CN104288914B - 一种治疗甲癣的智能激光治疗机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种治疗甲癣的激光治疗机，其特征在于：扫描系统由两维电机驱动两个振镜镜片，当激光投射到两个镜片后通过聚焦镜片在手具端形成可控制光斑；控制系统输出功率控制，驱动扫描系统形成由内向外的螺旋式光斑，单个光斑直径3‑4 mm，出光时间10ms，能量30mj‑90mj；导光臂为七关节导光臂，可360°自由旋转，瞄准光650nm激光用于指示显示扫描的图形。其有峰值功率高，作用时间短，瞬时能量密度高的特性，具有产生瞬时高温的作用，在临床操作中具有杀灭细菌、真菌和病毒的效果。
Description
技术领域
本发明是一种治疗甲癣的激光治疗机， 属于智能化激光治疗装置。
背景技术
甲真菌病 （onychomycosis） 即甲癣又被称为灰指甲， 是指皮肤癣菌、 酵母菌和非皮肤癣菌侵犯甲板或甲下组织所引起的疾病。
甲真菌病的发病率占自然人群的 2％一 5％， 占皮肤真菌感染的 30%。
甲真菌病虽不致命， 但其危害也是很严重的， 如 ： 1. 影响美观、 2. 限制工作、 3. 影响日常生活、 4. 产生异常心理障碍、 5. 并发症多、 6. 成为人体传染源人们对甲真菌病的治疗是非常重视的， 现在可用的并有一定疗效的治疗方法有内服药物、 外敷药物以及脉冲激光照射、 激光加药物等方法。
因为真菌的生命力极强， 手指或脚趾位于人体的末端， 内服药物不易达到其治疗效果 ； 而外用药物因甲板的阻隔不能直达病灶， 治疗效果也不理想。
高温是可以杀灭这些真菌的， 有研究发现， 42-55℃是可以杀死皮肤真菌的温度。
在我们的体外研究中发现， 50℃下暴露 15 分钟可杀灭红色毛癣菌， 50℃下暴露 10 分钟可杀灭絮状皮肤菌， 55℃下暴露 5 分钟下双间柱顶孢菌轻度生长。
激光已广泛用于工业生产、 通讯、 信息处理、 军事、 文化教育、 科研和医疗卫生等领域， 并取得了巨大的经济效益与良好社会效益。尤其是在医疗领域， 激光器的应用日渐普及 ： 从眼科 （如近视矫正、 视网膜修补等） 、 外科 （激光手术刀） ， 到内科、 妇科、 耳鼻喉科、 心血管科、 皮肤科等， 均已成为激光医疗器械的适用领域。
目前已有 1064nm 激光应用于甲癣治疗， 利用 1064nm 脉冲激光穿透性和热效应原理， 选择光斑直径在2-4mm无创方式通过对甲板加热使甲床温升至45-50度达到杀死真菌。但是此种方法存在问题 ： 1064nm 激光组织穿透能力远高于 CO2 激光造成疼痛时间持久， 部分对疼痛敏感者患者无法忍受， 见图 1、 图 2。
同时激光照射点通过人工操作实现， 很难均匀照射甲板， 由于激光能量叠加最后
造成局部二次加热， 能量过大造成组织温升， 超过温度后， 造成组织的热损伤，见图 3。
发明内容
本发明的目的在于提供一种治疗甲癣的激光治疗机， 利用 10.6μm 的 CO2 激光的热效应原理， 调制脉冲CO2激光扫描照射， 激光以3mm-4mm光斑直径离散式或均匀排列式照射甲板光斑无叠加， 激光照射时能量被病甲吸收， 其温度可瞬时升高 42-50 度， 同时通过热传递使临近的甲床温度升高至 45-50 度 ； 激光照射能量被病甲吸收， 可使其自身温度及环境温度快速升高， 导致所含蛋白质变性， 使其丧失复制和繁衍能力， 达到治疗目的， 且具有愈率高、 复发率低、 康复快、 无药物副作用等优点 ； CO2 激光的调制脉冲扫描是在激光发射的时间内， 激光输出均以调制脉冲方式输出， 有峰值功率高， 作用时间短， 瞬时能量密度高的特性， 具有产生瞬时高温的作用， 在临床操作中具有杀灭细菌、 真菌和病毒的效果。
