CN221008012U - 一种环形光束交联照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种环形光束交联照明系统，包括光源系统、光源光纤连接器、光纤系统和投影系统，所述光源光纤连接器两端分别连接所述光源系统与所述光纤系统，所述光纤系统的输出端连接所述投影系统，所述光源系统将所发射的均匀光束通过所述光源光纤连接器入射到所述光纤系统，所述光纤系统将光束整形成环形排布的光束后输出光斑，所述投影系统将所述光纤系统射出的光束汇聚后进行照射。本实用新型采用上述一种环形光束交联照明系统，光斑大小可调节，可以照射n环光束或者任意一环或几环光束，不会照射到未发生病变的区域，每一环照明光束强度可调节，每一环的照射强度可以不同，能够进行强度差异化照射以达到精准治疗。

Description

一种环形光束交联照明系统

技术领域

本实用新型涉及光化学交联领域，尤其涉及一种环形光束交联照明系统。

背景技术

圆锥角膜和角膜膨隆是严重影响视力的眼病，随着角膜屈光手术的增多和诊断技术的提高，这类疾病的临床出现率越来越高，已成为眼科的研究热点之一。光化学交联是利用核黄素(即维生素B₂)作为光敏剂配合UV光照射治疗进展性圆锥角膜、准分子屈光术后角膜膨隆以及眼表感染等疾病的一种治疗方法。一般情况下，圆锥角膜者的角膜抗张力会下降近40％；而光化学交联能够使角膜纤维的生物“坚韧”性增加3倍。光化学交联的本质是纤维蛋白等大分子间物理化学连接的增强，产生大分子聚合作用，使目标材料变得更为坚硬。

角膜光化学交联是利用核黄素作为光敏剂配合UV光照射治疗进展性圆锥角膜和角膜膨隆的一种治疗方法，但照射过程存在以下几个问题：(1)照明光斑大小不可调，对于角膜的全照射会影响没有发生病变区域的状态，对病人造成极大的不适，从而影响治疗效果；(2)角膜上每一环的曲率不同，需要的照明光斑强度不同，不能进行强度差异化照射以达到精准治疗；(3)光源选择过于单一，增加治疗当中对患者和医生的伤害；(4)角膜特定区域内光斑光密度不均匀；(5)照明光源距离角膜太近，造成角膜附近大量热量积累，从而影响治疗效果。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种角膜治疗照明光束，大大提高治疗的效果和效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种环形光束交联照明系统，包括光源系统、光源光纤连接器、光纤系统和投影系统，所述光源光纤连接器两端分别连接所述光源系统与所述光纤系统，所述光纤系统的输出端连接所述投影系统，所述光源系统将所发射的均匀光束通过所述光源光纤连接器入射到所述光纤系统，所述光纤系统将光束整形成环形排布的光束后输出光斑，所述投影系统将所述光纤系统射出的光束汇聚后进行照射。

优选的，所述光源系统包括光源、控制电路板、匀光片、光学透镜；所述控制电路板与所述光源相连接，所述光源的出射端依次间隔设置所述匀光片与所述光学透镜。

优选的，所述光源的数量为6-14个。

优选的，所述光源为LED光源或激光光源中的一种，所述光源与所述控制电路板构成光源电路且所述控制电路板控制所述光源的启闭与光照强度。

优选的，所述光纤系统外附热缩管并内含3n(n-1)+1根光纤，所述光纤逐层排布为环形，所述光纤的输入端为分支端、输出端为集束端，分支端光纤以环形进行分支且每一环所述光纤连接一个所述光源，集束端光纤将光束输出并投射至所述投影系统，输出的各环形光束之间连续无间隔。

优选的，所述光源系统内置集成的风冷散热装置，所述风冷散热装置外部设有壳体，所述壳体内部设有风扇、流道和散热器，所述风扇与所述散热器分别位于所述壳体内两端，所述流道位于所述风扇与所述散热器之间且所述流道两端对准所述风扇与所述散热器。

优选的，所述壳体靠近所述风扇与所述散热器的两侧开设散热孔，所述散热器一侧通过所述壳体紧靠所述光源系统，所述风扇对准所述散热器进行吹风。

优选的，所述投影系统包括内层投影透镜和外层角膜接触镜，所述投影系统侧面设有含氧核黄素供给装置。

优选的，所述核黄素供给装置包括进液瓶、进液导管、出液导管以及出液瓶，所述进液导管一端连接所述进液瓶，另一端连接所述投影系统；所述出液导管一端连接所述投影系统，另一端连接所述出液瓶。

优选的，所述进液导管处安装快速插拔式密封插座。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)照明光斑大小可调节，可以照射n环光束或者任意一环或几环光束，不会照射到未发生病变的区域；

