CN112315782B

CN112315782B - 一种基于热溶质毛细对流原理的电子艾灸仪

Info

Publication number: CN112315782B
Application number: CN202011121981.7A
Authority: CN
Inventors: 郑林; 傅泽宸
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2022-08-12
Anticipated expiration: 2040-10-20
Also published as: CN112315782A

Abstract

本发明公开了一种基于热溶质毛细对流原理的电子艾灸仪，包括吸盘，连接吸盘与外弹性挤压部的连接部，用于手持并施加压力的外弹性挤压部，用于对药液施加压力的内弹性挤压部，设置在外弹性挤压部和内弹性挤压部之间，并控制内弹性挤压部挤压体积的挤压限位部，用于输送药液至吸盘底部的单向药液输送管，所述单向药液输送管底部设有加热部，用于对输出的药液进行加热；所述加热部底部与吸盘底部设有毫米级的间隙，用于形成液桥。本发明基于热溶质毛细对流原理的电子艾灸仪，可以通过从进气注液管灌入不同的药物而实现不同的效果，达到了操作便捷的效果。

Description

一种基于热溶质毛细对流原理的电子艾灸仪

技术领域

本发明属于针灸医疗器械技术领域，特别是一种基于热溶质毛细对流原理的电子艾灸仪。

背景技术

电子艾灸仪是一种集计算机技术、传感器技术于一体的，能够实现传统艾灸疗法的医疗保健仪器，是现代化技术在医疗保健领域内的应用。电子艾灸仪根据传统的中医艾灸原理，结合现代药物提取、热疗等技术，并按照国家医疗的相关标准而研制的一种新型艾灸疗法设备，它的出现弥补了传统艾灸烟熏污染、灰烬灼伤、操作不便、效率低下等不足。

灸法作为中医常用的治疗保健方法，通常可分为直接灸、悬灸等类型。其中直接灸采用灸材直接放置在特定穴位或皮肤表面的方法，点燃施灸材料，待灸材燃烧至一定程度，受灸者感受到热度刺激后告知灸疗师，灸疗师将灸柱取下，从而完成一次施灸。悬灸同样类似，由灸疗师持点燃的灸条在受灸者的穴位或皮肤表面进行非接触式施灸，根据受灸者感受到灸条燃烧温度的高低告知灸疗师，再由灸疗师手动实时调整燃烧的灸条离皮肤的距离，从而控制适宜的施灸温度，操作十分不便。

为了解决传统灸法在燃烧过程中产生烟雾，导致医治环境恶劣，且容易造成皮肤烫伤的风险，目前现有的电子艾灸仪，大多采用艾绒制成的饼状材料，放入仪器内的炉膛中，通过加热炉膛提高艾饼温度，并将其悬于施灸部位皮肤上方进行施灸。此方法可以有效消除施灸过程中产生的烟雾，并可控制施灸时间、温度，大大提高艾灸的便捷程度。但可以发现这类电子艾灸仪都是采用悬灸的方法，由于炉膛式加热的方式，设备构造以及炉膛内温度很高无法直接接触人体皮肤等因素的限制，导致无法应用该方法进行直接接触皮肤的施灸。但在实际应用中，对于一些特定的穴位和疾病的艾灸治疗上，需要使用直接灸法更为有效的，这就限制了炉膛式的电子艾灸仪在这类情况下的应用。同时，炉膛式电子艾灸仪一块艾灸饼只能使用几个小时即需要更换，否则艾灸饼中有效成分浓度含量将降低，使用麻烦且效果差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于热溶质毛细对流原理的电子艾灸仪，以实现针灸仪使用的便捷化。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于热溶质毛细对流原理的电子艾灸仪，

包括吸盘，连接吸盘与外弹性挤压部的连接部，

用于手持并施加压力的外弹性挤压部，

用于对药液施加压力的内弹性挤压部，

设置在外弹性挤压部和内弹性挤压部之间，并控制内弹性挤压部挤压体积的挤压限位部，

用于输送药液至吸盘底部的单向药液输送管，

所述单向药液输送管底部设有加热部，用于对输出的药液进行加热；

所述加热部底部与吸盘底部设有毫米级的间隙，用于形成液桥。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

