CN100374172C - 低强度半导体激光治疗仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光治疗仪，该治疗仪是便于携带的、适合家庭或个人应用的、利用650nm半导体激光点光源的低强度半导体激光鼻腔照射治疗仪，通过使用该治疗仪对鼻腔进行照射，可改变人体血液流变性质，改善人体微循环。具体地，本发明的半导体激光治疗仪主要由主机体、激光导光线和鼻头组成；该治疗仪采用微处理器控制，其电路系统包括激光功率控制电路和激光功率检测反馈电路，可有效地增强系统的可控功能，控制激光恒功率输出。

Description

低强度半导体激光治疗仪

技术领域

本发明涉及一种医疗仪器，特别涉及一种用于改变人体血液流变性质的低强度半导体激光治疗仪，以及用于该治疗仪的驱动半导体激光电路，应用该电路使本发明的激光治疗仪可以恒功率输出激光，使激光治疗仪的性能更稳定。将该治疗仪用于鼻腔照射时可在较短时间内改变人体血液流变性质，改变红细胞的变形能力，使血液粘度降低。

背景技术

自激光问世以来，其在医学领域已经得到广泛的应用。其中一种重要应用就是将其用于改变人体血液流变性质。

近年来，非传染性慢性疾病，如冠心病，糖尿病，高血压，高血脂症等越来越多，它们已成为致死、致残的主要原因，且均与血栓形成或栓塞有关。血液淤积、血管损伤和血液高凝状态是发生血栓的三联症。所以，预防和治疗血栓必须从三方面入手，即预防血液淤积、预防血管损伤和预防高凝状态。血液粘度主要是红细胞的聚集能力、变形能力以及血小板的聚集能力和纤溶系统决定的，而低强度激光照射血液，可以显著地影响上述功能，使血液粘度降低，血液流变性质得到改善。

低强度激光对红细胞的作用主要是：

1、低强度激光照射可改变红细胞的变形能力恢复正常的极性，提高解聚能力增加卟啉产生使血红蛋白增高。

2、低强度激光照射红细胞可提供一些生物信息，从而产生一系列生物效应：能提高红细胞膜纳钾泵ATP酶的活性，增加红细胞内ATP含量能激发血卟啉类物质，导致血红蛋白活性增加能提高红细胞内过氧岐化酶(SOD)的水平，有利于消除缺氧或疾病时产生的大量自由基。能使红细胞中胆固醇/磷脂的比值趋向正常化，使膜稳定性提高，从而恢复红细胞的变形能力。红细胞中有多种与糖醇解有关的酶，低强度激光射能使红细胞有足够的能源。

3、低强度激光照射对其它血液细胞及其它有形成分的生物效应包括：

低强度激光照射血液后，由于血液中超氧岐化酶(SOD)增高，可以增加血细胞的吞噬能力，提高人体免疫能力。

低强度激光照射血液后，能使血小板聚集率下降、能增强纤溶系统。

评价指标包括：纤维蛋白质(FBG)含量；纤溶酶及激光抑制剂(PAI)活性；组织型纤溶酶及激活物(t-PAI)活性；纤维蛋白降解物(FDP)含量。

低强度激光照射血液后，能使以上前二者降低，后二者增高，从而预防血管内血栓的形成。

4、能降低5-羚色胺的含量，提高组织疼痛阀值；同时，促使血浆β-内啡肽的含量提高，从而发挥镇痛效果。

5、使血液中的中分子物质吸收光量子，分子处于激发态，从而使中分子物质裂解或降解。

自1971年中分子物质作为尿毒症的本源性物质的假说得到证实以来，现已证实中分子物质与肝昏迷，毒血症，心肌梗死等多种疾病的发生有关。同时中分子物质还能抑制血红蛋白的合成，抑制糖原异生和DNA合成，抑制白细胞的游走和吞噬活性；抑制成纤维细胞的增值，抑制体液免疫及细胞免疫，抑制多种酶的活性，由于体内多种酶受到抑制，从而导致糖，脂肪，蛋白质和能量代谢障碍，阻碍生物膜的运送机能，中枢神经系统，离子运送障碍是中分子的神经毒性作用的可能机制之一。激光照射有益于中分子物质参与的病理过程的治疗，包括尿毒症、肝昏迷，毒血症，心肌梗死等疾病的治疗。

