CN104474638A - 一种紫外光治疗仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种紫外光治疗仪，包括光源、聚光装置、光输出窗口、光准直单元及光治疗窗口，所述光源设置于所述聚光装置的聚光面所在一侧，所述光输出窗口的一侧与所述聚光装置相连接并与所述聚光装置形成一包覆所述光源的封闭空间，所述光输出窗口的另一侧依次设有所述光准直单元和所述光治疗窗口，且所述光输出窗口、光准直单元及光治疗窗口之间成相互平行，另外，还可将光输出窗口替换为一滤光单元。本发明通过在紫外光治疗仪中的滤光单元来对光源所产生的光进行过滤筛选，以得到不含有害波段的或者存在副作用的光，并且依靠的光准直单元来对所输出的光进行准直输出，很好的解决了在光治疗窗口上增加凸出端所导致的光功率密度显著下降的缺点。

Description

一种紫外光治疗仪

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，主要是指采用光作为能量源的治疗设备，更加具体地来讲，特别是涉及一种紫外光治疗仪。

背景技术

光是一种辐射能，在真空中以3×10¹⁰cm/s速度直线传播。现认为光既是一种电磁波又是一种粒子流，对光的波动和粒子的双重性质称为波一粒二重性。光量子学说认为光量子学说具有一定能量，不同的光线由于光量子能量不同，可引起光化学效应，光电效应，荧光效应和热效应等，这些效应则成为光生物学作用的基础。

在当下医疗器械领域，就出现了利用光来进行一些疾病的治疗的设备。本领域技术人员称之为光疗法(light therapy)，所谓光疗法是指利用阳光或人工光线(红外线、紫外线、可见光、激光)防治疾病和促进机体康复的方法。目前，日光疗法已划入疗养学范畴，理疗学中的光疗法是利用人工光辐射。

现有技术中，采用光疗法的医疗设备一般采用紫外光来进行治疗，由于不同波长的生物刺激作用存在显著差异，通常采用单色性较强的光源进行治疗，例如308nm或311nm波长的单光源。其中，308nm光源是目前市场上的主流产品，其又分为308nm紫外激光和308nm紫外光。不过，由于紫外激光需要XeCl(氯化氙)气体为耗材，同时输出光斑相对较小，使用成本高，所以，一般更优的采用XeCl紫外光作为光源进行治疗。

但是，市场上采用紫外光来进行治疗的设备所存在的光传输的方向性差以及治疗光源的光谱范围过广而掺杂着一些低效或者有害的波段光的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种紫外光治疗仪，用于解决现有技术中，采用紫外光来进行治疗的设备普遍存在两个问题：第一，光传输的方向性差；第二，治疗光源的光谱范围过广，掺杂着一些低效或者有害的波段光。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供以下技术方案：

一种紫外光治疗仪，包括光源、聚光装置、光输出窗口、光准直单元及光治疗窗口，所述光源设置于所述聚光装置的聚光面所在一侧，所述光输出窗口的一侧与所述聚光装置相连接并与所述聚光装置形成一包覆所述光源的封闭空间，所述光输出窗口的另一侧依次设有所述光准直单元和所述光治疗窗口，且所述光输出窗口、光准直单元及光治疗窗口之间成相互平行。

优选地，在上述紫外光治疗仪方案中，所述光源产生的紫外光为包括320nm～400nm波长的UVA、275nm～320nm波长的UVB及340nm-400nm波长UVA1中的任意一种。具体的，所述光源可以为XeCl准分子光源、金属卤素灯光源、LED光源、强脉冲光、VCSEL及荧光灯光源中的一种。

优选地，在上述紫外光治疗仪方案中，所述光源产生的紫外光的波长为308nm。

另外，本发明还包括另外一种紫外光治疗仪，包括光源、聚光装置、滤光单元、光准直单元及光治疗窗口，所述光源设置于所述聚光装置的聚光面所在一侧的近端，所述聚光装置的聚光面所在一侧的远端依次设置所述滤光单元、光准直单元及光治疗窗口，且所述滤光单元、光准直单元及光治疗窗口之间成相互平行。