（1）本发明基于热溶质毛细对流原理的电子艾灸仪，通过设置橡胶气球、塑料筒身和硅胶吸盘，在使用的时候可以通过这些吸附组件将装置吸附在人体上，从而实现了使用液态的艾草有效成分提取物进行施灸的效果，并可以通过从注液管灌入不同的药物而实现不同的效果，达到了操作便捷的效果。

（2）通过使用液桥热溶质毛细对流的原理，从而免去使用加热艾绒施灸的传统方法，创新使用液态的艾草提取液作为施灸材料，对皮肤进行直接接触施灸，施灸范围可以做到更小更精确，单位施灸时间内有效成分更多，效果更显著。

（3）基于液桥原理，通过设置药液输送管、内弹性挤压部、挤压限位部、加热部尺寸以及加热部和吸盘底部的间隙，使上述部件耦合作用下在人体皮肤表面生成液桥，将液态的艾草提取液可控地附着在人体皮肤表面并在毫米级的尺寸下进行精确的温度、浓度和流动控制，施灸过程安全无烟无火无噪音。

（4）通过使用液态的艾草提取液作为施灸材料，大大节省了施灸材料的消耗速度，一次充填可使用3到6个月无需补充艾草提取液，在使用过程中由于液桥热溶质毛细对流的作用，作用于皮肤处的药液在人体吸收浓度降低后，在热溶质毛细对流作用下储液罐中的药液溶质自行补充从而将药液浓度始终维持在有效水平，极大的方便了使用。

附图说明

图1为本发明结构正视图。

图2为本发明结构后视图。

图3为本发明结构剖视图。

图4为本发明工作原理架图。

图5为本发明硬件工作框架图。

图6为形成液桥的实际图。

图7为本发明加热电阻与人体皮肤形成液桥原理图。

其中：1、橡胶气球；101、第一支撑卡扣；102、第二支撑卡扣；2、进气注液口；201、第一单向阀；202、内橡胶气球；203、第二单向阀；204、输液管；205、储液罐；206、第三单向阀；207、加热电阻；208、出液口；209、液桥；3、塑料筒身；301、保护内壳；302、锂电池；303、控温集成机构；4、显示面板；5、按键面板；6、观察窗口；7、充电插口；8、硅胶吸盘。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

一种基于热溶质毛细对流原理的电子艾灸仪，包括作为外弹性挤压部的橡胶气球1，橡胶气球1用于和硅胶吸盘8进行配合，从而使装置能够固定在人体皮肤表面，橡胶气球1的顶部固定连接有进气注液口2，橡胶气球1的下端固定连接有塑料筒身3，塑料筒身3用于保护装置内的电子设备，塑料筒身3下端固定连接有硅胶吸盘8，硅胶吸盘8通过与橡胶气球1配合，从而使装置内部形成负压，从而让装置吸附在人体表面；

进气注液口2的下端固定连接有第一单向阀201，第一单向阀201的下端固定连接有内橡胶气球202，内橡胶气球202的下端固定连接有第二单向阀203，第二单向阀203的下端固定连接有输液管204，输液管204的下端固定连接有储液罐205，储液罐205的下端固定连接有第三单向阀206，第三单向阀206的下端固定连接有出液口208，出液口208的外表面设置有加热电阻207，所述加热电阻207与硅胶吸盘8底部设有毫米级的间隙，用于形成液桥209。

具体的，进气注液口2贯穿橡胶气球1并延伸至橡胶气球1的内部，内橡胶气球202的外表面与第一支撑卡扣101的表面搭接。进气注液口2贯穿橡胶气球1，从而使输液机构能够将药液传输至出液口208，而内橡胶气球202与第一支撑卡扣101搭接，能够在按动橡胶气球1的时候带动内橡胶气球202下压，从而实现液体传输效果。

