CN105498096A - 光学伤口治疗仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光学伤口治疗仪，其包括光源、控制器主体、PCB板以及顶盖、底盖、散热片等相关结构件。内置有蓝色(400nm~490nm)、红色(600nm~690nm)、近红外(780nm~970nm)三种类型低功率激光灯或超亮LED灯光源，采用了综合照射治疗方式，不仅具有清除感染、抑制细菌、促进炎症吸收、镇痛的效果，而且还能改善血液循环、促进肉芽组织成熟，使皮肤细胞以3~5倍的速度增长，显著提升受伤组织愈合速度。本发明设有光照调节功能，可根据不同生物机体或机体的不同状态、不同症状，灵活选择合适的光照参数去照射受伤组织部位即而影响生物系统。这样大大减轻了护理人员的工作强度，减少工作量。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械，尤其涉及伤口治疗仪。适用于瘫痪病人、糖尿病人的皮肤溃疡及各种常见烧伤、烫伤、创伤、外伤的临床康复治疗。
背景技术
生物创面溃疡愈合是一个非常复杂的过程，包括炎性期、增生期和修复期3个阶段，各个阶段互相重叠、互相影响，涉及到的细胞包括血小板、炎性细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞等。愈合期间经常由于治疗护理不当，伤口强度降低，血管生成减少，伤口愈合不良，小溃疡导致更深溃疡的事情时有发生，甚至还会进一步引发并发症，这样，不仅会导致病程延长，耗费巨大，还会面临截肢以切断感染的基本组织和骨头的危险。难以愈合的伤口严重影响个人的生活质量，也可以导致情绪受损。皮肤伤口在成年人中比较常见。伤口的发生率似乎随着人口预期寿命的增长而增加。这类病患近年来在中老年人群中呈上升趋势。如何促进创面快速愈合，降低其致残率和治疗费用，是医学领域研究的课题之一。
作为伤口管理重要助手，超声波治疗和电疗等物理治疗同样在临床中被引用。这些疗法似乎是有利的，但它们有局限性，并不能总是取得令人满意的结果。在治疗这些病变的方法中低强度的光疗是一个很显著的治疗途径。
该疗法主要是采用了低能量激光(LASER)或发光二极管(LED)作为光设备，选用适当波长、适当剂量的光照射生物组织，经激光照射后，可使细胞内Ca2+浓度增高，进而激活细胞内蛋白质的合成。不同细胞(白细胞、成纤维细胞、角化细胞等)被激活后会产生不同生理效应(杀菌活性、合成蛋白质和细胞因子、细胞增生)，达到不同方面的临床治疗效果。同时激光照射亚硝酰基血红蛋白复合物(NO―血红蛋白及细胞色素C―NO)可以使其释放出游离的NO，NO能够使血管扩张，增加血流，改善血液循环，这也有利于伤口的愈合。
目前，关于低强度激光照射在伤口愈合等方面的应用还存在争议，一方面因为其作用效果不稳定性，这与其本身强烈依赖光学参数有关，包括不同的波长、功率密度、能量密度、辐照频率(连续波还是脉冲波)、辐照时间以及在临床上的治疗次数、治疗间隔等，也可能与生物机体自身的光学性质、机能特点等有关，或者与这两方面都有关系，而针对于不同生物机体或机体的不同状态、不同症状如何选择合适的照射参数，则需要进一步研究低强度光的生物作用机制和规律。另一方面也因为现在激光居高不下,影响普及。
发明内容
一般来说，光波长越长穿透能力越强，不同的波长可以穿透皮肤组织到达不同的位置，同时被人体组织中不同的色基所吸收。
研究表明，150nm～380nm(紫外线)穿透距离小于0.1mm，390～470nm(蓝紫色到深蓝色)穿透距离约0.3mm，475～545nm(蓝色到绿色)穿透距离约0.3mm～0.5mm，545～600nm(黄色到橙色)穿透距离约0.5mm～1mm，600～650nm(红色)穿透距离约1mm～2mm，650～950nm(深红-近红外线)穿透距离约2mm～3mm，950～1200nm(近红外线)穿透距离约1mm。
