CN105031829B - 一种能量实时反馈式激光理疗仪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能量实时反馈式激光理疗仪：该激光理疗仪包括壳体、微处理器、激光治疗组件以及温度探测组件，本发明利用温度探测组件采用非接触方式探测激光照射区温度，并利用微处理器调节激光输出能量的大小，通过反馈调节，在保证不造成热损伤的同时，对深部脊髓进行照射治疗，克服了现有产品无法监测照射部位温度改变而实时调整激光照射能量，保证治疗的效果与安全性。

Description

一种能量实时反馈式激光理疗仪
技术领域
本发明涉及一种智能神经组织修复再生装置，具体涉及一种能量实时反馈式激光理疗仪。
背景技术
脊髓损伤的修复仍是神经再生科学领域的一个重大挑战。弱激光照射治疗作为一种安全、有效、无副作用的治疗方法近年来已在周围神经的康复治疗中显现出其独特的生物刺激作用，它可以促进受损神经的再生。在脊髓损伤治疗中，由于脊髓所处位置较深，需要穿透力较强的激光波段，激光穿透浅表组织到达脊髓表面，发挥其特有的光生物刺激效应。
照射部位激光的功率密度和能量密度越强，其穿透力越强，有更多的光能到达脊髓表面，但是照射部位的组织温度与输出能量成线性关系，当超过某一能量值会造成组织热损伤。现有的弱激光治疗设备大多应用于表浅组织，深部组织照射时，现有弱激光治疗设备无法监测照射部位组织温度的改变。特别是在光斑面积固定的情况下，功率密度和能量密度越大，穿透到深部组织的光能越多，但人体组织对温度升高的耐受力有限，很容易造成照射部位的热损伤，严重制约了弱激光在脊髓损伤治疗中的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能量实时反馈式激光理疗仪。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
该激光理疗仪包括壳体、微处理器、激光治疗组件以及温度探测组件，所述微处理器、激光治疗组件以及温度探测组件均设置于壳体内，壳体的一侧端面上设置有激光出光口以及温度探测窗口，所述激光治疗组件包括脉冲发生器以及激光二极管，脉冲发生器分别与微处理器的输出端以及激光二极管相连，所述温度探测组件包括非接触式温度采集及放大电路和AD转换电路(即模数转换电路)，AD转换电路的输入端与非接触式温度采集及放大电路相连，AD转换电路的输出端与微处理器的输入端相连。
所述微处理器的型号为STC89C52。
所述非接触式温度采集及放大电路包括基于红外的非接触式温度传感器OTP-538U。
所述非接触式温度采集及放大电路还包括LM324运算放大器，LM324运算放大器分别与AD转换电路的输入端以及所述非接触式温度传感器OTP-538U相连。
所述壳体为圆柱状。
激光由激光出光口发出，经温度探测窗口采集激光照射部位温度信号，温度信号通过模数转换由模拟信号变为数字信号，该数字信号传送至微处理器，通过微处理器内部比较算法，实现对激光强度的负反馈控制：当激光照射部位的温度低于38℃时，则以固定的幅度不断的增加激光输出能量，当激光照射部位温度低于40℃且大于等于38℃时，则以恒定的激光能量输出；当激光照射部位的温度达到40℃，则降低激光输出的能量，使激光照射部位温度处于40℃以下；当激光照射部位的温度高于40℃时，迅速以较大幅度降低激光输出的能量，直至激光照射部位温度低于40℃。40℃为人体耐受激光的平均极限温度。
本发明的有益效果体现在：
本发明利用温度探测组件采用非接触方式周期性探测激光照射区温度，并利用微处理器调节激光输出能量的大小，通过反馈调节，在保证不造成热损伤的同时，对深部脊髓进行照射治疗，克服了现有产品无法监测照射部位温度改变而实时调整激光照射能量，保证治疗的效果与安全性。
附图说明
图1为本发明所述激光理疗仪的外部结构示意图；其中：1为壳体，2为激光出光口，3为温度探测窗口；
图2为本发明所述激光理疗仪系统框图；
图3为本发明所述非接触式温度采集及放大电路图；
图4为本发明所述AD转换电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明作详细说明。
实施例
