CN101185793A - 芯片集成led在光动力肿瘤治疗中的应用及治疗设备 - Google Patents

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Inventor
徐岩
刘先成
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Lifotronic Technology Co., Ltd.
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XU YAN LIU XIANCHENG
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Abstract

本发明公开了一种芯片集成LED在光动力肿瘤治疗中的应用，及其芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，配合光敏剂可用于肿瘤的光动力治疗。设备包括芯片集成LED，聚光器、散热器、光纤、电源等。采用芯片集成LED及聚光器使光纤末端光输出＞2000mw，LED替代激光二极管使治疗体内肿瘤成为可能，并大大降低了设备成本。

Description

芯片集成LED在光动力肿瘤治疗中的应用及治疗设备
技术领域
本发明涉及多芯片集成大功率LED(本文简称为芯片集成LED)在光动力肿瘤治疗中的应用，以及芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备。
背景技术
光动力治疗癌症在临床中以取得明显的效果，逐渐成为治疗肿瘤的主要方法之一。目前光动力治疗中使用的光源多为波长630nm的激光光源，LED作为激光的替代光源在皮肤肿瘤及鲜红斑痣中已有应用，但所有的LED在光动力的中的使用均限于皮肤及肉眼可见部位。专利号ZL200520108617.1、ZL98122566.7、ZL200620042286.0、申请号02811553.8、申请号200580027021.1等，上述专利把小功率LED作为面阵排列或聚焦到某一小面积，作为皮肤的光动力治疗设备，其缺点是所有设备均只能用于皮肤治疗，不能用体内肿瘤的治疗。
申请号200510009880.X，把发光二极管做成平面矩阵，再经透镜阵列及石英透镜两次整形，把光汇聚到光纤中。这种方法不具有实际临床治疗意义，原因是发光二极管所发生的光为半球面形状，经透镜整形时其光损失严重，技术上传统LED的发光光效率为10％左右，即1W的LED发光光功率为100mw，如再加上透镜损失，经透镜后的光功率为小于100mw，一个4W的发光二极管阵列实际光输出应小于400mw。同时二极管阵列的面积不能任意扩大，因为透镜的尺寸是有限的。
在医学临床应用中，要求光纤的未端光功率要大于2000mw才能激活光敏剂杀死肿瘤细胞，如英国产激光光动力设备Diomed 630，德国产激光光动力设备CeralasPDT等所有光纤未端输出到2000mw以上。
综上所述，上述专利中所使用的发光二极管用于光动力治疗，仅限于皮肤表面肿瘤，不能用于体内肿瘤治疗，激光二极管可用于体内治疗但设备成本太贵，限制了其广泛应用。
芯片集成LED(单个功率＞25w)现已问世，因其体积小、光功率密度大、照射面大将是取代普通LED和白炽灯、卤钨灯的新一代照明设备，并且已出现了若干照明用相关专利。到目前为止，人们对芯片集成LED的认识均停留在照明上的应用，称为第四代半导体照明光源。却未想到将其应用到光动力治疗领域中，以拓展光动力治疗应用范围和疗效。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种芯片集成LED用于光动力肿瘤治疗的应用，以及芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备。本发明与激光光动力设备相比，结构简单、成本低廉、设备轻巧、利于推广，而治疗效果完全满足治疗要求，可替代激光光动力设备进行人体内部肿瘤治疗。
芯片集成LED在光动力肿瘤治疗中的应用。
所述芯片集成LED与聚光器、散热器、外壳组装成光源头，再与光纤连接，光纤的另一端连接光头，聚光器把芯片集成LED面上发光光线汇聚到光纤中，光线经光纤导入人体内，通过光纤末端的光头对病灶照射，配合光敏剂药物，进行肿瘤治疗，适应症包括：体内肿瘤、老年性眼底黄斑、光角化病、尖锐湿疣、头颈部晚期磷状上皮癌。
芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，包括芯片集成LED、散热器、聚光器、光纤、光头、控制电路及电源；芯片集成LED、散热器、聚光器组装成光源头，其前端的聚光器与光纤连接，光纤再连接上光头，照射的时间和光功率由主机控制。
所述芯片集成LED贴在散热器上，芯片集成LED与散热器中间加导热胶，散热器后端设置风扇。
本发明使用的芯片集成LED，其功率为25w～1500w，平面或凸平发光，发光面积为5×5mm2～150×150mm2，波长根据光敏剂选择。
散热器上开上下相通的通风槽，既可解决通风又可扩大散热面积。通常散热器上开槽可以是发射状或网状形状。芯片集成LED的热量通过散热风扇使其热量由光源头周边的外壳孔中排出。
所述散热器的材料为铜、铝、铝合金等高导热率的材料。
本发明芯片集成LED前端聚光器形状为汇聚状锥形，可以是圆锥或方锥等。其材料选用铜、铝合金并镀高反光材料，也可选塑料、铁、铜合、橡胶等镀上高反光材料来做聚光器。根据实际情况，也可不选用聚光器，直接将光纤对接在芯片集成LED上。也可使用非球面透镜汇聚光线到光纤中。
本发明为保证芯片集成LED的正常工作，装置器中设有一个检测LED温度的温度感应器。在温度超过设定值后，控制台上报警器会发报警信号和停机。
本发明中有照射表面光功率检测器，可根据病情调节光功率输出大小，其调节可以手动也可自动调节。
本发明采用芯片集成LED与传统LED相比优点在于：
1、功率大，芯片集成LED为25W～1500W，传统LED为0.5W～3W之间。
2、芯片集成LED为平面或凸面发光，而传统LED为点光源发光。
3、电光转换效率高。芯片集成LED的发光效率为20％左右，而传统LED为10％。
4、高功率密度，芯片集成LED的光功率密度是传统LED的数倍到数十倍。
本发明与激光光动力治疗设备相比，结构简单、成本低廉、设备轻巧、利于推广，而治疗效果完全满足治疗要求，是新一代替代技术。
芯片集成LED光动力治疗替代激光的有益效果表现在：
1、大幅度降低设备成本；
2、由于成本的降低用户使用量大大增加；
3、可增大光功率，目前激光光功率为2-3W，芯片集成LED光动力治疗仪可达到10W以上；
4、可扩大照射面积，在保证功率密度的情况下扩大照射范围，对于体内的一些大体积肿瘤提供了治疗的可能。
下面结合附图对本发明作进一步详细阐述。
附图说明
图1本发明芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备结构简图
图2为本发明设备外形图
具体实施方式
为解决大功率体内治疗肿瘤的问题，本发明使用了新型单颗芯片集成LED，又称多芯片集成大功率LED，或多芯片模组，或超大功率芯片等。本发明中简称芯片集成LED。芯片集成LED是利用多个芯片组装(Multi-Chip Module Assembly)技术和倒装焊技术(Flip-Chip Techology)，将一个或者多个LED芯片，信号控制芯片与防静电芯片(Electrostatic Discharge)通过工艺集成和组装，形成一个大的可以防静电，可以控制的LED模组。其中LED芯片，可以是不同波长，不同尺寸的LED芯片。根据需要倒装于不同尺寸，不同形状、不同材质的底板上面。省略了繁复的封装工序，一次性解决了LED的散热问题。
本发明使用芯片集成LED(25W～1500W)，使用特别设计的聚光器，把超大功率的光经聚光器后直接耦合到光纤中。实际测量，即25W的芯片集成LED光输出为25W×20％＝5W，经聚光器后(光损失＜50％)耦合在光纤中，在光纤末端光功率为5W×50％＝2.5W。2500mw的光纤末端输出已能满足临床治疗要求，使单颗大功率LED替代激光体内治疗能为可能。
本发明使用25W～1500W单颗芯片集成LED，波长根据光敏剂选择。使用圆锥形聚光器，直接把耦合到光纤中，也可先用大面积光纤束直接贴在LED发光面上，在大面积光纤束后加聚光器，还可使用非球面透镜汇聚光线到光纤中。光纤直径从400nm～20mm，根据部位不同而有所变化。如支气管用400nm，阴道用20mm等。
如图所示，1为散热器，2为芯片集成LED，与散热器之间有导热胶。3为聚光器，4为光纤，5为给LED供电的开关电源等，装在机壳6内，7为光输出孔，光纤4通过7和主机6相接。8为主要电源开关。光纤接口：采用WMA905标准接上。
下面给出芯片集成LED和药物配合治疗疾病的对应表：
英文名 中文名 适应症
PhotofrinVisudyneLevulan(5-ALA)ALAHpDPsD-007YHpDFoscan 血卟啉维替泊芬5氨基酮戊酸艾拉血卟啉衍生物癌光啉光卟啉替莫泊芬 体内肿瘤老年性眼底黄斑光角化病尖锐湿疣体内肿瘤体内肿瘤体内肿瘤头颈部晚期磷状上皮癌