低强度激光血液照射最初是采取氦氖激光照射自体血回输的方法，由于需把患者血液抽出，体外对血液照射后再回输，不但必须有采血设备而且无菌条件要求高，不利于广泛开展。

1984年，国内外曾使用静脉血管内照射，为低能量氦氖激光在临床上应用开辟了一个新途径。1990年我国引进此项治疗时，也是采取血管内照射的方法，但该方法是一种创伤性的方法，尤其是对中老年人较为脆弱的血管损害更为严重，并且需专业医护人员操作，治疗费用较高。

近年来，利用低强度激光治疗仪，采用医用低强度激光通过鼻腔照射，向血液中注入单色低能量激光，可改变人体血液流变性质，治疗各种与上述指标相关的疾病。

低强度激光治疗仪的创新意义，在于通过激光照射鼻腔对降低全血浆粘度，降低血小板聚集及斜率有明显效果。低强度激光治疗仪采用医用低强度激光通过鼻腔照射，向血液中注入单色低能量激光，促使血中的溶浊脂肪层和胆固醇的酶体如脂蛋白酶、胆固醇转换酶等数量增加，从而剥去了包裹在红细胞外面的脂肪层，有效地恢复了它的通气能力，提高红细胞的携氧功能，同时，红细胞表面包裹层被剥离，恢复红细胞表面的负电荷量，加大相互间排斥力，使原来聚集成红细胞分散开。还可使血液中的蛋白质(酶和其它功能蛋白质)分子构象发生改变，通过换能性的光化学作用使机体产生一系列的生物效应。激光照射刺激鼻腔内的交感神经和副交感神经，可使鼻粘膜血管收缩、扩张，从而反射性引起颅内血循环和全身血液微循环的改善。低强度激光血液照射可改变人体血液流变性质，能改善多种酶的功能、降低血脂，对有上述指标劣化引起的头痛，头晕，胸闷，乏力等症状有较好的改善作用；通过激光照射鼻腔对于改善人体微循环有明显功效，对与血液循环有关的冠心病、高血压、高血脂、糖尿病、脑中风、脑梗塞等有一定的抑制和改善作用。

目前市场上已经有面向家庭的低强度半导体激光治疗仪，但是其性能都存在一些问题.例如中国专利申请CN00133615.0公开了一种半导体激光鼻腔照射治疗仪，该治疗仪由半导体激光器和控制电路组成，工作波长650nm，工作电压为直流电2.4V。但该专利的激光治疗仪的电路系统不够完善，不能保证得到恒功率输出的激光，且其配套系统也不够完善。

另外，为了确保使用卫生和安全，通常此类治疗仪用于插入鼻腔的鼻腔导入体必须是一次性使用的，因此而提高了治疗成本。

本发明的目的是提供一种性能更理想的非创伤性的、价格低廉的、能面向个人和家庭的、利用650nm半导体激光点光源的低强度半导体激光鼻腔治疗仪。该治疗仪具有良好的控制和调节功能，可控制激光恒功率输出，具备显示功能，且体积小，使用方便。通过用激光照射鼻腔来降低全血浆粘度，降低血小板聚集及斜率，对由于上述指标劣化引起的头痛，头晕，胸闷，乏力等症状有较好的改善作用；通过激光照射鼻腔对于改善人体微循环有明显功效，对与血液循环有关的冠心病、高血压、高血脂、糖尿病、脑中风等有一定的抑制和改善作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种便于携带的、适合家庭或个人应用的半导体激光治疗仪，使用650nm半导体激光的点光源，工作电压为直流电2.4V。通过使用该治疗仪对鼻腔进行照射，可改变人体血液流变性质，改善人体微循环。

