CN111202911A - 一种皮秒激光治疗机激光输出检测及激光终止装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种皮秒激光治疗机激光输出检测及激光终止装置及方法，人机操作界面与RS232通信电路连接，RS232通信电路与单片机及外围控制电路连接，单片机及外围控制电路分别与光耦隔离电路、霍尔传感器、激光器连接，光耦隔离电路、霍尔传感器分别与皮秒激光输出检测电路连接，皮秒激光输出检测电路与激光终止电路连接，激光终止电路与皮秒激光器连接；皮秒激光输出检测电路通过霍尔传感器检测激光输出状态，并由单片机及外围控制电路处理判断皮秒激光器输出状态是否正确，如果发生异常直接通过皮秒激光输出检测电路和激光终止电路将激光输出停止，保证用户的使用安全。本发明能够在皮秒激光失控状态下切断激光输出回路。

Description

一种皮秒激光治疗机激光输出检测及激光终止装置及方法
技术领域
本发明涉及一种皮秒激光治疗机激光输出检测及激光终止装置及方法，具体涉及一种用于皮秒激光治疗机的激光输出自动保护装置，可在皮秒激光失控状态下切断激光输出回路。
背景技术
本发明作出以前，市场上利用皮秒激光进行治疗的设备及仪器都不能满足对皮秒激光器进行闭环控制，只是控制皮秒激光器的开启和关闭，一旦皮秒激光器失控，皮秒激光会一直输出，对用户造成伤害。
发明内容
本发明是一种皮秒激光治疗机激光输出检测及激光终止装置及方法，皮秒激光失控状态下切断激光输出回路；本发明通过人机操作界面的操控,进而控制激光的各项参数,使发射出的皮秒激光达到治疗时所需要的参数值，并且将经常使用的激光参数及时存储到后台存储设备,以备下次使用时直接调用,解决操作上的繁琐问题,提高工作效率。
为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：
本发明的一种皮秒激光治疗机激光输出检测及激光终止装置，包括人机操作界面、单片机及外围控制电路、RS232通信电路、光耦隔离电路、皮秒激光器、激光终止电路、皮秒激光输出检测电路、霍尔传感器，所述人机操作界面与RS232通信电路连接，RS232通信电路与单片机及外围控制电路连接，单片机及外围控制电路分别与光耦隔离电路、霍尔传感器、激光器连接，光耦隔离电路、霍尔传感器分别与皮秒激光输出检测电路连接，皮秒激光输出检测电路与激光终止电路连接，激光终止电路与皮秒激光器连接；所述人机操作界面用于设置激光治疗机的工作参数，进而控制皮秒激光器输出激光的激光模式,激光治疗频率,激光能量大小,脉冲宽度,指示光开关状态,使皮秒激光器发射出的激光达到治疗时所需要的参数值；皮秒激光输出检测电路通过霍尔传感器检测激光输出状态，再转换成电压信号通过光耦隔离电路传送给单片机及外围控制电路接收，并由单片机及外围控制电路处理判断皮秒激光器输出状态是否正确，如果发生异常直接通过皮秒激光输出检测电路和激光终止电路将激光输出停止，从而能够有效的控制皮秒激光器在故障状态能及时终止激光输出的风险，保证用户的使用安全。
本发明的一种用于皮秒激光治疗机的激光输出检测及激光终止方法，有以下步骤：利用人机操作界面,对激光治疗机输出激光的激光模式、治疗频率、激光能量大小、脉冲宽度的参数进行设置,并随时将这些设定好的参数存储到单片机及外围控制电路的数据存储单元,以备下次调用；设定好的参数,通过RS232通信电路传送给单片机及外围控制电路,单片机及外围控制电路根据人机操作界面的请求,进行激光输出；皮秒激光器按参数要求输出停止时，单片机及外围控制电路会输出皮秒激光出光结束信号给光耦隔离器电路的光耦隔离管U8，通过在光耦隔离器电路的电阻R25上产生5V高电平信号，该信号经过皮秒激光输出检测电路中的与非门电路U11A进入皮秒激光输出检测电路中的触发器U10A；另一路由霍尔传感器检测皮秒激光是否还有激光输出，经皮秒激光输出检测电路中的比较器U9A比较后进入触发器U10A；如果皮秒激光器仍然没有停止输出，触发器U10A的Q端口会控制反相器U12由高电平翻转成低电平，使场效应管Q2截止，切断皮秒激光器输出回路，达到保护用户使用安全的目的。
由于采取了以上技术方案，本发明的优点在于：
1、由于本发明为闭环控制系统，采用了光耦隔离电路,抗干扰能力强，提高了可靠性。
2、本发明独有的皮秒激光器输出的闭环控制，使用人员将能得到正确的激光输出能量，极大的保障了用户的安全。
3、友好人机操作界面及实时报警功能为设备的安全，高效运行提供了有利保障；
4、本发明通过人机操作界面的操控，进而控制激光的各项参数,使发射出的激光达到治疗时所需要的参数值；并且将经常使用的激光参数及时存储到后台存储设备，以备下次使用时直接调用,解决操作上的繁琐问题,提高工作效率。
