薛昊,郭靜,趙占豪,吳宏達(dá),常清語(yǔ),余芝,張建斌(南京中醫(yī)藥大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院,南京 210029)

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雷火神針熱傳遞特性的實(shí)驗(yàn)研究

薛昊,郭靜,趙占豪,吳宏達(dá),常清語(yǔ),余芝,張建斌
(南京中醫(yī)藥大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院,南京 210029)

【摘要】雷火神針是實(shí)按灸療法之一,對(duì)于肢體疼痛、瘡癰、寒證有十分出色的治療效用。為了揭示前人對(duì)雷火神針臨床實(shí)踐成果的背后原理,尋找雷火神針治療優(yōu)勢(shì)的物理學(xué)依據(jù),該研究通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn),在不同條件下比較雷火神針和清艾條對(duì)在模擬生物組織中傳熱規(guī)律的差異,初步揭示了雷火神針的熱輻射、熱傳遞特性,試著找到適合臨床實(shí)按灸操作的下壓力度,對(duì)歷代臨床操作的變化作出了思考。

【關(guān)鍵詞】雷火神針;雷火針灸療法;實(shí)按灸;艾條灸;傳熱;物理

雷火神針是一種特殊的實(shí)按灸法,主要通過(guò)燃著的藥艾條隔布按壓于體表特定部位來(lái)治療疾病,此法將按壓動(dòng)作整合進(jìn)施灸過(guò)程[1-4]。近年臨床研究表明雷火神針對(duì)肢體疼痛、瘡癰、寒證等病證的確有較好的療效[5-10]。而它的治療優(yōu)勢(shì)來(lái)自哪里?溫?zé)嶙饔檬前墓J(rèn)的重要作用機(jī)理之一[11],而獨(dú)特的按壓動(dòng)作與治療優(yōu)勢(shì)有無(wú)關(guān)聯(lián)?施灸過(guò)程中給生物組織帶來(lái)怎樣的變化?回答這些問(wèn)題,首先需要清晰雷火神針的熱傳遞特性。

已有一些學(xué)者的相關(guān)研究,為我們探索雷火神針的熱傳遞過(guò)程和特性提供了參考。夏永莉等[12]以能量傳遞核心標(biāo)記——溫度為指標(biāo),從生物傳熱學(xué)的角度研究艾灸機(jī)理,探討物質(zhì)和能量在生物體內(nèi)的傳輸規(guī)律;丁海峰[13]皮膚組織光熱響應(yīng)研究,為艾灸傳熱研究提供了可借鑒的方法。此外,丁海峰等[14]還發(fā)現(xiàn)“熱響應(yīng)時(shí)間及熱弛豫時(shí)間與組織深度的關(guān)系,即組織越深(0～60mm),其熱響應(yīng)時(shí)間(0～4 ms)與熱弛豫時(shí)間(0.4～12.1 ms)越長(zhǎng)”,提示雷火神針的傳熱規(guī)律可能與不同壓力、艾灸條是否摻藥等因素有關(guān)。為此,我們首先探索雷火神針施灸過(guò)程中,生物體組織中的溫度變化和傳遞規(guī)律,以便進(jìn)一步研究雷火神針治療機(jī)制的生物物理學(xué)依據(jù)。

1　實(shí)驗(yàn)材料

1.1生物組織

選取新鮮帶皮豬腿肉一塊(長(zhǎng)9 cm,寬9 cm,高3.5 cm),作為模擬生物活體組織。并按照不同組織結(jié)構(gòu)及其深度,放置溫度感知電極。

1.2測(cè)溫系統(tǒng)

參考丁海峰[14]設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)性測(cè)溫系統(tǒng),以熱電偶作為采集器(溫度感知電極),以多通道電子溫度記錄儀作為信息收集和顯示器,與模擬生物組織共同組成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

