脈沖微波針灸儀的原理與制作

微波針灸儀是將現代的微波技術與古老的針灸技術相結合的新型醫用治療儀器，具有中國特色。它除了有傳統的針療作用外，還有微波的熱效應、非熱效應，電磁場效應以及穴位效應。進行微波針灸，用針少，對一些頑固性疾病，如三叉神經痛、坐骨神經痛和面癱等療效顯著。常用的微波針灸儀都屬于連續波針灸儀，其缺點是透熱深度淺，用螺旋線輻射頭作斜刺有困難。本儀器采用脈沖式微波，能彌補上述缺點。

一、設計原理

人體組織吸收微波能量后引起的溫度上升是有條件的。只有當微波能量超過一定功率，使局部組織吸收的微波能量所轉換成的熱量多于該組織區域內新陳代謝、血液循環以及環境流散(傳導、對流、擴散)所帶走的熱量時，才會引起該局部組織的溫度升高。微波能量進入人體某一組織(例如肌肉組織)后，能量將很快地衰減。提高透熱深度的最佳方法是不降低工作效率，也不增加輸入功率，而采用平均功率與原連續波功率相同的脈沖調制微波功率。脈沖微波針灸儀就是根據上述原理設汁而成的。

二、結構與電路

微波針灸儀在總體結構上采用中心供電形式，即將直流電源、調制電路與微波振蕩電路分別裝在各自的機盒中。直流電源與調制電路可提供3--4路的通道。微波振蕩源結構緊湊，可置于病員附近，以減少高頻電纜對微波功率的損耗。就目前所用的高頻同軸電纜而言，每米約有1.5dB的損耗。如將電纜縮短到80cm，相當于提高功率電平30％。這對小功率的振蕩源而言是相當可觀的。為保證輸出功率的穩定，該機采用高穩定度的直流電源。微波信號的工作頻率為915MHz，從微波生物效應特性可知，1000MHz左右的微波信號對人體的影響較大，可以起到較好的治療作用。無論從微波對人體的穿透深度、聚焦特性來說，還是從人體對微波的吸收特性、發熱效率來說，該頻率都是適宜的。微波振蕩器電路原理如圖1所示，電路采用分布參數與集中參數相結合的共基極克拉潑電路形式。

高頻功率晶體管VT1選用3DA89C，其截止頻率可達1300MHz，功率為7.5W。R1和R2選用金屬膜電阻，分別為10Ω和470Ω，RP1為2.2kΩ電位器。L1、L2，L3都是高頻扼流圈，都用Φ0.5mm漆包線在Φ2mm圓柱形絕緣體上繞10圈。C1為3300pF穿心電容器，C2為22pF瓷介電容，C3為1pF~6pF空氣可變電容器。

微帶線X1與X2都起阻抗變換作用。X1用厚1.5mm，寬10.8mm、長20mm的聚四氟乙烯印刷電路板構成。X2用厚1.5mm、 長35mm， 頭尾寬度分別為20.25mm和4.125mm的聚四氟乙烯印刷電路板構成指數微帶線。

單路直流電源的原理如圖2所示。該電路為高穩定性直流電源，為微波信號源電路供電。穩定直流輸出電壓為-28V。脈沖調制是本機的重要組成部分，用來調制微波功率的輸出。脈沖信號能使晶體管VT1達到可靠截止與工作兩種狀態，還需注意調節脈沖工作頻率與占空比。用5G1555作脈沖信號發生器，其電路如圖3所示，主要由一塊時基集成電路5G1555組成。 工作頻率選擇為100Hz、400Hz、700Hz和1000Hz幾種，占空系數為1.0％-90％連續可調。輸出的平均功率幅值依靠脈沖工作頻率與占空系數來調節。與針灸銀針連接的輻射頭，也采用微帶結構。帶線長度根據所用材料、介質厚度等初步計算確定并通過實驗調整。

實驗中，控制輻射頭的駐波系數小于15。為減少環境輻射泄漏，在微帶線外覆以薄銅皮屏蔽。用微型同軸微帶接頭通過細電纜與信號源連接。