CN117563145A - 一种基于强脉冲光的led阿尔兹海默症光疗仪 - Google Patents
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Abstract
本发明属于医疗器械技术领域，具体为一种基于强脉冲光的LED阿尔兹海默症光疗仪。本光疗仪通过产生高峰值光功率密度脉冲光，用以刺激神经元的生长和功能恢复；具体由LED光源模块、驱动模块、控制模块、柔性外壳集成组装成为光疗仪的照射头，便于操持使用；LED光源模块提供高能量的脉冲光；控制模块产生控制信号，以调节脉冲光的参数；驱动模块接收控制信号并产生驱动信号以驱动LED光源模块；本光疗仪利用脉冲LED光对人前额进行光生物刺激，通过脉冲驱动提高LED的瞬时功率，使其发出的光能够有效穿透皮肤到达深层组织，从而实现光生物治疗。本光疗仪可极大降低LED发光的热效应，减少在照射过程中对皮肤的损伤，确保治疗过程的安全性。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及LED阿尔兹海默症光疗仪。
背景技术
阿尔兹海默症是一种神经退行性疾病，其主要特征是大脑中神经元的损伤和死亡，主要表现为进行性记忆力丧失、认知能力下降和行为异常等症状。据统计，全球有超过5000万人患有阿尔兹海默症，且这一数字仍在不断增长，到2050年这一数字有望增至1.52亿人。对于这种神经系统疾病，目前尚无特效药物可用。目前，阿尔兹海默症的治疗主要依赖药物和康复训练。然而，药物治疗的疗效有限且存在副作用，康复训练的效果因人而异。因此，寻找一种有效的治疗方式成为迫切需求。
光疗作为一种非侵入性和非药物性的治疗方法，已经在多个领域展示出潜力，通过引入特定波长和强度的光源，改善细胞功能和促进组织修复。在其他疾病领域，如皮肤疾病、创伤和炎症等，光疗已经得到广泛应用并取得了良好的疗效。尽管光疗治疗阿尔兹海默症的机理尚不完全清楚，但一些研究表明光疗可以通过多种方式对病理过程产生积极影响。首先，光疗可以改善线粒体功能，增加细胞能量供应。线粒体在细胞内产生三磷酸腺苷(ATP)，这是细胞正常功能所需的能量源。在阿尔兹海默症患者的大脑中，线粒体功能受损，导致大脑细胞能量供应不足。通过引入光疗，可以刺激线粒体的功能恢复，提高细胞能量供应，从而改善大脑功能。其次，光疗还可以减少神经元的损伤和凋亡，保护神经系统的健康。阿尔兹海默症患者的大脑中存在大量的β-淀粉样蛋白斑块和神经纤维缠结，这些病理特征损伤了神经元的结构和功能。光疗通过减少炎症反应和氧化应激的产生，降低这些病理变化的发生，从而保护神经元免受损伤。此外，光疗还可能通过改善大脑环境，减轻阿尔兹海默症的症状和病理进展。
然而，光疗在阿尔兹海默症治疗中的应用仍存在一些问题和挑战。首先，光线在大脑中的穿透深度较浅，限制了治疗的有效性。此外，由于阿尔兹海默症患者之间病理表现和症状存在差异，光疗的个性化治疗也是一个需要解决的问题。目前光疗所用的光源主要为激光和LED，激光的光疗受限于毫米级的激光光斑面积还不适用于较大面积的干预治疗；LED本身的光能量密度较激光小很多，且角度大的光线在皮肤内的穿透深度有限，使得穿透皮肤到达目标组织的能量密度有限，有时甚至达不到有效能量密度阈值，影响了光疗的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可避免可能引发的副作用和并发症，因而安全、高效的基于强脉冲光的LED阿尔茨海默症光疗仪。
本发明提供的基于强脉冲光的LED阿尔茨海默症光疗仪，通过产生高峰值光功率密度脉冲光，用以刺激神经元的生长和功能恢复；具体包括LED光源模块、驱动模块、控制模块、柔性外壳和散热模块；所述LED光源模块、驱动模块、控制模块、柔性外壳集成组装成为光疗仪的照射头，便于操持使用；其中：
