CN1124864C - 多源红外治疗仪 - Google Patents

Abstract

多源红外治疗仪，一种含有多个不同红外辐射源的辐照装置。五块电阻值不同、表面呈圆弧型的直热式电热基片，其上分别涂复含有两种金属氧化物的白色、绿色、黑褐色、浅黄色和铁红色红外辐射涂层，由单片微型计算机为中心的时间和功率可控交流电源并联馈电，数字显示，防烫结构，并可作俯仰、方位角转动和升降移动。具有空间相互交叉叠加的宽频谱辐射特性，显著的温热效应和奇异的非热效应。在医院和家庭中可用于治疗、康复和保健。

Description

多源红外治疗仪

本发明涉及一种红外辐照装置，特别是涉及一种含有多个不同红外辐射源的辐照装置。

在医疗、康复和保健领域，人们常用化学疗法和物理疗法。所谓物理疗法就是采用各种物理因子，例如，各种波段的电磁波、针灸等作用于人体，以激发、调动人体自身的抗病能力，产生明显的生物学效应，一般说，它对人体无害，不排他，可以与其他疗法并用，红外治疗仪就是目前受到普遍重视和应用的一种物理治疗仪。

科学研究证实，红外线是介于可见光和微波之间的电磁波。在生物医学中，常将电磁波谱中波长为0.76-1.5微米的电磁波叫近红外线，波长为1.5-5.6微米的叫中红外线，波长为5.6-1000微米的叫远红外线。人体体温约37℃，其红外辐射峰值波长约9.5微米，在人体辐射的总能量中，波长小于5微米的占1％，5-9微米的占20％，9-16微米的占38％，大于16微米的占41％，人体是天然的生物红外辐射源，同时也是最佳的红外吸收体。人的皮肤可看作接近黑体的辐射表面，可吸收2-50微米的中、远红外线，其穿透深度约为0.5-10毫米，在此范围内涉及的人体组织有表皮层、血管、淋巴管、神经末梢及其他皮下组织等。人们知道，红外线辐照人体可使外部红外电磁波在人体内部转化为热能，引起组织温度上升，产生所谓的温热效应，具有改善血液循环、增强免疫功能、促进组织修复再生能力和平衡神经体液调节的四大功能；此外，临床应用表明，红外辐照人体还可直接产生所谓的非热效应，或者称热外效应，此时所辐照的红外线相当于外部的触发信号，而效应的能量来源于人体内部的代谢能，对人体的深层组织产生许多奇异效应。

早期在医院中应用的“烤电”是红外线医学应用的一个典型实例，事实上它只是一只峰值辐射波长小于1.5微米的近红外灯泡。随着远红外加热技术的发展，红外线治疗也进入中、远红外应用阶段，最初用改进的工业远红外辐射器进行理疗取得了肯定的疗效，在日本公开了一些相关专利技术，1979年在我国出版的《远红外加热技术》科技丛书，系统地总结了有关远红外辐射产生的原理、远红外加热技术的理论基础、远红外辐射能发生器的结构、涂层和工艺等内容，对医用红外治疗仪的研究与开发具有参考价值。1982年北京798厂生产了“远红外炙疗器”上市销售，1983年昆明轻工业科学研究所生产了“特种热辐射机”或“冻疮治疗机”，从1985年开始我国也有了一些相关的红外技术专利，例如，公告号CN1075414C的90109331号中国发明专利涉及一种“宽频谱能量可调辐射治疗仪”，其主要的区别技术特征在于：五块电阻值相同的发热基体，其表面分别涂复氧化铁、氧化钴、氧化锰、氧化铬和氧化镁能谱辐射体，即红外辐射涂层，每个发热基体与一可调输出电压的交流电源串联。该专利是与本发明最相关的现有技术。通过分析和实践可知该专利存在一些问题或缺点，例如，所述能谱辐射体全部都是由一种金属氧化物构成的涂层，因此每块涂层所辐射的红外线带宽较窄；所述能谱辐射体为平面结构，其法向辐射度最大，辐射空间不具备相互叠加的宽谱特性；所述发热基体的交流供电电路复杂，使用不便；安装所述发热基体的开口壳体缺少防烫隔热结构，也不能作俯仰角转动；另外，辐照时间和辐照功率的控制和显示也存在自动化水平不高的缺陷。

