【正文】 人發(fā)現(xiàn)人體上有一些縱貫全身的路線，稱之為經脈；又發(fā)現(xiàn)這 些大干線上有一些分枝，在分枝上又有更細小的分枝，古人稱這些分枝為絡脈， “ 脈 ” 是這種結構的總括概念。在兩千多年的醫(yī)學長河中，一直為保障中華民族的健康發(fā)揮著重要的作用。 激光針灸是對穴位進行有效的刺激，以低強度激光束直接或聚焦照射穴 位代替?zhèn)鹘y(tǒng)的針刺 —— 光針，以低強度激光束直接或擴束照射穴位代替?zhèn)鹘y(tǒng)的灸療 —— 光灸，這是激光技術和傳統(tǒng)經絡理論相結合的產物，其作用機理還須從祖國傳統(tǒng)醫(yī)學的經穴理論的角度進行討論。另外，穴位紅外線照射與針刺、電針、穴位敷貼、拔罐或刺血等療法結合，更能產生較好的協(xié)同作用。 大量臨床實踐和實驗研究表明，穴位紅外線療法對風、寒、濕一類的病證，有明顯的祛風、散寒、除濕的效果。 由于紅外線局部照射首 先引起照射部分的溫度升高，和傳統(tǒng)的灸法法有相似之處。 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 11 頁 3 紅外激光的灸法 及實現(xiàn) 紅外線的發(fā)現(xiàn)迄今已有兩個世紀，但由于測量上的困難，至發(fā)現(xiàn)后半個世紀才對它的性質有初步的的了解。在這種情況下，若能用具有上述波長的紅外線照射，并能被蛋白質吸收，就可以使蛋 白質分子恢復正常和正常傳遞生物能量，從而可能使生物組織從病態(tài)恢復到正常狀態(tài)，使疾病得到治療，因此紅外線對生物（包括人體）有重要的生物效應和醫(yī)學功能。 ：紅外 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 10 頁 線照射有調整植物神經功能，解除平滑肌痙攣；并能增強組織的再生能力和細胞活力，消除肉芽水腫，促進肉芽和上皮生長，減少和制止皮膚表面滲出，加速創(chuàng)傷的愈合。對于慢性感染性炎癥，可增強細胞的吞噬功能和機體免疫能力；同時，因加速血液流動，有助于帶走病理產物，起到消散炎癥的作用。消除扭、挫傷而引起的組織腫脹，加快血腫消除和吸收。 適當?shù)募t外線輻照機體，不僅可以產生促進血液循環(huán)和新陳代謝的熱效應，而且可以產生局部的和全身性的生理效應 。 紅外對人體的生理效應 紅外線治療作用的基礎是其照射后直接產生的溫熱效應，進而影響組織細胞的生化代謝以及神經系統(tǒng)功能。在皮下 1cm深度處，上述 4種不同峰值波長輻射的透過率分別為 %、 %、 %、 %，因而也粗略地反映了在這一波長范圍內（ ～ μ m）波長愈長穿透性反而愈差的規(guī)律。 近年來的資料也認為，可見光和近紅外線的穿透深度約為 1cm，遠紅外線則僅為～ 2mm。早年文獻指出，遠紅外的作用深度非常淺，絕大部分都在上皮或真皮層吸收，僅小部分能夠進入皮下，近紅外則相對穿透較深。因此，遠紅外線具有良好的吸收、共振性。 吸收、共振性： 根據基爾霍夫輻射定律：任何良好的輻射體，必然是良好的吸收 體。遠紅外具有獨特的穿透力，其能量可作用到皮下組織一定深度，再通過血液循環(huán)，將能量達到深層組織及器官中。 紅外線的 特性 發(fā)射性： 因為遠紅外是屬于光線范圍的電磁波，所以它與光線一樣不需要任何媒介便可直接傳導，這就是遠紅外的發(fā)射性。這種輻射的量主要由這個物體的溫度和材料本身的性質決定。