更具体地，本发明的目的是提供一种低强度半导体激光鼻腔照射治疗仪，该治疗仪主要由主机体或称治疗仪盒、激光导光线或称激光耦合线和鼻头组成。其中激光耦合线的一端与鼻头相连，另一端通过设置于治疗仪盒体上的激光连接口与治疗仪盒相连。所述的激光连接口通常设置在治疗仪盒体某一侧面的适当位置。

所述的治疗仪主机体至少应该包括：LCD显示器窗口、电子电路板盒、电池盒、开关按钮、充电器接口、激光连接口以及与治疗控制有关的辅助配件，例如与治疗控制相关的选择按钮或开关按钮等。其中电池盒通常包括电池槽和电池槽盖。另外，主机体上还可包括一些选择性部件，如功率选择键和治疗启动键等。以结构紧凑、使用方便和/或美观为原则，其中所述的开关按钮、充电器接口、激光连接口、功率选择键和治疗启动键等接口、按钮或按键可设置在盒体的适当位置，例如设置在该盒体侧面的某一部位，并且可将数个功能部件设置在相同或不同的侧面。

所述的主机体的电子电路板盒内装有激光治疗仪的全部电路系统，该电路系统包括电源控制电路、电源检测电路、充电电路、LCD显示控制电路、按键控制电路、MCU主控制电路、激光功率控制电路和激光功率检测反馈电路等，本发明的电路系统采用单芯片控制，外围电路相对简单。

本发明的控制电路由LCD驱动模块(1)、激光功率控制和驱动模块(2)、按键控制模块(3)、激光功率检测和电源管理模块(4)组成。MCU(U1)内置LCD驱动功能直接连接LCD，用于系统显示功能。

在本发明的电路系统中，微处理器MCU(U1)可直接驱动LCD功能，采用直接按键扫描电路连接K1、K2、K3和多个发光二极管，例如使用三个二极管组成按键扫描模块，MCU通过电压比较器检测系统电源电量。MCU(U1)通过两个I/O口连接电位器VR1～VR3和三极管Q2、Q3组成激光功率控制电路，用于输出不同的激光功率控制信号；所述的激光功率检测反馈电路检测所述激光功率控制电路所输出的激光功率控制信号，然后将该激光功率控制信号进行运算放大和功率放大后输出激光驱动信号，实现激光的恒功率输出；在进行治疗操作时，使用者可通过功率选择按钮选择所需的治疗功率，例如选择3、4或5mw的功率，以确保患者得到良好的治疗效果。

MCU(U1)连接电压比较器等电路组成电源检测控制电路。

本发明电路系统的特征是：

1、该电路中采用了电源闭环反馈检测电路原理，能更可靠的控制激光输出。由于电源电压不稳定会造成激光输出功率不稳定，影响设备的性能。采用本发明的电源闭环反馈检测电路，MCU可实时采集电源电量数据，控制激光恒功率输出。

2、由于本发明的激光治疗仪电路系统包括了充电电路，因此本发明的治疗仪可使用充电电池作为电源。当电池电压下降时，本发明的治疗仪本身可作充电器使用。当然，用户也可以使用市场上买到的标准电池作为电源。

其中所述的充电电路可采用充电器通常使用的电路。

所述的激光耦合线或称为激光导光线是电流导线。

所述的鼻头包括鼻头体、螺纹连接件和鼻腔导入体，并可选择性地包括鼻夹等辅助组件。所述的鼻头体是保护激光器的套件，其中配置有半导体激光发生器和玻璃凸镜。所述的半导体激光发生器是可发射低强度650nm激光的激光发生器，所发射的激光通过玻璃凸镜被聚焦成点光源。临床试验证明，点光源对人体细胞光能效应更有效。所述激光器的一端连接鼻腔导入体，另一端连接激光导光线。所述的鼻腔导入体用于插入鼻腔，对鼻腔进行照射，将光源传输照射至正确的鼻咽膜部位；该鼻腔导入体内植入专用的导光光纤，并且可以是适于插入鼻孔的任何形状，例如圆柱形。为方便使用，优选将鼻腔导入体制成易于插入鼻孔的形状或大小，例如与鼻孔相似并略小的大小和形状。该鼻腔导入体可以适当的方式，例如以插入或螺纹连接的方式，优选以插入的方式与螺纹连接件相连，并通过螺纹连接件与鼻头体部分连接，形成鼻头整体。所述的辅助组件鼻夹对鼻腔导入体的固定具有辅助作用，有利于治疗中患者头部的活动。