针对现有技术所存在的上述缺陷，本发明的一个目的在于提供一种多源红外治疗仪，其所辐射的红外线是由多个不同的红外辐射源在空间相互交叉叠加形成的红外电磁场，具有宽频谱辐射特性，能较好地涵盖人体的红外吸收频谱。

本发明的又一个目的在于提供一种多源红外治疗仪，其红外辐射头带有防烫隔热结构，红外辐射头的支撑机构除能作方位角转动外，还能作俯仰角转动，以便使红外辐射头能稳定地辐照人体的各个不同部位。

本发明的再一个目的在于提供一种多源红外治疗仪，其红外辐射头应有较高的热效率，辐照时间可预置和数字显示，辐照功率可分档控制，以满足治疗和保健的不同需求。

为了实现上述发明目的，本发明的多源红外治疗仪由多源红外辐射头、支撑机构、显示——控制盒和脚架构成，所述多源红外辐射头包括：电阻值不同、表面呈圆弧型的直热式电热基片，其表面上分别涂复从氧化钛、氧化铬、氧化铜、氧化铋和氧化铁中，或者从氧化锌、氧化铬、氧化镍、氧化铋和氧化铁中任选两种组分，加水玻璃和水经研磨而成的白色、绿色、黑褐色、浅黄色和铁红色红外辐射涂层；所述显示——控制盒包括：单片微型计算机、辐照时间预置和辐照功率控制键盘、辐照时间显示驱动器、七段字型LED辐照时间显示器、可控硅隔离触发电路和可控硅交流输出电路，对所述基片提供时间、功率可控和显示的交流并联馈电，使所述红外辐射涂层在其表面上空形成相互交叉叠加、具有宽频谱特性的红外线。

为了实现上述发明目的，在本发明的多源红外治疗仪中，所述多源红外辐射头进一步包括：设置在反射板和背板之间，由大筋条、小筋条、隔热板和门柱构成的二串级空气绝热室，以防止背板过热烫伤人体并提高热效率。

为了实现上述发明目的，在本发明的多源红外治疗仪中，所述支撑机构由支撑机构支座、下支臂、转接臂、上支臂、辐射头支座和辐射头支架构成；所述上、下支臂是由内、外力臂壳体、弹簧和轴销组成的四连杆机构，所述内、外力臂壳体既是四连机构的主连杆，又是上、下支臂的覆盖件，可使与所述辐射头支架定位并固定连接的所述多源红外辐射头，绕垂直轴作方位角转动和在垂直平面内作俯仰角转动。

为了实现上述发明目的，在本发明的多源红外治疗仪中，所述基片是由多种金属氧化物、粘结剂和水，经混合、研磨、成型和烧结而成的板式远红外辐射器，它既是发热体又是涂复红外辐射涂层的基体，具有热惯性小、热效率高、参数稳定和辐射表面温度均匀的特性。

为了实现上述发明目的，在本发明的多源红外治疗仪中，所述脚架是手动气压升降的轮式结构。

本发明所采用的技术方案与现有技术相比，具有许多有益效果和优点。首先就所述多源红外辐射头来说，由于人们目前尚不能确切地掌握治疗人体的不同疾病需要什么样的辐射特性的红外线，因此红外辐射头的设计通常都是在弱场效应下有尽可能宽的波长范围或频带宽度，以覆盖人体所能吸收的频谱范围；根据热辐射理论，物体的热辐射特性主要取决于物体本身的温度，实践表明，红外辐射涂层的辐射特性除与温度有关外，还与涂层的组分及其含量和涂层的色度等因素有关。鉴于以上事实，本发明所用的特定结构的基体、红外辐射涂层的组分及其含量、色度和馈电方式，使本发明在辐射空间获得了不含近红外线、基本上能覆盖人体红外吸收频谱的2-50微米波长范围的弱场叠加电磁波，具有生物信息丰富、适应症广、疗效显著和使用安全的特点，特别具有奇异的非热效应；本发明所用的以单片微型计算机为中心的辐照时间和辐照功率控制和显示电路，具有方便、直观和自动化水平高的优点。