所述LED光源模块，由LED阵列、柔性电路基板、反光膜、柔性外壳和头带组成；其中，LED阵列布置于柔性电路基板的正面，柔性外壳固定在柔性电路基板的正面，用于隔离患者头皮和LED阵列，反光膜设置于柔性电路基板上，用于增强光线的反射效果；头带设置在柔性外壳上，用于方便用户固定，使柔性外壳与患处贴合。
所述LED阵列，用于产生特定波长和强度的光线，具有高的能量密度，能够很好地穿透皮肤和组织，直接作用于受损的神经元。
LED阵列中，LED芯片产生的光线的峰值波长优选在红光与红外光波段之间，即630-1000nm，以最大程度地刺激神经元的生长和恢复。
LED阵列布置于柔性电路基板的正面，可采用五并联七串联的方式。柔性电路板设有4个固定孔，用于固定LED阵列；柔性电路板上设有多个过孔，便于过孔周围设计适当的支撑结构，用于以增强柔性电路板的结构强度。
本发明采用PWM调光的控制模式，其占空比控制在0.01％-50％，控制频率范围0.2Hz-20KHz。采用强脉冲方式驱动LED，LED瞬时光功率极高，发出强光从而穿透到组织深层，但由于占空比选取，平均发光功率并不会太高，从而避免强光与LED在高功率工作下产生的热量对人皮肤产生的伤害。
所述驱动模块，为LED光源模块提供稳定的电力驱动，确保LED光源模块的正常工作和光疗效果的稳定性。
所述控制模块，根据阿尔茨海默症患者的情况，调节LED光源模块的光照强度、光照模式和光照时间，以最大程度地刺激神经元的生长和再生，适用于不同的治疗阶段和病情变化，促进病变区域的恢复，以达到最佳的治疗效果。
具体地，控制模块通过两个降压电路为单片机和驱动模块提供稳定的电源。单片机接收用户的按键信号，并生成相应的控制信号；通过六路反相器，将这些控制信号传输至驱动模块，从而调节LED阵列的工作状态，如光疗强度和脉冲频率。通过改变PWM信号的占空比和频率，LED阵列能够发出不同强度和频率的光线，以实现对阿尔兹海默症的光疗效果。控制模块的电原理图参见图4所示。
所述柔性外壳，具有一定的弧度，以符合人体头部的曲线，提供更好的舒适度和使用体验。外壳选择亲肤性良好的材料，以确保与患者皮肤的接触安全和舒适。
所述散热模块，具体为一个LED散热栅栏，设置于照射头外部，用于散发光疗仪产生的热量，保持设备的温度在安全范围内，避免因过热而对患者产生不良影响。
此外，LED光源模块中还配备有温度监测装置，用于实时监测患者皮肤温度，以确保安全和舒适的治疗过程。监测装置能够及时报警或自动调节光疗仪的功率，以保持治疗过程中皮肤温度在安全范围内，避免对患者产生不良影响。
本发明中，所述强脉冲光在医学上是指具有百瓦以上的高峰值功率和微秒的短脉冲宽度。
本发明提供的基于强脉冲光的LED阿尔兹海默症光疗仪，采用脉冲驱动技术，通过提高LED的瞬时功率，有效增加光能量的输出。这种强脉冲光能够穿透皮肤，刺激细胞和组织的自然修复过程；通过精确定位，将光疗仪的光源直接照射到阿尔兹海默症患者的大脑特定区域，提高治疗的准确性和效果；光疗仪配备温度控制装置，能够实时监测和控制治疗区域的温度，以保证治疗的安全性和可靠性。该光疗仪基于非侵入性的光疗原理，可避免传统治疗方法可能引发的副作用和并发症。相较于传统的连续光照方式，极大降低了LED发光的热效应，从而减少在照射过程中对皮肤的损伤。为确保治疗过程的安全性，集成了温度传感器，帮助监测和控制治疗区域的温度，以避免潜在的风险和副作用。
综上所述，本发明的基于强脉冲光的LED阿尔茨海默症光疗仪，具有灵活、可调节的光照参数，能够针对不同阿尔兹海默症患者的特定需求进行个性化治疗，实现刺激神经元的生长和功能恢复，同时，光疗仪的稳定性和持久性得到有效保证，具有实际的临床应用价值。
附图说明
图1是本发明强脉冲光的LED阿尔兹海默症光疗仪(照射头)结构图示。
图2是本发明强脉冲光的LED阿尔兹海默症光疗仪LED光源模块图示。
