CN113769279B - 一种同光源宽光谱多波段多用途光谱辐照治疗仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种同光源宽光谱多波段多用途光谱辐照治疗仪，包括整机显示操作台、升降臂以及治疗头，所述整机显示操作台安装在立柱形可移动机身上，并与治疗头连接，用以控制治疗头的照射强度和照射时间；所述升降臂安装在立柱形可移动机身的上端，升降臂一端连接立柱形可移动机身的上端，另一端连接到治疗头上，用以调节治疗头的高度和照射角度；所述治疗头安装在升降臂的前端，用以对治疗部位进行辐照。本发明的治疗仪根据治疗需要选择所需的光谱波段斩波器；光谱斩波器设计成插片式结构，即插即用，操作简便，稳定可靠。

Description

一种同光源宽光谱多波段多用途光谱辐照治疗仪

技术领域

本发明涉及光谱辐照治疗仪，具体涉及一种采用光谱斩波器的同光源宽光谱多波段多用途光谱辐照治疗仪。

背景技术

采用光谱照射疗法治疗诸多疾病，在医学界已是一项成熟的物理疗法。它以无创无痛，安全有效的显著优势，在临床上得到了广泛的应用。在绝大多数的病例治疗中，其治疗费用大大低于同病例治疗的其他疗法，而深受患者欢迎，在具有较高疗效的同时也具有良好的社会效益。

光医学几乎涵盖了从X射线、伽马射线、紫外线、可见光谱、红外线的全光谱范围，光医学大体可分为光诊断和光治疗两大部分，其中，X射线、伽马射线、紫外线主要应用在诊断医学和影像医学方面，如伽马射线具有极强的穿透性，采用物理能量聚焦技术，将一定能量的伽马射线汇聚成高能量密度的焦点，就可进行人体内部，病灶组织的切割治疗，由于放射线在靶区分布的特殊性，周围组织几乎不受影响，其靶区坏死边缘如同刀割，故形象的称之为“伽玛刀”。伽玛刀的治疗原理类似于放大镜的聚焦过程。把放大镜置于阳光下，放大镜下面会形成一个耀眼夺目的光斑，即焦点。焦点以外的地方，人的感觉如常，但在焦点处却有很高的热度，足以使一些物体点燃。作为一种崭新的无创伤治疗手段，它是医学治疗史上的一个革命性突破。由于射线束从各个方向穿越正常组织，正常组织所受的照射剂量非常分散，每单位体积的正常组织仅受到瞬时照射，因而正常组织得以保护，靶点以外的正常组织仅受到均匀、微弱剂量照射。只要将焦点对准病变部位，就可以像手术刀一样准确地一次性摧毁病灶，达到无创伤、无出血、无感染、无痛苦、迅速、安全、可靠的神奇疗效。

其单一的308nm波长被认为是紫外光治疗白癜风最佳波长。研究表明308nm波长的光谱，可使皮肤黑色素细胞体积增大，树突延长，酪氨酸酶的活性增加黑色素细胞合成的黑色能力加强；同时对表皮的免疫抑制作用也是治疗白癜风的作用机制之一。在皮肤医学俗称为“色素种植”，因此，在皮肤科的白癜风治疗中得到了广泛应用。

从可见光谱到红外波段的光谱在光医学治疗中的应用就更加广泛，从400nm到1200nm的光谱都有各自特定的作用。特别是在消炎镇痛，光动力治疗中都得了良好的应用，400nm-650nm的光谱可配合不同的光敏剂进行不同的光动力治疗，其中630-650nm的光谱，配合氨基酮戊酸光敏剂已广泛的应用在早期宫颈癌癌前病变、皮肤癌、鳞癌、基底细胞癌、性病、痤疮、特别是严重的化脓性痤疮的光动力治疗；600nm-800nm的光谱具有一下七大生物学效应：(1)促进伤口的修复愈合，(2)清除体内自由基，(3)使血液粘稠度下降，(4)细胞供能增加，(5)使血液携氧能力著升高，(6)延缓皮肤衰老，具有美容功效(7)调节免疫功能。

