專利名稱：醫(yī)療設備的光源產生器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光源產生器，且特別是一種采用高功率發(fā)光二極管(Light Emitting Diode；LED)并將其應用于光動力診斷(PDDphotodynamic diagnosis)或光動力治療(Photodynamic Therapy；PDT)的醫(yī)療設備的光源產生器。
背景技術：
光動力療法(PDT)又稱為光照射療法(PRT，photoradiationtherapy)，其能夠選擇性地造成異常細胞壞死而不傷害周圍的正常組織，是一項結合光源與特殊光感藥物的癌癥治療新技術。
光動力療法的作用基礎是光動力效應。這是一種有氧分子參與的伴隨生物效應的光敏化反應。其過程是以特定波長的光線照射使被特定細胞組織吸收的光敏劑受到激發(fā)，而激發(fā)態(tài)的光敏劑又把能量傳遞給周圍的氧，生成活性很強的單態(tài)氧，單態(tài)氧和相鄰的生物大分子發(fā)生氧化反應，產生細胞毒性作用，進而導致細胞受損乃至死亡。
目前光動力療法所使用的光源以激光最為普遍，但使用激光價格及維修昂貴，而導致光動力診療的價格居高不下。
為了克服激光光源所產生的缺陷，現(xiàn)有技術還提出以發(fā)光二極管陣列(LED array)作為診療的光源，其相關技術可參閱美國專利第5,698,866號及第6,402,347號，而采用發(fā)光二極管陣列時，對于其發(fā)光時所伴隨產生的高熱，現(xiàn)有技術以水冷循環(huán)散熱裝置來達到熱交換，其相關技術可參閱美國專利第5,698,866號及第5,728,090號。然而，使用發(fā)光二極管陣列作為診療的光源，雖可降低光診療的價格，但受限光源體積的限制，使得發(fā)光二極管陣列在治療如口腔等腔內患部時光源無法直接深入診療，因此只適用于表層治療與診斷。
此外，不論上述以激光或發(fā)光二極管陣列作為診療的光源，在光源前端均會裝設一至多個光學透鏡，如準直鏡(collimator lens)、聚焦鏡(focusing lens)等，其相關技術可參閱美國專利第5,568,503、6,402,347、6,513,962、及6,832,849號。然而，安裝這些光學透鏡需要較高的組裝精度，這樣將使得此類的光源產生器在組裝上更為復雜和困難。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種醫(yī)療設備的光源產生器，其可提供高亮度及適當波長的光線，以與光感藥物配合使用來診斷患部或治療患部，且散熱效果佳。
基于上述目的，本發(fā)明提供了一種醫(yī)療設備的光源產生器，主要是由一高功率發(fā)光二極管及一散熱裝置所構成。其中，高功率發(fā)光二極管適于發(fā)出特定波長的高亮度光線，用以診斷患部或治療患部，而散熱裝置與高功率發(fā)光二極管相接觸，用以將高功率發(fā)光二極管發(fā)光時所伴隨的熱能帶離。由于本發(fā)明的光源產生器的光源采用高功率發(fā)光二極管來取代現(xiàn)有技術中的激光二極管或發(fā)光二極管陣列，因此，可提供高亮度及適當波長的光線來診斷患部或治療患部，另外，高功率發(fā)光二極管發(fā)光時所伴隨產生的熱能，可通過散熱裝置的作用而獲得極佳的散熱效果。
根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設備的光源產生器至少具有下列優(yōu)點1、根據(jù)本發(fā)明的光源采用高功率發(fā)光二極管，可解決現(xiàn)有技術中采用發(fā)光二極管陣列作為光源而會受限于體積太大，只能適用于表層的治療與診斷的缺陷，且相對于激光光源，在價格及后續(xù)維修費用上都極具優(yōu)勢。
2、根據(jù)本發(fā)明的高功率發(fā)光二極管發(fā)光時所伴隨產生的高熱可通過散熱裝置的導引，而獲得極佳的散熱效果。