光的吸收主要是依赖于波长和主要组织的发色团(血红蛋白和黑色素)。红色光被线粒体内细胞色素C氧化酶吸收，而红外波长是由特定的蛋白质的细胞膜直接吸收，两种途径导致相同的光生物反应。吸收波长小于600nm。因为这些原因，红光和近红外光的光谱中存在有一个治疗窗口。在对580～860nm光谱进行分析时，发现了四个活跃的光谱区域，2个红色(613.5～623.5nm，667.5～683.7nm)和个2近红外(峰从750.7～772.3nm，812.5～846nm)。人体组织的血红蛋白对这些波段的附近的光吸收是红外线最少，光的组织穿透性强。这些光可最大化的深入组织内部发挥治疗作用，对加速伤口愈合有积极的作用，而波长730和980nm则影响较小，这可以用发色团对不同波长光具有不同的吸收特性来解释。在临床上它们常被用于治疗深层的皮肤组织结构，例如皮脂腺。
实验研究表明，清除创面分泌物，生理盐水清洁创面，然后调整光学参数并选用直径4cm的光斑以连续波方式照射创面进行弱光治疗。根据伤口创面大小分区照射，每个光斑照射5分钟，照射完毕以无菌敷料包扎创面。治疗每日1次，10日为一个疗程，疗程间间隔5日。研究结果证实，功率密度范围为3.5mW/cm2～(5mW/cm2～12.38mW/cm2～)20mW/cm2，能量密度范围为2.1J/cm2～(3J/cm2～7.43J/cm2～)12J/cm2,波长分别选633nm/635nm/688nm/810nm/833nm照射伤口可改善创面肉芽组织的微循环，使肉芽组织血流量以及毛细血管长度和面积密度增加，这些都使血管生长因子分泌量增高，从而促进创面新生血管的生长与创伤的愈合。并以10mW/cm2，2.1～2.4J/cm2效应最佳。另外实验表明，照射次数与治疗效果呈现抛物线效应，即当照射次数达到极大值后，再继续增加次数，刺激作用反而减弱,甚至变成抑制作用。
糖尿病伤口因为血流量下降，伤口感染是一个主要问题。最近研究发现，蓝色光照射也可以显著地影响生物系统，蓝色光在光动力学治疗(PDT)中用于治疗位于表皮的皮损。蓝紫光波长410nm具有清除感染效果，预防与治疗伤口感染和缓解疼痛。蓝色光波长主峰425nm～475nm，至今仍然是光疗最好的光源，波长450～460nm光线能被胆红素能充分吸收，470nm波长光线明显降低耐甲氧西林金黄色葡萄球菌均数(MRSA)，具有抑制细菌效果。
在治疗感染伤口时，建议采用多种色光综合照射方式来提高疗效，400～490nm蓝色光进行杀菌，清除感染；600～690nm红色光进行浅层组织修复，加快组织愈合过程；780～970nm近红外光进行深层组织修复。
由于光刺激效应主要与波长、照射剂量和照射方式有关，而相干光的条件不是必须的。所以在相干性、光强、波长、实用性、和价格等方面,LED以它固有的优势,完全有可能在未来的生物学领域逐步替代目前的低能量半导体LASER光疗。
为了解决现有技术中问题，结合上述研究成果，本发明提供了一种光学伤口治疗仪。包括壳体及设置在壳体内或壳体上的控制器主体、光源以及散热片等。控制器主体设有微处理器和光学参数调节键，根据不同生物机体或机体的不同状态、不同症状，灵活选择合适的光照射参数。光源为低功率激光灯或超亮LED灯。所述光源包括三种色光：第一种为蓝色可见光，波段为400nm～490nm，杀菌，清除感染；第二种为红色可见光，波段为600～690nm，浅层受伤组织修复，促进肉芽组织成熟，加快愈合；第三种为近红外光，波段为780～970nm，改善血液循环，深层受伤组织修复，促进肉芽组织成熟，提升愈合。
作为本发明的进一步改进，所述光源为低功率激光灯源或超亮LED灯源。
作为本发明的进一步改进，第一种光源的波长为405nm或410nm或415nm或425nm或435nm或442nm或或445nm\4或447或或450或454nm或457nm或460nm或465nm或470nm或480nm或488nm。
