CN115554617A - 双波长牙科激光治疗仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双波长牙科激光治疗仪，包括：具有铒激光器的铒激光系统，用于提供2935nm～2945nm的激光输出；具有钕激光器的钕激光系统，用于提供1059nm～1069nm的激光输出；以及循环冷却系统，该循环冷却系统能够同时或分别为所述铒激光器和钕激光器提供冷却。本发明采用双波长分开传输的方案，保证两种波长的治疗激光均能高效传输，针对不同波长的治疗激光选择合适的传输方式。

Description

双波长牙科激光治疗仪

技术领域

本发明涉及激光治疗仪技术领域，具体涉及一种双波长牙科激光治疗仪。

背景技术

激光治疗仪在医疗及美容领域均有广泛应用。由于不同波长的激光有不同的治疗效果和对应的适应症，在实际使用时，采用多波长切换的方式有利于提高治疗效率，因此现有技术提出了双波长激光治疗仪方案。

现有的双波长或多波长激光治疗仪，通常利用反射镜、合束镜等光学元件将不同波长的激光在空间中合束，即沿同一直线传输，然后耦合至光纤中输出。例如公开号CN1618409A的专利提出一种双波长激光治疗机，由Er:YAG激光系统以及Nd:YAG激光系统组成。该方案将650nm导引光、2940nm激光和1064nm激光耦合至同一根氟化物玻璃光纤中传输。

现有技术采用光纤作为导光介质，而不同波长的激光在同一光纤中的传输损耗、损伤阈值等均有所不同，因此需要根据治疗激光的波长选择光纤的材质，很难保证不同波长的激光均有最佳的传输效果。另外，受限于目前的材料及加工工艺，一些波段的激光尚没有合适的光纤，例如公开号CN1618409A提出的采用氟化物光纤传输2940nm激光的方案，在实际实现过程中，一方面将2940nm激光耦合至光纤需要精密且复杂的调试操作，另一方面高频率、大能量的2940nm激光很容易损坏氟化物光纤，因此会对传输的激光能量造成限制，从而影响治疗效果。

发明内容

本发明提供一种适用于牙科治疗的双波长激光治疗仪，能够保证双波长激光的传输效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种双波长牙科激光治疗仪，包括：

具有铒激光器的铒激光系统，用于提供2935nm～2945nm的激光输出；

具有钕激光器的钕激光系统，用于提供1059nm～1069nm的激光输出；以及

循环冷却系统，该循环冷却系统能够同时或分别为所述铒激光器和钕激光器提供冷却。

进一步地，所述铒激光系统包括铒激光器、铒激光手具，以及将铒激光器和铒激光手具通过光路连接的导光臂。

优选地，所述导光臂为三关节结构，所述导光臂包括依次连接的第一导光管、第一关节、第二导光管、第二关节、第三导光管、第三关节和第四导光管，所述第一导光管的入光口连接所述铒激光器的出光口，所述第四导光管的出光口与所述铒激光手具的入光口连接，所述第一关节、第二关节和第三关节中任意两个关节分别连接有能够接收部分铒激光器发出的激光的铒激光能量探头和指示光激光器，该指示光激光器发出的可见光与导光臂中的激光合束并同轴传播。

优选地，所述导光臂为两关节结构，所述导光臂包括依次连接的第一导光管、第一关节、第二导光管、第二关节和第三导光管，所述第一导光管的入光口与所述铒激光器的出光口连接，所述第三导光管的出光口与所述铒激光手具的入光口连接，所述第一关节和第二关节中任意两个关节分别连接有能够接收部分铒激光器发出的激光的铒激光能量探头和指示光激光器，该指示光激光器发出的可见光与导光臂中的激光合束并同轴传播。

进一步地，所述钕激光系统包括依次光路连接的钕激光器、光纤准直器、光纤和钕激光手具，所述钕激光器的背光侧设置有钕激光能量探头。

优选地，所述钕激光系统还包括指示光激光器，该指示光激光器发出的可见光与钕激光同轴传播，再通过光纤准直器耦合至光纤中传播。

进一步地，所述循环冷却系统包括依次水路连接的水箱、水泵、过滤器和电磁阀，该电磁阀的第一出口依次水路连接第一流量开关、铒激光器和快接，电磁阀的第二出口依次水路连接第二流量开关、钕激光器和快接，所述快接的出口通过半导体制冷器与所述水箱连接。

