发生器的振荡信号。

输出扩展器内部平滑功率放大器（32）与主机内部平滑功率放大器的区别主要在于，扩展器的内部平滑功率放大器有一个由计算机和手动双重控制的输出允许端C，当输出扩展器与主机配合使用，允许端C接控制字的D4位，平滑功率放大器的工作状态由扩展器面板上的启动/停止键（33）控制，启动/停止键通过控制字D1位向计算机发出启动请求，计算机响应后置D4＝1，即平滑功率放大器允许端C＝1，平滑功率放大器有脉冲输出。

输出扩展器有两个调整红外发射强度的+、-控制键（34），它们分别与控制字的D2、D3位相连，通过D2、D3位向计算机发出控制请求，计算机根据D2、D3位的状态对红外输出强度计数器进行加1或减1计数，再根据计数器的状态，通过控制字D7位输入一个占空比可调的脉冲信号，经红外功率放大器（35）放大后推动红外发射器。

四个输出扩展器与计算机的全部联络均是通过计算机的外部中断线INT0发出中断请求，计算机响应后，便进入扩展中断服务程序，实现对输出扩展器的实时控制。

本发明的电脑红外综合治疗仪另一个较突出的特征是它具有方式扩展功能，方式扩展器通过该插口与计算机联结。方式扩展器可以扩展7种新的治疗方式，也可以修改仪器原有的治疗方式。由于本仪器方式扩展功能的存在，给使用者带来了极大的方便，同时为设备自身的升级提供必要的条件和可能。

方式扩展电路是由一个占地址空间4K×8位的存储器、入口高四位地址设置开关、扩展手动转换按键、总线缓冲器等电路组成。全部电路装在一块50×60MM双面线路板上，并且用50×50的金属盒将线路板封装。图4为方式扩展器的原理框图，图5为方式扩展器的流程图。

方式扩展器由组合开关（42）设定入口地址的高四位和方式扩展的标志位，其中D0为标志位，D1-D4为入口地址的高四位，五位数据通过总线缓冲器（44）与计算机总线相连接，线缓冲器（44）的G端为输出允许端，当G＝1时线缓冲器（44）为高阻状态，当计算机要读（44）口数据时，通过地址译码器选通使G＝0，此时线缓冲器（44）为低阻状态，与计算机总线接通。计算机接通电源执行完初始化程序之后（61），就读线缓冲器（44）中由（42）所设定的数据，并且判别D0是否为零（62），如果D0＝0，则计算机执行内部方式操作，否则执行扩展方式操作。

方式扩展器的入口地址由两部分组成，方式存储器（12）的高四位地址（A3）是由软件设置为8H，而扩展方式寄存器（41）的高四位地址（A2）是由硬件设定的，方式存储器和扩展方式寄存器共用一个低八位地址（A1），（A1）由软件设置为00H。在进行方式转换时，将外部或内部的高四位地址与和低八位地址合成一个新的地址（63），以这个新的地址为方式存储器的入口地址，将扩展方式寄存器（41）的数据（A4）或方式存储器（12）的数据（A5）装入栈区（64或68），栈区内原来的方式数据被覆盖，新的方式数据随时可向用户提供使用。

方式扩展器还有一个手动转换按键开关（53），通过外部中断线INT1（见图1）与计算机进行联络（65），计算机中断响应后，将方式标志计数器加1，然后判断奇偶（66和67）。方式标志计数器为偶数时为内部方式操作，为奇数时为扩展方式操作。由于初始化时计算机将转换标志计数器置0，所以上电后计算机自动进入内部方式操作。只有当手动转换开关被按下后，根据标志计数器的奇偶状态进行方式转换处理。两种操作方式最后都返回主程序（69）。

本发明的电脑红外综合治疗仪的另一个较为突出的特征是，较好的解决了治疗探头多功能一体化的结构问题。

治疗探头是本发明的电脑红外综合治疗仪各种功能的最终执行部件，它是由大功率红外发射器、反射腔、滤光罩、两个金属电极、离子导入槽、塑料壳体等组成，其结构见图6。

1）塑料壳体：

治疗探头的塑料壳体（62）是联结治疗探头各部件的主体，与滤光罩共同构成了治疗探头的外观。

2）滤光罩：

治疗探头还包括一个滤光罩（63），滤光罩是用红色光学玻璃制成，在一定的程度上起到对红外光的滤光作用，它同时也是治疗探头的最外层的壳体，它与反射腔构成一个圆形的腔体，红外发射器安装在这个圆形腔体的底部中央。滤光罩中间有一圆形散热孔，散热孔两侧各有一个金属电极引出孔，金属电极顶端的离子导入槽（64）高于滤光罩最外层0.5MM，以保证金属电极与人体组织能够有良好的接触。由于滤光罩直接与病人的皮肤接触，为了避免交叉传染，滤光罩属于一次性使用的部件，因此，滤光罩的底部设有一子口与探头壳体做动配合连接，以便于随时更换。

3）离子导入槽：

治疗探头包括两个离子导入槽（64），离子导入槽设在金属电极的顶端，它同时也是金属电极的一个组成部分，离子导入槽的形状是直径为10MM，深度为1MM的圆柱体，治疗时将药物放在导入槽内，加入生理盐水0.1ML，再将离子导入槽周围的金属部分和药物紧密与人体皮肤接触，以保证治疗是有一个

