CN110876836B - 光疗控制装置 - Google Patents

Abstract

一种光疗控制装置，包含：依据表皮下的受光部位设定一合适的光剂量范围(1～4J/cm²)；依据所设定的光剂量、受光时间、及该光源至表皮之间的光束之形状变化的比例计算光源的一理想光强度范围；建立理想光强度范围与对应表皮的一理想表皮光照度范围的对应关系；生产上可测量表皮的一表皮光照度；并由表皮光照度监测光源的输出光强度，以确保光源所输出的光强度为目标设定的理想光强度。藉此，只需控制表皮光照度在设定的照度范围内的任一光照度，即可让光疗装置传递到受光部位的光剂量维持于所设定的光剂量，达到有效治疗受光部位的效果。

Description

光疗控制装置

技术领域

本发明与光疗装置有关；特别是指一种光疗控制装置。

背景技术

随着医学及科技的进步，近来已发展出一种光疗装置，利用光线照射于人体的受光部位，例如表皮下的组织，对人体引发生物反应，以达到治疗的目的。光疗装置是属于非侵入性的治疗，相较于针灸等侵入性的治疗，光疗装置是非常安全的治疗方式。

现有的光疗装置的控制方式，只是让其光源输出一定的光强度，配合控制照光的时间，来控制光线照射于人体的受光部位。然而，由于光线在人体表皮以下传递的过程之中，光线会与表皮下的组织发生吸收、散射、折射等交互作用，使得受光部位之组织无法获得适合的光剂量。光剂量过小，受光部位之组织无法达到治疗之目的；光剂过高，亦无法达到治疗效果，反而会对受光部位造成伤害。

是以，现有的光疗装置之设计仍未臻完善，尚有待改进之处。

发明内容

有鉴于此，本发明之目的在于提供一种光疗控制装置，可以让光疗装置发出的光有效治疗受光部位。

缘以达成上述目的，本发明提供的一种光疗控制装置，包含：

一控制电路，能够提供设定人体表皮下的一受光部位所需的一光剂量范围，且该控制电路依据该光剂量范围、一受光时间、及该光源至与该受光部位之表皮之间的光束之形状变化的比例计算该光源所需输出的一理想光强度范围；并建立该理想光强度范围与对应该受光部位之表皮的一理想表皮光照度范围的一对应关系；

一光源，结合于该控制电路，该控制电路能够控制调节该光源的光强度，其中通过一光检知器测量对应该受光部位之表皮的一表皮光照度，并依据所测得的该表皮光照度及该对应关系取得所测得的该表皮光照度所对应的该光源的一输出光强度，该控制电路进行该输出光强度与该理想光强度范围比对，再依据比对结果控制该光源，使该光源所输出之光强度与该理想光强度范围相符。

本发明之效果在于，藉由设定受光部位所需的光剂量，计算光源所需的理想光强度范围，进而藉由监控表皮光照度调整光源输出的光强度，确保表皮下受光部位所受的光剂量在合适的范围内。

附图说明

图1为本发明第一优选实施例之光疗装置示意图。

图2为本发明上述优选实施例之控制方法的流程图。

图3为一示意图，揭示上述优选实施例之光疗装置连接光检知器及测试设备。

图4为本发明第二优选实施例之光疗装置示意图。

图5为本发明第三优选实施例之光疗装置示意图。

具体实施方式

为能更清楚地说明本发明，兹举优选实施例并配合附图详细说明如后。请参图1所示，为本发明第一优选实施例之光疗装置的控制方法所应用的光疗控制装置1，该光疗控制装置1包含一本体10、一控制电路20、一光源30、一电池40、及一匀光罩50，其中：

