一种可温显、定时和恒温的新型艾灸盒的研制

李菲菲 臧蕾 李欣荣

摘要：本文重在介绍针对传统火艾灸盒容易烫伤人体的缺点，提出一种可自动恒温的新型艾灸盒，同时具有显示温度和计时等功能。新型艾灸盒利用双金属片受热膨胀系数不同导致形变的原理，设计双金属片和栅格片控温结构进行恒温，采用温度传感器检测艾灸盒内的温度，并通过单片机来实现温度显示和定时功能，采用温差发电片利用艾灸盒内外的温差发电为控制系统提供辅助电源，实现了自主定时和定时提醒功能，更加便捷靈活的实现恒温和温度显示。该设计方案合理可行，具有成本低廉、结构简单、节能环保、实用性强的优点，切实提高了灸法的实用性和安全性，更加人性化。

关键词：艾灸盒;针灸器械;定时;温控;双金属片

中图分类号：R245                                    文献标识码：B                                 DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2019.12.001

文章编号：1006-1959（2019）12-0001-03

Abstract：This article focuses on the shortcomings of the traditional fire moxibustion box which is easy to burn the human body. A new type of moxibustion box that can be automatically thermostated is proposed， and it also has functions such as display temperature and timing. The new moxibustion box utilizes the principle that the bimetal plate is deformed by different thermal expansion coefficients to design the bimetal and grid temperature control structure for constant temperature. The temperature sensor is used to detect the temperature inside the moxibustion box， and the temperature display is realized by the single chip microcomputer. And the timing function， using the temperature difference power generation piece to use the temperature difference inside and outside the moxibustion box to generate auxiliary power for the control system， realizes the self-timed and timed reminding function， and realizes the constant temperature and temperature display more conveniently and flexibly. The design scheme is reasonable and feasible， and has the advantages of low cost， simple structure， energy saving and environmental protection， and strong practicability， which effectively improves the practicability and safety of the moxibustion method and is more humanized.

Key words：Moxibustion box;Acupuncture equipment;Timing;Temperature control;Bimetal

随着医学模式的转变、老龄化社会的到来以及健康观念的改变，社会对中医养生的需求发生了重大的变化，中医养生与保健的地位和作用日益被认可。在大力发展大健康产业的新形势下，艾灸养生有着很好的市场发展前景[1-4]。目前市场上艾灸盒产品丰富，式样繁多，但临床艾疗中还存在很大的安全隐患，传统木质艾灸盒在使用时疗效判断标准还存在着很大的主观性、盲目性、随意性，不利于艾灸技术的规范化操作和疗效评价[5-7]。现今，新型改良艾灸盒[8-10]不断出现，在一定程度上改善了艾疗时的安全性，改进传统落后的艾灸盒具势在必行。

1一种新型艾灸盒的研制

艾灸疗法是中医学的重要组成部分，在治疗疾病和预防保健方面发挥了特别的作用。临床上用途广泛的普通木质艾灸盒，是通过在艾灸盒四周设计通风孔等比较被动而粗略的方式去控制艾灸工作时的温度，无法有效解决老年人和糖尿病患者皮肤感受器敏感性下降而易烫伤等问题[11，12];另外，传统艾灸盒常在灸治一段时间后灸条缩短致倾倒，因此而引发火灾的情况频频出现。

新型艾灸盒在传统木质艾灸盒上进行改良，利用双金属片受热膨胀系数不同导致形变的原理来设计双金属片[13，14]和栅格片控温结构，更加便捷灵活的实现恒温;并结合微电子电路设计显示屏实现在艾灸时温显、定时，从而直接的解决艾灸盒治疗中患者易被烫伤的问题。同时新型改良艾灸盒内设有一个热能能量采集器，能将艾灸工作时的温差产生的能量转换为电能，供给控制电路电源，从而避免了使用电池带来的环境污染和更换电池的不便。艾灸在使用一段时间后缩短至警戒线后实现警报提醒，使新型艾灸盒更人性化、更实用、安全性更高。

2一种可温显、定时和恒温的新型艾灸盒

一种可温显、定时和恒温的新型艾灸盒由温显装置系统（内含报警装置系统）、温控装置系统、热能采集供电电路、定时装置系统（内含报警装置系统）组成，能实现温显、定时、恒温和报警提醒的功能，更安全、更实用、更人性化。图1为一种可温显、定时和恒温的新型艾灸盒的正视图和侧视图。

3器具设计

3.1温显装置系统  温显装置系统由电源、温度传感器，数据采集，微控制器（采用STC89C51系列的芯片），LCD显示器、蜂鸣器以及按键电路等部分构成。原理：温度传感器感应施灸部位皮肤温度以及艾灸盒顶部温度，将温度信息转换为数字信息传送给微控制器，微控制器接收到信息，将所采集的温度和设定的温度阈值进行比对，当温度超出阈值时（施灸部位温度过高以及艾灸条将耗尽），微控制器将驱动蜂鸣器报警，进行提示。实际的温度信息均可通过微控制器传给LCD显示器，实时显示，便于使用者直接掌握艾灸工作面的温度和及时下降艾条高度或更换新艾条，见图2。

3.2温控装置系统  温控装置系统利用双金属片受热膨胀系数不同导致形变的原理来设计双金属片和栅格片控温结构，更加便捷灵活的实现恒温。双金属片的控制连接结构由固定栅格片A、活动栅格片B、双金属片C、连接杆D和支架E组成。将固定栅格片A固定在艾灸盒的适当部位，设计活动栅格片B。设计控温的双栅格结构，实现全部开放，艾灸工作面温度最大，见图3;全部关闭，艾灸工作面温度最小，见图4;双金属片C与活动栅格片B通过连接杆D相连，双金属片的控制连接结构通过支架E与艾灸盒外壳相连，见图5。