优选地，所述滤光单元为包括长波通滤光片、短波通滤光片及窄带滤光片在内的任意一种滤光片或者为所述长波通滤光片、短波通滤光片及窄带滤光片之间的组合结构。

如上所述，本发明所提供的一种紫外光治疗仪，具有以下有益效果：本发明通过在紫外光治疗仪中的滤光单元来对光源所产生的光进行过滤筛选，以得到不含有害波段的或者存在副作用的光，并且依靠的光准直单元来对所输出的光进行准直输出，很好的解决了在光治疗窗口上增加凸出端所导致的光功率密度显著下降的缺点。

附图说明

图1显示为现有紫外光治疗仪的光路结构示意图。

图2显示为现有光治疗仪中的光治疗窗口的一种结构示意图。

图3显示为现有光治疗仪中的光治疗窗口的另一种结构示意图。

图4A为本发明一种紫外光治疗仪的光路结构示意图。

图4B为本发明一种紫外光治疗仪中光准直单元的截面结构示意图。

图4C至图4E为对本发明中在不同光治疗窗口下的光功率密度效果说明示意图。

图4F为本发明一种紫外光治疗仪的另一种结构示意图。

图5为未经滤光下多得到的治疗光的光谱图。

图6A为本发明一种紫外光治疗仪的滤光后所得到295nm-315nm的治疗光的光谱图。

图6B为本发明一种紫外光治疗仪的滤光后所得到300nm-315nm的治疗光的光谱图。

图7A为本发明一种紫外光治疗仪中利用长通波滤光片所得的治疗光的光谱图。

图7B为本发明一种紫外光治疗仪中利用短通波滤光片所得的治疗光的光谱图。

图7C为利用长通波滤光片和短通波滤光片联合构成滤光单元来所得到治疗光的光谱图。

附图标号说明

41  聚光装置

42  光源

43  光输出窗口

44  光治疗窗口

441 凸出端

45  光准直单元

46  滤光单元

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在现有技术中，已经有利用紫外光来进行治疗疾病的设备，例如见图1，示出了现有的一种紫外光治疗仪，包括聚光装置11、紫外光源12、输出窗口13及治疗窗口14，其中，所述紫外光源设置于所述聚光装置11中，所述聚光装置将所述紫外光源12所产生的紫外光予以聚光输出，且所述紫外光经过所述输出窗口输出至治疗窗口14，以进行治疗。

上述现有紫外光治疗设备中，治疗窗口是可以是可拆卸的，且治疗窗口14的形状也是可以改变的，这是为了适应各种不同的治疗情况。不过，在实际使用过程中，会在治疗窗口端面上形成一个凸出端141，以便于治疗时观察治疗部位(详见图2和图3，其中，图2为无凸出端的治疗窗口，图3为有凸出端的治疗窗口)。但是，在光治疗中，需要考虑两个关键的光性能，第一是光的平行性，第二是光功率密度。其中，如果要得到平行性较好的光，现有技术中一般采用方向性较好的光源，不过其成本太高；如果要提供光功率密度那么通常是缩短治疗窗口与输出窗口的距离(也即缩短光源与皮肤组织之间的距离来达到提高输出光功率密度)或者改变治疗窗口的口径。但是，要是通过缩短光源与皮肤组织之间的距离来提供光功率密度，那么就会与为便于观察治疗部位而增加治疗窗口高度相矛盾。

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明对现有技术进行改进，见图4A，示出了本发明一种紫外光治疗仪的结构示意图，所述一种紫外光治疗仪，包括光源42、聚光装置41、光输出窗口43、光准直单元45及光治疗窗口44，所述光源42设置于所述聚光装置41的聚光面所在一侧，所述光输出窗口43的一侧与所述聚光装置41相连接并与所述聚光装置41形成一包覆所述光源42的封闭空间，所述光输出窗口43的另一侧依次设有所述光准直单元45和所述光治疗窗口44，且所述光输出窗口43、光准直单元45及光治疗窗口44之间成相互平行。

