CN103239293A - 牙科半导体激光治疗仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种牙科半导体激光治疗仪，包括：微型电源，激光发生器，具有风冷式散热模组和半导体制冷单元的制冷系统，触控显示单元，具有方案生成单元、通信单元、激光功率调节单元的中央控制模块，存储单元，脚踏开关，以及激光笔。相较于现有技术，本发明独创地采用微型电源、全新的制冷系统、无线双收发技术等，实现了牙科治疗仪在结构上的精致和体积上的微小型化，适合移动、携带，实现了在操作上的便利性和治疗输出上的稳定、安全性，确保了操作者和患者的安全。

Description

牙科半导体激光治疗仪

技术领域

本发明涉及一种治疗仪，特别涉及一种牙科半导体激光治疗仪。

背景技术

牙科半导体激光治疗仪是利用激光对口腔内牙龈、牙齿及相关病变组织等组织进行切割、破坏组织细胞的方式来达到治疗口腔软组织病变或整形的目的，结合本治疗头可以增加对口腔消炎、结合光动力药剂可以对牙齿增白。牙科激光治疗仪发射的激光可以看成是一把牙科手术刀，发射的激光有两种模式：连续输出模式和重复脉冲输出模式。连续输出模式是指激光输出一种连续的光束，主要应用于切割快速且强效止血但会引起组织的轻度坏死、消炎及美白；重复脉冲输出模式是一种激光在短时间间隔里输出能量峰值的技术。在重复脉冲输出模式下，按占空比例来讲，平均输出能量是低于能量峰值的。最常见的脉冲间隔是1ms到10ms不等。一方面，重复脉冲输出模式虽没有连续输出模式下切割快，但却避免了正常组织的坏死的造成。另一方面，重复脉冲输出模式下的激光能量相对没有连续输出的平均激光能量高，但由于它能更好地控制治疗，主要应用于浅表组织细胞的破坏、小面积区域的治疗。

然而，现有市场上的许多牙科治疗设备存在诸多缺陷，如：牙科治疗设备大多采用大型的电源发生器，这种电源发生器不仅占用空间，且转换功耗大，在电气上不安全，不方便携带；另外现有的牙科治疗设备在激光触发的控制上尚不能实现解放双手，口腔及牙齿的诊治需要良好的操作精准度，若操作不便直接影响诊疗结果；再有，现有的牙科治疗设备中的制冷系统大多采用水流循环系统，这种水流循环系统所需管道长，水箱的水量要相对多，水流传输和热量交换所消耗的功率较大，且整个制冷系统势必得占用大量的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种牙科半导体激光治疗仪，用于解决现有技术中携带不便、制冷欠佳、操控不便等问题。

为解决上述问题及其他问题，本发明提供一种牙科半导体激光治疗仪，包括：微型电源，用于对外接的交流电进行整流、滤波、纹波处理后输出符合功率阈值要求的直流电流；激光发生器，用以在接收到触发信号时依据所述微型电源输出的直流电流产生波长为808nm或980nm且连续激光束或频率为1～25KHz可调的脉冲激光束；制冷系统，对应所述激光发生器设置，包括用于对所述激光发射器散热的半导体制冷单元和风冷式散热模组；触控显示单元，用于显示相关的系统参数信息、治疗方案及控制指令的界面，并在检测到相应的设置和/或操控的操作之后发出执行和/或更新请求；中央控制模块，包括：用于依据所述更新请求创建或更新治疗方案的方案生成单元；用以建立近距离无线通信的通信单元；用于依据所述执行请求输出波长为808nm或980nm且连续激光束或频率为1～25KHz可调的脉冲激光束的执行单元；以及功率监控单元；所述功率监控单元实时量测所述微型电源输出的直流电流，并与预设的输出功率阈值相比较，在不符合功率阈值要求时输出功率预警信号；所述治疗方案中包含方案参数；存储单元，用于存储系统参数信息和治疗方案；脚踏开关，与所述通信单元建立近距离无线通信，用于藉由所述中央控制模块发出触发信号给所述激光发生器；激光笔，通过光纤与所述激光发生器相连，用于将所述激光发生器输出的激光束照射至待操作区域。

可选地，所述微型电源接收外接的交流输入，并提取所述交流输入中的有用信号进行单向整流，对整流后的信号进行滤波和纹波处理，将滤波和纹波处理后的信号传输至所述中央控制模块比较，并依据采样电流计算出实际输出功率将其与预设的输出功率阈值相比较，在不符合功率阈值要求时输出功率预警信号。

可选地，所述微型电源还包括电池以及与所述电池连接用于检测所述电池的当前电量的电源检测单元；所述电源检测单元在检测到所述电池的当前电量小于预设值的情形下通过所述中央控制模块的向所述触控显示单元发出告警信息。

