高電位治療儀的研制.pdf

1、21世紀以來，人們的生活方式發(fā)生了很大的變化，生活壓力越來越大，環(huán)境污染日益嚴重，同時我國的人口老齡化現(xiàn)象越來越嚴重，目前亞健康以及慢性疾病已成為公認的危害人們健康的重要原因。據(jù)統(tǒng)計，我國已有多達2.6億人確診為慢性病，給我國居民的健康和生命狀況造成嚴重的威脅，也為患者和家庭帶來了嚴重的經(jīng)濟負擔。慢性病給人們帶來的各種問題已經(jīng)成為當前不可忽視的社會問題。人們對高電位療法在醫(yī)學(xué)臨床上使用的探索已經(jīng)有很長的歷史，最早在18世紀中期在歐美的一

2、些國家已經(jīng)有較多學(xué)者研究高電位療法，但是由于受到當時設(shè)備和技術(shù)等原因的限制，這種方法在當時受到了很大的限制。到了20世紀20年代后期，電子技術(shù)的各個領(lǐng)域都得到廣泛的發(fā)展，一些日本科學(xué)家再次開始研究交流高壓電位治療儀，原敏之博士成功進行了人體實驗，并且使用高電位治療儀治療人體的一些慢性疾病，這標志著高電位電療法有了取得了重要突破。高壓電位療法就是在人體的周圍產(chǎn)生一個交流的高壓電場，將人體置于該電場中治療。交流高壓電位療法又被一些學(xué)者稱為交

3、流高壓電界療法，是通過類似自然界電場原理，來影響人體的內(nèi)循環(huán)調(diào)節(jié)，以達到對人體的多種疾病進行治療的目的。該療法具有多種生物物理特性:第一，帶電物體的周圍空間中存在電場，如果將導(dǎo)體放置在該電場中，則導(dǎo)體中的可移動電荷迅速向電場的兩極移動，電荷在導(dǎo)體的兩極聚集產(chǎn)生感應(yīng)電荷。同樣，人體屬于導(dǎo)體，當將人體放置在高壓電場中時，人體細胞膜的電位會發(fā)生改變，在機體中會產(chǎn)生大約0.1mA～0.2mA的微弱電流，該電流能夠提升細胞的活力。第二，當人體處于

4、高壓電場中時，人體內(nèi)的所含的帶正、負離子電荷會發(fā)生一定的極性變化。離子會根據(jù)周圍電場的方向重新做有規(guī)則的排列，體內(nèi)的蛋白質(zhì)會根據(jù)電場的方向附著在離子的各級，在體內(nèi)發(fā)生一系列的生物效應(yīng)。第三，高壓電場可以使周圍的空氣電離，產(chǎn)生大量的空氣離子，當患者接觸到治療電極的時候，空氣中的離子流作用于皮膚，對人體產(chǎn)生一種類似于維西按摩刺激的反應(yīng)。根據(jù)帕哈諾霍夫所做的實驗研究以及臨床試驗，如果人體受到電風的作用，可以加快傷口的愈合，電風對于潰瘍等也具有

5、良好的治療效果。第四，周圍的空氣在高壓電場的作用下可以產(chǎn)生臭氧，使用者在使用高電位進行治療的時候，周圍的空氣中會產(chǎn)生少量的臭氧，臭氧含量可達到0.0014～0.00148mg·L。少量臭氧可以刺激人體的植物神經(jīng)，提高其興奮性。進入呼吸系統(tǒng)的臭氧，會通過血液循環(huán)影響人體新陳代謝。此外，臭氧是一種非常不穩(wěn)定的氣體，當臭氧分解時會釋放出一種氧化劑----活性氧，活性氧可以殺細菌，加速傷口的愈合。同時臭氧還能夠提升血液中高氧化血紅素的含量，提升

6、其還原作用，增加血液中紅細胞數(shù)量等。高電位療法通過人體體液、內(nèi)分泌、神經(jīng)等系統(tǒng)作用于人體的各個系統(tǒng)、器官以及細胞組織，提升細胞活性，增強細胞膜的通透性，調(diào)節(jié)人體電解質(zhì)平衡以及酸堿平衡，加強人體自然免疫力，提升機體自然自愈能力，修復(fù)機體處于亞健康或者病變狀態(tài)的組織細胞，最終達到改善和提高人體各系統(tǒng)和器官功能的目的。國內(nèi)外的多種動物、人體試驗以及多年來大量的臨床實踐表明，高電位療法對于人體的多種慢性疾病有效。高電位治療儀設(shè)備是將市電處理之后

7、，輸出高壓治療電場的一種設(shè)備。通常輸出的高壓電場為工頻電場、中頻電場和負電位電場。本文中所設(shè)計的高電位治療儀輸出為工頻電場。
　　 本文中高電位治療儀以AVR單片機ATmega1280-16AU作為控制器，該芯片具有128KB的Flash空間，86個通用I/0接口，以及豐富的其它片上資源，工作速度快，性能優(yōu)越。采用芯片T6963C驅(qū)動的24064點陣顯示屏作為人機交互界面，驅(qū)動方便，成本低。高電位治療儀的客戶群面向中老年人，故機