3、根據(jù)本發(fā)明的導光柱體可將高功率發(fā)光二極管所發(fā)出的光線導引至人體的管腔，進而增進照光的范圍。此外，采用高功率發(fā)光二極管作為光源，光源前端無需如現(xiàn)有技術加裝透鏡，即可直接與導光柱體耦接，因此可使組裝更為簡便，且因由于光源并非使用激光，所以導光柱體(如光纖)在與光源耦合對準時的精度要求較低，故光線與光纖的光軸的夾角偏差無需限定在某一狹窄的范圍內，在組裝及元件尺寸的精度要求方面較易達到。
4、根據(jù)本發(fā)明的光源產生器可運用至癌癥、及非癌癥等相關光動力診斷與治療老人風濕性關結炎、動脈組織治療及微生物診斷與殺菌等光動力治療(PDT)及光動力診斷(PDD)的領域中，其實用性很高。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設備的光源產生器的一較佳實施例的示意圖。
圖2是圖1的側剖視圖。
圖3～7是根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設備的光源產生器的散熱裝置的各種實施例的示意圖。
圖8～10是根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設備的光源產生器的導光柱體的各種實施例的示意圖。
具體實施例方式
有關本發(fā)明的較佳實施例與技術內容，現(xiàn)結合

如下根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設備的光源產生器，主要是由一高功率發(fā)光二極管及一散熱裝置所構成，其中高功率發(fā)光二極管適于發(fā)出特定波長的光線，而散熱裝置用以將高功率發(fā)光二極管發(fā)光時所伴隨產生的熱能帶離，下文中將對其進行詳細描述。
首先，請共同參閱圖1及圖2，在本實施例中，光源產生器100的光源采用高功率發(fā)光二極管110，由于為高功率的型態(tài)，故可發(fā)出高亮度的光線，且配合特定的波長(如300～900nm)，以診斷患部或治療患部。較詳細地說，根據(jù)本發(fā)明的高功率發(fā)光二極管110可先選用一波長范圍的光線照射人體，以激發(fā)涂抹或注射于人體上的光感藥物，從而產生可偵測到的螢光，進而協(xié)助界定出患部的位置，在確認患部位置后，可再選用另一波長范圍的光線照射患部，光與患部上的光感藥物便會發(fā)生光化學作用，以在患部的位置因自由基的生成造成細胞毒性，進而摧毀異常細胞。
而上述高功率發(fā)光二極管110的型態(tài)無須局限，其可為單一晶粒(single chip)或多晶粒(Multi-chip)封裝而成的封裝體。
此外，在本實施例中，散熱裝置例如是一散熱鰭片(Heat sink)121，其可吸收高功率發(fā)光二極管110發(fā)光時所伴隨產生的熱能，并與外界空氣作一熱交換，從而達到散熱的效果。另外，用以驅動高功率發(fā)光二極管110的電源(圖未示出)則通過電線130與高功率發(fā)光二極管110電性連接。再者，還可在高功率發(fā)光二極管110與散熱鰭片121之間涂布一導熱膠150，以進一步強化導熱的效果。另外，上述散熱鰭片121也可與光源產生器100的外殼體(未示出)在制造的同時一體成型，從而與外殼體整合在一起。
接著，請參閱圖3，為了增加散熱的效果，還可在圖2中的散熱鰭片121上配置一風扇(Fan)122，通過風扇122強制吹送冷風，以加速將散熱鰭片121所吸收的熱能冷卻。
然而，本發(fā)明的散熱裝置并不僅局限于上述的型態(tài)，在下文中還將進一步描述各種實施例。
請參閱圖4，在此實施例中，散熱裝置例如為一熱電致冷器(Thermoelectric cooler；TE cooler)123，此熱電致冷器123具有一冷端(code side)123a及一熱端(hot side)123b，且高功率發(fā)光二極管與該冷端123a接觸，由于通過在熱電致冷器123兩端施予一電位差，強制電子分別在高低能階中移動，造成在熱電致冷器123兩端產生吸熱及放熱的效應，而制造出極大的溫度差。通過上述的作用，熱電致冷器123的冷端123a即可對高功率發(fā)光二極管110發(fā)光時所伴隨產生的熱能進行降溫，另外，熱電致冷器123的熱端123b則藉由直接與外界空氣接觸，而達到熱交換。
