專利名稱：：可控波紅外線生物效應(yīng)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型屬紅外線研究與治療裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種可控波紅外線生物效應(yīng)儀。
背景技術(shù)：
：從臨床醫(yī)學(xué)角度，可采用多種物理方法治療皮膚病，常用的有激光、冷凍、溫?zé)?、電灼等。在一些腫瘤性、贅生物性皮膚病的治療中，多采用適宜物理方法進(jìn)行損毀性去除，如激光燒灼尖銳濕疣疣體，液氮冷凍Bowen病(癌前病變)等。這些方面的治療均可造成一定創(chuàng)傷，耐受性差，給患者帶來(lái)較大痛苦。同時(shí)由于皮膚兼有健康防護(hù)及美容等作用，治療皮膚病時(shí)需兼顧祛病、避免損毀容貌。因此，一些損毀性手段治療某些皮膚腫瘤及贅生物就存在很大弊端。在探索非創(chuàng)傷性治療的研究中，衛(wèi)生部皮膚病國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室一一中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院皮膚科實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn)紅外加熱對(duì)某些皮膚病有確切療效。更重要的是，通過(guò)分子生物學(xué)手段(激光捕獲顯微切割、免疫組化、PCR、real-timePCR、瓊脂糖凝膠電泳等)研究證實(shí)，適宜波長(zhǎng)、適宜溫度的紅外光加熱可以影響機(jī)體免疫細(xì)胞，如Langerhaiis細(xì)胞游走活化，病毒感染細(xì)胞凋亡等。機(jī)體成功建立針對(duì)病原的免疫識(shí)別之后，身體遠(yuǎn)隔部位未經(jīng)紅外光處理的病損也5同樣可以得到清除。不同波長(zhǎng)的光穿透皮膚的深度不同，皮膚各層對(duì)不同波長(zhǎng)紅外線吸收率也不同，從而在不同皮膚層面引起的生物學(xué)效應(yīng)也各異。根據(jù)不同波長(zhǎng)紅外光在皮膚中的穿透深度特征，紅外光可劃分為三種不同于傳統(tǒng)物理學(xué)近-中-遠(yuǎn)紅外的波段范圍。生物學(xué)紅外波譜劃分及不同深度皮膚對(duì)紅外線吸收率示意圖如圖ll、12。紅外技術(shù)廣泛應(yīng)用于測(cè)量、監(jiān)控、成像、理療治病等方面。在醫(yī)療方面，主要是應(yīng)用紅外線的熱效應(yīng)。目前，市售的紅外加熱儀、加熱繃帶等普遍是僅能粗略加熱，而波長(zhǎng)、溫度控制以及輻照范圍等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到研究紅外線生物學(xué)效應(yīng)以及治療某些特定皮膚疾病的目的。與紫外線、Y射線及X射線相比較，紅外線的生物學(xué)研究以及相應(yīng)的醫(yī)療應(yīng)用較為缺乏、滯后。特定波長(zhǎng)紅外線對(duì)某些皮膚疾病有確切生物學(xué)效應(yīng)，并且不會(huì)使受試部位有疼痛、癢、脹等不適感覺(jué)，在相應(yīng)疾病的治療方面極有前景。通過(guò)選擇特定波長(zhǎng)的紅外光，對(duì)受試物選定區(qū)域進(jìn)行精確照射，實(shí)施定量靶向控制已成為本領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題。現(xiàn)有技術(shù)中還不存在一種能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)上述功能的治療、研究系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)選擇特定波長(zhǎng)的紅外光，對(duì)受試物進(jìn)行精確照射加熱且實(shí)施溫度控制并合理確定輻照范圍的可控波紅外線生物效應(yīng)儀。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的可控波紅外線生物效應(yīng)儀，包括殼體；在所述殼體內(nèi)配有紅外光源、第一組合濾光片裝配盤、凸透鏡、凹透鏡、第二組合濾光片裝配盤、光纜接收機(jī)構(gòu)及執(zhí)行端；所述第一組合濾光片裝配盤與第二組合濾光片裝配盤同軸；所述凸透鏡位于紅外光源與凹透鏡之間；所述第一組合濾光片裝配盤與第二組合濾光片裝配盤位于凹透鏡與光纜接收機(jī)構(gòu)之間；所述第一組合濾光片裝配盤設(shè)有第一濾光片；所述第二組合濾光片裝配盤上設(shè)有第二濾光片；所述第一濾光片與第二濾光片同軸對(duì)應(yīng)；所述第一組合濾光片裝配盤、凸透鏡、凹透鏡及組合濾光片裝配盤相互平行；所述光纜接收機(jī)構(gòu)的輸出端經(jīng)光纜與執(zhí)行端相接；所述第一濾光片將紅外光源發(fā)出的紫外光及可見(jiàn)光濾出；所述凹透鏡使經(jīng)由凸透鏡匯聚的紅外入射光轉(zhuǎn)換成平行光束；所述第二濾光片用以截獲所需波長(zhǎng)的紅外光；所述光纜接收機(jī)構(gòu)接收來(lái)自第二濾光片的光波，再經(jīng)光纜傳輸至執(zhí)行端。