CN104905889B - 双光路喷水喷气yag激光治疗系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双光路喷水喷气YAG激光治疗系统，包括水/气发生分系统、控制分系统、连续激光发生分系统、脉冲激光发生分系统和连续/脉冲激光治疗手柄，连续激光发生分系统和脉冲激光发生分系统均设置有屏蔽层。本发明可避免本设备内部或外部干扰；首次将雾状水气混合物应用在口腔类激光设备中，可产生类似吗啡样强烈的镇痛效果，能确保治疗过程中视野清晰、病灶部位突出；首次实现口腔类激光设备一患一械，有效的预防了患者间的交叉感染，有效的提高了国民医疗水准；首次将高峰值功率的脉冲激光和高平均功率的连续激光集成在同一台设备中，大大提高临床效果，大大拓展临床应用范围，一台设备相当于一套治疗系统。

Description

双光路喷水喷气YAG激光治疗系统

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种双光路喷水喷气YAG激光治疗系统。

背景技术

激光技术作为一项重大的科技成就，为研究生命科技和疾病的发生、发展开辟了新的途径，为保健和临床诊疗提供了崭新的手段，推动人类科学技术进入新的发展阶段。激光的特性，以及它与生物组织相互作用过程中的特异规律，可以用于研究、诊断和治疗疾病。目前的激光治疗设备在使用时，需要借助药物镇痛，镇痛效果较差，在治疗过程中视野较为模糊、病灶部位不够突出，容易出现误治疗，在设备运行过程中，设备容易相互干扰，而且现有的激光治疗设备大部分临床效果较差，且都在重复使用，患者间容易交叉感染。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种双光路喷水喷气YAG激光治疗系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种双光路喷水喷气YAG激光治疗系统，包括水/气发生分系统、控制分系统、连续激光发生分系统、脉冲激光发生分系统和连续/脉冲激光治疗手柄，所述连续激光发生分系统和所述脉冲激光发生分系统均设置有屏蔽层，所述控制分系统同时与所述水/气发生分系统、所述连续激光发生分系统和所述脉冲激光发生分系统连接，所述水/气发生分系统的水输出端和气输出端分别与所述连续/脉冲激光治疗手柄的水输入口和气输入口对接，所述连续激光发生分系统的激光发射端和所述脉冲激光发生分系统的激光发射端均与所述连续/脉冲激光治疗手柄的激光输入口对接。

进一步地，所述控制分系统包括控制模块和工作模式转换模块，所述控制模块的模式转换控制端、水/气发生控制端、连续激光控制端和脉冲激光控制端分别与所述工作模式转换模块的控制信号输入端、所述水/气发生分系统的控制信号输入端、所述连续激光发生分系统的激光发射控制信号输入端和所述脉冲激光发生分系统的激光发射控制信号输入端连接，所述工作模式转换模块的信号输出端同时与所述连续激光发生分系统的转换信号输入端和所述脉冲激光发生分系统的转换信号输入端连接。

更进一步地，所述连续激光发生分系统包括半导体激光泵浦装置、半导体激光器和连续激光耦合装置，所述半导体激光泵浦装置的激光发射信号输入端作为所述连续激光发生分系统的激光发射控制信号输入端并与所述控制模块连接，所述半导体激光泵浦装置的转换信号输入端作为所述连续激光发生分系统的转换信号输入端并与所述工作模式转换模块连接，所述半导体激光泵浦装置的信号输出端与所述半导体激光器的信号输入端连接，所述半导体激光器的激光发射端与所述连续激光耦合装置的激光输入端连接，所述连续激光耦合装置的激光输出端作为所述连续激光发生分系统的激光发射端并与所述连续/脉冲激光治疗手柄的激光输入口对接。