4）金属电极：

治疗探头包括两个金属电极（65），这两个金属电极安装在治疗探头手柄垂直方向的左右两侧，电极顶部通过滤光罩与皮肤直接接触，电极下部穿过反射腔的两个空心圆柱体，用两只M3螺丝同时也将反射腔固定于壳体的内侧，固定螺丝同时又是金属电极的引出端子。通过反射腔内的金属电极部分被反射腔的两个空心圆柱体屏蔽起来，避免红外线对电极的热辐射作用，以增加药物的有效治疗时间。金属电极露在滤光罩外部的顶端有一个直径为10MM，深度为1MM的物药离子导入槽，药物放在导入槽内，治疗时，两个电极间加有一个较强的单向脉动电场，药物正好作用在电场的两个极点上，在电场力的作用下进行药物离子交换。同时通过电极，药物、人体组织构成回路，产生一个单向脉动的电流，对人体组织进行电脉冲刺激，激发局部组织兴奋，更进一步加强对药物的吸收作用。

5）反射腔：

治疗探头包括一个近似于抛物形的塑料经真空渡膜加工而成反射腔（66），反射腔内部与圆心对称的两侧分别有一个空心圆柱体，金属电极（65）从这个圆柱体中间穿过，通过M3锣钉固定于下壳体（62）内侧。反射腔位于壳体与滤光罩（63）的中间，并与滤光罩结合而形成一腔体，红外发射器安装在这个腔体的底部中央，反射腔的焦点约在距滤光罩外侧5-10MM处，这个点相当于人体组织深度的5-10MM。由于反射腔的聚焦作用，使红外辐射能量相对的集中，从而加深了辐射治疗的深度。又由于反射腔的反射作用，将红外辐射器的极大部分能量反射到腔外，在很大的程度上避免了余热的积累，使治疗探头的体积充分的缩小。

6）大功率红外发射器：

治疗探头中包括一个大功率红外发射器（67），装在反射腔（66）底部中央，并通过反射腔与壳体内部的插座（68）相连接。红外发射器可以用20瓦卤钨灯作为发光源，也可以用任何带有红外涂料的其它发光源。本发明的实例中用20瓦卤钨灯为红外发光源，并采用低压供电，使频谱峰值频带向左移动红外成分显著提高。在空间不大于12500立方毫米的反射腔内，2-3瓦的发光功率就足以达到了治疗之目的。

红外发射器能量输出幅度分成18个等级，由面板上红外强度+键-键（21）手动和计算机自动双重控制，计算机根据红外发射器的不同输出等级，发出不同占空比的脉冲信号（25），以达到改变红外输出幅度的目的。红外发射器开机后的前几分钟计算机置红外发射器的输出为最高级，并启动最高级输出定时器（23），使热辐射能量的积累很快达到额定数值，从而缩短治疗的预热时间。为了保证安全治疗和延长仪器的使用寿命，红外发射器的最高级输出时间最长不能超过五分钟，当五分钟最高级输出时间到后（26），计算机自动将红外发射器的输出降至治疗默认值。考虑不同病人和不同病灶深度的治疗需要，还可以通过面板的控制键进行手动调整（21），当每手动调整时计算机都要判别是否为最高输出级，当红外强度已经是最高输出级时，计算机发出报警信号提示注意，五分钟后计算机再次将红外发射器的输出降至治疗默认值。红外发射器的控制流程图。已如上述图2所示。

Claims (4)

1、一种输出可扩展的红外综合治疗仪，包括CPU、EPROM、RAM、红外功率放大器、平滑输出功率放大器、治疗探头等，其特征在于还包括方式扩展器和输出扩展器，方式扩展器存储对应若干种电信号波形的数字数据，CPU读入方式扩展器中的数据后可产生新的不同于在EPROM中存储的数据的信号波形，输出扩展器本身具有自已的扩展红外输出电路和平滑功率放大器，可以驱动治疗探头。

2、权利要求1的治疗仪，其特征在于所述方式扩展器包括扩展方式存储器，入口地址设定开关，手动转换开关和总线缓冲器，扩展方式存储器存储扩展方式数据，入口地址设定开关为CPU设定读存储器的地址。

3、权利要求1的治疗仪，其特征在于所述输出扩展器还包括一自激或它激脉冲发生器。

4、权利要求1的治疗仪，其特征在于所述治疗探头由大功率红外发射器、反射腔、滤光罩、两个金属电极、离子导入槽和塑料壳体等组成，塑料壳体是连结治疗探头上述各部件的主体，与滤光罩共同构成治疗探头的外观，滤光罩是治疗探头的最外层壳体，与反射腔构成一个圆形的腔体，红外发射器安装在这个圆形腔体的底部中央，反射腔为近似抛物面形状，其焦点在距滤光罩外壳5-10毫米处，反射腔内部与圆心对称两侧分别有一个空心圆柱体，金属电极从这个圆柱体中间穿过而固定于壳体，两个离子导入槽设在金属电极的顶端，同时也是金属电极的一个组成部分，离子导入槽为扁圆柱形，药物放在离子导入槽内。

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