眾所周知，物質是由原子、分子組成的，它們按一定的規(guī)律不停地運動著，其運動狀態(tài)也不斷地變化，因而不斷地向外輻射能量，這就是熱輻射現(xiàn)象。這是因為，該波長的遠紅外線釋放出的絕大部分能量可被淺層皮膚吸收，這部分能量在人體內轉化為熱能，并通過血液循環(huán)傳到深部組織，從而達到治療疾病的目的。在遠紅外線中，波長 8－ 14微米的遠紅外線與人體皮膚的波長相匹配，人體皮膚表面的峰值波長在 9－ 10微米左右，根據匹配吸收理論，相匹配的電磁波 可以形成共振吸收。根據使用者要求的不同，劃分的標準不盡相同，在實際應用中，通常將波長在 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 8 頁 外線稱為遠紅外線，其中 90%的波長介乎 814微米，科學家稱為生命光線，因為這段波長的光線，能促進動物及植物的生長。紅外線的波長范圍很寬，介于 。 紅外線的發(fā)現(xiàn) 紅外線是國外著名科學家赫歇爾在一次科學實驗中發(fā)現(xiàn)的，他發(fā)現(xiàn)在太陽的可見光線以外存在著一種神奇的光線，人的肉眼無法看 見這種光線，但它的物理特性與可見光線極為相似，有著明顯的熱輻射， 又稱為紅外熱輻射 。 紅 外 線介紹 激光針灸是對穴位進行有效的刺激，以低強度激光束直接或聚焦照射穴位代替?zhèn)鹘y(tǒng)的針刺 —— 光針，以低強度激光束直接或擴束照射穴位代替?zhèn)鹘y(tǒng)的灸療 —— 光灸，這是激光技術和傳統(tǒng)經絡理論相結合的產物，其作用機理還須從祖國傳統(tǒng)醫(yī)學 的經穴理論的角度進行討論。實際上，激光熱效應影響范圍十分局限 ，而由壓力效應引起的組織損傷，則可波及到遠離受照區(qū)的部位。沖擊波在組織中以超聲速運動，在組織中產生空穴現(xiàn)象，引起組織破壞。這些物理變化產生的壓力作用，稱為二次壓力作用。 激光的生物壓力效應 普通光的光壓是微不足道的，然而聚焦激光束焦點上的能量密度達到 10兆瓦 /厘米時帶來的壓力約為 40克 /厘米，這將給生物組織造成相當可觀的一次壓力作用。 激光作用于穴位處血管中的血液，使內源性肝素水平和纖溶性活性提高，紅細胞和 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 7 頁 血小板聚集力降低以及纖維蛋白質水平的下降，形成血液的低凝狀態(tài)，從而改善血液循環(huán)，特別是改善組織器官的微循環(huán)。C ，并且持續(xù)時間超過 1分鐘時，就會引起細胞蛋白質變性，使細胞損傷。 熱 效應 是 可見和紅外光譜區(qū)的長脈沖（脈沖寬為毫秒級）及連續(xù)波激光 ,作用于生物組織時 ,引起生物物質變化的主要機制是產熱。常用的 nm的 HeNe激光、 的 Nd:YAG激光以及 、 或 的銦鎵砷磷半導體激光都處在“治療窗口”中，但這一波段光的量子能量較小，組織分子吸收光子能量后，只能使組織分子的振動和轉動加強，在宏觀上表現(xiàn)為該處組織溫度的升高。 激光針灸的熱效應 皮膚是穴位 最外層組織，只有能穿過皮膚被穴位組織所吸收的激光，才對穴位有刺激作用。在紫外激光照射皮膚時可以引起皮膚紅斑、老化，過量時嚴重的致癌變。隨著激光功率密度增大，熱損傷程度也隨著增大。如皮膚對紫外激光和紅外激光的吸收率很高時，這兩類激光就是損傷皮膚的主要波段激光。 激光損害皮膚的嚴重程度是由皮膚對激光吸收率決定的，皮膚對激光的吸收率由激光的波長所決定。