更进一步地，所述脉冲激光发生分系统包括灯泵YAG激光泵浦装置、灯泵YAG激光器和脉冲激光耦合装置，所述灯泵YAG激光泵浦装置的激光发射信号输入端作为所述脉冲激光发生分系统的激光发射控制信号输入端并与所述控制模块连接，所述灯泵YAG激光泵浦装置的转换信号输入端作为所述脉冲激光发生分系统的转换信号输入端并与所述工作模式转换模块连接，所述灯泵YAG激光泵浦装置的信号输出端与所述灯泵YAG激光器的信号输入端连接，所述灯泵YAG激光器的激光发射端与所述脉冲激光耦合装置的激光输入端连接，所述脉冲激光耦合装置的激光输出端作为所述脉冲激光发生分系统的激光发射端并与所述连续/脉冲激光治疗手柄的激光输入口对接。

进一步地，所述连续/脉冲激光治疗手柄包括手柄体、治疗尾纤、激光通道管和水气通道管，所述手柄体的一端设置有第一连接体，所述第一连接体连接有导管，所述手柄体的另一端通过第二连接体连接有带护套管帽的护套管座，所述第一连接体设置有第一水气连接孔和第一激光连接孔，所述第二连接体设置有气输入口、水输入口、第二水气连接孔和第二激光连接孔，所述气输入口与所述水输入口汇流到所述第二水气连接孔，所述第一水气连接孔和所述第二水气连接孔通过所述水气通道管连接，所述激光通道管从所述第二激光连接孔穿入至所述第一激光连接孔，所述治疗尾纤的第一端套在所述激光通道管内，所述治疗尾纤的第二端从所述导管的一端穿至另一端。

更进一步地，所述导管与所述第一连接体的第一水气连接孔和第一激光连接孔对接并通过锁紧螺帽固定。

更进一步地，所述第一水气连接孔与所述导管的衔接处设置有密封圈。

更进一步地，所述治疗尾纤包括光纤部和耦合接头部，所述治疗尾纤的光纤部分从所述导管的一端穿至另一端，所述治疗尾纤的耦合接头部与所述激光通道管耦合连接。

本发明的有益效果在于：

1、分系统间采用屏蔽且整机采用EMC技术，避免本设备内部各分系统之间、或与周边设备之间相互干扰，确保本设备与周边设备运行可靠；

2、首次将雾状水气混合物应用在口腔类激光设备中，当激光、水和空气达到一定的配比后作用在病灶部位，即产生类似吗啡样强烈的镇痛效果，又确保治疗过程中视野清晰、病灶部位突出，避免误治疗；

3、首次实现口腔类激光设备一患一械，有效的预防了患者间的交叉感染，实施了国家一患一械的指导方针，有效的提高了国民医疗水准；

4、首次将高峰值功率的脉冲激光和高平均功率的连续激光集成在同一台设备中，大大提高临床效果，大大拓展临床应用范围，一台设备相当于一套治疗系统。

附图说明

图1是本发明所述双光路喷水喷气YAG激光治疗系统的结构框图；

图2是本发明所述水/气发生分系统的结构原理框图；

图3是本发明所述连续/脉冲激光治疗手柄的部分剖视结构示意图；

图4是本发明所述第一连接座的剖视结构示意图；

图5是本发明所述第二连接座的剖视结构示意图；

图6是本发明所述连续激光发生分系统的工作流程图；

图7是本发明所述脉冲激光发生分系统的工作流程图；

图中：1-治疗尾纤、2-导管、3-密封圈、4-锁紧螺帽、5-第一连接体、501-第一水气连接孔、502-第一激光连接孔、6-激光通道管、7-水气通道管、8-手柄体、9-第二连接体、901-气输入口、902-水输入口、903-第二激光连接孔、904-第二水气连接孔、10-护套管座、11-护套管帽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1、图3、图4和图5所示，本发明包括水/气发生分系统、控制分系统、连续激光发生分系统、脉冲激光发生分系统和连续/脉冲激光治疗手柄，连续激光发生分系统和脉冲激光发生分系统均设置有屏蔽层，控制分系统同时与水/气发生分系统、连续激光发生分系统和脉冲激光发生分系统连接，水/气发生分系统的水输出端和气输出端分别与连续/脉冲激光治疗手柄的水输入口902和气输入口901对接，连续激光发生分系统的激光发射端和脉冲激光发生分系统的激光发射端均与连续/脉冲激光治疗手柄的激光输入口对接。

