CN201807091U - 一种半导体激光治疗仪的治疗头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种半导体激光治疗仪的鼻腔照射治疗头，提供一种满足激光临床治疗有效性和安全性要求的半导体激光治疗仪的鼻腔照射治疗头。所述的鼻腔照射治疗头包括激光器、热稳定导热装置、封装定位装置、光导传输装置、激光窗口罩、外壳、鼻夹装置、电源导线。热稳定导热装置采用热平衡温度设计，控制激光器工作温度范围；光导传输装置采用光纤光导传输设计，使激光器远离激光辐照窗口，利于结构设计，同时利用光纤数值孔径保证散射的半导体激光导入与散射输出；外壳采用绝缘材料和进行电磁兼容防静电设计，防止静电骚扰导致激光功率衰减和激光器损坏；激光窗口罩采用出光口安全辐照功率密度设计、激光发散照射光斑设计，提供了激光辐照的安全控制，从而保证临床治疗的有效性和激光辐照的安全性。

Description

一种半导体激光治疗仪的治疗头 

技术领域

本实用新型涉及一种半导体激光治疗仪的治疗头。 

背景技术

半导体激光管是治疗头的主要功能器件，也是半导体激光治疗仪的核心元器件。半导体激光管的结构特性决定了它存在两大弱点： 

一是易热损伤。半导体激光管对温度十分敏感，极易造成热损坏。半导体激光治疗仪依据医用电气设备环境要求必须选定一个气候环境分组，即半导体激光治疗仪必须满足一个规定的工作温度范围，而半导体激光管产生的激光功率对于温度变化十分敏感，通过功率-温度曲线可以看出，随着工作温度的升高，激光功率会快速下降，但作为医用激光，要保证激光临床治疗效果，就必须保证激光治疗照射剂量的准确性，就必须通过反馈控制电路增加工作电流，保持激光功率的相对稳定，这就使得半导体激光管在发射相同激光功率情况下，工作温度越高，工作电流就越大，激光管产生的热量也越大，如果半导体激光管对工作温度选型不周、或治疗头散热结构设计不当，就会造成激光管的烧蚀损坏。 

二是易静电损伤。半导体激光管对静电也十分敏感，极易造成静电损坏。静电对激光管的损害主要来自人体和与周围环境的接触。人体可能带有数千伏的静电，而激光管工作电压仅为几伏，因此，即便常规情况下的人体接触，其所带静电也足以使激光管产生不可逆转的功率衰减或击穿损坏。当激光管被静电损伤，产生不可逆转的激光功率衰减后，将会直接影响治疗照射剂量，影响激光治疗效果。 

温度和静电是制约当前半导体激光治疗仪治疗头激光功率稳定和寿命的主 要原因。 

同时，现有技术在激光辐照上还缺少安全防护方面的技术方案，如专利号97222500.5，该专利在技术方案和结构设计中未提及半导体激光治疗仪的治疗头在临床应用的安全技术保证方案内容，缺少治疗头对于临床治疗激光发射的安全设计保障。 

激光照射治疗对于安全性的要求，不是简单的要求治疗头有一定的功能、结构和寿命，更重要的是对激光辐照功率密度和激光光斑的控制来满足医学临床安全性要求，这与治疗头的技术方案有着密切联系。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种满足激光临床治疗有效性和安全性要求的半导体激光治疗仪的鼻腔照射治疗头。 

本实用新型所述的鼻腔照射治疗头包括半导体激光管、热稳定导热装置、封装定位装置、光导传输装置、激光窗口罩、外壳、鼻夹装置、电源导线。 

所述的半导体激光管激光波长依据临床试验的结论为630～670nm，工作温度满足医用电气设备气候环境分组要求，PD电流曲线与APC驱动电路匹配。 

所述的热稳定导热装置包括定位套、导热垫片、散热管；定位套、导热垫片、散热管均为导热良好的材料制成；定位套用于安装半导体激光管，散热管通过与定位套的螺纹连接将激光管、导热垫片压紧，使半导体激光管环面和前后端面被充分接触，产生的热量通过定位套、导热垫片、散热管被迅速吸收扩散，确保激光管处在较低、稳定的热平衡温度下工作。散热设计应根据半导体激光管功率、温度曲线和选择的医用电气设备气候环境分组，采用热平衡温度法对热稳定导热装置进行散热设计，保证治疗头不仅能在宽范围的温度下工作，而且有稳定的激光功率输出和可靠的使用寿命。 