为确保使用卫生，本发明激光治疗仪还配备了无菌软胶套，用于套装在所述的鼻腔导入体外壁。所述的无菌软胶套用符合医学要求的软质材料制成，如乳胶制的无菌软胶套。其形状可以是简单的圆筒形，优选其外形是可与鼻腔导入体的外壁紧密配合的形状和大小。它可以是能够多次使用的，也可以是能够随时更换、一次性使用的无菌软胶套，以确保使用卫生和不会发生交叉感染。

本发明激光治疗仪的部件鼻头和鼻头套的形状可参见本申请人的外观设计专利申请200530021694.9。

本发明的激光治疗仪应用无菌软胶套作为鼻腔导入体的保护套，因此，该鼻腔导入体本身就没有必要是一次性使用的。从而克服了现有技术中将鼻腔导入体本身制成一次性使用的产品所带来的成本提高的缺陷。

本发明的激光治疗仪采用单侧鼻头照射，用户可由系统提示每15分钟切换治疗位置。

本发明的激光治疗仪可提供多功率选择，如3、4或5mw的功率选择，以确保患者得到良好的治疗效果。

本发明的低强度激光治疗仪采用了微处理器(MCU)控制系统，可提供安全可靠的治疗操作。系统中增加了电源电量检测模块和激光功率检测反馈电路，有效的增强了系统的可控功能。

本发明的激光治疗仪把低强度650nm半导体激光聚焦成点光源照射鼻腔，照射30分钟左右即可改变人体血液流变性质，改变红细胞的变形能力，降低血液粘度。本发明的治疗仪使用简单方便，治疗时只需将鼻腔导入体插入鼻孔内，并选择适当的功率机械照射即可，照射15分钟时，治疗仪会提示患者更换治疗位置。

本发明激光治疗仪的优越性是：

1、本发明的低强度激光治疗仪采用了恒功率650nm激光，并通过凸镜等装置使光源聚焦成点光源，临床证实点光源对于人体细胞光能效应更有效。

2、本发明的激光治疗仪内部采用电源闭环反馈检测电路原理，能更可靠的控制激光输出。由于电源电压的不稳定会造成激光输出功率不稳定，影响设备的性能。采用电源闭环反馈检测电路，MCU实时采集电源电量数据，控制激光恒功率输出，并且可以调节和选择适当的治疗功率。

3、本发明的激光治疗仪应用无菌软胶套作为鼻腔导入体的保护套，因此，鼻腔导入体本身就没有必要是一次性使用的。从而既保证了使用卫生，又降低了成本。

4、本发明的激光治疗仪具有LCD显示屏，该显示屏可动态显示治疗功率、治疗时间、电源电量和充电动态指示等，方便用户操作。

5、由于该仪器的电路系统配备有充电电路，因此用户既可采用标准电池作为电源，也可采用充电电池作为电源。该治疗仪的显示屏可动态显示电源电量，在进行充电电操作时，还具有充电动态指示功能。

6、本发明的激光治疗仪体积小，外观美观，只用三个按钮即可控制整个治疗过程，而且控制灵活，用户在治疗过程中如果发生其他事情可随时中断治疗。

附图说明

下面参照附图描述本发明的具体实例。

图1是本发明半导体激光治疗仪实例的示意图，其中显示了本发明半导体激光治疗仪的基本构成。

图2是上述半导体激光治疗仪主机体背面的示意图，其中显示了由该治疗仪背面可见的治疗仪主要部件。

图3是本发明低强度激光治疗仪的电路图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明半导体激光治疗仪的构成。