控制分系统包括控制模块和工作模式转换模块，控制模块的模式转换控制端、水/气发生控制端、连续激光控制端和脉冲激光控制端分别与工作模式转换模块的控制信号输入端、水/气发生分系统的控制信号输入端、连续激光发生分系统的激光发射控制信号输入端和脉冲激光发生分系统的激光发射控制信号输入端连接，工作模式转换模块的信号输出端同时与连续激光发生分系统的转换信号输入端和脉冲激光发生分系统的转换信号输入端连接。

连续激光发生分系统包括半导体激光泵浦装置、半导体激光器和连续激光耦合装置，半导体激光泵浦装置的激光发射信号输入端作为连续激光发生分系统的激光发射控制信号输入端并与控制模块连接，半导体激光泵浦装置的转换信号输入端作为连续激光发生分系统的转换信号输入端并与工作模式转换模块连接，半导体激光泵浦装置的信号输出端与半导体激光器的信号输入端连接，半导体激光器的激光发射端与连续激光耦合装置的激光输入端连接，连续激光耦合装置的激光输出端作为连续激光发生分系统的激光发射端并与连续/脉冲激光治疗手柄的激光输入口对接。

脉冲激光发生分系统包括灯泵YAG激光泵浦装置、灯泵YAG激光器和脉冲激光耦合装置，灯泵YAG激光泵浦装置的激光发射信号输入端作为脉冲激光发生分系统的激光发射控制信号输入端并与控制模块连接，灯泵YAG激光泵浦装置的转换信号输入端作为脉冲激光发生分系统的转换信号输入端并与工作模式转换模块连接，灯泵YAG激光泵浦装置的信号输出端与灯泵YAG激光器的信号输入端连接，灯泵YAG激光器的激光发射端与脉冲激光耦合装置的激光输入端连接，脉冲激光耦合装置的激光输出端作为脉冲激光发生分系统的激光发射端并与连续/脉冲激光治疗手柄的激光输入口对接。

连续/脉冲激光治疗手柄包括手柄体8、治疗尾纤1、激光通道管6和水气通道管7，手柄体8的一端设置有第一连接体5，第一连接体5连接有导管2，手柄体8的另一端通过第二连接体9连接有带护套管帽11的护套管座10，第一连接体5设置有第一水气连接孔501和第一激光连接孔502，第二连接体9设置有气输入口901、水输入口902、第二水气连接孔904和第二激光连接孔903，气输入口901与水输入口902汇流到第二水气连接孔904，第一水气连接孔501和第二水气连接孔904通过水气通道管7连接，激光通道管6从第二激光连接孔903穿入至第一激光连接孔502，治疗尾纤1的第一端套在激光通道管6内，治疗尾纤1的第二端从导管2的一端穿至另一端。

导管2与第一连接体5的第一水气连接孔501和第一激光连接孔502对接并通过锁紧螺帽4固定，便于拆卸。

第一水气连接孔501与导管2的衔接处设置有密封圈3，防止泄漏，提高水气输送效率。

治疗尾纤1包括光纤部和耦合接头部，治疗尾纤1的光纤部从导管2的一端穿至另一端，治疗尾纤1的耦合接头部与激光通道管6耦合连接。

本发明所述双光路喷水喷气YAG激光治疗系统，主要是针对口腔科常见疾病治疗需要，基于Nd：YAG激光器开发的全新喷水喷气双光路激光治疗系统，适用于同时需要较高激光峰值功率和平均功率的治疗需求。