依照不同實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo),熱電偶的排列方式有以下兩種,第一種適用于實(shí)驗(yàn)1(圖1);第二種適用于除實(shí)驗(yàn)1以外其他實(shí)驗(yàn)(圖2)。

圖1　實(shí)時(shí)性測(cè)溫系統(tǒng)1

圖2　實(shí)時(shí)性測(cè)溫系統(tǒng)2

1.3實(shí)驗(yàn)用艾條

實(shí)驗(yàn)用艾條主要有雷火神針與清艾條兩種。

雷火神針參考《針灸大成》記載[15],以冰片代替麝香,去穿山甲。方藥為沉香、木香、乳香、茵陳、羌活、干姜各9 g,冰片5 g,蘄艾60 g。各藥物打粉,與艾絨混合均勻,備用。將20 cm×38 cm桑皮紙一張,卷成直徑2 cm層數(shù)7層的紙筒,用蛋清糊牢,再糊上一層桑皮紙。將紙筒用手扶住,豎立在桌面上。填入少量摻藥艾絨,以通條夯實(shí),再填入少量,如此反復(fù),將紙筒填滿。

清艾條全部填充蘄艾。制作方法同雷火神針。

1.4實(shí)驗(yàn)工具

打火機(jī)1個(gè);固定支架1個(gè);秒表1只;剪刀1把;繩子不拘長(zhǎng)度;尺1把;生理鹽水;砝碼1組;白色棉布、紅色棉布、桑皮紙各1塊;鑷子1個(gè)。

實(shí)驗(yàn)1中,由于需要懸空放置艾條,因此選用鐵架臺(tái)作為懸掛艾條用的固定支架,構(gòu)成一套裝置(圖1B)。

1.5實(shí)驗(yàn)儀器

溫度記錄儀1臺(tái)(深圳拓普瑞TP700)及熱電偶通道8個(gè),自制實(shí)按灸壓力控制裝置1套(圖3)。

圖3　實(shí)按灸壓力控制裝置

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1在懸空狀態(tài)下雷火神針的熱輻射量

2.1.1方法

將雷火神針艾條直立懸空固定于支架上;將熱電偶以三層球面形式固定于支架,連接至巡檢儀上;打開(kāi)巡檢儀,待機(jī)。點(diǎn)燃雷火神針艾條,燃燒穩(wěn)定,記錄數(shù)據(jù)。待曲線穩(wěn)定于某個(gè)水平,即撤去艾條。剪滅艾條,更換清艾條,重復(fù)實(shí)驗(yàn)。雷火神針、清艾條各做3次。

2.1.2結(jié)果

清艾條與雷火神針在空氣中的熱輻射量測(cè)量值比較見(jiàn)表1。雷火神針組各通道溫度從高到低為2＞4＞7 ＞1＞3＞8＞5＞6;清艾條組各通道溫度從高到低為2 ＞7＞4＞1＞3＞8＞5＞6。

表1　升溫溫度對(duì)照統(tǒng)計(jì)表

表1　升溫溫度對(duì)照統(tǒng)計(jì)表

組別　　通道1　　通道2　　通道3　　通道4　　通道5　　通道6　　通道7　　通道8清艾條組　13.90±1.10　27.90±5.20　8.20±0.30　14.80±0.10　5.30±0.20　3.80±0.40　15.40±0.30　4.70±0.30雷火神針組　13.10±2.10　42.70±2.10　10.00±2.70　17.00±1.10　5.10±0.50　4.00±0.90　15.90±1.90　5.40±0.60

2.2不同壓力對(duì)雷火神針傳熱的影響

2.2.1方法

新鮮帶皮豬肉置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)面上。將熱電偶抹上生理鹽水,放置在豬肉組織中的不同部位,以三層半球狀排列(圖1A),豬皮上覆蓋棉布(白色)5層。將實(shí)按灸壓力控制裝置罩于豬肉組織上,放置好雷火神針,點(diǎn)燃,打開(kāi)巡檢儀。待其燃燒穩(wěn)定(艾條燃燒面紅亮均勻無(wú)灰燼覆蓋),分別選取500 g/1000 g/1500 g的砝碼,置于平板上,待雷火神針焰端壓至棉布時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),時(shí)間為10 s,撤去砝碼,使火焰離開(kāi)棉布,當(dāng)巡檢儀溫度曲線降至灸前停止記錄。更換清艾條,重復(fù)上述步驟。