橡胶气球1的内壁固定连接有第一支撑卡扣101和第二支撑卡扣102，通过第一支撑卡扣101和第二支撑卡扣102，在使用时能够使橡胶气球1复原从而实现二次挤压，同时能够对内橡胶气球202进行挤压实现液体传输的作用；所述第一支撑卡扣101可弹性变形，用于传递外弹性挤压部对内弹性挤压部的挤压力；所述第二支撑卡扣为刚性件，用于限定第一支撑卡扣的变形位置，以限定内橡胶气球202挤出药液的体积量，避免液桥体积过大垮塌。

具体的，第一支撑卡扣101的外表面与橡胶气球1的内壁弧形相同，第一支撑卡扣101为软金属或弹性件，第二支撑卡扣102为刚性件。第一支撑卡扣101呈W形状，第一支撑卡扣101挤压变形时，第二支撑卡扣102可卡在第一支撑卡扣101下部的卡槽内，形成限位作用。当支撑卡扣向内收缩挤压橡胶气球202时，当支撑卡扣101的压缩行程进行到适宜的程度的时候，其W形的限位口将抵住第二支撑卡扣102使其无法继续向内压缩，从而限制出液口的出液量。

通过上述技术方案，第一支撑卡扣101能够通过自身的弹性将橡胶气球1支撑起来，从而能够实现在使用的时候反复按压，且第一支撑卡扣101能够对内橡胶气球202进行按压，从而实现液体的传输，将第一支撑卡扣101的弧度设置成与橡胶气球1的内壁相同，能够防止反复使用的时候，第一支撑卡扣101对橡胶气球1的内部造成损伤。

通过上述技术方案，第一单向阀201、第二单向阀203和第三单向阀206用于防止药液逆流从进气注液口2流出，而内橡胶气球202及各个传输管能够实现对药液的传输，而加热电阻207用于对药液进行加热实现热对流功能，其中液桥是指在加热电阻207与人体皮肤之间形成的小液柱，如图6所示，气液界面之间存在着表面张力，使得液体表面好比有一层很薄的弹性薄膜一样。正是这样一层“虚拟”的薄膜，使得液桥的表面形貌得以维持，而不会“垮塌”。此外，液桥的高度、横截面积、溶质浓度、温度都是影响液桥能否成型不会“垮塌”的因素。具体到本发明上，结合图7，即本发明的电子艾灸仪的加热电阻207一端与人体待施灸的皮肤处存在约几毫米的间隙，在该间隙上存在液态的艾草有效成分提取物连接加热电阻207与人体皮肤，通过合理设计药液输送管、内弹性挤压部、挤压限位部、加热部尺寸以及加热部和吸盘底部的间隙，使上述部件耦合作用下在人体皮肤表面生成稳定成型的液桥。

艾草提取液在加热电阻207与人体皮肤之间形成的液桥上，左右为液体的自由表面，自由表面在液体的表面张力的作用下得以维持而不会“垮塌”，而流体表面张力的大小是和流体温度相关的，当加热电阻207加热温度升高时，由于加热电阻207与人体皮肤间存在温差，靠近人体皮肤一侧的流体温度更低，表面张力更大，靠近加热电阻207一侧的流体温度更高，表面张力更小，因此在自由表面上由于表面张力差的作用下流体向加热电阻207一侧流动，形成了对流胞，这就是温差驱动液桥的热溶质毛细对流原理，本发明中，就是由于热溶质毛细对流的存在，将艾草提取物的有效成分与热量带向人体皮肤处，并促进有效成分的吸收。同时，当人体皮肤对艾草提取物的药液成分进行吸收后，药液中有效成分降低，在热溶质毛细对流作用下，储液罐205中高浓度的药液在表面张力梯度作用下补充进入皮肤表面，使得皮肤表面处药液始终维持在合理的药液浓度。由热溶质毛细对流的原理可知，对流的强度是可以通过加热电阻207的温度进行调节的，本发明即是热溶质毛细对流在电子艾灸设备的领域的实际应用。

