CN101502702B

CN101502702B - 具有光传输结构的光动力装置

Info

Publication number: CN101502702B
Application number: CN 200910105132
Authority: CN
Inventors: 王晓峰; 杨栋; 范明; 陈彤
Original assignee: SHENZHEN MICROPORT MEDICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN MICROPORT MEDICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2029-01-19
Also published as: CN101502702A

Abstract

本发明涉及一种具有光传输结构的光动力装置，包括：LED阵列，包括多个LED，用于产生治疗或判断用的光；LED控制装置，用于控制所述LED阵列中LED是否发光及发光时的参数；光耦合装置，用于将所述LED阵列发出的光集中并耦合到光传输结构中；光传输结构，用于将通过光耦合装置收集的光传输到需要的位置进行治疗或判断。本发明还涉及一种在光动力治疗装置中产生及输出光的方法。实施本发明的具有光传输结构的光动力装置及其光产生输出方法，具有以下有益效果：成本低、可靠性高、寿命长；其使用范围得到了扩展。

Description

具有光传输结构的光动力装置

技术领域

本发明涉及一种光治疗装置及其光产生输出方法，更具体地说，涉及一种具有光传输结构的光动力装置及其光产生输出方法。

背景技术

光动力疗法(Photodynamic Therapy，PDT)，是指摄取光敏剂的活体组织受到适当的波长光照射时，因光敏剂受激发而产生单态氧和自由基以攻击靶组织，从而得到治疗目的的方法。由于光敏剂注入肿瘤患者体内后，会在肿瘤组织中形成较高浓度并维持较长时间，因此选择合适时机对肿瘤实施治疗光照射，将引发强烈的光动力损伤，既直接杀灭肿瘤细胞，还广泛破坏肿瘤微血管网，实现肿瘤控制。在光动力疗法中，光源是光动力治疗的关键设备，其波长和功率应能满足光动力治疗对光剂量的严格要求，即综合考虑光敏剂吸收特性和组织光透特性后的优选波长，以及在较大范围投照仍可保证足够能流率的有效总输出。现有技术用于光动力治疗的光源主要是激光器。激光器的优势是单色性好，光谱带宽可与光敏剂要求完全匹配，输出功率大。但高功率半导体激光器成本较高，可靠性差并且寿命较有限，造成光动力治疗设备的使用成本高昂。同时，传统的LED光动力治疗装置光线采用散射方式输出，只能用于皮肤等开放式表面，无法进入体内进行治疗，从而限制了LED光动力治疗装置的应用范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述使用激光器件而导致其成本高、可靠性差、寿命较短、使用范围受到限制的缺陷，提供一种成本低、可靠性高、寿命长、可用于多种场合的具有光传输结构的光动力装置及其光产生输出方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有光传输结构的光动力装置，包括：

LED阵列，包括多个LED，用于产生治疗或判断用的光；

LED控制装置，用于控制所述LED阵列中LED是否发光及发光时的参数；

光耦合装置，用于将所述LED阵列发出的光集中并耦合到光传输结构中；

光传输结构，用于将通过光耦合装置收集的光传输到需要的位置进行治疗或判断。

在本发明所述的光动力装置中，所述LED阵列包括治疗光LED阵列和荧光激发光LED阵列，所述LED控制装置包括治疗光驱动单元、荧光激发光驱动单元和控制单元；所述控制单元控制所述红光驱动单元和荧光激发光驱动单元，所述红光驱动单元和荧光激发光驱动单元分别驱动所述治疗光LED阵列和荧光激发光LED阵列发光。

在本发明所述的光动力装置中，所述控制单元控制所述治疗光驱动单元和荧光激发光驱动单元包括分别控制其驱动电流从而调节所述LED阵列的亮度。

在本发明所述的光动力装置中，所述光耦合装置包括其焦点固定的透镜组，所述LED阵列设置在所述透镜组内，所述光传输结构的光输入端设置在所述透镜组的焦点上。

在本发明所述的光动力装置中，所述光传输结构包括其输出端带有柱状或球状弥散装置的光纤。

在本发明所述的光动力装置中，所述治疗光LED阵列发出的光波长包括635nm；所述荧光激发光LED阵列发出的光波长包括405nm。

在本发明所述的光动力装置中，所述治疗光LED阵列发出的光功率输出密度包括在距光输出端为1cm为50mW/cm²；所述荧光激发光LED阵列发出的光功率输出密度包括小于或等于10mW/cm²。