所述的封装定位装置包括压盘和后盖，压盘将热稳定导热装置压紧定位在外壳的套筒内，并通过后盖将热稳定导热装置封装在外壳的套筒内。 

所述的光导传输装置包括光导纤维和遮光罩，光导纤维安装在外壳前端的套管中，遮光罩装于外壳的套筒内，于光导纤维与半导体激光管之间；采用光纤光导传输设计，使激光器远离激光辐照窗口，利于结构设计，同时利用光纤数值孔径保证散射的半导体激光导入与散射输出；遮光罩的作用在于能够使光纤与半导体激光管的对接能够形成一个间隙隔离对接，该间隙隔离的作用能够降低反射激光对半导体激光管发射功率的影响，使半导体激光管发射功率不因装配结构而引起降低。在半导体激光管与光纤无间隙隔离对接情况下，由于光纤端面会有反射光产生，反射光射入激光管内被PD接收，PD的作用是稳定LD激光功率向APC提供反馈信号，由于PD接收到激光管外逆向射入的反射激光，会产生一个错误信号，使PD激光功率有一个下降，其下降幅度可达5％以上，采用光纤与半导体激光管的间隙隔离对接技术，可避免治疗头结构设计对半导体激光管发射功率引起下降。 

所述的激光窗口罩套于光导纤维上，安装在外壳的前端，其出光口形状及尺寸采用安全辐照功率密度设计、激光发散照射光斑设计，提供激光辐照的安全控制。由于治疗头激光辐照为发散照射，最大激光辐照功率密度为出光口辐照光斑功率密度，此光斑功率密度应低于相关规范规定的安全辐照功率密度，采用对光纤直径、光纤数值孔径、光纤端面与出光口距离、激光窗口罩上出光口张角、出光口直径选配控制，实现控制出光口安全辐照功率密度目的。 

所述的外壳采用绝缘材料和进行电磁兼容防静电设计，用于防止静电骚扰导致激光功率衰减和激光器损坏。 

所述的鼻夹装置包括鼻夹橡胶头、鼻夹杆、鼻夹支架、弹簧、螺钉，鼻夹 支架装于外壳上，鼻夹杆装于鼻夹支架上，通过螺钉固定，弹簧使鼻夹杆处于夹紧状态，鼻夹杆前端装有鼻夹橡胶头；鼻夹装置用于在鼻翼上能够舒适地悬挂固定治疗头。 

所述的电源导线为屏蔽导线，其连接的插头为USB插头，提供电磁兼容屏蔽保护，保证供电传输的可靠性。 

本实用新型提供的半导体激光治疗仪的治疗头具有的有益效果为： 

1、根据半导体激光管功率、温度曲线，治疗头采用热平衡温度设计热稳定导热装置，使之满足医用电气设备气候环境分组温度要求，保证治疗头有宽范围的使用温度，有稳定的激光功率输出和可靠的使用寿命。 

2、治疗头采用防静电设计，满足医疗器械电磁兼容静电抗扰度要求，消除了静电对半导体激光管的损伤破坏，以及对治疗仪主机的影响，确保治疗头在静电环境下使用的可靠性和安全性。 

3、对治疗头激光出光口采用安全辐照功率密度设计、激光发散照射光斑设计，提供激光辐照的安全控制，使治疗头不仅具有稳定性、可靠性，而且更具治疗的安全性，能更好地满足激光临床治疗的要求。 

4、光纤与激光管的对接采用间隙隔离对接技术，可防止反射激光对半导体激光管中PD影响所导致的激光发射功率下降。避免治疗头结构设计对半导体激光管发射功率的影响。 

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构原理图。 

图2为本实用新型实施例的光导纤维与激光管间隙隔离对接和出光口安全设计控制结构原理图。 

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型实施例。 

如图1所示，治疗头包括鼻夹橡胶头(1)、鼻夹杆(2)、鼻夹支架(3)、螺钉(4)、弹簧(5)、外壳(6)、散热管(7)、压套(8)、压盘(9)、激光窗口罩(10)、光导纤维(11)、遮光罩(12)、半导体激光管(13)、定位套(14)、导热垫片(15)、后盖(16)、电源导线(17)、USB插头(18)。 

如图1所示，半导体激光管(12)激光波长为630～670nm，工作温度选用满足医用电气设备气候环境分组要求，选用PD电流曲线与APC驱动电路匹配。 

如图1所示，热稳定导热装置包括定位套(14)、导热垫片(15)、散热管(7)。定位套(14)用于安装半导体激光管(13)，导热垫片(15)用于导出激光管热量，散热管(7)通过与定位套(14)的螺纹连接将激光管(13)、导热垫片(15)压紧，激光热量被充分导出，传导至散热管，散热管散热面依据医疗器械环境分组、热平衡工作温度、散热系数计算而得，构成热稳定导热装置，控制半导体激光管的工作温度。 

