CN1065807A - 聚集式大功率氦氖激光治疗仪 - Google Patents

Abstract

一种聚集式大功率氦氖激光治疗仪。它是各竖 直放置的氦氖激光管，激光与光纤各自耦合后聚集成 单束光纤传输和输出；输出端面输出渐大锥台形的激 光束。它能自动扫描激光辐射治疗人体各部位的大 面积病灶区域，或配合医学窥镜进入体内治疗，可调 整功率一机多用；耦合机构简单可靠，易于光纤、激光 管的更换和调整；采用氦氖激光管做为光源，制造成 本仅为染料激光器做光源的1/2～1/4。

Description

本发明涉及一种激光医疗应用仪，特别是聚集式大功率氦氖激光治疗仪。

利用光动力疗法（又称激光化学疗法）治疗癌肿瘤，是在对动物如人体进行血卟啉衍生物（即HPD）静脉注射后的48小时至72小时之间。待人体除病灶目标区域以外的正常部位，不再滞有HPD情况下，对目标区域进行弱激光辐射。使其上面通过HPD对激光的吸收，形成第一能态氧，它具有强的抑制癌肿瘤细胞作用，获得到较好疗效，因此这种医疗措施深受世人的广泛重视。

用于这种弱激光辐射的激光，通常波长为620～630毫微米，且配以较高的适度激光能量水平。为此美国、日本、中国等国家先后研制出多种不同结构的激光器，主要应用的有氩离子激光染料激光器、铜金蒸汽激光染料激光器、准分子泵浦染料激光器和氦氖激光器等。公知的染料激光器能量损耗高，结构复杂庞大，造价昂贵以及染料液对人体有害。

那么廉价的氦氖激光器输出的激光波长为632毫微米，能满足光动力疗法对波长的要求。然而它的单根输出功率仅有30～45mw，远远不能满足该疗法对激光能量水平的要求，这是本发明要解决的第一个困难。

研究人员自然会想到试图采用加长激光管的方法来提高输出能量水平，然而由于这一方案在诸多方面如制造复杂、易变形、造价增加、所增能量不够显著且功率不稳定等，目前还难于得到有效解决，需要人们继续研制开发。

研究人员又开始研究组合式氦氖激光治疗仪，1988年2月17日公告的中国实用新型专利，《组合式氦氖激光治癌仪》专利号87207786所描述的内容，即是其中一例。通过适当设置激光管的组合形式，以透镜片将激光束聚焦于一点，对目标区实行手动分区作业。在正常情况下，它能有效地运行，但是对表现在人体各部位的患者实施作业难免多有不便，且对目标区域内的激光辐射也难于均匀。

均匀辐射激光是本发明要解决的又一个困难。对着具有宽阔区域的细胞组织均匀辐射激光是困难的，在预定的激光能量水平限制里，为了对所处置的具有宽阔区域且置于人体不同部位的细胞组织进行均匀辐射激光，即应该对细胞组织的每一小部分进行反复多次均匀辐射尤为困难。这里所说的均匀，至少应该包括激光束内的有效光强和作用在宽阔区域内的光密度两个方面的均匀。只有均匀辐射激光，其结果才能很快完成医疗操作。

人们围绕解决均匀辐射激光问题开展了研究，美国专利文献号4950266记载的一种激光传输方法就涉及到这一问题。它是在四根光纤中间夹有个指导照明光，这样在激光辐射全过程中，光斑会出现分离或部份重叠，难于实现光束内有效光强均匀。

上述中所涉及到的主要困难及相关问题，如果只是简单的组合，而研究人员不进行创造性劳动，是不能设计出适于该疗法使用的理想的治疗仪的。

本发明的目的是要提供一种聚集式大功率氦氖激光治疗仪，它能在光动力疗法中对病灶区域进行有效地快速、均匀的激光辐射。

本发明的目的是这样实现的：

各竖直放置的氦氖激光管，激光与光纤各自耦合后聚集成单束光纤传输和输出。输出端面输出渐大锥台形的激光束。

激光与光纤的耦合通过耦合机构进行，耦合机构可以是激光管输出端粘固个制有以螺栓调整定位耦合座的丝孔的座套，套内装带有外丝端部和定位用端面的承插式耦合座，座内用锁母锁装个其外圆制有供定位用凸边和以丝扣连接耦合罩其内一端装透镜片另一端以固定套、耦合罩固定光纤的耦合器。也可以是激光输出端粘固个制有以螺栓调整定位耦合座的丝孔的座套，套内装带有外丝和开口以及圆锥形端部的承插式耦合座，座内用锁母锁定个以丝扣连接耦合罩其内一端装透镜片另一端以固定套、耦合罩固定光束的耦合器。