为了克服现有产品在使用上的不便以及给使用者带来的痛苦，本发明公开了一种能量实时反馈式激光理疗仪，该激光理疗仪通过非接触式的方式，可根据患者治疗部位组织耐温性的不同，采用温度自适应的方式，输出合适的激光能量，对治疗部位进行治疗。
参见图1以及图2，本发明所述激光理疗仪主要包括微处理器、激光治疗部分(即激光治疗组件)和温度探测部分(即温度探测组件)。
所述激光理疗仪中，激光二极管以及脉冲发生器构成激光治疗组件；基于红外的非接触式温度传感器构成的非接触式温度采集电路、信号放大电路和AD转换电路构成温度探测组件；微处理器(型号：STC89C52)完成自适应控制激光功率大小的功能。
所述激光理疗仪还包括圆柱状的壳体1，所述微处理器、激光治疗组件以及温度探测组件均设置于所述壳体1内，所述壳体1的一侧端面上设置有激光出光口2以及温度探测窗口3，激光二极管设置在激光出光口2，所述非接触式温度传感器设置在温度探测窗口3。
激光治疗部分输出激光，对治疗区域进行照射治疗，由STC89C52微处理器发出指令，控制脉冲发生器生成脉冲信号，该信号激发激光二极管，生成治疗脊髓损伤所需要的激光信号，输出合适的光斑对治疗区域进行照射治疗。
温度探测部分的功能是进行治疗区域表面温度的探测，并将探测得到的温度值反馈给处理电路(即微处理器)。处理电路根据预设的温度值进行激光输出能量调节，以保证治疗时的光能量不会对人体造成伤害。
参见图3以及图4，基于红外的非接触式温度传感器构成的温度采集及放大电路，包括：电阻R1～R10、OTP-538U热电堆传感器以及LM324四运放。OTP-538U热电堆传感器与LM324四运放组成电路实现温度信号的非接触采集和放大。所述AD转换电路中，ADC0809为8路8位A/D转换器，14024为7级纹波计数器，二者组成电路实现采集的温度由模拟信号转换为数字信号。OTP-538U热电堆传感器的引脚2(OUT0)接ADC0809 A/D转换器的引脚27，LM324四运放的引脚8(OUT1)接ADC0809A/D转换器的引脚26，实现将采集放大的信号输出到AD转换电路。R1上端接LM324的引脚9，下端接ADC0809A/D转换器的引脚26；R2上端接LM324的引脚9，下端接地；R3左端接LM324的引脚10，右端接LM324的引脚14；R4的左端接LM324的引脚12，右端接LM324的引脚1；R5的下端接LM324的引脚13，上端接LM324的引脚14；R6的下端接LM324的引脚13，上端接地；R7的下端接LM324的引脚2，上端接LM324的引脚1；R8的下端接LM324的引脚2，上端接地；R9的左端接OTP-538U热电堆传感器的引脚1，右端接LM324的引脚3；R10的左端接OTP-538U热电堆传感器的引脚2，右端与LM324的引脚4共同接于VCC，其中VCC是集成运放的供电电源。ADC0809A/D转换器的引脚5、6、9、22、25、8、14、15、17、18、19、20、21分别接STC89C52微处理器的引脚13、14、15、16、17、21、22、23、24、25、26、27、28，实现将转换后的数字信号传递给STC89C52微处理器进行处理。ADC0809A/D转换器的引脚10接14024的引脚12；14024的引脚1接STC89C52微处理器的引脚30；14024的引脚2与7共同接于地。
工作时，STC89C52微处理器发出指令，控制脉冲发生器生成脉冲信号，该信号激发激光二极管，生成治疗脊髓损伤所需要的激光信号。激光由图1中的激光出光口2发出，照射至脊髓损伤部位。基于红外的非接触式温度传感器(OTP-538U热电堆传感器)构成的温度采集和放大电路经图1中的温度探测窗口3周期性采集照射部位温度信号，温度信号通过AD转换电路实现模拟信号转换为数字信号。该数字信号传送至STC89C52微处理器，通过内部比较算法，实现对激光强度的负反馈控制：当治疗区域的温度较低时，则以固定的频率不断的增加激光输出能量，当温度略低于人体极限温度时，即以恒定的激光能量输出；当温度达到人体极限温度时，则降低激光输出的能量，使其处于安全的温度值；当温度高于人体极限温度时，迅速以较大幅度降低激光输出的能量，使治疗区域不至于因为温度较高而发生损伤。通过以上的措施，以保证在工作时的激光能量始终能够处于一个合适的状态，能够达到最佳的治疗效果。
