基于光谱仿真技术的电子仿艾热敏灸治疗仪的研制*

韦佳燕 康明非 陈明人 熊 俊 蒋永萍△

艾燃烧时的光谱具有热生物效应和非热生物效应，照射人体某些特定部位时可产生热敏灸性感传，从而对相关疾病达到很好的治疗效果[1]。一般认为，艾的光谱是以靠近近红外并以远红外为主的光谱，含有少量的可见光，光谱范围涵盖在0.8～15.5 μm，波峰在3.5 μm左右[2]。然而艾条由于燃烧而持续变短，需要专业医生或技师与患者一对一操作并高度专注，以保持腧穴定位和照射距离的准确[3]。根据黑体辐射理论，要产生仿艾光谱，辐射体的最高激发温度超过1000 ℃，因而对热量的传递方向有非常严苛的要求[4]。如果热量无序散逸，将损坏治疗仪内部的元器件，缩短治疗仪使用寿命，或导致治疗仪外壳温度过高而让操作人员和患者有烫伤风险[5]。

故本项目为实现与热敏灸艾条光谱的拟合，采用加热体激发辐射体的方式，按照所测定的艾条燃烧温度和辐射光谱，通过理论研究和实验确定辐射体的受激辐射能量以及所需要的激发温度。采取一种多轴、多关节调节支架，使治疗仪在任意位置都能可靠定位并以任意角度偏转，能对人体各个部位施灸，利用仿艾治疗仪发光发热中心恒定的特点，始终保持腧穴定位和照射距离的准确，将专业医生或技师与患者的“一对一”操作变为“一对多”操作。

1 国内外电子仿艾热敏灸治疗仪产品及技术情况

由齐齐哈尔祥和中医器械有限公司生产的DAJ 多功能艾灸仪，是在艾灸治疗理论基础上，结合现代计算机技术发明的一种新型治疗仪。它是将艾绒垫在发热元件的灸头下，将灸头固定在穴位上，并用绑带固定，灸头加热使艾绒温度升高，从而刺激皮肤穴位达到治疗和保健的目的。类似产品还有由中山嘉讯医疗器械有限公司生产的CAJ 热灸治疗仪等。但基于热敏灸 “探感定位，辨敏施灸，量因人异、敏消量足”这一项全新的灸法理论、能够激发热敏灸感替代艾条施灸治疗的仪器尚属空白。

2 本项目电子仿艾热敏灸治疗仪具体研发过程

2.1 仿艾近红外和远红外受激辐射材料选择及应用通过对仿艾近红外和远红外受激辐射材料的应用研究，确定仿艾光热的激发方式，实现仿艾光谱艾燃烧时的光谱具有热生物效应和非热生物效应，照射人体某些特定部位时可产生热敏灸性感传，从而对相关疾病达到很好的治疗效果[6-8]。一般认为，艾的光谱是以靠近近红外并以远红外为主的光谱，含有少量的可见光，光谱范围涵盖在0.8～15.5 μm，波峰在3.5 μm 左右[6，9-11]。本项目为实现与热敏灸艾条光谱的拟合，采用加热体激发辐射体的方式，按照所测定的艾条燃烧温度和辐射光谱，通过理论研究和实验确定辐射体的受激辐射能量以及所需要的激发温度。同时依据黑体辐射理论，研制一种接近于理想黑体并具有高温稳定性的辐射体材料，广泛查阅相关的文献研究和实验研究，找出其激发温度与所辐射出光谱之间的关系，最后确定其所需要的激发温度值，并使其辐射面具有一定的温度梯度，每一温度对应于某一波长的最大单色辐出度，从而产生主要能量波长处于3.5 μm 附近的连续光谱，结合发热体产生的红光及近红外线，形成覆盖0.8～15.5 μm 的连续光谱，并达到艾燃烧的辐射强度，拟合出热敏灸艾条光谱。