该本体10内部具有一容室12。该控制电路20设置于该本体10的容室12中，该光源30结合于该控制电路20的一侧，且该光源30具有一出光面32，于本实施例中，该光源30包括有多个发光二极管，各该发光二极管为波长600～650nm的红光二极管，该出光面32为该多个发光二极管所其同构成的一等效的出光面，且该控制电路20可控制调节该光源30输出的光强度。该电池40连接于该控制电路20的另一侧，以提供该控制电路20及光源30所需之电力。该匀光罩50结合于该本体10且位于该光源30出光面32的一侧，用以供该出光面32所发出的光均匀透出。于本实施例中，匀光罩50的外表面是供贴靠于人体的表皮S，光线经由表皮S穿透到表皮S下的受光部位T。实务上，该光源亦可为OLED形成的面光源而具有出光面，采用OLED作为光源则可以省略匀光罩50。

本发明的控制方法包含有图2所示之下列步骤：

步骤S01，首先，设定人体的受光部位T受光所需的一光剂量范围。由于光疗装置1是藉由发出特定波长的光线照射于人体，以使人体于表皮S下之受光部位T(例如受伤组织)吸收光线后达到治疗的效果。除了波长之外，光剂量的多寡亦是治疗效果的主导因素之一，光剂量过小，无法达到治疗之目的；光剂量过高，亦无法达到治疗效果，反而会对受光部位T造成伤害，因此，选择一个合适的光剂量范围才能达到治疗的目的。本实施例中，考虑了受光部位T于表皮S以下一预定距离的光损失，所选择的光剂量范围是同时适合表皮S及表皮S以下的受伤组织修复的光剂量。优选地，受光部位T以表皮以下的受伤组织为例，受光部位T在红光的波段之中所需的光剂量范围为1～4J/cm²。考虑光在表皮S下传递时的光损失率，光损失率是随着表皮S至表皮S下受光部位T的距离增大而增加，表皮S至受光部位T的距离小于1mm，光损失率以40％例，则表皮剂量应为1.67～6.67J/cm²，即1/(1-40％)～4/(1-40％)J/cm²。若表皮S至受光部位的距离约为3mm时，光损失率以为90％例，则表皮剂量应为10～40J/cm²，即1/(1-90％)～4/(1-90％)J/cm²。实务上，可依据不同的受光部位T及不同波长的光源30选择合适的光剂量范围。

步骤S02，确定光剂量范围之后，即可依据光剂量范围配合一受光时间、以及该光源30至与该受光部位T之表皮S之间的光束之形状变化的比例，计算该光源30所需输出的一理想光强度范围。计算得出的光源30输出的该理想光强度范围，可确保表皮S以下之受光部位T(表皮下的受伤组织)的光剂量范围符合前述所设定的合适的光剂量范围1～4J/cm²的范围。本实施例中，该理想光强度范围为0.275～6.6mW/cm²。考虑可同时应用于近表皮S及表皮S下较深距离之受光部位T更适合之理想光强度范围为1.1～1.65mW/cm²。

理想光强度范围系依据下列算式计算：

其中，P为光源30于理想光强度范围的一理想光强度，其单位为mW/cm²；D_t为该光剂量范围的一光剂量，其单位为J/cm²；ε为表皮S下一特定距离的光损失率；t为该受光时间；r₁为该光源30之出光面32所发出的光束之半径；r₂为该受光部位T之表皮S上光束之半径。r₂对r₁的比例即为该光源30至与该受光部位T之表皮S之间的光束之形状变化的比例。可分别设定D_t为1J/cm²及4J/cm²代入算式中，得到光源30的理想光强度P的上限及下限，构成理想光强度范围。

除了以光束之半径作为基础计算之外，亦可如下列算式以光束之面积作为基础计算：

其中，A₁为该光源30之一出光面32所发出之光束的面积；A₂为该受光部位T之表皮S上光束的面积。A₂对A₁的比例即为该光源30至与该受光部位T之表皮S之间的光束之形状变化的比例。

对于发散光束如LED、OLED光源r₂>r₁(A₂>A₁)；对于平行光束如激光光源r₂＝r₁(A₂＝A₁)。

藉此，可将上述其中一算式及所使用的各参数设定于控制电路20中，即可让控制电路20运算出光源30之理想光强度范围。实务上，在计算光源理想光强度范围之前，亦可预先建立表皮S至受光部位T于不同的特定距离时的光损失率，并建立于控制电路20中，并设定可由控制电路20中选择所需治疗的该特定距离，即可达到依不同的特定距离，得到不同的光源30之理想光强度范围。

