CN102512767A

CN102512767A - 具有激光理疗功能的移动终端

Info

Publication number: CN102512767A
Application number: CN2011103764757A
Authority: CN
Inventors: 李学文
Original assignee: Beijing Beny Wave Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Beny Wave Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明提供一种具有激光理疗功能的移动终端，包括：激光器、处理器、温度检测单元、光功率采集单元、温度控制单元和激光电源单元；温度检测单元分别与激光器和处理器连接，用于采集激光器的温度，并传输至处理器；光功率采集单元与处理器连接，用于获取激光器发射的激光的功率，并将功率传输至处理器；处理器，用于根据激光器的温度输出温度控制信息，以及根据激光的功率输出激光器的功率调整信息；温度控制单元分别与处理器和所述激光器连接，用于根据温度控制信息对激光器的温度进行调整；所述激光电源单元，分别与所述处理器和所述激光器连接，用于根据所述功率调整信息对所述激光器的功率进行调整。本发明携带方便，更加方便用户的使用。

Description

具有激光理疗功能的移动终端

技术领域

本发明涉及移动终端，尤其涉及一种具有激光理疗功能的移动终端。

背景技术

目前，半导体激光治疗仪经常被用以进行疾病治疗，其是采用低强度的激光照射鼻腔粘膜组织下的血管，激光能量穿透血管壁及其它组织被循环血液吸收，从而产生光电生物效应，而不会引起机体的任何损伤，并由此使血液中的蛋白质分子结构发生改变，使得接受此疗法的机体产生一系列的生物学效应，实现良好的治疗效果。但是，通过半导体激光治疗仪进行鼻腔激光照射，需要增加额外的外围设备，例如，必须要有犹如耳机一样的鼻腔照射管外设装置，非常不便于携带。

发明内容

本发明提供一种具有激光理疗功能的移动终端，以提高半导体激光治疗的使用方便性。

本发明提供一种具有激光理疗功能的移动终端，包括：激光器、处理器、温度检测单元、光功率采集单元、温度控制单元和激光电源单元；

所述激光器，用于在所述激光电源单元的控制下发射理疗用的激光；

所述温度检测单元，分别与所述激光器和处理器连接，用于采集所述激光器的温度，并将所述激光器的温度传输至所述处理器；

所述光功率采集单元，与所述处理器连接，用于获取所述激光器发射的激光的功率，并将所述激光的功率传输至所述处理器；

所述处理器，用于根据所述激光器的温度输出温度控制信息，以及根据所述激光的功率输出所述激光器的功率调整信息；

所述温度控制单元，分别与所述处理器和所述激光器连接，用于根据所述温度控制信息对所述激光器的温度进行调整；

所述激光电源单元，分别与所述处理器和所述激光器连接，用于根据所述功率调整信息对所述激光器的功率进行调整。

本发明具有激光理疗功能的移动终端的技术效果是：通过设置激光器、处理器、温度检测单元、光功率采集单元等，可以进行激光理疗，并且移动终端具有体积小，重量轻，操作简单，携带方便的优点，相对于现有技术的半导体激光治疗仪，更加方便用户的使用。

附图说明

图1为本发明具有激光理疗功能的移动终端实施例的结构示意图；

图2为本发明具有激光理疗功能的移动终端实施例中的光功率闭环控制回路示意图；

图3为本发明具有激光理疗功能的移动终端实施例中的光功率闭环控制流程示意图；

图4为本发明具有激光理疗功能的移动终端实施例中的主程序流程图。

具体实施方式

图1为本发明具有激光理疗功能的移动终端实施例的结构示意图，本实施例的移动终端是将激光理疗的功能单元集成在移动终端中。如图1所示，该移动终端包括：激光器(LD1)11、处理器12、温度检测单元13、光功率采集单元(PD)14、温度控制单元15和激光电源单元16。上述的处理器12可以是采用移动终端原有的处理器，或者也可以为另外增设的处理器。

其中，激光器11为治疗用的半导体激光器，其可以在激光电源单元16的控制下发射理疗用的激光。由于治疗激光为红外光，是不可见的，为方便操作和确保安全，必须有引导光，即图1中所示的激光器LD2提供引导光。

具体的，关于激光器11的选择，由于在激光医疗应用中，综合考虑占人体体重约60％的水分和占人体体重约6％的血液中的血红蛋白有不同的光谱吸收特性，选用980nm半导体激光，这个波长的激光既可获得较强的汽化切割能力，也有较理想的血凝效果。例如激光器11可以采用QW一2000型半导体激光器，其最大输出光功率为2W。另外，激光器LD2可以采用HTL65T05型半导体激光器，其可以发出650nm波长的激光作为引导光束，其输出功率为3mW。

