CN85100912A - 微波理疗仪 - Google Patents

Abstract

微波理疗仪为一种宽频带，多重频率直接接 触式微波理疗仪，该仪器包括能在100～3000 MHZ频带范围内输出多重频率复合波的微波发生 器，和由内、外两导体构成的输出头。理疗时输出头 内、外导体均与人体直接接触，并由外导体构成屏蔽层。 该仪器可代替传统的针灸疗法，并可用于其它的医疗、 保健目的，也可对动物使用。

Description

本发明为一种能够对人或动物体表局部区域输出多重频率的复合微波的仪器。该仪器可用于代替传统的针灸疗法和其它疗法进行理疗，达到医疗或保健的目的。

在先有技术中存在着很多不同形式的微波理疗仪器，这些仪器的一个共同特点就是利用微波在人体内的热效应来实现不同的医疗目的。如肿瘤治疗等，因此这些仪器主要是用在热疗或透热疗法之中。

近年来，中国学术界对于微波对人体的生物效应提出了一些新的见解，这些观点认为，除了微波在人体内的热效应、非热效应外，还会产生第三种效应，即对人体经络系统的调整作用，这些观点是以对中医的经络理论、气功机理和气功疗法所取得的研究结果为依据的。

根据中医理论，人体内除具有解剖学结构的循环神经等生理系统外，还存在着一个没有被解剖学所证实的经络系统，经络系统中运行着决定人体健康状况的“气”，经络在人体内有其独特的分布，在人体表面沿经络有很多特殊的点，叫作“穴位”。古老的针灸疗法就是依据经络理论，针对不同健康状况选择不同穴位进行针刺，以达到医疗或保健的目的。与经络理论有关的另一保健活动是气功运动，经过长期训练，气功师可以通过自己的意念控制“气”在体内的运行，达到健身目的。有些气功师还可以使“气”通过某一穴位发放到体外去，这叫作发功。气功师自身的某一穴位，如手上的穴位，发功，将“气”输送到病人身体上的某一穴位上，并取得治疗效果，这在中国已由长期的实践所证明并得到广泛的承认。但是，能够达到发功水平的气功师人数很少，气功疗法也无法普遍应用。

有些学者认为，经络系统是与人体内的电磁场有关。利用现代检测手段对气功师的发功进行测试发现，在发功穴位可测到宽频带的红外线辐射，磁场增强静电富集以及低频次声波等不同结果，有关结果发表在The    Infrared    Observer    No2/80第16页上，作者为本发明人。根据上述研究结果，有些学者提出，调整人体内的电磁场可以改善人体的健康状况，而这种调整可通过对人体表面的穴位施加各种形式的刺激来实现。如上述的气功疗法、针灸疗法或其它方式，由于微波辐射在人体内透入深度大，并可产生多重效应，利用微波对人体穴位进行刺激可以同时收到类似于针刺，艾灸和气功疗法的效果。根据生物电磁场表现出的连续分布和波动变化的特点，用微波进行穴位理疗时应选用多种频率的复合波，并对人体表面局部区域用较为密集的微波来进行辐射，达到以往的微波理疗所不能产生的类似于针灸和气功疗法的理疗效果。

根据以上介绍的发明思想，本发明人首先研制成功了一种微波针灸仪。有关该微波针灸仪的文章由本发明人在中国发生的《电子学报》1982年第一期89页上发表。该微波针灸仪包括微波发生器和微波针灸天线两部份，微波针灸天线由内、外两导体组成，外导体为一螺旋线式导线，内导体为针灸用的毫针，使用时将毫针刺入穴位，外导体与穴位周围的皮肤直接接触，实现内、外导体与人体间的直接耦合和定向定量的微波输出。临床应用的统计结果表明，使用该微波针灸比传统的针灸疗法获得了更为显著的疗效，并受到普遍的欢迎。该微波针灸仪在商业上获得成功，并于1984年参加保加利亚第四十届普鲁夫迪夫国际技术博览会获金质奖章。在使用中发现，由于理疗时需将毫针刺入穴位，这为使用者带来一定的痛苦并使一些人不愿接受这种治疗，这也是传统的针灸疗法所遇到的一个难以解决的问题，治疗中微波天线的固定使接受治疗者感到不方便。该微波针灸天线的螺旋线式外导体在工作时漏能较大，并且不易保证该天线的输出阻抗与人体相匹配，降低了微波的利用效率，另外，上述微波发生器的输出频率范围窄，复合波的不同频率的数目少，与设计思想中要实现多重频率复合波输出的要求差距较大，微波天线的设计使该仪器局限于针刺治疗中使用，适用范围窄。