如图1所示，封装定位装置包括压盘(9)和后盖(16)，用于将热稳定导热装置压紧定位在外壳的套筒中。 

如图1所示，光导传输装置包括光导纤维(11)和遮光罩(12)。光导纤维(11)安装在外壳(6)前端的套管中，将激光管发射的激光传导输出，遮光罩(12)用于方便光纤与半导体激光管的偶合，防止接口激光泄漏，同时，遮光罩的作用还在于能够使光纤与半导体激光管的对接能够形成一个间隙隔离对接。采用光纤光导传输设计，使激光器远离激光辐照窗口，利于结构设计，同时利用光纤数值孔径保证散射的半导体激光导入与散射输出。 

如图1所示，激光窗口罩(10)套于光导纤维(11)上安装在外壳(6)的前端。 激光窗口罩提供安全出光口控制和安全激光光斑。 

如图1所示，外壳(6)采用绝缘材料和进行电磁兼容防静电设计，用于防止静电骚扰导致激光功率衰减和激光器损坏。 

如图1所示，鼻夹装置包括鼻夹橡胶头(1)、鼻夹杆(2)、鼻夹支架(3)、螺钉(4)、弹簧(5)。鼻夹杆(2)装于鼻夹支架(3)上，通过螺钉(4)固定，弹簧(5)使鼻夹杆(2)处于夹紧状态，鼻夹杆(2)前端装有鼻夹橡胶头(1)，用于在鼻翼上悬挂固定治疗头。 

如图1所示，电源导线(17)为屏蔽导线，其连接的插头为USB插头(18)，提供电磁兼容屏蔽保护，保证供电传输的可靠性。 

如图2所示，激光管与光导纤维为间隙隔离对接，其间隙为e，该间隙的作用能够消除反射激光对半导体激光管发射功率的影响，使半导体激光管发射功率不因装配结构而引起降低。 

如图2所示，激光窗口罩出光口角度为a，出光口光斑直径为b，光导纤维直径为c，光纤端面距出光口端面距离为d，通过对尺寸a、b、c、d的设计控制，实现治疗头提供安全出光口控制和安全激光光斑，确保激光输出无危险辐照截面，为临床治疗激光辐照的提供安全控制。 

Claims (3)

1.一种半导体激光治疗仪的鼻腔照射治疗头，包括半导体激光管、热稳定导热装置、封装定位装置、光导传输装置、激光窗口罩、外壳、鼻夹装置、电源导线；所述的热稳定导热装置包括定位套(14)、导热垫片(15)、散热管(7)，定位套(14)用于安装半导体激光管(13)，散热管(7)通过与定位套(14)的螺纹连接将激光管(13)、导热垫片(15)压紧；所述的封装定位装置包括压盘(9)和后盖(16)，压盘(9)将热稳定导热装置压紧定位在外壳(6)的套筒内，并通过后盖(16)将热稳定导热装置封装在外壳(6)的套筒内；所述的光导传输装置包括光导纤维(11)和遮光罩(12)，光导纤维(11)安装在外壳(6)前端的套管中，遮光罩(12)装于外壳(6)的套筒内，于光导纤维(11)与半导体激光管(13)之间；所述的激光窗口罩(10)套于光导纤维(11)上，安装在外壳6的前端；所述的鼻夹装置包括鼻夹橡胶头(1)、鼻夹杆(2)、鼻夹支架(3)、螺钉(4)、弹簧(5)，鼻夹支架(3)装于外壳(6)上，鼻夹杆(2)装于鼻夹支架(3)上，通过螺钉(4)固定，弹簧(5)使鼻夹杆(2)处于夹紧状态，鼻夹杆(2)前端装有鼻夹橡胶头(1)；所述的电源导线(17)为屏蔽导线，其连接的插头为USB插头(18)。

2.如权利要求书1所述的半导体激光治疗仪的鼻腔照射治疗头，其特征在于，所述的半导体激光管(13)激光波长为630～670nm，工作温度满足医用电气设备气候环境分组要求，PD电流曲线与APC驱动电路匹配。

3.如权利要求书1所述的半导体激光治疗仪的鼻腔照射治疗头，其特征在于，所述的激光窗口罩(10)采用出光口光斑直径(b)安全辐照功率密度设计。 

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