进一步的，由于激光器11输出光束的发散角大，本实施例的激光器11的水平发散角为10°，垂直发散角为45°，造成能量分散，使得激光能力大大降低，因此，激光器11所发出的激光，需要经过光学系统准直聚焦输出，本实施例的移动终端可以采用两种输出方式，即由透镜准直输出和光纤输出。

例如，当采用透镜准直输出时，激光器11的激光出射光路上设置有透镜L1和L2，L1靠近激光器11设置。激光器11的出射光斑应位于准直透镜(例如L1)的前焦点上，为了使光斑较小，可以取f1＝5mm，该f1是椭圆光斑的短轴尺寸，椭圆光斑是激光器的出射光斑；椭圆光斑长轴尺寸为：＝2f1tan22.5°≈4.1mm；取透镜L1和L2的口径为D＝1.6-1.8≈7mm，该透镜的口径即透镜口的直径。此外，L1、L2、分束器S可以均镀980nm波长光的增透膜，可忽略反射损耗；能量损失主要来自透镜玻璃材料对光的吸收。经实测，光学系统的总透过率为94％。

例如，当采用光纤输出时，需要在透镜L2的后方设置光纤，即附加图1中虚线框中所示部分，用透镜L2将平行光束聚焦于光纤端面耦合输入；光纤的出射口与移动终端上的激光出射口相对，该激光出射口可以设置在移动终端的后盖壳体上。为保证较高的耦合效率，透镜L2的数值孔径应小于等于光纤的数值孔径，所述的数值孔径是临界光锥的一种数值表示，即临界光锥顶角的一半的正弦值；且透镜L1、L2的焦距应满足以下关系：f1/f2＝w1/w2；其中，w1为激光器11的发光面上的光斑尺寸，w2为光纤芯直径，f1、f2均是椭圆光斑的短轴尺寸；经过测试，实际所得到的耦合效率为60％。

其中，该移动终端的LD2为低功率半导体激光器，由较简单的纯硬件电路驱动，可以通过接通或切断其电源进行控制；而LD1为稍大功率器件，它能否正常工作，直接影响到该具有激光理疗功能的移动终端的安全性和可靠性，因此，它的驱动及控制较为复杂。本实施例的移动终端作为治疗仪器，LD1的激光输出功率的准确、稳定非常重要，它涉及到临床疗效和安全。根据半导体激光器的特性可知，影响LD1的输出光功率的因素有两个，即LD1的工作电流和温度。基于此，本实施例的移动终端通过光功率闭环控制回路、温控闭环控制回路这两个闭合反馈控制回路对LD1进行光功率和温度控制。

具体的，图2为本发明具有激光理疗功能的移动终端实施例中的光功率闭环控制回路示意图，该光功率闭环控制回路是对图1中所示的由光功率采集单元14、处理器12、激光电源单元16组成的闭环回路的具体说明。可以结合图1和图2所示，采用外部监测光电二极管即光功率采集单元(PD)的输出光电流作为反馈信号，为消除LD2的影响，在光功率采集单元14前使用滤光片F滤除670nm波长的光。光功率采集单元14获取到激光器11发射的激光的功率时，将激光的功率采样模拟信号经A/D转换器转换为数字信号，传输至处理器12进行运算处理。处理器12根据激光的功率输出功率调整信息，该功率调整信息作为反馈的控制信号经D/A转换后送往激光电源单元16；激光电源单元16根据所述功率调整信息对激光器11的功率进行调整。上述的光功率控制回路采用12位A/D、D/A转换器，并由多路开关切换。

在进行对于激光器(LD1)11的功率控制时，LD1是由稳定的电流源即激光电源单元16供电，输出电流经高速MOSFET开关管Q控制，注入LD1。LD1的输出功率正比于注入电流(即激光电源单元16的输出电流)，因此通过控制LD1的工作电流的大小来控制LD1的激光输出功率。而激光电源单元16的输出电流正比于其输入电压V_LD，该V_LD由移动终端的处理器控制，相当于处理器所输出的功率调整信息即为调整V_LD的信息，根据该信息调整V_LD，进而控制激光电源单元16的输出电流和LD1的光输出功率。

