專利名稱：高功率密度弱激光治療機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)用儀器，特別涉及一種新型弱激光治療機(jī)。
近年來，激光技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的理論研究與臨床應(yīng)用已經(jīng)取得許多重要成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在醫(yī)學(xué)上，通常把對(duì)人體進(jìn)行照射時(shí)，功率密度在人體損傷閾值以下的激光稱弱激光。弱激光對(duì)治療多種疾病例如皮膚潰瘍、骨關(guān)節(jié)炎、三叉神經(jīng)疼、神經(jīng)根疼、血管性頭疼、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、腱鞘炎、牙周炎、口瘡炎、纖維性海綿體炎、口眼干燥關(guān)節(jié)炎綜合癥、糖尿病性神經(jīng)病變等，均有一定的療效。目前使用最廣泛的弱激光治療機(jī)采用He-Ne激光器，功率很低，一般都小于20mw，病人治療時(shí)需療程較長，且對(duì)各種肌肉勞損、跌打損傷等慢性損傷類疾病所引起的疼痛的快速止疼效果欠佳?！皯?yīng)用激光聯(lián)刊”1988年發(fā)表了周成銘、米新賓二人題為“試論大功率He-Ne激光器在臨床上的應(yīng)用”的文章，對(duì)不同功率的He-Ne激光的醫(yī)療作用進(jìn)行了對(duì)比研究，得出結(jié)論“輸出功率為40-60mw的He-Ne激光遠(yuǎn)比25mw以下的激光療程短、療效顯著，而且同樣安全可靠”。同時(shí)又指出“但并不是說照度越大越好?！薄爱?dāng)功率密度在1.5-0.96w/cm2之間，病人在治療過程中即有明顯的止痛感，又無激光的灼燒感、而且療程短、療效顯著?！爸忻纼蓢芯咳藛T共同發(fā)表在“中國激光醫(yī)學(xué)雜志”1993年第2卷，第3期上題為“低功率激光治療偏頭痛”的文章報(bào)導(dǎo)了一種波長為830nm，功率為30～100mw的砷化鎵二極管激光治療機(jī)在治療偏頭痛的應(yīng)用。
上述激光治療機(jī)其輸出功率均在100mw以下，其功率密度在1.5w/cm2以下。而有關(guān)資料指出在激光理療過程中，激光與生物分子相互作用從而引起一個(gè)廣泛的光譜效應(yīng)。低功率的激光，雖能被生物分子吸收，反射、輻射，但不能引起這些生化物質(zhì)發(fā)生內(nèi)部變化，只有足夠的激光能量，才能引起生化物質(zhì)的內(nèi)部變化。而公認(rèn)的人體損傷閾值(632.8nm為1.5w/cm2，10.6μm為0.3w/cm2)又限制治療機(jī)輸出功率的提高。因此已有的激光治療機(jī)仍存在著治療時(shí)間長，療程長，對(duì)某些肌肉深部疾病療效不佳等不足之處。
本發(fā)明的目的在于為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種新型弱激光治療機(jī)，其波長在“人體窗口”之內(nèi)，輸出功率在100mw以上采用較強(qiáng)的功率密度，具有治療時(shí)間短、療程少、療效顯著、可治療肌肉深部病患等諸多特點(diǎn)。
本發(fā)明提出的新型弱激光治療機(jī)，可采用激光波長為700～1300mn激光器，治療時(shí)的功率密度為1.5～20w/cm2。本發(fā)明人根據(jù)“人體窗口”的理論，經(jīng)過大量的實(shí)踐證明，激光波長在“人體窗口”波長范圍內(nèi)(即700～1300mn)對(duì)人體照射時(shí)，對(duì)人體損傷的功率密度閾值大大超過公認(rèn)的損傷閾值。表1列出一組對(duì)不同人照射不同部位的功率密度閾值。
表1
表1中的測試數(shù)據(jù)是選用AlAgGa半導(dǎo)體激光器，其波長為810nm，最大輸出功率為300mw照射光斑尺寸為1mm×0.8mm，對(duì)應(yīng)的最大功率密度為37.5w/cm2。實(shí)驗(yàn)方法是用激光照射被測部位，使激光輸出功率從小到大緩慢變化，當(dāng)被測者發(fā)覺有刺痛感時(shí)，即停止，記下此時(shí)的激光功率，如此反復(fù)三次取平均值，并計(jì)算出相應(yīng)的功率密度閾值。測試表明，激光對(duì)人體照射的損傷閾值，因個(gè)體差異有很大的離散性，而且同一個(gè)人的不同部位，其閾值也不同，由于實(shí)驗(yàn)的激光器輸出的最大功率對(duì)應(yīng)的功率密度為37.5w/cm2，一些測量部位的閾值大于此值，在表中以＞37.5w/cm2表示。
