CN117481794A - 一种可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置，包括：激光光源和依次设置于所述激光光源出光方向上的传能光纤、输入接头、第一透镜组、光开关组件、匀光组件、第二透镜组、输出接头以及治疗光纤，所述第一透镜组与所述输入接头之间的距离可调，所述第二透镜组与所述输出接头之间的距离可调，所述治疗光纤具有若干包层，当所述第一透镜组与所述输入接头之间距离和/或所述第二透镜组与所述输出接头之间的距离改变时，所述激光光源出射的激光耦合至所述治疗光纤的不同包层中。本发明有助于增加治疗装置输出激光能量分布的种类，改善了现有治疗装置输出能量分布单一的问题，进而提升了治疗装置的治疗效果，增加了装置适应症种类。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置。
背景技术
激光光束一般为能量非均匀的高斯光束，因此，在诸如激光加工、激光焊接、激光雕刻、激光打孔、激光核物理、生物医学工程等技术领域。但在医疗领域，能量非均匀分布的高斯光束，或单一的光斑大小并不能满足所有应用，或达到理想的治疗效果。例如在泌尿领域，同一患者往往存在多种硬度和大小的结石，且有时还伴随着组织增生。手术治疗中需要同时对不同种类和大小的结石进行碎石、组织气化消融等操作。此时需要不同的光斑大小和能量分布，才能达到最好的治疗效果。在这种情况下需要更换不同规格的治疗光纤，甚至更换不同光源才能实现根治，极大的影响了手术效率，增加了手术难度。上述情况在一定程度上，限制了激光在医疗领域的应用。
公开号为CN112993736B的中国专利申请公开了一种激光器模块、激光器及医学检测系统，包括：一种激光器模块，包括泵浦源，耦合系统，激光晶体组，所述激光晶体组至少包括第一激光晶体、第二激光晶体，所述第一激光晶体和所述第二激光晶体均可单独发出激光；通过调整所述耦合系统的位置，使所述第一激光晶体和所述第二激光晶体发出不同波长的激光。但是上述方案无法调节激光光源激光光源输出的激光的能量分布，导致治疗装置输出的激光能量分布单一，适应症单一，治疗效率及效果不高，治疗难度较大，因此，提供一种可根据治疗目标特性调节光场能量分布的提升装置治疗效果和适应症范围，降低治疗难度，来提升治疗装置的治疗效果，是非常有必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置，通过调节第一透镜组与输入接头之间距离和/或第二透镜组与输出接头之间距离，使得激光光源出射的激光耦合入治疗光纤的不同包层中，进而使治疗光纤输出具有不同能量分布的治疗光束，能够有效提升治疗效果。
本发明提供了一种可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置，包括：激光光源和依次设置于所述激光光源出光方向上的传能光纤、输入接头、第一透镜组、光开关组件、匀光组件、第二透镜组、输出接头以及治疗光纤，所述第一透镜组与所述输入接头之间的距离可调，所述第二透镜组与所述输出接头之间的距离可调，所述治疗光纤具有若干包层，当所述第一透镜组与所述输入接头之间距离和/或所述第二透镜组与所述输出接头之间的距离改变时，所述激光光源出射的激光耦合至所述治疗光纤的不同包层中。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述治疗装置包括指示组件，所述指示组件包括指示光源、准直镜以及二向色镜，所述指示光源设置于所述激光光源与所述第二透镜组连线方向的一侧，所述准直镜设置与所述指示光源的出光方向上，所述二向色镜设置于所述第一透镜组和所述光开关组件之间，以反射所述指示光源发射的指示光束并透射所述激光光源发射的激光。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述二向色镜与所述激光光源和所述第二透镜组的连线方向呈45°设置。
更进一步优选的，所述治疗装置包括孔径光阑，所述孔径光阑设置于所述输入接头和所述第一透镜组之间。
更进一步优选的，所述孔径光阑背离所述输入接头的一侧对称设置有光电探头。
更进一步优选的，所述治疗装置还包括遮光外壳，所述输入接头、输出接头以及所述指示光源嵌设于所述遮光外壳上，且所述输入接头和所述输出接头分设于所述遮光外壳两侧，所述指示光源的出光方向与所述输入接头和所述输出接头的连线垂直，所述孔径光阑、所述第一透镜组、所述光开关组件、所述匀光组件以及所述第二透镜组均设置于所述遮光外壳内部。
更进一步优选的，所述治疗装置还包括控制组件，所述遮光外壳内部设置有导轨，所述导轨上滑动连接有四个移动架，四个所述移动架上分别设置有所述第一透镜组、所述光开关组件、所述匀光组件以及所述第二透镜组，所述控制组件与所述移动架电性连接，以分别调控所述第一透镜组、所述光开关组件、所述匀光组件以及所述第二透镜组的位置。