可选地，所述风冷式散热模组包括：嵌入于所述激光发生器的底座中的金属导热管，所述金属导热管还与外部导热件相通，形成热量由所述激光发生器依序传向所述底座、所述金属导热管、所述外部导热件的正向的送热路径；设置在所述底座一侧的散热风扇，用于增强所述激光发生器的底座、所述金属导热管以及所述外部导热件之间的对流，加速热量的传送。

可选地，所述半导体制冷单元根据所述激光发生器的输出反馈而自适应地调整输出功率，所述激光发生器的输出大小由所述中央控制模块根据所述存储单元中的设置设备参数实现连续可调式控制；当所述激光发生器所反馈的输出变大时，则由所述中央控制模块控制所述半导体制冷单元增大输出功率；当所述激光发生器所反馈的输出值变小时，则由所述中央控制模块控制所述半导体制冷单元减小输出功率。

可选地，所述通信单元与所述脚踏开关通过通信握手实现双收发通信，所述通信单元在开机进入时执行脚踏开关搜索，在搜索到所述脚踏开关后向其发送一个对接请求信号，并在接收到与所述对接请求信号相对应的一个对接应答信号时，与所述脚踏开关建立无线通信连接，并藉由所述触控显示单元显示操作界面；反之，若所述通信单元收到不到所述对接应答信号或接收到的信号不是所述对接应答信号，则藉由所述触控显示单元显示异常报告，禁止进入操作界面。

可选地，所述脚踏开关与所述通信单元通过通信握手实现双收发通信，所述脚踏开关上电后实时侦测对接请求信号，并在接收到所述对接请求信号后对其进行解码，在解码后确定为对接请求信号时发送与所述对接请求信号相对应的一个对接应答信号给所述通信单元；所述脚踏开关与所述通信单元通过通信握手后，可向所述通信单元发送操作信号。

可选地，所述方案生成单元用于依据所述更新请求创建或更新治疗方案，具体为接收到创建或更新请求时，藉由所述触控显示单元提供参数输入界面，并依据所述触控显示单元响应输入的参数创建或更新治疗方案，并将该治疗方案存储至所述存储单元。

可选地，所述中央控制模块还包括执行单元，用以接收到执行请求时，调用所述存储单元中预存的治疗方案，并在接收到脚踏开关传输给所述通信单元的操作信号时，依据所述治疗方案中的方案参数产生触发信号给所述激光发生器。

可选地，所述方案参数至少包括：激光输出功率、激光脉冲参数、以及操作时间进程；所述系统参数包括如下的一种或多种组合：系统语言信息、系统版本信息、显示信息、声音信息、背光信息、实时工作参数、界面布局信息、以及安全信息。

相对于现有技术，本发明提供的牙科半导体激光治疗仪及其工作方法具有如下突出优点：

1、本发明通过将微型电源替代了现有的牙科设备的庞大笨重的电源发生器，实现了牙科治疗仪在结构上的精致和体积上的微小型化，实现了1～25KHz的频率输出，满足了牙科治疗仪的临床要求，很适合随意安置、移动、携带，实现了医生在操作上的便利性和治疗输出上的稳定、安全性，确保了操作者和患者的安全，有利于牙科治疗仪在市场上的推广。

2、本发明采用了全新的制冷系统，包括风冷式散热模组和半导体制冷单元，替代现有技术中功耗大、分布复杂的水流循环制冷系统，结构简单，进一步实现了牙科治疗仪在结构上的精致和体积上的微小型化，其外形尺寸仅为200×120×60mm，净重仅为1.8kg，且制冷效果更佳，能确保牙科半导体激光治疗仪的工作更为稳定。

3、本发明采用了结构简易的无线双收发器替代现有技术中结构复杂、用线繁多，且通信不稳定、不安全，难以确保治疗过程中不掉电的有线单向触发开关，本发明的激光治疗仪使用更方便也更安全可靠。

4、本发明采用了脚踏开关对激光发生器进行触发控制，不仅可对激光发生器进行精确地控制，更是解放了操作者的双手，可更好地进行相应的治疗处理。

5、本发明可利用触控显示单元自适应地进行设备参数的设置以及治疗方案的选定或自定义生成，提供了更大的选择性和更好的针对性，有利于牙科治疗仪在市场上的推广。

附图说明

图1为本发明的牙科半导体激光治疗仪在一个实施方式中的结构框图。

图2为本发明牙科半导体激光治疗仪中的微型电源的工作原理示意图。

图3为本发明牙科半导体激光治疗仪中为脚踏开关与中央控制模块建立无线通信连接的流程示意图。

图4为本发明牙科半导体激光治疗仪中制冷系统的工作原理图。

图5为本发明牙科半导体激光治疗仪中半导体制冷单元的工作流程图。

图6为本发明牙科半导体激光治疗仪中半导体制冷单元在一实施例中的制冷原理图。

图7为本发明牙科半导体激光治疗仪在实际应用中的流程示意图。

图8为图7中步骤S35更进一步地详细流程图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

易知，牙科半导体激光治疗仪的内部具有繁多的组成构件，而现有市场上的许多牙科治疗设备存在诸多缺陷，如：牙科治疗设备大多采用大型的电源发生器，制冷系统大多采用水流循环系统。有鉴于此，本发明的发明人对现有技术进行了结构改进以及系统优化，以克服现有技术中的诸多问题。

