CN103977505A - 用于理疗的手持便携式半导体激光装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种用于理疗的手持便携式半导体激光装置，包括：电源系统、驱动电路、半导体激光器、出光头集成模块、出米传感器及控制器。电源系统与驱动电路连接；控制器依通过驱动电路与半导体激光器连接；半导体激光器通过光纤与出光头集成模块连接；触摸传感器与控制器连接，出光头集成模块对所述激光和指示光进行耦合扩束，并调节耦合光束的光斑面积。本发明提供的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，可以显示激光光束的位置，方便患者将激光装置对准疼痛部位进行有效的理疗。

Description

用于理疗的手持便携式半导体激光装置

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种用于理疗的手持便携式半导体激光装置。

背景技术

目前，由于受到环境和其他因素的影响，出现急慢性疼痛疾病的患者逐步增多。急慢性疼痛疾病患者的治疗周期长，需要花费大量时间和精力，严重影响了患者正常生活。患者在缺少电力供应或医疗救助环境下出现的突发疾病，经常由于缺少及时干预治疗而贻误病情。常用的激光理疗产品功率较低，理疗效果较差，由于没有安全防护功能，在使用的过程中如果发生误操作，容易意外发出激光，对身体造成损伤。此外，现有的激光理疗产品还存在激光光斑难以定位和调节的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够防止意外发出激光对人体造成损伤，并且能够方便的调节激光光斑的手持便携式半导体激光装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于理疗的手持便携式半导体激光装置，包括：电源系统、驱动电路、半导体激光器、出光头集成模块、触摸传感器及控制器；所述电源系统与所述驱动电路连接；所述电源系统中连接有电流反馈电阻，形成电流反馈回路；所述控制器与所述驱动电路连接，所述驱动电路与所述半导体激光器连接；所述控制器发出第一控制信号给所述驱动电路，所述驱动电路根据所述第一控制信号驱动所述半导体激光器产生高能量激光；所述半导体激光器通过光纤与所述出光头集成模块连接；所述触摸传感器与所述控制器连接；所述出光头集成模块对所述激光进行聚焦，并调节聚焦光束的光斑面积。

进一步地，还包括温控系统；所述温控系统与所述控制器连接；所述温控系统用于对所述半导体激光器进行散热和降温。

进一步地，所述温控系统包括：热管、风扇和散热器；所述热管分别与所述半导体激光器和所述散热器连接；所述热管将所述半导体激光器上的热量传导至所述散热器上。所述风扇的风口与所述散热器相对设置，所述风扇产生的风将所述散热器上的热量吹散。所述风扇和所述扇热器与所述控制器连接。

进一步地，还包括：液晶控制系统及液晶触摸显示屏。所述液晶控制系统与所述控制器连接；所述液晶触摸显示屏与所述液晶控制系统连接；所述控制器将显示信息发送至所述液晶控制系统，经所述液晶控制系统处理后在所述液晶触摸显示屏上显示；通过所述液晶触摸显示屏输入的控制指令传送至所述液晶控制系统，经所述液晶控制系统处理后传送至所述控制器进行存储。

进一步地，还包括：报警系统、出光指示单元、光学手指传感器及程序下载接口；所述报警系统、出光指示单元、光学手指传感器及所述程序下载接口分别与所述控制器连接；所述控制器发出第一控制信号的同时发出第二控制信号控制所述出光指示单元发出指示光；所述出光头集成模块对所述激光和所述指示光进行耦合、聚焦，并调节聚焦光束的光斑面积。

进一步地，所述控制器包括：存储模块，用于存储从所述液晶触摸显示屏输入、从所述液晶控制系统上传的控制程序；还用于将存储的所述控制程序传送至所述液晶控制系统，并通过所述液晶触摸显示屏显示。控制模块，用于从所述存储模块中获取所述控制程序，并根据所述控制程序产生所述第一控制信号给所述驱动电路；还用于发出所述第二控制信号控制所述出光指示单元发出指示光，以及发出第三控制信号控制所述风扇和散热器开启。响应模块，用于从所述触摸传感器获取触摸信号，并在获取所述触摸信号后控制所述控制模块开始工作。报警模块，用于从所述光学手指传感器获取位移信号，并在一段时间内未获取所述位移信号后控制所述报警系统报警。下载模块，用于从所述存储模块中获取控制程序，并将获取的所述控制程序通过所述程序下载接口输出。

进一步地，还包括：急停开关和软开机电路；所述电源系统与所述急停开关连接；所述急停开关通过所述软开机电路与所述驱动电路连接。所述电源系统为外接15V直流电源或15V锂电池。