步骤S03，建立该光源30之理想光强度范围内与对应该受光部位T之表皮S的一理想表皮光照度范围的一对应关系。本实施例中，系建立多个不同的预定表皮光照度及对应该多个预定表皮光照度的多个预定输出光强度之关系，以形成该对应关系。其中，该光源30之理想光强度范围包括该多个预定输出光强度，该理想表皮光照度范围包括该多个预定表皮光照度。

本实施例中，系在该光源S于该理想光强度范围时，测量该理想光强度范围中的各该预定输出光强度及对应的各该预定表皮光照度，而建立为该对应关系。该对应关系的形式可为对应表、表达式、或图表。该对应关系可为预先建立储存于一内存。本实施例中，该内存是位于光疗装置1之外的一测试设备70中。

由于光疗装置1的匀光罩50是贴靠于表皮S，请配合图3，本实施例中，系在光疗装置1放置于表皮S之前，先通过一光检知器60检测匀光罩50外表面处的照度，以对应该表皮光照度。

步骤S04，测量对应该受光部位T之表皮S的一表皮光照度，并依据本步骤所测得的该表皮光照度由步骤S03之对应关系取得表皮光照度所对应的该光源30目前的一输出光强度。

本实施例中，该测试设备70连接位于光疗装置1外部的该光检知器60及该控制电路20，由光检知器60监测表皮光照度，该测试设备70可以依据该光检知器60所测得的该表皮光照度，与内存中的对应表比对、或是由对应表达式计算、或比对图表，得到对应的该光源30目前的输出光强度。

而后，步骤S05，依据所取得的该光源30目前的该输出光强度与理想光强度范围比对，进而控制该光源30，使该光源30所输出之光强度与该理想光强度范围相符。本实施例中，系由该测试设备70将该表皮光照度所对应的输出光强度传送到该控制电路20中，由控制电路20进行该输出光强度与理想光强度范围比对，再依据比对结果控制该光源30，藉此，可对该光源的光强度进行校正，藉由监控该表皮光照度以调整对应的该光源30达所需的输出光强度。

如此一来，光检知器60所测的该表皮光照度为在合适的范围内的特定值，光源30所输出之光强度符合该理想光强度范围内的特定值，即可确保光源30所输出之光强度在表皮S下特定距离的受光部位T可以受到合适特定的光剂量。换言之，由光检知器60检测表皮光照度后，再找出对应的输出光强度，即可藉由调整光源30的光强度，确保该光源达到所需的输出光强度，及达到所需之理想表皮光照度范围的一该预定表皮光照度，以使表皮S之受光部位T得到理想的光剂量。

本实施例中，如r₁＝1.5cm，r₂＝2cm，由步骤S02之算式计算，受光时间为3小时，表皮下<1mm的光损失率为40％，表皮1～3mm的光损失率为90％，则理想的红光630nm之光源的理想光强度范围为0.275～6.6mW/cm²，对应的理想表皮光照度范围为220～6700Lux。考虑可同时应用于近表皮S及表皮S下较深距离之受光部位T，更适合之光源的理想光强度范围为1.1～1.65mW/cm²，则对应的理想光照度范围为570～1050Lux。藉此，只要调整光源输出光强度(光源功率)，使表皮光照度在220～6700Lux，或更优选的570～1050Lux的范围之内，即可确保本实施例的光疗装置1作用到人体受光部位T为合适的光剂量范围。

最后再将该测试设备70及该光检知器60自光疗装置1移除后，即可将光疗装置1贴靠于人体的表皮(参照图1)，以对人体的受光部位T进行光疗，并在该受光时间到达时控制光源30停止发光。

图4所示为本发明第二优选实施例之光疗装置2，其系以第一实施例之结构为基础，不同的是，该多个预定表皮光照度与该多个预定输出光强度之对应关系是预先建立于控制电路20之中的内存。此外，光检知器60是以可拆离的方式连接于控制电路。藉此，本实施例的控制方法与第一实施例的控制方法相同，只是在校正完成后将光检知器60拆离光疗装置2。