2.2.2結(jié)果

4.9N取清艾條組有效數(shù)據(jù)6次,雷火神針組3次計(jì)算。9.8N取清艾條組有效數(shù)據(jù)6次,雷火神針組3次計(jì)算。14.7N取清艾條組有效數(shù)據(jù)7次,雷火神針組4次計(jì)算。詳見(jiàn)圖3、表2-3。

圖3　不同壓力升溫曲線示意圖

表2　不同壓力下各通道升溫幅度統(tǒng)計(jì)　)

表2　不同壓力下各通道升溫幅度統(tǒng)計(jì)　)

壓力　　通道　　雷火神針組　　清艾條組4.9N(500 g)通道1　15.27±0.45　3.30±0.52通道2　1.23±0.28　1.17±0.40通道3　0.83±0.03　0.50±0.08通道4　0.30±0.00　0.37±0.03通道5　0.50±0.00　0.38±0.04通道6　0.43±0.03　0.28±0.03通道7　0.30±0.00　0.30±0.04通道8　0.27±0.03　0.32±0.02 9.8N(1000 g)通道1　11.83±1.02　4.31±0.77通道2　0.97±0.09　1.41±0.33通道3　0.70±0.10　0.50±0.06通道4　0.33±0.03　0.39±0.05通道5　0.43±0.09　0.40±0.04通道6　0.33±0.03　0.33±0.04通道7　0.30±0.06　0.31±0.03通道8　0.30±0.00　0.31±0.03 14.7N(1500 g)通道1　5.13±0.28　4.09±0.50通道2　1.30±0.45　1.01±0.15通道3　0.65±0.15　0.53±0.07通道4　0.45±0.10　0.41±0.06通道5　0.50±0.11　0.43±0.05通道6　0.33±0.06　0.36±0.02通道7　0.35±0.03　0.36±0.04通道8　0.30±0.04　0.36±0.05

圖3顯示,在圖像中變化最明顯的是通道1、2、3,其余通道溫度變化幅度,在圖像上顯示不明顯。其中通道1的變化曲線最具特點(diǎn)。壓力處于4.9N、9.8N時(shí),二者曲線形狀差異明顯,但當(dāng)壓力達(dá)到14.7N時(shí),二者圖像形狀變得較相似。雷火神針的各通道升溫曲線為開(kāi)始加熱后在極短時(shí)間內(nèi)迅速升至一個(gè)較高的頂點(diǎn),然后快速下滑,之后趨于平穩(wěn)。而清艾條的升溫曲線則整體顯得平緩,升溫來(lái)得慢,且峰值低于雷火神針,之后溫度下滑較慢,趨于一個(gè)較穩(wěn)定的水平。

表2顯示,在三個(gè)不同的壓力下,雷火針組通道1、3、5三個(gè)正位電偶的升溫幅度均高于清艾條組。而艾條種類對(duì)位于最深部的通道7則顯得作用不大,基本可以認(rèn)為沒(méi)有影響。在4.9N、9.8N的壓力下,雷火神針組通道2、4兩個(gè)偏位電偶升溫幅度均低于清艾條組。通道6、8兩個(gè)較深的偏位電偶所受影響并不明顯。當(dāng)壓力達(dá)到14.7N時(shí),雷火神針組通道2的升溫幅度高于清艾條組;雷火神針神組通道4的升溫幅度只稍高于清艾條組,兩組趨同。在三個(gè)不同壓力下,雷火神針和清艾條對(duì)各通道影響的幅度隨著壓力變大而減小。在4.9N時(shí),雷火神針和清艾條之間的加熱效應(yīng)差異最明顯,各通道升溫幅度也最大;壓力為9.8N時(shí),兩種艾條的加熱效果差異縮小,各通道升溫幅度也減少;當(dāng)壓力為14.7N時(shí),兩種艾條的加熱效果最少,二者之間的差異也變得最小。