进一步的，本实施例的移动终端可以接收光功率的设定。功率设定可以由移动终端的键盘输入，并由显示单元例如比D数码管显示有关设定数据。具体的，处理器可以包括功率设定单元，该功率设定单元与移动终端的显示单元连接，用于接收设定功率，并将所述设定功率在显示单元进行显示。处理器还可以包括功率比较单元例如功率寄存器，该功率比较单元存储功率上限值，分别与功率设定单元和显示单元连接，用于将所述功率设定单元接收的设定功率与所述功率上限值进行比较，并在所述设定功率大于功率上限值时，向所述显示单元输出用于提示设定功率不合格的警示信息，进行提示，这样可以起到限流保护的作用，防止因光功率过大而将激光器损坏。在接收设定功率之后，可以根据该设定功率输出功率调整信息，调整V_LD，进而控制激光器的输出光功率。该移动终端的输出功率可以分为三档，分别为1档(2mW±0.3mW)、2档(3mW±0.3mW)、3档(4mW±0.3mW)。

例如，本实施例的对于光功率控制的流程可以参见图3，图3为本发明具有激光理疗功能的移动终端实施例中的光功率闭环控制流程示意图，如果功率设定值改变，为防止大幅值的改变量造成电流的超调以及冲击，调光功率慢调整子程序，其作用是使电流变化平滑，有助于保护激光器。如果设定值未变，则对光功率进行PID控制，即根据PID控制原理得到功率调整的校正控制量，对整个控制系统进行偏差调节，该校正控制量用于调整激光电源单元16的输入电压V_LD，使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。为避免功率调整过于频繁，消除由此所引起的振荡，功率控制是带死区的，死区偏差参数e₀在确保精度的前提下由实验确定，该死区偏差参数e₀指的是在应该保护的范围内但保护装置却无法反映或动作的区域参数。

进一步的，实际工作环境下，静电、高压、浪涌电流以及电网冲击等多种因素都会对激光器造成永久性损坏或缩短其使用寿命，因此，必须采取措施加以防护；如图2所示，本实施例在光功率控制回路中设计了对激光器的电源进行横流保护的单元。例如，采用继电器保护，激光器LD并接一个常闭继电器J₁，这样激光器两端可通过J₁与地短路等电位，即使未开机，也被保护免受静电的破坏。由于浪涌电流在电源接通和断开时大量出现，通过控制Q、J₁的动作顺序，可以避开浪涌电流的冲击。同时，采取慢启动、慢关闭，使电流缓慢的变化，防止电流冲击造成激光器的损坏。另外，C1、C2、L1组成低通滤波电路，它能滤除电源即激光电流单元导通时出现的高频成分，对恒流源的稳定起重要作用。D可防止激光器两端出现反向高压，C3滤掉高频成分。此外，P1.0是信号输入端口，+12V是监测光电二极管的最高电压。

此外，使用过程中可能会由于连接端接触不良或虚焊点等原因，造成瞬间断路，当再次接通时会出现高压冲击而损坏激光器；工作电流过大也容易将激光器烧毁。为此，我们设计了高压过流监测电路，它的作用是当出现以上情况时迅速做出判断，并给出故障信号脉冲，发送给处理器；处理器可以将激光电流单元16的输出电流降为零，关断Q，闭合J₁，从而实现断路及过流保护。该高压过流监测电路可以由高速运放、比较器以及逻辑电路组成。

具体的，该移动终端的温度闭环控制回路中，温度控制单元15可以包括温控电路和制冷器。温度控制是通过采用半导体制冷来实现，制冷器是一种热电制冷器，只要控制流过温控电路电流的大小和方向，就能对激光器进行制冷或加热，从而控制激光器的工作温度。本实施例中，温控电路采用了具有负温度系数(NTC)热敏电阻作为温度传感器，选用额定功率为16w的TE器件，最大驱动电流为4A，工作温度控制在20土0.5℃。

例如，在温度控制时，温度检测单元13采集激光器的温度，并将激光器的温度传输至处理器12；处理器12根据激光器的温度输出温度控制信息至温控电路；温控电路可以据此调整电流的大小和方向，进而通过制冷器对激光器的温度进行调整。

进一步的，本实施例移动终端包括用于控制该激光理疗系统启动或者关闭的开关单元，该开关单元与移动终端的按键连接，用于通过所述移动终端的按键控制所述激光器的工作或者关闭。即激光系统的启动或关闭可以由按钮开关或手机快捷键开关控制，并使用低通滤波电路消抖。开关信号可以由移动终端的PI.3接口输入，当开关闭合，如果判断为启动，则逐渐增加激光器的工作电流，直到激光功率接近达到设定值，从而实现慢启动；当开关断开，如果判断为关闭，则逐渐缓慢降低工作电流直至零，实现慢关闭。

进一步的，本实施例移动终端还包括定时单元，该定时单元与激光电源单元连接，用于向所述激光电源单元发送时间控制信息，以使得所述激光电源单元根据所述时间控制信息控制所述激光器的激光发射时间。定时单元，还与移动终端的语音单元连接，用于在定时时间到达时向所述语音单元发送定时提示信息，以使得所述语音单元根据所述定时提示信息对所述激光器的激光发射时间进行语音提示。

