雙波長紫外光治療儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一種治療銀肩病、白癜風(fēng)、硬皮病、濕瘆、外陰白斑、硬皮 病、紅斑狼瘡、玫瑰糠瘆、扁平苔蘚、蕁麻瘆、牛皮癬等皮膚病的醫(yī)療器械輔助治療專用儀 器,儀器名字為雙波長紫外光治療儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)學(xué)上用紫光化學(xué)療法(PUVA)治療色素性皮膚病,如白癜風(fēng)、外陰白斑、銀肩病、 硬皮病等,已廣泛采用,現(xiàn)在的紫外光治療儀已從汞燈、氯化氙燈、半導(dǎo)體發(fā)光二極管向集 成發(fā)光二極管演變,然而其光譜波長卻包含一定范圍,如UVA波段320~400nm,UVB波段 275~320nm,眾所周知紫外線對(duì)人體皮膚有傷害,甚至可能致癌,波長越長對(duì)皮膚穿透越 深,對(duì)真皮組織的破壞力越大,真正能夠治療色素性皮膚病的只有特定波長的紫外光才是 最有效的。如308納米的紫外光治療銀肩病、白癜風(fēng)等最有效,365納米的紫外光治療紅 斑狼瘡、硬皮病最有效,其它波長對(duì)治療有害無益。但紫光二極管發(fā)出的光譜卻是包含了 295~320nm寬范圍的光譜,為了提高療效,避免傷害,峰值波長308nm、365nm光譜才是理想 的。
[0003] 根據(jù)二極管發(fā)光原理,決定發(fā)光波長的因素除材料外,最重要的是與其結(jié)點(diǎn)溫度 有關(guān)。其解釋是原子外層電子的能量,能量越高,空穴與電子復(fù)合時(shí)電子從高能級(jí)躍迀到低 能級(jí)釋放的光波越短,外層電子的能量是由溫度決定的,當(dāng)溫度恒定時(shí)外層電子的能量也 恒定,躍迀時(shí)釋放的光波也恒定,從而保證了二極管發(fā)出308 ± 2nm或365 ± 2nm的峰值波長 的光。
[0004] 通??蓪⒉ㄩL隨結(jié)溫的變化表示為式:
[0005] λ (T2) = λ (T1) +k Δ T
[0006] 其中:λ (T2)表不結(jié)溫以寸的波長(nm) ; λ (T J表不結(jié)溫1\時(shí)的波長(nm) ;k表 示波長隨溫度變化的系數(shù),一般在〇. 1~〇. 3nm/K之間;Λ T = T2-T1。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 本發(fā)明的目的就是讓雙波長紫外光治療儀發(fā)出峰值為308nm±2nm或365nm±2nm 的紫外光射向病灶區(qū)。技術(shù)難點(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn)是如何獲取發(fā)出這樣特定波長的紫外光,并把它 限定在特定波長范圍之內(nèi)、特定的能量密度范圍內(nèi)。因?yàn)樽贤夤獍雽?dǎo)體LED芯片本身體積 很小,輻射的能量密度很高,散熱面積小,熱阻大,單純靠風(fēng)冷或水冷無法保證紫外光半導(dǎo) 體LED芯片維持在特定的范圍;且溫度是影響所發(fā)出紫外光波長的另外一個(gè)重要參數(shù)。這 就必須使用一個(gè)高精度的制冷系統(tǒng)來調(diào)節(jié)紫外光半導(dǎo)體LED芯片的溫度,以此達(dá)到控制溫 度在特定的范圍內(nèi),從而控制紫外光半導(dǎo)體LED芯片產(chǎn)生的波長不能超過限制范圍。
[0008] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:雙波長紫外光治療儀(圖1),一種治療銀肩病、白癜 風(fēng)、硬皮病、濕瘆、外陰白斑、硬皮病、紅斑狼瘡、玫瑰糠瘆、扁平苔蘚、蕁麻瘆、牛皮癬等皮膚 病的醫(yī)療器械輔助治療專用儀器,包括"治療頭1 (圖2) "、"支架2"、"機(jī)箱3"、"輻射控制器 4"、"制冷系統(tǒng)5"、"溫控器6"、"冷卻系統(tǒng)7"、"散熱器8"、"半導(dǎo)體制冷芯片9"、"溫度感應(yīng) 探頭1〇"、"紫外光半導(dǎo)體LED芯片11"、"石英玻璃透鏡12"、"杯型反射罩13"、"殼14";"機(jī) 箱3"中包含"輻射控制器4"、"制冷系統(tǒng)5"。"支架2"位于"機(jī)箱3"的頂部,"支架2"與 "治療頭1"連接。其特征在于,通過設(shè)置"輻射控制器4"的輻射強(qiáng)度,由"輻射控制器4"輸 出電流,使得"治療頭1"輸出能量輻射密度的紫外光,"制冷系統(tǒng)5"產(chǎn)生制冷量確保"治 療頭1"產(chǎn)生的紫外光波長控制在范圍內(nèi)。