表3顯示,在壓力為4.9N、9.8N時(shí),雷火神針的熱量從表層通道1傳播到通道3以及再往下傳播到通道5的時(shí)間要短于清艾條。也就是用雷火神針加熱時(shí),熱量透入深部更快。當(dāng)壓力為14.7N時(shí),雷火神針的熱量從表層往下傳播到通道3所需時(shí)間明顯長(zhǎng)于清艾條,從通道3繼續(xù)下傳所需時(shí)間基本趨同。

表3　不同壓力下組織內(nèi)部正位電偶響應(yīng)時(shí)間

表3　不同壓力下組織內(nèi)部正位電偶響應(yīng)時(shí)間

組別　　雷火神針組清艾條組下壓力度　4.9N　9.8N　14.7N　4.9N　9.8N　14.7N通道3響應(yīng)時(shí)間　70.67±2.91　67.67±6.94　109.25±25.68　93.83±16.17　91.29±11.12　64.8±0.97通道5響應(yīng)時(shí)間　106.67±10.73　91.29±11.12　121.5±26.93　166.83±19.43　146.43±9.90　122.8±16.86響應(yīng)間隔　36.00±11.72　22.67±11.68　12.25±4.61　73.00±6.09　55.14±4.58　58.00±17.26

2.3不同隔物對(duì)雷火神針傳熱的影響

2.3.1方法

將新鮮帶皮豬肉皮朝上置于臺(tái)面。將熱電偶抹上生理鹽水插入豬肉組織中,以三層半球狀排列,豬皮上覆蓋白色棉布5層。將實(shí)按灸壓力控制裝置罩于豬肉組織上,放置好雷火神針,點(diǎn)燃,打開(kāi)巡檢儀。待其燃燒穩(wěn)定,選取砝碼1000 g置于控制裝置平板上,待雷火神針焰端壓至棉布時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),時(shí)間為10 s,時(shí)間到時(shí)撤去砝碼,使火焰離開(kāi)棉布,當(dāng)巡檢儀溫度曲線降至灸前停止記錄。更換棉布為紅色棉布5層,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。更換白色麻布5層,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。3種不同的隔物下各做4次。

2.3.2結(jié)果

圖4　雷火神針隔白麻布灸的傳熱過(guò)程示意圖

3組實(shí)驗(yàn),通道1所得數(shù)據(jù)對(duì)比,峰值溫度由高到低排序依次為白棉布、紅麻布、白麻布;達(dá)峰值的時(shí)間由短到長(zhǎng)排序依次為白棉布、白麻布、紅棉布。從峰值高度來(lái)看,紅棉、白麻不及白棉。3組實(shí)驗(yàn),其他通道所得數(shù)據(jù)對(duì)比,通道2所示數(shù)據(jù),隔紅棉與白棉布灸變化相比隔白麻布灸明顯,其他通道除了共有的一些變化外無(wú)明顯特別之處。詳見(jiàn)圖4-6、表4。

圖5　雷火神針隔白棉布灸的傳熱過(guò)程示意圖

圖6　雷火神針隔紅棉布灸的傳熱過(guò)程示意圖

表4　雷火神針各通道升溫幅度統(tǒng)計(jì)

表4　雷火神針各通道升溫幅度統(tǒng)計(jì)