为了达到上述目的， 本发明技术方案是这样实现的 ：一种治疗甲癣的激光治疗机，由 CO2激光器、电源系统、控制系统、冷却循环系统、瞄准光系统、导光臂、扫描系统、甲癣治疗手具组成；其中控制系统控制冷却循环系统和瞄准光系统工作，之后控制扫描系统中的 X 轴扫描振镜、 Y 轴扫描振镜偏转到预设位置，再由控制系统控制激光电源工作，激光电源使 CO2 激光器发射激光， CO2激光和红色半导体激光通过经过导光臂传输，通过扫描系统扫描成预设图形，再经过甲癣专用手具达到治疗区域；其特征在于：扫描系统由两维电机驱动振镜系统的两个振镜镜片，当激光投射到两个镜片后通过聚焦透镜在手具端形成可控制光斑；控制系统输出功率控制，驱动扫描系统形成由内向外的螺旋式光斑，单个光斑直径 3-4 mm，出光时间 10ms，能量 30mj-90mj ；导光臂为七关节导光臂，可360°自由旋转，红色半导体激光用于指示显示扫描的图形； CO2激光与红色半导体激光通过振镜系统和甲癣手具；甲癣治疗手具由转接接口、聚焦透镜、螺纹压圈、紧锁环、手具支架组成，其中聚焦透镜为焦距F=35mm， znse材料，并在10.6μm镀有增透膜，由螺纹压圈固定聚焦透镜到转接接口内；锁紧环拧入转接接口，手具支架拧入转接接口，并用紧锁环锁紧固定；转接接口连接在扫描系统出口上； CO2激光经过聚焦透镜产生一束具有较大发散角的 CO2激光光斑，通过控制振镜系统使激光以 3-4 mm 光斑有序排列在指甲上面。
所述的 CO2激光器为连续式 TEM00 模 20-30w 射频激光器或封器。
所述的红色半导体激光为波长 650nm 红色瞄准激光。
本发明的积极效果是其能提供一种具有较大发散角的光束及单个直径 3mm-4mm
的治疗光斑， 光斑为螺旋式覆盖可采用散射形成或者逐点形成， 大的光束发散角可使激光
能量继续向组织内传递时迅速衰减， 避免对正常组织造成损伤。较大的光斑可以使激光以
较少的照射次数， 进而极短时间的来覆盖整个病甲。
设备配有彩色液晶显示触摸屏， 可触摸控制程序， 可进行人机交互操作。
并有钥匙开关、 紧急开关控制设备开启和停止， 有激光发射指示灯指示激光是否发射状态。
并具有以下优点 ：
1. 激光治疗甲癣替代传统治疗方法， 激光直接作用于真菌病灶， 治疗效果好、治愈时间
短， 复发率低， 并且没有药物副作用。
2. 采用 CO2 激光扫描照射， 避免 1064nm 激光手工操作重叠， 激光穿透过深带来问题， 高能量短时间作用于生物组织， 只会在浅表产生高热而不会对组织内部造成损伤。
3. 激光输出均以调制脉冲方式输出， 具有峰值功率高， 作用时间短， 瞬时能量密度高的特性， 具有产生瞬时高温的作用， 在临床操作中具有杀灭细菌、 真菌和病毒的效果。
4. 光路产生一束具有较大发散角的激光， 并在治疗位置形成合适的治疗光斑，使
得照射进组织的激光能量快速发散、 衰减， 不能对深部组织造成损伤。
5.CO2 激光输出采用七关节导光臂， 可以 360°自由旋转， 方便医生治疗操作控
制， 适用于面积较小的指 （趾） 甲的治疗。
6. 扫描系统与甲癣治疗手具配合使用， 具有较好的杀灭细菌、 真菌和病毒的效果。
附图说明
图1现有 1064nm 激光辐射在皮肤上穿透性示意图。
图2现有 10600nmCO2 激光辐射在皮肤上穿透性示意图。
图3现有 1064nm 激光治疗机治疗光斑示意图。
图4本发明产品系统组成原理图。
图5本发明调制脉冲示意图。