作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型在所述第二組合濾光片裝配盤上還設(shè)有第三濾光片；在所述第一組合濾光片裝配盤上設(shè)有光路通道；所述光路通道與第三濾光片同軸；所述第三濾光片用以截獲所需波長(zhǎng)的紅外光；所述光纜接收機(jī)構(gòu)接收來(lái)自第三濾光片的光波，再經(jīng)光纜傳輸至執(zhí)行端。作為另一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型還設(shè)有相互平行的二向透鏡A及二向透鏡B;所述二向透鏡A及二向透鏡B分別與組合濾光片裝配盤的盤面呈45°角；在所述組合濾光片裝配盤上對(duì)應(yīng)二向透鏡B處設(shè)有光路通道B;在所述第一組合濾光片裝配盤上設(shè)有第四濾光片；所述第四濾光片與二向透鏡A同軸；所述二向透鏡A接收來(lái)自凹透鏡及第四濾光片的光束，經(jīng)其作用后再由二向透鏡B通過(guò)光路通道B傳導(dǎo)到光纜接收機(jī)構(gòu)中。為增加控制效果，本實(shí)用新型還可設(shè)有控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括CPU、顯示部分、驅(qū)動(dòng)部分及溫度信號(hào)采集部分；所述溫度信號(hào)采集部分固定配接于執(zhí)行端上；所述CPU的輸出端接顯示部分的輸入端；所述CPU的輸出端經(jīng)驅(qū)動(dòng)部分與紅外光源的輸入端相接；所述溫度信號(hào)采集部分的端口接CPU的端口；所述溫度信號(hào)采集部分用以采集溫度信號(hào)，并將獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)送入CPU進(jìn)行處理；所述CPU處理相關(guān)數(shù)據(jù)，并發(fā)出控制指令；所述驅(qū)動(dòng)部分用以驅(qū)動(dòng)紅外光源。另外，本實(shí)用新型在所述殼體內(nèi)還可固定設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)及支架；在所述第一組合濾光片裝配盤與第二組合濾光片裝配盤的中軸上固定設(shè)有從動(dòng)輪;所述第一組合濾光片裝配盤與第二組合濾光片裝配盤可繞支架轉(zhuǎn)動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與從動(dòng)輪相配接。其次，本實(shí)用新型在所述殼體內(nèi)還固定設(shè)有風(fēng)扇。再次，本實(shí)用新型所述執(zhí)行端上的通光孔可為開合結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型所述二向透鏡A及二向透鏡B對(duì)于波長(zhǎng)為14002500nm紅外光的透過(guò)率大于等于8596，對(duì)于波長(zhǎng)為8001300nm紅外光的透過(guò)率小于等于5%。本實(shí)用新型所述第二濾光片對(duì)于波長(zhǎng)為16002600nm紅外光的透過(guò)率大于等于859&，對(duì)于波長(zhǎng)為7501400nm紅外光的透過(guò)率小于等于5%。本實(shí)用新型所述第三濾光片對(duì)于波長(zhǎng)為30005000nm紅外光的透過(guò)率大于等于85%,波長(zhǎng)為2002700nm紅外光的透過(guò)率小于等于5%。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)選擇特定波長(zhǎng)的紅外光譜，能對(duì)受試物進(jìn)行精確輻照加熱且實(shí)施溫度控制并合理確定輻照范圍。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)-1、本實(shí)用新型采用根據(jù)不同波段的紅外線在皮膚中的穿透深度劃分的光譜范圍，這種劃分比傳統(tǒng)物理學(xué)所劃分的近、中、遠(yuǎn)紅外線更適合用于研究紅外線在皮膚中產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)。