作为本发明的进一步改进，第二种光源的波长为607nm或615nm或622nm或627nm或633nm或635nmnm或640nm或655nm或660nm或670nm或685nm或690nm或700nm。
作为本发明的进一步改进，第三种光源的波长为785nm或810nm或825nm或830nm或845nm或852nm或880nm或885nm或915nm或940nm或946nm或965nm。
作为本发明的进一步改进，采用三种色光综合照射方式，400～490nm蓝色光，清除感染、抑制杀菌，促进炎症吸收；600～690nm红色光，修复浅层受伤组织，促进肉芽组织成熟，加快愈合过程；780～970nm近红外光，改善血液循环，修复深层受伤组织，促进肉芽组织成熟，提升愈合速度。
作为本发明的进一步改进，设有微处理器和光学参数选择调节键。可根据不同生物机体或机体的不同状态、不同症状，灵活选择合适的功率密度、能量密度、光照频率(连续波还是脉冲波)、光照时间等光照参数去照射受伤组织部位即而影响生物系统。
作为本发明的进一步改进，光照频率，分为常亮、慢闪、快闪三种，其中，慢闪采用500mS脉宽、1:1占空比的连续脉冲；快闪采用200mS～300mS脉宽、1:1占空比的连续脉冲；光照时间，首先蓝色光连续照射2分钟后熄灭，接着红色光连续照射20分钟后熄灭。此专利包括但不限于以上定义的参数。
作为本发明的进一步改进，设有锂充电电池及充电管理系统，即2A/H锂充电电池及充电管理IC，还包括过流、过压保护系统，智能散热系统等。
作为本发明的进一步改进，设有红色、绿色LED状态指示灯。红色点亮表示低电量；红色闪烁表示充电进行中；绿色表示充电结束。
本发明的有益效果是：
有效清除感染、抑制细菌，促进炎症吸收、镇痛。改善血液循环，促进肉芽组织成熟,修复受伤组织，显著提升了伤口的愈合速度。
1.只需清除创面分泌物，用生理盐水清洁创面，即可直接进行光学治疗，免去使用敷料的麻烦。
2.降低使用成本，全民普及。由于光刺激效应主要与波长、照射剂量和照射方式有关，而相干光的条件不是必须的。在不影响愈合效果的大前提下，蓝色光可考虑采用峰值波长更稳定、发光强度高、半波带宽更窄、单色性能好、方向性好的超亮LED灯进行杀菌消炎处理。
3.提升愈合速度。采用三种色光综合照射方式，不但具有清除感染、抑制细菌、促进炎症吸收、镇痛的效果，而且改善血液循环、促进肉芽组织成熟，使皮肤细胞以3～5倍的增长速度加速受伤组织恢复，显著提升受伤组织愈合速度。
4.操作简单，大大减少医疗与复康护理人员的工作量。由于具有光照调节功能。可根据不同生物机体的不同状态、不同症状，灵活选择合适的光照参数去照射受伤组织部位。大大减轻护理人员的工作强度，减少工作量。
附图说明
图1是本发明光学伤口治疗仪立体结构示意图；
图2是本发明光学伤口治疗仪俯视结构示意图；
图3是本发明光学伤口治疗仪仰视结构示意图；
图4是本发明光学伤口治疗仪右视结构示意图；
图5是本发明光学伤口治疗仪的线路框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1至图5所示，图1至图4是本发明光学伤口治疗仪的结构示意图；图5是本发明光学伤口治疗仪的线路框图。图中，
①顶盖同PCBA、底盖一起完成组装。
②电源开关/模式复合键长按:开/关机；短按:模式设置。
③LED状态指示灯
红灯常亮:电量不足；红灯闪亮:充电；绿灯亮:结束充电。
④光照参数调节键10档光源强度/3档光照频率。
⑤蓝色治疗灯源兼系统指示灯
清除感染、抑制细菌，促进炎症吸收、镇痛。
蓝色灯a:400nm～490nm低功率激光灯；
蓝色灯b:400nm～490nm超亮LED灯
⑥红色治疗灯源改善血液循环，促进肉芽组织成熟,修复组织。
红色灯a:600nm～690nm低功率激光灯；
