CN104127958B - 一种光谱能量动态可调的大功率光疗仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光谱能量动态可调的大功率光疗仪。本发明的有益效果为：治疗面积加大，光能量传输效率高，增加了疗效，克服了激光和LED设备只有一个或两个波段选择的缺点，可以根据临床需要用控制电路通过对光源驱动电路的控制，可实现各波段能量在上述比例动态调节。

Description

一种光谱能量动态可调的大功率光疗仪

技术领域

本发明涉及光电子类医疗器械技术领域，特别涉及一种医用红外线治疗设备。

背景技术

光疗法就是利用人工光源或自然光源防治疾病和促进机体康复的治疗方法，光疗法主要有紫外线疗法、可见光疗法、红外线疗法和激光疗法，是物理因子治疗的常用方法。光疗法利用自身穿透人体时将其各自携带的能量转化成我们人体不同组织所敏感并能利用的生物能量，实现对相关病症的治疗作用，其三大治疗领域为组织修复、伤口愈合，免疫调节、慢性炎症、过敏性炎症，止痛。

传统光疗采用单一的卤素灯、低压荧光灯等，光源单色性低、特异性治疗效果差，导致治疗时间延长甚至影响最终的治疗效果。本发明将不同光谱段的大功率光源设计成模组，实现联合治疗，采用了大功率模组包括大功率高亮度卤素灯和新型窄带多波段LED光源，可实现不同波段的能量的动态调节，有效解决传统紫外线、可见光以及红外线治疗设备光源单色性低、光谱范围窄，适应症单一，以及红外光治疗设备由于皮肤热效应严重而无法提高功率，治疗深度受限等问题。

综上可得，目前的红外线治疗使用红外线灯泡、红外线激光发生器或者红外线LED灯作为光源，其目的是用不同的手段去“制造”所需的光线，得到的光线是固定的，波长无法选择，更无法用不同的波长对不同组织进行特异性治疗，而且易对皮肤造成伤害。

发明内容

本发明提供了一种光谱能量动态可调的大功率光疗仪。本发明的有益效果为：治疗面积加大，光能量传输效率高，增加了疗效，克服了激光和LED设备只有一个或两个波段选择的缺点，可以根据临床需要用控制电路通过对光源驱动电路的控制，可实现各波段能量在上述比例动态调节。

为了解决上述技术问题，实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种光谱能量动态可调的大功率光疗仪，其特征在于：所述光疗仪由光源模组、光源驱动电源、光源散热装置、光束复合装置、光束整形匀光装置、滤光片、皮肤保护系统、控制电路、人机交互装置组成。光源驱动电源给光源模组供电，并接收控制电路的控制信号，实现输出光开断以及光能量强度调节；不同波长的光源安装在光源散热装置上，由光源驱动电源控制光能量输出，不同光源通过光束复合装置整合到同一光路上；光束复合装置将光导引到光束整形匀光装置里，实现不同波段的光均匀混合；光束整形匀光装置的光通过滤光片选取合适的波段输出到患者皮肤；皮肤保护系统与控制电路连接，监视皮肤温度以及皮肤距离出光口的距离，当过近或皮肤过热时将信号传给控制电路，切断光能输出或发出报警信号；控制电路与人机交互装置连接，接收操作者对仪器的控制，并将比较信息反馈给操作者。

光源模组可由大功率卤素灯或LED组成，其复合输出在治疗部位的能量密度在100mW/cm²～500mW/cm²之间，输出可连续或者脉冲输出，脉冲输出时重复频率为1～10Hz，脉冲宽度在10ms～10s；模组可根据需要选择合适的波段。

LED光源可由不同波段的LED安装在一个芯片上或者设置成不同的光源模组构成。

皮肤保护系统由皮肤过温防护系统和非非接触红外测温装置组成，可以有其中之一或两者同时有。

光源模组通过选取可涵盖600nm～700nm，800～1000nm；1200～1400nm波段，各波段能量比率为(5～10)：(5～10)：1；控制电路通过对光源驱动电路的控制，可实现各波段能量在上述比例动态调节。

所述光束整形匀光装置为集光束整形和消散斑功能于一体的部件，包括匀光整形消散斑装置，所述匀光整形消散斑装置包括全息散射镜、纯相位衍射镜和菲涅尔透镜，入射光束依次经过全息散射镜、纯相位衍射镜和菲涅尔透镜后，产生整形和消散斑后的出射光斑，所述出射光斑的形状由纯相位衍射镜的结构参数决定，出射光斑的大小由纯相位衍射器件的参数和菲涅尔透镜的参数共同决定。

所述滤光装置包括一个滤光片架和安装在所述滤光片架上的一个或者一个以上的滤光片，所述滤光片架的中心设置有一个转轴，所述滤光片架通过所述转轴安装固定。

所述光源驱动电源包括光源驱动电路，可驱动一个或多个闪光灯闪跳，闪光灯用以驱动激光，闪光灯受绝缘栅双极型晶体管驱动，由电感元件和二极管采取闭环的电压补偿方式构成。

所述闪光灯是单个或成组模式，所述绝缘栅双极型晶体管以高频驱动闪光灯，闪烁频率控制在高频转换模式，电感元件和二极管组成并联电路，当缘栅双极型晶体管关闭模式时，可继续为闪光灯提供电流。

