「灸療」是中國傳統醫療方式的一種，傳統艾條灸透過人工手持艾條，依據經驗調整艾條與穴位距離，使艾條產生之輻射熱刺激人體穴道，此過程除了需要人力負擔之外，產生的煙霧與灰燼也是很大的困擾。

有鑑於此，本作品為一個自動化溫控灸療裝置，導入現今技術來克服上述問題。本裝置使用盛群微控制器作為核心控制晶片，搭配溫度感測器及馬達完成自動控溫的灸療裝置，同時設計三項保護裝置避免誤動作而燙傷肌膚。雖然古中醫云：煙燻火療為之灸，可見煙燻、火燒兩者須兼備才可稱之為「艾灸」，但由於現今環境並非人人可接受煙燻，因此在本裝置側面也設有排煙風扇，使用者可依需求開啟風扇及調整轉速，將煙霧導入過濾系統以淨化空氣，提升灸療的品質。

前言

傳統在進行灸療時，透過人工手持艾條的方式進行，須考量於人為經驗，如操作不慎，可能沒有達到該有的療效，也可能對人體產生燒燙傷疑慮。

為了提升灸療的便利性及安全性，因此開發智慧溫控灸療裝置，提供夾持艾條裝置，免去人工手持，並能自動檢測人體穴位施療區域的溫度，調整艾條與施療區域之間的距離。

工作原理

本自動化灸療裝置已取得發明專利，專利設計如圖一所示，實際裝置的設計如圖二所示，由一個支架來支撐灸療裝置，使用者可以調整高低位置來對準穴位，另有一個使用者操作面板，可依個人體感溫度不同來調整灸療溫度與時間，設定完成後即可開始療程。將欲灸療部位靠上夾持艾條機構前端保護按鈕，以確保使用者靠在正確位置，當使用者離開時可透過保護按鈕得知，並立刻收回艾條停止灸療。

在療程中，透過馬達轉動來調整艾條與施療區域之間的距離，並透過紅外線溫度感應器來檢查施療區域的溫度是否不足或過熱，並且在裝置前端設置一紅外線感測器確保艾條不會超過裝置前端，導致燙傷使用者。

圖一 : 專利設計圖

圖二 : 實際設計圖

本作品使用HT66F2390中的I2C、SPI、ADC、計時器及PWM等功能。療程中會先由I2C介面與MLX90614非接觸式紅外線溫度感測器溝通，取得灸療中人體表面的溫度，輸出PWM脈波至H-bridge電路控制馬達正反轉調整艾條與人體間的距離，再由SPI介面輸出序列資料至MAX7219七段顯示器，驅動IC控制七段顯示器顯示目前溫度及療程剩餘的時間。並且使用三個中斷服務為保護裝置，分別是裝置前端的保護按鈕、艾條過短保護以及艾條距離保護，如有異常可立即中斷療程。

作品結構

作品結構分別透過硬體、軟體及機構部份作介紹，其系統方塊圖如圖三所示。以盛群HT66F2390微控制器為主，分別連接溫度感測器、馬達、鍵盤、紅外線感測器、保護開關、LED指示燈及七段顯示器。

圖三 : 系統方塊圖

硬體設計

硬體設計部份線路圖如圖四所示，以下對本作品所使用之各項元件及電路作介紹。

圖四 : 線路圖

(a)MLX90614溫度感測器

MLX90614系列的非接觸式紅外線溫度感測器提供了醫療級專用款式如圖五所示，在量測人體溫度時有更高的準確度，非常適合灸療的需求。微控制器透過I2C介面取得感測器之溫度，接線如圖六所示。

圖五 : MLX90614溫度感測器

圖六 : MLX90614線路圖

(b)MAX7219七段顯示器驅動IC

MAX7219是一個8位元之七段顯示器驅動IC，透過SPI介面給予序列資料以輸出至兩個四位元的七段顯示器，分別用以顯示溫度及時間資訊，接線如圖七所示。

圖七 : 七段顯示器接線圖

(c)H-bridge

本裝置透過馬達正反轉調整艾條之位置，由於微控制器本身I/O腳位輸出之電流不足以提供給馬達運轉，因此加入H-bridge電路驅動馬達，線路如圖八所示，由於須要可以控制馬達之轉送，因此在腳位規劃上特別使用兩隻皆有PWM輸出功能之腳位來達成。