組別　　通道1　　通道2　　通道3　　通道4　　通道5　　通道6　　通道7　　通道8　　通道1峰值　達(dá)峰值所用時(shí)間(s)白麻布組　4.70±0.35　0.55±0.10　0.40±0.04　0.43±0.08　0.38±0.02　0.33±0.03　0.35±0.03　1.03±0.66 45.50±2.47 22.78±0.32白棉布組　9.85±1.87　0.93±0.08　0.63±0.10　0.33±0.03　0.38±0.08　0.33±0.03　0.30±0.04　0.28±0.03 27.00±8.39 30.88±2.78紅棉布組　5.18±0.96　0.95±0.42　0.40±0.10　0.35±0.03　0.35±0.09　0.33±0.02　0.28±0.05　0.30±0.04 48.75±6.47 24.63±1.79

3　討論

3.1實(shí)驗(yàn)原理

艾灸對(duì)生物組織產(chǎn)生溫?zé)嵝?yīng),溫度是主要測(cè)量指標(biāo),而其本質(zhì)是熱傳遞的過(guò)程,也即是能量傳遞過(guò)程[12]。分析施灸過(guò)程中整個(gè)生物組織各部分的溫度變化,則能得出整個(gè)施灸過(guò)程中能量傳遞的規(guī)律。比較不同灸法的能量傳遞規(guī)律,就可能得到雷火神針治療優(yōu)勢(shì)的生物物理學(xué)依據(jù);比較不同變量的能量傳遞規(guī)律,就能夠知道在雷火神針中操作參數(shù)的意義所在。

3.2雷火神針熱輻射和熱傳遞的主要特點(diǎn)

艾灸的熱量傳導(dǎo)主要是通過(guò)熱輻射和熱傳遞兩種方式。

實(shí)驗(yàn)研究表明,作為熱源,點(diǎn)燃后的雷火神針溫度比清艾條要高,即“火力”可能由于藥物的加入而得到了增強(qiáng)。在實(shí)驗(yàn)1中,雷火神針的全程平均燃燒溫度比清艾條要高出10℃以上。

雷火神針點(diǎn)燃后,熱量在空氣中主要以熱輻射的方式傳導(dǎo)。從實(shí)驗(yàn)1的結(jié)果來(lái)看,雷火神針正下方扇形60°左右(測(cè)量準(zhǔn)確范圍需要放置更多通道)的范圍內(nèi)(通道4,7所在半徑與燃燒端所成扇形)溫度比周圍明顯高,這可能是雷火神針熱量傳導(dǎo)的最主要范圍。通道1雖然距離較近,但是溫度低于相對(duì)距離較遠(yuǎn)的通道4,7。但雷火針熱輻射的范圍實(shí)際是一個(gè)立體區(qū)域,據(jù)此我們推測(cè),艾條燃燒時(shí)的熱輻射范圍,如圓錐體(將之前所述的扇形豎直旋轉(zhuǎn)一周)一樣,由熱源向遠(yuǎn)部輻射;考慮紅外線因素,處于紅外輻射范圍內(nèi)的感應(yīng)通道升溫幅度高于輻射范圍外的通道。因此,雷火神針懸起灸存在輻射區(qū)域,即為主要受熱輻射區(qū)域。

雷火神針以實(shí)按灸的形式存在,傳熱方式以熱傳遞為主。雷火神針實(shí)按灸的傳熱集中在一定范圍,如通道1、3、5有明顯的溫度上升變化,而其余溫度上升基本無(wú)變化。實(shí)按灸熱量從淺層傳遞到深層,更為直接、集中,減少了熱量在空氣中的損耗,能量可以做到最大程度的保留。

雷火神針熱量在淺層的傳遞范圍大于深層的傳遞范圍,熱量在按壓點(diǎn)正下方的傳遞深度大于按壓點(diǎn)周圍的傳遞深度。雷火神針對(duì)于組織的加熱能力不論是淺層還是深層,在升溫幅度方面強(qiáng)于清艾條,在傳遞速度方面也要強(qiáng)于清艾條。