Claims (9)

1.芯片集成LED在光动力肿瘤治疗中的应用。
2.根据权利要求1所述的芯片集成LED在光动力肿瘤治疗中的应用，其特征在于：所述芯片集成LED与聚光器、散热器、外壳组装成光源头，再与光纤连接，光纤的另一端连接光头，聚光器把芯片集成LED面上发光光线汇聚到光纤中，光线经光纤导入人体内，通过光纤末端的光头对病灶照射，配合光敏剂药物，进行肿瘤治疗，适应症包括：体内肿瘤、老年性眼底黄斑、光角化病、尖锐湿疣、头颈部晚期磷状上皮癌。
3.芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，其特征在于：包括芯片集成LED、散热器、光纤、光头、控制电路及电源；芯片集成LED、散热器组装成光源头，其前端与光纤连接，光纤再连接上光头。
4.根据权利要求3所述的芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，其特征在于：所述芯片集成LED贴在散热器上，芯片集成LED与散热器中间加导热胶，散热器后端设置风扇。
5.根据权利要求3所述的芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，其特征在于：所述芯片集成LED，其功率为25w～1500w，平面或凸面发光，发光面积为5×5mm2～150×150mm2，波长为630nm±20nm或波长根据光敏剂选择。
6.根据权利要求3所述的芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，其特征在于：散热器上开上下相通的通风槽，通风槽为发射状或网状形状。
7.根据权利要求3所述的芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，其特征在于：芯片集成LED前端与光纤之间设置聚光器，形状为汇聚状锥形，为圆锥或方锥。
8.根据权利要求3所述的芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，其特征在于：芯片集成LED前端与光纤之间设置聚光器，聚光器为非球面透镜，汇聚光线到光纤中。
9.根据权利要求3所述的芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，其特征在于：设备中设有一个检测LED温度的温度感应器，和调节光功率输出大小的光功率检测器。
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