以下将通过具体实施例来对本发明所提出的牙科半导体激光治疗仪进行详细说明。需说明的是，本发明提供的所述牙科半导体激光治疗仪可广泛应用于牙科的手术治疗或者美容整形领域。

请参阅图1，为本发明的牙科半导体激光治疗仪在一个实施方式中的结构框图。如图1所示，所述牙科半导体激光治疗仪1包括：电源模块11、激光发生器12、制冷系统13，触控显示单元14、中央控制模块15、存储单元16、脚踏开关17、以及激光笔18，其中，电源模块11进一步包括微型电源111、电池113、以及电源检测单元115，制冷系统13进一步包括风冷式散热模组131和半导体制冷单元133，中央控制模块15进一步包括通信单元151、方案生成单元153、功率监控单元155、以及执行单元157。

以下对上述各个元部件进行详细描述。

电源模块11包括微型电源111、电池113、以及电源检测单元115。微型电源111受中央控制模块15控制，微型电源111用于对交流电进行整流、滤波、纹波处理以输出符合功率阈值要求的直流电流。现有的牙科设备大多采用大型的电源发生器，这种电源发生器转换功耗大，而且在电气上很不安全，便携性差且根本不适合在户外使用。在本实施例中，微型电源111集成在一个控制板上，不仅尺寸微缩化，更由于电气隔离良好，信号输出稳定。这种微型电源足以满足现有的牙科治疗的功率输出，功率的输出可通过功率监控单元155的控制改变，可改变供给电压的阈值。功率监控单元155实时量测微型电源111输出的直流电流，并依据采样电流计算出实际输出功率将其与预设的输出功率阈值相比较，在不符合功率阈值要求时输出功率预警信号，同时输出功率调节信号，调节信号中包括功率正负补偿参数，用户可依据该正负功率补偿参数调节输出功率。这种集成的微型电源解决了传统医疗仪器使用电源发生器带来的电气上的危险性，提高了仪器的集成度，为仪器携带式提供了前提。

微型电源111可以根据各个用电单元的状况而提供多种不同的直流供电电压，例如：12V、5V、以及3.3V等。经由微型电源111输出后，经过整流、滤波，可得到稳定的12V直流电流，可应用于激光发生器12的间接驱动模块、制冷系统13中各单元（例如散热风扇）的供电。12V直流电流经过整流、滤波，可得到稳定的5V直流电流，5V直流电流主要用于小功率器件的供电，如指示灯的输入电压、蜂鸣器的驱动电压等。于本实施例中，所述微型电源111接收的输入电压为AC110V～220V±20%，50Hz～60Hz±1Hz；输出的电压为DC12V～17V。

另外，为确保工作正常，电源模块11中还包括电池113和与电池113相连的电源检测单元115，用于检测电池113的当前电量。电源检测单元115在检测到微型电源111的当前电量小于预设值的情形下发出通知中央控制模块15的告警信息（在一实施例中，所述告警信息可以是例如通过触控显示单元14发出，也可以是采用灯闪烁或以特定颜色灯光显示在内的灯光提示和/或声音提示），以提醒操作者电池113的当前电量情况，从而使得操作者根据所述告警信息以决定是否对电池113进行充电。所述电池113的输出的电压为DC18V～19.5V。所述电池113为4700mAh锂电池，该锂电池可支持待机时间为8小时，工作时间为1小时。

进一步地，请参阅图2，其显示了本发明牙科半导体激光治疗仪1中的微型电源111的工作原理示意图。如图所示，具体包括：接收交流输入至第一存储器；整流器接收第一存储器的输出，提取所述交流输入中的有用信号进行单向整流；对整流后的信号进行滤波和纹波处理后输出至第二存储器，第二存储器中存储有预设的输出功率阈值，预设的所述输出功率阈值是在接受中央控制模块15的控制信号下生成的；将滤波和纹波处理后的信号与预设的所述输出功率阈值相比较，在不符合功率阈值要求时输出功率预警信号，同时输出功率调节信号，调节信号中包括功率正负补偿参数，用户可依据该正负功率补偿参数调节输出功率，从而根据功率阈值要求输出允符的直流电流至相应的工作单元。由此可见，微型电源从交流输入到转换输出到仪器的工作模块，信号进行了整流、去干扰信号，纹波处理等，使得电源模块输出的信号稳定良好，满足程序控制的要求。