皮膚吸收激光能量以后，局部的皮膚溫度在短時內升高，溫度升高的程度不同，造成的損害也不同。皮膚吸收超過安全閾值的激光能量后，受照 部位的皮膚將隨劑量的增大而依次出現(xiàn)熱致紅斑、水泡、凝固及熱致炭化、沸騰，燃燒及熱致汽化。激光對皮膚的損傷程度與激光的照射劑量，激光的波長，膚色深淺，組織水分以及皮膚的角質層厚薄諸因素有關，以前三個因素為主要。但也須引起高度重視。而且皮膚由多組織層次組成，在每一層中都有不同的細 胞。 (4)增強代謝作用：激光可影響細胞膜的通透性和一些酶的活性，因而可加強機體的代謝，改善機體的功能。由于它 的穿透力強，可引起深部組織的血管擴張、血流加快、增強白細胞的吞噬作用，加速病理產物和代謝產物的吸收，起到消炎作用。 (2)抗炎作用：激光可加強機體細胞和體液的免疫機能。 (1)刺激作用：這是激光針灸的主要作用。我國目前主要采用 HeNe激光及半導體激光，也有人開始用 HeNe與 CO2 同光路照射穴位，認為它有針與灸的雙重作用，很有發(fā)展前途。激光針灸的實質是：在激光與人體的相互作用下，穴位處的細胞、分子、原子吸收激光能量后，狀態(tài)發(fā)生了改變，穴位處產生的信號，通過人體經絡和神經系統(tǒng)傳輸?shù)交疾〔课?，使患病部位機能獲得改善，從而達到治病的目。 本文重點進 行紅外激光針灸儀的研究，它主要基于單片機平臺，具有成本低、使用靈活等特點。在基于傳統(tǒng)的中醫(yī)理論的基礎上，集合微機技術、激光技術等多種技術共同開發(fā)出性能完善、功能強大的智能化治療儀成為先進醫(yī)療事業(yè)的點。低強度 HeNe 激光血管內照射療法[28]通常采用靜脈留置針穿刺靜脈，成功后退出針芯，從管腔內導入激光針，把輸出功率為毫瓦級的低強度 HeNe 激光通過光纖和激光針引入到血管內照射體內的循環(huán)血液，使血液不斷地吸收 HeNe 激光，從而產生一系列的激光生物學效應。激光直接導入穴位深部，避免了激光在組織中的傳輸損耗，因此僅使用幾毫瓦的激光管，儀器成本比較低。 采用光纖和激光針將激光直接導入組織內部治療，主要用于穴位深部治療及血管內照射療法等方面。 激光針灸儀的研究現(xiàn)狀 70 年代初由中國、原蘇聯(lián)和東歐國家開始用氦氖激光照射穴位應用于臨床治療至今，應用最早的為 HeNe 激光。而目前從產量和銷售來看現(xiàn)在這幾類激光醫(yī)療儀器已經形成了一定的規(guī)模生產。從此眾多學者通過動物和臨床實驗，對其機理和治療疾病的療效做了深入的研究，并提出弱激光療法 (Low level laser therapy， LLLI)主要是利用弱激光照射生物體產生的生物刺激效應調整機體的免疫系統(tǒng)、神經系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)和組織代謝系統(tǒng)等，使之病理狀態(tài)恢復正常，從而達到治療疾病的目的。激光照射生物組織后，若直接造成了該生物組織的不可逆損傷，則此受照表面處的激光稱為 強激光 ；若不會直接造成不可逆損傷者，稱為 弱激光 。為了取得好的治療效果，可根據什么酶和基因需要加以激活來選擇 最佳波長和能量去實現(xiàn)這種治療效應。 第二階段：在積累了大量的臨床經驗的基礎上，激光針灸由實驗研究，逐步上升為科學理論，由定性認識，上升為定量研究，其目的在于揭示激光針灸的作用機理，形成激光針灸的科學理論，以指導激光針灸的臨床應用。