图5所示为本发明第三优选实施例之光疗装置3，其与前述各实施例不同的是，该光疗装置3为手持式光疗装置，还包含有一握把80供人员握持。并且光疗装置3非贴附于表皮S，由于光疗装置3与表皮S的距离因不同使用习惯会有变动，为使表皮S的光照度可以维持固定，让表皮S下的受光部位T可以维持在合适的光剂量，本实施例中，该光疗装置3还包括一光检知器82，该光检知器82电性连接该控制电路20，且光检知器82用以检测表皮S的光照度，并将光照度回传至该控制电路20中。

本实施例的控制方法与第二实施例的控制方法类似，不同之处在于表皮S与光源30的距离为变动值，由于光源30输出的理想光强度与距离有关，距离会影响表皮S上光束的半径或面积而使表皮S之表皮照度增加(距离减少)或减少(距离增加)，因此，为使表皮的照度维持固定值，本实施例中，在步骤S04及S05是在该光源30至表皮S之间于一固定距离时进行(例如让匀光罩50贴着表皮S时的距离)，调整光源30的光强度符合理想光强度范围，此际，表皮光照度为理想表皮光照度范围中对应该固定距离的一该预定表皮光照度。

本实施例的控制方法在步骤S05之后，还包括由光检知器82测量该受光部位T之表皮S的光照度(于后定义为另一表皮光照度)，在所测得的该另一表皮光照度与理想表皮光照度范围中对应该固定距离的一该预定表皮光照度不同时，控制电路20控制该光源30的光强度，使该另一表皮光照度与对应该固定距离的一该预定表皮光照度相同。藉此，在手持时，即使发生光源30至表皮S距离不一时，仍可让受光部位T维持于相同的光剂量。

举例而言，当光源30与表皮S之间的距离增加，光检知器82所测得的该另一表皮光照度会减少，此时，光检知器82将检测到的该另一表皮光照度回馈给控制电路20，控制电路20则依据预先建立的另一对应关系，控制该光源30的光强度增加，使光检知器82所测得的该另一表皮光照度提升至与对应该固定距离的一该预定表皮光照度维持相同。其中，该另一对应关系为维持固定的表皮光照度，光源30在不同距离之光照度与光强度的对应关系，其目的是藉由调整光源30的输出光强度，使该另一表皮光照度维持于与对应该固定距离的预定表皮光照度相符。藉此，在光源30与表皮S的距离有变动时，可让表皮S下的受光部位T维持于相同的光剂量。

除了依据该另一对应关系控制光源30，亦可将以该另一表皮光照度作为回馈，控制电路20直接实时对应调整光源30的光强度，使该另一表皮光照度维持于与对应该固定距离的一该预定表皮光照度相符。

据上所述，本发明之光疗装置的控制方法，选定受光部位所需的光剂量范围，藉由监控测得的表皮光照度在设定的合适光照度下，进而控制光源输出的光强度使受光部位可以接收到所需的光剂量，可以让光疗装置达到有效治疗受光部位的效果，避免无谓的照光或光剂量过高而造成伤害。

以上所述仅为本发明优选可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为之等效变化，理应包含在本发明之专利范围内。

附图标记说明

[本发明]

1光疗装置

10本体

12容室

20控制电路

30光源

32出光面

40电池

50匀光罩

60光检知器

70测试设备

2光疗装置

3光疗装置

80握把

82光检知器

r₁、r₂半径

S表皮

T受光部位

S01～S05步骤

Claims (8)

1.一种光疗控制装置，包含：

一控制电路，能够提供设定人体表皮下之组织的一受光部位所需的一光剂量范围，所述受光部位至表皮之间有一特定距离，且所述控制电路依据所述特定距离、所述光剂量范围、一受光时间、及光源与所述受光部位之表皮之间的光束之形状变化的比例，依据下列算式计算所述光源所需输出的一理想光强度范围，并建立所述理想光强度范围与对应所述受光部位之表皮的一理想表皮光照度范围的一对应关系：