适应症：疖、痈、丹毒、湿疹、尿道炎、阴道炎、宫颈炎、宫颈糜烂、外阴瘙痒、慢性盆腔炎、产后感染、痛经、静脉炎、冻伤、胆囊炎、前列腺炎、肩关节周围炎，甲沟炎、臂丛及其周围神经损伤、肛门瘙痒、慢性隐窝炎、肛裂、乳腺囊性增生、急性乳腺炎；肋软骨炎、颈椎病、腰椎间盘突出；小儿肺炎、婴幼儿腹泻、风湿性关节炎、肋风湿关节炎、骨性关节炎、疡性结构炎、支气管哮喘、颌关节炎、喉炎、鼻前庭炎等疾患。由于该波段的光谱具有这些显著的生物学效应和广泛用途，在消炎镇痛促进伤口愈合的光治疗中起着不可替代的作用，甚至被誉为“生命之光”；530-532nm光谱配合如《海姆泊芬》等普林类光敏剂采取光动力疗法，治疗先天性鲜红斑痣已成为国际公认的临床方案，并在临床实践中取得了其他治疗方法无法达到的治疗效果；800nm-1200nm的近红外光谱具有热辐射能力强，穿透性好，高效的吸水性，因此在伤口收水愈合、组织底层镇痛方面具有独特的优势，在外科、烧伤科、疼痛科、康复理疗科等科室应用十分普遍。

现行的治疗设备都是波长单一，一机一用，一台机器不能满足多种病症的治疗需要，因此，研发一种性能优异，成本低廉，工作可靠能同时满足多种病症治疗需求的宽光谱多波段的光谱治疗仪十分必要，它既能降低医院投入，节省治疗场所的面积与空间，同时，一机多用提高治疗效率，降低治疗成本，是一项医患双惠的技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种同光源宽光谱多波段多用途光谱辐照治疗仪，根据治疗需要选择所需的光谱波段斩波器；光谱斩波器设计成插片式结构，即插即用，操作简便，稳定可靠。

本发明的技术方案：

一种同光源宽光谱多波段多用途光谱辐照治疗仪，包括整机显示操作台、升降臂以及治疗头，

所述整机显示操作台安装在立柱形可移动机身上，并与治疗头连接，用以控制治疗头的照射强度和照射时间；

所述升降臂安装在立柱形可移动机身的上端，升降臂一端连接立柱形可移动机身的上端，另一端连接到治疗头上，用以调节治疗头的高度和照射角度；

所述治疗头安装在升降臂的前端，用以对治疗部位进行辐照。

所述立柱形可移动机身的下端连接带轮底座，用以带动整个立柱形可移动机身移动，所述立柱形可移动机身上还安装有方便移动机身的移动把手，所述治疗头的顶端还安装有照射治疗定位尺，照射治疗定位尺的顶端设置有光电能量检测探头。

所述整机显示操作台包括CPU及PID控制器、操作显示及控制面板以及光源电源，所述CPU及PID控制器连接操作显示及控制面板以及光源电源，光源电源连接到治疗头，光电能量检测探头连接到CPU及PID控制器。

所述治疗头包括治疗头外壳，所述治疗头外壳的尾部安装有光源座，所述光源座的前部安装有宽光谱光源灯，在宽光谱光源灯上安装有组合式聚光碗，在组合式聚光碗的前端安装光谱斩波器，在光谱斩波器的前端安装整形光阑，所述宽光谱光源灯发出宽光谱的光线后经过组合式聚光碗聚合后水平射向光谱斩波器，光谱斩波器将宽光谱的光线中需要用到波长的光线过滤出来，整形光阑将光谱斩波器斩波后的光线整形后用以辐照。

所述组合式聚光碗的外侧安装有导温翼片，用以给组合式聚光碗散热。

所述治疗头外壳内开设有冷却气流气道，所述冷却气流气道沿着组合式聚光碗、光谱斩波器以及整形光阑外侧壁设置，所述光源座上安装有涡扇风机，涡扇风机将冷却气流气道内的气体抽出从而实现治疗头的冷却。

所述治疗头外壳上还开设有轨道导槽，所述光源座上安装有滑动导轨，治疗头外壳的外侧设置有锁扣，所述光源座的外侧开设有与锁扣对应的锁紧槽，滑动导轨插入到轨道导槽内，锁扣卡入到锁紧槽内，从而完成光源座与治疗头外壳的连接和安装。