本发明是针对上述问题对微波针灸仪进行的改进。它由一个微波发生器和一个微波输出头构成，该输出头有内、外两导体，内导体为一柱状金属，外导体围绕内导体形成一端开放的屏蔽结构，两导体彼此绝缘，并能相互固定，为了方便固定，可以把两导体的一端固定在同一底坐上，外导体的开放端与内导体的顶端共同构成微波输出头的治疗端，并在理疗时同时与体表接触，微波输出头的外导体接微波发生器的外壳（地），为了方便治疗，微波输出头可通过同轴电缆与微波发生器联接，微波输出头的内、外导体分别接在与微波发生器输出端的同轴电缆上。

微波发生器是将数个振荡电路并联而成，比原微波针灸仪的微波发生器扩展了输出频率范围，并增加了多重频率的成份。为了保证各个频率成份输出均与人体匹配，本发明中微波输出头的外导体被设计为特殊的几何形状作为屏蔽层，减少了漏能，提高了输出效率。

本发明避免了针刺治疗，减少了病人的痛苦及交叉感染的危险，同时人体接受微波辐射的面积受到限制，辐射量小，避免了对人体的副作用。（在使用中，微波输出头易于固定），由于不用针刺，使用者可在接受治疗的同时进行其它轻微活动，方便了使用者。通过改变输出头的内、外导体的尺寸，还可将其用于热疗、透热疗法之中，而对内导体改换后仍可与毫针配合使用，因而保留了原微波针灸仪的全部优点。按照同一原理，本仪器也可对动物使用。

对于不愿接受针刺治疗的患者，可以选用内导体尺寸较小的理疗仪，同样可以收到针刺的效果。由于可以不用针刺，对仪器操作者的要求也降低了，不会针灸的人也可以操作该理疗仪，这将大大地拓宽本发明的使用范围。对内导体的改换，使理疗仪进入家庭成为可能。金属屏蔽结构的外导体与微波针灸仪的螺旋线式外导体相比易于固定。

本发明操作简单，使用方便。

图1为微波针炙仪示意图;

图2为微波针炙仪的天线内导体示意图;

图3为微波针炙仪输出频率分布图;

图4为本发明的微波理疗仪输出频率分布图;

图5为微波输出头示意图;

图6为微波输出头内导体与毫针配合使用的示意图;

图7为微波输出头电磁场分布图;

图8为微波输出头的另一方案;

图9为微波治疗仪结构示意图。

图1为先有技术中的微波针灸仪示意图，其中微波针灸仪（10）由微波针炙天线（11），同轴电缆（13）、微波发生器（14）和电源（15）组成、微波天线包括底座（12），螺旋线式外导体（18）、内导体（17）和毫针（16）。内导体（17）和外导体（18）相互绝缘，毫针（16）的针柄位于内导体的管腔之内，如图2所示。进行理疗时先将毫针刺入穴位，然后将微波针炙天线的内导体（17）套在毫针柄上，并使外导体与皮肤接触，毫针与内导体为电容耦合。电源（15）可为任何直流电源，通过调整直流电源的电压，可改变微波针炙天线的输出功率。微波发生器（14）的输出频谱分布可见图3。