(2)每一环照明光束强度可调节，每一环的照射强度可以不同，能够进行强度差异化照射以达到精准治疗；

(3)因人眼曲率也是环形排布，环形光束不连续会导致角膜某些区域照射不到，且有光及无光交界处会有潜在的风险产生，本实用新型采用连续环形照明光束，可与人眼曲率完美匹配且无间断；

(4)光源可以选择波长为365nm的UV光，也可以选择其它波长的照明光束，可以引入可见光实现定位等功能；

(5)照明光源与角膜距离超过1.5m，同时增加了光源散热系统，不会造成角膜附近大量热量积累；

(6)成本低，结构简单。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为人体眼部结构示意图；

图2为石英光纤在不同波长下的衰减图；

图3为石英光纤设计图纸；

图4为供氧装置及核黄素供给装置结构示意图；

图5为石英光纤产生环形光束的照明系统。

附图标记：

1-角膜；2-虹膜；3-晶状体；4-巩膜；5-视网膜；6-玻璃体；7-进液导管；8-出液导管；9-光纤；10-投影系统；11-光源；12-匀光片；13-光学透镜；14-分支端光纤；15-集束端光纤；16-投影透镜；17-角膜接触镜；18-光源光纤连接器。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。

除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

实施例

一种环形光束交联照明系统，如图5，包括光源系统、光源光纤连接器18、光纤系统和投影系统10，光源光纤连接器18两端分别连接光源系统与光纤系统，光纤系统的输出端连接投影系统10。光源系统将所发射的均匀光束通过光源光纤连接器18入射到光纤系统，光纤系统将光束整形成环形排布的光束后输出光斑，投影系统10将光纤系统射出的光束汇聚后照射到人眼。其中光源系统向光纤系统提供7个能量连续可调的光。如图1，人体眼部结构包括角膜1、虹膜2、晶状体3、巩膜4、视网膜5、玻璃体6。

光源系统包括光源11、控制电路板、匀光片12、光学透镜13；控制电路板与光源11相连接，光源11的出射端依次间隔设置匀光片12与光学透镜13，控制电路板与光源11相连接，光源11为LED光源或激光光源中的任意一种且数量为6-14个。本方案中光源11设置7个，既能够完全覆盖角膜，又能达到角膜交联所要求的功率。数量太少，功率不够；数量过多，排布容易变形。光源11与控制电路板构成光源电路，控制电路板用于控制光源11的启闭并实时调节光源11强度。匀光片12用于形成均匀的光，光学透镜13用于调节光斑的尺寸。

光纤系统外附热缩管并内含3n(n-1)+1根光纤9，本方案中设置127根光纤9，光纤9为紫外石英光纤，在365nm光束照射的情况下，能量损失小于80db/km，单根光纤9直径为192/200μm、光纤9总直径2.6mm，数值孔径NA＝0.22，光纤9总长1500mm。光纤9逐层排布为环形，光纤9的输入端为分支端、输出端为集束端。分支端光纤14以环形进行分支且每一环光纤9连接一个光源，分支端光纤14的每环光纤9按圆圈分纤，分别做SMA905插芯，共7个，通过光源光纤连接器18分别连接7个光源11；集束端光纤15排纤为正圆，共7圈，每圈分别为1根、6根、12根、18根、24根、30根、36根，集束端光纤15将光束输出并投射至投影系统10。

根据照射到人眼的区域，7个光源11可以开启任意一个或者几个，还可以调节光源11的强度进而改变光纤9中的光强，因7个光源11连续排布，可以照射到人眼角膜1的任意一环，并且适应人眼曲率，输出的各环形光束之间连续无间隔并且无照射死角。

上述光纤系统中形成环形光束的原理为：光纤系统中的光纤9逐层排布为环形，根据光纤9的全反射原理，每根光纤9中的光在光纤9中传播时互不干扰，无论入射端如何排布，集束端所射出的光始终保持环形排布，将分支端的每一环光纤9连接一个LED光源11，可以控制光纤9任意一环光的亮暗，光纤9射出的光束通过投影系统中的投影透镜16，射出环形排布的光斑。

光源系统内置集成的风冷散热装置，风冷散热装置是利用空气的受迫流动对目标系统进行冷却的装置，7个LED光源11对应7个风冷散热装置。风冷散热装置外部设有壳体，壳体内部设有风扇、流道和散热器，风扇与散热器分别位于壳体内两端，流道位于风扇与散热器之间且流道两端对准风扇与散热器。壳体靠近风扇与散热器的两侧开设散热孔，散热器一侧通过壳体紧靠于光源系统，光源系统工作中散发热量，散热器具备良好的导热性，能够吸收光源系统中所产生的热量。风扇通过流道对准散热器吹风，热量随着风从散热孔散出，便于散热器的热量及时排出。