红色灯b:600nm～690nm超亮LED灯。
⑦条形散热槽散发热量，延长灯体使用寿命。
⑧定位孔通过螺丝将顶盖和下盖连接，完成整体组装。
⑨USB插座锂电池充电外接端口，便于用户充电。
⑩底盖同PCBA、顶盖一起完成组装。
本发明提供的是一种简单实用、安全、经济有效的光学伤口治疗仪。其包括壳体及设置在壳体内或壳体上的控制器主体、光源以及散热片等。
长按①键开机，治疗灯瞬间点亮后熄灭。短按①键，进入光照模式设置，根据不同生物机体或机体的不同状态、不同症状，通过④键，进行功率密度、能量密度、光照频率(连续波还是脉冲波)、光照时间等光照参数设置。比如，光照频率分为常亮、慢闪、快闪等三种。其中，慢闪采用500mS脉宽、1:1占空比的连续脉冲；快闪采用200mS～300mS脉宽、1:1占空比的连续脉冲。光照时间，首先蓝色治疗灯连续照射2分钟后熄灭，接着红色治疗灯连续照射20分钟后熄灭。此专利包括但不限于以上定义的参数。
③中红色LED灯常亮表示电量不足；红色LED灯闪亮表示充电中；绿色LED灯长亮表示充电结束。
控制器主体内置有⑤超亮LED灯和⑥低功率激光灯作为治疗灯，蓝光波长400nm～490nm，蓝光进行杀菌，清除感染；红光波长600～690nm，红光进行浅层修复，加快组织愈合过程。
控制器主体还设有锂充电电池及充电管理系统，即2A/H锂充电电池及充电管理IC，有过流、过压保护系统，智能散热系统。
以上示例为本发明的基本实施方式，但本发明的实施方式并不受上述示例的限制，其他的版本方式以及任何未背离本发明精神实质与基本原理的改变、替代、组合、简化、修饰等，均应视为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光学伤口治疗仪，其特征在于：包括壳体及设置在壳体内或壳体上的控制器主体、PCB板、光源以及散热片，控制器主体包括微处理器，控制器主体设有光学参数调节键，所述光源包括三种，第一种波长为400nm~490nm；第二种波长为600~690nm；第三种波长为780~970nm。
2.根据权利要求1所述的光学伤口治疗仪，其特征在于：所述光源为激光光源或为LED灯光源。
3.根据权利要求1所述的光学伤口治疗仪，其特征在于：第一种光源波长为405nm或410nm或415nm或425nm或435nm或442nm或445nm或447nm或450nm或454nm或457nm或460nm或465nm或470nm或480nm或488nm。
4.根据权利要求1所述的光学伤口治疗仪，其特征在于：第二种光源的波长为607nm或615nm或622nm或627nm或633nm或635nmnm或640nm或655nm或660nm或670nm或685nm或690nm或700nm。
5.根据权利要求1所述的光学伤口治疗仪，其特征在于：第三种光源的波长为785nm或810nm或825nm或830nm或845nm或852nm或880nm或885nm或915nm或940nm或946nm或965nm。
6.根据权利要求1所述的光学伤口治疗仪，其特征在于：光源光照频率分为常亮、慢闪、快闪三种，其中，慢闪采用500mS脉宽、1:1占空比的连续脉冲；快闪采用200mS~300mS脉宽、1:1占空比的连续脉冲。
7.根据权利要求1所述的光学伤口治疗仪，其特征在于：设有锂充电电池及充电管理系统。
8.根据权利要求7所述的光学伤口治疗仪，其特征在于：锂充电电池及充电管理系统为2A/H锂充电电池及充电管理IC。
9.根据权利要求1所述的光学伤口治疗仪，其特征在于：还包括与微处理器连接的过流、过压保护电路、智能散热系统。
10.根据权利要求1所述的光学伤口治疗仪，其特征在于：内置与微处理器连接的红色、绿色LED状态指示灯。
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