进一步的，本实施例的移动终端通过移动终端电池长时间供电；移动终端后盖上设置有激光头处，激光可以直接从手机的后面翻盖处照射出来。

图4为本发明具有激光理疗功能的移动终端实施例中的主程序流程图，如图4所示，主要实现初始化、开LD2、慢启动及慢关闭LD1、LD1的温度控制及光功率稳定控制或光功率慢调等功能，具体的流程可以参见上面原理的描述，在此仅简单介绍。在初始化中，运行标志位F0置零(定义PSW中F0为运行标志位，F0＝0激光器未启动，F0＝1激光器启动运行)，功率寄存器赋予默认值，电流寄存器清零。设置定时器T0(未示出)、T1处于工作模式，并装入初值，分别相应于温度控制、光功率控制的采样周期，并启动定时器T0。开放移动终端处理器中断，允许T0、INT0、INT1中断，其中，INT0接受高压过流监测中断信号，INT1接受键盘中断请求，INT0为高优先级，T1、INT1为低优先级。

采用本实施例的移动终端进行激光理疗的工作过程如下：在进行左手桡动脉激光照射治疗时，先开启该移动终端的开关键，已自动设置有一标准治疗方案，此时只需将移动终端后盖上面的激光头处对准左手动脉位置上面放好，按动输出键就开始治疗了。每次照射时，分时间段治疗30分钟，当照射时间达到30分钟后，移动终端会自动发出提示声响，总的治疗时间达到30分钟后，移动终端将自动终止治疗，待机3分钟后并自动关机。早上治疗最佳黄金时间段是早上6-7点，晚上治疗最佳黄金时间段是晚上8-9，每天2次，7-10天为一个疗程。为使治疗作用的后效应得到充分的释放和发挥，每一个疗程，通常间隔5-7天再开始新的疗程，或按医嘱执行。

本实施例的移动终端，通过设置激光器、处理器、温度检测单元、光功率采集单元等，可以进行激光理疗，并且移动终端具有体积小，重量轻，操作简单，携带方便，性能稳定，耗电小的优点，相对于现有技术的半导体激光治疗仪，更加方便用户的使用。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种具有激光理疗功能的移动终端，其特征在于，包括：激光器、处理器、温度检测单元、光功率采集单元、温度控制单元和激光电源单元；

2.根据权利要求1所述的具有激光理疗功能的移动终端，其特征在于，所述处理器包括功率设定单元；

所述功率设定单元，与移动终端的显示单元连接，用于接收设定功率，并将所述设定功率在所述显示单元进行显示。

3.根据权利要求2所述的具有激光理疗功能的移动终端，其特征在于，所述处理器还包括功率比较单元，所述功率比较单元存储功率上限值；

所述功率比较单元，分别与所述功率设定单元和显示单元连接，用于将所述功率设定单元接收的设定功率与所述功率上限值进行比较，并在所述设定功率大于所述功率上限值时，向所述显示单元输出用于提示设定功率不合格的警示信息。

4.根据权利要求1所述的具有激光理疗功能的移动终端，其特征在于，还包括定时单元；

所述定时单元，与所述激光电源单元连接，用于向所述激光电源单元发送时间控制信息，以使得所述激光电源单元根据所述时间控制信息控制所述激光器的激光发射时间。

5.根据权利要求4所述的具有激光理疗功能的移动终端，其特征在于，

所述定时单元，还与所述移动终端的语音单元连接，用于在定时时间到达时向所述语音单元发送定时提示信息，以使得所述语音单元根据所述定时提示信息对所述激光器的激光发射时间进行语音提示。

6.根据权利要求1所述的具有激光理疗功能的移动终端，其特征在于，所述移动终端的后盖壳体上设置有用于使得激光射出的激光出射口。

7.根据权利要求6所述的具有激光理疗功能的移动终端，其特征在于，还包括：透镜和光纤；

所述透镜和光纤，均设置于所述激光器的激光出射光路上，且所述透镜靠近所述激光器，所述光纤的出射口与所述移动终端上的激光出射口相对。

8.根据权利要求1所述的具有激光理疗功能的移动终端，其特征在于，还包括开关单元；

所述开关单元，与移动终端的按键连接，用于通过所述移动终端的按键控制所述激光器的工作或者关闭。

9.根据权利要求1所述的具有激光理疗功能的移动终端，其特征在于，还包括：常闭继电器；所述常闭继电器与所述激光器并联连接。