进一步地，所述半导体激光器所发出激光的波长为980nm；所述半导体激光器的数值孔径NA＝0.22。

进一步地，所述光纤的芯径为100μm。

进一步地，所述出光头集成模块的调焦范围为10～30mm。

本发明提供的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，半导体激光器所发出激光的波长为980nm，最高功率可达20W，能够透过皮肤，直接被组织吸收，理疗的效果好。本发明提供的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，设置了出光头集成模块，出光头集成模块对激光和指示光进行耦合扩束，由于耦合了可见光，因此可以显示激光光束的位置，方便患者将激光装置对准疼痛部位进行有效的理疗；此外，出光头集成模块可以方便的调节耦合光束的光斑面积，方便患者根据疼痛部位的实际情况选择光斑的面积。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于理疗的手持便携式半导体激光装置的结构框图；

图2为本发明实施例提供的风扇、散热器、半导体激光器以及出光头集成模块分布示意图；

图3为本发明实施例提供的控制器内部结构示意图；

图4为本发明实施例提供的出光头集成模块结构示意图。

具体实施方式

参见图1-图3，本发明实施例提供了一种用于理疗的手持便携式半导体激光装置，包括：电源系统、急停开关、软开机电路、驱动电路、半导体激光器4、出光头集成模块5(包含光学调焦模块、窗口温度探头等部件)、温控系统(包括热管、风扇3和散热器1)、液晶控制系统、液晶触摸显示屏、报警系统(如喇叭)、触摸传感器、光学手指传感器、程序下载接口、出光指示单元及控制器。

首先，本实施例对出光头集成模块5进行介绍：参见图4，出光头集成模块5包括：光纤接头41、反射单元(包括压片43和全反镜42)、镜筒410、凹面透镜44、凸面透镜46、凸面透镜安装座49、变焦套筒47、

销钉、调焦拨盘411、金属治疗头412、位移传感器、触摸传感器、出光镜片413、第一压圈45和第二压圈。光纤接头41和反射单元固定在镜筒410的上端，具体为：光纤接头41采用SMA905光纤接头41，与光纤接头41连接的出光光纤的芯径为100um，出光光纤与半导体激光器4连接，光纤接头41水平设置，且光纤接头41固定在镜筒410的上端；全反镜42固定在压片43上，全反镜42与光纤接头41的出光口相对设置；压片43固定在镜筒410的上端，且压片43与镜筒410上端所在的平面所呈的角度为45度，以保证全反镜42与光纤接头41的出光口所在的直线所形成的锐角为45度。凹面透镜44通过第一压圈45固定在镜筒410的上端开口处，即通过凹面透镜44将镜筒410的上端开口封住。凸面透镜46通过第二压圈固定在凸面透镜安装座49内，凸面透镜安装座49设置在镜筒410的内部。变焦套筒47套在镜筒410的外侧；镜筒410的侧壁从上到下设置有一条螺旋槽48(螺旋槽8贯穿镜筒10的内壁和外壁)；销钉的一端穿过螺旋槽8与凸面透镜安装座49连接，另一端与变焦套筒47连接；通过旋转变焦套筒47，变焦套筒47带动销钉沿螺旋槽48运动，销钉带动凸面透镜46在镜筒410内沿上下方向运动。金属治疗头412为筒状结构，金属治疗头412固定在镜筒410的下端(与镜筒410的下端对接)；出光镜片413固定在金属治疗头412下端的中间；调焦拨盘411套在金属治疗头412外侧，且调焦拨盘411与变焦套筒47固定连接，调焦拨盘411调节的光斑的直径为10-30mm，光斑的直径根据凹面透镜44、凸面透镜46的材质、焦距、类型以及凹面透镜44和凸面透镜46之间的距离等进行调节调焦拨盘411的外侧表面设置有用于防滑的凸起。从光纤接头41射出的光束照射在全反镜42上；光束经全反射镜反射后垂直照射在凸面透镜上，经凸面透镜聚焦后垂直照射在出光镜片413上；光束从出光镜片413射出直接照射在患处用于理疗。位移传感器设置在金属治疗头412的头部位置，位移传感器可以和其他控制设备连接，本实施例中，位移传感器为三个，三个位移传感器在金属治疗头412的头部端面上呈圆周等距分布(即没相邻两个位移传感器之间的角度为120度)。接触传感器与金属治疗头412连接，金属治疗头412形成接触传感器的一个电极，接触传感器可以和其他控制设备连接。金属治疗头412上开设有温度探测孔，温度探测孔用于温控设备进行温度探测。本实施例中，出光镜片413为蓝宝石镜片。