本发明还涉及一种光动力装置中光产生输出的方法，包括如下步骤：

A)设置控制装置的参数；

B)驱动装置按照上述设置产生驱动电流；

C)LED阵列在上述驱动电流的作用下发光；

D)所述LED阵列发出的光通过光传输结构传送到其作用的位置。

在本发明所述的方法中，所述步骤A)中进一步包括：

A1)通过控制单元分别设置所述治疗光LED阵列和荧光激发光LED阵列的驱动电流；

A2)通过控制单元分别设置所述治疗光LED阵列和荧光激发光LED阵列的发光维持时间；

A3)设置所述治疗光LED矩阵总的发光时间。

在本发明所述的方法中，所述步骤C)中进一步包括：

C1)所述LED阵列中治疗光LED阵列发出波长为635nm的治疗光，并维持步骤A2)设置的维持时间；

C2)所述LED阵列中荧光激发光LED阵列发出波长为405nm的荧光激发光，并维持步骤A2)设置的维持时间；

C3)判断是否达到上述设置的治疗光矩阵总共发光时间，如是，跳转到步骤C5)；如否，执行步骤C4)

C4)返回步骤C1)；

C5)结束本次光输出。

实施本发明的具有光传输结构的光动力装置及其光产生输出方法，具有以下有益效果：由于采用多个发光二极管(Light Emitting Diode，LED)构成的矩阵作为其光源，其成本低、可靠性高、寿命长；同时由于采用光纤作为光传输结构来传递上述LED矩阵产生的光，可以将其使用于体内的治疗，因此其使用范围得到了扩展。

附图说明

图1是本发明实施例中光动力装置的结构示意图；

图2是该实施例中光产生输出方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

如图1所示，在本发明具有光传输结构的光动力装置及其光产生输出方法实施例中，该光动力装置包括按键21、控制单元22、治疗光LED矩阵驱动单元25、荧光激发光LED矩阵驱动单元23、治疗光LED矩阵26、荧光激发光LED矩阵24、光耦合装置27以及光传输结构28。其中，上述按键21与控制单元22电连接，而控制单元22同时还分别与治疗光LED矩阵驱动单元25和荧光激发光LED矩阵驱动单元23电连接，而上述治疗光LED矩阵驱动单元25和荧光激发光LED矩阵驱动单元23分别与治疗光LED矩阵26和荧光激发光LED矩阵24电连接，分别为LED矩阵26和荧光激发光LED矩阵24提供驱动，使得其点亮或熄灭；光耦合装置27收集上述LED矩阵26和荧光激发光LED矩阵24发出的光，将其汇集到光传输结构28的输入端，光传输结构28与光耦合装置27机械连接；光传输结构28将进入其中的光传输到其应用的位置。

在本实施例中，按键21连接在控制单元22上，用于选择当前需要控制的参数并输入该参数的数值或调整该参数的数值，例如，治疗光LED矩阵26每次点亮的持续时间、治疗光LED矩阵26点亮时每个LED的驱动电流(该电流决定了每个LED的亮度，即该治疗光LED矩阵26的光功率密度)、本次光输出的持续时间、荧光激发光LED矩阵24每次点亮的持续时间以及荧光激发光LED矩阵24中每个LED的驱动电流等；这些参数被设置后存储在控制单元22中，供该光动力装置在本次光输出或下次光输出时使用。控制单元22取得上述参数后，同样在按键21中的开始键被触发时，调出这些存储的参数，开始控制治疗光LED矩阵驱动单元25、荧光激发光LED矩阵驱动单元23交替输出驱动电流，使得治疗光LED矩阵26和荧光激发光LED矩阵24交替发光；且该控制单元22开始计时，当治疗光LED矩阵26和荧光激发光LED矩阵24每一次交替时，控制单元22都判断一次是否已达到本次光输出的时间，如达到，则结束本次光输出；如未到，则控制治疗光LED矩阵26和荧光激发光LED矩阵24再次交替发光。