2、本實(shí)用新型有針對(duì)性選用相應(yīng)的濾光片，從而可以實(shí)現(xiàn)獲得根據(jù)生物學(xué)特性劃分的特定波長(zhǎng)的紅外光。3、本實(shí)用新型可精確測(cè)量并控制上述紅外光在受試物表面的作用溫度和時(shí)長(zhǎng)。4、通過(guò)本實(shí)用新型，可對(duì)部分特定疾病進(jìn)行非創(chuàng)傷性的治療，比傳統(tǒng)手段更容易耐受，減少治療痛苦?？蛇_(dá)到非接觸式干預(yù)，完全避免交叉?zhèn)魅尽?、本實(shí)用新型可用于研究三段特定波長(zhǎng)紅外光對(duì)在體或離體組織、體外培養(yǎng)細(xì)胞等的生物學(xué)影響，為相關(guān)研究提供稀缺的實(shí)施設(shè)備。6、可根據(jù)皮損大小自由調(diào)節(jié)光斑大小，目前沒(méi)有同類儀器。7、可智能存儲(chǔ)患者相關(guān)治療信息，保存治療參數(shù)，存儲(chǔ)個(gè)性化治療模式，根據(jù)患者年齡、性別、發(fā)病部位及既往"治療耐受度"智能調(diào)節(jié)發(fā)射光源功率，達(dá)到最佳治療狀態(tài)。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍將不僅局限于下列內(nèi)容的表述。圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型執(zhí)行端部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式光路圖；圖4-1為本實(shí)用新型另一種實(shí)施方式光路圖；圖4-2為本實(shí)用新型第三種實(shí)施方式光路圖；圖5-1為本實(shí)用新型控制系統(tǒng)電路原理框圖；圖5-2為本實(shí)用新型控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部分電路原理框圖；圖6為本實(shí)用新型控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部分具體電路原理圖；圖7為本實(shí)用新型控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)顯示部分具體電路原理圖；圖8為本實(shí)用新型控制系統(tǒng)主程序流程圖；圖9為本實(shí)用新型控制系統(tǒng)溫度采集子程序流程圖；圖IO為本實(shí)用新型控制系統(tǒng)加熱控制子程序流程圖；圖ll為紅外光譜范圍示意圖12為不同波長(zhǎng)紅外線穿透皮膚深度及吸收率示意圖。具體實(shí)施方式如圖l、2所示，作為一波段選擇路線，可控波紅外線生物效應(yīng)儀，包括殼體16;在所述殼體16內(nèi)配有紅外光源1、第一組合濾光片裝配盤2、凸透鏡3、凹透鏡4、第二組合濾光片裝配盤5、光纜接收機(jī)構(gòu)6及執(zhí)行端18;所述第一組合濾光片裝配盤2與第二組合濾光片裝配盤5同軸；所述凸透鏡3位于紅外光源1與凹透鏡4之間；所述第一組合濾光片裝配盤2與第二組合濾光片裝配盤5位于凹透鏡4與光纜接收機(jī)構(gòu)6之間；所述第一組合濾光片裝配盤2設(shè)有第一濾光片23;所述第二組合濾光片裝配盤5上設(shè)有第二濾光片7;所述第一濾光片23與第二濾光片7同軸對(duì)應(yīng)；所述第一組合濾光片裝配盤2、凸透鏡3、凹透鏡4及組合濾光片裝配盤5相互平行；所述光纜接收機(jī)構(gòu)6的輸出端經(jīng)光纜8與執(zhí)行端18相接；所述第一濾光片23將紅外光源1發(fā)出的紫外光及可見(jiàn)光濾出；所述凹透鏡4使經(jīng)由凸透鏡3匯聚的紅外入射光轉(zhuǎn)換成平行光束；所述第二濾光片7用以截獲所需波長(zhǎng)的紅外光；所述光纜接收機(jī)構(gòu)6接收來(lái)自第二濾光片7的光波，再經(jīng)光纜8傳輸至執(zhí)行端18。第一濾光片23的基片選擇①30土lX3士0.2mm(HB780),不鍍膜，第二濾光片7的基片選擇d)30士lX5士0.2mm(IR-B膜系鍍膜B270)。上述第二濾光片7的波長(zhǎng)范圍在16002600nm，透過(guò)率T均》85%;波長(zhǎng)范圍在7501400nm，透過(guò)率T均《596。