图3是本发明强脉冲光的LED阿尔兹海默症光疗仪照射头驱动部分外部结构图。
图4是本发明强脉冲光的LED阿尔兹海默症光疗仪中控制模块中的降压电路和驱动电路原理图。
图中标号：1为LED阿尔兹海默症光疗仪照射头，2为LED光源模块，3为LED阵列，4为柔性电路基板，5为柔性外壳，6为温度传感器，7为LED散热栅栏，8为照射头供电线，9为连接插头，10为头带，11为过孔，12为固定孔，13为反光膜，14为扩散板，15为交互模块，16为电源线，17为供电模块，18为开关，19为输出插座，20为大容量电解电容，21为两个场效应管，22为六路反相器，23为栅极驱动器。
具体实施方式
下面将结合实施例和附图，对本发明的技术方案进一步描述。
本发明提供的一种基于强脉冲光系统减轻阿尔兹海默症的LED光疗仪，由LED光源模块、驱动模块、控制模块、柔性外壳和散热模块组成。参见图1，强脉冲光的LED阿尔兹海默症光疗仪照射头外部结构包括LED阿尔兹海默症光疗仪照射头1，LED光源模块2，LED阵列3，柔性电路基板4，柔性外壳5，温度传感器6，LED散热栅栏7，照射头供电线8，连接插头9，头带10。LED光源模块参见图2所示，包括LED阵列3，柔性电路基板4，过孔11，固定孔12，13反光膜13，扩散板14。35颗LED灯珠组成的LED阵列，LED灯的数量和排列方式采用五并联七串联，LED芯片的峰值波长优选在红光与红外光波段之间，即630-1000nm，优选630nm和660nm。LED阵列3、柔性电路基板4、反光膜13、扩散板14的中心垂线在同一条直线上。柔性电路基板4与控制模块连接。柔性电路基板4一侧固定放置有LED阵列3和反光膜13。反光膜13朝向扩散板14一侧，用于增强光线的反射效果，提高光照的聚焦度和穿透能力。
柔性电路基板4对每种LED阵列3独立恒流驱动和PWM调光。所述PWM调光，幅值设置范围为1-48V，占空比0.01％-50％，频率范围0.2Hz-20KHz。输出的PWM信号的幅值范围为1-48V，PWM频率范围0.2Hz-20KH，占空比0.01％-50％z。
驱动部分外部结构参见图3所示，有前面板设有交互模块15、开关18，还有电源线16，供电模块17，输出插座19等。交互模块15用于实现信息的输入和系统工作状态的显示、输出，控制模块参见图4，根据输入控制脉冲驱动电路输出对应的电驱动，进而点亮LED阵列3。
当使用本强脉冲光的LED光疗装置减轻阿尔兹海默症之前，选择630nmLED光源,脉冲参数为幅值50V，脉宽10us，占空比0.01％,周期为10ms，频率为40Hz，峰值光功率密度为360W/cm2,光疗时间为20分钟。将装置置于患者前额，紧贴但不挤压，开启光疗。
综上所述，该基于强脉冲光的LED阿尔兹海默症光疗仪通过LED阵列的强脉冲光刺激改善阿尔兹海默症患者的大脑细胞功能，促进其康复和治疗效果。特点是高强度、高频率和短脉冲宽度，可以直接作用于大脑细胞，提高细胞的代谢水平，增强细胞间的通信和连接，激活和改善其功能。同时，通过灵活的控制模块，能够实现个性化的光疗治疗方案，为患者提供更加精准有效的治疗。通过长期的光疗治疗，可以改善患者的记忆、认知和行为功能。
Claims (6)
1.一种基于强脉冲光的LED阿尔茨海默症光疗仪，其特征在于，通过产生高峰值光功率密度脉冲光，用以刺激神经元的生长和功能恢复；具体包括LED光源模块、驱动模块、控制模块、柔性外壳和散热模块；所述LED光源模块、驱动模块、控制模块、柔性外壳集成组装成为光疗仪的照射头，便于操持使用；其中：
所述LED光源模块，由LED阵列、柔性电路基板、反光膜、柔性外壳和头带组成；其中，LED阵列布置于柔性电路基板的正面，柔性外壳固定在柔性电路基板的正面，用于隔离患者头皮和LED阵列，反光膜设置于柔性电路基板上，用于增强光线的反射效果；头带设置在柔性外壳上，用于方便用户固定，使柔性外壳与患处贴合；