3.3雷火神針熱源輻射、熱傳遞特性的主要影響因素

雷火神針熱源輻射、熱傳遞特性的主要影響因素包括按壓的力量、阻隔物的材料等。

3.3.1按壓力

實(shí)驗(yàn)2證實(shí),下按的力度是影響實(shí)按灸熱傳遞效應(yīng)的因素。第一對(duì)按壓力4.9N的實(shí)驗(yàn)中,通過(guò)SPSS分析得知,所得數(shù)據(jù)中,通道1、3、5,P＜0.05均有顯著差異,通道2、4、6均無(wú)顯著差異即沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)合具體數(shù)值,可見(jiàn)通道1可以迅速升至一個(gè)較高的水平,正位電偶的升溫比較明顯,曲線在最后穩(wěn)定階段可以與偏位曲線分離,形成兩個(gè)集群。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,雷火神針對(duì)通道1(皮膚與皮下組織之間的正位電偶)加熱作用明顯,遠(yuǎn)高于清艾條。通道3、5,雷火神針的升溫幅度高于清艾條。從響應(yīng)時(shí)間來(lái)看,雷火神針對(duì)淺層組織的加熱不僅升溫幅度大,而且向下傳導(dǎo)的速度也較快。初步表明,雷火神針向組織深層傳導(dǎo)能量的能力高于清艾條。當(dāng)按壓力增加至9.8N,雷火神針與清艾條的差異性與第一對(duì)實(shí)驗(yàn)相似,但通道2～8數(shù)據(jù)經(jīng)檢驗(yàn)均無(wú)顯著差異。

當(dāng)按壓力增加到14.7N時(shí),通道1的升溫幅度明顯下降,雷火神針和清艾條的對(duì)應(yīng)數(shù)值都出現(xiàn)反常,皮膚下熱電偶(通道1、2)所采集到的升溫幅度明顯縮小,僅為9.8N時(shí)的1/2,而清艾條施灸時(shí),通道1、2的升溫幅度與之前9.8N時(shí)所測(cè)得的數(shù)據(jù)較為接近。提示壓力在9.8N以上,在相同輸入時(shí)間下,可能不利于熱的輸入和在生物組織內(nèi)的熱傳遞。

實(shí)驗(yàn)2結(jié)果提示,在一定實(shí)按力量范圍內(nèi),雷火神針的熱輸入量和傳遞效率是明顯高于清艾條的。而超過(guò)這個(gè)范圍,則出現(xiàn)熱輸入量(通道1升溫幅度)下降以及傳熱效率下降的趨勢(shì)。

3.3.2隔物材質(zhì)

雷火神針在古代不斷進(jìn)行操作上的發(fā)展,一大特點(diǎn)是隔布灸,程珂等[16]的研究成果表明,隔物可能有助于熱量向深層傳遞,而魏建子等[17]的論述中則有關(guān)于隔物的性狀對(duì)傳熱特性有影響的表述。實(shí)驗(yàn)3旨在探索其所隔之物從紙張到衣物(麻)到棉布,后期又尤其點(diǎn)出紅布這三者之間的差異和緣由。

實(shí)驗(yàn)3結(jié)果提示,用紅棉布做隔物時(shí),雷火神針熱傳遞溫度達(dá)到的峰值較高。棉布相較于麻布,溫度達(dá)到峰值所需要的時(shí)間較短。根據(jù)實(shí)按灸的施灸特點(diǎn),需要短時(shí)間達(dá)到高溫度,白棉布是最佳選擇。

從雷火神針誕生一直到明末,棉和麻都作為隔物使用;明清之交出現(xiàn)紅布,繼而醫(yī)書(shū)記載中出現(xiàn)使用紅棉布作為隔物灸的材料。對(duì)于古人施灸所用隔物的更換,結(jié)合當(dāng)時(shí)的科技水平和社會(huì)背景并參考本次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù),可以看出還是有一定的合理性。