在本实施例中，上述光耦合装置27包括透镜组(图中未示出)，治疗光LED矩阵26和荧光激发光LED矩阵24被设置在该透镜组中，这样，其发出的光线通过散射或反射进入到设置在该反射体焦点位置上的光传输结构28的光输入端。在本实施例中，光耦合装置27还包括将光传输结构28固定在光耦合装置27上的固定装置。

在本实施例中，上述光传输结构28包括其末端带有柱状弥散装置的光纤，该光纤的光输入端设置在上述反射体的焦点位置上，使治疗光LED矩阵26和荧光激发光LED矩阵24发出的光最大限度地进入上述光纤，并在上述光纤中以最低损耗传输，当光传输到光纤末端时，由于上述弥散装置的作用，这些光在光纤末端被扩散开来，作用于需要照射的区域，其扩散区域为柱状。在其他实施例中，上述弥散装置也可以是球状弥散装置，其扩散区域为球状，用于球状腔体器官内的照射治疗，例如膀胱等。

在本实施例中，治疗光LED矩阵26发出的光波长为635nm，即该治疗光LED矩阵26中的发光二级管发出的光波长是635nm。而其光功率密度在距该治疗光LED矩阵26距离为10cm的点上为50mW/cm²，这个功率密度是治疗光LED矩阵26中多个LED分别发光后叠加的结果，调节治疗光LED矩阵驱动电路25中的驱动电流，可以改变每个LED发光亮度，即调节上述治疗光LED矩阵26的功率密度；荧光激发光LED矩阵24发出的光波长为405nm，即该荧光激发光LED矩阵24中的发光二级管发出的光波长是405nm。而其光功率密度不大于10mW/cm²，这个功率密度是荧光激发光LED矩阵24中多个LED分别发光后叠加的结果，调节荧光激发光LED矩阵驱动电路23中的驱动电流，可以改变每个LED发光亮度，即调节上述荧光激发光LED矩阵24的功率密度；上述治疗光和荧光激发光的波长是固定的、由所使用的光敏剂的特点而决定的，在本实施例中由于使用的光敏剂是“艾拉”，所以也就决定了上述光的波长；在其他实施例中，也可以使用其他的光敏剂，也需要依据其特点来决定上述两种光(治疗光和荧光激发光)的波长。在本实施例中，之所以发出两种光是因为在一些情况下该光动力装置可能与其他装置配合，由其他装置观察病变组织的位置(此时，需要荧光激发光照射来指示位置)而由该光动力装置发出治疗光照射该组织，从而达到治疗目的。当然，上述其他装置也可以是附加在该光动力装置上的。

如图2所示，在本实施例所述的光动力装置的光产生及输出方法中，包括如下步骤：

步骤S11分别设置治疗光LED矩阵和荧光激发光LED矩阵的驱动电流：通过按键21中不同的功能键，设置控制单元22存储的治疗光LED矩阵驱动单元25和荧光激发光LED矩阵驱动单元23的驱动电流，这些设置的电流最后通过控制输送到治疗光LED矩阵26和荧光激发光LED矩阵24的驱动电流的形式控制上述矩阵中LED的发光亮度，从而控制其功率密度，在本实施例中，如果本次光输出之前有设置，则控制单元22使用该次设置的数值，如果本次光输出前没有设置，则控制单元22使用上次光输出时的设置数值。

步骤S12分别设置治疗光LED矩阵和荧光激发光LED矩阵的点亮时间及治疗光LED矩阵总的点亮时间：在本步骤中，同样是通过按键21中的功能键设置上述治疗光LED矩阵26和荧光激发光LED矩阵24的点亮时间，该点亮时间指的是治疗光LED矩阵26和荧光激发光LED矩阵24的交替发光时每次交替之间持续的时间；同时在本步骤中，还设置了本次发光所持续的总的时间，实际上，在本实施例中，该总的时间指的是一次治疗的持续时间。