更进一步优选的，所述匀光组件包括DOE或微透镜阵列。
更进一步优选的，所述第一透镜组的组合焦距均为10-50mm，所述第二透镜组的组合焦距均为30mm～100mm。
更进一步优选的，所述激光光源包括光纤激光器、半导体激光器以及固体激光器中的任意一种。
本发明提供的一种可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)通过调节第一透镜组与输入接头之间距离和/或第二透镜组与输出接头之间距离，使得激光光源出射的激光耦合入治疗光纤的不同包层中同时具有光斑作用面积调节功能，可根据作用目标的特点调整第一透镜组与输入接头之间距离和/或第二透镜组与输出接头之间距离，使激光耦合进纤芯或第1包层至第N包层中任意一层，来达到改变光斑大小的目的，针对不同的目标特点，使治疗光纤输出具有不同能量分布的治疗光束，提高治疗效果；
(2)设置于孔径光阑上的光电探头具备返回光识别-分析-反馈闭环功能，可根据作用目标返回的光信号对目标特性进行分析，辅助操作人员对作用目标制定更有针对性的能量分布、功率、频率、脉宽等参数的设置，且可存储数据进行智能化扩展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
图1为本发明提供的一种可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置的结构示意图；
图2为本发明提供的第一透镜组的光路示意图。
附图标记说明：1、激光光源；2、传能光纤；3、输入接头；4、第一透镜组；41、第一透镜；42、第二透镜；43、第三透镜；5、光开关组件；6、匀光组件；7、第二透镜组；8、输出接头；9、治疗光纤；10、指示组件；101、指示光源；102、准直镜；103、二向色镜；11、孔径光阑；12、光电探头；13、遮光外壳；14、控制组件；15、导轨；16、移动架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
本发明公开一种自动切换双波长的激光治疗装置，参考图1，激光光源1和依次设置于激光光源1出光方向上的传能光纤2、输入接头3、第一透镜组4、光开关组件5、匀光组件6、第二透镜组7、输出接头8以及治疗光纤9，第一透镜组4与输入接头3之间的距离可调，第二透镜组7与输出接头8之间的距离可调，治疗光纤9具有若干包层，当第一透镜组4与输入接头3之间的距离和/或第二透镜组7与输出接头8之间的距离改变时，激光光源1出射的激光耦合至治疗光纤9的不同包层中。
激光光源1用于发射对患者有益的激光光束，激光光源1包括光纤激光器、半导体激光器以及固体激光器中的任意一种，优选地，光纤激光器选用铥光纤激光器。
传能光纤2用于将激光光源1发射的激光光束耦合至输入接头3，传能光纤2为双包层光纤，传能光纤2的纤芯直径为10μm～30μm，并且传能光纤2的数值孔径(NumericalAperture)为0～0.15NA，数值孔径在0～0.15NA的传能光纤2通常被称为低数值孔径光纤，其接收入射角度范围较窄但在接收光线时具有较高的空间选择性，其中，数值孔径是描述光线在光纤中传播能力的参数之一，它表示了光纤能够从光源中接收的最大入射角度，这个数值孔径通常以NA来表示，它的值介于0和1之间。在光纤中，NA的值越大，表示光纤可以接收到更大范围内的入射角度的光线，较大的数值孔径意味着光纤可以捕捉到更多的入射光，并提供更大的收集效率。
输入接头3和输出接头8均可选用型号为SMA905的可插拔式输入接口，并且SMA905接口具有Interlock信号，能够实时检测SMA905接口是否拔插到位。
治疗装置包括孔径光阑11，孔径光阑11设置于输入接头3和第一透镜组4之间，并且孔径光阑11背离输入接头3的一侧对称设置有光电探头12，孔径光阑11允许激光光源1输出的激光通过，并阻挡发散角较大的返回光进入激光光源1，通过孔径光阑11能够在确保激光光束通过的情况下，对操作中作用目标反射回到光路中的回返光进行阻拦，避免激光光源1损坏。
在本实施例中，光电探头12一般设置于光阑的挡光区域，用以探测返回光的强弱，为操作者或设备提供目标对激光的吸收信息，以便操作者手动或者设备自动调整第一透镜组4和第二透镜组7对耦合到输出接头8的激光能量分布做相应的调整。通过设置于孔径光阑11上的光电探头12具备返回光识别-分析-反馈闭环功能，可根据作用目标返回的光信号对目标特性进行分析，辅助操作人员对作用目标制定更有针对性的能量分布、功率、频率、脉宽等参数的设置，且可存储数据进行智能化扩展。