激光发生器12受中央控制模块15中执行单元157控制以生成并输出波长为808nm或980nm且连续激光束或频率为1～25KHz可调的脉冲激光束，优选地，激光发生器12受中央控制模块15中执行单元157控制以生成并输出波长为808nm且频率为1KHz、5KHz、10KHz、15KHz、20KHz、或者25KHz可调的脉冲激光束，或者激光发生器12受中央控制模块15中执行单元157控制以生成并输出波长为980nm且频率为1KHz、5KHz、10KHz、15KHz、20KHz、或者25KHz可调的脉冲激光束，或者激光发生器12受中央控制模块15中执行单元157控制以生成并输出波长为808nm且连续的激光束，再或者激光发生器12受中央控制模块15中执行单元157控制以生成并输出波长为980nm且连续的激光束。

具体地，执行单元157接收到执行请求时，调用所述存储单元中预存的治疗方案，并在接收到脚踏开关传输给所述通信单元的操作信号时，依据所述治疗方案中的方案参数（比如方案参数中要求输出波长为808nm且频率为10KHz的脉冲激光束）产生触发信号给所述激光发生器。输出的激光束有两种模式：连续输出模式和重复脉冲输出模式。连续输出模式是指激光束输出一种连续的光束，主要应用于切割快速且强效止血但会引起组织的轻度坏死、消炎及美白；重复脉冲输出模式是一种激光束在短时间间隔里输出能量峰值的技术，在本发明提供的半导体激光治疗仪中，所述激光发生器12脉冲输出的持续时间为20μs～1000ms。在重复脉冲输出模式下，按占空比例来讲，平均输出能量是低于能量峰值的。所述执行单元包括出光功率控制电路（未图示），本发明牙科半导体激光治疗仪1中激光发生器12的出光功率控制是通过控制激光发生器12的输出，所述出光功率控制电路的输入信号端口接收的输入信号根据用户输入的功率大小自动调节，其输出信号端口的输出信号输出至激光发生器12，其输出信号端口的输出信号随其输入信号端口的输入信号的大小而变化，从而控制激光发生器的输出功率。

脚踏开关17与中央控制模块15建立无线通信连接，用于触发激光发生器。在本实施例中，中央控制模块15中具有用以建立近距离无线通信的通信单元151，可通信单元151与脚踏开关17建立无线通信连接，所述无线通信单元可以是例如WLAN、WiMax或蓝牙技术。脚踏开关17可提供一踏板，操作者可以用脚踩踏所述踏板，利用所述踏板的上、下动作以分别实现激光发生器12的开启、关闭。具体地，所述踏板保持初始静止状态，则激光发生器12关闭；所述踏板在受力后向下动作，则触发激光发生器12输出激光束。另外，脚踏开关17中的踏板进行上、下动作的频率则决定了激光发生器12执行开启或关闭的频率。

如前所述，脚踏开关17与中央控制模块15的通信单元151建立无线通信连接。在本实施例中，脚踏开关17与中央控制模块15建立无线通信连接是通过通信握手实现双收发通信的。本发明采用了结构简易的无线双收发器替代现有技术中有线单向触发开关，具有安全可靠的优点。

请参阅图3，显示了脚踏开关17与中央控制模块15建立无线通信连接的流程示意图。如图所示，所述无线通信连接的建立过程包括：

步骤S701，在开机进入时，中央控制模块15会进行脚踏开关的搜索，如果中央控制模块15搜索不到脚踏开关17则会继续自动执行搜索，也可以输出等待信息，以提示操作者再次发出搜索指令启动搜索作业。

步骤S703，中央控制模块15通过搜索，在搜索到脚踏开关17后，向脚踏开关17发送一个对接请求信号。在本实施例中，当中央控制模块15搜索到相关的脚踏开关17后，会将搜索到的脚踏开关17显示在触控显示单元14上，操作者根据显示，点选要建立无线通信连接的脚踏开关17，中央控制模块15根据所述触控显示单元14检测到的点选动作，向选中的脚踏开关17发送一个对接请求信号，所述对接请求信号中包含一个认证封包，该认证封包中含有牙科半导体激光治疗仪1的唯一设备序号。

步骤S705，脚踏开关17上电后实时侦测对接请求信号并在接收所述对接请求信号后对所述对接请求信号进行解码，具体地，是对所述对接请求信号中的认证封包进行解码，提取该牙科半导体激光治疗仪1的唯一设备序号，本判断该唯一设备序号是否脚踏开关17授权接入的设备序号，若是，则确定所述对接请求信号是由中央控制模块15发出的，并响应所述对接请求信号，发送与所述对接请求信号相对应的一个对接应答信号给中央控制模块15的通信单元151。所述对接应答信号中包含一个识别封包，该识别封包中含有脚踏开关17的识别码。

步骤S707，若中央控制模块15中的通信单元151接收到所述对接应答信号，则表明中央控制模块15中的通信单元151与脚踏开关17之间通信正常，建立无线通信连接，进入操作界面；，在本实施例中，为保证一个脚踏开关对应一个半导体激光治疗仪，所述中央控制模块15中的通信单元151接收到对接应答信号信号后进行解析，具体是指，所述中央控制模块15中的通信单元151将包含有识别封包的对接应答信号给中央控制模块15，中央控制模块15解析所述识别封包，获取识别码，并判断其预设的存储列表中是否包含该识别码，若是则令通信单元151与脚踏开关17之间建立无线通信连接，进入操作界面。