图1的半导体激光治疗仪示意图是本发明激光治疗仪的一个具体实例。该治疗仪的主要组成部件是：主机体1、激光导光线2和鼻头3；由激光导光线将主机体与鼻头连接而形成一体。图中还显示了用于套在鼻腔导入体外壁的无菌软胶套4。

图2是上述半导体激光治疗仪实例的背面示意图，其中显示了由该治疗仪背面可见的治疗仪主要部件。

如图1和2所示，本发明的激光治疗仪主机体盒体包括的主要部件是电子电路板盒12和电池盒11，在该盒体的正面有LCD显示屏5，所述的显示屏可动态显示治疗功率、治疗时间、电源电量和充电动态指示等，便于控制治疗时的操作。该治疗仪盒体上的连接接口包括激光连接口9和充电器连接口10，两种接口均配置于治疗仪顶部。前者可与充电电源相连，用于为充电电池充电；后者通过激光导光线连接主机体与鼻头，使之相连而形成一体。该治疗仪主机体盒体上配置的各类按钮或选择键包括开关按钮6、功率选择按钮7和启动按钮8，三种按钮均配置于该治疗仪的一侧。

图1还给出了本发明治疗仪的主要部件鼻头的结构示意图。其中显示了鼻头的基本组成，所述的鼻头的基本构成包括鼻头体3-1、螺纹连接件3-3、鼻腔导入体3-4和鼻夹3-2，所述的鼻头通过激光导光线与治疗仪主机体相连。

所述的鼻头体是保护激光器的套件，其中配置有半导体激光发生器和玻璃凸镜。所述的半导体激光发生器可发射低强度650nm激光，所发射的激光通过玻璃凸镜被聚焦成点光源。用于插入鼻孔的鼻腔导入体的关键部分是一根贯穿其中的导光光纤，用于传输激光；该鼻腔导入体以插入式与螺纹连接件相连，并通过螺纹连接件与鼻头体部分连接，形成照射鼻腔用的鼻头整体。在螺纹连接件与鼻头体之间还配备了将该鼻头体和患者的鼻子固定的鼻夹，使用该鼻夹有利于治疗中患者头部的活动。

本发明的激光治疗仪还配备了用于套在鼻腔导入体外壁的无菌软胶套4，该无菌软胶套由乳胶制成，其形状与大小是可与鼻腔导入体的外壁紧密配合，该无菌软胶套可随时更换，以确保使用卫生和不会发生交叉感染。

本发明激光治疗仪的全部电路系统装在所述主机体的电子电路板盒内，图3给出了本发明激光治疗仪的电路图，该电路系统包括电源控制电路、电源检测电路、充电电路、LCD显示控制电路、按键控制电路、MCU主控制电路、激光功率控制电路以及激光功率检测反馈电路。

如图3所示，本发明低强度半导体激光治疗仪的电路系统设计主要可分为以下几大模块：

框图(1)----LCD驱动模块；

框图(2)----激光驱动和功率控制模块；

框图(3)----按键扫描模块；

框图(4)----激光功率检测和电源管理模块。

图中，MCU(U1)内置LCD驱动功能直接驱动LCD，通过框图(1)中所示数据线组成LCD显示电路，用于系统显示功能；

MCU(U1)采用直接按键扫描电路连接K1、K2、K3和3个发光二极管组成按键扫描电路；

MCU(U1)连接电压比较器等电路组成电源检测电路和电源控制电路，用于检测系统电源电量；

MCU(U1)通过其两个I/O口连接三极管Q2、Q3和电位器VR1～VR3和组成激光功率控制电路，用于输出不同功率的激光功率控制信号；

所述的激光功率检测反馈电路包括运算放大器U2、三极管Q1和电位器VR4，所述运算放大器U2的负输入端检测所述激光功率控制电路的电位器VR1的一端输出的激光功率控制信号，将该激光功率控制信号经运算放大器U2进行运算放大，然后通过三极管Q1进行功率放大之后，从三极管Q1的集电极经电位器VR4输出所述激光驱动信号。

