CN116983559A - 一种具备人体安全防护的激光器控制技术 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具备人体安全防护的激光器控制技术，包括：激光器前盖，激光器外壳，匀光镜片，导光晶体，触摸传感器，温度传感器，PD二极管，PD二极管电路板，滤光片，姿态传感器，激光器控制板，金属片，激光器发光区。本发明通过温度检测、感应检测、光路检测、运动检测相结合来监测用户的使用情况，保证了激光器使用时的安全性和有效性，防止由于用户操作不当而给人体造成损伤。本发明的实施，规定了有效、可靠、合规的人体安全防护技术方案和措施，使得激光器的安全等级大幅提升。

Description

一种具备人体安全防护的激光器控制技术

技术领域

本发明涉及激光器领域，特别涉及一种具备人体安全防护的激光器控制技术。

背景技术

激光自50年前诞生以来，已经工业生产、医疗领域、日常生活中得到广泛的应用。随着激光设备的行业普及率的提高，激光设备的操作规范也显得尤为重要。并且由于实际生产中，若安全防护措施工作落实不彻底，就会导致激光对人眼、皮肤甚至器官造成不可逆的严重后果。而市面上的激光器安全防护仅仅只是设置了一个钥匙开关以及紧急开关，操作人员需要佩戴好各种护具才能进行操作，激光器端无任何防护，这大大提高了激光器的使用难度和危险性，操作人员很容易通过误触或其他原因使用激光造成不可逆的伤害。

由此我们提出了一种具备人体安全防护的激光器控制技术，通过温度检测、感应检测、光路检测、运动检测结合来监测用户使用激光器的情况，保证了激光器使用时的安全性和有效性，防止由于用户操作不当而给人体造成损伤。本发明的实施，规定了有效、可靠、合规的人体安全防护技术方案和措施，使得激光器的安全等级大幅提升。且本发明可以根据不同厂家的需求以及不同治疗群体的跟踪效果判断激光器应处于何种光学工况，并根据收集到的数据进行光学、电学以及信号分析，建立数据模型，并不断优化算法，具有很强的延伸性。

发明内容

为了解决激光器使用时安全性和有效性无法得到保障的问题，本发明通过温度检测、感应检测、光路检测、运动检测结合来监测用户使用激光器的情况，保证了激光器使用时的安全性和有效性，防止由于用户操作不当而给人体造成损伤。本发明的实施，规定了有效、可靠、合规的技术方案和防护措施，使得激光器的安全等级大幅提升。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种具备人体安全防护的激光器控制技术，包括：激光器前盖，激光器外壳，匀光镜片，导光晶体，触摸传感器，温度传感器，PD二极管1，PD二极管2，PD二极管电路板，滤光片，反光镜片，姿态传感器，激光器控制板，金属片，激光器发光区。其中，所述激光器前盖与所述激光器外壳固定在一起；所述匀光镜片嵌于所述激光器前盖的出光口中；所述导光晶体置于所述激光器外壳的内部，并位于所述匀光镜片的正后方；所述激光器发光区接在所述导光晶体后方；所述温度传感器嵌于所述激光器前盖的内部；所述PD二极管1集成在所述PD二极管电路板上，所述滤光片与所述PD二极管1粘合，嵌在所述激光器外壳的侧方；所述反光镜片可调整倾角，并置于所述导光晶体后方，以及所述激光器发光区下方；所述激光器控制板集成所述触摸传感器、所述姿态传感器以及所述PD二极管2，且所述PD二极管2位于所述反光镜片正下方，所述PD二极管2朝向所述反光镜片的一面与所述滤光片粘合；所述金属片嵌在所述激光器前盖内部，并通过引线与所述激光器控制板集成的所述触摸传感器连接。

上述方案中使用的光学原理为，当所述激光器发光区发出光束时，光束通过前方空气进行传播，进入所述导光晶体中，所述导光晶体对大量光束进行多次折射处理后汇聚到一点，形成激光，并由出光口射出，照射到皮肤上。而皮肤是一个凹凸不平的表面，在接受激光照射后会在皮肤表面形成漫反射，再将光线折射回所述导光晶体中。此时所述PD二极管1、2分别进行光强的探测，在检测到一定比例后，结合运动状态检测、温度检测、触摸检测结果则可准确判定激光的接受面是否是人体皮肤，且是否完全接触。