為增加可選擇波段的紅外光，本實(shí)用新型在所述第二組合濾光片裝配盤5上還設(shè)有第三濾光片9;在所述第一組合濾光片裝配盤2上設(shè)有光路通道24;所述光路通道24與第三濾光片9同軸；所述第三濾光片9用以截獲所需波長(zhǎng)的紅外光;所述光纜接收機(jī)構(gòu)6接收來(lái)自第三濾光片9的光波，再經(jīng)光纜8傳輸至執(zhí)行端18。第三濾光片9的基片選擇①30±1X2±0.2mm鍺玻璃(IR-C膜系鍍膜鍺玻璃)1片，第三濾光片9的波長(zhǎng)范圍在3000nm5000nm,透過(guò)率T均》85%，波長(zhǎng)范圍在200nm2700nm透過(guò)率T均《5%。為增加可選擇波段的紅外光，本實(shí)用新型還設(shè)有相互平行的二向透鏡A10及二向透鏡B11;所述二向透鏡A10及二向透鏡B11分別與組合濾光片裝配盤5的盤面呈45。角；在所述組合濾光片裝配盤5上對(duì)應(yīng)二向透鏡B11處設(shè)有光路通道光路通道B13;在所述第一組合濾光片裝配盤2上設(shè)有第四濾光片25;所述第四濾光片25與二向透鏡A10同軸；所述二向透鏡A10接收來(lái)自凹透鏡4及第四濾光片25的光束，經(jīng)其作用后再由二向透鏡B11通過(guò)光路通道B13傳導(dǎo)到光纜接收機(jī)構(gòu)6中，其光路圖見(jiàn)圖3。第四濾光片25的基片可選擇①30±1X3±0.2mm(HB780)，不鍍膜；二向透鏡A10及二向透鏡B11的基片可選擇①30士lX5土0.2mm(IR-A膜系鍍膜B270)，二向透鏡A10及二向透鏡Bll的波長(zhǎng)范圍在14002500nm的情況下，透過(guò)率T均》85%;波長(zhǎng)范圍在8001300nm的情況下，透過(guò)率T均《59L如圖ll、12，上述經(jīng)過(guò)第四濾光片25、二向透鏡A10及二向透鏡Bll處理的波長(zhǎng)范圍為IR-A的紅外光主要對(duì)真皮組織的生物學(xué)效應(yīng)突出。如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)的光路圖。如圖5-l、圖5-2、圖6及圖7，為增加紅外光波的控制精度，本實(shí)用新型還設(shè)有控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括CPU、顯示部分、驅(qū)動(dòng)部分及溫度信號(hào)采集部分19;所述溫度信號(hào)采集部分19固定配接于執(zhí)行端18上；所述CPU的輸出端接顯示部分的輸入端；所述CPU的輸出端經(jīng)驅(qū)動(dòng)部分與紅外光源l的輸入端相接；所述溫度信號(hào)采集部分19的端口接CPU的端口；所述溫度信號(hào)采集部分用以采集溫度信號(hào)，并將獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)送入CPU進(jìn)行處理；所述CPU處理相關(guān)數(shù)據(jù)，并發(fā)出控制指令；所述驅(qū)動(dòng)部分用以驅(qū)動(dòng)紅外光源l。為合理選擇特定波段的紅外光波，本實(shí)用新型在所述殼體16內(nèi)還固定設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)14及支架20;在所述第一組合濾光片裝配盤2與第二組合濾光片裝配盤5的中軸22上固定設(shè)有從動(dòng)輪15;所述第一組合濾光片裝配盤2與第二組合濾光片裝配盤5可繞支架20轉(zhuǎn)動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)14的輸出軸與從動(dòng)輪15相配接。驅(qū)動(dòng)電機(jī)14的輸出軸可采用皮帶傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng)方式將輸出動(dòng)力傳輸給從動(dòng)輪15。如圖l，為調(diào)整系統(tǒng)的溫度環(huán)境，本實(shí)用新型在所述殼體16內(nèi)還固定設(shè)有風(fēng)扇17。風(fēng)扇17可采用溫控裝置來(lái)控制風(fēng)扇17的開啟。當(dāng)系統(tǒng)的環(huán)境溫度高于設(shè)定值時(shí)，風(fēng)扇17自動(dòng)開啟。當(dāng)系統(tǒng)的環(huán)境溫度低于設(shè)定值時(shí)，風(fēng)扇17自動(dòng)關(guān)閉。如圖2，本實(shí)用新型所述執(zhí)行端18上的通光孔21可為開合結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要調(diào)整執(zhí)行端18的輻照范圍時(shí)，可通過(guò)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行端18上的輻照范圍調(diào)整機(jī)構(gòu)12來(lái)實(shí)現(xiàn)輻照范圍的調(diào)整。