所述组合式聚光碗的碗底部内侧面设置有云形漫反射器，在组合式聚光碗的其他内侧面设置有镜面反射器。

所述光谱斩波器包括矩形夹片框以及光谱斩波器玻片，所述矩形夹片框将光谱斩波器玻片夹持固定住后插入到治疗头外壳上开设的光谱斩波器固定仓内。

所述升降臂为螳螂腿式升降臂，所述整机显示操作台为触摸屏式操作台。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：以一种特殊的光谱斩波器为基础，利用同一光源提供宽光谱光能，采取可更换光谱斩波器的方法，根据不同的光谱治疗不同疾病的特点，制成若干不同波段的光谱斩波器，根据治疗需要选择所需的光谱波段斩波器；光谱斩波器设计成插片式结构，即插即用，操作简便，稳定可靠；在能量检测探头的监测下和计算机控制系统形成闭环控制，能根据治疗需要进行光能的设定和控制，确保治疗光能的稳定性；采用发明的漫反射和全反射组合聚光器，完全克服了光源的“手电筒效应”形成的空洞光斑，彻底解决了光斑不均匀造成的能量不均匀，直接影响治疗效果的根本问题。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明治疗头横截面示意图。

图3是本发明治疗头的治疗头外壳和光源座安装示意图。

图4是本发明图2的右视图。

图5是本发明治疗头的光谱斩波器安装示意图。

图6是本发明组合式聚光碗结构示意图。

图7是本发明组合式聚光碗横截面结构示意图。

图8是本发明组合式聚光碗工作原理示意图。

图9是本发明使用状态示意图。

图10是本发明控制原理示意图。

图11是本发明的斩波示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图11，本发明提供一种技术方案：

如图1所示，一种同光源宽光谱多波段多用途光谱辐照治疗仪，包括整机显示操作台4、升降臂5以及治疗头6，

所述整机显示操作台4安装在立柱形可移动机身2上，并与治疗头6连接，用以控制治疗头6的照射强度和照射时间；

所述升降臂5安装在立柱形可移动机身2的上端，升降臂5一端连接立柱形可移动机身2的上端，另一端连接到治疗头6上，用以调节治疗头6的高度和照射角度；

所述治疗头6安装在升降臂5的前端，用以对治疗部位进行辐照。

所述立柱形可移动机身2的下端连接带轮底座1，用以带动整个立柱形可移动机身2移动，所述立柱形可移动机身2上还安装有方便移动机身的移动把手3，所述治疗头6的顶端还安装有照射治疗定位尺7，照射治疗定位尺7的顶端设置有光电能量检测探头8。

如图10所示，所述整机显示操作台4包括CPU及PID控制器40、操作显示及控制面板41以及光源电源42，所述CPU及PID控制器40连接操作显示及控制面板41以及光源电源42，光源电源42连接到治疗头6，光电能量检测探头8连接到CPU及PID控制器40。

如图2和图3所示，所述治疗头6包括治疗头外壳60，所述治疗头外壳60的尾部安装有光源座61，所述光源座61的前部安装有宽光谱光源灯62，在宽光谱光源灯62上安装有组合式聚光碗63，在组合式聚光碗63的前端安装光谱斩波器64，在光谱斩波器64的前端安装整形光阑65，所述宽光谱光源灯62发出宽光谱的光线后经过组合式聚光碗63聚合后水平射向光谱斩波器64，光谱斩波器64将宽光谱的光线中需要用到波长的光线过滤出来，整形光阑65将光谱斩波器64斩波后的光线整形后用以辐照治疗。

所述组合式聚光碗63的外侧安装有导温翼片66，用以给组合式聚光碗63散热。

如图2、图3和图4所示，所述治疗头外壳60内开设有冷却气流气道67，所述冷却气流气道67沿着组合式聚光碗63、光谱斩波器64以及整形光阑65外侧壁设置，所述光源座61上安装有涡扇风机，涡扇风机将冷却气流气道67内的气体抽出从而实现治疗头6的冷却。冷却气流气道67等间距的围绕治疗头外壳60开设。

如图3所示，所述治疗头外壳60上还开设有轨道导槽68，所述光源座61上安装有滑动导轨71，治疗头外壳60的外侧设置有锁扣69，所述光源座61的外侧开设有与锁扣69对应的锁紧槽70，滑动导轨71插入到轨道导槽68内，锁扣69卡入到锁紧槽70内，从而完成光源座61与治疗头外壳60的连接和安装。

如图6-图8所示，所述组合式聚光碗63的碗底部内侧面设置有云形漫反射器630，在组合式聚光碗63的其他内侧面设置有镜面反射器631。

如图5所示，所述光谱斩波器64包括矩形夹片框641以及光谱斩波器玻片642，所述矩形夹片框641将光谱斩波器玻片642夹持固定住后插入到治疗头外壳60上开设的光谱斩波器固定仓640内。