接著，請參閱圖5，上述圖4中的熱電致冷器123的熱端123b上還可配置一散熱鰭片124，以增加與外界空氣接觸的面積。
然后，請參閱圖6，上述圖5中的散熱鰭片124上還可配置一風扇(Fan)125，并通過風扇125強制吹送冷風，以加速將散熱鰭片124所吸收的熱能冷卻。此外，散熱裝置上還可選擇性地配置一溫度傳感器126，此溫度傳感器126與熱電致冷器123接觸，用以感測熱電致冷器123的溫度變化，以適時啟動風扇125。
再者，請參閱圖7，在此實施例中，散熱裝置例如由一熱導管(Heat Pipe)127、一散熱鰭片128、及一風扇129所構成。其中，熱導管127的一端與高功率發(fā)光二極管110相連接，且另一端則與散熱鰭片128相連接，而風扇129配置于散熱鰭片128上。藉由熱導管127內的工作液(圖未示出)的液態(tài)、氣態(tài)的轉換，將高功率發(fā)光二極管110發(fā)光時所伴隨產生的熱能傳送至散熱鰭片128上，并再利用風扇129的強制吹送冷風，以加速將散熱鰭片128所吸收的熱能冷卻。
承上所述，本發(fā)明的散熱裝置并不局限于圖2～7中所公開的實施例，本領域的技術人員應知，本發(fā)明的散熱裝置還可采用目前技術已相當成熟的水冷式散熱循環(huán)裝置。
接著，請先參閱圖8，為了可對人體的管腔，如口腔、食道等處進行光照射，根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)療設備的光源產生器100還可進一步配置一導光柱體160，此導光柱體160具有一入光面161及一相應的出光面162，且導光柱體160的入光面161處與高功率發(fā)光二極管110相耦接，而高功率發(fā)光二極管110所發(fā)出的光線可由入光面161進入導光柱體160內，并經導光柱體160的導引最后由出光面162出射。此外，導光柱體160的入光面161與出光面162的表面形狀的其中一種實施例為一與導光柱體160的光軸垂直的平直面。
另外，請參閱圖9，導光柱體160的入光面161也可改為曲面，以將高功率發(fā)光二極管110所發(fā)出的光線聚焦至導光柱體160內，以降低光的耗損率。
再者，請參閱圖10，導光柱體160的出光面162也可改為錐面，使得由出光面162出射的光線具有擴散的效果，進而增加光照射的面積。
而圖8～10中，導光柱體160的出光面162不論為何種形狀，其表面可進一步經粗糙化、霧化，以使出射光線均勻化。此外，導光柱體160在本實施例中是采用光纖(Fiber)，當然，導光柱體160也可為玻璃、壓克力、光學聚乙烯(PE)或其它高穿透物質如聚碳酸酯(PC)或是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等的導光元件所制。
此外，值得注意的是，一般要將光導入導光柱體160(如光纖)內，光的角度必須符合導光柱體160(如光纖)的數(shù)值孔徑(NA；numerical aperture)，而本發(fā)明的高功率發(fā)光二極管，在封裝時可通過反射杯與支架(leadframe with reflector cup)以及模粒(molding)之間相對位置的設計，使得出光角度符合導光柱體160(如光纖)的數(shù)值孔徑，這樣，即不需要額外的光學透鏡聚光，故可降低組裝的困難度。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包括在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種醫(yī)療設備的光源產生器(100)，其特征在于，所述醫(yī)療設備的光源產生器(100)包括一高功率發(fā)光二極管(110)，適于發(fā)出特定波長的高亮度光線，以診斷患部或治療患部；以及一散熱裝置，與所述高功率發(fā)光二極管(110)相接觸，用以將所述高功率發(fā)光二極管(110)發(fā)光時所伴隨產生的熱能帶離。