其中，P为所述理想光强度范围的一理想光强度，其单位为mW/cm²；D_t为所述光剂量范围的一光剂量，其单位为J/cm²；ε为表皮下所述特定距离的光损失率；t为所述受光时间；r₁为所述光源之一出光面所发出的光束之半径；r₂为所述受光部位之表皮上光束之半径；

一光源，结合于所述控制电路，所述控制电路能够控制调节所述光源的光强度，其中通过一光检知器测量对应所述受光部位之表皮的一表皮光照度，并依据所述光检知器所测得的所述表皮光照度及所述对应关系取得所测得的所述表皮光照度所对应的所述光源的一输出光强度，所述控制电路进行所述输出光强度与所述理想光强度范围比对，再依据比对结果控制所述光源，使所述光源所输出之光强度与所述理想光强度范围相符。

2.一种光疗控制装置，包含：

一控制电路，能够提供设定人体表皮下之组织的一受光部位所需的一光剂量范围，所述受光部位至表皮之间有一特定距离，且所述控制电路依据所述特定距离、所述光剂量范围、一受光时间、及光源与所述受光部位之表皮之间的光束之形状变化的比例，依据下列算式计算所述光源所需输出的一理想光强度范围，并建立所述理想光强度范围与对应所述受光部位之表皮的一理想表皮光照度范围的一对应关系：

其中，P为所述理想光强度范围的一理想光强度，其单位为mW/cm²；D_t为所述光剂量范围的一光剂量，其单位为J/cm²；ε为表皮下所述特定距离的光损失率；t为所述受光时间；A₁为所述光源之一出光面所发出之光束的面积；A₂为所述受光部位之表皮上光束的面积；

一光源，结合于所述控制电路，所述控制电路能够控制调节所述光源的光强度，其中通过一光检知器测量对应所述受光部位之表皮的一表皮光照度，并依据所述光检知器所测得的所述表皮光照度及所述对应关系取得所测得的所述表皮光照度所对应的所述光源的一输出光强度，所述控制电路进行所述输出光强度与所述理想光强度范围比对，再依据比对结果控制所述光源，使所述光源所输出之光强度与所述理想光强度范围相符。

3.如权利要求1或2所述的光疗控制装置，其中，所述控制电路系建立彼此不同的多个预定表皮光照度及对应所述多个预定表皮光照度的多个预定输出光强度之关系，以形成所述对应关系，将所述对应关系储存于一测试设备之内存中，其中，所述理想表皮光照度范围包括所述多个预定表皮光照度，所述理想光强度范围包括所述多个预定输出光强度；所述表皮光照度是对应所述多个预定表皮光照度的一个，所述输出光强度是对应所述多个预定输出光强度的一个。

4.如权利要求3所述的光疗控制装置，其中，所述控制电路系在所述光源于所述理想光强度范围时，通过所述光检知器测量各所述预定表皮光照度以确保达到各所述预定输出光强度。

5.如权利要求3所述的光疗控制装置，其中，所述表皮光照度是以所述光源至表皮于一固定距离时，测量表皮的光照度而得；通过所述光检知器测量所述受光部位之表皮的另一表皮光照度，所述光检知器将检测到的所述另一表皮光照度回馈给所述控制电路，所述控制电路则依据预先建立的另一对应关系，在所测得的所述另一表皮光照度与所述理想表皮光照度范围中对应所述固定距离的一所述预定表皮光照度不同时，控制所述光源的光强度，使所述光检知器所测得的所述另一表皮光照度与对应所述固定距离的一所述预定表皮光照度相同。

6.如权利要求1或2所述的光疗控制装置，其中，所述光剂量范围为1～4J/cm²。

7.如权利要求1或2所述的光疗控制装置，其中，所述理想光强度范围为0.275～6.6mW/cm²；所述理想表皮光照度范围为220～6700Lux。

8.如权利要求7所述的光疗控制装置，其中，所述理想光强度范围为1.1～1.65mW/cm²；所述理想表皮光照度范围为570～1050Lux。

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