参见图1-图3，电源系统依次通过急停开关和软开机电路与驱动电路连接；电源系统中连接有电流反馈电阻，形成电流反馈回路，保证半导体激光器4在恒流下工作。电源系统为外接15V直流电源(如通过电源适配器导入)或15V锂电池。控制器与驱动电路连接，驱动电路与半导体激光器4连接；控制器发出第一控制信号给驱动电路，驱动电路根据第一控制信号驱动半导体激光器4产生高能量激光。半导体激光器4通过光纤2与出光头集成模块5连接；出光指示单元与控制器连接，控制器发出第一控制信号的同时发出第二控制信号控制出光指示单元发出指示光；出光头集成模块5对激光和指示光进行耦合扩束，并调节耦合光束的光斑面积。参见图1和图2，温控系统与控制器连接，具体为：风扇3采用两个或三个，热管分别与半导体激光器4和散热器1连接；热管将半导体激光器4上的热量传导至散热器1上；半导体激光器4和出光头集成模块5设置在散热器1和风扇3所包围区域的中间，风扇3的风口与散热器1相对设置，风扇3产生的风将散热器1上的热量吹散；风扇3和散热器1分别与控制器连接。液晶控制系统通过RS232串口与控制器连接，液晶触摸显示屏与液晶控制系统连接。控制器将显示信号发送至液晶控制系统，经液晶控制系统处理后在液晶触摸显示屏上显示；通过液晶触摸显示屏输入的控制指令传送至液晶控制系统，经液晶控制系统处理后传送至控制器进行存储。报警系统、触摸传感器直接与控制器连接，光学手指传感器通过SPI接口与控制器连接，程序下载接口通过RS232串口与控制器连接。

本发明实施例提供的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，参见图2和图3，其中控制器包括：存储模块，用于存储从液晶触摸显示屏输入、从液晶控制系统上传的控制程序(这些控制程序可以是输入的新程序，也可以是对存储模块中存储的现有程序进行修改后的程序)；还用于将存储的控制程序传送至液晶控制系统，并通过液晶触摸显示屏显示。控制模块，用于从存储模块中获取控制程序，并根据控制程序产生第一控制信号给驱动电路，驱动半导体激光器4产生高能量激光；还用于发出第二控制信号给出光指示单元发出指示光(如红光)，以及发出第三控制信号控制风扇3和散热器1开启。响应模块，用于从触摸传感器获取触摸信号，并在获取触摸信号后控制控制模块开始工作。报警模块，用于从光学手指传感器获取位移信号，并在一段时间内未获取位移信号后控制报警系统报警；下载模块，用于从存储模块中获取控制程序，并将获取的控制程序通过程序下载接口输出。以上存储模块、控制模块、响应模块、报警模块及下载模块均为软件单元。

本发明实施例提供的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，参见图2，半导体激光器4所发出激光的波长为980nm；半导体激光器4的数值孔径NA＝0.22。光纤2的芯径为100μm。出光头集成模块5的调焦范围为10～30mm。控制器可采用单片机。

本发明实施例提供的用于理疗的手持便携式半导体激光装置的工作原理如下：在使用时采用外部供电系统对报警系统、液晶触摸显示屏、风扇、散热器等部件供电，开启激光装置后触摸传感器导通，当触摸传感器与皮肤接触后，触摸传感器产生触摸信号，并将触摸信号传送至响应模块，响应模块在获取触摸信号后控制控制模块开始工作。控制模块从存储模块中获取控制程序，并根据控制程序产生第一控制信号发送给驱动电路，驱动电路根据第一控制信号驱动半导体激光器，当半导体激光器中的电流达到阈值时，半导体激光器产生高能量激光。控制模块发出第一控制信号的同时还发出第二控制信号给出光指示单元使出光指示单元发出指示光(可见光)，以及发出第三控制信号控制风扇和散热器开启，半导体激光器上的热量传导至散热器上，热量经散热器上的鳍片经风扇吹散，控制半导体激光器的温度在30摄氏度以下。出光头集成模块对激光和指示光进行耦合扩束，并调节耦合光束的光斑面积。患者将耦合光束照在疼痛处进行理疗过程。光学手指传感器用于产生位移信号，光学手指传感器在设定的时间端内未产生位移信号，则报警模块控制报警系统报警，这种机制的设计能够防止患者将激光光斑长时间对准皮肤的同一位置，避免对皮肤造成损伤。