2.根據(jù)權利要求1所述的醫(yī)療設備的光源產生器(100)，其特征在于，所述散熱裝置至少是一散熱鰭片(121)。
3.根據(jù)權利要求2所述的醫(yī)療設備的光源產生器(100)，其特征在于，所述散熱裝置還包括一風扇(122)，所述風扇配置于所述散熱鰭片(121)上。
4.根據(jù)權利要求1所述的醫(yī)療設備的光源產生器(100)，其特征在于，所述散熱裝置至少是一熱電致冷器(123)，所述熱電致冷器(123)具有一冷端(123a)及一熱端(123b)，且所述高功率發(fā)光二極管(110)配置于所述冷端(123a)上。
5.根據(jù)權利要求4所述的醫(yī)療設備的光源產生器(100)，其特征在于，所述散熱裝置還包括一散熱鰭片(124)，且所述散熱鰭片(124)配置于所述熱端(123b)上。
6.根據(jù)權利要求5所述的醫(yī)療設備的光源產生器(100)，其特征在于，所述散熱裝置還包括一風扇(125)，且所述風扇(125)配置于所述散熱鰭片(124)上。
7.根據(jù)權利要求1所述的醫(yī)療設備的光源產生器(100)，其特征在于，所述散熱裝置至少是一熱導管(127)，且所述熱導管(127)的一端配置于所述高功率發(fā)光二極管(110)上。
8.根據(jù)權利要求7所述的醫(yī)療設備的光源產生器(100)，其特征在于，所述散熱裝置還包括一散熱鰭片(128)，且所述散熱鰭片(128)配置于所述熱導管(127)的另一端上。
9.根據(jù)權利要求8所述的醫(yī)療設備的光源產生器(100)，其特征在于，所述散熱裝置還包括一風扇(129)，且所述風扇(129)配置于所述散熱鰭片(128)上。
10.根據(jù)權利要求1所述的醫(yī)療設備的光源產生器(100)，其特征在于，所述散熱裝置為一水冷式散熱循環(huán)裝置。
11.根據(jù)權利要求1所述的醫(yī)療設備的光源產生器(100)，其特征在于，還包括一導光柱體(160)，所述導光柱體(160)具有一入光面(161)及一相應的出光面(162)，且所述導光柱體(160)的所述入光面(161)與所述高功率發(fā)光二極管(110)相耦接。
12.根據(jù)權利要求11所述的醫(yī)療設備的光源產生器(100)，其特征在于，所述入光面(161)是平直面、曲面、或錐面。
13.根據(jù)權利要求11所述的醫(yī)療設備的光源產生器(100)，其特征在于，所述出光面(162)是平直面、曲面、或錐面。
14.根據(jù)權利要求13所述的醫(yī)療設備的光源產生器(100)，其特征在于，所述出光面(162)為粗糙表面或霧化表面。
15.根據(jù)權利要求1所述的醫(yī)療設備的光源產生器(100)，其特征在于，所述高功率發(fā)光二極管(110)與所述散熱裝置之間還可涂布一導熱膠(150)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種醫(yī)療設備的光源產生器，其主要以高功率發(fā)光二極管作為光動力診療的光源，以提供高亮度及適當波長(例如介于300～900nm)的光線，并配合與光感藥物的反應，來診斷患部或治療患部，而高功率發(fā)光二極管發(fā)光時所伴隨產生的熱能還可通過本發(fā)明所配置的散熱裝置(如散熱鰭片、風扇、熱電致冷器、或熱導管)的作用而獲得極佳的散熱效果。
文檔編號A61N5/06GK1953219SQ20051011424
公開日2007年4月25日 申請日期2005年10月21日 優(yōu)先權日2005年10月21日
發(fā)明者王季民, 張嘉行, 魏凌鴻, 廖敏紅, 蔡瑞章, 盧建川 申請人:貿達世生醫(yī)科技股份有限公司