CN203001696U - 生理反馈远红外旋磁治疗仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生理反馈远红外旋磁治疗仪，由传感器、磁头及远红外发射器和控制器组成，其中传感器包括用于检测人体呼吸信号的传感器和温度传感器；磁头及远红外发射器包括旋转磁头和远红外发射器；控制器包括单片机、旋转磁场控制单元、远红外控制单元、温度传感单元和生理检测单元。本实用新型将远红外与旋磁相结合共同作用于人体，可提高治疗减肥或打鼾的效果。

Description

生理反馈远红外旋磁治疗仪

技术领域

本实用新型涉及一种医学康复理疗系统，特别是通过远红外辐射和旋转磁场使人体局部组织受到良性调节的医学康复理疗系统，属于医学康复理疗技术领域。

背景技术

人体发射的远红外线波长在9.6微米左右，在治疗时所选择的红外波长在8～15微米，可以和人体表面峰值匹配产生共振。远红外线能使水分子产生共振，变成独立水分子(即两个氢分子和一个氧分子结合)，提高身体的含氧量，细胞因而能恢复活力，精神更畅旺、头脑更灵活，进而能提高抗病能力，延缓衰老。远红外线能使体内热能提高，细胞活化，因此促进脂肪组织分解代谢，将多余脂肪消耗掉，有效减少脂肪厚度。

旋磁可在人体体表局部产生高速旋转变化的磁场，促进皮下组织血液循环，增强人体细胞膜的通透性，提高红血球的携氧量，减轻血液的粘稠度，良性改善血液理化指标；促进皮下脂肪的快速分解，减少脂肪厚度。与静态磁场相比，其磁生物效应更加明显。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种将远红外和旋转磁场相结合的生理反馈远红外旋磁治疗仪，以提高对人体局部组织调节治疗的效果。

本实用新型实现过程如下：

一种生理反馈远红外旋磁治疗仪，由传感器、磁头及远红外发射器和控制器组成，其中，

传感器包括用于检测人体呼吸信号的传感器和温度传感器；

磁头及远红外发射器包括旋转磁头和远红外发射器；

控制器包括单片机、旋转磁场控制单元、远红外控制单元、温度传感单元和生理检测单元。

设置于磁头及远红外发射器中心的旋转磁头由磁头、旋转盘和电机组成，四周为4个远红外发射器串联相接，旋转磁场控制单元通过控制电机的转动带动磁头的转动形成旋转磁场（简称旋磁）。远红外控制单元通过实时采集远红外发射器表面的温度执行远红外发射器的加热控制。

生理反馈远红外旋磁治疗仪的传感器检测的温度信号和人体呼吸信号通过温度传感单元和生理检测单元传给单片机，单片机通过旋转磁场控制单元和远红外控制单元控制磁头及远红外发射器工作。

本实用新型的优点与积极效果：本实用新型通过单片机控制电机转速进而改变磁场的变化，当旋转磁场的磁场强度与人体自身一致时，产生共振能够促使脂肪细胞迅速分解，在远红外线和旋转磁的共同作用下，能有效降低脂肪厚度；在睡眠时，当神经兴奋性下降时，咽部组织不会堵塞，可减轻或消除打鼾；本实用新型将远红外与旋磁相结合共同作用于人体，可提高治疗效果。

附图说明

图1 控制系统总体框图；

图2 旋转磁头及远红外发射器结构示意图；

图3电机驱动电路图；

图4 远红外加热驱动电路；

图5 温度检测电路；

图6 肺功能参数测试电路图；

图7 软件总体流程图；

图8系统结构图。

具体实施方式

以下详细描述本实用新型实现过程。

如图1所示，本实用新型的控制系统主要由C8051F020单片机、旋转磁场控制单元、远红外控制单元、温度传感单元和生理检测单元组成。单片机的DAC控制磁头旋转产生转速可变的旋磁，单片机发出的PWM信号控制远红外管加热，通过实时温度传感器采集温度将温度控制在要求范围内，为了检测治疗效果，实时检测人体的温度和肺功能等信号。

1、磁头及远红外发射器

如图2所示，磁头及远红外发射器包括旋转磁头和远红外发射器，其中旋转磁头由磁铁、旋转盘、电机组成，四周为4个远红外发射器串联相接。 

2、旋转磁场控制单元

电机的转动带动磁头的转动形成旋磁，驱动电路采用高效率的PWM脉宽调速法，控制电机的转速，改变磁场的旋转速度。治疗要求的磁场强度是800~1000高斯，用2个直径为10mm厚度为4mm的磁片即可满足。通过程序控制单片机DAC的输出电压改变下图中电压比较器的参考电压，进而改变电机的转速，旋转速度范围0~3000转/min。图3是电机驱动电路图。

图中运放U1A和U1B产生三角波，U1C为U1B提供基础电压。U1D是电压比较器，其反相输入端由两个电阻和一个电位器组成参考电压，同相端是三角波输入，通过改变电位器的值来改变参考电压，进而改变方波的占空比调节电机的速度。若要单片机控制电机转速，单片机的DAC输出为U1D提供参考电压，根据参考电压的不同即可改变电机的转速。