圖八 : H-bridge線路圖

(d)鍵盤

規劃使用到六個按鍵，分別用來調整療程中的溫度上限高低、療程時間的增減、開始以及重置。設計分壓電路如圖九所示，不同按鍵按下時產生不同電壓輸出利用微控制器中的ADC腳位讀取。

圖九 : 鍵盤電路圖

(e)保護裝置

保護裝置包含前端保護按鈕及兩組紅外線感測器，前端保護按鈕用來確認使用者是否離開裝置，紅外線感測器分別用來確保艾條不會超過機構前端而燙傷使用者及確認艾條長度是否足夠。三項保護裝置皆使用中斷服務，任一項保護裝置發現異常將立即中斷療程，其中以前端保護按鈕為最高優先權。

(f)鈕扣型震動馬達

艾條燃燒過程中會在前端累積煙灰，若是長時間累積將無法傳遞出燃燒中的熱能，因此在輸送艾條機構上加入鈕扣型震動馬達如圖十所示，定時透過震動將艾條前端之煙灰震下。

圖十 : 鈕扣型震動馬達

(a) 排煙風扇

療程中燃燒的艾條將產生煙，雖艾草燃燒出的煙同樣也帶有療效，但並非每位使用者都可以接受，因此加入開關及可變電阻，讓使用者可依需求開啟風扇，並透過可變電阻調整風扇轉速，並搭配除煙除臭專用濾網過濾燃燒艾草時產生的煙霧及味道。

軟體設計

本作品主程式系統流程如圖十一(a)所示，另三項中斷服務流程如圖十一(b)所示，分別是前端保護按鈕、艾條前端極限位置偵測以及艾條長度不足偵測。

圖十一a : 系統流程圖--主程式

系統一開始時初始化腳位相關暫存器設定，並將馬達回復原點。初始化完成後進入迴圈不斷量測溫度及掃描鍵盤，若是調整療程溫度上限或療程時間等設定，則更新設定值並同時將所有資訊輸出至七段顯示器讓使用者觀看。

開始療程前同樣先初始化相關參數，設定計時器並開啟三項保護裝置的中斷服務，並等待使用者靠上裝置啟動保護按鈕才會開始療程。療程中透過比較量測溫度及使用者設定之溫度上限控制馬達正反轉調整艾條與使用者間距離以改變使用者感受溫度，待療程時間結束時馬達反轉收回艾條，繼續掃描鍵盤等待下次療程開始。

圖十一b : 系統流程圖--中斷服務

前端保護按鈕在裝置前端開口下方如圖十二所示，使用者在療程中必須將施療部位確實靠在前端開口處，同時將按下保護按鈕。在療程開始前初始化會先將療程開始旗標歸零，再開啟中斷服務並設定為負緣觸發，按下保護按鈕時觸發中斷將旗標設定為1並開始倒數時間，再將此中斷服務設為正緣觸發，當療程中使用者離開保護按鈕則療程暫停旗標歸零，以此類推。

圖十二 : 前端保護按鈕

艾條前端極限位置偵測為避免感測器異常或艾條燃燒不完全等不可預期因素導致感測器偵測之溫度達不到使用者設定之溫度，而不斷命令馬達向前送料，可能導致艾條過於貼近甚至觸碰到使用者而造成燙傷的可能，因此在距離開口處約一公分處放置一紅外線感測器如圖十三所示，當有物體遮住紅外線訊號時則觸發此中斷服務，控制馬達反轉將艾條向後收回。

由於艾條會隨著燃燒時間而逐漸變短，因此在裝置送料口前放置一紅外線感測器如圖十四所示，當送料裝置遮住此紅外線感測器時則代表送料裝置無法再向前進，需更換艾條才可重新進行療程。當中斷服務開始時先暫停倒數計時器，並等待使用者更換艾條後按下重新開始按鍵才可進行療程。

圖十四 : 艾條長度不足偵測