请参阅图2，第一透镜组4包括依次设置于激光光源1出光路径上的第一透镜41、第二透镜42以及第三透镜43。第一透镜41的像侧面为平面，第一透镜41的物侧面为非球面；第二透镜42的物侧面为凹面，设定物侧面的曲率半径的绝对值为R2，第二透镜42的像侧面为凸面，设定像侧面的曲率半径为R2’，且第二透镜42满足3.1＜(R2+R2’)/|R2-R2’|＜3.5；第三透镜43的物侧面为凸面，设定物侧面的曲率半径为R3，第三透镜43的像侧面为凸面，设定像侧面的曲率半径为R3’，且第三透镜43满足1.35＜(R3+R3’)/|R3-R3’|＜1.57。
优选的，第一透镜41的中心厚度为3.5～5.5mm，第二透镜42的中心厚度为4.6～5.5mm，第三透镜43的中心厚度为5.1～5.9mm。且第一透镜41与第二透镜42之间的空气间隔为1.0～1.7mm，第二透镜42与第三透镜43之间的空气间隔为0.4～1.5mm。在保持激光光源1输出功率不变，改变光束中心强度最大的高斯光束，将发射光源折射呈均匀的平行光，使光线经过光学系统后均匀化，进而实现能量分布均匀，没有功率很高的突出点，辐照度降低，不会出现光聚焦的风险。
在一个可能的实例中，第一透镜组4可仅包括一个正透镜，以减少治疗装置体积。
请继续参阅图1，光开关组件5能够在无出光命令时处于关断状态，避免漏光，在收到出光命令时打开，使耦合装置具备强制漏光保护功能，提高了激光医疗中的安全系数。匀化组件可根据实际光斑需求，由操作者手动或设备自动插入光路，起到对光斑能量分布进行匀化的作用。匀光组件6包括DOE或微透镜阵列中的任意一种。
第二透镜组7与第一透镜组4的结构相同，但第一透镜组4和第二透镜组7呈对称设置。第一透镜组4的组合焦距均为10-50mm，第二透镜组7的组合焦距均为30mm～100mm。
治疗光纤9可以选用具有纤芯和若干包层的多包层光纤，因此通过调节第一透镜组4与输入接头3之间的距离和/或第二透镜组7与输出接头8之间的距离，使得由输出接头8输出的光线进入治疗光纤9中不同的包层。
在本实施例中，治疗装置包括指示组件10，指示组件10包括指示光源101、准直镜102以及二向色镜103，指示光源101设置于激光光源1与第二透镜组7连线方向的一侧，准直镜102设置与指示光源101的出光方向上，二向色镜103设置于第一透镜组4和光开关组件5之间，以反射指示光源101发射的指示光束并透射激光光源1发射的激光。二向色镜103与激光光源1和第二透镜组7的连线方向呈45°设置。其中，二向色镜103对指示光具有高反射率，对激光光束具有高透过率。
在本实施例中，治疗装置还包括遮光外壳13，输入接头3、输出接头8以及指示光源101嵌设于遮光外壳13上，且输入接头3和输出接头8分设于遮光外壳13两侧，指示光源101的出光方向与输入接头3和输出接头8的连线垂直，孔径光阑11、第一透镜组4、光开关组件5、匀光组件6以及第二透镜组7均设置于遮光外壳13内部。治疗装置还包括控制组件14，其中，该控制组件14可以为上位机或终端设备，遮光外壳13内部设置有导轨15，导轨15上滑动连接有四个移动架16，四个移动架16上分别设置有第一透镜组4、光开关组件5、匀光组件6以及第二透镜组7，控制组件14与移动架16电性连接，以分别调控第一透镜组4、光开关组件5、匀光组件6以及第二透镜组7的位置。
通过调节第一透镜组4与输入接头3之间的距离和/或第二透镜组7与输出接头8之间的距离，使得激光光源1出射的激光耦合入治疗光纤9的不同包层中同时具有光斑作用面积调节功能，可根据作用目的标特点通过调整带第一透镜组4和第二透镜组7之间的距离，使激光耦合进纤芯或第1包层至第N包层中任意一层，来达到改变光斑大小的目的，针对不同的目标特点，使治疗光纤9输出具有不同能量分布的治疗光束，提高治疗效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置，其特征在于，包括：激光光源(1)和依次设置于所述激光光源(1)出光方向上的传能光纤(2)、输入接头(3)、第一透镜组(4)、光开关组件(5)、匀光组件(6)、第二透镜组(7)、输出接头(8)以及治疗光纤(9)，所述第一透镜组(4)与所述输入接头(3)之间的距离可调，所述第二透镜组(7)与所述输出接头(8)之间的距离可调，所述治疗光纤(9)具有若干包层，当所述第一透镜组(4)与所述输入接头(3)之间的距离和/或所述第二透镜组(7)与所述输出接头(8)之间的距离改变时，所述激光光源(1)出射的激光耦合至所述治疗光纤(9)的不同包层中。