塑料筒身3的内部固定连接有保护内壳301，保护内壳301用于将锂电池302和控温集成机构303与塑料筒身3进行分割，从而防止锂电池302放电时产生高温而对塑料筒身3造成损害，保护内壳301的内壁固定连接有锂电池302，锂电池302为现有的可反复充电的电池，从而避免了需要带线使用的麻烦，锂电池302的底部固定连接有控温集成机构303。具体的，锂电池302表面与储液罐205搭接，锂电池302的电极通过导线与控温集成机构303进行连接，锂电池302的电极通过导线与充电插口7连接。

通过上述技术方案，锂电池302用于对装置内的电子元器件进行电能供给，从而使装置脱离电线实现便携化。当然可以理解的是也可以通过电源线对加热电阻进行供电。

具体的，保护内壳301与塑料筒身3之间设置有间隙，保护内壳301的顶部与第二支撑卡扣102的底部固定连接。

通过上述技术方案，保护内壳301与塑料筒身3之间的间隙用于配合橡胶气球1和硅胶吸盘8形成腔体，使按压橡胶气球1后装置内部形成负压，从而让装置吸附在人体表面，同时也可防止装置内部带电设备工作的时候产生温度传输至装置的表面。

塑料筒身3的外表面设置有显示面板4，显示面板4用于和控温集成机构303进行匹配，从而对装置内部的温度进行显示，从而方便根据不同的症状进行温度调整，塑料筒身3外表面设置有按键面板5，塑料筒身3位于显示面板4的另一侧设置有观察窗口6，观察窗口6用于方便使用者对储液罐205内部的药液情况进行观察，塑料筒身3位于观察窗口6的一侧底部设置有充电插口7，充电插口7的型号类型能够根据实际需要进行定制，从而方便充电；

具体的，观察窗口6贯穿塑料筒身3并延伸至储液罐205，且观察窗口6的表面设置有透明保护装置，且观察窗口6的侧面设置有标准刻度。

通过上述技术方案，在使用的时候，通过观察窗口6并与标注刻度进行配合能够直观的观察到储液罐205内部的药液情况，从而方便使用者使用。

其中，硅胶吸盘8的作用是将仪器吸附在人体的皮肤上，从而使仪器得以运行，塑料筒身3上部分套有一橡胶气球1，塑料筒身3下部分连接有硅胶吸盘8，塑料筒身3为内外壳双层结构，硅胶吸盘8也呈内外壳双层结构，当硅胶吸盘8放置在人体皮肤表面时，形成一密闭的腔体，吸附前先用手挤压橡胶气球1，橡胶气球1被压扁，内部气体被排出，当放置在皮肤表面时，橡胶气球1回弹，密封腔体积变大内部气压降低，与外界形成负压，从而将仪器吸附在皮肤表面。取下仪器时，同样用手挤压橡胶气球1，由于密封腔体积减小，内部气压升高，硅胶吸盘8吸附力降低，从而取下仪器。

其中，输液组件的作用是将艾草提取液输送到皮肤表面，使之在皮肤与加热电阻207之间形成液桥，使得仪器加热后艾草提取液在皮肤表面形成热溶质毛细对流，促进有效成分吸收。输液组件由进气注液口2、单向阀、内橡胶气球202、支撑卡扣、输液管204、储液罐205、加热电阻207、出液口208组成。使用过程中，操作人员按压橡胶气球1时，同时会带动第一支撑卡扣101向内挤压从而使得内橡胶气球202被压缩，由于第一单向阀201的作用，内橡胶气球202被压缩后内部气体无法从进气注液口2排出，输液管204内形成密闭腔气压高于密封腔从而压迫储液罐205内艾草提取液从出液口208排出，在加热电阻207与皮肤表面形成液桥。为防止艾草提取液排出过多，置有第二支撑卡扣102对第一支撑卡扣101起到限位作用。松开橡胶气球1后，外界空气可从进气注液口2经第一单向阀201进入内橡胶气球202使得内外气压平衡。仪器开机运行后，加热电阻207开始加热，液桥内艾草提取液形成表面张力差开始形成热溶质毛细对流。