反之，若中央控制模块15中的通信单元151收到不到所述对接应答信号或接收到的信号经解析后确认不是所述对接应答信号，则由中央控制模块15给出异常报告，禁止操作者进入操作界面。在本实施例中中央控制模块15给出的异常报告可以是简单的告警信息（在一实施例中，所述告警信息可以是例如包括灯闪烁或以特定颜色灯光显示在内的灯光提示和/或声音提示），但并不以此为限，例如也可以是在触控显示单元14上显示的文字提示或图像提示（可以附带有声音或音乐）。操作者根据所述异常报告，检查中央控制模块15的通信单元151或脚踏开关17的状况，并重新发起建立无线通信连接的尝试。

后续，在中央控制模块15的通信单元151与脚踏开关17建立了无线通信连接之后，操作者即可进入操作界面执行相应的操作（例如系统参数的设置或治疗方案的选定）。

激光笔18通过光纤与激光发生器12相连，用于将激光发生器12输出的激光束照射至口腔中的待操作区域。在本实施例中，激光笔18的末端连接有一光纤，所述光纤的另一端则配置有一转接口，利用所述转接口，与激光发生器12相连。在实际操作中，当操作者将光纤的转接口与激光发生器12的端口相接合时，若它们之间连接正常，则会给出配置正确的提示（例如指示灯提示中的指示灯显绿色），若它们之间连接不当或连接不正常，则也会给出配置错误需重新再连接的指示（例如指示灯提示中的指示灯显黄色）。具体地，所述激光笔18的末端光纤为可支持同光孔径为200μm，300μm，400μm，600μm，800μm，或1000μm直径的光纤。所述激光笔18更可标配400μm光纤治疗手具（抛弃型光纤头）、扩束照射美白头等。

请参阅图4，图4为本发明牙科半导体激光治疗仪中制冷系统的工作原理图，如图所示，制冷系统13用于对本发明牙科半导体激光治疗仪1中的各个发热单元（例如激光发生器）进行散热，确保正常工作。在本实施例中，制冷系统13包括风冷式散热模组131和半导体制冷单元133。以下对上述风冷式散热模组131和半导体制冷单元133分别进行详细说明。

半导体制冷单元133是根据所述激光发生器的输出反馈而自适应地调整输出功率，具有自动调节功率输出大小功能。在本实施例中，所述激光发生器的输出大小由中央控制模块15根据存储单元16中的设置设备参数而控制。图5显示了本发明牙科半导体激光治疗仪1中半导体制冷单元133的工作流程图。如图所示，牙科半导体激光治疗仪1开机进入后，就开始执行制冷程序；无论激光发生器12工作与否，实时检测激光发生器12的反馈输出；检测到的激光发生器12的反馈输出的变化，即，判断激光发生器12的反馈输出的变化量是否超出预设的阈值（例如判断激光发生器12的反馈输出的增加量是否超过一增加阈值或者判断激光发生器12的反馈输出的减小量是否超过一减小阈值）；若判断得到激光发生器12的反馈输出的变化量没有超出预设的阈值，则继续检测；若判断得到激光发生器12的反馈输出的变化量超出预设的阈值，则根据激光发生器12的反馈输出的变化量自适应地调整半导体制冷单元133的输出功率。所述自适应地调整半导体制冷单元133的输出功率包括：当激光发生器12所反馈的输出变大时，则由中央控制模块15控制半导体制冷单元133增大输出功率；当激光发生器12所反馈的输出值变小时，则由中央控制模块15控制半导体制冷单元133减小输出功率。在本实施例中，对于半导体制冷单元133的控制可以通过PID（比例-积分-微分）来实现，用激光发生器12的反馈输出控制调节半导体制冷单元133的输出功率。如果激光发生器12的反馈输出变大时，说明激光发生器12的热量输出变大，要求半导体制冷单元133增大输出功率，加大散热能力；如果激光发生器12的反馈输出变小时，说明激光发生器12的热量变小，可以减小半导体制冷单元133的输出功率，节约能耗。另外，中央控制模块15向半导体制冷单元133发出的控制信号为脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）信号。

图6即显示了本发明牙科半导体激光治疗仪1中半导体制冷单元133在一实施例中的制冷原理图。如图所示，半导体制冷单元133包括：P型半导体，N型半导体，P型半导体的两端分别设有热端（用于散热）和冷端（用于吸热）、N型半导体的两端分别设有热端（用于散热）和冷端（用于吸热），其中，P型半导体的冷端和N型半导体的冷端相连以供吸收激光发生器12产生的热量，P型半导体的热端和N型半导体的热端则与可调节输出功率的可调电源相连，所述可调电源的正负两端的信号相当于控制输出的可变信号。工作流程为：不断检测激光发生器12的反馈输出电流，当激光发生器工作的功率越大时，相应的产生的热量也越大，反馈输出的电流值也越大，此时加大A、B两端的电压供给制冷模块，使P型半导体和N型半导体两端的放热加大，从而使冷端吸热能力也加大，从而达到能更多吸走激光发生器12的热量的目的。

