CN201832290U

CN201832290U - 双波长光疗仪

Info

Publication number: CN201832290U
Application number: CN2010205514920U
Authority: CN
Inventors: 孙大伟; 蒋文琦
Original assignee: B&W Tek Optoelectronics Shanghai Co Ltd
Current assignee: B&W Tek Optoelectronics Shanghai Co Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2020-09-30

Abstract

本实用新型公开了一种双波长光疗仪，包括两个红外激光器、合波器、输出手柄、控制单元，两个激光器的输出端分别连接合波器的输入端，合波器的输出端连接输出手柄；控制单元分别连接两个激光器。本实用新型采用两种激光器产生不同波长的激光，其中810nm的激光易为生物组织中的血红蛋白和黑色素成分所吸收，而980nm的激光易为生物组织中的水分所吸收。利用控制器根据待治疗生物组织的构成和相应光学特性，调节所述激光器的光功率、工作模式(连续模式或脉冲模式)和持续时间等参数以取得最佳的治疗效果。

Description

双波长光疗仪

技术领域

本实用新型涉及一种医疗设备，具体涉及一种双波长光疗仪。

背景技术

光线疗法(光疗)是指利用可见光、紫外光、和/或红外光对生物组织进行治疗的方法。治疗光线的作用包括消毒、消炎、促进微循环、促进细胞生长、促进三磷酸腺苷(ATP)的合成、增加酶的活性、促进纤维细胞中胶原的合成等。光线疗法的典型应用包括促进伤口愈合、缓解疼痛、治疗软组织损伤和肌肉拉伤、治疗褥疮、及光子嫩肤等。

光线疗法的效果受到多种因素的影响，例如光源的参数，如波长、功率密度、工作模式(连续模式或脉冲模式)、治疗时间等，以及待治疗生物组织的光学特性，如吸收系数、散射系数、折射率等。而后者又受到治疗对象的肤色、年龄、体质以及待治疗组织的部位等影响。

不恰当的光源参数往往使光线疗法的效果大打折扣，甚至对生物组织造成损伤。因此为了取得最佳的治疗效果，就需要根据治疗对象的特性对光源的参数进行调节。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种双波长光疗仪，它可以根据治疗对象的光学特性，对光源的参数进行调节，以取得最佳的治疗效果。

为解决上述技术问题，本实用新型双波长光疗仪的技术解决方案为：

包括两个红外激光器、合波器、输出手柄、控制单元，两个激光器的输出端分别连接合波器的输入端，合波器的输出端连接输出手柄；控制单元分别连接两个激光器。

进一步，还包括一可见光激光器，所述可见光激光器的输出端连接合波器的输入端，可见光激光器同时连接控制单元。所述可见光激光器的波长为630±10nm。

进一步，还包括一光学传感器，控制单元连接所述光学传感器。所述光学传感器是一个红外相机或红外光谱分析仪。

所述输出手柄包括连接光波导的光学透镜。

所述两个红外激光器的波长分别为980±10nm、810±10nm。

所述合波器为多个光纤，所述多个光纤的输出端捆绑在一起；或者所述合波器包括多个输出端捆绑在一起的输入光纤、光学元件、输出光纤，光学元件设置于输入光纤与输出光纤之间；或者所述合波器为光纤合波器；或者所述合波器为薄膜滤波型波分复用器；或者所述合波器为二向色镜。

所述两个红外激光器的工作模式为连续模式或脉冲模式。

所述两个红外激光器为半导体激光器。

本实用新型可以达到的技术效果是：

本实用新型采用两种激光器产生不同波长的激光，其中810nm的激光易为生物组织中的血红蛋白和黑色素成分所吸收，而980nm的激光易为生物组织中的水分所吸收。利用控制器根据待治疗生物组织的构成和相应光学特性，调节所述激光器的光功率、工作模式(连续模式或脉冲模式)和持续时间等参数以取得最佳的治疗效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1是本实用新型双波长光疗仪的结构示意图；