上述機(jī)構(gòu)可采用相機(jī)的光圈調(diào)整機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如圖4-l所示，為紅外光經(jīng)光路通道24及第三濾光片9情況下的光路圖。如圖4-2所示，為紅外光經(jīng)第一濾光片23及第二濾光片7情況下的光路圖。本實(shí)用新型所述二向透鏡A10及二向透鏡B11對(duì)于波長(zhǎng)為14002500nm紅外光的透過(guò)率大于等于8596，對(duì)于波長(zhǎng)為8001300nm紅外光的透過(guò)率小于等于5%。本實(shí)用新型所述第二濾光片7對(duì)于波長(zhǎng)為16002600nm紅外光的透過(guò)率大于等于85X，對(duì)于波長(zhǎng)為7501400nm紅外光的透過(guò)率小于等于5%。本實(shí)用新型所述第三濾光片9對(duì)于波長(zhǎng)為30005000nm紅外光的透過(guò)率大于等于85%，波長(zhǎng)為2002700nm紅外光的透過(guò)率小于等于5%。兩種透鏡相關(guān)參數(shù)本實(shí)用新型所涉及凸透鏡及凹透鏡均為紅外級(jí)氟化鈣透鏡。四種濾光片相關(guān)參數(shù)一基片共3種，如下O30±lX3±0.2mm(HB780)，不鍍膜①30±1X5±0.2mm(B270)，鍍膜(兩種膜系鍍膜得兩種濾光片)①30士lX2士0.2mm(鍺玻璃)，鍍膜二3種鍍膜濾光片，均為單面鍍膜，指標(biāo)如1)IR-A紅外濾光片45°入射，取反射光1400—2500nmT均》85呢800—1300nmT均《5962)IR-B紅外濾光片0°入射1600—2600nmT均》8596750—1400nmT均《5X3)IR-C紅外濾光片0。入射3000nm—5000nmT均^85呢200nm—2700nmT均《596三鍍膜材料TI02/SI02，Ge(VZnS用離子源輔助，鍍多層膜。四使用說(shuō)明第l種IR-A濾光片組，由3片組成，a)①30X3mm(HB780)1片，置于光源前，O度入射，用于過(guò)濾紫外和可見(jiàn)光;b)①30X5mm(IR-A膜系鍍膜B270)2片，在HB780之后，45度入射；第2種IR-B濾光片組，由2片組成，即a)①30X3mm(HB780)1片，置于光源前，0度入射，用于過(guò)濾紫外和可見(jiàn)光;b)①30X5mm(IR-B膜系鍍膜B270)1片，在HB780之后，O度入射；第3種IR-C濾光片組，由一片組成，即a)①30X2mm(IR-C膜系鍍膜鍺玻璃)1片，0度入射；三種鍍膜濾光片膜系參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>TI02125.77TI02123.36Ge02145.56SI02223.37SI02215.68ZnS6.57TI02149.73TI02140.14Ge0238.45SI02202.13SI02199.45ZnS405.98TI02140.91TI02161.68SI02259.51SI02199.74TI02114.37TI02143.13SI02242.57SI02232.98TI02161.71TI02137.48SI02174.53SI02223.72TI02150.64TI02131.84SI02264.81SI02259.00TI02106.15TI02117.27SI02205.43SI02193.06TI02234.24TI02221.32SI0257.54SI0280.88TI02190.22TI02178.37SI02428.91SI02413.31溫度測(cè)量及加熱控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。系統(tǒng)主要包括現(xiàn)場(chǎng)溫度采集、實(shí)時(shí)溫度顯示、加熱控制參數(shù)設(shè)置、加熱電路控制輸出、濾光片輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)等。溫度采集電路以數(shù)字輸出將現(xiàn)場(chǎng)溫度傳至單片機(jī)，單片機(jī)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)溫度與用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度，按照已經(jīng)編程固化的增量式PID控制算法計(jì)算出實(shí)時(shí)控制量。