本发明基于非接触式温度传感器OTP-538U实现了非接触式温度的采集(图3电路)，并将采集的温度模拟信号通过基于ADC0809的模数转换电路转换为数字信号，输入至STC89C52微处理器，通过内部比较算法，实现对激光强度的负反馈控制，克服了现有产品无法监测照射部位温度改变而实时调整激光照射能量，保证了治疗的效果与安全性。本发明的优点为：通过探温自适应调节激光能量输出，采用非接触式无损伤治疗方式，且电路设计具有工作稳定，检测灵敏、精度高的特点，大幅改善治疗效果，安全可靠。

Claims (3)

1.一种能量实时反馈式深部脊髓照射激光理疗仪，其特征在于：该激光理疗仪包括壳体(1)、微处理器、激光治疗组件以及温度探测组件，所述微处理器、激光治疗组件以及温度探测组件均设置于壳体(1)内，壳体(1)的一侧端面上设置有激光出光口(2)以及温度探测窗口(3)，所述激光治疗组件包括脉冲发生器以及激光二极管，脉冲发生器分别与微处理器的输出端以及激光二极管相连，所述温度探测组件包括非接触式温度采集及放大电路和AD转换电路，AD转换电路的输入端与非接触式温度采集及放大电路相连，AD转换电路的输出端与微处理器的输入端相连；
所述微处理器的型号为STC89C52；
所述非接触式温度采集及放大电路包括基于红外的非接触式温度传感器OTP-538U；
所述非接触式温度采集及放大电路还包括LM324运算放大器；
基于红外的非接触式温度传感器构成的温度采集及放大电路，包括：电阻R1～R10、OTP-538U以及LM324；OTP-538U与LM324组成电路实现温度信号的非接触采集和放大；所述AD转换电路中，ADC0809为8路8位A/D转换器，MC14024为7级纹波计数器，二者组成电路实现采集的温度由模拟信号转换为数字信号；OTP-538U的引脚2接ADC0809A/D转换器的引脚27，LM324的引脚8接ADC0809A/D转换器的引脚26，实现将采集放大的信号输出到AD转换电路；R1上端接LM324的引脚9，下端接ADC0809A/D转换器的引脚26；R2上端接LM324的引脚9，下端接地；R3左端接LM324的引脚10，右端接LM324的引脚14；R4的左端接LM324的引脚12，右端接LM324的引脚1；R5的下端接LM324的引脚13，上端接LM324的引脚14；R6的下端接LM324的引脚13，上端接地；R7的下端接LM324的引脚2，上端接LM324的引脚1；R8的下端接LM324的引脚2，上端接地；R9的左端接OTP-538U的引脚1，右端接LM324的引脚3；R10的左端接OTP-538U的引脚2，右端与LM324的引脚4共同接于VCC，其中VCC是集成运放的供电电源；ADC0809A/D转换器的引脚5、6、9、22、25、8、14、15、17、18、19、20、21分别接STC89C52微处理器的引脚13、14、15、16、17、21、22、23、24、25、26、27、28，实现将转换后的数字信号传递给STC89C52微处理器进行处理；ADC0809A/D转换器的引脚10接MC14024的引脚12；MC14024的引脚1接STC89C52微处理器的引脚30；MC14024的引脚2与7共同接于地；
对激光强度的负反馈控制：当激光照射部位的温度低于38℃时，则以固定的幅度不断的增加激光输出能量，当激光照射部位温度低于40℃且大于等于38℃时，则以恒定的激光能量输出；当激光照射部位的温度达到40℃，则降低激光输出的能量，使激光照射部位温度处于40℃以下；当激光照射部位的温度高于40℃时，迅速以较大幅度降低激光输出的能量，直至激光照射部位温度低于40℃。
2.根据权利要求1所述的激光理疗仪，其特征在于：所述壳体(1)为圆柱状。
3.根据权利要求1所述的激光理疗仪，其特征在于：激光由激光出光口(2)发出，经温度探测窗口(3)采集激光照射部位温度信号，温度信号通过模数转换由模拟信号变为数字信号，该数字信号传送至微处理器，通过微处理器内部比较算法，实现对激光强度的负反馈控制。
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