图2a至图2e是本实用新型采用不同结构的合波器合并不同波长激光的示意图。

图中附图标记说明：

101为980nm红外激光器， 102为810nm红外激光器，

103为630nm可见光激光器， 104为合波器，

105为输出手柄， 106为控制单元，

107为光学传感器， 108为治疗对象，

201为输出端捆绑在一起的多个光纤，

202为输入光纤， 203为光学元件，

204为输出光纤， 205为光纤合波器，

206为薄膜滤波型波分复用器，207为二向色镜。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型双波长光疗仪，包括一个波长在980nm左右的红外激光器101、一个波长在810nm左右的红外激光器102、合波器104、输出手柄105和控制单元106；合波器104的输入端分别连接激光器101和激光器102，以将二者的输出光合并；输出手柄105连接合波器104的输出端，该输出手柄105可包括透镜、波导等光学元件，以控制输出光的尺寸和发散角；控制单元106分别连接激光器101和激光器102，以根据治疗对象108的光学特性调节两个激光器的参数；

本实用新型还包括一个波长在630nm左右的可见光激光器103，可见光激光器103产生的激光通过合波器104与红外激光器101和102产生的激光合并在一起用于指示红外激光器的输出；

合波器104可采用多种形式将不同波长的激光合并在一起形成共同的输出。

如图2a所示，各激光器的输出首先耦合到光纤201中，再将各光纤的输出端捆绑在一起，形成共同的输出；

如图2b所示，各激光器的输出首先耦合到输入光纤202中，再通过一光学元件(如透镜)203将各光纤的输出耦合到一具有较大芯径的输出光纤204中，形成共同的输出；

如图2c所示，各激光器的输出λ1、λ2、λ3通过一光纤合波器205合并在一起，形成共同的输出；

如图2d所示，各激光器的输出λ1、λ2、λ3通过一薄膜滤波型波分复用器206合并在一起形成共同的输出；

如图2e所示，各激光器的输出λ1、λ2通过一个二向色镜207合并在一起形成共同的输出。

本实用新型还包括一个光学传感器107，用于测量治疗对象108的光学特性，并取得一个测量结果；控制单元106连接光学传感器107，以根据其测量结果调节所述980nm激光器101和810nm激光器102的参数；

该光学传感器107可以是一个红外相机或红外光谱分析仪，用于分析目标生物组织在治疗激光波长(980nm和810nm)的吸收、反射和散射等光学特性；

激光器101、102和103通常采用半导体激光器，其中980nm激光器101和810nm激光器102的输出功率范围为0～10瓦(W)，630nm激光器103的输出功率为＜5毫瓦(mW)；激光器101和102可以工作在连续(CW)模式，或通过直接调制或外部调制使其工作在脉冲模式；

激光器101和102的参数包括光功率、工作模式(连续模式或脉冲模式)和持续时间等；当其工作在脉冲模式时，激光器的参数还包括脉冲宽度、重复频率和占空比等。

本实用新型的工作原理如下：

首先根据治疗对象108的肤色、年龄、体质以及待治疗组织的部位等因素，估算不同波长的激光在生物组织中的吸收系数和散射系数等光学特性。

其中治疗对象的年龄、体质和待治疗组织的部位会影响治疗对象的皮肤厚度、皮肤密度、以及组织中肌肉和脂肪的构成，这进一步影响到激光在组织中的穿透深度和散射损耗；治疗对象的肤色反映了皮肤组织中色素(如黑色素、血红蛋白、水分等)的含量，由于不同波长的激光会被组织中的不同成分所吸收，例如，980nm波长的激光易为生物组织中的水分所吸收，而810nm波长的激光易为生物组织中的血红蛋白和黑色素成分所吸收，这一因素影响到激光在组织中的吸收系数；待治疗组织的部位影响到所需的激光穿透深度，例如治疗皮肤水肿所需的穿透深度就远小于治疗肌肉拉伤所需的穿透深度，治疗四肢所需的激光功率也不同于治疗躯干所需的激光功率。