具体地，所述光源42为紫外光源，用于产生有效波段的治疗光，一般地所述有效波段的治疗光包括紫外光，其波长范围为275nm-400nm。当然，也可以采用该紫外光波长范围内的单色光，例如波长为308nm的紫外激光和波长为308nm的紫外光；或者是波长为320～400nm的UVA(英文全称：Ultra Violet A)、波长为275～320nm的UVB(英文全称：UltraViolet B)和波长为340～400nm的UVA1(英文全称：Ultra Violet A1)。其中，所述光源42为非点光源；相应地，所述非点光源可以采用XeCl准分子光源、金属卤素灯光源、LED光源、强脉冲光、VCSEL及荧光灯光源中的一种。

具体地，所述聚光装置41为一抛物面反光罩，用于将照射到其上的治疗光按照进行反射后按照同一方向输出，一般地，所述光源42设置于所述抛物面反光罩的焦点处。

具体地，所述光输出窗口43安装连接在所述聚光装置41上，与聚光装置41形成一包括有光源42的封闭空间，以对光源42进行保护。所述光输出窗口43同时也可以作为密封件，用于保护光源42所在的封闭空间。

具体地，所述光准直单元45用于对从光输出窗口43输出的治疗光进行准直矫正，即使治疗光呈平行光输出。在现有技术中，由于光治疗窗口44是可以变换的，因此，当光治疗窗口44高度不一致时，存在显著的一个光功率密度差异(光治疗窗口44的高度越高，其输出的治疗光的光功率密度越低)。在临床应用中，既需要一个高的光功率密度来缩减治疗时间，同时也需要在光治疗窗口44端面上形成一个凸出端441的窗口，便于治疗过程中对靶组织的观测。上述本发明的方案中，光准直单元45具体的可以为柱面棱镜，胶合镜片组，凸面镜等。其用于将发散角较大的治疗光光束通过光准直单元45，以将所述治疗光光束做近视于平行光的准直输出。或者将治疗光光束的发散角变小，以提高输出光的平行性。从而来缓解由于变换光治疗窗口44所导致的光源42到光治疗窗口44处的距离差异，以减小由此产生的光功率密度差异。

更加具体地来说，所述光准直单元45可以为一组透镜或者多组透镜的组合。由于光源42为非点光源，采用多组透镜组合可以得到更佳的准直效果。但摄于成本控制，及使用维护，更佳的为采用一个光学元件作为光束准直。例如，光准直单元45采用平凸柱透镜来进行治疗光光束的准直矫正，如图4B所示，图4B为利用平凸柱透镜来进行治疗光光束准直矫正的示意图。通过平凸柱透镜后光束的准直性能大大提高，很好的解决了，输出窗口凸出时导致的光功率密度显著下降的缺点。

举例来说，见图4C-图4E，治疗窗口及治疗窗口底座均为正方形，设定输出窗口面积为L3²，治疗窗口底座面积为L²，且设定整个照射面光分布均匀(忽略了聚光装置反射的光功率密度影响因素)，总的输出光功率为W。

在图4C中，采用的平板输出窗口，其输出窗口面积为L3²，光均匀分布照射在L²的面积中，则实际通过输出窗口的光功率为W*(L3/L)²。

在图4D中，采用的是凸状输出窗口，增加了输出窗口的距离，其输出窗口面积为L3²，光均匀分布照射在(L+L1)²的面积中，则则实际通过输出窗口的光功率为W*[L3/(L+L1)]²。

在图4E中，采用的是凸状输出窗口，增加了输出窗口的距离，由于在输出窗口前有准直系统，认为输出光基本上为平行光，其输出窗口面积为L3²，光均匀分布照射在(L+L1)²的面积中，则则实际通过输出窗口的光功率为W*W*(L3/L)²。