本发明的多源红外辐射头带有两个串级的空气绝热室，与通常的石棉或石墨绝热结构相比，具有结构简单和隔热效果好的特点，克服了现有技术中常期渴望解决的难题，提高了热效率。

本发明所用的支撑机构是含有伸缩臂的自平衡机构，具有使用方便和工作稳定可靠的特点，解决了长期以来支撑机构动作范围小、工作不可靠的缺陷。

为了能够直观和形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，本专利说明书包括六幅附图，这些附图的图面说明如下：

图1是本发明的多源红外治疗仪的立体图；

图2是图1所示多源红外辐射头的剖视图；

图3是图1所示支撑机构的主视图；

图4是图3所示支撑机构的剖视图；

图5是图1所示显示——控制盒的电气原理方框图；

图6是图5所示单片微型计算机的程序流程图。

下面结合说明书附图，详细描述本发明的一个实施例，使所属领域的普通技术人员能够进一步了解本发明的突出的实质性特点和显著的进步。

如图1所示，本发明的多源红外治疗仪由多源红外辐射头1、支撑机构2、显示——控制盒3和脚架4组成。所述多源红外辐射头1是本发明的重要部件，在供电后，它可向外辐射带有本发明特性的红外线，用于对人体进行治疗、康复和保健；所述支持机构2的上端与所述多源红外辐射头1定位后进行固定连接，其下端与所述脚架4作可旋转连接，通过所述多源红外辐射头1顶部把手的拉动，可使该支撑机构2作伸缩和旋转运动，便于对人体的不同部位进行了辐照；所述显示——控制盒3是本发明的电气控制中心，置于所述脚架4的上部，其面板上装有键盘、显示器和蜂鸣器，盒内装有单片微型计算机及相关电路，通过电缆向所述多源红外辐射头1提供时间和功率可控的交流电源；所述脚架4是带有底轮的手动气压式基座，通过手柄和底部小轮可使所述多源红外辐射头1升降和移动。

如图2所示，所述多源红外辐射头1包括：由五块红外辐射源及其固定件构成的辐射源组装件5、网罩6、反射板7、背板8、端盖9、把手10、隔热板11、大筋条12、小筋条13、后盖14、连接杆15、定位钉16、接线柱17和门柱18等零部件。所述五块红外辐射源是由电阻值不同的五块直热式电热基片、其表面上涂复有不同组分及其重量比的不同色度的红外辐射涂层和电极构成，例如，各基片可以是由Al、Si、Ca、Mg、Fe、B、Cu、Ti、Mn、Ni、W、Na、K和Ag的氧化物、粘结剂和水，经混合、研磨、成型和烧结而成的电阻值依次为2000、1350、1100、1550和1750欧姆、允许偏差±10％、表面呈圆弧形的板状远红外辐射器；各红外辐射涂层所含有的组分及其重量比可以依次为：

氧化钛∶氧化铬＝10∶(0.5-1.5)，

氧化铬∶氧化钛＝10∶(1-5)，

氧化铜∶氧化铬＝10∶(0.5-1)，

氧化铋∶氧化钛＝10∶(1-3.5)，

氧化铁∶氧化钛＝10∶(2-5)；或者依次是：

氧化锌∶氧化铬＝10∶(1-1.5)，

氧化铬∶氧化锌＝10∶(2-5)，

氧化镍∶氧化铬＝10∶(0.5-1)，

氧化铋∶氧化锌＝10∶(1-3)，

氧化铁∶氧化锌＝10∶(3-5)。含有上述组分及其重量比的红外辐射涂层依次呈白色、绿色、黑褐色、浅黄色和铁红色，当两端带电极的五块基片并联连接并经二接线柱17由来自所述显示——控制盒3所提供的可控交流电源馈电时，各基片温度上升，其上涂复的红外辐射涂层在热激励下，向外辐射强度增大的有不同参数特征的红外线，由于各红外辐射涂层表面为圆弧型，法向有最大的辐射强度，便在空间形成相互交叉叠加的红外电磁波，通过所述网罩6向外辐射，用于人体的疾病治疗、康复和保健，此时对人体某一部位或穴位的辐照，是所述五块红外辐射源同时对该部位或穴位的辐照，其总的效果是各红外辐射源效果的叠加，即具有叠加效应，除通常的温热效应外，还产生奇异的非热效应，从本说明书后面所公开的科学实验和临床应用报告可得到验证。