下面为本发明的最佳实施方案及几个替换方案。

图5所示为本发明中的微波输出头，该输出头（20）由外导体（21）、内导体（22）（22）和底座（12）组成，其中底座（12）和与之相连的同轴电缆（13）与图1所示结构相同，内导体（22）一端固定在底座上并与同轴电缆的内导体连接，另一端为与人体穴位接触的理疗端（23），理疗端（23）可为一能够与内导体（22）分离的金属理疗头。外导体（21）固定在底座（12）上并与同轴电缆的外导体连接，内导体（21）与外导体（21）之间绝缘。外导体的形状从底座端向开放端按指数曲线扩大，以保证输出头和人体的输出阻抗与所输出的多重频率复合波相匹配，外导体的横截面可以是任何封闭曲线，但最好是图形。内外导体的横截面均为圆形时，如图5中所示，外导体开放端直径D₁，底座端直径D₂，长度L，内导体治疗端直径d。外导体的形状由以下公式确定：

y＝ae^bx

其中a＝ (D₂)/2 b＝ 1/(l) ln（ (D₁)/(D₂) ）。外导体形状确定后，输出头的输出阻抗Z_o由以下公式确定：

Z₀＝ 60/(ε) ln（ (D₁)/(d) ）ε：皮肤介电常数在实际应用中，D₂根据所选用的同轴电缆和常规接头的尺寸确定，l主要考虑使用方便，D₁根据治疗部位和用途来确定，d根据用途来确定。对不同的用途，D₁和l取值均可改变取值范围分别为：

d：0.1～45.0毫米 D₁：10.0～200.0毫米

采用d值较小的理疗端向人体穴位输出微波时，理疗端与皮肤接触的局部区域形成一个密度较高的电磁场，如图7所示电磁场示意图中高密度区（27），图中（26）为体表，这一高密度区的电磁波将在人体内产生较深穿透作用。另外，由于从理疗端（12）输出的微波为 多重频率的复合波，该复合波输出时，每一频率的穿透深度互不相同因而形成一种由浅入深的穴位刺激，这种刺激使本仪器在不用毫针的情况下，达到一种与针刺疗法非常类似的理疗效果，因此，采用d值很小的理疗头时，本仪器可以取代传统的针灸疗法而达到类似的疗效。当采用d与D₁值均较大的微波输出头时，所形成的电磁场强度较为均匀，可用于热疗或透热疗法。对于欢迎针刺疗法的人，使用本仪器进行理疗时可将内导体的理疗端（23）取下，按图6所示方法与针灸治疗结合使用。由于微波的热效应、集肤效应，按图6所示方法，可使接受治疗者同时收到针刺、艾灸、热疗、透热疗法等效果。临床试验的初步统计结果表明这种方式进行理疗比单纯的针刺疗法疗效显著，由于外导体（21）起了良好的屏蔽作用，并与人体之间有着良好的阻抗匹配，这与先有技术中螺旋线式微波针灸天线相比，本仪器的输出功率损失小，对环境几乎没有微波干扰。另外，通过毫针与内导体间的电容耦合，使毫针尖部产生相对较强的放电作用，并在毫针尖部产生一高温区域，该特征可用于其它的医疗目的，如对肿瘤的加热疗法。

图8表示本发明的另一改进方案，其中内导体理疗端（29）与内导体（22）之间采用弹性连接，这一方案的优点是在理疗时可保证内导体与人体穴位的良好接触，从而实现输出头与人体间的良好匹配，这对人体的某些特殊穴位，如手上的穴位以及某些高度消瘦的使用者，具有使用中的实际意义。为了解决治疗过程中汗液挥发所产生的问题，可在外导体上沿纵向开一个或数个透气槽。