投影系统，如图5，包括内层投影透镜16及外层角膜接触镜17。其中投影透镜16用于汇聚光纤9出射的发散光，投影透镜16直径为3mm，焦距为2mm，投影透镜16距离光纤9出射端口2.4mm，投影透镜16距离眼睛12mm，调节出射光的位置及尺寸，以调节投影透镜16与光纤9的距离。角膜接触镜17用于与人眼接触以实现眼动追踪，当人眼移动时，角膜接触镜17随人眼移动，光纤9跟投影透镜16跟随移动。传统交联都需要固定人眼，本光照系统中光源11会随着角膜接触镜17位置的改变而移动到相应的位置，因此交联时无需固定人眼，甚至人可以采用各种姿势，可以坐着交联、躺着交联、侧身交联等。

投影系统侧面设有含氧核黄素供给装置，如图4。核黄素供给装置包括进液瓶、进液导管7、出液导管8以及出液瓶，进液导管7一端连接进液瓶，另一端连接投影系统；出液导管8一端连接投影系统，另一端连接出液瓶。核黄素通过进液导管7进入投影系统，从出液导管8流出。进液导管7处安装快速插拔式密封插座，使用时只需将核黄素供给设备的接头插入插孔内，即可供核黄素，并可靠地保证密封；不用时，可以拔下核黄素供给设备的接头，也可关闭手动阀门。

因此，本实用新型采用上述一种环形光束交联照明系统，照明光斑大小可调节，可以照射n环光束或者任意一环或几环光束，不会照射到未发生病变的区域，每一环照明光束强度可调节，每一环的照射强度可以不同，能够进行强度差异化照射以达到精准治疗，因人眼曲率也是环形排布，环形光束不连续会导致角膜某些区域照射不到，且有光及无光交界处会有潜在的风险产生，本实用新型采用连续环形照明光束，可与人眼曲率完美匹配且无间断，光源可以选择波长为365nm的UV光，也可以选择其它波长的照明光束，可以引入可见光实现定位等功能，照明光源与角膜距离超过1.5m，增加了光源散热系统，不会造成角膜附近大量热量积累。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种环形光束交联照明系统，其特征在于：包括光源系统、光源光纤连接器、光纤系统和投影系统，所述光源光纤连接器两端分别连接所述光源系统与所述光纤系统，所述光纤系统的输出端连接所述投影系统，所述光源系统将所发射的均匀光束通过所述光源光纤连接器入射到所述光纤系统，所述光纤系统将光束整形成环形排布的光束后输出光斑，所述投影系统将所述光纤系统射出的光束汇聚后进行照射。

2.根据权利要求1所述的一种环形光束交联照明系统，其特征在于：所述光源系统包括光源、控制电路板、匀光片、光学透镜；所述控制电路板与所述光源相连接，所述光源的出射端依次间隔设置所述匀光片与所述光学透镜。

3.根据权利要求2所述的一种环形光束交联照明系统，其特征在于：所述光源的数量为6-14个。

4.根据权利要求2所述的一种环形光束交联照明系统，其特征在于：所述光源为LED光源或激光光源中的任意一种，所述光源与所述控制电路板构成光源电路且所述控制电路板控制所述光源的启闭与光照强度。

5.根据权利要求1所述的一种环形光束交联照明系统，其特征在于：所述光纤系统外附热缩管并内含3n(n-1)+1根光纤，所述光纤逐层排布为环形，所述光纤的输入端为分支端、输出端为集束端，分支端光纤以环形进行分支且每一环所述光纤连接一个所述光源，集束端光纤将光束输出并投射至所述投影系统，输出的各环形光束之间连续无间隔。

6.根据权利要求1所述的一种环形光束交联照明系统，其特征在于：所述光源系统内置集成的风冷散热装置，所述风冷散热装置外部设有壳体，所述壳体内部设有风扇、流道和散热器，所述风扇与所述散热器分别位于所述壳体内两端，所述流道位于所述风扇与所述散热器之间且所述流道两端对准所述风扇与所述散热器。

7.根据权利要求6所述的一种环形光束交联照明系统，其特征在于：所述壳体靠近所述风扇与所述散热器的两侧开设散热孔，所述散热器一侧通过所述壳体紧靠所述光源系统，所述风扇对准所述散热器进行吹风。

8.根据权利要求1所述的一种环形光束交联照明系统，其特征在于：所述投影系统包括内层投影透镜和外层角膜接触镜，所述投影系统侧面设有含氧核黄素供给装置。

9.根据权利要求8所述的一种环形光束交联照明系统，其特征在于：所述核黄素供给装置包括进液瓶、进液导管、出液导管以及出液瓶，所述进液导管一端连接所述进液瓶，另一端连接所述投影系统；所述出液导管一端连接所述投影系统，另一端连接所述出液瓶。

10.根据权利要求9所述的一种环形光束交联照明系统，其特征在于：所述进液导管处安装快速插拔式密封插座。