[0009] 所述的"制冷系統(tǒng)5"包括以下:"溫控器6"、"冷卻系統(tǒng)7"、"散熱器8"。
[0010] 所述的"冷卻系統(tǒng)7"可以是風(fēng)冷、水冷或自然冷卻。
[0011] 所述的"治療頭1(圖2)"由以下組成:由"散熱器8"、"半導(dǎo)體制冷芯片9"、"溫度 感應(yīng)探頭1〇"、"紫外光半導(dǎo)體LED芯片11"、"石英玻璃透鏡12"、"杯型反射罩13"、"殼14" 組成。
[0012] 所述的"紫外光半導(dǎo)體LED芯片11"為"308芯片"、"365芯片"的單個(gè)或其組合。
[0013] 所述的"半導(dǎo)體制冷芯片9"冷面與"紫外光半導(dǎo)體LED芯片11"密貼,熱面與"散 熱器8"密貼,且"溫度感應(yīng)探頭10"緊貼于"紫外光半導(dǎo)體LED芯片11"的側(cè)面。
[0014] 所述的"石英玻璃透鏡12",位置可以是對(duì)單個(gè)"308芯片"或"365芯片"發(fā)光光 束的弧度的調(diào)節(jié)及光密度的改變,也可以是對(duì)"308芯片"及"365芯片"組合或混合后發(fā)光 光束的弧度的調(diào)節(jié)及光密度的改變。
[0015] 所述的"雙波長紫外光治療儀",根據(jù)臨床操作的需要,在"輻射控制器4"的人機(jī) 界面系統(tǒng)上設(shè)置輸出輻射強(qiáng)度的參數(shù),從而改變"輻射控制器4"的輸出電流,其輸出電流 通過穿過"支架2"的空心管的導(dǎo)線與"治療頭1"中的"紫外光半導(dǎo)體LED芯片11"連接, 從而改變"紫外光半導(dǎo)體LED芯片11"的輸入電流,達(dá)到輸出所需要的輻射強(qiáng)度的紫外光。 此時(shí)"紫外光半導(dǎo)體LED芯片11"的結(jié)點(diǎn)溫度會(huì)隨著輻射強(qiáng)度的增大而升高,從而使得"紫 外光半導(dǎo)體LED芯片11"的表面溫度升高;貼于"紫外光半導(dǎo)體LED芯片11"側(cè)面的"溫度 感應(yīng)探頭10"檢測(cè)到"紫外光半導(dǎo)體LED芯片11"的溫度升高后,將其檢測(cè)到的溫度數(shù)據(jù) 傳送到"溫控器6"的高速AD轉(zhuǎn)換器中,通過"溫控器6"的相關(guān)控制算法將數(shù)據(jù)通過高速 的DA轉(zhuǎn)換器控制"半導(dǎo)體制冷芯片9"的輸入電流,從而將與"半導(dǎo)體制冷芯片9"冷面接 觸的"紫外光半導(dǎo)體LED芯片11"表面的熱量帶到"半導(dǎo)體制冷芯片9"的熱面,而"半導(dǎo)體 制冷芯片9"熱面的熱量通過與其緊貼的"散熱器8"帶出,"散熱器8"的熱量通過"冷卻系 統(tǒng)7"帶出后將其熱量釋放于大氣中,此過程將"紫外光半導(dǎo)體LED芯片11"的表面的溫度 降低在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi),從而間接控制"紫外光半導(dǎo)體LED芯片11"的結(jié)點(diǎn)溫度,達(dá)到限制紫 外光半導(dǎo)體LED芯片產(chǎn)生的波長在范圍內(nèi)。
[0016] 所述的"紫外光半導(dǎo)體LED芯片11"之所以能夠發(fā)出308nm或365nm的紫外光,是 由其特殊的晶體結(jié)構(gòu)決定的;然而"紫外光半導(dǎo)體LED芯片11"的結(jié)點(diǎn)溫度能夠使其改變 紫外光發(fā)出的波長;圖3為紫外光半導(dǎo)體LED芯片結(jié)點(diǎn)溫度與波長關(guān)系圖,圖4紫外光半導(dǎo) 體LED芯片