基于上述因素，操作者可判断需采用何种激光参数(波长、功率、工作模式(连续模式或脉冲模式)、持续时间等)才能取得最佳的治疗效果，进而通过控制单元106相应调节980nm激光器101和810nm激光器102的参数以优化光疗程序；此外，通过输出手柄105控制输出光的尺寸、发散角和工作距离，可辅助调节照射到生物组织表面的激光功率密度。

上述优化过程可通过控制单元106自动完成，以提高该光疗仪的易用性。在这种情况下，操作者只需输入治疗对象108的肤色、年龄、体质以及待治疗组织的部位等特征，控制单元106就可根据输入的信息及预先设计好的程序计算出最佳的激光参数，并相应调节激光器101和102以取得最佳的治疗效果。

对激光参数的优化可在光学传感器107的辅助下完成，该光学传感器可以是一个红外相机或红外光谱分析仪，用于分析目标生物组织在治疗激光波长(980nm和810nm)的吸收、反射和散射等光学特性；通过编程，控制单元106可以根据光学传感器107的分析结果，自动调节980nm激光器101和810nm激光器102的参数，以完成对光疗程序的优化。

激光器101和102产生的激光被待治疗生物组织吸收后，产生一系列光化学反应，以调节生物组织中三磷酸腺苷(ATP)、活性氧自由基和一氧化氮的合成及活性；这些光化学反应产生以下治疗效果：(一)促进白细胞的活性；(二)加速巨噬细胞活性，生长因子分泌和胶原合成；(三)促进血管重建和微循环；(四)增加成纤维细胞数量和促进胶原蛋白的生成；(五)加速上皮细胞再生，加速伤口愈合；(六)促进生长DNA合成；(七)促进细胞增殖和分化。

与现有的光疗仪相比，本实用新型能够根据治疗对象的特征，调节激光波长、激光功率、工作模式(连续模式或脉冲模式)、治疗时间等参数以取得最佳的光疗效果。本实用新型还可采用更多个不同波长(包括可见光、紫外光、或红外光)的激光器以进一步增强其适用性。

本实用新型用于对治疗对象进行光疗。

Claims

1.一种双波长光疗仪，其特征在于：包括两个红外激光器、合波器、输出手柄、控制单元，两个激光器的输出端分别连接合波器的输入端，合波器的输出端连接输出手柄；控制单元分别连接两个激光器。

2.根据权利要求1所述的双波长光疗仪，其特征在于：还包括一可见光激光器，所述可见光激光器的输出端连接合波器的输入端，可见光激光器同时连接控制单元。

3.根据权利要求1所述的双波长光疗仪，其特征在于：所述可见光激光器的波长为630±10nm。

4.根据权利要求1或2所述的双波长光疗仪，其特征在于：还包括一光学传感器，控制单元连接所述光学传感器。

5.根据权利要求4所述的双波长光疗仪，其特征在于：所述光学传感器是一个红外相机或红外光谱分析仪。

6.根据权利要求1所述的双波长光疗仪，其特征在于：所述输出手柄包括连接光波导的光学透镜。

7.根据权利要求1所述的双波长光疗仪，其特征在于：所述两个红外激光器的波长分别为980±10nm、810±10nm。

8.根据权利要求1所述的双波长光疗仪，其特征在于：

所述合波器为多个光纤，所述多个光纤的输出端捆绑在一起；

或者所述合波器包括多个输出端捆绑在一起的输入光纤、光学元件、输出光纤，光学元件设置于输入光纤与输出光纤之间；

或者所述合波器为光纤合波器；

或者所述合波器为薄膜滤波型波分复用器；

或者所述合波器为二向色镜。

9.根据权利要求1所述的双波长光疗仪，其特征在于：所述两个红外激光器的工作模式为连续模式或脉冲模式。

10.根据权利要求1所述的双波长光疗仪，其特征在于：所述两个红外激光器为半导体激光器。