为了使每块红外辐射源不含近红外辐射，本发明在高功率输入时，使电阻值为1100欧姆的基片有210℃最高设计工作温度，对应峰值波长6微米，而其他基片的设计工作温度较低，对应的峰值波长会较高。为了使每块红外辐射源具有治疗、康复和保健作用的最低辐射强度，本发明在低功率输入时，使电阻值为2000欧姆的基片有50℃最低设计工作温度，对应峰值波长9微米，而其他基片的设计工作温度较高，对应的峰值波长较低。在高低功率输入之间可分档控制，以便得到不同辐照功率或强度的红外线，适应不同的治疗需要。在制造红外辐射涂层时，应按本发明所公开的金属氧化物的组分及其重量比称量配料，加入研磨机，再在其中按重量比，例如金属氧化物∶水玻璃∶水＝100∶30∶60，加入水玻璃和水，研磨60分钟，使粒径达320-400目，用毛刷将涂料浆均匀地涂于基片的圆弧型表面上，厚度0.2-0.4毫米，自然晾干。

如图2所示，在所述辐射源组装件5的后面设有经抛光加工的反射板7，用于将漫散到其表面上的红外线进行反射，以提高热效率。图2中对称设置的两个大筋条12和两个小筋条13分别装于隔热板11和反射板7的外表面两端，在反射板7和背板8之间形成二串级的空气绝热室，以减少反射板7上的热量向背板8的传递，使背板不致过热烫人，也可提高热效率。网罩6、反射板7、隔热板11和背板8嵌入带凹槽的两个门柱18中。把手10用于所述多源红外辐射头1的位置调整。后盖14、连接杆15和定位钉16用于所述多源红外辐射头1与所述支撑机构2进行定位后固定连接。

如图3所示，所述支撑机构2由支撑机构支座19、下支臂20、转接臂21、上支臂22、辐射头支座23和辐射头支架24组成。所述支撑机构支座19与所述脚架4连接，可绕垂直轴旋转0-350°。所述下支臂20、转接臂21和上支臂22构成伸缩臂。上、下支臂和辐射头支座23分别可在垂直平面内绕轴旋转0-90°。辐射头支架24用于安装所述多源红外辐射头1，可在垂直平面内绕轴旋转0-180°。

如图4所示，所述伸缩臂包括：下支臂弹簧25、下支臂内力臂壳体26、下支臂外力臂壳体27、转接臂盖板28、轴销29、定位套30、铰链套31、转接臂侧板32、上支臂弹簧33、上支臂内力臂壳体34、上支臂外力臂壳体35和轴销36等构件。上、下支臂的内、外力臂壳体，通过连接轴销分别组成四连杆机构，满足旋转要求，通过与轴销连接的弹簧满足平衡要求，弹簧的刚度系数由所述多源红外辐射头1的重量确定。为了使伸缩臂在任意角度位置实现随遇平衡，还必须给连接上、下力臂壳体并通过带有弹簧的轴销的转接臂21加侧向磨擦力。上、下支臂的内、外力臂壳体既是四连杆机构的主连杆，又是上、下支臂的覆盖件。