各光源模组的散热装置可相互独立也可共用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明装置结构示意图；

图2为本发明实施例一；

图3为本发明实施例二。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术实施过程做进一步说明。

如图2显示的，图1中所述光源1采用色温2000K的100W卤素灯，采用反光杯将光线准直，输入光束复合装置，图1中所述光源2采用不同波长的大功率LED光源模组，输出光功率30W，光束复合装置采用二向色镜，实现红外段的卤素灯光谱与覆盖可见光、近红外段的LED光源模组的输出光复合，光束整形匀光装置采用菲涅尔透镜实现，治疗面远离菲涅尔透镜焦平面，实现在治疗面的各光谱能量的充分混合。滤光片采用截止波长为700nm的长通滤光片，实现700nm光复合。

图3显示光源驱动电路，可驱动一个或多个闪光灯5闪跳，闪光灯5用以驱动激光，闪光灯5受绝缘栅双极型晶体管2驱动，电感元件4和二极管3采取闭环的电压补偿连接方式，闪光灯5可以是单个或成组模式，绝缘栅双极型晶体管2以高频驱动闪光灯，闪烁频率可控制在高频转换模式，电感元件4和二极管3组成并联电路，当缘栅双极型晶体管2关闭模式时，可继续为闪光灯提供电流，该电路灵敏性强，而且简单实用，其中，绝缘栅双极型晶体管2具有在单一的长脉冲阶段增强电流的功能，实验得出，即使在储能电容1电压降低的时候，绝缘栅双极型晶体管2也可以为闪光灯5持续供电，提供所需的脉冲电流，为闪烁脉冲系列能够增加电流，此外，还可以选择性地配置缓冲器6(虚线表示)，也为电路提供稳定的电压补偿。通过使用校准的光电探测器还可检测激光输出，以便于光源驱动电路的自校准和脉冲能量在一定阶段可控，并且，激光输出时间、能量以及每一个单独的子脉冲激光的各波段能量可实现动态调节，相互不影响，激光的输出可供模组选择合适的波段。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种光谱能量动态可调的大功率光疗仪，其特征在于：

所述大功率光疗仪由光源模组、光源驱动电源、光源散热装置、光束复合装置、光束整形匀光装置、滤光片、皮肤保护系统、控制电路、人机交互装置组成；光源驱动电源给光源模组供电，并接收控制电路的控制信号，实现输出光开断以及光能量强度调节；所述光源驱动电源包括光源驱动电路，可驱动一个或多个闪光灯闪跳，闪光灯用以驱动激光，闪光灯受绝缘栅双极型晶体管驱动，由电感元件和二极管采取闭环的电压补偿方式构成；不同波长的光源组成了光源模组，安装在光源散热装置上，由光源驱动电源控制光能量的输出，不同波长的光源通过光束复合装置整合到同一光路上；所述光束复合装置将光导引到光束整形匀光装置里，实现不同波段的光均匀混合；所述光束整形匀光装置的出射光通过滤光装置选取合适的波段输出到患者皮肤，所述滤光装置由多个滤光片组成，将可用波长段光束分成透过所述滤光片的有用波长段光束和被所述滤光片吸收的不用波长段光束；皮肤保护系统与控制电路连接，监视皮肤温度以及皮肤距离出光口的距离，当过近或皮肤过热时将信号传给控制电路，切断光能输出或发出报警信号；控制电路与人机交互装置连接，接收操作者对仪器的控制，并将比较信息反馈给操作者；

所述光源模组由大功率卤素灯和LED光源组合而成，其复合输出在治疗部位的能量密度在100mW/cm²～500mW/cm²之间，输出可连续或者脉冲输出，脉冲输出时重复频率为1～10Hz，脉冲宽度在10ms～10s；

所述LED光源由不同波段的LED集成在一个芯片上或者安装成不同的光源模组，

所述皮肤保护系统由皮肤过温防护系统和非接触红外测温装置组成，

所述光源模组通过选取涵盖600nm～700nm，800～1000nm；1200～1400nm波段，各波段能量比率为(5～10)：(5～10)：1；所述控制电路通过对光源驱动电路的控制，实现各波段能量在上述比例的动态调节；

所述光束整形匀光装置为集光束整形和消散斑功能于一体的部件，包括匀光整形消散斑装置，所述匀光整形消散斑装置包括全息散射镜、纯相位衍射镜和菲涅尔透镜，入射光束依次经过全息散射镜、纯相位衍射镜和菲涅尔透镜后，产生整形和消散斑后的出射光斑，所述出射光斑的形状由纯相位衍射镜的结构参数决定，出射光斑的大小由纯相位衍射器件的参数和菲涅尔透镜的参数共同决定；

所述滤光装置包括一个滤光片架和安装在所述滤光片架上的一个以上的滤光片，所述滤光片架的中心设置有一个转轴，所述滤光片架通过所述转轴安装固定；

所述闪光灯是单个或成组模式，所述绝缘栅双极型晶体管以高频驱动闪光灯，闪烁频率控制在高频转换模式，电感元件和二极管组成并联电路，当缘栅双极型晶体管关闭模式时，继续为闪光灯提供电流；

所述光源模组的散热装置相互独立或共用。