进一步地，所述铒激光手具的水气通道外接有水气制备系统。

进一步地，还包括机箱外壳，该机箱外壳通过摇臂支架与所述铒激光系统连接，所述钕激光系统设置在机箱外壳内。

由以上技术方案可知，本发明包括铒激光系统和钕激光系统，采用双波长分开传输的方案，保证两种波长的治疗激光均能高效传输，针对不同波长的治疗激光选择合适的传输方式；铒激光器通过摇臂支架与机箱外壳连接，实现了前置安装，缩短了光程，实现了铒激光器的小型化设计；产生的铒激光通过两关节或三关节导光臂传输，从而有利于减小能量损耗，降低安装和调试复杂性，并通过在导光臂关节上设置指示光和能量探头的方式，有效控制了整体体积，保证操作灵活性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明拆除上箱体外壳的内部结构示意图；

图3为本发明拆除右箱体外壳的内部结构示意图；

图4为本发明拆除左箱体外壳的内部结构示意图；

图5为本发明中铒激光系统的结构示意图；

图6为铒激光系统采用三关节结构导光臂的内部光路传输示意图；

图7为铒激光系统采用两关节结构导光臂的内部光路传输示意图；

图8为本发明中钕激光系统的结构示意图；

图9为钕激光系统的内部光路传输示意图；

图10为循环冷却系统在机箱内的安装示意图；

图11为循环冷却系统的水路连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

如图1所示，本申请提出一种双波长牙科激光治疗仪，包括铒激光系统10、钕激光系统20、电源系统30、循环冷却系统40、控制系统50、水气制备系统60及机箱外壳70。电源系统30为控制系统、铒激光系统、钕激光系统、循环冷却系统和水气制备系统提供其运行所需的电能；控制系统50为电源系统、铒激光系统、钕激光系统、循环冷却系统和水气制备系统提供控制信号，并接收各系统反馈的状态参数；循环冷却系统40为铒激光系统和钕激光系统提供冷却，从而保证激光器在合适的温度下工作。

水气制备系统60与铒激光系统10中的铒激光手具106连接，用于提供医疗水气配合不同的治疗操作。水气制备系统60包括水罐、气罐、气泵、气阀、液阀及比例阀，可通过比例阀便于调整水气流量及速度，水气制备系统的输出端连接至铒激光手具的水气通道。优选地，在水管上设置加热片，将医疗水加热至合适温度，避免刺激伤口。

如图1、2-4所示，机箱外壳70内通过横向隔板分成上箱体和下箱体，其中下箱体通过纵向隔板分成左箱体和右箱体。铒激光系统10通过摇臂支架701与机箱外壳70连接，钕激光系统20和水气制备系统60位于上箱体中，电源系统30和控制系统50位于右箱体，循环冷却系统40则位于左箱体内。控制系统50的触控屏幕501挂接在机箱外壳外，位于上箱体的正前方，控制系统50的脚踏开关502置于机机箱外壳旁边的地面上。机箱外壳70上设置拉手，底部安装轮子，便于设备移动。

本申请是将两种波长的激光系统集中在一个设备中使用，采用双波长分开传输的方案，保证两种波长的治疗激光均能高效传输，针对不同波长的治疗激光选择合适的传输方式。其中铒激光系统10用于提供2935nm～2945nm的激光输出，钕激光系统20用于提供1059nm～1069nm的激光输出，激光输出波长范围值是因为输出有误差。

如图5所示，铒激光系统10包括铒激光器101、铒激光手具106，以及将铒激光器和铒激光手具通过光路连接的导光臂105，在导光臂的关节上还会安装铒激光能量探头104和指示光激光器103，其中铒激光能量探头用于接收部分铒激光器发出的激光，指示光激光器采用650nm红光激光器。导光臂105可以采用三关节结构，也可以采用两关节结构，各关节可实现360°旋转，保证输出端的操作自由度，每个反射关节处设置45°反射镜使激光沿导光臂中心传输。铒激光能量探头104和指示光激光器103可以安装在任意两个关节上。