如图5所示，本发明中的显示——控制盒3包括：单片微型计算机37、辐照时间预置和辐射功率控制键盘38、辐照时间显示驱动器39、七段字型LED辐照时间显示器40、可控硅隔离触发电路41、可控硅交流输出电路42和蜂鸣器43等电路，另外，交/直流变换电路(图中未画出)为显示——控制盒3的上述电路提供5伏直流电源。所述单片微型计算机37可选用AT89C2051或LG97C2051型微机，并附有频率参考电路。所述辐照时间预置和辐照功率控制键盘38包括辐照时间预置键、辐照功率控制键和电源开关等，例如，辐照时间预置键可以是20分钟、40分钟和60分钟三档键，辐照功率控制键可以是高功率、中功率和低功率三档键。所述辐照时间显示器40可以是两位的七段字型LED显示器，它需要所述辐照时间显示驱动器39作功率放大，并作倒计时，当预置的辐照时间到达时，所述蜂鸣器43发出声响。所述可控硅交流输出电路42可以是由市电供电的双向可控硅，不同的导通率可向五块并联基片提供功率可控的交流电源。所述可控硅触发电路41受微型计算机37控制，向双向可控硅提供隔离触发信号，不同速率的触发信号使得可控硅有不同的导通率，即有不同的辐照功率。与辐照时间显示和辐照功率控制相对应的单片微型计算机37的程序流程图请参见图6。

如前所述，本发明的多源红外治疗仪同申请日以前的已有的技术相比有突出的实质性特点和显著的进步，这些特点和进步通过一些专项的医学实验和临床应用得到了进一步的证明。例如，在中国协和医科大学和中国医学科学院合作进行的“多源红外治疗仪对正常及癫痫模型大鼠软脑膜微循环血流量及抗癫痫影响研究”中，首先用高于正常剂量80％的硝酸士的宁(SDN)使大鼠造成稳定的癫痫模型，然后分两组进行对比试验，一组用本发明的多源红外治疗仪，另一组用60瓦的普通灯泡距大鼠癫痫模型的大椎穴20公分进行辐照，并保持两组大鼠大椎穴附近有相同的温度28-30℃，观察癫痫发作情况及本发明对癫痫治疗的结果。实验表明，辐照本发明的大鼠癫痫发作有明显改善，表现为症状轻、动物安静、呼吸平稳、只有轻微的抽动，软脑膜微循环血流量较平稳、有节律，而在同温下辐照普通灯泡的大鼠则不能减轻大鼠癫痫症状，血流量下降。该报告证实，本发明的多源红外治疗仪对大鼠癫痫模型有明显的治疗作用，同时还证实，本发明“治疗疾病不仅是温度的作用，而且可能有较强的特异性。”该研究为临床治疗癫痫开阔了新途径。

又例如，在北京医科大学进行的“多源红外治疗仪对大鼠血液流变学的影响”研究中，建立了多种对照组，首先用本发明的多源红外治疗仪照射大鼠，一天两次，每次30分钟，连续照射12天，然后用0.1％肾上腺素0.45毫米/公斤体重皮下注射，每日两次，两次之间使大鼠在冰水中游泳2-5分钟，连续两天，诱发大鼠血液流变学改变，建立起红外照射+血瘀大鼠模型组，然后再与其他正常对照组、血瘀模型组和40瓦照明灯泡照射+血瘀模型组进行血液流变指标比较，如测定各组大鼠的全血粘度、红细胞滤过指数(F1)、细胞压积、血小板聚集率和血浆纤维蛋白原含量等指标的比较。结果表明，本发明的多源红外治疗仪可使“整体血液循环功能加强，提高机体对抗致病因素的作用，具有显著的保健功效”；40瓦照明灯泡不能改善血液流变特性和微循环的恶化，而本发明则有明显改善作用。

再例如，在中国中医研究院西苑医院和北京医科大学合作进行的“多源红外治疗仪对小鼠免疫功能的影响”研究中，以血凝试验、迟发性变态反应、碳粒廓清试验等方法，观察了本发明对正常的和功能低下的小鼠体液免疫、细胞免疫及非特异免疫功能的影响。结果表明，应用本发明的多源红外治疗仪对小鼠进行一日1-2次、一次40分钟照射，连续8-10天，“能提高正常的和免疫功能低下小鼠的免疫功能，其效果非常显著，有可重复性。”

此外，本发明还在负有保密义务的临床应用中证实了对许多疾病具有显著的治疗效果，如对颈肩病、手术后切口愈合、甲状腺机能亢进症、慢性胆囊炎、胃脘痛、裨病、流行性出血热、糖尿病、烧伤等多种疾病有显著疗效。