单束光纤可以是用导管套装着聚集排列的多根光纤构成。也可以是导管套装着从多根光纤再耦合后的单根光纤构成。

单束光纤输出端可以直接手持其进行激光辐射。也可以将输出端部装在扫描机构的扫描管内，随其往复运动进行扇面形区域辐射。

扫描机构的结构是同步电机轴上装有偏心轮，通过连杆拖动装于滑道内的带有可转支架的滑块，于另一点装有可转支座，支架、座支撑扫描管，其内穿有所说的光纤。

扫描机构装在能空间三维运动的三角架上。

本发明的优点：能自动扫描激光辐射治疗人体各部位的大面积病灶区域，或配合医学窥镜进入体内治疗，可调整功率一机多用;耦合机构简单可靠，易于光纤、激光管的更换和调整;采用廉价的氦氖激光管为光源，其制造成本仅为染料激光器做光源的1/2～1/4。

附图说明：

图1是一种聚集式大功率氦氖激光治疗仪的侧视图;

图2是距单束（设定在并列四根光纤状态下）光纤输出端面10毫米处激光径向光纤辐射光强分布（放大）图;

图3是本装置中的耦合机构主剖视图;

图4是又一种耦合机构的局部主剖视图;

图5是扫描机构部分剖除上盖板后的俯视图。

下面结合图1～5详细说明依据本发明提出的具体装置的细节及工作情况。

本发明包括在金属薄板制成的箱柜1内，竖直状态装卡7～13支氦氖激光管2，以电源及控制柜3统一控制操作。每支激光管的输出端粘固个耦合机构4，激光与光纤各自耦合后穿过通道式固定器5聚集成单束光纤6传输和输出。所说的单束光纤6可以是每支激光管激光耦合后的光纤即7～13根光纤，以最紧密聚集方式排列成近似圆形，用柔体导管套装构成，其外径为1.5～2毫米。也可以是图中未示出的采用个再耦合机构，即设有个带内阶梯圆的外套且大内圆那段周壁均布置有丝孔。多根光纤各端面进行抛光处理后插入外套的小内圆之内，各光纤端面与套阶梯圆基本处于同一平面状态下固定各光纤。用一根截面积大于各根截面积总和但不超过20%的光纤，端面处理后固定在金属柱套内，插入外套的大内圆之内，以丝孔内螺钉调整至最佳状态后，三者粘合为一体，当然这单根光纤外也套有导管。用以实现将多根光纤再耦合成单根光纤。

这单束光纤的输出端面为近似的圆平面，输出渐大的近似圆锥台形激光束，而有效的辐射区是在距离输出端面5毫米以外的以箭头7表示的束内区域。设定选用13支激光管及13根光纤聚集成单束光纤，那么径向最多并列四根光纤，其放射角为47°，在距离输出端面10毫米处光斑的光强分布曲线以图2表示。图中Ⅰ表示光强，边缘不重叠区很窄，其宽度在0.1～0.4毫米之间，几乎可以忽略。曲线内基本均匀分布状态足以表明激光束内光强对目标区辐射作业的基本均匀。

至于激光管与光纤的耦合通过耦合机构进行。耦合机构结合图3可以是于激光管输出端粘固个座套8，沿其周壁制有两排均布的各3个丝孔，孔内装个调整用螺栓9，套内插装制有10a处外丝端部和10b处定位用端面的承插式耦合座10。激光管、座套、耦合座三者调整后粘固为一体。耦合座内用锁母11锁装个能与光纤12粘固的耦合器13。该耦合器设有个外圆14a段与耦合座内径相动配合14b处的外丝端部且以它连接耦合罩15以及中部还制有供定作用的凸边的套体14，其内圆一端装透镜片16另一端粘固制有穿心孔的固定套17，以它和耦合罩支撑直径为0.08～0.3毫米用石英等材料制成的光纤12，调整至光纤端面置于透镜片焦点最佳位置时，将套体、耦合罩、光纤三者粘固为一体。前述中的锁装是指将耦合器的套体插入耦合座后旋拧锁母，依靠套体的凸边使耦合器与耦合座定位锁装。既实现激光与光纤耦合后再传输，又对更换光纤或激光管的其中之一提供了方便。