其中，电子控温组建包括控制单元、温度采集单元、显示和键盘单元、温度控制单元、灸疗输出以及数据保护和温度提醒单元等组成。当灸疗输出部分中的加热电阻207加热后，温度传感器会采集出电阻的实际温度并转化为相应的数字信号传递给系统控制单元，控制单元进行数据处理后由数码显示管显示出相应温度，与此同时将此时测量的温度与用户设置的温度相比较分析得到处理结果，最后根据采集的温度信息和PID算法计算出的控制量，来调节电子开关的闭合或导通，以便控制加热电阻207的工作状态，实现对系统温度的控制。

具体的，控温集成机构303通过导线分别与显示面板4和按键面板5进行连接，控温集成机构303包括有AT89C52单片机、温度传感器DS18B20和存储器AT24C02芯片。

通过上述技术方案，在使用的时候通过显示面板4能够实时的观察到液桥内部药液的温度，而通过按键面板5能够对温度进行控制，并设置电子元器件的工作状态。

在使用时，按压仪器顶部的橡胶气球1，压出橡胶气球1中的空气，再将仪器底部的硅胶吸盘8放置在需要施灸的皮肤上，松开橡胶气球1，由于气压的作用仪器内部产生负压，从而将硅胶吸盘8吸附在待施灸的皮肤表面上，与此同时，输液组件向施灸皮肤处排出艾草提取液，使得提取液在仪器加热电阻207与皮肤之间形成液桥，打开按键面板5上的开机按钮，设置合适的温度和施灸时间，仪器开机开始工作，艾草提取液在人体皮肤上形成热溶质毛细对流促进有效成分吸收并产生热量形成灸感，达到设定的时间后仪器自动关机，再次捏住顶部的橡胶气球1即可取下仪器完成施灸。

本仪器采用可充电设计，背面有充电插口7，并有观察窗用于观察仪器内艾草提取液剩余含量，如液面显示过低可在顶部的注液口进行补充。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种基于热溶质毛细对流原理的电子艾灸仪，其特征在于，

包括吸盘，连接吸盘与外弹性挤压部的连接部，

用于手持并施加压力的外弹性挤压部，

用于对药液施加压力的内弹性挤压部，

设置在外弹性挤压部和内弹性挤压部之间，并控制内弹性挤压部挤压体积的挤压限位部，以控制输出药液体积，

用于输送药液至吸盘底部的单向药液输送管，

2.根据权利要求1所述的电子艾灸仪，其特征在于，所述挤压限位部包括第一支撑卡扣和第二支撑卡扣；

所述第一支撑卡扣可弹性变形，用于传递外弹性挤压部对内弹性挤压部的挤压力；

所述第二支撑卡扣用于限定第一支撑卡扣的变形位置。

3.根据权利要求1所述的电子艾灸仪，其特征在于，单向药液输送管包括第二单向阀、储液管、第三单向阀、出液管；所述内弹性挤压部通过管道依次与第二单向阀、储液管、第三单向阀、出液管相连。

4.根据权利要求1所述的电子艾灸仪，其特征在于，所述内弹性挤压部顶部设有注液口，注液口上设有第一单向阀。

5.根据权利要求1所述的电子艾灸仪，其特征在于，所述加热部采用环形电阻，套接在出液管底部。

6.根据权利要求1所述的电子艾灸仪，其特征在于，还包括控温集成机构，所述控温集成机构包括显示面板、按键面板、单片机、温度传感器；所述温度传感器、显示面板、按键面板均与单片机电性连接；

所述按键面板用于设定加热部的加热温度和加热时间；所述温度传感器用于检测加热部的实时加热温度；所述显示面板用于显示设定温度、设定时间、实时加热温度和加热时间。

7.根据权利要求1所述的电子艾灸仪，其特征在于，所述连接部上还设有观察窗口。

8.根据权利要求1所述的电子艾灸仪，其特征在于，所述加热部通过蓄电池或电源线进行供电。

9.根据权利要求1所述的电子艾灸仪，其特征在于，所述连接部和吸盘均为双层结构；所述连接部包括筒身和设置在筒身的保护内壳。