本發(fā)明人在大量的臨床實(shí)踐中得到，對(duì)不同部位的病癥對(duì)應(yīng)一個(gè)最佳的功率密度，在功率密度為1.5～20w/cm2的范圍內(nèi)均收到較好的療效。
采用本發(fā)明所述的弱激光治療機(jī)，具有治療時(shí)間短、療程短、鎮(zhèn)疼效果快、且能治療組織內(nèi)部深處的疾病等特點(diǎn)。
附圖簡要說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1總體結(jié)構(gòu)框圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1總體外形示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的激光探頭結(jié)構(gòu)剖示圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的主機(jī)電路原理示意圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例2的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
本發(fā)明設(shè)計(jì)出兩種波長的激光治療機(jī)實(shí)施例，如圖1～5所示，結(jié)合附圖分別描述如下實(shí)施例1采用砷化鎵鋁(CaAlAs)半導(dǎo)體激光器的弱激光治療機(jī)，總體結(jié)構(gòu)包括由第一級(jí)穩(wěn)壓、第二級(jí)穩(wěn)壓、恒流控制，基準(zhǔn)電壓源、組成的穩(wěn)壓恒流電源，時(shí)間控制顯示，功率監(jiān)測顯示，激光探頭等部分組成，如圖1所示。上述各部分除激光探頭之外均組裝成主機(jī)，裝于便攜式手提箱(1)內(nèi)，激光探頭(2)也放置在手提箱內(nèi)。打開手提箱蓋，將激光探頭(2)與主機(jī)連通，電源線與市電接通即可工作。治療機(jī)操作面板包括電源開關(guān)(3)、時(shí)間顯示器(4)及時(shí)間控制開關(guān)(5)、功率顯示器(6)、功率調(diào)節(jié)旋鈕(7)及起動(dòng)按鈕(8)，如圖2所示。
本實(shí)施例中激光探頭設(shè)計(jì)為園柱形，便于操作者手持治療。其結(jié)構(gòu)如圖3所示，由螺紋連接的頭端(31)、激光器座(32)、手把(33)所組成。其中激光器座內(nèi)安裝CaAlAs半導(dǎo)體激光器(321)，頭端內(nèi)平行放置的二透鏡(311)、(312)組成的透鏡組與半導(dǎo)體端面準(zhǔn)直、共軸，頭端中部有通孔，供激光束射出。手把為一園柱形筒與半導(dǎo)體塊連接的導(dǎo)線從手把中穿過引出(圖中未畫出)。本實(shí)施例所用激光器輸出激光發(fā)散角為(θL，θ11)40°×10°，經(jīng)雙透鏡聚焦，輸出激光光斑尺寸約為Φ4mm的平行光束，以獲得最佳的治療效果。
本實(shí)施例的主機(jī)電路原理如圖4所示，由于半導(dǎo)體激光器很容易損壞，且非常昂貴，在設(shè)計(jì)電源電路中采用兩級(jí)穩(wěn)壓，一級(jí)恒流。其目的有兩點(diǎn)，第一，經(jīng)多級(jí)穩(wěn)壓，濾波，由電網(wǎng)或其他途經(jīng)產(chǎn)生的電干擾脈沖基本可以消除，以確保激光器的安全;第二，萬一第一級(jí)穩(wěn)壓損壞，第二級(jí)穩(wěn)壓可以保證恒流電路的供電電壓保持正常，萬一第二級(jí)穩(wěn)壓損壞，恒流電路可保證輸出至激光器的電流仍為正常。本實(shí)施例中第一級(jí)穩(wěn)壓由7815，7915和7805三只穩(wěn)壓集成塊組成，第二級(jí)穩(wěn)壓由LM317組成，恒流級(jí)由運(yùn)算放大器U和晶體三極管Q及其外圍電路組成。第一級(jí)穩(wěn)壓把交流220V轉(zhuǎn)變成±15V和+5V，其中+15V向第二級(jí)穩(wěn)壓供電，+5V向時(shí)間控制顯示單元(41)和功率監(jiān)測顯示單元(42)供電，第二級(jí)穩(wěn)壓把+15V轉(zhuǎn)變成+10V，并在電路中設(shè)計(jì)了由C1、C2、R3、R4組成的緩起動(dòng)，以避免在起動(dòng)時(shí)恒流電路因遭受電壓沖擊而危及半導(dǎo)體激光器。恒流控制電路采用通常的線性恒流形式，為了保證輸出的電流恒定，采用了基準(zhǔn)電壓源和低溫度系數(shù)的電流取樣電阻R5。時(shí)間控制顯示單元(41)實(shí)現(xiàn)治療機(jī)的時(shí)間設(shè)定和計(jì)時(shí)控制，由專用定時(shí)集成塊及外圍電路組成，為了操作方便，定時(shí)范圍可從00分00秒～59分59秒。
