本文關(guān)鍵詞：高電位治療儀的研制

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【摘要】：21世紀(jì)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(yán)重,同時(shí)我國的人口老齡化現(xiàn)象越來越嚴(yán)重,目前亞健康以及慢性疾病已成為公認(rèn)的危害人們健康的重要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國已有多達(dá)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(yán)重的威脅,也為患者和家庭帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。慢性病給人們帶來的各種問題已經(jīng)成為當(dāng)前不可忽視的社會(huì)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(jì)中期在歐美的一些國家已經(jīng)有較多學(xué)者研究高電位療法,但是由于受到當(dāng)時(shí)設(shè)備和技術(shù)等原因的限制,這種方法在當(dāng)時(shí)受到了很大的限制。到了20世紀(jì)20年代后期,電子技術(shù)的各個(gè)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(jìn)行了人體實(shí)驗(yàn),并且使用高電位治療儀治療人體的一些慢性疾病,這標(biāo)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(gè)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(dá)到對人體的多種疾病進(jìn)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(dòng)電荷迅速向電場的兩極移動(dòng),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(dāng)將人體放置在高壓電場中時(shí),人體細(xì)胞膜的電位會(huì)發(fā)生改變,在機(jī)體中會(huì)產(chǎn)生大約0.1mA～0.2mA的微弱電流,該電流能夠提升細(xì)胞的活力。第二,當(dāng)人體處于高壓電場中時(shí),人體內(nèi)的所含的帶正、負(fù)離子電荷會(huì)發(fā)生一定的極性變化。離子會(huì)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(huì)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(dāng)患者接觸到治療電極的時(shí)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(shí)驗(yàn)研究以及臨床試驗(yàn),如果人體受到電風(fēng)的作用,可以加快傷口的愈合,電風(fēng)對于潰瘍等也具有良好的治療效果。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(jìn)行治療的時(shí)候,周圍的空氣中會(huì)產(chǎn)生少量的臭氧,臭氧含量可達(dá)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(jìn)入呼吸系統(tǒng)的臭氧,會(huì)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(dāng)臭氧分解時(shí)會(huì)釋放出一種氧化劑——活性氧,活性氧可以殺細(xì)菌,加速傷口的愈合。同時(shí)臭氧還能夠提升血液中高氧化血紅素的含量,提升其還原作用,增加血液中紅細(xì)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(gè)系統(tǒng)、器官以及細(xì)胞組織,提升細(xì)胞活性,增強(qiáng)細(xì)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(qiáng)人體自然免疫力,提升機(jī)體自然自愈能力,修復(fù)機(jī)體處于亞健康或者病變狀態(tài)的組織細(xì)胞,最終達(dá)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(dòng)物、人體試驗(yàn)以及多年來大量的臨床實(shí)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,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(fù)電位電場。本文中所設(shè)計(jì)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(jī)ATmega1280-16AU作為控制器,該芯片具有128KB的Flash空間,86個(gè)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(dòng)的24064點(diǎn)陣顯示屏作為人機(jī)交互界面,驅(qū)動(dòng)方便,成本低。高電位治療儀的客戶群面向中老年人,故機(jī)器采用按鍵作為控制輸入方式。光線的強(qiáng)弱對于使用者觀察顯示屏有很大的影響,機(jī)器采用采用光線傳感器,實(shí)時(shí)探測周圍光線的強(qiáng)弱,當(dāng)外界光線比較明亮?xí)r,機(jī)器自動(dòng)調(diào)亮顯示屏的背光；反之亦然。此外,機(jī)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(jī)器。 該設(shè)備共有全身、局部兩個(gè)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),加在人體上的高壓電只會(huì)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(shí),設(shè)備具有負(fù)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(shí)間有15分、30分、45分、60分可供選擇,每5分鐘自動(dòng)循環(huán)切換組合,根據(jù)治療時(shí)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(shí),設(shè)備具有負(fù)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(shí)間固定為15分鐘。使用局部治療模式輸出時(shí),根據(jù)選擇的輸出電壓每5分鐘自動(dòng)切換輸出波形。