CN102772252A - 一种多功能激光医疗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能激光医疗装置，包括激光模块，在激光模块一侧沿光轴方向依次设第一45°全反镜、部分反射镜、1.32μm声光调制器、第一光闸及第一全反透镜；在激光模块另一侧沿光轴方向依次设有第二全反透镜、第二光闸、1.06μm声光调制器、第三全反透镜、激光倍频晶体、第四全反透镜、45°全反透镜、光束整形器及传输光纤；还包括设于第一45°全反镜一侧的第二45°全反镜及设于45°全反透镜一侧的第三45°全反镜；该多功能激光医疗装置能形成1.32μm 波长激光谐振腔及532nm波长激光谐振腔；能分别及同时输出1.32μm波长激光及532nm波长绿激光，能满足微创介入治疗全过程对不同波长激光的需求。
Description
技术领域
本发明涉及激光治疗领域，具体涉及一种多功能激光医疗装置。
背景技术
激光的能量在时间、空间、光谱上高度集中，使它在众多领域中得到了广泛应用。其中，医学是应用激光技术最早、最广泛和最活跃的一门学科。世界各国已开发出许多种不同治疗用途的激光医疗设备，并用于临床治疗。
当前，以最小的创伤达到治愈疾病的目的已经成为国际外科领域发展的趋势，传统的手术模式不断被新型的微创介入手术所淘汰，微创介入治疗已成为现代医院临床治疗的主要手段之一。现代微创外科手术需要先进物理治疗核心技术作为支撑，并且已经成为具有可持续发展特征的医疗器械新兴战略产业的核心竞争力。各种物理治疗手段对治疗对象实施切除、消融等手术处理，实现微创治疗的目的。
随着技术的不断更新和发展，适应症治疗范围的不断扩大，临床手术对医疗器械的要求越来越多样化，目前单一功能的激光手术设备已经不能满足 外科手术各个过程的特殊需要，不能得到最优的治疗效果。
为了进一步满足临床手术的需要人们开始对各种功能的激光手术设备进行进一步研究，目前应用在医疗上的不同功能的激光治疗装置有：
1、用于泌尿外科、神经外科等手术的532nm波长绿激光组织汽化装置，绿激光组织汽化装置在治疗前列腺增生，具有无阳痿、无须插导尿管、术后不需要长期服药、综合治疗费用低等优点，在美国已经成为门诊手术。如图2所示，该激光发生装置具体原理是：532nm波长激光是利用半导体泵浦Nd：YAG激光模块B，通过绿激光后腔镜M6和绿激光输出镜M8形成1.06μm激光谐振腔，在谐振腔中加入KTP倍频晶体C、谐波镜M7以及1.06μm声光调制器Q3通过1.06μm激光倍频产生。
2、对组织进行止血的1.32μm波长的Nd：YAG激光装置，1.32μm波长可以对血管内血液凝固形成血栓，达到很好的止血效果，可以解决常规手术中患者因出血过多引起的并发症，对患者的身体健康和身体恢复提供了保证。如图3所示，该激光发生装置具体原理是：1.32μm波长激光是半导体泵浦Nd：YAG激光模块E，通过1.32μm波长激光后腔镜M9和1.32μm波长激光输出镜M10形成1.32μm波长激光输出。
尽管对组织的汽化、止血等不同作用的激光波长的激光装置都已经出现，但是由于这些不同波长的激光装置是各自独立的，很难同时用到一个手术中，在实际的手术操作中经常是使用一种功能波长的激光进行全部的手术操作，另外再辅以常规器械的帮助完成整个手术过程，这样不能满足外科手术各个过程的特殊需要，不能得到最优的治疗效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种同时具有汽化及止血功能，能够满足微创介入治疗全过程对不同波长激光的需求的多功能激光医疗装置，以达到满足多种腔内治疗的需要，在对病灶组织进行汽化切除的同时对创面进行凝固止血和冲洗，即可在一个平台上实现汽化切割、凝固止血功能，而且对切割面损伤小，达到微创，安全的目的。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
所述多功能激光医疗装置，包括激光模块，在激光模块一侧沿光轴方向依次设第一45°全反镜、部分反射镜、1.32μm声光调制器、第一光闸及第一全反透镜；在激光模块另一侧沿光轴方向依次设有第二全反透镜、第二光闸、1.06μm声光调制器、第三全反透镜、激光倍频晶体、第四全反透镜、45°全反透镜、光束整形器及传输光纤；还包括设于第一45°全反镜一侧的第二45°全反镜及设于45°全反透镜一侧的第三45°全反镜；第一光闸、激光模块、第二全反透镜、1.32μm声光调制器及部分反射镜构成1.32μm 激光谐振腔，从部分反射镜处输出1.32μm波长激光；第二光闸、激光模块、第一全反透镜、1.06μm声光调制器、第三全反透镜、激光倍频晶体及第四全反透镜构成532nm波长激光谐振腔，从第四全反透镜处输出532nm波长绿激光；从部分反射镜处输出的1.32μm波长激光经第一45°全反镜、第二45°全反镜、第三45°全反镜及45°全反透镜反射后从45°全反透镜处输出到光束整形器后进入传输光纤传输到人体手术部位；从第四全反透镜处输出的532nm波长绿激光从45°全反透镜处输出到光束整形器后进入传输光纤传输到人体手术部位。