8、器采用按鍵作為控制輸入方式。光線的強弱對于使用者觀察顯示屏有很大的影響，機器采用采用光線傳感器，實時探測周圍光線的強弱，當外界光線比較明亮?xí)r，機器自動調(diào)亮顯示屏的背光;反之亦然。此外，機器配有紅外遙控器，方便使用者在一定的距離之內(nèi)操作機器。該設(shè)備共有全身、局部兩個輸出口，有全身、局部、睡眠、固定等四種治療模式，配有絕緣墊、電子筆、睡眠墊、高壓導(dǎo)線、通電墊、腳踏板等配件。其中絕緣墊是將人體與大地以及周圍的導(dǎo)體隔離開來，使人體處于絕緣狀態(tài)，

9、加在人體上的高壓電只會產(chǎn)生很微弱的電流。電子筆、睡眠墊與設(shè)備的局部輸出口連接使用，電子筆與局部治療模式配合使用，睡眠墊與睡眠模式配合使用。通電墊和腳踏板通過高壓導(dǎo)線與設(shè)備的全身輸出口連接，與全身、固定治療模式配合使用。使用全身治療模式輸出時，設(shè)備具有負峰值3000V、7000V、9000V、14000V等四種輸出電壓選擇，每種輸出電壓有四種輸出波形可以選擇，治療時間有15分、30分、45分、60分可供選擇，每5分鐘自動循環(huán)切換組合，根據(jù)

10、治療時間的不同每次全身治療模式有三種或者四種組合，每種組合為四種輸出電壓之一和四種輸出波形之一的輸出組合。局部治療模式輸出時，設(shè)備具有負峰值1100V、1700V、2100V等三種輸出電壓選擇，每種輸出電壓有三種輸出波形，治療時間固定為15分鐘。使用局部治療模式輸出時，根據(jù)選擇的輸出電壓每5分鐘自動切換輸出波形。使用睡眠治療模式輸出時，輸出電壓固定為負峰值1100V，治療時間為15分鐘至8個小時可調(diào)，根據(jù)治療時間的不同，每5分鐘自動循環(huán)

11、切換輸出波形。固定治療輸出模式與全身模式比較相似，具有相同的輸出電壓和輸出波形，但是按照編程時設(shè)定好的組合方式自動每5分鐘循環(huán)切換組合，治療時間固定為60分鐘。按照國家醫(yī)療器械注冊管理分類，高電位治療儀屬于Ⅲ類醫(yī)療設(shè)備。為了防止使用者接觸帶電設(shè)備時造成電擊的危險，通常采用多種安全措施。如果該措施不僅僅是設(shè)備的外殼和帶電部分之間的基本絕緣，而且將外殼通過保護接地導(dǎo)線和家庭或其他場所的固定地線相連接，就認為此種設(shè)備屬于Ⅰ類設(shè)備;如果設(shè)備上面

12、，使用者可以接觸到的外殼沒有與場所中的地線連接，但是外殼和帶電部分之間的絕緣不是基本絕緣，而是比基本絕緣防電擊能力更強的加強絕緣或者雙重絕緣，就認為該設(shè)備屬于Ⅱ類設(shè)備。本文中所設(shè)計的高電位治療儀設(shè)備按照對電擊的防護分類屬于Ⅰ類設(shè)備。
　　 高電位治療儀為醫(yī)療設(shè)備的一種，由于它本身的特殊性，在設(shè)計產(chǎn)品以及說明書時需要注意設(shè)備的特性。在說明書中嚴格限定了設(shè)備的使用范圍、使用方式、使用對象。使用時使用者必須處于絕緣的狀態(tài);如果身體內(nèi)植

13、入了其他的電子醫(yī)療設(shè)備，則不可以使用高電位治療儀;身體有嚴重異常的患者應(yīng)該咨詢醫(yī)生的意見以確認是否可以使用該設(shè)備。由于電位治療儀的實際治療電壓受環(huán)境等因素的影響，如電極的大小、位置、距離、空氣中的濕度等的影響，所以實際檢測時都用輸出開路時的電壓作為該設(shè)備性能的度量。由于高電位治療儀的電壓比較高，綜合考慮設(shè)備的安全性、有效性、性能以及成本控制，認為設(shè)備的輸出電壓和輸出頻率誤差不大于±10％即為合格。設(shè)備的治療原理是在人體身上施加高的交流電

14、壓，以在人體周圍產(chǎn)生高壓交流電場。雖然設(shè)備要求使用者在絕緣的狀態(tài)下使用，還是需要避免在使用者無意識使自己處于非絕緣狀態(tài)下時發(fā)生危險。這樣就需要設(shè)備的輸出能量，為了保障患者的安全在輸出電路回路中串入了13MΩ的保護阻抗網(wǎng)絡(luò)，嚴格限制短路電流的值，保證意外短路接地時使用者的安全。為了更好的杜絕使用者意外接地的危險，該設(shè)備時刻監(jiān)控設(shè)備的輸出電流，在輸出電流大于設(shè)定的閾值的時候，自動切換輸出并且報警提示，配合保護阻抗網(wǎng)絡(luò)更好的保證使用者的安全。