所述LED阵列，用于产生特定波长和强度的光线，具有高的能量密度，能够很好地穿透皮肤和组织，直接作用于受损的神经元；
所述驱动模块，为LED光源模块提供稳定的电力驱动，确保LED光源模块的正常工作和光疗效果的稳定性；
所述控制模块，根据阿尔茨海默症患者的情况，调节LED光源模块的光照强度、光照模式和光照时间，以最大程度地刺激神经元的生长和再生，适用于不同的治疗阶段和病情变化，促进病变区域的恢复，以达到最佳的治疗效果；
所述柔性外壳，具有一定的弧度，以符合人体头部的曲线；
所述散热模块，具体为一个LED散热栅栏，设置于照射头外部，用于散发光疗仪产生的热量，保持设备的温度在安全范围内，避免因过热而对患者产生不良影响。
2.根据权利要求1所述的LED阿尔茨海默症光疗仪，其特征在于，所述LED阵列中，LED芯片的峰值波长在红光与红外光波段之间，即630-1000nm，以最大程度地刺激神经元的生长和恢复。
3.根据权利要求1所述的LED阿尔茨海默症光疗仪，其特征在于，所述LED阵列布置于柔性电路基板的正面，采用五并联七串联的方式；柔性电路板设有4个固定孔，用于固定LED阵列。
4.根据权利要求1所述的LED阿尔茨海默症光疗仪，其特征在于，采用PWM调光的控制模式，占空比控制在0.01%-50%，控制频率范围0.2Hz-20KHz。
5.根据权利要求1所述的LED阿尔茨海默症光疗仪，其特征在于，所述控制模块通过两个降压电路为单片机和驱动模块提供稳定的电源;单片机接收用户的按键信号，并生成相应的控制信号；通过六路反相器，将这些控制信号传输至驱动模块，从而调节LED阵列的工作状态，如光疗强度和脉冲频率；通过改变PWM信号的占空比和频率，LED阵列能够发出不同强度和频率的光线，以实现对阿尔兹海默症的光疗效果。
6.根据权利要求1-5之一所述的LED阿尔茨海默症光疗仪，其特征在于，LED光源模块中还配备有温度监测装置，用于实时监测患者皮肤温度，以确保安全和舒适的治疗过程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311647743.3A CN117563145A (zh) | 2023-12-04 | 2023-12-04 | 一种基于强脉冲光的led阿尔兹海默症光疗仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311647743.3A CN117563145A (zh) | 2023-12-04 | 2023-12-04 | 一种基于强脉冲光的led阿尔兹海默症光疗仪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN117563145A true CN117563145A (zh) | 2024-02-20 |
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ID=89895413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202311647743.3A Pending CN117563145A (zh) | 2023-12-04 | 2023-12-04 | 一种基于强脉冲光的led阿尔兹海默症光疗仪 |
Country Status (1)
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-
2023
- 2023-12-04 CN CN202311647743.3A patent/CN117563145A/zh active Pending
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