铒激光器101由聚光腔、氙灯和Er:YAG晶体组成，Er:YAG晶体两端分别镀2940nm全反射膜和部分反射膜。铒激光器的出光口处设置有第一光闸102，第一光闸102采用旋转电磁铁，在非治疗状态下光闸保持关闭，可阻挡铒激光输出。铒激光能量探头104前端设置聚焦镜，使光斑汇聚在探头光敏面内。铒激光手具106包括手柄、水气通道、整形镜、前端反射镜及导光介质，整形镜对铒激光光斑进行优化，经前端反射镜反射至导光介质后输出，导光介质可根据实际治疗需要，设置为平面或尖端形式，铒激光手具106与导光臂105连接处可360°旋转，保证铒激光手具106具有较高的自由度。

铒激光器101输出的铒激光进入导光臂105后，沿导光臂105的中心传播，经导光臂105关节处的45°反射镜反射，传输至导光臂105末端，再进入铒激光手具106后输出。所述导光臂105的其中一个关节处设置指示光激光器103，指示光激光器103采用红光激光器，其输出的激光透过导光臂105关节处的反射镜后与铒激光合束并同轴传播。所述导光臂105的另一关节处设置铒激光能量探头104，铒激光能量探头104接收导光臂105关节处反射镜透射的部分铒激光并转化为电信号，从而实现能量监测。

如图5和6所示，导光臂105为三关节结构时，导光臂105包括依次连接的第一导光管1051、第一关节a、第二导光管1052、第二关节b、第三导光管1053、第三关节c和第四导光管1054，其中第一导光管1051的入光口连接铒激光器101的出光口，导光臂105的第二关节b连接铒激光能量探头104，第四导光管1054的出光口与铒激光手具106的入光口连接，第三关节c相对第四导光管1054的另一端连接指示光激光器103，该指示光激光器发出的可见光与导光臂中的激光合束并同轴传播。

如图7所示，导光臂105为两关节结构时，导光臂105包括依次连接的第一导光管1055、第一关节d、第二导光管1056、第二关节e和第三导光管1057，其中导光臂的第一导光管1055的入光口与铒激光器101的出光口连接，导光臂105的第一关节d相对第一导光管1055的另一端连接铒激光能量探头104，第三导光管1057的出光口与铒激光手具106的入光口连接，第二关节e相对第三导光管1057的另一端连接指示光激光器103，该指示光激光器发出的可见光与导光臂中的激光合束并同轴传播。

如图8所示，钕激光系统20包括依次光路连接的钕激光器201、光纤准直器208、光纤210和钕激光手具209，钕激光器201输出的1064nm激光经光纤准直器208耦合到光纤中，经由光纤210传输至输出端，钕激光手具209安装在光纤210末端，其作用主要是夹持光纤后便于操作者手持。钕激光器201的背光侧则设置有钕激光能量探头207，钕激光器201的出光口处设置有第二光闸202，钕激光系统还包括指示光激光器203，该指示光激光器发出的可见光与钕激光同轴传播，再通过光纤准直器208耦合至光纤210中传播。

钕激光器201由聚光腔、氙灯、Nd:YAG晶体及前后腔镜组成，前腔镜为1064nm部分反射镜，后腔镜为1064nm全反射镜。第二光闸202采用旋转电磁铁，设置于钕激光器201前腔镜前方，在非治疗状态下光闸保持关闭，可阻挡钕激光输出。指示光激光器203与钕激光器201并排放置，采用可见光激光器，其输出的可见光经第一反射镜205、第二反射镜206调整其传输方向与钕激光同轴。钕激光能量探头207位于后腔镜正后方，通过接收钕激光器201的背光进行能量监测，优选地，钕激光能量探头207前端设置聚焦镜，使光斑汇聚在探头光敏面内。钕激光手具209位于光纤末端，可夹持输出光纤并调整输出端长度，钕激光系统20的光路传输示意图如图9所示。

如图10，本申请的循环冷却系统40包括依次水路连接的水箱401、水泵402、过滤器403和电磁阀404，该电磁阀404的第一出口依次水路连接第一流量开关405、铒激光器101和快接407，电磁阀404的第二出口依次水路连接第二流量开关406、钕激光器201和快接407，快接407的出口通过半导体制冷器408与水箱401连接。本申请的循环冷却系统40采用的是水冷，也可以采用其他冷媒对激光器进行冷却。