所述激光模块的泵浦源为等边三角形排列、采用侧向泵浦方式泵浦激光介质的激光二极管阵列。
所述激光二极管波长为808nm，所述激光模块的激光介质为Nd:YAG，所述激光介质两端面为镀基频光的增透膜的平面。
在所述部分反射镜上镀有厚度为1.32μm的部分反射膜，1.32μm部分反射膜反射率为90-95%。
所述第一全反透镜上镀1.32μm激光波长的全透膜及1.064μm激光波长的全反膜，1.32μm全透膜透过率大于98%，1.064μm全反膜反射率大于98%。
所述第二全反透镜上镀1.32μm激光波长的全反膜及1.064μm激光波长的增透膜，1.32μm全反膜反射率大于98%，1.064μm增透膜层透过率大于95%。
所述第三全反透镜上镀1.06μm激光波长的全透膜及532nm激光波长的全反膜，1.06μm全透膜透过率大于99%，532nm全反膜反射率大于98%。
所述第四全反透镜上镀532nm激光波长的全透膜及1.06μm激光波长的全反膜，532nm全透膜透过率大于97%，1.06μm全反膜反射率大于98%。
所述第一45°全反镜、第二45°全反镜及第三45°全反镜上均镀1.32μm激光波长的全反膜，1.32μm全反膜反射率大于95%，所述45°全反透镜上镀1.32μm激光波长的全反膜和厚度为532nm的全透膜，1.32μm全反膜反射率大于95%，532nm全透膜透过率大于95%。
所述1.06μm声光调制器上镀1.06μm激光波长的增透膜，所述1.32μm声光调制器上镀1.32μm激光波长的增透膜，所述激光倍频器为KTP或LBO晶体。
所述多功能激光医疗装置，采用的技术方案，具有以下优点：
首先，所述多功能激光医疗装置，特殊的结构设计和特殊的镀膜设计实现汽化止血两种波长的治疗激光输出，可以最大限度地满足微创介入治疗全过程对不同波长激光的需要，在一个平台上实现汽化、切割、凝固、消融、止血、灭活、焊接、打孔、光动力等多种治疗功能。
其次，本装置可以实现随机切换不同功能的激光，以适合血运丰富的实质器官手术、肿瘤等不同的治疗要求。
再次，可以利用本装置中止血波长的激光中先行凝固组织，灭失组织的活性，再更换激光的波长行汽化切除，有效防止在汽化切除组织的过程中，创面出血，以及肿瘤的活性碎屑产生扩散。
再其次，该装置具有效率高、结构紧凑、运转成本低、调节方便、工作安全等优点。
最后，本装置无需移动光学元件就可以实现激光波长的切换，从而使系统具备了高可靠性和机械稳定性，操作简单，集成度高、造价低。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明多功能激光医疗装置的结构示意图；
图2为现有技术中532nm波长绿激光组织汽化装置的结构示意图；
图3为现有技术中1.32μm波长激光装置的结构示意图；
上述图中的标记均为：
A—激光模块；
B—半导体泵浦Nd：YAG激光模块；
C—KTP倍频晶体；
D—传输光纤；
E—半导体泵浦Nd：YAG激光模块；
G1—第一光闸；
G2—第二光闸；
K—激光倍频晶体；
M1—部分反射镜；
M2—第一全反透镜；
M3—第二全反透镜；
M4—第三全反透镜；
M5—第四全反透镜；
M6—绿激光后腔镜；
M7—谐波镜；
M8—绿激光输出镜；
M9—1.32μm波长激光后腔镜；
M10—1.32μm波长激光输出镜；
M11—第一45°全反镜；
M12—第二45°全反镜；
M13—第三45°全反镜；
M14—45°全反透镜；
Q1—1.32μm声光调制器；
Q2—1.06μm声光调制器；
Q3—1.06μm声光调制器；