结合图4耦合机构还可以是其基本结构如前所述，不同的是承插式耦合座10A端部制有外丝和周壁均布的3个开口缝以及圆锥形端部，耦合器的套体14A外圆为光滑柱面，锁母11A内底制有其锥度略小于耦合座10A圆锥端部锥度的圆锥面或阶梯圆。旋拧锁母时，依据三点定位原理，使耦合器和耦合座锁定。

这样的单束光纤输出端通过控制电路选择不同数量激光管的激光，可以获得到不等能量级的激光束，本装置选用的能量级为300～600mw。可以手持光纤直接对病灶区辐射;也可以将光束输出端装在扫描机构18的扫描管内，随其运动进行扇面形区域内的反复辐射，对于宽阔目标区域实施分层医疗作业。

扫描机构18的结构，用金属薄板制成全封闭的盒体18-1，其内固装个同步电动机18-2，轴上装有其半径上固定个心轴的偏心轮18-3。用滑道夹装个能运动的滑块18-4，且滑块装有穿过盖体上盖条孔的可转动的支架18-5和心轴。偏心轮和滑块的两个心轴上套装根连杆。于上盖的另一点装个可转动的支座18-6，支架、座共同支撑根扫描管18-7，管内穿着单束光纤输出端部。当电动机由开关控制旋转时，滑块和支架则会绕支座往复直线段运动，即扫描管做如图示的摆动，其摆动速度应考虑与不同作业面光斑面积相匹配，以进一步实现均匀辐射。

那么，为了方便医疗作业和适用于人体各部位病灶区域，将所说的扫描机构还装在能空间三维运动的三角架19上。

最后要说明的是每支激光管还并列一根粘着耦合器的光纤，可以做为上述激光辐射的备用;也可以将单束光纤输出端制成弥散型激光端，用于管腔内部位的激光辐射，实现一机多用。

至于工作情况上述中结合结构已做了说明，只是根据不同需要，通过控制柜选定不同数量（即不等能量水平）的激光管激光，将单束光纤输出端对准目标区激光治疗。其它的有关细节完全可以想象出来，故不再赘述。

Claims (6)

1、一种聚集式大功率氦氖激光治疗仪，由氦氖激光管、电源及控制电路组成，其特征于：

a、各竖直放置的氦氖激光管，激光与光纤各自耦合后聚集成单束光纤传输和输出；

b、输出端面输出渐大锥台形的激光束。

2、根据权利要求1所述的治疗仪，其特征是激光与光纤的耦合通过耦合机构进行，耦合机构可以是激光管输出端粘固个制有以螺栓调整定位耦合座的丝孔的座套，套内装带有外丝端部和定位用端面的承插式耦合座，座内用锁母锁装个其外圆制有供定位用凸边和以丝扣连接耦合罩其内圆一端装透镜片另一端以固定套、耦合罩固定光纤的耦合器;也可以是激光输出端粘固个制有以螺栓调整定位耦合座的丝孔的座套，套内装带有外丝和开口以及圆锥形端面的承插式耦合座，座内用锁母锁定个以丝扣连接耦合罩其内一端装透镜片另一端以固定套、耦合罩固定光纤的耦合器。

3、根据权利要求1所述的治疗仪，其特征是单束光纤可以是用导管套装着聚集排列的多根光纤构成;也可以是用导管套装着从多根光纤再耦合后的单根光纤构成。

4、根据权利要求1所述的治疗仪，其特征是单束光纤输出端可以直接手持其进行激光辐射;也可以将输出端部装在扫描机构的扫描管内，随其往复运动进行扇面形区域辐射。

5、根据权利要求1或4所述的治疗仪，其特征是扫描机构的结构是同步电机轴上装有偏心轮，通过连杆拖动装于滑道内的带有可转支架的滑块，于另一点还装有可转支座，支架、座支撑扫描管，其内穿有所说的光纤。

6、根据权利要求1或4或5所述的治疗仪，其特征是扫描机构装在能空间三维运动的三角架上。

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