其中，控制分系统由控制模块和工作模式转换模块构成，控制模块由操作显示界面和以单片机为核心的主控板构成。控制模块给出的信号控制工作模式转换模块的继电器分时对连续激光发生分系统或者脉冲激光发生分系统供电，同时直接控制、检测这两个分系统的工作状态；控制模块给出的信号直接控制水/气发生分系统，完成水气量大小调节及通断。

本发明中的半导体激光泵浦装置、半导体激光器及其配套的冷却装置(在图中未画出)构成了相对独立的连续激光发生分系统；半导体激光泵浦装置包含有半导体泵浦恒流源和半导体制冷驱动电源两个部分；半导体激光器包含有半导体激光二极管组件及耦合输出的透镜组，透镜组将半导体激光二极管产生的激光耦合进连续激光耦合装置并输出到设备外部；冷却装置由半导体制冷片、散热器、风机、温度控制器组成；温度控制器实时监测半导体激光器上的温度，启动控制半导体制冷片开启、停止，将半导体激光器的工作温度控制在指定的范围内。

本发明中灯泵YAG激光泵浦装置、灯泵YAG激光器及其微循环水冷装置(未在图中画出)构成了另一个相对独立的脉冲激光发生分系统；灯泵YAG激光泵浦装置由充电回路、放电回路、预燃电路构成；灯泵YAG激光器由脉冲氙灯、棒端面镀反射镜膜层的YAG晶体、陶瓷聚光腔构成；微循环水冷装置由微循环水泵、水管散热芯组成。

以上连续激光发生分系统和脉冲激光发生分系统分时独立工作，分别采取隔离屏蔽措施，避免二分系统之间相互干扰。同时，整机采用EMC技术，避免本项目产品与其它设备之间相互干扰，满足国家相关标准要求。

本发明的电气组成单元由220V输入装置、控制模块、连续激光发生分系统、脉冲激光发生分系统、水/气发生分系统和脚踏开关组成，并集中安装固定在主机箱内框架上。其中框架采用铜板制作；主机箱内表面满贴铜箔，各散热孔加装高密度铜网；220VAC输入装置的网电源与主机电源输入端采用屏蔽线连接，二者之间加装医疗产品专用EMI滤波器；在脚踏开关信号线上加装多个磁环组合；控制模块严格按照PCB的EMC设计规范设计制作；水/气发生分系统、连续激光发生分系统和脉冲激光发生分系统分别用铜盒密闭，盒体接地，信号线采用屏蔽线。

通过采取以上接地、屏蔽、滤波等措施，使本产品在传导发射、辐射发射、静电放电、射频电磁场辐射、电快速瞬变脉冲群、浪涌、射频场感应的传导骚扰抗扰度、在电源供电输入线上的电压暂降及短时中断和电压变化、工频磁场等符合YY0505-2012相关规定。

如图2所示为本发明所述水/气发生分系统的结构原理框图，外置气/水源来自牙椅，本机只做接口，内置气水罐储存内置需气/水。通过安装在气/水外置接口处的非自锁开关控制内外置气/水源切换开关动作，实现气/水源内外置转换。内置气泵负责给内置气水罐充气，气压开关控制内置气水罐气压，确保内置气水罐中的气压值始终保持在设置值。外置放气开关，确保更换内置水时，内置气水罐中无气压。喷气/水控制开关受控制模块独立管控各管路通断，即在选定的工作模式下，实现水独立/气独立/水气混合雾状使用，满足不同临床病例治疗需要。液位报警器实现内置气水罐中缺水报警。图中所示的连续手柄和脉冲手柄是指的分别在这两种工作状态工作时的状态，当连续激光发生分系统工作时，通过连续手柄处的水/气输出工作，当脉冲激光发生分系统工作时，通过脉冲手柄处的水/气输出工作，两种状态下的水输出端和气输出端均分别与与连续/脉冲激光治疗手柄的水输入口902和气输入口901对接，并通过电磁阀控制其开关。