附图说明
图1是本发明的工作原理的方框示意图；
图2是本发明单片机及外围控制电路示意图:
单片机U4，型号为SST89E516RD2，此款单片机为通用8位8051系列兼容微处理器，带有嵌入式存储器；工作电压：5V操作，工作频率22.1184MHz，内部RAM共有1Kbyte(256Byte+768Byte)256Bytes寄存器/数据RAM，内含两块SuperFlash存储器(EEPROM)即数据存储单元；图中Y1为单片机的晶振，频率为22.1184MHz，与电容C2/15pF，电容C3-1/15pF，电阻R21、R22构成了单片机的时钟电路；电容C1/10uF，电阻R1/10K构成了单片机的上电复位电路；上电复位成功后由反相器U5A/74HC14输出高电平控制三极管Q1/9013使蜂鸣器LS1发出提示音；J1：跳线帽；R1-1、R3-1、R21、R22、R23：电阻；C1、C4、C5、C6：电容；RB6为单个电阻值10K欧姆的9脚排阻。
图3是本发明皮秒激光器结构示意图:
L1、L2为滤光器全反镜(Nd:YLF晶体一面镀有全反膜),傅立叶透镜L3、傅立叶透镜L4以及SESAM型锁模件构成振荡光路；其中Nd:YLF晶体的尺寸为4mmx4mmx6mm，Nd3+离子掺杂浓度约为1at％，一面均镀有1053nm的增透膜，另一面镀有全反膜；LD皮秒种子源为LD泵浦；Fiber为光纤。
图4是本发明皮秒激光输出检测电路示意图:
U8、U4、U7为光耦隔离器，用于输入信号的电气隔离，避免电磁干扰引起的电路误触发；U12为型号MIC4421的反相器，起到缓冲作用和信号的逻辑变换，默认状态2脚被电阻R16/5.1K拉低为低电平,6脚逻辑相反，所以为高电平；Q2为场效应管，控制皮秒激光器的开启和关闭；U22为运算放大器；U11A、U11B：与非门电路；R1、R2、R3、R4、R6、R7、R8、R9、R10、R16、R17、R25、R31：电阻；C3、C12、C17电容；L1、L2、L3：指示光。
图5是本发明激光终止电路示意图:
激光终止电路由U12，型号MIC4421的反相器，U6，型号M57962的隔离型放大器组成，M57962L是日本三菱电气公司为驱动IGBT设计的厚膜集成电路，实质是隔离型放大器，采用光电耦合方法实现输入与输出的电气隔离，隔离电压高达2 500V，并配置了短路/过载保护电路，由场效应管Q1400A/1200VIGBT，Q2，Q3，Q4，Q5，Q6，Q7 40B120UD，U5 PC817组成，正常情况下隔离型放大器U6由单片机控制13脚输入高电平驱动信号，U6 M57962L 5脚输出高电平，Q1场效应管闭合构成通路，U12 MIC4421输出高电平，场效应管Q2-Q7闭合，皮秒激光器由跳线帽J4，二极管D6、D5、D9，场效应管Q1，场效应管Q2-Q7，跳线帽J5形成完整回路，可以工作；如有异常情U12MIC4421输出低电平使Q2-Q7断开，断开皮秒激光器工作回路，使激光终止输出；L4：指示光；C15、C16、C17：电容，105μF；C5-1、C6-1：电容；R10-1、R16-1、R14、R21-1、R22-1、R23-1、R17、R18、R19、R20、R24、R27、R28、R30、YMR1、YMR2：电阻。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见附图1-图5，
本发明的一种皮秒激光治疗机激光输出检测及激光终止装置，包括人机操作界面、单片机及外围控制电路、RS232通信电路、光耦隔离电路、皮秒激光器、激光终止电路、皮秒激光输出检测电路、霍尔传感器，所述人机操作界面与RS232通信电路连接，RS232通信电路与单片机及外围控制电路连接，单片机及外围控制电路分别与光耦隔离电路、霍尔传感器、激光器连接，光耦隔离电路、霍尔传感器分别与皮秒激光输出检测电路连接，皮秒激光输出检测电路与激光终止电路连接，激光终止电路与皮秒激光器连接；所述人机操作界面用于设置激光治疗机的工作参数，进而控制皮秒激光器输出激光的激光模式,激光治疗频率,激光能量大小,脉冲宽度,指示光开关状态,使皮秒激光器发射出的激光达到治疗时所需要的参数值；皮秒激光输出检测电路通过霍尔传感器检测激光输出状态，再转换成电压信号通过光耦隔离电路传送给单片机及外围控制电路接收，并由单片机及外围控制电路处理判断皮秒激光器输出状态是否正确，如果发生异常直接通过皮秒激光输出检测电路和激光终止电路将激光输出停止，从而能够有效的控制皮秒激光器在故障状态能及时终止激光输出的风险，保证用户的使用安全。