风冷式散热模组131包括嵌入于激光发生器12的底座中的金属导热管（较佳地，所述金属导热管例如为铜管或者灌装有导热液的铜管），所述金属导热管还与例如机壳的外部导热件相通，形成热量由所述半导体制冷单元133依序传向所述底座、由所述底座传向所述金属导热管、由所述金属导热管传向所述外部导热件的正向的送热路径。更佳地，风冷式散热模组131还包括设置在激光发生器12中底座的一侧的散热风扇，用于增强激光发生器12的底座、所述金属导热管以及所述外部导热件之间的对流，加速热量的传送，即所述金属导热管在所述散热风扇的作用下温度不断降低，导致金属导热管不断向所述底座吸收热量，所述底座也不断向所述激光发生器12吸收热量，如此形成高效的散热效果。在本实施例中，所述底座背离所述激光发生器12一侧面上具有散热片结构。

在本实施例中，所述中央控制模块15向所述散热风扇发出的控制信号为脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）信号。具体地：可以预先设置散热风扇的转速表，在所述转速表中，制定了激光发生器12的底座的温度与散热风扇的转速之间的对应关系（可以是数值或比例关系）；这样，读取到激光发生器12的底座的温度时，中央控制模块15就可根据所读取到的所述底座的温度来判断所述散热风扇的转速是否需要调整并据此进行实时地调整，从而不仅确保了散热效果，也节约了能耗，降低了风扇噪音。当然，在这里，散热风扇的功率、数量等可根据激光发生器12的热量输出情况以及产品散热要求而有不同的配置，例如：配置大功率的散热风扇或在不同区域配置多个散热风扇。由上可知，利用风冷式散热模组131相对于现有技术，可免去高功耗、大体积的水流制冷系统，使仪器的结构大大向微型化发展。

由上可知，利用半导体制冷单元133，可智能地自动调节制冷功率输出的功能，不仅有效地减小了功耗，延长了半导体激光治疗仪1的使用寿命，而且降低了电源的输出大功率的要求，为户外治疗提供了非常有利的条件，因为半导体激光治疗仪1支持自带的充电器，输出功耗的减少可以大大的延长充电器的使用时间。

触控显示单元14作为输出输入界面，用于提供显示相关的系统参数信息、治疗方案及控制指令，并在接收到相应的设置和/或操控的动作之后发出执行和/或更新请求。如上所述，在本发明中，通过触控显示单元14，可实现设备参数的设置及治疗方案的确定。所述治疗方案的确定，包括创建并生成一个新的治疗方案或者从已有的多个治疗方案中选定一个。在本实施例中，触控显示单元14为7英寸的电阻式触摸屏。本发明可利用触控显示单元14自适应地进行设备参数的设置以及治疗方案的选定或自定义生成，提供了更大的选择性和更好的针对性。

方案生成单元15用于创建或更新治疗方案。在本实施例中，当触控显示单元14接收到操作者在显示的设置界面上的各个方案参数（例如激光输出功率、激光脉冲参数、操作时间进程等）所作的相应触控后发出更新请求，方案生成单元15即根据所述更新请求而创建或更新治疗方案。后续，由方案生成单元15创建或更新治疗方案会存储在存储单元16中。

存储单元16主要用于存储系统参数信息和治疗方案，但并不以此为限，也可以存储一些系统参数、预设的各个阈值、相关的系统语言、语音信息和告警信息等。

当然，本发明牙科半导体激光治疗仪1并不以此为限，为扩展更多的功能或达成更佳的操作体验，可以根据需要，配置更多的功能单元。例如，本发明牙科半导体激光治疗仪1还可以配置语音单元191和指示灯193。针对语音单元191，语音信号用于实现良好的人机交互，开机进入、操作进入等不同的语言提示，当程序出现异常时还能给出异常语言提示。语音单元191采用的WTM-16P芯片，是由程序直接控制，VOICE_CS、VMOSI、VSCLK、OICE_RST为语音的编码信号，WTM-16P芯片对编码信号进行解码，由PWM+、PWM-输出给扬声器，实现语音的输出。针对指示灯193，用于实现良好的人机交互，提供相关的各个单元的运行状况（例如通信连接状况）的提示，在实际应用中，指示灯193可以采用不同的表现形式，例如指示灯的灯亮颜色、闪烁频率等，在此不一一述说。