功率監(jiān)測顯示單元(42)通過一個(gè)取樣電阻R5，將激光器工作電流信號(hào)從回路中取出，送到顯示器(本實(shí)施例采用三位半數(shù)字表頭)。為了便于調(diào)節(jié)，使得在全功率范圍內(nèi)顯示讀數(shù)和實(shí)際基本相等，在取樣電阻后，設(shè)計(jì)了零點(diǎn)和放大倍數(shù)都可調(diào)的跟隨器。
本實(shí)施例的主要參數(shù)波長810nm;輸出功率0～400mw連續(xù)可調(diào)，激光探頭出口處光斑直徑4mm。功率密度為4～10w/cm2。本實(shí)施例照射劑量與已有技術(shù)比較如下已有技術(shù)采用氦氖激光治療儀，一般穴位照射3～5～10分鐘，痛點(diǎn)照射15～20分鐘，12～15次為一個(gè)療程，最多治療三個(gè)療程。
本實(shí)施例，一般穴位照射最多3分鐘，痛點(diǎn)亦最多3分鐘，3～5次為一個(gè)療程，一個(gè)療程即能收到良好效果。
實(shí)施例2采用釔鋁石榴石(YAG)的激光器的弱激光治療機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖4所示，由YAG激光器及電源所組成，YAG激光器采用橢園形反射腔，及單泵浦燈組成，電源包括供泵浦燈工作的電源及觸發(fā)泵浦燈的高壓脈沖發(fā)生器。泵浦電源包括自耦調(diào)壓器、降壓變壓器、橋式整流及濾波電路。它將電網(wǎng)220V交流電轉(zhuǎn)換成泵浦燈所需的低壓直流電，加于泵浦燈兩端;高壓脈沖發(fā)生器由限流電阻R，儲(chǔ)能電容C，可控硅及脈沖變壓器所組成。高壓脈沖發(fā)生器接通直流電源后，經(jīng)電阻R限流后向儲(chǔ)能電容C充電，當(dāng)可控硅觸發(fā)導(dǎo)通后，儲(chǔ)能電容經(jīng)可控硅和脈沖變壓器初級(jí)放電，此時(shí)在脈沖變壓器次級(jí)產(chǎn)生高壓觸發(fā)脈沖，觸發(fā)泵浦燈，使燈點(diǎn)亮，再激勵(lì)YAG輸出激光。
本實(shí)施例主要參數(shù)波長1.06μm，輸出功率0～10W連續(xù)可調(diào)，光斑尺Φ4mm～Φ100mm連續(xù)可調(diào)，本實(shí)施例采用小光斑尺寸進(jìn)行穴位照射治療，由于其輸出功率大，也可采用大光斑尺寸。以提高治療效率。
權(quán)利要求
1.一種弱激光治療機(jī)，包括激光波長為700～1300nm的激光器，其特征在于治療時(shí)的功率密度為1.5～20w/cm2。
2.如權(quán)利要求1所述的治療機(jī)，其特征在于所說的激光器為砷化鎵鋁半導(dǎo)體激光器，其輸出波長為810nm，功率連續(xù)可調(diào)，其范圍0～400mw，光斑尺寸約Φ4mm，功率密度為4～10w/cm2。
3.如權(quán)利要求2所述的治療機(jī)，其特征在于由安裝于一機(jī)箱內(nèi)的穩(wěn)壓、恒流電源、時(shí)間控制及顯示單元、功率調(diào)節(jié)及顯示單元組成的主機(jī)及與主機(jī)相連的激光探頭所組成。
4.如權(quán)利要求3所述的治療機(jī)，其特征在于所說的穩(wěn)壓、恒流電源包括由將220V交流電轉(zhuǎn)換為兩組不同穩(wěn)定直流工作電壓的二級(jí)穩(wěn)壓電路及由基準(zhǔn)電壓源和低溫度系數(shù)的電流取樣電阻所組成的線性恒流電路;所說的時(shí)間控制及顯示單元由專用定時(shí)集成塊，及外圍電路所組成;所說的功率調(diào)節(jié)及顯示單元由取樣電阻，可調(diào)跟隨器，功率調(diào)節(jié)旋鈕所組成，所說的激光探頭由園柱形外殼及裝于其中的砷化鎵鋁半導(dǎo)體及透鏡組所組成，所說砷化鎵鋁半導(dǎo)體與穩(wěn)壓、恒流電路用導(dǎo)線連接。
5.如權(quán)利要求1所述的激光治療機(jī)，其特征在于所說的激光器為釔鋁石榴石激光器，其輸出波長為1.06μm，功率連續(xù)可調(diào)，其范圍為0～10W光斑尺寸Φ4mm～Φ100mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于激光治療儀器的設(shè)計(jì)，其特點(diǎn)為采用激光波長為700～1300nm的激光器，治療時(shí)的功率密度為1.5～20W/cm
文檔編號(hào)A61N5/06GK1098956SQ9410591
公開日1995年2月22日 申請日期1994年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月3日
發(fā)明者吳小光, 黃南堂, 陳鳳榮, 馬麗, 張健平 申請人:吳小光