其中，皮秒激光器采用半导体可饱和吸收镜作为锁模器件，LD泵浦的皮秒连续锁模激光器；半导体可饱和吸收镜，是将半导体可饱和吸收体直接生长在半导体布拉格反射镜上，因此被叫做可饱和半导体布拉格反射镜(Saturable Bragg Reflector，简称SBR)或半导体可饱和吸收镜(Semiconductor Saturable Absorber Mirror,简称SESAM)。所谓SESAM，它是一种将半导体可饱和吸收材料和反射镜结合在一起的新型器件，当激光入射到可饱和吸收体表面时，下能级的粒子受到激发跃迁到上能级，当上能级的粒子数饱和后，吸收体便被漂白。半导体可饱和吸收体具有两个特征的驰豫时间：带内驰豫时间和带间驰豫时间；带内驰豫时间很短，约为100-200fs；而带间驰豫时间相对较长，约为几皮秒到几百皮秒；在SESAM锁模过程中，带间驰豫时间提供了锁模自启动机制，带内驰豫时间有效压缩脉宽、维持锁模稳定。见图3。
本发明的一种用于皮秒激光治疗机的激光输出检测及激光终止方法，有以下步骤：利用人机操作界面,对激光治疗机输出激光的激光模式、治疗频率、激光能量大小、脉冲宽度的参数进行设置,并随时将这些设定好的参数存储到单片机及外围控制电路的数据存储单元,以备下次调用；设定好的参数,通过RS232通信电路传送给单片机及外围控制电路,单片机及外围控制电路根据人机操作界面的请求,进行激光输出；皮秒激光器按参数要求输出停止时，单片机及外围控制电路会输出皮秒激光出光结束信号给光耦隔离器电路的光耦隔离管U8，通过在光耦隔离器电路的电阻R25上产生5V高电平信号，该信号经过皮秒激光输出检测电路中的与非门电路U11A进入皮秒激光输出检测电路中的触发器U10A；另一路由霍尔传感器检测皮秒激光是否还有激光输出，经皮秒激光输出检测电路中的比较器U9A比较后进入触发器U10A；如果皮秒激光器仍然没有停止输出，触发器U10A的Q端口会控制反相器U12由高电平翻转成低电平，使场效应管Q2截止，切断皮秒激光器输出回路，达到保护用户使用安全的目的。
人机操作界面采用DMT80600_104触摸屏；
RS232通信电路:型号MAX232。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (2)

1.一种皮秒激光治疗机激光输出检测及激光终止装置，其特征在于：包括人机操作界面、单片机及外围控制电路、RS232通信电路、光耦隔离电路、皮秒激光器、激光终止电路、皮秒激光输出检测电路、霍尔传感器，所述人机操作界面与RS232通信电路连接，RS232通信电路与单片机及外围控制电路连接，单片机及外围控制电路分别与光耦隔离电路、霍尔传感器、激光器连接，光耦隔离电路、霍尔传感器分别与皮秒激光输出检测电路连接，皮秒激光输出检测电路与激光终止电路连接，激光终止电路与皮秒激光器连接；所述人机操作界面用于设置激光治疗机的工作参数，进而控制皮秒激光器输出激光的激光模式,激光治疗频率,激光能量大小,脉冲宽度,指示光开关状态,使皮秒激光器发射出的激光达到治疗时所需要的参数值；皮秒激光输出检测电路通过霍尔传感器检测激光输出状态，再转换成电压信号通过光耦隔离电路传送给单片机及外围控制电路接收，并由单片机及外围控制电路处理判断皮秒激光器输出状态是否正确，如果发生异常直接通过皮秒激光输出检测电路和激光终止电路将激光输出停止，从而能够有效的控制皮秒激光器在故障状态能及时终止激光输出的风险，保证用户的使用安全。
2.根据权利要求1所述的一种用于皮秒激光治疗机的激光输出检测及激光终止方法，其特征在于有以下步骤：利用人机操作界面,对激光治疗机输出激光的激光模式、治疗频率、激光能量大小、脉冲宽度的参数进行设置,并随时将这些设定好的参数存储到单片机及外围控制电路的数据存储单元,以备下次调用；设定好的参数,通过RS232通信电路传送给单片机及外围控制电路,单片机及外围控制电路根据人机操作界面的请求,进行激光输出；皮秒激光器按参数要求输出停止时，单片机及外围控制电路会输出皮秒激光出光结束信号给光耦隔离器电路的光耦隔离管(U8)，通过在光耦隔离器电路的电阻(R25)上产生5V高电平信号，该信号经过皮秒激光输出检测电路中的与非门电路(U11A)进入皮秒激光输出检测电路中的触发器(U10A)；另一路由霍尔传感器检测皮秒激光是否还有激光输出，经皮秒激光输出检测电路中的比较器(U9A)比较后进入触发器(U10A)；如果皮秒激光器仍然没有停止输出，触发器(U10A)的Q端口会控制反相器(U12)由高电平翻转成低电平，使场效应管Q2截止，切断皮秒激光器输出回路，达到保护用户使用安全的目的。
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