本发明实施例提供的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，半导体激光器所发出激光的波长为980nm，最高功率可达20W，能够透过皮肤，直接被组织吸收，理疗的效果好。本发明实施例提供的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，设置了出光头集成模块，出光头集成模块对激光和指示光进行耦合，由于耦合了可见光，因此可以显示激光光束的位置，方便患者将激光装置对准疼痛部位进行有效的理疗；出光头集成模块可以方便的调节耦合光束的光斑面积，方便患者根据疼痛部位的实际情况选择光斑的面积。本发明实施例提供的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，电源可采用外置蓄电池(如锂电池)，不受用电环境的限制，便于携带。此外，还设计了触摸传感器和响应模块，保证治疗时激光装置贴着皮肤出光，防止操作意外时发出激光对人体造成损伤。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于理疗的手持便携式半导体激光装置，其特征在于，包括：电源系统、驱动电路、半导体激光器、出光头集成模块、触摸传感器及控制器；

所述电源系统与所述驱动电路连接；所述电源系统中连接有电流反馈电阻，形成电流反馈回路；

所述控制器与所述驱动电路连接，所述驱动电路与所述半导体激光器连接；所述控制器发出第一控制信号给所述驱动电路，所述驱动电路根据所述第一控制信号驱动所述半导体激光器产生高能量激光；

所述半导体激光器通过光纤与所述出光头集成模块连接；所述触摸传感器与所述控制器连接；所述出光头集成模块对所述激光进行聚焦，并调节聚焦光束的光斑面积。

2.根据权利要求1所述的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，其特征在于，还包括温控系统；

所述温控系统与所述控制器连接；所述温控系统用于对所述半导体激光器进行散热和降温。

3.根据权利要求2所述的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，其特征在于，所述温控系统包括：热管、风扇和散热器；

所述热管分别与所述半导体激光器和所述散热器连接；所述热管将所述半导体激光器上的热量传导至所述散热器上；

所述风扇的风口与所述散热器相对设置，所述风扇产生的风将所述散热器上的热量吹散；

所述风扇和所述扇热器与所述控制器连接。

4.根据权利要求3所述的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，其特征在于，还包括：液晶控制系统及液晶触摸显示屏；

所述液晶控制系统与所述控制器连接；所述液晶触摸显示屏与所述液晶控制系统连接；所述控制器将显示信息发送至所述液晶控制系统，经所述液晶控制系统处理后在所述液晶触摸显示屏上显示；通过所述液晶触摸显示屏输入的控制指令传送至所述液晶控制系统，经所述液晶控制系统处理后传送至所述控制器进行存储。

5.根据权利要求4所述的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，其特征在于，还包括：报警系统、出光指示单元、光学手指传感器及程序下载接口；

所述报警系统、出光指示单元、光学手指传感器及所述程序下载接口分别与所述控制器连接；所述控制器发出第一控制信号的同时发出第二控制信号控制所述出光指示单元发出指示光；所述出光头集成模块对所述激光和所述指示光进行耦合、聚焦，并调节聚焦光束的光斑面积。

6.根据权利要求5所述的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，其特征在于，所述控制器包括：

存储模块，用于存储从所述液晶触摸显示屏输入、从所述液晶控制系统上传的控制程序；还用于将存储的所述控制程序传送至所述液晶控制系统，并通过所述液晶触摸显示屏显示；

控制模块，用于从所述存储模块中获取所述控制程序，并根据所述控制程序产生所述第一控制信号给所述驱动电路；还用于发出所述第二控制信号控制所述出光指示单元发出指示光，以及发出第三控制信号控制所述风扇和散热器开启；

响应模块，用于从所述触摸传感器获取触摸信号，并在获取所述触摸信号后控制所述控制模块开始工作；

报警模块，用于从所述光学手指传感器获取位移信号，并在一段时间内未获取所述位移信号后控制所述报警系统报警；

下载模块，用于从所述存储模块中获取控制程序，并将获取的所述控制程序通过所述程序下载接口输出。

7.根据权利要求1所述的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，其特征在于，还包括：急停开关和软开机电路；

所述电源系统与所述急停开关连接；所述急停开关通过所述软开机电路与所述驱动电路连接；

所述电源系统为外接15V直流电源或15V锂电池。

8.根据权利要求1所述的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，其特征在于，所述半导体激光器所发出激光的波长为980nm；所述半导体激光器的数值孔径NA＝0.22。

9.根据权利要求1所述的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，其特征在于，所述光纤的芯径为100μm。

10.根据权利要求1所述的用于理疗的手持便携式半导体激光装置，其特征在于，所述出光头集成模块的调焦范围为10～30mm。