3.3热能采集供电电路  本温控艾灸盒利用艾灸条燃烧时产生的热能，经过热能能量采集器转换成電能供给控制电路，更加环保，也避免了更换电池的不便。热能能量采集器由散热片、温差发电片和导热片组成，见图6。温差发电片采用TEC1-12706T200模块，尺寸为40 mm×40 mm×3.4 mm（长×宽×厚）。艾灸盒工作时内外温差大约在5～30℃，温差20℃时，大概可以产生1 V电压，通过DC-DC升压，可以将较低电压升压到1.8～3 V左右，从而满足单片机工作。热能能量采集器的电路原理图，见图7。

3.4定时装置系统  定时装置系统由启动控制、脉冲发生器、控制电路、译码显示、计数器、输入电路和报警装置系统组成，设计定时按钮和蜂鸣器，实现自主定时和定时提醒功能。具体设计：通过两个DS18B20温度传感器检测温度并将数据发送到STC89C52单片机，单片机将数据送到LCD1602液晶屏上显示。定时的功能通过两个按钮的设计实现，每按下一次一侧按钮，单片机将会将定时时间延长5 min，每按下另一个按钮，单片机将会将定时时间延长30 s，最长时间为20 min，当设定定时时间超过20 min时会自动归零，可进行时间的再次设定。当到达定时时间时，蜂鸣器会发出声音报警，以提醒医护人员或使用者，较好的实现了自主定时和定时提醒功能，见图8。

4测试和应用效果

经过测试，一种可温显、定时和恒温的新型艾灸盒在使用时，通过两个定时按钮的设计实现了自主定时功能;当到达定时时间时，蜂鸣器会发出声音报警，实现了定时提醒功能。同时，本新型艾灸盒也实现了对艾灸盒工作面温度的良好控制，将最高温度控制在40～43℃，实现了恒温功能;通过简易防水电路，温度显示屏实时监测艾灸盒工作面的温度，方便使用者查看温度，实现了温显功能。温差发电装置在室温环境下实现了自主为控制系统供电。

综合具体功能的实现情况来看，一种可温显、定时和恒温的新型艾灸盒测试和应用效果良好，在临床实践中可有广泛的应用前景。

5总结

该新型艾灸盒既完全保留了艾灸疗法的传统特色，通过创新，又解决了传统普通木质艾灸盒使用过程中易被烫伤、占用人力的一大瓶颈问题，为传统艾灸疗法的推广、使用提供了新的方式，极大的提升了艾灸应用的安全性、实用性和使用效果。因此，可温显、定时和恒温的新型艾灸盒在艾灸疗法的研究和临床实践中有广泛的应用前景。

本研究在研发后期进行了测试，并对应用效果进行了评价，观察对比疗效，对其临床疗效作出评价，进一步证实本可温显、定时和恒温的新型艾灸盒的科学性、有效性和安全性，寻找提高疗效的关键点，为促进艾灸的临床应用和推广提供了有利条件。

参考文献：

[1]冯萧，燕炼钢，陈幸生.艾灸作用的实验研究进展[J].中医药临床杂志，2018，30（1）：153-155.

[2]张毅明，吴倩扉，金珠.艾灸治疗腰椎间盘突出症112例疗效分析[J].中医临床研究，2018，10（26）：80-82.

[3]蒋文杰，吴璐一，陆嫄，等.针灸治疗慢性萎缩性胃炎的实验及临床研究进展[J].上海针灸杂志，2013，32（3）：229-232.

[4]张梅，刘珍珍，杨佳敏，等.艾灸的研究进展[J].中医药学报，2015，43（1）：73-77.

[5]谢薇，杨万凤，董画千，等.艾灸器具研究进展[J].医疗卫生装备，2019，40（2）：99-103.

[6]王祖铭，严郁，张忆，等.基于MSP430单片机的电子艾灸盒设计[J].中国医疗设备，2017，32（5）：44-46，50.

[7]徐炜君，刘凤辉，陶东华.一种智能艾灸设备的研制与应用[J].上海中医药杂志，2017，51（5）：17-19.

[8]沈飞凯，李瓯.大学生科技项目推广——艾灸盒[J].科技展望，2016，26（4）：324.

[9]王祖铭.一种改进型可调温艾灸盒的设计[C]//中华医学会医学工程学分会第十五次全国学术年会论文汇编.中华医学会、中华医学会医学工程学分会，2015：2.

[10]王贺光.基于用户体验的艾灸产品设计研究[J].工业设计，2017（7）：62-63.

[11]盛吉莅，金肖青，诸剑芳，等.浅谈制约我国艾灸疗法发展的因素及其相应对策[J].中华中医药杂志，2017，32（11）：5004-5006.

[12]罗时富.艾熨疗法解决艾灸易烫伤与不环保等问题[J].中国中医药现代远程教育，2017，15（11）：121-123.

[13]朱文斌.双金属片形变测试系统的研究与设计[D].太原科技大学，2014.

[14]鲁池梅，周航，李焱奎，等.双金属片激光测温器的研究[J].实验科学与技术，2016，14（2）：75-76，91.

收稿日期：2019-2-27;修回日期：2019-3-13

编辑/杨倩