循环冷却系统40的水路连接示意图如图11所示，水箱401的出水口依次连接水泵402、过滤器403、电磁阀404输入口，电磁阀404为一进二出式，其一输出口依次连接第一流量开关405、铒激光器101进水口，另一输出口依次连接第二流量开关406、钕激光器201进水口。铒激光器101和钕激光器201的出水口连接至快接407并随后与半导体制冷器408连接，最终连接至水箱401的进水口。另外，温度传感器409和水位传感器410连接至水箱401，用于监测循环冷却系统40中冷却水的温度和水位。当循环冷却系统40为铒激光器101制冷时，冷却水由水箱401输出，然后经过水泵402、过滤器403、电磁阀404、流量开关405、铒激光器101、快接407、半导体制冷器408，最终回到水箱401中，形成循环。钕激光器的制冷过程同理。

本申请的控制系统50包括设备主控板、系统主控板、触控屏幕、限位开关、急停开关、脚踏开关502。设备主控板和系统主控板用于控制各系统运行并接收状态信息。触控屏幕用于操作者设置治疗参数，同时显示状态信息。限位开关用于检测机箱是否被打开，避免操作者与激光器直接接触，造成安全隐患，急停开关用于在紧急情况下切断设备电源，脚踏开关用于控制激光输出，开关闭合时激光正常输出，否则关闭激光输出。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双波长牙科激光治疗仪，其特征在于，包括：

具有铒激光器的铒激光系统，用于提供2935nm～2945nm的激光输出；

具有钕激光器的钕激光系统，用于提供1059nm～1069nm的激光输出；以及

循环冷却系统，该循环冷却系统能够同时或分别为所述铒激光器和钕激光器提供冷却。

2.根据权利要求1所述的双波长牙科激光治疗仪，其特征在于，所述铒激光系统包括铒激光器、铒激光手具，以及将铒激光器和铒激光手具通过光路连接的导光臂。

3.根据权利要求2所述的双波长牙科激光治疗仪，其特征在于，所述导光臂包括依次连接的第一导光管、第一关节、第二导光管、第二关节、第三导光管、第三关节和第四导光管，所述第一导光管的入光口连接所述铒激光器的出光口，所述第四导光管的出光口与所述铒激光手具的入光口连接，所述第一关节、第二关节和第三关节中任意两个关节分别连接有能够接收部分铒激光器发出的激光的铒激光能量探头和指示光激光器，该指示光激光器发出的可见光与导光臂中的激光合束并同轴传播。

4.根据权利要求2所述的双波长牙科激光治疗仪，其特征在于，所述导光臂包括依次连接的第一导光管、第一关节、第二导光管、第二关节和第三导光管，所述第一导光管的入光口与所述铒激光器的出光口连接，所述第三导光管的出光口与所述铒激光手具的入光口连接，所述第一关节和第二关节中任意两个关节分别连接有能够接收部分铒激光器发出的激光的铒激光能量探头和指示光激光器，该指示光激光器发出的可见光与导光臂中的激光合束并同轴传播。

5.根据权利要求1所述的双波长牙科激光治疗仪，其特征在于，所述钕激光系统包括依次光路连接的钕激光器、光纤准直器、光纤和钕激光手具，所述钕激光器的背光侧设置有钕激光能量探头。

6.根据权利要求5所述的双波长牙科激光治疗仪，其特征在于，所述钕激光系统还包括指示光激光器，该指示光激光器发出的可见光与钕激光同轴传播，再通过光纤准直器耦合至光纤中传播。

7.根据权利要求6所述的双波长牙科激光治疗仪，其特征在于，所述指示光激光器与所述钕激光器并排设置，该指示光激光器发出的可见光依次通过第一反射镜和第二反射镜调整到与钕激光同轴传播，再通过光纤准直器耦合至光纤中传播。

8.根据权利要求1所述的双波长牙科激光治疗仪，其特征在于，所述循环冷却系统包括依次水路连接的水箱、水泵、过滤器和电磁阀，该电磁阀的第一出口依次水路连接第一流量开关、铒激光器和快接，电磁阀的第二出口依次水路连接第二流量开关、钕激光器和快接，所述快接的出口通过半导体制冷器与所述水箱连接。

9.根据权利要求1所述的双波长牙科激光治疗仪，其特征在于，所述铒激光手具的水气通道外接有水气制备系统。

10.根据权利要求1-9任一项所述的双波长牙科激光治疗仪，其特征在于，还包括机箱外壳，该机箱外壳通过摇臂支架与所述铒激光系统连接，所述钕激光系统设置在机箱外壳内。

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