以此控制量使能光電隔離驅(qū)動(dòng)電路，決定加熱電路的工作狀態(tài)，使溫度逐步穩(wěn)定于用戶設(shè)定的目標(biāo)值。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的各種狀態(tài)參量均由LCD實(shí)時(shí)顯示。系統(tǒng)控制框圖如圖5-1;系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部分如圖5-2。系統(tǒng)控制算法系統(tǒng)采用基于增量式PID算法的脈寬調(diào)制(PWM)控制方法，即PWM方波的占空比由增量式PID算法求得。增量式PID算法的輸出量為式中，e、e—7、e"—2分別為第n次、n-1次和n-2次的偏差值，Kp、T,、L分別為比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)，T為采樣周期。單片機(jī)每隔固定時(shí)間T將現(xiàn)場(chǎng)溫度與用戶設(shè)定目標(biāo)溫度的差值帶入增量式PID算法公式，由公式輸出量決定PWM方波的占空比，后續(xù)加熱電路根據(jù)此PWM方波的占空比決定加熱功率。現(xiàn)場(chǎng)溫度與目標(biāo)溫度的偏差大則占空比大，加熱電路的加熱功率大，使溫度的實(shí)測(cè)值與設(shè)定值的偏差迅速減小；反之，二者的偏差小則占空比減小，加熱電路加熱功率減小，直至目標(biāo)值與實(shí)測(cè)值相等，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。硬件設(shè)計(jì)Microchip單片機(jī)本系統(tǒng)采用PIC16F877作為中央處理器，Microchip技術(shù)公司的PIC系列微控制器采用精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)、哈佛(Harvard)雙總線和兩級(jí)指令流水線結(jié)構(gòu)，性能價(jià)格比高。具有高速度、低工作電壓、低功耗、較大的輸入輸出直接驅(qū)動(dòng)LED能力(灌電流可達(dá)25mA)、一次性編程，芯片的低價(jià)位、小體積、指令簡(jiǎn)單易學(xué)易用?，F(xiàn)場(chǎng)溫度采集如圖6及圖7，現(xiàn)場(chǎng)溫度由溫度傳感器獲得。在本系統(tǒng)中，溫度傳感器選用Melexis公司生產(chǎn)的MLX90614測(cè)溫模塊，它是應(yīng)用非常方便的紅外測(cè)溫裝置，其所有的模塊都在出廠前進(jìn)行了校驗(yàn)，并且可以直接輸出線性或準(zhǔn)線性信號(hào)，具有很好的互換性，免去了復(fù)雜的校正過(guò)程。LCD顯示電路加熱過(guò)程中，被控對(duì)象的實(shí)際溫度、用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度等參量通過(guò)LCD顯示電路實(shí)時(shí)顯示。LCD顯示電路采用Hitachi公司的LM032L芯片，其與PIC16F877的連接如下圖7所示。加熱驅(qū)動(dòng)電路加熱器XI選用AC220V，IOOW的紅外加熱燈，其波長(zhǎng)覆蓋整個(gè)紅外區(qū)間。由于PIC16F877的I/O口輸出負(fù)載能力最大為40mA，無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)加熱元件，必須通過(guò)中間驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)功率設(shè)備工作狀態(tài)的控制。實(shí)際應(yīng)用中，通常采用繼電器或交流接觸器間接驅(qū)動(dòng)。由于繼電器或交流接觸器具有機(jī)械接觸特點(diǎn)，因而在很大程度上降低了控制系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性和可靠性。為了避免機(jī)械接觸開關(guān)的缺點(diǎn)，本系統(tǒng)選用以可控硅為主體的完全光電隔離的中間驅(qū)動(dòng)電路?？煽毓枋谴蠊β书_關(guān)型半導(dǎo)體器件，能在高電壓、大電流條件下工作，具有無(wú)機(jī)械接觸、體積小、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電力電子設(shè)備中。加熱驅(qū)動(dòng)電路示意圖如圖6所示。