正是這種盲目性，使激光醫(yī)療普遍開花，積累了豐富的臨床經驗，促進了激光醫(yī)療的研究和發(fā)展。 激光針灸的發(fā)展 激光針灸的發(fā)展大致可以分為三個階段： 第一階段：低功率激光輻射和治療階段。陜西大學研究人員在研究人體血液的熒光 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 2 頁 光譜后發(fā)現(xiàn)，受到氦氖激光照射后血液中氧的含量有明顯增加。 我國是針灸的故鄉(xiāng)，從 1973年開始把激光針灸應用于臨床，主要是用氦氖激光，治療內、外、婦、 小兒、耳鼻喉、口腔、眼、皮膚和神經科等約 200 多種病癥，取得了較好的療效。自 1960年美國的 Mainam研制出第一臺紅寶石激光器、 1961年 Gavan研制出氦氖激光器以來，激光針灸治療就開始為古老的針灸醫(yī)學增添了現(xiàn)代新方法。 今天人們使用的不銹鋼銀針，就是在古代砭石、石針、骨針、竹針等原始針具的基礎上，歷經銅針、金針等不同階段，不斷發(fā)展更新而來。在《皇帝內經素問那時還沒有專用的針刺工具，用作生產的刮削器、尖狀器等，同時也被用來治病。 中國針灸歷史源遠流長， 據后世文獻對遠古往事的記述和出土文物，一般是把針灸術的起始，定 在新石器時代。針灸即針法和灸法的合成， 針法是把毫針按一定穴位刺入患者體內，運用捻轉與提插等針刺手法來治療疾病。在上述理論研究的基礎上，結合傳統(tǒng)中醫(yī)理論，設計激光安全照射硬件電路。論文主要采用對針 灸占空比的調節(jié)，達到針灸強度上的調節(jié)，從而實現(xiàn)針灸的補瀉手法。 畢業(yè)設計 (論 文 ) 電子針灸儀設計 系 別 自動化工程系 專 業(yè) 生物學工程 班級 學號 5061619 姓 名 孫 佳 指導教師 范立娜 2022 年 6 月 18 日 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 I 頁 電子針灸儀設計 摘 要 現(xiàn)代針灸治療儀器的研究和發(fā)展已逐步走上了現(xiàn)代科技發(fā)展與結合的道路，尤其在基于傳統(tǒng)中醫(yī)理論基礎上，結合計算機、微電子和激光等多種技術開發(fā)的性能完善且功能強大的智能化儀器，是傳統(tǒng)中醫(yī)針灸理論和實踐與現(xiàn)代儀器科學技術的重要結合。 本文研究的激光針灸儀器基于單片機 AT89系列 并與半導體激光器技術相結合，它具有傳統(tǒng)針灸許多無法比擬的優(yōu)點，而且成本低，使用靈活，操作方便，克服了現(xiàn)有的一些儀器體積和重量大的缺點，也彌補了連續(xù)性直接照射或通過 簡單電子電路控制輸出簡單規(guī)律的光刺激信號存在容易被人體適應的不足。概括而言， 本文首先介紹了 了激光針灸產生和發(fā)展及存在的問題，及其醫(yī)學基礎，探討了激光針灸治療的作用機理，分析了激光針灸的生物醫(yī)學效應，對激光治療的灸法問題進行一定了解。 關鍵字 ： 激光針灸儀 ， 紅外線 ， 灸療 ， 補瀉 東北大學秦皇島分校畢業(yè)設計（論文） 第 II 頁 Electric acupuncture instruments Author: Sunjia Tutor: FanLina Abstract The research and development of the modern ac