2.如权利要求1所述的可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置，其特征在于，所述治疗装置包括指示组件(10)，所述指示组件(10)包括指示光源(101)、准直镜(102)以及二向色镜(103)，所述指示光源(101)设置于所述激光光源(1)与所述第二透镜组(7)连线方向的一侧，所述准直镜(102)设置与所述指示光源(101)的出光方向上，所述二向色镜(103)设置于所述第一透镜组(4)和所述光开关组件(5)之间，以反射所述指示光源(101)发射的指示光束并透射所述激光光源(1)发射的激光。
3.如权利要求2所述的可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置，其特征在于，所述二向色镜(103)与所述激光光源(1)和所述第二透镜组(7)的连线方向呈45°设置。
4.如权利要求3所述的可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置，其特征在于，所述治疗装置包括孔径光阑(11)，所述孔径光阑(11)设置于所述输入接头(3)和所述第一透镜组(4)之间。
5.如权利要求4所述的可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置，其特征在于，所述孔径光阑(11)背离所述输入接头(3)的一侧对称设置有光电探头(12)。
6.如权利要求4所述的可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置，其特征在于，所述治疗装置还包括遮光外壳(13)，所述输入接头(3)、输出接头(8)以及所述指示光源(101)嵌设于所述遮光外壳(13)上，且所述输入接头(3)和所述输出接头(8)分设于所述遮光外壳(13)两侧，所述指示光源(101)的出光方向与所述输入接头(3)和所述输出接头(8)的连线垂直，所述孔径光阑(11)、所述第一透镜组(4)、所述光开关组件(5)、所述匀光组件(6)以及所述第二透镜组(7)均设置于所述遮光外壳(13)内部。
7.如权利要求6所述的可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置，其特征在于，所述治疗装置还包括控制组件(14)，所述遮光外壳(13)内部设置有导轨(15)，所述导轨(15)上滑动连接有四个移动架(16)，四个所述移动架(16)上分别设置有所述第一透镜组(4)、所述光开关组件(5)、所述匀光组件(6)以及所述第二透镜组(7)，所述控制组件(14)与所述移动架(16)电性连接，以分别调控所述第一透镜组(4)、所述光开关组件(5)、所述匀光组件(6)以及所述第二透镜组(7)的位置。
8.如权利要求1所述的可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置，其特征在于，所述匀光组件(6)包括DOE或微透镜阵列。
9.如权利要求1所述的可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置，其特征在于，所述第一透镜组(4)的组合焦距均为10-50mm，所述第二透镜组(7)的组合焦距均为30mm～100mm。
10.如权利要求1所述的可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置，其特征在于，所述激光光源(1)包括光纤激光器、半导体激光器以及固体激光器中的任意一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311441803.6A CN117481794A (zh) | 2023-11-01 | 2023-11-01 | 一种可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311441803.6A CN117481794A (zh) | 2023-11-01 | 2023-11-01 | 一种可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN117481794A true CN117481794A (zh) | 2024-02-02 |
Family
ID=89673727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202311441803.6A Pending CN117481794A (zh) | 2023-11-01 | 2023-11-01 | 一种可根据治疗目标特性调节光场能量分布的治疗装置 |
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-
2023
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