PIC16F887根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溫度和用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度及相關(guān)控制參數(shù)算出實(shí)時(shí)控制量。將此控制量寫入單片機(jī)定時(shí)器1的寄存器中，以決定輸出PWM波的占空比。在PWM波的高電平期間，通過(guò)限流保護(hù)電阻器R4的雙向光電耦合器上電工作，雙向可控硅Dl的柵極被經(jīng)由Rl、R2和雙向光電耦合器的信號(hào)觸發(fā)導(dǎo)通，加熱電路得電工作;PWM波低電平期間，雙向光電耦合器截止，雙向可控硅D1柵極無(wú)觸發(fā)信號(hào)被關(guān)斷，加熱電路斷電停止工作。電路中的R3、C2組成阻容吸收單元，可減小可控硅關(guān)斷時(shí)加熱電路中感性元件所產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)可控硅的過(guò)壓沖擊。Rl、Cl組成低通濾波單元，能降低雙向光電耦合器誤觸發(fā)對(duì)后續(xù)電路的影響。同時(shí)，雙向光電耦合器的使用徹底隔離了強(qiáng)弱電路，避免了大功率器件對(duì)單片機(jī)的干擾。軟件設(shè)計(jì)如圖8、圖9及圖10，系統(tǒng)程序由主程序、溫度采集子程序、加熱控制子程序、鍵盤掃描子程序和中斷子程序等部分組成。主程序主要完成加熱控制系統(tǒng)各部件的初始化和自檢，以及實(shí)際測(cè)量中各個(gè)功能模塊的協(xié)調(diào)。鍵盤掃描和控制算法等子程序利用PIC豐富的中斷資源，在外部中斷和定時(shí)器溢出中斷子程序中完成上述工作。權(quán)利要求1、可控波紅外線生物效應(yīng)儀，包括殼體(16)；其特征在于，在所述殼體(16)內(nèi)配有紅外光源(1)、第一組合濾光片裝配盤(2)、凸透鏡(3)、凹透鏡(4)、第二組合濾光片裝配盤(5)、光纜接收機(jī)構(gòu)(6)及執(zhí)行端(18)；所述第一組合濾光片裝配盤(2)與第二組合濾光片裝配盤(5)同軸；所述凸透鏡(3)位于紅外光源(1)與凹透鏡(4)之間；所述第一組合濾光片裝配盤(2)與第二組合濾光片裝配盤(5)位于凹透鏡(4)與光纜接收機(jī)構(gòu)(6)之間；所述第一組合濾光片裝配盤(2)設(shè)有第一濾光片(23)；所述第二組合濾光片裝配盤(5)上設(shè)有第二濾光片(7)；所述第一濾光片(23)與第二濾光片(7)同軸對(duì)應(yīng)；所述第一組合濾光片裝配盤(2)、凸透鏡(3)、凹透鏡(4)及第二組合濾光片裝配盤(5)相互平行；所述光纜接收機(jī)構(gòu)(6)的輸出端經(jīng)光纜(8)與執(zhí)行端(18)相接；所述第一濾光片(23)將紅外光源(1)發(fā)出的紫外光及可見(jiàn)光濾出；所述凹透鏡(4)使經(jīng)由凸透鏡(3)匯聚的紅外入射光轉(zhuǎn)換成平行光束；所述第二濾光片(7)用以截獲所需波長(zhǎng)的紅外光；所述光纜接收機(jī)構(gòu)(6)接收來(lái)自第二濾光片(7)的光波，再經(jīng)光纜(8)傳輸至執(zhí)行端(18)。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的可控波紅外線生物效應(yīng)儀，其特征在于在所述第二組合濾光片裝配盤(5)上還設(shè)有第三濾光片(9);在所述第一組合濾光片裝配盤(2)上設(shè)有光路通道(24);所述光路通道(24)與第三濾光片(9)同軸；所述第三濾光片(9)用以截獲所需波長(zhǎng)的紅外光；所述光纜接收機(jī)構(gòu)(6)接收來(lái)自第三濾光片(9)的光波，再經(jīng)光纜(8)傳輸至執(zhí)行端(18)。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可控波紅外線生物效應(yīng)儀，其特征在于還設(shè)有相互平行的二向透鏡A(10)及二向透鏡B(11);所述二向透鏡A(10)及二向透鏡B(11)分別與第二組合濾光片裝配盤(5)的盤面呈45°角；在所述第二組合濾光片裝配盤(5)上對(duì)應(yīng)二向透鏡B(ll)處設(shè)有光路通道B(13);在所述第一組合濾光片裝配盤(2)上設(shè)有第四濾光片(25);所述第四濾光片(25)與二向透鏡A(10)同軸；所述二向透鏡A(10)接收來(lái)自凹透鏡(4)及第四濾光片(25)的光束，經(jīng)其作用后再由二向透鏡B(ll)通過(guò)光路通道B(13)傳導(dǎo)到光纜接收機(jī)構(gòu)(6)中。