2.2 如何实现热量向人体照射部位的定向传送根据黑体辐射理论，要产生仿艾光谱，辐射体的最高激发温度超过1000 ℃，因而对热量的传递方向有非常严苛的要求[12-17]。如果热量无序散逸，将损坏治疗仪内部的元器件，缩短治疗仪使用寿命，或导致治疗仪外壳温度过高而让操作人员和患者有烫伤风险。本项目拟研究热辐射、热传导、热对流定向传送技术，实现热量向人体照射部位传输并被人体吸收增强治疗作用，避免热量无序传递带来的各种问题。

2.3 如何实现精确定位 任意照射位置与多角度可靠调节施灸研究和开发出一种能在局部高温工作条件下，直接利用光斑指示照射中心的结构，以便快速对准应灸治的部位，实现可视化精准定位，避免艾灸仅凭操作人员经验而造成各自的定位差异。同时因艾条由于燃烧而持续变短，需要专业医生或技师与患者一对一操作并高度专注，以保持腧穴定位和照射距离的准确。本项目研究一种多轴、多关节调节支架，使治疗仪在任意位置都能可靠定位并以任意角度偏转，能对人体各个部位施灸，利用仿艾治疗仪发光发热中心恒定的特点，始终保持腧穴定位和照射距离的准确，将专业医生或技师与患者的“一对一”操作变为“一对多”操作。

3 本项目的工艺流程

原料采购后，将旋钮盖、发热头、横向关节、上关节、下关节皆进行预装，旋钮盖、发热头预装好后，对治疗头内部结构先进行装配，再将治疗头总装配；将横向关节、上关节、下关节预装好后，先将上支杆装配再将下支杆装配，然后将立柱及小底座装配；零件装配完成后，将装配好的治疗头、立柱、小底座与底座进行装配完成，最后进行质检，质检合格后，样机完成。见图1。

4 本项目的经济 社会及环保效益

4.1 本项目的经济效益随着仿艾热敏灸治疗仪市场的兴起及本项目产品的产业化生产，项目产业化后可达到年产20万台治疗仪的中小型企业的常年生产，年产值规模可达3亿元/年。

4.2 本项目的社会效益本项目研发的产品可以广泛应用于医疗机构、保健场所和家庭保健，适宜患者、亚健康人群及中老年人使用，满足社会需求。同时，将专业医生或技师与患者的“一对一”操作变为“一对多”操作，一个专业医生或技师能实现对4～5个患者的值守，工作效率显著提高，避免将人力浪费在手持艾条的“一对一”操作上面。

4.3 本项目的环保效益以单台本项目仿艾治疗仪每天工作6 h(相当于6 根燃烧时长为1 h，重量为22 g 的热敏灸艾条)，全年工作300 d计算，每台治疗仪每年可减少艾烟排放250标立方米。如果全国推广200万台，可节约艾条使用量近8万吨/年，减少艾烟排放5亿标立方米/年，环保效益显著。

5 结语

热敏灸是江西中医药大学原始创新、采用特定艾灸方法高效激发经络感传，气至病所，从而开通经络治疗疾病的一项灸疗新技术，该技术曾荣获2015年度国家科技进步二等奖。然而，热敏灸技术在操作过程中，如何消除艾条燃烧产生的烟雾是一项难题；同时艾灸治疗需要专业医生或技师与患者一对一操作，以保持腧穴定位准确、艾条持续燃烧并避免患者烫伤，治疗过程需耗费大量人力。这些实际存在的问题制约了热敏灸技术的大范围推广及应用。

本项目研制出一款电子热敏灸仿艾治疗仪，替代传统艾条进行热敏灸治疗，在既能达到治疗效果的同时，解决艾条燃烧产生烟灰烟雾的环境污染问题，避免艾灸燃烧时易造成烫伤甚至引起火灾等安全隐患。同时又可解放人力，加强使用的便捷性，更利于热敏灸技术的应用及推广。