请参阅图7，显示了本发明牙科半导体激光治疗仪在实际应用中的流程示意图。所述牙科半导体激光治疗仪的工作方法包括：

步骤S31，提供牙科半导体激光治疗仪。所述牙科半导体激光治疗仪1包括：电源模块11、激光发生器12、制冷系统13，触控显示单元14、中央控制模块15、存储单元16、脚踏开关17、以及激光笔18，其中，电源模块11进一步包括微型电源111、电池113、以及电源检测单元115，制冷系统13进一步包括风冷式散热模组131和半导体制冷单元133，中央控制模块15进一步包括通信单元151、方案生成单元153、功率监控155、以及执行单元157。

步骤S33，检测并确认脚踏开关17与中央控制模块15的通信单元151之间的无线通信连接以及激光笔18与激光发生器12之间的光纤连接。需说明的是，有关脚踏开关17与中央控制模块15的通信单元151之间的无线通信连接以及激光笔18与激光发生器12之间的光纤连接已如前所述，故不再在此赘述。

步骤S35，通过触控显示单元14提供显示相关的系统参数信息、治疗方案及控制指令，并在接收到相应的设置和/或操控的动作之后发出执行和/或更新请求，通过方案生成单元15根据触控显示单元14发出的所述执行和/或更新请求而创建或更新治疗方案，并将创建或更新治疗方案存储于存储单元16中。

针对步骤S35，如图8所示，显示了步骤S35更进一步地详细流程图。如图所示，包括：

步骤S351，登陆进入操作界面。在本实施例中，开机后，进入开机界面，在完成系统自检后，显示登录页面，提供例如用户名和密码（还可以包括验证码等）的输入栏位，操作者需在相应栏位输入用户名和密码，经验证并确认为正确时，方才进入操作界面。

步骤S353，进行系统参数的设置和存储。在本实施例中，所述系统参数包括如下的一种或多种组合：系统语言、系统版本、显示、声音、背光、显示效果、光斑、界面布局、以及安全。操作者可以在相应的参数设置界面或参数栏位中进行相应的设置。

步骤S355，进行治疗方案的设置和存储。在本实施例中，所述治疗方案的设置，包括创建并生成一个新的治疗方案或者从已有的多个治疗方案中选定一个。在创建并生成一个新的治疗方案时，点选相应的方案参数的设置项目，在所述设置项目对应的设置界面中设置方案参数，所述方案参数至少包括：激光输出功率、激光脉冲参数、以及操作时间进程。

步骤S357，在所述治疗方案确定后，返回主治疗界面，以供进行相应的操控。对于创建并生成一个新的治疗方案，还包括将确定的新的治疗方案予以存储的操作。

通过步骤S351至步骤S357，完成治疗方案的确定。

步骤S37，根据设置的设备参数和确定的治疗方案，由执行单元157根据执行请求，调用存储单元16中预存的治疗方案，并在接收到脚踏开关17传输给通信单元151的操作信号时，依据所述治疗方案中的方案参数产生触发信号给激光发生器12。

激光发生器12输出激光束并通过激光笔18将所述激光束照射至口腔中的待操作区域，进行牙科治疗或美容矫正。

相对于现有技术，本发明提供的牙科半导体激光治疗仪及其工作方法具有如下突出优点：

1、本发明通过将微型电源替代了现有的牙科设备的庞大笨重的电源发生器，实现了牙科治疗仪在结构上的精致和体积上的微小型化，很适合移动、户外携带，实现了医生在操作上的便利性和治疗输出上的稳定、安全性，确保了操作者和患者的安全，有利于牙科治疗仪在市场上的推广。

2、本发明采用了全新的制冷系统，包括风冷式散热模组和半导体制冷单元，替代现有技术中功耗大、分布复杂的水流循环制冷系统，结构简单，进一步实现了牙科治疗仪在结构上的精致和体积上的微小型化，且，制冷效果更佳，能确保牙科半导体激光治疗仪的工作更为稳定。

3、本发明采用了结构简易的无线双收发器替代现有技术中结构复杂、通信不稳定、不安全、难以确保治疗过程中不掉电的有线单向触发开关，更安全可靠。

4、本发明采用了脚踏开关对激光发生器进行触发控制，不仅可对激光发生器进行精确地控制，更是解放了操作者的双手，可更好地进行相应的治疗处理。

5、本发明可利用触控显示单元自适应地进行设备参数的设置以及治疗方案的选定或自定义生成，提供了更大的选择性和更好的针对性，有利于牙科治疗仪在市场上的推广。

应当指出，本实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如本发明的权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种牙科半导体激光治疗仪，其特征在于，包括：