上述方案中，所述温度传感器与所述金属片均需嵌入所述激光器前盖。

上述方案中，所述激光器前盖与所述激光器外壳需采用金属材质。

上述方案中，所述金属片通过引线与所述触摸传感器连接，所述触摸传感器的IC给出检测信号并通过引线进行传输。

上述方案中，所述PD二极管1、2与所述滤光片配合使用。

上述方案中，所述PD二极管1、2分别设在所述导光晶体侧方与后方。

上述方案中，所述导光晶体使用石英或宝石材料。

上述方案中，在激光器启动时，所述激光器发光区会发射一束在人眼安全范围内的极短探测脉冲。

上述方案中，所述PD二极管1用来探查激光器侧面是否漏光。

上述方案中，所述PD二极管2用来检测激光器后方是否有全反射光返回。

上述方案中，所述反光镜片位于所述导光晶体后方，且指向所述PD二极管2的一面能接收到所述导光晶体反射回来的全反射光。

上述方案中，所述反光镜片的倾斜角度根据所述PD二极管2的位置进行相应调整，保证激光接收面反射回来的全反射光能够折射到所述PD二极管2的感应区域。

上述方案中，所述PD二极管1、2检测的组合情况共有四种，侧强正强，侧弱正弱(可能产生隔空打光情况)，侧强正弱，侧弱正强，其中侧弱正强本发明的理想工况。

上述方案中，所述姿态传感器采用多轴姿态传感器。

上述方案中，所述姿态传感器可以通过感应运动轨迹来识别用户操作是否合规。

本发明的有益效果在于：

1.通过触摸检测和温度检测对激光器出光面与人体是否进行有效接触进行了判定，并识别接触的是否是活体皮肤，保证了双方的接触距离以及激光器的有效使用。

2.在1的基础上进行光路检测，对导光晶体侧向以及正向的光强进行判定识别，并选定侧弱正强的理想状态，对于侧强正弱、侧弱正弱、侧强正强等非理想状况进行有效规避，避免激光器出光面与物体进行接触后直接进行出光，从而造成伤害。

3.在1、2的基础上叠加多轴姿态传感器，可以对激光器手柄的运动轨迹进行检测，保证激光器是由于用户操作而启动，而非外力等影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图仅仅只是该新型实施例的其中一种情况。

图1是本实施例具备人体安全防护的激光器控制技术的结构示意图；

图2是本实施例具备人体安全防护的激光器控制技术的透视结构示意图；

图3是本实施例具备人体安全防护的激光器控制技术的正视图；

图4是本实施例具备人体安全防护的激光器控制技术的左视图；

图5是本实施例具备人体安全防护的激光器控制技术的上视图；

图6是本实施例具备人体安全防护的激光器控制技术的下视图；

图7是本实施例具备人体安全防护的激光器控制技术的后视图；

图8是本实施例具备人体安全防护的激光器控制技术的流程图；

图9是本实施例具备人体安全防护的激光器控制技术在进行极短脉冲探测时的脉冲时序图。

附图标记说明：

1.激光器前盖；2.激光器外壳；3.匀光镜片；4.导光晶体；5.触摸传感器；6.温度传感器；7.PD二极管1；8.PD二极管2；9.PD二极管电路板；10.滤光片；11.反光镜片；12.姿态传感器；13.激光器控制板；14.金属片；15.激光器发光区。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

本实施例提供了一种具备人体安全防护的激光器控制技术，如图1至图7所示，包括：激光器前盖，激光器外壳，匀光镜片，导光晶体，触摸传感器，温度传感器，PD二极管1，PD二极管2，PD二极管电路板，滤光片，反光镜片，姿态传感器，激光器控制板，金属片，激光器发光区。其中，所述激光器前盖与所述激光器外壳固定在一起；所述匀光镜片嵌于所述激光器前盖的出光口中；所述导光晶体置于所述激光器外壳的内部，并位于所述匀光镜片的正后方；所述激光器发光区接在所述导光晶体后方；所述温度传感器嵌于所述激光器前盖的内部；所述PD二极管1集成在所述PD二极管电路板上，所述滤光片与所述PD二极管1粘合，嵌在所述激光器外壳的侧方；所述反光镜片可调整倾角，并置于所述导光晶体后方，以及所述激光器发光区下方；所述激光器控制板集成所述触摸传感器、所述姿态传感器以及所述PD二极管2，且所述PD二极管2位于所述反光镜片正下方，所述PD二极管2朝向所述反光镜片的一面与所述滤光片粘合；所述金属片嵌在所述激光器前盖内部，并通过引线与所述激光器控制板集成的所述触摸传感器连接。

所述温度传感器与所述金属片均需嵌入所述激光器前盖。

所述激光器前盖与所述激光器外壳需采用金属材质。

所述金属片通过引线与所述触摸传感器连接，所述触摸传感器的IC给出检测信号并通过引线将信号传输给所述金属片，所述金属片接收信号后进行检测，并将检测结果反馈给所述触摸传感器IC。