步骤S13治疗光LED矩阵点亮并维持设定时间，通过光传输结构输出到其应用位置：在按键21中，包括开始/暂停键，完成上述设置后，触发该开始/暂停键，则该光动力装置开始工作，其LED矩阵开始点亮(如前所述，两个LED矩阵交替点亮)，再次触发该开始/暂停键，该光动力装置暂停工作。在本步骤中，该光动力装置开始工作时，上述治疗光LED矩阵26发出的治疗光被光耦合装置27收集，并通过与上述光耦合装置27机械连接的光传输结构28传送到其应用的位置(需要治疗的地方)。该治疗光LED矩阵26持续发光的时间就是步骤S12中设置并存储在控制单元22中的治疗光每次发光的持续时间，达到该时间后，控制单元22停止给治疗光LED矩阵驱动单元25提供控制信号，于是治疗光LED矩阵驱动单元25不再输出驱动电流，治疗光LED矩阵26停止发光。

步骤S14荧光激发光LED矩阵点亮并维持设定时间，通过光传输结构输出到其应用位置：在本步骤中，上述荧光激发光LED矩阵24发出的荧光激发光被光耦合装置27收集，并通过与上述光耦合装置27机械连接的光传输结构28传送到其应用的位置(需要荧光激发光照射而表示其病变范围的地方)。该荧光激发光LED矩阵24持续发光的时间就是步骤S12中设置并存储在控制单元22中的荧光激发光每次发光的持续时间，达到该时间后，控制单元22停止给荧光激发光LED矩阵驱动单元23提供控制信号，于是荧光激发光LED矩阵驱动单元23不再输出驱动电流，荧光激发光LED矩阵24停止发光。

步骤S15达到治疗光LED矩阵点亮总时间？判断本次光输出时间是否达到步骤S12中设置的总的时间，如是，执行步骤S16；如否，跳转执行步骤S13，开始下一次的两个LED矩阵交替发光。

步骤S16结束本次光输出：结束本次光输出，关闭该光动力装置。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种具有光传输结构的光动力装置，其特征在于，包括：

LED 阵列，包括多个LED，用于产生治疗或判断用的光；所述LED阵列包括治疗光LED阵列和荧光激发光LED阵列；

LED控制装置，用于控制所述LED阵列中LED是否发光及发光时的参数；所述LED控制装置包括治疗光驱动单元、荧光激发光驱动单元和控制单元；所述控制单元控制所述治疗光驱动单元和荧光激发光驱动单元，所述治疗光驱动单元和荧光激发光驱动单元分别驱动所述治疗光LED阵列和荧光激发光LED阵列发光；所述治疗光LED阵列和荧光激发光LED阵列交替发光，所述控制单元还在所述治疗光LED阵列和荧光LED阵列交替时判断一次是否已达到本次光输出的时间，如达到，则结束本次光输出；如未到，则控制治疗光LED矩阵26和荧光激发光LED矩阵24再次交替发光；

光传输结构，用于将通过光耦合装置收集的光传输到需要的位置进行治疗或判断；所述光传输结构包括其输出端带有柱状或球状弥散装置的光纤。

2.根据权利要求1所述的光动力装置，其特征在于，所述控制单元控制所述治疗光驱动单元和荧光激发光驱动单元包括分别控制其驱动电流从而调节所述LED阵列的亮度。

3.根据权利要求2所述的光动力装置，其特征在于，所述光耦合装置包括透镜组，所述LED阵列设置在所述透镜组内，所述光传输结构的光输入端设置在所述透镜组的焦点上。

4.根据权利要求1－3任意一项所述的光动力装置，其特征在于，所述治疗光LED阵列发出的光波长包括635nm ；所述荧光激发光LED阵列发出的光波长包括405nm。

5.根据权利要求4所述的光动力装置，其特征在于，所述治疗光LED阵列发出的光功率输出密度在距光输出端为1cm为50mW /cm²;所述荧光激发光LED阵列发出的光功率输出密度小于或等于10mW /cm²。