图6本发明扫描原理以及螺旋扫描轨迹示意图。
图7本发明甲癣专用手具结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述 ：一种治疗甲癣的激光治疗机，由 CO2激光器、电源系统、控制系统、冷却循环系统、瞄准光系统、导光臂、扫描系统、甲癣治疗手具组成；其中控制系统控制冷却循环系统和瞄准光系统工作，之后控制扫描系统中的 X 轴扫描振镜8、 Y 轴扫描振镜9偏转到预设位置，再由控制系统控制激光电源工作，激光电源使CO2 激光器发射激光， CO2激光和红色半导体激光通过经过导光臂传输，通过扫描系统扫描成预设图形，再经过甲癣专用手具达到治疗区域；其特征在于：扫描系统由两维电机驱动振镜系统的两个振镜镜片，当激光投射到两个镜片后通过聚焦透镜在手具端形成可控制光斑；控制系统输出功率控制，驱动扫描系统形成由内向外的螺旋式光斑，单个光斑直径 3-4mm，出光时间 10ms，能量 30mj-90mj ；导光臂为七关节导光臂，可360°自由旋转，红色半导体激光用于指示显示扫描的图形； CO2激光与红色半导体激光通过振镜系统和甲癣手具；甲癣治疗手具由转接接口1、聚焦透镜2、螺纹压圈3、紧锁环4、手具支架5组成，其中聚焦透镜2为焦距F=35mm， znse材料，并在10.6μm镀有增透膜，由螺纹压圈固定聚焦透镜2到转接接口内；锁紧环拧入转接接口1，手具支架5拧入转接接口，并用紧锁环4锁紧固定；转接接口1连接在扫描系统出口上； CO2激光经过聚焦透镜2产生一束具有较大发散角的 CO2激光光斑，通过控制振镜系统使激光以 3-4 mm 光斑有序排列在指甲上面。
所述的 CO2激光器为连续式 TEM00 模 20-30w 射频激光器或封器。
所述的红色半导体激光为波长 650nm 红色瞄准激光。
采用透镜离焦技术， 激光经过透镜产生一束具有较大发散角的 CO2 激光光斑，使得照射进组织的激光能量快速发散、 衰减， 不能对深部组织造成损伤， 照射过程激光通过控制振镜系统使激光以 3-4 mm 光斑有序排列在指甲上面， 即光斑为螺旋式覆盖在指甲上， 这种排列可以通过顺序照射实现也可以离散照射实现。
如图 4 所示， 激光治疗机开机后， 控制系统控制激光电源工作， 之后控制扫描系统使振镜偏转到预设位置， 发射出 CO2 激光和 650nm 红色瞄准光， CO2 激光和650nm 红色瞄准激光经过导光臂传输， 通过扫描系统扫描成预设图形， 再经过甲癣专用手具达到治疗区域，此期间冷却循环系统工作为 CO2 激光器冷却降温。每次发射激光都是先控制扫描系统工作， 再控制激光电源发射激光。
CO2 激光的调制脉冲扫描是在激光发射的时间内， 激光输出均以调制脉冲方式输
出见图 5， 在相同时间内重复脉冲具有多个单脉冲的能量， 重复脉冲具有峰值功率高， 作用时间短， 瞬时能量密度高的特性， 具有产生瞬时高温的作用， 在临床操作中具有杀灭细菌、真菌和病毒的效果。
利用 CO2 激光的调制脉冲的这种特性， 并配以扫描技术， 使其直接照射甲板，并快速覆盖整个甲板， 使整个病灶 （甲） 产生瞬时高温， 进而杀灭真菌， 取得治疗效果。
如图 6 所示， 由 45°反射镜片 6、 X 轴扫描电机 7、 X 轴扫描振镜 8、 Y 轴扫描振镜 9和 Y 轴扫描电机 10 组成的扫描系统， 根据控制系统提供的控制信号， 驱动信号控制 X 扫描电机 7、 Y 轴扫描电机 10 偏转相应角度， CO2 激光由导光臂射入扫描系统， 先进经过 45°反射镜片 6 反射到 X 轴扫描振镜 8， 在经过 Y 轴扫描振镜 9 反射到聚焦透镜 2， 从而实现发射CO2 激光到固定位置的目的。