所述升降臂5为螳螂腿式升降臂，所述整机显示操作台4为触摸屏式操作台。

图5-图11是光谱斩波器的结构和工作原理，它的工作原理是采用分层精密镀膜技术，用多层复合镀膜法在光学玻璃上根据治疗要求镀上不同波段的同光膜制成若干治疗用光谱斩波器，见图11若干波段光谱斩波器谱线图和宽光谱光源灯的谱线示意图，采用多层复合镀膜技术，对斩波器选定波段内的光谱谱线进行“波普均衡”处理，即将波谱幅度低的进增透镀膜，波谱幅度高的尖峰部分按比例进行衰减镀膜，从而做到了这个波段内的能量均衡，保证了治疗的安全性和有效性。光谱斩波器遵循结构越简单可靠性越高的基本法则，同时兼顾了操作的简便性，将其制做成矩形片式结构，将斩波器玻片嵌装入矩形夹片框内，形成完整的光谱斩波器独立部件，使用时采用手动插拔的方式，根据治疗病症的需要选择不同波段的斩波器插入治疗头6上的光谱斩波器固定仓内。

图6是组合式聚光碗，它采用金属材料经高温精密压铸成型，外表设有若干导温翼片能即时将光源灯泡产生的大量热能迅速传导出来，碗内聚光腔部分的核心技术是采用漫反射和全反射两部分组合法确保照射光斑的均匀性和平行性，将漫反射部分设计成“随机云形面反射器”如图7所示，这种随机云形面采用人工手绘和计算机工业设计相结合描绘出形状各异，大小不同的云形图形，然后再在聚光碗的漫反射面内随机分布，并进行均匀排布处理，最后制作成与聚光碗的腔形相应吻合的“印章”模，可充分满足批量生产的一致性要求，图7镜面反射器和云面反射器同时采用高光洁度抛光电镀处理，保证光波的高效传输。如图8所示，随机云面反射器将照射的光形成无规则的自由反射即形成光的漫反射，这种漫反射完全克服了光面反射器所形成的空洞光斑即所谓的“手电筒效应”，是照射光斑充分均匀化，均匀化的光斑再镜面反射器的导光作用下形成相对平行的照射光斑，从而实现了照射光斑的产生。

图2-图4是照射治疗头的总体结构图，其特征在于它是这个照射治疗头的光、机、电、冷却的综合体。也是整个治疗仪的核心部件，治疗头的主要特征在于解决了整个治疗头的散热问题和光源灯的方便更换问题，治疗头外壳采用型材成型，内部采用CNC仿形加工技术，尺寸和组合式聚光碗的高效导温翼片之间形成均匀的强制导流腔，在低速涡扇风机的作用下，使冷气流均匀通过组合式聚光碗，达到最佳的冷却效果。低速涡扇风机采用多叶片，大扭角设计，这种设计能在低转速的状态下获得较大的风量和流速，低速涡扇风机和治疗头仿形内腔、组合式聚光碗相配合，低速涡扇风机采用抽风式安装，冷空气从治疗端流入，产生“挤压式的风洞”效应，加尽快了治疗头的气流速度，显著提高冷却效果，热空气从治疗头尾端流出，确保了腔内光学器件的工作安全，低速涡扇风机的超低噪音特点大大增强了患者治疗的舒适度和体验感。为了方便更换光源灯，将复杂的工作简单化，治疗仪将涡扇风机、光源灯设计成独立的带滑动轨道光源座，光源座和治疗头外壳本体设计成“滑膛式结构”，光源座上的滑动轨道与治疗头外壳本体上的轨道导槽精密配合，安装到位后采用上下锁扣固定，简单可靠，可方便自如的插进和拔出实现了光源灯的轻松更换。

治疗仪创造了在接近照射病灶部位进行实时能量检测，工作原理见图10，整机由操作显示控制面板、CPU及PID调节控制器、光源电源、治疗头等部分组成。实时能量控制的工作过程是：利用光电探头检测到病灶照射区的能量光电信号，并将信号反馈到CPU，再经过PID调节控制器向光源电源发送能量调整信号，这样，可以实时保证治疗头的照射能量和根据治疗需要而人为设定的能量相一致，使治疗的有效性和治疗的安全性得到了可靠的保证。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种同光源宽光谱多波段多用途光谱辐照治疗仪，其特征在于，包括整机显示操作台(4)、升降臂(5)以及治疗头(6)，

