CN2684782Y - 大功率半导体激光综合治疗仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大功率半导体激光综合治疗仪，由半导体激光发生器、热电制冷器、散热器、电源单元、触摸屏、打印机、脚踏控制器、光纤和外壳等构成；激光发生器安装于散热器上面，二者之间插入热电制冷器；激光发生器由激光源、准直器、整形器、耦合输出器和指示光组成；电源单元由控制电路板、单片机，开关电源和温控仪表组成；激光发生器、散热器、触摸屏、打印机和脚踏控制器分别通过导线与电源相连。本实用新型具有无液冷、光电转换变高、体积小巧、易于操作、便于维护、适宜于工业化批量生产等优点，可广泛用于整容、美容、医院外科手术，尤其适用于小型医院和野外进行手术等领域。

Description

大功率半导体激光综合治疗仪

                      技术领域

本实用新型涉及激光医疗器械技术领域，特别涉及一种大功率半导体激光综合治疗仪。

                      背景技术

众所周知，激光是一种新型光源，具有单色性好，相干性好，方向性强，能量密度高等特点。由于这些特点，使激光能够与生物组织产生独特的热效应、压力效应、光热效应和电磁效应。研究人员发现，这些效应能够在治疗某些疾病，如耳鼻喉科、外科、皮肤科、泌尿科、口腔科、妇科、骨科疾病等方面具有很好的疗效，而这种新的治疗方法又具有非接触，非流血的手术特点。因此，激光治疗技术得到了迅速发展。随之，在市场上涌现出各种类型、不同功能的激光治疗仪。在现有技术中，比较常见的有大功率(≥10W)固体激光器治疗仪，该治疗仪有一定优点，一般疾病治疗效果良好，得到一些医疗部门认可。但是，这类固体激光器治疗仪，由于在技术设计和选用相关器件方面的局限性，致使该治疗仪存在若干不足。其设计原理如图1所示：激光器1安装在冷却器2上，冷却器2通过水管与冷却水箱3相连，激光器的工作状态由激光电源4控制，激光通过光纤5输出。激光器1工作时产生激光同时产生大量热量，这些热量必须用外接冷却水箱3内的水才能带走，因而使治疗仪体大笨重搬运不便，光电转换效率较低，需要经常更换相关备件。例如灯泵浦固体机激光治疗仪，作为灯泵浦源的闪光灯的寿命仅为300小时左右，激光器工作1～2周时间即要对其更换；可选激光输出波长比较少，仅有1064nm、532nm等少数波长可选，难于满足特殊病症治疗方案对特定波长激光的要求，因此，限制了其应用推广的范围。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服现有技术的缺陷，弥补不足，提供一种无液冷、光电转换效率高，能满足不同疾病治疗需在的大功率半导体激光综合治疗仪。

为了实现上述目的，本实实新型所称的大功率半导体激光综合治疗仪的技术方案是这样的：它由半导体激光发生器6、热电制冷器7、散热器8、电源9(或称电源单元)、触模屏10、打印机11、脚踏控制器12、光纤13、外壳23、光纤支撑架25、脚踏控制器接口26和外接电源插口27等构成。其特征是，激光发生器6安装在散热器8的上面，在激光发生器6与散热器8之间插入热电制冷器7。激光发生器6由激光源(即二极管激光器)以及在光束传播方向上依次设置的准直器15、指示光18、光束整形器16和耦合输出器17组成，激光的出射由脚踏控制器12进行控制，最后由光纤13输出激光。二极管激光器是一种能够在半导体P-N结之间形成粒子反转，通过电子空穴复合发光，从而产生激光的二极管；这种激光器的特征是光电转换效率高，可达50％以上，寿命长(可达1万小时)，体积小，可选择的波长多，用于医疗的二极管激光器的波长一般选取810nm和940nm，本治疗仪所称的二极管激光器选用810nm和940nm。准直器是一种将二极管激光器发射的激光进行准直的器件，是一种相互垂真的柱面透镜组成的准直模块，经准直后二极管输出激光变成在横向和纵向近似准直的条形光。光束整形器用于将准直的条形光进行整形，使得激光具有良好的聚焦，耦合性能。耦合输出器是一种与输出光纤接口的器件，用于将通过整形器整形后的激光耦合进入光纤。指示光是一种红色半导体激光，帮助操作者对手术位置精确定位，电源9(电源单元)由单片机19、控制电路板20、开关电源21和温控仪表22通过导线连接组成；单片机19是本实用新型的控制中枢，其作用是对激光发生器的工作方式，状态进行监控，控制电路板20的作用是将单片机19的控制信号转化为开关电源能够执行命令，控制激光发生器6的工作，同时将激光发生器6的工作状态参数转化为单片机19能够接受的反馈的信号，开关电源21的作用是为激光器和热电制冷器供电，其供电功率大小受单片机19和温控仪表22的控制；温控仪表是一种具有比例、积分、微分调节(PID控制)功能的温度控制单元，该单元能够自动将激光发生器设定的温度和实际温度进行比较、计算、输出相应控制信号，实时地控制开关电源对热电制冷器的制冷功率，通过制冷作用，将激光发生器工作时产生的热量传递至散热器，散发到空气中，维持激光发生器的工作温度不变(维持在较低的工作温度范围)，延长激光器的工作寿命。激光发生器6、散热器8、触摸屏10，打印机11和脚踏控制器26分别通过导线与电源单元9相连。触摸屏安装在外壳23正面的上部，打印机安装在外壳23的顶面中央部位，外壳23的顶面右侧安装有光纤支撑架25，脚踏控制器26安装在主机制的外部并通过脚踏控制器26接口与电源9相连，外壳23的左右侧面均开有通风孔24。