如图3所示为本发明所述连续/脉冲激光治疗手柄的部分剖视结构示意图，水气通道管7为水气混喷通道，激光通道管6为激光传输铠装光缆，治疗尾纤1为最终的治疗激光输出光纤，激光通道管6和治疗尾纤1组成激光输出通道。水气通道和激光通道从结构上相互独立，互不干涉。

图中：1-治疗尾纤、2-导管、3-密封圈、4-锁紧螺帽、5-第一连接体、501-第一水气连接孔、502-第一激光连接孔、6-激光通道管、7-水气通道管、8-手柄体、9-第二连接体、901-气输入口、902-水输入口、903-第二激光连接孔、904-第二水气连接孔、10-护套管座、11-护套管帽。

来自图2中的水、气分别通过水输入口902和气输入口901接入本手柄中，在气压作用下通过水气通道，由孔径仅0.15mm的“水气输出”接口喷射出雾状水气混合物。来自图6/图7的连续/脉冲激光通过激光通道管6的管接口接入本手柄中，治疗尾纤1的耦合接头部为SMA905标准头，治疗尾纤1的光纤部通过SMA905接头与激光耦合，将激光引入治疗尾纤1，通过治疗尾纤1输出激光。激光、雾状水气混合物通过该装置组合输出到病灶部位，完成临床治疗。

本发明采用治疗尾纤1方式，实现不同病例使用不同规格治疗尾纤1，每次治疗通过本分系统更换一次性新的治疗尾纤1，能有效预防患者间的交叉感染，实施国家一患一械的指导方针，有效提高国民医疗水准；同时，当激光、水和空气达到一定的配比后能产生类似吗啡样强烈的镇痛效果(其机理不明)，非常适合身体不佳的患者和儿童，即实现了医务人员在手术过程中的精准治疗，又减少了创伤和患者的对手术的忧虑感。

主要技术指标：

电源电压：220VAC±10％；

水气调节等级：1-10档，独立连续可调；

脉冲激光能量：步长1mJ，，1-300mJ连续可调；

脉冲输出频率：步长1Hz，1-20Hz连续可调；

脉冲宽度：75μS；

连续激光功率：步长0.1W，0.1-20W连续可调。

如图6所示为本发明所述连续激光发生分系统的工作流程图，当连续激光发生分系统开始工作时，控制模块只需要对该分系统给出启动工作、功率设定信号，以启动连续激光发生分系统按设定的功率输出高平均功率(最大功率可达20W)的连续式激光。同时，检测连续激光发生分系统内半导体激光器的工作电流、工作电压、激光器温度工作状态，确保半导体激光器安全可靠地工作，此时脉冲激光发生分系统停止工作。