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的可控波紅外線生物效應(yīng)儀，其特征在于還設(shè)有控制系統(tǒng)；所述控制系統(tǒng)包括CPU、顯示部分、驅(qū)動(dòng)部分及溫度信號(hào)采集部分(19);所述溫度信號(hào)采集部分(19)配接于執(zhí)行端(18)上；所述CPU的輸出端接顯示部分的輸入端；所述CPU的輸出端經(jīng)驅(qū)動(dòng)部分與紅外光源(1)的輸入端相接；所述溫度信號(hào)采集部分(19)的端口接CPU的端口；所述溫度信號(hào)采集部分用以采集溫度信號(hào)，并將獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)送入CPU進(jìn)行處理；所述CPU處理相關(guān)數(shù)據(jù)，并發(fā)出控制指令；所述驅(qū)動(dòng)部分用以驅(qū)動(dòng)紅外光源(1)。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的可控波紅外線生物效應(yīng)儀，其特征在于在所述殼體(16)內(nèi)還固定設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)(14)及支架(20);在所述第一組合濾光片裝配盤(2)與第二組合濾光片裝配盤(5)的中軸(22)上固定設(shè)有從動(dòng)輪(15);所述第一組合濾光片裝配盤(2)與第二組合濾光片裝配盤(5)可繞支架(20)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(14)的輸出軸與從動(dòng)輪(15)相配接。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的可控波紅外線生物效應(yīng)儀，其特征在于在所述殼體(16)內(nèi)還固定設(shè)有風(fēng)扇(17)。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的可控波紅外線生物效應(yīng)儀，其特征在于所述執(zhí)行端(18)上的通光孔(21)為開合結(jié)構(gòu)。8、根據(jù)權(quán)利要求3所述的可控波紅外線生物效應(yīng)儀，其特征在于所述二向透鏡A(10)及二向透鏡B(ll)對(duì)于波長(zhǎng)為14002500nm紅外光的透過(guò)率大于等于85%，對(duì)于波長(zhǎng)為8001300nm紅外光的透過(guò)率小于等于596。9、根據(jù)權(quán)利要求l所述的可控波紅外線生物效應(yīng)儀，其特征在于所述第二濾光片(7)對(duì)于波長(zhǎng)為16002600nm紅外光的透過(guò)率大于等于85M，對(duì)于波長(zhǎng)為7501400nm紅外光的透過(guò)率小于等于5呢。10、根據(jù)權(quán)利要求2所述的可控波紅外線生物效應(yīng)儀，其特征在于所述第三濾光片(9)對(duì)于波長(zhǎng)為30005000nm紅外光的透過(guò)率大于等于85先，波長(zhǎng)為2002700nm紅外光的透過(guò)率小于等于59&。專利摘要本實(shí)用新型屬紅外研究、治療裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種可控波紅外線生物效應(yīng)儀，包括殼體(16)；在所述殼體(16)內(nèi)配有紅外光源(1)、第一組合濾光片裝配盤(2)、凸透鏡(3)、凹透鏡(4)、第二組合濾光片裝配盤(5)、光纜接收機(jī)構(gòu)(6)及執(zhí)行端；所述凸透鏡(3)位于紅外光源(1)與凹透鏡(4)之間；所述第一組合濾光片裝配盤(2)與第二組合濾光片裝配盤(5)位于凹透鏡(4)與光纜接收機(jī)構(gòu)(6)之間；所述第一組合濾光片裝配盤(2)設(shè)有第一濾光片(23)；所述第二組合濾光片裝配盤(5)上設(shè)有第二濾光片(7)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)選擇特定波長(zhǎng)的紅外光，能對(duì)受試物進(jìn)行精確加熱且實(shí)施溫度控制并合理確定輻照范圍。文檔編號(hào)A61N5/06GK201316485SQ20082023195公開日2009年9月30日申請(qǐng)日期2008年12月23日優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日發(fā)明者峰徐,陳洪鐸,高興華,齊瑞群申請(qǐng)人:中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院