Z—光束整形器。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1所示，所述多功能激光医疗装置，包括激光模块A，在激光模块A一侧沿光轴方向依次设有第一45°全反镜M11、部分反射镜M1、1.32μm声光调制器Q1、第一光闸G1及第一全反透镜M2；在激光模块A另一侧沿光轴方向依次设有第二全反透镜M3、第二光闸G2、1.06μm声光调制器Q2、第三全反透镜M4、激光倍频晶体K、第四全反透镜M5、45°全反透镜M14、光束整形器Z及传输光纤D；还包括设于第一45°全反镜M11一侧的第二45°全反镜M12及设于45°全反透镜M14一侧的第三45°全反镜M13, 第二45°全反镜M12设于第一45°全反镜M11的垂直于光轴方向的一侧，第三45°全反镜M13设于45°全反透镜M14的垂直于光轴方向的一侧；开启第一光闸G1，第一光闸G1、激光模块A、第二全反透镜M3、1.32μm声光调制器Q1及部分反射镜M1形成1.32μm 激光谐振腔，从部分反射镜M1处输出1.32μm波长激光；开启第二光闸G2，第二光闸G2、激光模块A、第一全反透镜M2、1.06μm声光调制器Q2、第三全反透镜M4、激光倍频晶体K及第四全反透镜M5形成532nm波长激光谐振腔，从第四全反透镜M5处输出532nm波长绿激光；从部分反射镜处M1输出的1.32μm波长激光经过第一45°全反镜M11、第二45°全反镜M12、第三45°全反镜M13及45°全反透镜M14反射后从45°全反透镜M14处输出到光束整形器Z后进入传输光纤D；从第四全反透镜M5处输出的532nm波长绿激光同时从45°全反透镜M14处输出到光束整形器Z后进入传输光纤D，经传输光纤D传输到人体手术部位；这样所述多功能激光医疗装置，通过控制第一光闸G1及第二光闸G2，不仅能够分别输出1.32μm波长激光及532nm波长绿激光，且能够同时输出1.32μm波长激光及532nm波长绿激光，以满足微创介入治疗全过程对不同波长激光的需求。
激光模块A的泵浦源为等边三角形排列、采用侧向泵浦方式泵浦激光介质的激光二极管阵列，激光二极管波长为808nm，激光介质为Nd:YAG，激光介质两端磨成平面，镀基频光的增透膜，由流动的冷却水对激光二极管阵列和激光介质提供冷却。
在所述部分反射镜M1上镀1.32μm激光波长的部分反射膜，1.32μm部分反射膜反射率为90-95%。
所述第一全反透镜M2上镀1.32μm激光波长的全透膜及1.064μm激光波长的全反膜，1.32μm全透膜透过率大于98%，1.064μm全反膜反射率大于98%。
所述第二全反透镜M3上镀1.32μm激光波长的全反膜及1.064μm激光波长的增透膜，1.32μm膜层反射率大于98%，1.064μm增透膜层透过率大于95%。
所述第三全反透镜M4上镀1.06μm激光波长的的全透膜及532nm激光波长的全反膜，1.06μm全透膜透过率大于99%，532nm全反膜反射率大于98%。
所述第四全反透镜M5上镀532nm激光波长的全透膜及1.06μm激光波长的全反膜，532nm全透膜透过率大于97%，1.06μm全反膜反射率大于98%。
所述第一45°全反镜M11、第二45°全反镜M12及第三45°全反镜M13上均镀1.32μm激光波长的全反膜，1.32μm全反膜反射率大于95%，所述45°全反透镜M14上镀1.32μm激光波长的全反膜和532nm激光波长的全透膜，1.32μm全反膜反射率大于95%，532nm全透膜透过率大于95%。
所述的1.06μm声光调制器Q2上镀1.06μm激光波长的增透膜。
所述的1.32μm声光调制器Q1上镀1.32μm激光波长的增透膜。
所述的激光倍频器K为KTP或LBO晶体。
发明人按照以上构造制作了一台样机：该系统中半导体激光泵浦波长为808nm，采用三面等边环形泵浦Nd：YAG晶体，晶体尺寸为φ5×110mm，开启第一光闸G1，半导体侧面泵浦Nd：YAG激光模块和1.32μm全反1.064μm全透的第二全反透镜M3、1.32μm声光调制器Q1、1.32μm部分反射镜M1形成1320nm激光谐振腔，从部分反射镜M1处输出1.32μm激光；其中第二全反透镜M3上镀1.32μm全反膜及1.064μm增透膜，部分反射镜M1上镀1.32μm部分反射膜；其中第二全反透镜M3镀膜参数为R>99.9%1.32μm＆T>99.81.06μm，部分反射镜M1上镀镀膜参数为T=8%1.32μm。
开启第二光闸G2，半导体侧面泵浦Nd：YAG激光模块和1.32μm全透1.064μm全反第一全反透镜M2、1.06μm声光调制器Q2、1.06μm增透532nm全反第三全反透镜M4、激光倍频晶体K、1.06μm全反532nm全透第四全反透镜M5形成532nm波长激光谐振腔，从第四全反透镜M5处输出532nm波长绿激光；其中第一全反透镜M2上镀1.32μm全透膜和1.06μm全反膜；第三全反透镜M4上镀1.06μm全透膜和532nm全反膜，第四全反透镜M5上镀532nm全透膜和1.06μm全反膜，其中第一全反透镜M2上镀膜参数为R>99.9%1.06μm＆T>99.9%1.32μm，第三全反透镜M4上镀膜参数为T>99.9%1.06μm＆R>99.9%532nm，第四全反透镜M5上的镀膜参数为T>99.9%532nm＆R>99.9%1.06μm，1.06μm声光调制器Q2为双头声光调制器，其关断能力大于100W，重复频率为1KHz到30KHz可调，脉宽小于200ns，声光调制器上镀1.06μm增透膜。