如图7所示为本发明所述脉冲激光发生分系统的工作流程图，当脉冲激光发生分系统工作时，控制模块首先启动微循环水冷装置对灯泵YAG激光器进行冷却。接着启动预燃电路工作，对脉冲氙灯进行预电离，使氙灯处于微导通状态。然后再将能量大小信号加到脉冲电源的控制端，控制灯泵YAG激光泵浦装置的充电回路的充电至设定值。在给出一个放电信号控制放电回路将脉冲能量馈入脉冲氙灯中，再通过氙灯产生的光激励出相应高峰值功率(最大脉冲能量300毫焦，脉冲宽度75微秒)的脉冲式激光。同时，控制模块通过检测来自脉冲激光发生分系统中灯泵YAG激光器的水温、水流等工作状态信号，确保脉冲激光发生分系统的安全可靠工作，此时连续激光发生分系统停止工作。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种双光路喷水喷气YAG激光治疗系统，其特征在于：包括水/气发生分系统、控制分系统、连续激光发生分系统、脉冲激光发生分系统和连续/脉冲激光治疗手柄，所述连续激光发生分系统和所述脉冲激光发生分系统均设置有屏蔽层，所述控制分系统同时与所述水/气发生分系统、所述连续激光发生分系统和所述脉冲激光发生分系统连接，所述水/气发生分系统的水输出端和气输出端分别与所述连续/脉冲激光治疗手柄的水输入口和气输入口对接，所述连续激光发生分系统的激光发射端和所述脉冲激光发生分系统的激光发射端均与所述连续/脉冲激光治疗手柄的激光输入口对接，所述控制分系统包括控制模块和工作模式转换模块，所述控制模块的模式转换控制端、水/气发生控制端、连续激光控制端和脉冲激光控制端分别与所述工作模式转换模块的控制信号输入端、所述水/气发生分系统的控制信号输入端、所述连续激光发生分系统的激光发射控制信号输入端和所述脉冲激光发生分系统的激光发射控制信号输入端连接，所述工作模式转换模块的信号输出端同时与所述连续激光发生分系统的转换信号输入端和所述脉冲激光发生分系统的转换信号输入端连接，所述连续激光发生分系统包括半导体激光泵浦装置、半导体激光器和连续激光耦合装置，所述半导体激光泵浦装置的激光发射信号输入端作为所述连续激光发生分系统的激光发射控制信号输入端并与所述控制模块连接，所述半导体激光泵浦装置的转换信号输入端作为所述连续激光发生分系统的转换信号输入端并与所述工作模式转换模块连接，所述半导体激光泵浦装置的信号输出端与所述半导体激光器的信号输入端连接，所述半导体激光器的激光发射端与所述连续激光耦合装置的激光输入端连接，所述连续激光耦合装置的激光输出端作为所述连续激光发生分系统的激光发射端并与所述连续/脉冲激光治疗手柄的激光输入口对接，所述脉冲激光发生分系统包括灯泵YAG激光泵浦装置、灯泵YAG激光器和脉冲激光耦合装置，所述灯泵YAG激光泵浦装置的激光发射信号输入端作为所述脉冲激光发生分系统的激光发射控制信号输入端并与所述控制模块连接，所述灯泵YAG激光泵浦装置的转换信号输入端作为所述脉冲激光发生分系统的转换信号输入端并与所述工作模式转换模块连接，所述灯泵YAG激光泵浦装置的信号输出端与所述灯泵YAG激光器的信号输入端连接，所述灯泵YAG激光器的激光发射端与所述脉冲激光耦合装置的激光输入端连接，所述脉冲激光耦合装置的激光输出端作为所述脉冲激光发生分系统的激光发射端并与所述连续/脉冲激光治疗手柄的激光输入口对接，所述连续/脉冲激光治疗手柄包括手柄体、治疗尾纤、激光通道管和水气通道管，所述手柄体的一端设置有第一连接体，所述第一连接体连接有导管，所述手柄体的另一端通过第二连接体连接有带护套管帽的护套管座，所述第一连接体设置有第一水气连接孔和第一激光连接孔，所述第二连接体设置有气输入口、水输入口、第二水气连接孔和第二激光连接孔，所述气输入口与所述水输入口汇流到所述第二水气连接孔，所述第一水气连接孔和所述第二水气连接孔通过所述水气通道管连接，所述激光通道管从所述第二激光连接孔穿入至所述第一激光连接孔，所述治疗尾纤的第一端套在所述激光通道管内，所述治疗尾纤的第二端从所述导管的一端穿至另一端，所述治疗尾纤包括光纤部和耦合接头部，所述治疗尾纤的光纤部分从所述导管的一端穿至另一端，所述治疗尾纤的耦合接头部与所述激光通道管耦合连接。

2.根据权利要求1所述的双光路喷水喷气YAG激光治疗系统，其特征在于：所述导管与所述第一连接体的第一水气连接孔和第一激光连接孔对接并通过锁紧螺帽固定。

3.根据权利要求1所述的双光路喷水喷气YAG激光治疗系统，其特征在于：所述第一水气连接孔与所述导管的衔接处设置有密封圈。