CN104659650A - 一种半导体激光医疗制热调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明从半导体激光器激光输出模式出发，提出了一种新的半导体激光医疗制热调控方法。该半导体激光医疗制热调控方法，每个周期主要分为升温阶段和降温阶段，降温阶段即停止激光辐照；每个周期的升温阶段主要以波浪形式推进升温至有效治疗温度。采用本发明的制热调控方法，能够允许半导体激光芯片以更高的峰值功率输出激光，从而使用更少的激光芯片即满足激光医疗功率要求，降低了成本；且冷却等待时间缩短，提高了工作效率；同时能够有效减轻患者疼痛感。

Description

一种半导体激光医疗制热调控方法

技术领域

本发明涉及半导体激光医疗美容领域，具体涉及一种半导体激光医疗制热调控方法。

背景技术

激光医疗作为激光应用的一个重要领域，发展非常迅速，逐步走向成熟。半导体激光器因具有体积小、重量轻、寿命长、功耗低、波长覆盖广的特点，特别适用于医疗设备的制造。

半导体激光器凭借独有的技术优势，已广泛应用于脱毛、嫩肤、溶脂、牙科等医疗美容领域。其基本原理是：激光照射活体产生焦耳热，根据其能级，会产生蒸化(100℃以上)、凝血(68℃以上)、毛发毛囊组织受损(42℃)等光热反映(括号内表示活体组织温度)，根据不同的能量温度达到不同的治疗目的。

目前半导体激光医疗的制热方法是快速产生热量，使温度快速上升达到有效治疗温度，但为防止激光器产生热量过多而导致其失效，在短时间维持有效治疗温度后，需要等待较长时间来冷却散热，使激光器下降到较低温度。

因此，按照现有的制热方法，半导体激光器容易产生热疲劳，为满足输出功率的情况下长时间工作将极大地影响工作寿命和稳定性，通常半导体激光光源需要数量较多的激光巴条。另外，患者希望减少疼痛感，但又不应降低医疗标准所需的温度和辐射能量。

以脱毛应用为例，为实现一定输出功率(如300W)，需要3个100W的巴条。如图1所示，激光器持续工作，即快速产生热量、持续升温，达到有效治疗温度，然后很快暂停激光器工作，等待较长时间(等待时间占周期60％以上)以使半导体激光器得到足够的冷却。然后再进行下一个周期的激光医疗。这种半导体激光医疗制热调控方法除了工作效率、寿命和可靠性较低，实际上还会使患者产生较强疼痛感。

发明内容

为了解决现有半导体激光医疗制热方法存在的工作效率、寿命和可靠性较低以及患者疼痛感增强的问题，本发明从半导体激光器激光输出模式出发，提出了一种新的半导体激光医疗制热调控方法。

本发明的解决方案如下：

一种半导体激光医疗制热调控方法，每个周期主要分为升温阶段和降温阶段，降温阶段即停止激光辐照；其特殊之处在于：每个周期的升温阶段主要以波浪形式推进升温至有效治疗温度。

基于本发明的原理，应当认识到，这里的“以波浪形式推进升温”并不是严格要求多个“波浪”为同样的形状尺寸；也并非要求从一开始就产生“波峰”、“波谷”，可以允许升温阶段首先持续升温一段时间再变为波浪式升温。

对以上方案，本发明还进一步如下优化：

每个周期的升温阶段，半导体激光器以短脉冲串的形式输出激光，脉冲宽度小于1ms，升温阶段的占空比为10％～90％。

为使半导体激光器以短脉冲串的形式输出激光，可采用短脉冲串的形式对半导体激光器加电，即使用短脉冲串的电源对半导体激光器件进行加电。

每个周期的降温阶段的时长占该周期总时长的90％以内。

本发明具有以下优点：

1、以波浪形式进行升温，减少了激光器热疲劳，提高工作寿命和稳定性。

2、半导体激光器以短脉冲串形式加电工作，减少了激光器热疲劳，因此允许激光芯片以更高的峰值功率输出激光，可以使用更少的激光芯片满足激光医疗功率要求，降低成本。

3、每个周期的升温阶段半导体激光器自身积累热量得到一定程度的缓解，因此每个周期的降温阶段不必如传统方案等待较长时间作大幅降低，而只需适度的降温即可开始下一周期的升温过程；也提高了整个激光医疗工作过程的占空比，提高了工作效率。

4、经测试，本发明的升温方式能够有效减轻患者疼痛感。我们认为，主要是因为升温过程存在间歇，皮肤有缓和的适应过程，因此达到有效治疗温度的过程疼痛感较轻。

附图说明

图1为传统制热方法的升温示意图，图中纵坐标代表辐照部位的温度。

图2为本发明制热方法的升温示意图。

图3为本发明通过短脉冲串激光输出形式制热的原理示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明的半导体激光医疗制热调控方法，在升温阶段以连续的小波浪形式逐渐升温，达到有效治疗温度。具体实现方式可以是采用短脉冲串的形式对半导体激光器加电，即可以使用短脉冲串的电源对半导体激光器件进行加电，脉宽可为μs级别，升温阶段的占空比可为40％左右，如图3所示。

按照这种工作方式，只需适度的降温即可开始下一周期的升温过程(如图中所示降温等待时间约该周期的35％，散热就已足够；对于第一个周期来说，由于初次升温，升温阶段时间稍长，因此这一比例相对更小一些)；也提高了整个激光医疗工作过程的占空比，提高了工作效率。

对照现有技术，采用本发明的调控方法，减少了激光器热疲劳，因此允许激光器以更高的峰值功率输出激光，可以使用更少的激光芯片(巴条)满足激光医疗功率要求，降低成本，采用短脉冲串的形式(脉宽50μs)对激光器加电，额定功率为100W的单巴条半导体激光器，其峰值功率可以达到150W，则实现300W输出功率仅需2个巴条，降低了成本。

Claims (4)

1.一种半导体激光医疗制热调控方法，每个周期主要分为升温阶段和降温阶段，降温阶段即停止激光辐照；其特征在于：每个周期的升温阶段主要以波浪形式推进升温至有效治疗温度。

2.根据权利要求1所述的半导体激光医疗制热调控方法，其特征在于：每个周期的升温阶段，半导体激光器以短脉冲串的形式输出激光，脉冲宽度小于1ms，升温阶段的占空比为10％～90％。

3.根据权利要求2所述的半导体激光医疗制热调控方法，其特征在于：为使半导体激光器以短脉冲串的形式输出激光，采用短脉冲串的形式对半导体激光器加电。

4.根据权利要求1至3任一所述的半导体激光医疗制热调控方法，其特征在于：每个周期的降温阶段的时长占该周期总时长的90％以内。