图9表示本仪器的电路结构，其中微波输出头（30）可以是图5、 6、8中介绍的任意一种。微波发生器（30）由三个并联输出的晶体管振荡电路以及微带阻抗匹配器（32）构成。三个晶体管（31）可以是相同型号或不同型号。阻抗匹配器（32）为一微带阻抗变换器，其宽度按指数曲线从电路联接端向电缆联接端缩小，以保证与复合波中各个频率均能匹配，在振荡电路中，可通过改变电感（36）的参数或调节可变电容（33），改变振荡频率。频率的变化范围是100-3，000MHz（兆赫）。三个电路的振荡频率互不相同，并同时经过微带阻抗匹配器（32）并联输出，使本仪器实现多重频率输出。本仪器的输出频谱分布可见图4。图4中仅表明了输出频谱分布的一个实例，调整电路参数可使频谱分布发生变化。由图9所示的电路原理，并联振荡电路的数目可在成本允许的范围内增加，使输出频率更加丰富。本发明也可采用其它元件，如集成电路，代替晶体管振荡电路制成微波发生器。图9中微波发生器（30）通过引线（35）和电路中接地导线与直流电源连接，通过常规方法调整输入的直流电压，可改变本仪器的微波输出功率，功率变化范围0.1-3.0瓦。图中虚线（34）表示微波发生器的外壳，该外壳为金属屏蔽层，该屏蔽层保证整个微波发生器与外界的良好屏蔽，避免对环境的微波干扰，减少使用者所接受的微波辐射，同时，该屏蔽层还被用作微波发生器的散热部件。

Claims (11)

1、一种能向人体或动物体表发出微波的理疗仪器，它包括一个微波发生器[30]，一个微波输出头[20]，本发明的特征在于其微波输出头[20]是由一个内导体[22]和一个外导体[21]组成，在理疗时，内导体[22]和外导体[21]均与体表直接接触，并由外导体[21]构成屏蔽层。

2、如权利要求1所述仪器，其中微波发生器〔30〕包括数个不同频率的振荡电路，这数个振荡电路之间并联连接并同时向微波输出头输出100～3000MHz频率的微波。

3、如权利要求2所述仪器，其中微波发生器〔30〕进一步包括一个微带阻抗匹配器〔32〕，该阻抗匹配器〔32〕的一端与上述振荡电路联接，另一端联接微波输出头〔20〕，该微带阻抗匹配器〔32〕的宽度从振荡电路联接端向微波输出头联接端按指数曲线缩小。

4、如权利要求1所述仪器，其中微波输出头〔20〕的内导体〔22〕电柱状金属构成，内导体〔22〕一端与微波发生器〔30〕的输出端联接，另一端为理疗端，外导体〔21〕一端联接微波发生器的外壳〔34〕，另一端开放，内导体固定于外导体之中。

5、如权利要求4所述仪器，其中内导体〔22〕的理疗端〔23〕与内导体〔22〕既可分离，又能相互固定。

6、如权利要求5所述仪器，其中内导体〔22〕的理疗端〔23〕与内导体〔22〕之间为弹性连接，并能沿径向相对于内导体做弹性运动。

7、如权利要求5或权利要求6所述仪器，其中内导体〔22〕为一管状结构，理疗端〔23〕可以用毫针来替代，治疗时，内导体〔22〕套在刺入穴位的毫针的针柄上，外导体〔21〕接触体表，内导体〔22〕与外导体〔21〕之间为电容耦合。

8、如权利要求4或5或6所述仪器，其中外导体〔21〕从与微波发生器〔30〕连接的一端向开放端按指数曲线扩大，其横截面可为任何封闭曲线。

9、如权利要求7所述仪器，其中外导体〔21〕从与微波发生器〔30〕连接的一端向开放端按指数曲线扩大，其横截面可为任何封闭曲线。

10、如权利要求8所述仪器，其中微波输出头的外导体〔21〕的横截面为圆，外导体〔21〕的指数曲线符合公式：

y＝ae^bx其中：a＝ (D₂)/2 ，b＝ 1/(l) ln（ (D₁)/(D₂) ）。

D₁为外导体〔21〕开放端直径，D₂为与微波发生器〔30〕连接端的直径，l为外导体〔21〕长度。

11、如权利要求4或10所述仪器，其中内导体〔22〕，外导体〔21〕的横截面均为圆，内导体理疗端〔23〕直径d和外导体开放端直径D₁可根据不同需要分别选取不同数值，取值范围分别是：

d：0.1～45.0毫米;D₁：10.0～200.0毫米。

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