使用睡眠治療模式輸出時(shí),輸出電壓固定為負(fù)峰值1100V,治療時(shí)間為15分鐘至8個(gè)小時(shí)可調(diào),根據(jù)治療時(shí)間的不同,每5分鐘自動(dòng)循環(huán)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(shí)設(shè)定好的組合方式自動(dòng)每5分鐘循環(huán)切換組合,治療時(shí)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(shí)造成電擊的危險(xiǎn),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(hù)接地導(dǎo)線和家庭或其他場所的固定地線相連接,就認(rèn)為此種設(shè)備屬于Ⅰ類設(shè)備：如果設(shè)備上面,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(qiáng)的加強(qiáng)絕緣或者雙重絕緣,就認(rèn)為該設(shè)備屬于Ⅱ類設(shè)備。本文中所設(shè)計(jì)的高電位治療儀設(shè)備按照對電擊的防護(hù)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(jì)產(chǎn)品以及說明書時(shí)需要注意設(shè)備的特性。在說明書中嚴(yán)格限定了設(shè)備的使用范圍、使用方式、使用對象。使用時(shí)使用者必須處于絕緣的狀態(tài)；如果身體內(nèi)植入了其他的電子醫(yī)療設(shè)備,則不可以使用高電位治療儀；身體有嚴(yán)重異常的患者應(yīng)該咨詢醫(yī)生的意見以確認(rèn)是否可以使用該設(shè)備。由于電位治療儀的實(shí)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(shí)際檢測時(shí)都用輸出開路時(shí)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(rèn)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(shí)發(fā)生危險(xiǎn)。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(hù)阻抗網(wǎng)絡(luò),嚴(yán)格限制短路電流的值,保證意外短路接地時(shí)使用者的安全。為了更好的杜絕使用者意外接地的危險(xiǎn),該設(shè)備時(shí)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(shí)候,自動(dòng)切換輸出并且報(bào)警提示,配合保護(hù)阻抗網(wǎng)絡(luò)更好的保證使用者的安全。 通過實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證,本文中設(shè)計(jì)的高電位治療儀設(shè)備符合預(yù)期設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo),也符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。為了配合產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)、檢測以及注冊的需要,制定了與之相適應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和臨床方案,通過了相關(guān)工作者的審核和認(rèn)可。在本文的最后,我們對該高電位治療儀設(shè)備的相關(guān)工作進(jìn)行了討論,并對今后的工作進(jìn)行了展望。
【關(guān)鍵詞】：高電位治療儀 應(yīng)用部分 輸出電壓 輸出波形 短路電流 保護(hù)阻抗
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R318.6
【目錄】：

• 摘要3-7
• ABSTRACT7-15
• 第1章 緒論15-21
• 1.1 高電位發(fā)展歷史15
• 1.2 高電位療法對人體效用15-16
• 1.3 高電位治療儀設(shè)備16-19
• 1.4 完成的主要工作19
• 1.5 本文內(nèi)容安排19-21
• 第2章 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定21-28
• 2.1 制定產(chǎn)品特性與基本參數(shù)21-23
• 2.2 制定產(chǎn)品設(shè)計(jì)性能要求23-24
• 2.3 制定產(chǎn)品設(shè)計(jì)外觀要求24-25
• 2.4 制定產(chǎn)品設(shè)計(jì)功能要求25
• 2.5 制定產(chǎn)品設(shè)計(jì)安全要求25
• 2.6 制定產(chǎn)品對標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存的要求25-26
• 2.7 制定產(chǎn)品檢驗(yàn)規(guī)則26-27
• 2.8 制定生物學(xué)重新評價(jià)機(jī)制27-28
• 第3章 高電位治療儀硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)28-42
• 3.1 控制基板29-33
• 3.2 按鍵基板33-35
• 3.3 遙控器基板35-37
• 3.4 接收基板37-39
• 3.5 高壓基板39-40
• 3.6 顯示屏40-42
• 第4章 高電位治療儀軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)42-49
• 4.1 系統(tǒng)軟件框圖42-43
• 4.2 用戶模式程序流程圖43-44
• 4.3 輸入電壓選擇程序44-45
• 4.4 按鍵接口程序45-49
• 第5章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果49-60
• 5.1 輸出電壓及輸出電壓穩(wěn)定性49-52
• 5.2 定時(shí)裝置52-53
• 5.3 輸出波形53-54
• 5.4 短路電流54-56
• 5.5 保護(hù)電流56-57
• 5.6 保護(hù)接地阻抗57-58
• 5.7 連續(xù)漏電流和患者輔助漏電流58
• 5.8 電介質(zhì)強(qiáng)度58-59
• 5.9 遙控器遙控距離59-60
• 第6章 高電位治療儀臨床方案的研究與制定60-66
• 6.1 產(chǎn)品的機(jī)理60
• 6.2 設(shè)計(jì)總體方案60-61
• 6.3 制定臨床評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)61
• 6.4 制定不同病癥治療方法及程序61-62
• 6.5 制定不良事件預(yù)測及應(yīng)當(dāng)采取的措施62-63
• 6.6 制定臨床評價(jià)方法63-66
• 第7章 總結(jié)與展望66-68
• 7.1 本文總結(jié)66
• 7.2 展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀學(xué)位期間成果72-73
• 致謝73-74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：841714