采用了准直系统后，凸状输出窗口，增加其输出窗口的距离，其通过输出窗口的光功率基本与平板输出窗口的光功率一致。

进一步地，见图4F，示出了本发明一种紫外光治疗仪的另一种结构示意图，如图4F所示，其除了具有图4A中的所述紫外光治疗仪的结构外，所述紫外光治疗仪中还设有滤光单元46，安装于光输出窗口43之后，所述滤光单元46具体的可以采用带通滤光片，其中所述带通滤光片又分为长波通滤光片、短波通滤光片及窄带滤光片，可以将长波通滤光片、短波通滤光片及窄带滤光片中任意一种用于作为所述滤光单元46，或者是长波通滤光片、短波通滤光片及窄带滤光片之间的组合来构成所述滤光单元46。

另外，在增加了滤光单元46以后，可以不用设置光输出窗口43，也即可以用所述滤光单元46来替换所述光输出窗口43。那么，在上述基础上，还可提供一种紫外光治疗仪，包括光源42、聚光装置41、滤光单元46、光准直单元45及光治疗窗口44，所述光源42设置于所述聚光装置41的聚光面所在一侧的近端，所述聚光装置41的聚光面所在一侧的远端依次设置所述滤光单元46、光准直单元45及光治疗窗口44，且所述滤光单元46、光准直单元45及光治疗窗口44之间成相互平行。

或者，在图4A中，可以光输出窗口43与滤光单元46整合为一个部件进行实施，具体的将带通滤光片作为输出窗口，即滤光单元46与光输出窗口43公用一个光学部件。

具体地，以下将以如何获取295nm-320nm波段的治疗光为例，对上述图4F中采用滤光单元46的方案进行说明。见图5，示出了未经过滤光前，所得到的治疗光的光谱图。

如果采用窄带滤光片作为滤光单元46，其可以允许某一波段的光通过，例如允许波长为295nm-315nm的光波通过，而其它波长全部截止，具体见图6A；当然也可以是允许为300nm-315nm的光波通过，其它波长截止，具体见图6B。窄带滤光片结构简单，一个镜片即可达到光谱筛选的目的。

进一步地，如果采用带通滤光片作为滤光单元46，具体的可以是对于320nm以下的波长进行透射，而对于320nm以上的波长进行截止(对于此种带通滤光片表述为320nm-)。对于带通滤光片的使用，可以采用320nm-和295nm+的方式来实现295nm-320nm之间的波长选择输出，见图7。但是由于带通滤光片的透射率相对偏低，通常在90％以下，且截至波长交界处的曲线过于平滑，通常有15nm以上过渡波长。具体的表现为：如320nm-的带通滤光片，330nm以上的透射率为1％；320nm处的透射率为50％，315nm处的透射率为85％，310nm以下波长的透射率为98％等，长波通和短波通的结合应用就能达到很好的光谱过滤作用。

具体地，在采用UVB光源的治疗设备下，其所采用的带通滤光片中，窄带滤光片具有很好的光学特性，透射率高。采用镀介质膜方式来实现光谱的选择输出，常用于激光输出镜片。窄带滤光片可以很好的带宽限制，具体的如可以选择输出305nm-315nm之间的光谱，也可以选择性的输出395nm-320nm之间的光谱。窄带滤光片其加工难度高，造价高昂。因此，在本发明专利中，为了进一步缩减设备成本，还可以采用两组带通滤光片的方式进行组合使用来实现窄带滤光片的功能。具体的可以为长波通滤光片与短波通滤光片联合使用来达到其目的。

进行长波通滤光片与短波通滤光片联合使用来构成滤光单元46的具体方案为：

首先，长波通滤光片的作用在于，是使波长在标定值以上的可以通过滤光片继续传播，波长在标定值以下的被滤光片吸收而不能很好的传输，见图7A。

同理，短波通滤光片的作用在于，是使波长在标定值以下的可以通过滤光片继续传播，波长在标定值以上的被滤光片吸收而不能很好的传输，见图7B。

那么，可以将长波通滤光片安装于近光源42端，短波通滤光片安装于远光源42端。例如，设定长波通的滤光片参数为295nm以上波长可以透过，295nm以下波长截至输出；短波通滤光片参数为320nm以下波长可以透过，320nm以上波长截至输出。那么，即可得到295nm-320nm波段的治疗光，见图7C。