在进行治疗操作时，使用者可通过设置在治疗仪上的功率选择按钮选择所需的治疗功率。

本发明的低强度激光治疗仪采用了微处理器(MCU)控制系统，因此可提供安全可靠的治疗操作。系统中增加了电源电量检测模块和激光功率检测反馈电路，可有效的增强系统的可控功能，保证该激光治疗仪具有稳定的性能。

由于本发明的激光治疗仪电路系统包括了充电电路，因此本发明的治疗仪可使用充电电池作为电源。当电池电压下降时，本发明的治疗仪本身可作充电器使用。当然，用户也可以使用市场上买到的标准电池作为电源。

以上已经详细描述了本发明的实施方案，对本领域技术人员来说显然可以做很多改进和变化而不会背离本发明的基本精神，所有这些变化和改进都被认为是本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体激光治疗仪，该激光治疗仪包括主机体、激光导光线和鼻头，该治疗仪的电路系统包括电源控制电路、电源检测电路、充电电路、LCD显示控制电路、按键控制电路、MCU主控制电路和电源电量检测模块，其特征在于：

该治疗仪的电路系统还包括激光功率控制电路和激光功率检测反馈电路，可增强系统的可控功能，控制激光恒功率输出；其中，

所述的MCU主控制电路为整个电路系统的微处理器控制单元，所述MCU主控制电路的两个I/O口通过连接至三极管Q2、Q3以及电位器VR1～VR3组成激光功率控制电路，用于输出不同的激光功率控制信号；

所述的激光功率检测反馈电路检测所述激光功率控制电路所输出的激光功率控制信号，然后将该激光功率控制信号进行运算放大和功率放大后输出激光驱动信号，实现激光的恒功率输出。

2.按照权利要求1的半导体激光治疗仪，其特征在于，所述的激光功率检测反馈电路包括运算放大器U2、三极管Q1和电位器VR4，所述运算放大器U2的负输入端检测所述激光功率控制电路的电位器VR1的一端输出的所述激光功率控制信号，该激光功率控制信号经运算放大器U2进行运算放大，然后通过三极管Q1进行功率放大之后，从三极管Q1的集电极经电位器VR4输出所述激光驱动信号。

3.按照权利要求1的半导体激光治疗仪，其特征在于该激光治疗仪具有功率选择功能。

4.按照权利要求1的半导体激光治疗仪，其特征在于该激光治疗仪可采用充电电池或标准电池作为电源。

5.按照权利要求1的半导体激光治疗仪，其特征在于该治疗仪是将恒功率650nm的激光通过凸镜使光源聚焦成点光源，并将其照射至正确的鼻咽膜部位。

6.按照权利要求1的半导体激光治疗仪，其特征在于该激光治疗仪采用单鼻头照射，并可在适当的时间通过系统提示切换治疗位置。

7.按照权利要求1的半导体激光治疗仪，其特征在于该激光治疗仪具有动态显示功能，可动态显示治疗功率、治疗时间、电源电量和指示充电动态。

8.按照权利要求1的半导体激光治疗仪，其中所述鼻头包括鼻头体、螺纹连接件和鼻腔导入体；所述的鼻头体是保护激光器的套件，其中配置有半导体激光发生器和玻璃凸镜，可发射低强度650nm的激光并通过玻璃凸镜将所发射的激光聚焦成点光源；所述的鼻腔导入体用于插入鼻腔，对鼻腔进行照射，将光源传输照射至正确的鼻咽膜部位；该鼻腔导入体可以常规的方式与螺纹连接件连接，并通过螺纹连接件与鼻头体部分连接，形成鼻头整体；所述的鼻头还可以包括鼻夹，用以将所述的鼻头和使用者的鼻子固定。

9.按照权利要求8的半导体激光治疗仪，其特征在于所述的鼻头的部件鼻腔导入体被制成易于插入鼻孔的形状或大小，在其中央植入一根贯穿其中的导光光纤，用于传输激光。

10.按照权利要求1的半导体激光治疗仪，其特征在于该激光治疗仪用于插入鼻孔的鼻腔导入体可套装能够随时更换、一次性使用的无菌软胶套。

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