所说大功率半导体激光综合治疗仪具有设计新颖、工艺规范、结构紧凑、无液态制冷系统、光电转换效率高、体积小、重量轻、携带方便、操作简便、易于维护、安全系数高，适宜于工作化批量生产等特点。本实用新型可广泛用于激光美容，激光医疗等领域，适宜于美容院和各类型医院，尤其适宜于小型医院和野外进行手术。

                        附图说明

图1：现有固体激光治疗仪原理结构示意图；

图2：大功率半导体激光综合治疗仪原理结构示意图；

图3、大功率半导体激光综合治疗仪的半导体激光发生器原理结构示意图；

图4：大功率半导体激光综合仪的电源单元原理结构示意图；

图5：大功率半导体激光综合治疗仪的外部结构主视图；

图6、大功率半导体激光综合治疗仪的外部结构俯视图；

图7：大功率半导体激光综合治疗仪的外部结构侧视图；

图8：大功率半导体激光综合治疗仪的外部结构后视图。

                      具体实施方式

本实用新型所称的大功率半导体激光综合治疗仪，结合图2至图8对其具体实施方式叙述如下：

实施例1：810nm波长大功率半导体激光综合治疗仪的制作。光学系统如图3所示，二极管激光器14选用波长为810nm、最大输出功率为40W的传导冷却的二极管激光器，该激光器是一种由19个小激光极管单元组成的一个二极管巴(Bar)；准直器15采用一对互相垂直的柱面透镜，分别对上述19个小二极管发生的光进行准直；整形器16选用武汉凌云光电科技有限责任公司生产的专利产品(名称为“线形光束的折射法整形器”，专利号为：ZL0125181·7和2L0125218·5)；耦合输出器17为焦距为4.5mm聚焦透镜，并附有一个SMA905国际标准光纤接头，供连接光纤之用；指示光18为波长635nm、功率3mW的红光二极管激光器；光纤13采用数值孔径为0.37μm，芯径400μm的医用光纤；光纤支撑架25用弹簧钢丝制作并镀镍。电源及控制系统如图2与图4所示。单片机19采用Motorola Powerpe823，控制软件采用嵌入式Linux系统编写，分别有连续、脉冲两种输出激光模式供选，脉冲的频率在0.1～9.9Hz，脉宽1～999ms可选，输出功率可预先设置；热电制冷器7的制冷功率根据激光发生器6的放热量可选用两片100W左右的的器件，触模屏10选用8.4英寸、具有人性化的参数显示、设定器件；打印机11为小型打印机；外壳23为六个面板塑压件，左右侧面开有通风孔24，一处为长条孔，另一处为圆孔；在背面左侧内安装了排风扇。如此配置，系统最大输出激光功率为30W。

实施例2：940nm波长大功率半导体激光综合治疗仪的制作。二极管激光器14选用波长为940nm，最大输出功率为40W的二极管激光器，光学器件的膜层由810nm增透改为940nm增透，其它技术特征与实施例1相同，如此配置系统最大输出功率同样可达到30W。

Claims (5)

1.一种大功率半导体激光综合治疗仪，由半导体激光发生器(6)、热电制冷器(7)、散热器(8)、电源(9)、触摸屏(10)、打印机(11)、脚踏控制器(12)、光纤(13)、外壳(23)、光纤支撑架(25)、脚踏控制器接口(26)和外接电源插口(27)构成，其特征在于：激光发生器(6)安装在散热器(8)的上面，在激光发生器(6)与散热器(8)之间插入热电制冷器(7)；激光发生器(6)由激光源以及在光束传播方向上依次设置的准直器(15)、指示光(18)、光束整形器(16)和耦合输出器(17)组成，激光的出射由脚踏控制器(12)控制，最后由光纤(13)输出激光；电源(9)由单片机(19)，控制电路板(20)，开关电源(21)和温控仪表(22)通过导线连接组成；激光发生器(6)、散热器(8)、触摸屏(10)、打印机(11)和脚踏控制器(12)分别通过导线与电源(9)相连。

2.根据权利要求1所述的大功率半导体激光综合治疗仪，其特征在于：所说激光源为二极管激光器(14)，二极管激光器(14)采用810nm或940nm波长的二极管激光器。

3.根据权利要求所述的大功率半导体激光综合治疗仪，其特征在于：准直器(15)为相互垂直的双柱面的准直模块。

4.根据权利要求1所述的大功率半导体激光综合治疗仪，其特征在于：指示光(18)为发射出红色激光的二极管激光器。

5.根据权利要求1所述的大功率半导体激光综合治疗仪，其特征在于：触摸屏(10)安装在外壳(23)正面的上部，打印机(11)安装在外壳(23)的顶面中央部位，外壳(23)顶面的右侧安装有光纤支撑架(25)，脚踏控制器(12)安装在主机的外部并通过接口(26)与电源(9)相连，外壳(23)的左、右侧面均开有通风孔(24)。

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