所述PD二极管1、2与所述滤光片配合使用。

所述PD二极管1、2分别设在所述导光晶体侧方与后方。

所述导光晶体使用石英或宝石材料。

在激光器启动时，所述激光器发光区会发射一束在人眼安全范围内的极短探测脉冲。

所述PD二极管1用来探查所述导光晶体侧面是否漏光。

所述PD二极管1所嵌入的位置须保证能感应到激光接收面折射回来的光。

所述PD二极管2用来检测所述导光晶体后方是否有全反射光返回。

所述反光镜片位于所述导光晶体后方，且指向所述PD二极管2的一面能接收到所述导光晶体反射回来的全反射光。

所述反光镜片的倾斜角度根据所述PD二极管2的位置进行相应调整，保证激光接收面反射回来的全反射光能够折射到所述PD二极管2的感应区域。

所述姿态传感器采用多轴姿态传感器。

所述姿态传感器可以通过感应运动轨迹来识别用户操作是否合规。

由图8，在用户拿起激光器手柄时，所述姿态传感器开始对手柄的运动轨迹进行检测，当检测与算法中的运动轨迹不匹配时，则触发报警；若检测与情况相符，则进入触摸传感器与温度传感器的检测状态。

两者分别检测是否接触到人体皮肤以及所感应的温度与设定是否相符，若二者其中有一者不相符，则重新进行检测；若都相符，进入光路检测。

光路检测时，所述激光器发光区发出一束极短的探测脉冲光束，通过前方空气进行传播，进入所述导光晶体中，所述导光晶体对大量光束进行多次折射处理后汇聚到一点，形成激光，并由出光口射出，照射到皮肤上。而皮肤是一个凹凸不平的表面，在接受激光照射后会在皮肤表面形成漫反射，再将光线折射回所述导光晶体中，此时所述PD二极管1、2分别进行光强的探测。

所述PD二极管1、2检测后进行正侧方的光强对比，当检测到一定比例后，结合运动状态检测、温度检测、触摸检测结果则可准确判定激光的接受面是否是人体皮肤，且是否完全接触。如果确认是人体皮肤且完全接触，则进行持续性的出光，若有一项不符合要求，则需要重新进行检测。

由图9，上方为装置进行脉冲检测并正常出光的波形，t1的范围为1μs-100μs之间，t2的范围为1ms-5ms。下方为装置进行脉冲检测并出现异常状况，进行报警操作的波形。

由以上技术方案可以看出，本实施例提供的具备人体安全防护的激光器控制技术，通过温度检测、感应检测、光路检测、运动检测结合来监测用户使用激光器的情况，保证了激光器使用时的安全性和有效性，防止人体由于操作不当而造成损伤。本发明的实施，规定了有效、可靠、合规的人体安全防护技术方案和措施，使得激光器的安全等级大幅提升。

以上通过实施例对本发明实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明实施例的示例性实施例，不能被认为用于限定本发明实施例的实施范围。本发明实施例的保护范围由权利要求书限定。凡利用本发明实施例所说的技术方案，或本领域的技术人员在本发明实施例技术方案的启发下，在本发明实施例的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明实施例的专利涵盖保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双头多极大功率射频美容仪包括仪器机体外壳(2)；所述机体外壳(2)顶部安装有触摸控制屏(1)；所述机体外壳(2)内部空腔安装有工业主机(13)；所述机体外壳两侧安装有多极工作手柄，分别为六极工作手柄(4)和八极工作手柄(3)；所述多极工作手柄通过线路水路集和软管(6)与机体外壳(2)内部空腔的水冷散热装置(12)连接；所述工业主机(13)、线路(11)和多极工作手柄电连接；所述机体外壳(2)中部安装有急停开关，底部安装有电源总开关(7)、USB接口(8)和电源接口(9)。

2.根据权利要求1所述的双头多极大功率射频美容仪，其特征在于，所述多极工作手柄共两个，分为六极工作手柄(4)和八极工作手柄(3)。

3.根据权利要求2所述的双头多极大功率射频美容仪，其特征在于，所述多极工作手柄的最大输出功率为50W，手柄内部安装有红外温度传感器，能够实时采集人体真皮层的温度，并和多极工作手柄的输出功率建立负反馈关系。

4.根据权利要求2所述的双头多极大功率射频美容仪，其特征在于，所述六极工作手柄(4)和八极工作手柄(3)中的射频电极采用相同的排列方式，各射频电极以环形阵列的排布方法形成射频输出头，六极工作手柄相邻射频电极相位角为60°，八极工作手柄相邻射频电极相位角为45°。

5.根据权利要求1所述的双头多极大功率射频美容仪，其特征在于，所述线路水路集和软管(6)和线路(11)分别置于不同的密闭空间中，所述线路(11)采用双壁热缩管包裹。

6.根据权利要求1所述的双头多极大功率射频美容仪，其特征在于，所述触摸控制屏(1)能够调节多极工作手柄的输出强度，调节范围为1-100。