为了实现图 6 所示图形的扫描， 就需要控制系统能够利用 DAC 输出两路电压控制信号来驱动扫描电机转动， 控制系统采用双路电压输出型 DAC 器件作为二维扫描电机的驱动源， 编程调试后 XY 方向可扫描出系统预定输入的图形。
本发明的扫描系统可以调整扫描光斑之间的间距， 光斑直径配以扫描方式， 可以保证每个治疗扫描后的光斑具有足够高的能量密度， 并可以使治疗光斑在甲床组织的热弛
豫 （产生热效应的一段时间） 时间内 （300ms） 覆盖整个病甲， 本发明采用螺旋扫描轨迹见图6， 有效提高能量密度， 以及每个光斑的均匀性。
甲癣治疗手具提供了一个具有较大发散角的光束， 及光斑直径 3-4 mm 的治疗光斑， 大的光束发散角可使激光能量继续向组织内传递时迅速衰减， 避免对正常组织造成损
伤。较大的光斑可以使激光以较少的照射次数， 进而极短时间的来覆盖整个病甲。
本发明中扫描系统与甲癣治疗手具机构图见图 7， 扫描系统采用螺旋扫描方式见图6， 激光光斑由内向外以螺旋轨迹出光。 并且该扫描系统与其他相关手具配合可实现其他功能， 例如 CO2 点阵扫描等。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例， 而并非是对本发明
的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说， 在上述说明的基础上还可以做出
其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技
术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (3)
1.一种治疗甲癣的激光治疗机，由 CO2激光器、电源系统、控制系统、冷却循环系统、瞄准光系统、导光臂、扫描系统、甲癣治疗手具组成；其中控制系统控制冷却循环系统和瞄准光系统工作，之后控制扫描系统中的 X 轴扫描振镜、 Y 轴扫描振镜偏转到预设位置，再由控制系统控制激光电源工作，激光电源使 CO2激光器发射激光， CO2激光和红色半导体激光通过导光臂传输，通过扫描系统扫描成预设图形，再经过甲癣专用手具达到治疗区域；其特征在于：扫描系统由两维电机驱动振镜系统的两个振镜镜片，当激光投射到两个镜片后通过聚焦透镜在手具端形成可控制光斑；控制系统输出功率控制，驱动扫描系统形成由内向外的螺旋式光斑，单个光斑直径 3-4 mm，出光时间 10ms，能量 30mj-90mj ；导光臂为七关节导光臂，可360°自由旋转，红色半导体激光用于指示显示扫描的图形； CO2激光与红色半导体激光通过振镜系统和甲癣手具；甲癣治疗手具由转接接口、聚焦透镜、螺纹压圈、紧锁环、手具支架组成，其中聚焦透镜为焦距F=35mm， znse材料，并在10.6μm镀有增透膜，由螺纹压圈固定聚焦透镜到转接接口内；锁紧环拧入转接接口，手具支架拧入转接接口，并用紧锁环锁紧固定；转接接口连接在扫描系统出口上；CO2激光经过聚焦透镜产生一束具有较大发散角的 CO2激光光斑，通过控制振镜系统使激光以 3-4 mm 光斑有序排列在指甲上面。
2.根据权利要求 1 中所述的一种治疗甲癣的激光治疗机，其特征在于所述的 CO2激光器为连续式 TEM00 模 20-30w 射频激光器。
3.根据权利要求 1 中所述的一种治疗甲癣的激光治疗机，其特征在于所述的红色半导体激光为波长 650nm 红色瞄准激光。
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