所述整机显示操作台(4)安装在立柱形可移动机身(2)上，并与治疗头(6)连接，用以控制治疗头(6)的照射强度和照射时间；

所述升降臂(5)安装在立柱形可移动机身(2)的上端，升降臂(5)一端连接立柱形可移动机身(2)的上端，另一端连接到治疗头(6)上，用以调节治疗头(6)的高度和照射角度；

所述治疗头(6)安装在升降臂(5)的前端，用以对治疗部位进行辐照；

所述治疗头(6)包括治疗头外壳(60)，所述治疗头外壳(60)的尾部安装有光源座(61)，所述光源座(61)的前部安装有宽光谱光源灯(62)，在宽光谱光源灯(62)上安装有组合式聚光碗(63)，在组合式聚光碗(63)的前端安装光谱斩波器(64)，在光谱斩波器(64)的前端安装整形光阑(65)，所述宽光谱光源灯(62)发出宽光谱的光线后经过组合式聚光碗(63)聚合后水平射向光谱斩波器(64)，光谱斩波器(64)将宽光谱的光线中需要用到波长的光线过滤出来，整形光阑(65)将光谱斩波器(64)斩波后的光线整形后用以辐照。

2.根据权利要求1所述的一种同光源宽光谱多波段多用途光谱辐照治疗仪，其特征在于，所述立柱形可移动机身(2)的下端连接带轮底座(1)，用以带动整个立柱形可移动机身(2)移动，所述立柱形可移动机身(2)上还安装有方便移动机身的移动把手(3)，所述治疗头(6)的顶端还安装有照射治疗定位尺(7)，照射治疗定位尺(7)的顶端设置有光电能量检测探头(8)。

3.根据权利要求2所述的一种同光源宽光谱多波段多用途光谱辐照治疗仪，其特征在于，所述整机显示操作台(4)包括CPU及PID控制器(40)、操作显示及控制面板(41)以及光源电源(42)，所述CPU及PID控制器(40)连接操作显示及控制面板(41)以及光源电源(42)，光源电源(42)连接到治疗头(6)，光电能量检测探头(8)连接到CPU及PID控制器(40)。

4.根据权利要求1所述的一种同光源宽光谱多波段多用途光谱辐照治疗仪，其特征在于，所述组合式聚光碗(63)的外侧安装有导温翼片(66)，用以给组合式聚光碗(63)散热。

5.根据权利要求1所述的一种同光源宽光谱多波段多用途光谱辐照治疗仪，其特征在于，所述治疗头外壳(60)内开设有冷却气流气道(67)，所述冷却气流气道(67)沿着组合式聚光碗(63)、光谱斩波器(64)以及整形光阑(65)外侧壁设置，所述光源座(61)上安装有涡扇风机，涡扇风机将冷却气流气道(67)内的气体抽出从而实现治疗头(6)的冷却。

6.根据权利要求1所述的一种同光源宽光谱多波段多用途光谱辐照治疗仪，其特征在于，所述治疗头外壳(60)上还开设有轨道导槽(68)，所述光源座(61)上安装有滑动导轨(71)，治疗头外壳(60)的外侧设置有锁扣(69)，所述光源座(61)的外侧开设有与锁扣(69)对应的锁紧槽(70)，滑动导轨(71)插入到轨道导槽(68)内，锁扣(69)卡入到锁紧槽(70)内，从而完成光源座(61)与治疗头外壳(60)的连接和安装。

7.根据权利要求1所述的一种同光源宽光谱多波段多用途光谱辐照治疗仪，其特征在于，所述组合式聚光碗(63)的碗底部内侧面设置有云形漫反射器(630)，在组合式聚光碗(63)的其他内侧面设置有镜面反射器(631)。

8.根据权利要求1所述的一种同光源宽光谱多波段多用途光谱辐照治疗仪，其特征在于，所述光谱斩波器(64)包括矩形夹片框(641)以及光谱斩波器玻片(642)，所述矩形夹片框(641)将光谱斩波器玻片(642)夹持固定住后插入到治疗头外壳(60)上开设的光谱斩波器固定仓(640)内。

9.根据权利要求1所述的一种同光源宽光谱多波段多用途光谱辐照治疗仪，其特征在于，所述升降臂(5)为螳螂腿式升降臂，所述整机显示操作台(4)为触摸屏式操作台。

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