隔物材質(zhì)的孔隙大小與厚度、顏色可能都是不同隔物對(duì)傳熱的主要影響因素,但深入研究不同隔物材質(zhì)相關(guān)參數(shù)對(duì)施灸傳熱的影響,需要更加精細(xì)的實(shí)驗(yàn)。另外,古代紅色棉布的染料都為礦石提取或植物提取,與現(xiàn)代化學(xué)染料有很大的區(qū)別,這也是實(shí)驗(yàn)中需要考慮的。

3.4實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及雷火神針熱傳導(dǎo)的推論

實(shí)驗(yàn)1中,雷火神針3次實(shí)驗(yàn)與清艾條3次實(shí)驗(yàn)曲線圖比較,雷火神針3次實(shí)驗(yàn)的溫度曲線上升較為迅速,達(dá)到的峰值也較高,維持燃燒過(guò)程中可看出有兩個(gè)高峰段,前一個(gè)較高,后一個(gè)較低。第一個(gè)高峰段的維持時(shí)間較短,在這個(gè)時(shí)間段內(nèi),艾條并未移動(dòng),說(shuō)明降溫是一個(gè)必經(jīng)的過(guò)程,通過(guò)觀察整個(gè)燃燒過(guò)程,我們推斷艾條頭部表層燃燒殆盡后產(chǎn)生了灰燼,阻擋了熱能的放射,故使溫度稍微降低而維持在一個(gè)稍低于最高峰值的水平上。這個(gè)變化過(guò)程受周圍環(huán)境的影響(比如有較大空氣流動(dòng)時(shí),將灰燼拂去,燒紅的艾頭露出,溫度會(huì)發(fā)生略大的變化)。另一方面,清艾條溫度上升較為緩慢,達(dá)到的峰值比雷火神針組低,峰值較晚才出現(xiàn),且無(wú)明顯的兩個(gè)高峰段和降溫段,這是因?yàn)槔谆鹕襻樣卸喾N藥物成分,燃燒后產(chǎn)生的雜質(zhì)比較多,灰燼也會(huì)相對(duì)厚一些。按照我們得到的曲線圖,正常的清艾條燃燒曲線應(yīng)為一個(gè)持續(xù)的緩慢的上升過(guò)程,相較于雷火神針要緩和得多,如果沒(méi)有撤去熱源的話,曲線會(huì)持續(xù)穩(wěn)定在一個(gè)近似峰值的水平上下波動(dòng)。雷火神針燃燒曲線在初期迅速上升,達(dá)到峰值后略微下降,在低于峰值的水平線附近上下波動(dòng)。這種升溫曲線也能說(shuō)明,雷火神針如果像清艾條一樣以溫和灸的形式投入臨床,可能在持續(xù)穩(wěn)定輸出方面不及清艾條。

實(shí)驗(yàn)2中,當(dāng)下壓力在9.8N以內(nèi)時(shí),雷火神針能發(fā)揮較好的深透特性,但當(dāng)力度達(dá)到9.8N或以上時(shí),雷火神針和清艾條在熱量的輸入和熱量在組織中的傳遞效率差異變得不明顯。

我們推測(cè)原因可能出現(xiàn)在淺層,首先是不同壓力帶來(lái)的差異,壓力增大使得艾條燃燒端與布料接觸更緊實(shí)而充分,對(duì)空氣的隔絕作用更強(qiáng),燃燒中的外層內(nèi)容物迅速熄滅,形成比壓力較小條件下所成更厚的灰燼層,一方面減少了熱的輸入量,一方面阻隔了內(nèi)部未熄滅部分的熱量輸出。壓力增加后,按壓點(diǎn)下陷更明顯,使焰端與通道2距離靠近,使得燃燒溫度較高的雷火神針對(duì)通道2的加熱作用變得明顯。

