红外治疗仪设计

　　0 前言

　　红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由德国科学家霍胥尔于1800年发现，又称为红外热辐射(Infrared radiation)。太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm。红外线可分为三部分，即近红外线，波长为0.75～1.50μm之间;中红外线，波长为1.50～6.0μm之间;远红外线，波长为6.0～l000μm之间。近年来，由于检测设备的完善及研究的深入，人们对红外线的物理性能及其生物学效应有了比较全面的认识。红外线已被广泛运用在医疗保健产业中，红外治疗有其独特的优点，其适应症较多，据不完全统计可治疗临床各科的120多种疾病，对其适应症范围之内的疾病有确实疗效。随着临床应用的拓展和研究的深入，红外治疗的适应症还在不断扩大。

　　1 工作原理

　　系统工作原理如图1所示，它包括光学系统、红外光电流源、温度控制等几个部分。仪器中，LD1为治疗用半导体红外线发射器，它所发出的红外光经光学系统准直聚焦输出，用于治疗。由于治疗光为红外光，是不可见的，为方便操作和确保安全，必须有引导光，它由半导体激光器LD2提供。系统由MSP430系列的F4250单片机控制，光功率及温度采样模拟信号经A/D转换器转换为数字信号，送入CPU进行运算处理，反馈控制信号经D/A转换后再分别送往激光恒流源电路和温控电路，形成光功率和温度的闭环控制。温控通道和光功率通道共用12位A/D、D/A转换器，并由多路开关切换。

　　功率设定由键盘输人，并由LCD显示有关数据。

　　另外为方便用户使用，仪器在手动控制的基础上，设置有针对不同症状的治疗方案库，可供用户选择。

　　2 恒流电源和控制保护电路设计

　　如图2所示，LD1由稳定的电流源供电，输出电流经高速MOSFET开关管控制，注人发射器。发射器的输出功率正比于注人电流，因此可通过控制工作电流的大小来控制激光输出功率。而电流源的输出电流正比于VLD，它由单片机CPU控制。

　　实际工作环境下，静电、高压、浪涌电流以及电网冲击等多种因素都会对红外光发射器造成永久性损坏或缩短其使用寿命。因此，必须采取措施加以防护。首先，采用继电器保护，即发射器LD并接一个常闭继电器J1。这样，发射器两端可通过J1与地短路等电位，即使未开机，也被保护免受静电的破坏。由于浪涌电流在电源接通和断开时大量出现，通过控制QJ1的动作顺序，可以避开浪涌电流的冲击。同时，采取慢启动、慢关闭，使电流缓慢地变化，防止电流冲击造成发射器的损坏。另外，C1、C2、L1组成低通滤波电路，它能滤除电源导通时出现的高频成分，对恒流源的稳定起重要作用。D可防止激光器两端出现反向高压，C3可滤掉高频成分。