另外，所述带通滤光片为介质膜滤光片。因为，介质膜滤光片采用薄膜干涉的原理，对基片进行加工介质膜，为了保证更好的穿透率，通常采用石英玻璃作为基片。不过，带通滤光片也可以采用有色玻璃滤光片，即在滤光片中添加吸收介质，对波长进行吸收，其特点为成本低廉。由于在UVB治疗中，295nm-320nm的波谱范围较窄，有色玻璃滤光片通常上不能实现精度高的要求，本发明中采用介质膜滤光片作为光谱选择的滤光片。

进一步地，在UVA1治疗设备中，采用带通滤光片即可实现很好的光谱选择输出。如光谱范围为310nm-395nm之间的光源，为了保证输出光源为UVA1，需要添加一个长波通滤光片，具体的如添加一个345nm+的长波通滤光片，就可以很好的选择光源输出为345nm-395nm，避免了其他波长的照射参数。在UVA1治疗中，340nm-400nm光谱范围较广，采用有色玻璃或者介质膜滤光片均能满足使用要求而又不显著增加成本。

综上所述，本发明通过在紫外光治疗仪中的滤光单元46来对光源42所产生的光进行过滤筛选，以得到不含有害波段的或者存在副作用的光，并且依靠的光准直单元45来对所输出的光进行准直输出，很好的解决了在光治疗窗口44上增加凸出端441所导致的光功率密度显著下降的缺点。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种紫外光治疗仪，其特征在于：包括光源、聚光装置、光输出窗口、光准直单元及光治疗窗口，所述光源设置于所述聚光装置的聚光面所在一侧，所述光输出窗口的一侧与所述聚光装置相连接并与所述聚光装置形成一包覆所述光源的封闭空间，所述光输出窗口的另一侧依次设有所述光准直单元和所述光治疗窗口，且所述光输出窗口、光准直单元及光治疗窗口之间成相互平行。

2.根据权利要求1所述的紫外光治疗仪，其特征在于，所述光源产生的紫外光为包括波长范围为320nm～400nm波长的UVA、275nm～320nm波长的UVB及340nm-400nm波长UVA1中的任意的一种。

3.根据权利要求1所述的紫外光治疗仪，其特征在于，所述光源产生的紫外光的波长为308nm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的紫外光治疗仪，其特征在于，所述光源为非点光源。

5.根据权利要求1-3所述的紫外光治疗仪，其特征在于，所述光准直单元为一组透镜或者多组透镜的组合。

6.根据权利要求5所述的紫外光治疗仪，其特征在于，所述透镜具体为平凸柱透镜。

7.一种紫外光治疗仪，其特征在于：包括光源、聚光装置、滤光单元、光准直单元及光治疗窗口，所述光源设置于所述聚光装置的聚光面所在一侧的近端，所述聚光装置的聚光面所在一侧的远端依次设置所述滤光单元、光准直单元及光治疗窗口，且所述滤光单元、光准直单元及光治疗窗口之间成相互平行。

8.根据权利要求4所述的紫外光治疗仪，其特征在于，所述光源为非点光源，且所述非点光源为包括XeCl准分子光源、金属卤素灯光源、LED光源、强脉冲光、VCSEL及荧光灯光源在内的任意一种。

9.根据权利要求1所述的紫外光治疗仪，其特征在于，所述滤光单元为包括长波通滤光片、短波通滤光片及窄带滤光片在内的任意一种滤光片或者为所述长波通滤光片、短波通滤光片及窄带滤光片之间的组合结构。

10.根据权利要求1所述的紫外光治疗仪，其特征在于，所述带通滤光片为介质膜滤光片。