3、远红外控制单元

     远红外控制单元包括远红外加热驱动电路和温度采集电路，在远红外加热的同时，实时采集远红外加热器表面的温度，当表面温度大于等于最高温度时，改变PWM占空比，停止加热，当温度低于最低温度时继续加热。检测温度范围0~100℃，控制精度±0.5℃。

3. 1远红外加热驱动电路

远红外加热器是一种12V供电的远红外陶瓷材料，该材料节能、升温速度快且稳定、无害；发出的红外波长在1.5-25um，与人体发出的远红外波相比配，可满足治疗需求。单片机发出的PWM信号控制功率管工作，改变红外辐射器的加热温度，同时用PT1000铂电阻温度传感器实时监测温度，形成反馈，将温度控制在一定的范围内。图4为远红外加热驱动电路。

3.2 温度采集电路

温度检测电路的电源输入为5V, 经过MC1403输出2.5V精准电压。流经 P_t 的电流是恒定的，当温度变化时，温度传感器的电阻值相应变化，其上电压值随着阻值的变化而变化。电流反映到下一级运放负输入端，输出通过增益调节电位器RW反馈到运放的反相输入端，优点是带宽增加和输出阻抗降低。图5是温度采集电路图。

传感器可采用金属铂热电阻PT1000，其具有电阻温度系数大，感应灵敏；电阻率高，元件尺寸小；电阻值随温度变化而变化基本呈线性关系；在测温范围内，物理、化学性能稳定，长期复现性好，测量精度高。

4、生理信号采集

为了检测治疗效果，对人体做一定时间的治疗后需要评价治疗效果，需要检测人体的体温、肺功能信号。

4.1生理检测单元

人体的呼吸频率范围0.05Hz~20Hz，正常人静止状态下在1Hz左右，呼吸强度测定范围是0~150rpm。肺功能的检测其实就是检测人体的呼吸信号，根据呼吸系统动力学原理，用差压式孔板流量传感器测量人体的呼气肺活量、用力肺活量等，综合评估这些参数，能有效反映肺脏、气管、支气管等呼吸道器官的状态及其调节功能。

图6为肺功能参数测试电路原理图，人在呼吸气过程中，通过传感器获得与气流信号相对应的电压差信号，经过电压跟随器U1A和U1B进入放大电路，这样可以提高输入阻抗和降低输出阻抗。U2A为低通放大器，在吸气时会产生负信号，U2A在抬高电压的基础上加上R5和R7使比较器有了滞后作用，消除输出杂波。

4.2温度传感单元

人体温度传感单元与前面的温度检测电路相同，只是检测的范围不同。人体的体温测量范围为0~50℃，测量精度为±0.1℃。温度检测输出信号电压对应铂电阻关系图如下表：

温度（℃）	0	13	25.7	38.6	51.6
						阻值（K）	1	1.05	1.1	1.15	1.2
电压（V）	0.0025	0.625	1.25	1.875	2.5

在治疗时可实时检测人体温度，传感器由铂电阻PT100构成，测温电路为恒流电路，即流经测试电阻的电流是恒定的。当温度变化时，PT100温度传感器的电阻值相应变化，由于流经温度传感器的电流不变，其上电压随着阻值的变化而变化,运放输出的电压值亦随着变化，它反映的就是体温变化状况。

5、软件系统

软件系统主要完成三个功能包括读取键盘、LED显示和信号的采集。键盘由6个按键，包括开始、结束、上下左右键，主要实现对温度、时间的设置，设置有6个LED，两个显示加热的最高温度值，四个显示治疗时间。左右键用来选择所要设置的LED位，上下键用来实现数值的加减。信号的采集利用单片机自带的12位AD转换将模拟信号转换成数字信号送单片机处理，总体流程图如图7所示。

在治疗之前需要提前设定远红外辐射加热器所允许的最高温度、电机转速和治疗时间，通过上下左右按键设定温度、转速和时间，LED显示温度和时间。治疗时间根据不同的人设置不同。治疗仪开机初始化后，根据病人的情况设定治疗的时间、温度、电机转速，并LED实时显示，当治疗时间与设定的时间相等时治疗结束。通过传感器实时检测人体的温度、呼吸。

为了检测治疗效果，本实用新型在远红外和旋磁的共同作用下可实时检测人体的温度和肺功能等信号，既可用于科研试验，也可以用于减肥或打鼾等的康复治疗，经过临床100余例试用者试用，有效率达到85%以上，显著高于单独使用远红外或旋磁的效果。

Claims (2)

1.一种生理反馈远红外旋磁治疗仪，其特征在于：由传感器、磁头及远红外发射器和控制系统组成，其中，

传感器包括用于检测人体呼吸信号的传感器和温度传感器；

磁头及远红外发射器包括旋转磁头和远红外发射器；

控制系统包括单片机、旋转磁场控制单元、远红外控制单元、温度传感单元和生理检测单元。

2.根据权利要求1所述的生理反馈远红外旋磁治疗仪，其特征在于：设置于磁头及远红外发射器中心的旋转磁头由磁头、旋转盘和电机组成，四周为4个远红外发射器串联相接。

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