微型电源，用于对外接的交流电进行整流、滤波、纹波处理后输出符合功率阈值要求的直流电流；

激光发生器，用以在接收到触发信号时依据所述微型电源输出的直流电流产生波长为808nm或980nm且连续激光束或频率为1～25KHz可调的脉冲激光束；

制冷系统，对应所述激光发生器设置，包括用于对所述激光发射器散热的半导体制冷单元和风冷式散热模组；

触控显示单元，用于显示相关的系统参数信息、治疗方案及控制指令的界面，并在检测到相应的设置和/或操控的操作之后发出执行和/或更新请求；

中央控制模块，包括：用于依据所述更新请求创建或更新治疗方案的方案生成单元；用以建立近距离无线通信的通信单元；用于依据所述执行请求输出波长为808nm或980nm且连续激光束或频率为1～25KHz可调的脉冲激光束的执行单元；以及功率监控单元；所述功率监控单元实时量测所述微型电源输出的直流电流，并与预设的输出功率阈值相比较，在不符合功率阈值要求时输出功率预警信号；所述治疗方案中包含方案参数；

存储单元，用于存储系统参数信息和治疗方案；

脚踏开关，与所述无线通信单元建立近距离无线通信，用于通过所述中央控制模块发出触发信号给所述激光发生器；

激光笔，通过光纤与所述激光发生器相连，用于将所述激光发生器输出的激光束照射至待操作区域。

2.如权利要求1所述的牙科半导体激光治疗仪，其特征在于，所述微型电源接收外接的交流输入，并提取所述交流输入中的有用信号进行单向整流，对整流后的信号进行滤波和纹波处理，将滤波和纹波处理后的信号传输至所述中央控制模块比较，并依据采样电流计算出实际输出功率将其与预设的输出功率阈值相比较，在不符合功率阈值要求时输出功率预警信号。

3.如权利要求1所述的牙科半导体激光治疗仪，其特征在于，所述微型电源还包括电池以及与所述电池连接用于检测所述电池的当前电量的电源检测单元；所述电源检测单元在检测到所述电池的当前电量小于预设值的情形下通过所述中央控制模块的向所述触控显示单元发出告警信息。

4.如权利要求1所述的牙科半导体激光治疗仪，其特征在于，所述风冷式散热模组包括：嵌入于所述激光发生器的底座中的金属导热管，所述金属导热管还与外部导热件相通，形成热量由所述激光发生器依序传向所述底座、所述金属导热管、所述外部导热件的正向的送热路径；设置在所述底座一侧的散热风扇，用于增强所述激光发生器的底座、所述金属导热管以及所述外部导热件之间的对流，加速热量的传送。

5.如权利要求1或4所述的牙科半导体激光治疗仪，其特征在于，所述半导体制冷单元根据所述激光发生器的输出反馈而自适应地调整输出功率，所述激光发生器的输出大小由所述中央控制模块根据所述存储单元中的设置设备参数实现连续可调式控制；当所述激光发生器所反馈的输出变大时，则由所述中央控制模块控制所述半导体制冷单元增大输出功率；当所述激光发生器所反馈的输出值变小时，则由所述中央控制模块控制所述半导体制冷单元减小输出功率。

6.如权利要求1所述的牙科半导体激光治疗仪，其特征在于，所述通信单元与所述脚踏开关通过通信握手实现双收发通信，所述通信单元在开机进入时执行脚踏开关搜索，在搜索到所述脚踏开关后向其发送一个对接请求信号，并在接收到与所述对接请求信号相对应的一个对接应答信号时，与所述脚踏开关建立无线通信连接，并藉由所述触控显示单元显示操作界面；反之，若所述通信单元收到不到所述对接应答信号或接收到的信号不是所述对接应答信号，则藉由所述触控显示单元显示异常报告，禁止进入操作界面。

7.如权利要求6所述的牙科半导体激光治疗仪，其特征在于，所述脚踏开关与所述通信单元通过通信握手实现双收发通信，所述脚踏开关上电后实时侦测对接请求信号，并在接收到所述对接请求信号后对其进行解码，在解码后确定为对接请求信号时发送与所述对接请求信号相对应的一个对接应答信号给所述通信单元；所述脚踏开关与所述通信单元通过通信握手后，可向所述通信单元发送操作信号。

8.如权利要求1所述的牙科半导体激光治疗仪，其特征在于，所述方案生成单元用于依据所述更新请求创建或更新治疗方案，具体为接收到创建或更新请求时，藉由所述触控显示单元提供参数输入界面，并依据所述触控显示单元响应输入的参数创建或更新治疗方案，并将该治疗方案存储至所述存储单元。

9.如权利要求1或8所述的牙科半导体激光治疗仪，其特征在于，所述执行单元用以接收到执行请求时，调用所述储存单元中预存的治疗方案，并在接收到脚踏开关传输给所述通信单元的操作信号时，依据所述治疗方案中的方案参数产生触发信号给所述激光发生器。

10.如权利要求1所述的牙科半导体激光治疗仪，其特征在于，所述方案参数至少包括：激光输出功率、激光脉冲参数、以及操作时间进程；所述系统参数包括如下的一种或多种组合：系统语言信息、系统版本信息、显示信息、声音信息、背光信息、实时工作参数、界面布局信息、以及安全信息。

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