以上事实说明本发明的技术方案在对人体保健、康复和治疗中取得了通常意义下的温热效应和意想不到的非热效应。所属领域的普通技术人员据此可以设计出与本发明实施例实质上等同的其他实施方式，例如，改变发热基片的数量、适当修改发热基片的电阻值和红外辐射涂料的组分及其含量、或者增加按预定程序自动控制辐照功率等技术特征，然而这些改变或修改未能脱离本发明的实质性特点，因而也必然落入本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1、多源红外治疗仪，由多源红外辐射头、支撑机构、显示——控制盒和脚架构成，其特征在于：

所述多源红外辐射头包括：五块电阻值不同、表面呈圆弧型的直热式电热基片，所述基片是由多种金属氧化物、粘结剂和水，经混合、研磨、成型和烧结而成的板式远红外辐射器，它既是发热体又是涂复红外辐射涂层的基体，在所述五块基片的表面上分别涂复从氧化钛、氧化铬、氧化铜、氧化铋和氧化铁中任选两种组分，加水玻璃和水经研磨而成的白色、绿色、黑褐色、浅黄色和铁红色红外辐射涂层，或者在所述五块基片的表面上分别涂复从氧化锌、氧化铬、氧化镍、氧化铋和氧化铁中任选两种组分，加水玻璃和水经研磨而成的白色、绿色、黑褐色、浅黄色和铁红色红外辐射涂层；

所述显示——控制盒包括：单片微型计算机、辐照时间预置和辐照功率控制键盘、辐照时间显示驱动器、七段字型LED辐照时间显示器、可控硅隔离触发电路和可控硅交流输出电路，对所述基片提供时间、功率可控和显示的交流并联馈电，使所述红外辐射涂层在其表面上空形成相互交叉叠加、具有宽频谱特性的红外线。

2、根据权利要求1所述的多源红外治疗仪，其特征在于：

所述多源红外辐射头进一步包括：设置在反射板和背板之间，由大筋条、小筋条、隔热板和门柱构成的二串级空气绝热室，以防止背板过热烫伤人体并提高热效率。

3、根据权利要求1所述的多源红外治疗仪，其特征在于：

所述支撑机构由支撑机构支座、下支臂、转接臂、上支臂，辐射头支座和辐射头支架构成；所述上、下支臂是由内、外力臂壳体、弹簧和轴销组成的四连杆机构，所述内、外力臂壳体既是四连杆机构的主连杆，又是上、下支臂的覆盖件，可使与所述辐射头支架定位并固定连接的所述多源红外辐射头，绕垂直轴作方位角转动和在垂直平面内作俯仰角转动。

4、根据权利要求1所述的多源红外治疗仪，其特征在于：

所述基片含有的多种金属氧化物是Al、Si、Ca、Mg、Fe、B、Cu、Ti、Mn、Ni、W、Na、K和Ag的氧化物。

5、根据权利要求1所述的多源红外治疗仪，其特征在于：

所述基片的电阻值依次是2000、1350、1100、1550和1750欧姆，允许偏差±10％。

6、根据权利要求1所述的多源红外治疗仪，其特征还在于：

所述白色、绿色、黑褐色、浅黄色和铁红色红外辐射涂层的组分及其重量比依次是：

氧化钛∶氧化铬＝10∶(0.5-1.5)

氧化铬∶氧化钛＝10∶(1-5)

氧化铜∶氧化铬＝10∶(0.5-1)

氧化铋∶氧化钛＝10∶(1-3.5)

氧化铁∶氧化钛＝10∶(2-5)或者依次是：

氧化锌∶氧化铬＝10∶(1-1.5)

氧化铬∶氧化锌＝10∶(2-5)

氧化镍∶氧化铬＝10∶(0.5-1)

氧化铋∶氧化锌＝10∶(1-3)

氧化铁∶氧化锌＝10∶(3-5)

7、根据权利要求1所述的多源红外治疗仪，其特征在于：

所述脚架是手动气压升降的轮式结构。

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