其次是艾條種類帶來(lái)的差異,在實(shí)踐中,雷火神針在按壓后形成的灰燼層比清艾條要厚、密,這也可能導(dǎo)致熱量無(wú)法像清艾條組那樣充分地傳遞出來(lái),而被封存在內(nèi)部,減緩燃燒甚至熄滅。

因此,以9.8N以下的操作力度可以較好地發(fā)揮雷火神針的優(yōu)勢(shì),即將熱量深透進(jìn)組織較深的部位,應(yīng)該是臨床較為適宜的壓力,通常實(shí)踐中我們認(rèn)為合適的下壓力度(10N左右)對(duì)于雷火神針實(shí)按灸來(lái)說(shuō)可能大了一些。

3.5不足及展望

由于生物體的組織層次和厚度及組織類型的差異性,可能會(huì)影響熱傳導(dǎo)。因此,在實(shí)驗(yàn)中需要在相同的生物體上進(jìn)行,但是由于保鮮保水等原因,反復(fù)在相同生物體上的實(shí)驗(yàn),也會(huì)造成實(shí)驗(yàn)誤差。

熱電偶容易受環(huán)境噪音以及實(shí)驗(yàn)者氣息等因素的干擾。只能盡可能做到環(huán)境恒溫和空氣靜止。

實(shí)驗(yàn)由人工及自制裝置控制變量,存在少許摩擦力,對(duì)壓力有影響。

未能深究雷火神針性能變化的壓力臨界值。

還需要對(duì)影響因素作更加精細(xì)的觀察和比較研究。

4　小結(jié)

通過(guò)實(shí)驗(yàn),初步揭示了雷火神針在施灸過(guò)程中的熱傳導(dǎo)特性和規(guī)律,發(fā)現(xiàn)其在傳熱上具有集中區(qū)域和滲透力強(qiáng)的特性,熱傳遞速率和深度較清艾條有明顯優(yōu)勢(shì)。雷火神針將藥艾、按壓動(dòng)作整合入施灸過(guò)程,提高了燃燒的最高溫度,同時(shí)也使熱量更深地傳遞。雷火神針實(shí)按灸的傳熱效果還受按壓力大小、隔物材質(zhì)等因素的影響。

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【中圖分類號(hào)】R2-03

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

DOI:10.13460/j.issn.1005-0957.2016.06.0745

文章編號(hào):1005-0957(2016)06-0745-06

收稿日期2015-12-28

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81373750);江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201310315020Z)

作者簡(jiǎn)介:薛昊(1992-),男,2011級(jí)本科生,Email:rzsg17xh@163.com

通信作者:張建斌(1967-),男,副教授,研究方向?yàn)獒樉睦碚摰默F(xiàn)代研究,Email:zhangjianbin@njutcm.edu.com

Experimental Study of the Heat Transfer Characteristics of Thunder-fire Wonder Moxibustion

XUE Hao,GUO Jing,ZHAO Zhan-hao,WU Hong-da,CHANG Qing-yu,YU Zhi,ZHANG Jian-bin.
Nanjing University of Traditional Chinese Medicine Second School of Clinical Medicine,Nanjing 210029,China

[Abstract]Thunder-fire wonder moxibustion is one of pressing moxibustion therapies and has a very good therapeutic effect on limb pains,furuncle-carbuncle and cold syndrome.To reveal the mechanism of clinical action of ancestors’thunder-fire wonder moxibustion and seek the physical basis of its therapeutic advantage,this study,by a series of experiments,compared heat transfer regularities of thunder-fire wonder moxibustion versus pure moxa stick in simulated biological tissues under different conditions,preliminarily revealed heat radiation and heat transfer regularities of thunder-fire wonder moxibustion,tried to find pressing strength suitable for clinical operation of pressing moxibustion and had thoughts about changes in the clinical operation of past dynasties.

[Key words]Thunder-fire wonder moxibustion;Thunder-fire wonder moxibustion therapy;Pressing moxibustion;Moxa stick moxibustion;Heat transfer;Physics