经检测：当半导体激光泵浦功率为600W时，第一光闸G1处于开启状态，这时从部分反射镜M1处输出80W1.32μm激光；第二光闸G2处于开启状态，声光调制器Q2的调制频率为15KHz时，从第四全反透镜M5处输出120W532nm绿激光；整个系统中激光输出功率均能满足医疗应用需要，用户还可以不同的需要选择不同的波长和不同的功率。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多功能激光医疗装置，包括激光模块，其特征在于：在激光模块一侧沿光轴方向依次设第一45°全反镜、部分反射镜、1.32μm声光调制器、第一光闸及第一全反透镜；在激光模块另一侧沿光轴方向依次设有第二全反透镜、第二光闸、1.06μm声光调制器、第三全反透镜、激光倍频晶体、第四全反透镜、45°全反透镜、光束整形器及传输光纤；还包括设于第一45°全反镜一侧的第二45°全反镜及设于45°全反透镜一侧的第三45°全反镜；第一光闸、激光模块、第二全反透镜、1.32μm声光调制器及部分反射镜构成1.32μm 激光谐振腔，从部分反射镜处输出1.32μm波长激光；第二光闸、激光模块、第一全反透镜、1.06μm声光调制器、第三全反透镜、激光倍频晶体及第四全反透镜构成532nm波长激光谐振腔，从第四全反透镜处输出532nm波长绿激光；从部分反射镜处输出的1.32μm波长激光经第一45°全反镜、第二45°全反镜、第三45°全反镜及45°全反透镜反射后从45°全反透镜处输出到光束整形器后进入传输光纤传输到人体手术部位；从第四全反透镜处输出的532nm波长绿激光从45°全反透镜处输出到光束整形器后进入传输光纤传输到人体手术部位。
2.按照权利要求1所述的多功能激光医疗装置，其特征在于：所述激光模块的泵浦源为等边三角形排列、采用侧向泵浦方式泵浦激光介质的激光二极管阵列。
3.按照权利要求2所述的多功能激光医疗装置，其特征在于：所述激光二极管波长为808nm，所述激光模块的激光介质为Nd:YAG，所述激光介质两端面为镀基频光的增透膜的平面。
4.按照权利要求1或2或3所述的多功能激光医疗装置，其特征在于：在所述部分反射镜上镀1.32μm激光波长的部分反射膜，1. 32μm部分反射膜反射率为90-95%。
5.按照权利要求1或2或3所述的多功能激光医疗装置，其特征在于：所述第一全反透镜上镀1.32μm激光波长的全透膜及1.064μm激光波长的全反膜，1.32μm全透膜透过率大于98%，1.064μm全反膜反射率大于98%。
6.按照权利要求1或2或3所述的多功能激光医疗装置，其特征在于：所述第二全反透镜上镀1.32μm激光波长的全反膜及1.064μm激光波长的增透膜，1.32μm全反膜反射率大于98%，1.064μm增透膜层透过率大于95%。
7.按照权利要求1或2或3所述的多功能激光医疗装置，其特征在于：所述第三全反透镜上镀1.06μm激光波长的全透膜及532nm激光波长的全反膜，1.06μm全透膜透过率大于99%，532nm全反膜反射率大于98%。
8.按照权利要求1或2或3所述的多功能激光医疗装置，其特征在于：所述第四全反透镜上镀532nm激光波长的全透膜及1.06μm激光波长的全反膜，532nm全透膜透过率大于97%，1.06μm全反膜反射率大于98%。
9.按照权利要求1或2或3所述的多功能激光医疗装置，其特征在于：所述第一45°全反镜、第二45°全反镜及第三45°全反镜上均镀有厚度为1.32μm的全反膜，1.32μm全反膜反射率大于95%，所述45°全反透镜上镀1.32μm激光波长的全反膜和532nm激光波长的全透膜，1.32μm全反膜反射率大于95%，532nm全透膜透过率大于95%。
10.按照权利要求1或2或3所述的多功能激光医疗装置，其特征在于：所述1.06μm声光调制器上镀1.06μm激光波长的增透膜，所述1.32μm声光调制器上镀1.32μm激光波长的增透膜，所述激光倍频器为KTP或LBO晶体。
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