CN100522095C - 一种双波长激光治疗机 - Google Patents

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Abstract

一种双波长激光治疗机，涉及激光医疗设备，包括Er:YAG晶体、泵浦系统、耦合透镜、光纤和发射波长为645-990nm的激光器，其特征在于：利用Er:YAG晶体辐射与水吸收峰相对应的2940nm波长激光和发射波长为645-990nm的激光组合成双波长激光治疗机；645-990nm激光和2940nm激光经耦合透镜耦合入光纤，这样实现645-990nm和2940nm两种波长的激光在同一根光纤中传输。

Description

一种双波长激光治疗机
技术领域
本发明涉及激光医疗设备。
背景技术
最近几年，固体激光在医疗方面的应用有很大的进展。早期许多固体激光医疗机基本上都是用掺Nd：3+激光晶体做激光工作物质产生近红外波长激光，如：1064nm、1079nm、1319nm、1338nm、1341nm等。
众所周知，通过应用接近生物组织中水吸收峰的近红外波长可以提高组织的切割效率，减少热损伤。最近，许多研究机构都在研究掺Er：3+激光晶体产生的激光在医疗方面的应用。由于Er:YAG激光晶体可以产生2940nm波长的激光，这个波长与生物组织中水吸收峰重合，这样激光医疗系统在组织切割方面，Er:YAG激光治疗机具有很大的优势。水对Er:YAG激光波长2940nm的吸收系数大于3000cm-1，比Ho:YAG激光波长2100nm的吸收要大两百多倍，而比波长为1064nm的Nd:YAG激光的吸收要大一万多倍！生物细胞中70％以上(有的高达90％)均为水分，2.94μm的Er:YAG激光是极易为水分子吸收的激光器品种，可以用较小的能量取得较大的作用效果。这一优越性是其它波长所不及的，利用它可以进行极为精确的切割和软组织切除手术。然而Er:YAG激光具有特殊的生物物理效应：3μm辐射与水饱和的生物组织相互作用的性质相当于有限体积的瞬时加热，在该体积内压强升高，伴随物质(如血液)由切口处涌出，不产生血凝现象，不能够止血，这样容易造成伤口流血过多而感染。而用645-990nm激光照射组织时，组织表面由于细胞质的蒸发而皱缩，表面以下的结构由于受热而凝固，皱缩的表面结构和较深的凝固层将共同引起血管的收缩，这样645-990nm激光具有优良的组织凝固和止血效果。
根据这两种激光治疗机的激光波长在生物组织中的特性，我们将这两种波长的激光组合在一起，发明出一种双波长激光治疗机。这种双波长激光治疗机既具有激光切割、气化速度快的优点又具有良好的凝固、止血效果。
发明内容
本发明的目的就在于公开一种双波长的激光治疗机，它既具有激光切割、气化速度快的优点又具有良好的凝固、止血效果，相信这种治疗机会有较好的市场前景。
它是由2940nmEr:YAG激光和645-990nm激光组合而成的。经过以蓝宝石晶体或氟化物玻璃为基片的透镜耦合，实现单光纤同时传输2940nm和645-990nm的激光系统。
一种双波长的激光治疗机，其特点是该治疗机依光传播方向为序依次包括645-990nm激光器、2940nmEr:YAG激光器及其泵浦源、耦合透镜和传输光纤。所说的645-990nm激光器是半导体激光器、固体激光器和气体激光器；
所说的2940nmEr:YAG激光器，它是在灯(氙灯或氪灯)为泵浦源或以半导体激光器为泵浦源下，在连续、脉冲、声光或电光调Q工作方式下，采用Er:YAG为激光激活介质产生粒子数反转储能。Er:YAG激光晶体及激光治疗机具有以下结构(见附图)：在激光晶体的两个端面上镀膜，一端面镀成对2940nm光全反，另一端面镀成对2940nm部分输出，使激光晶体直接构成谐振腔，两端面镀上645-990nm光增透膜，这样就可以避免2940nm的光对普通谐振腔的腔内水汽的吸收，提高激光效率；
所说的泵浦源包括能连续改变输入能量或功率的脉冲宽度适当的脉冲驱动源或连续驱动源和作为泵浦灯的氙灯或氪灯及半导体。
所说的耦合透镜是蓝宝石晶体或氟化物玻璃作为基片，这种材料对2940nm的光波透过损耗较小；
所说的光纤是蓝宝石或氟化物玻璃光纤。一般石英光纤对2940nm光波透过率很小，而对645-990nm光波透过损耗较小；我们发现蓝宝石及氟化物玻璃光纤对500nm-4000nm波长的光的损耗均较低，这样所述波段范围内的光通过这种光纤时透过损耗都较小，所以我们的2940nm激光和645-990nm激光可以在同一根光纤中实现传输。将谐振腔输出的相应波长激光通过耦合透镜会聚到所述光纤一端，经过光纤导光，通过与所述光纤另一端将所述相应波长激光照射到所需治疗病灶部位，对病灶进行治疗。
上述激光治疗机采用发射波长为645-990nm的半导体激光器，直接置于Er:YAG激光晶体的一端，与2940nm激光同光路，而且装置仅用一台自循环冷却系统，大大缩小了系统的体积。
附图说明：
附图是本发明灯泵浦Er:YAG2940nm及645-990nm双波长激光治疗机实例的构成图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：
附图中1是Er:YAG晶体，2是泵浦用氙灯或氪灯，3是滤去泵浦灯紫外辐射的滤光管，4是紧包式椭圆型或圆型聚光腔，5是发射波长为645-990nm的半导体激光器，6是自循环冷却装置，7是电源，可以是从0连续增加到1200伏，工作频率在1-50赫兹可调的开关电源，或可以是输出电流从0连续增加到30安培的连续电源，8是耦合会聚透镜，其特征是选用2940nm、645-990nm光具有高透过率的蓝宝石晶体，9是500nm-4000nm光均是低损耗的氟化物玻璃光纤。
启动激光后，医务人员可以根据病情的实际情况，改变电源的储能和半导体泵浦源的工作电流，使从光纤输出的2940nm和645-990nm的激光具有一定比率的激光能量或功率以达到切割和止血的最佳效果，光纤可以全方位的转动，这样可以直接对病灶实施照射、气化、切割、凝固和止血，对病灶进行治疗。

Claims (6)

1.一种双波长激光治疗机，包括Er：YAG晶体、泵浦系统、耦合透镜、光纤和发射波长为645-990nm的激光器，645-990nm激光器直接置于Er：YAG激光器晶体的一端，与2940nm激光同光路，其特征在于：利用Er：YAG晶体辐射与水吸收峰相对应的2940nm波长激光和发射波长为645-990nm的激光组合成双波长激光治疗机；645-990nm激光和2940nm激光经耦合透镜耦合入光纤，这样实现645-990nm和2940nm两种波长的激光在同一根光纤中传输。
2.如权利要求1所述的激光治疗机，其特征在于：该治疗机包括能够低损耗同时传输645-990nm激光和2940nm激光的蓝宝石或氟化物玻璃光纤。
3.如权利要求1所述的激光治疗机，其特征在于：该治疗机包括将谐振腔输出的相应波长激光会聚到所述光纤一端的耦合透镜，该耦合透镜用蓝宝石晶体或氟化物玻璃作为基片。
4.如权利要求1所述的激光治疗机，其特征在于：645-990nm的激光器是半导体激光器。
5.如权利要求1所述的激光治疗机，其特征在于：645-990nm的激光器是固体激光器。
6.如权利要求1所述的激光治疗机，其特征在于：645-990nm的激光器是气体激光器。
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