專利名稱：半導體激光泵式激光顯微手術儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于眼科(含青光眼，老視，眼袋切除)、耳鼻喉(含打鼾)及口腔科、神經(jīng)科及腦科的顯微手術的激光設備，尤其是一種半導體激光泵式激光顯微手術儀。
背景技術：
高功率(10-50瓦)激光被用于一般手術，其切割范圍在數(shù)公分以上。顯微手術，特別是在眼科(含青光眼、老視、眼袋切除)、神經(jīng)科及腦科的應用，其功率要求只需要0.05-5.0瓦。因此，常見的閃燈泵(flash-lamp pumped，簡稱“FLP”)的激光雖然提供高功率輸出，但其在使用壽命、維修及設備大小等方面，與半導體激光泵(diode-laser pumped，簡稱“DLP”)的激光相比，后者具有許多優(yōu)勢。市面上已有的DLP限于近紅外(1.064微米波長)及綠光(0.532微米波長)。DLP的輸出波長在紫外約(0.2-0.36)微米，或中紅外約(2.8-3.2)微米的應用，因技術及臨床無法突破，均限于研發(fā)中，而其醫(yī)療應用則尚未見到。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于突破了現(xiàn)有技術的局限，提供一種紫外約(0.2-0.36)微米或中紅外波長(2.8-3.2)微米的顯微手術激光儀。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本實用新型提供的半導體激光泵激光顯微手術儀，包括一激光發(fā)射裝置、一激光傳輸裝置和一激光輸出裝置即手術裝置，所述激光發(fā)射裝置的輸出光路上連接所述激光傳輸裝置，所述激光傳輸裝置的輸出光路上連接所述手術裝置；所述激光發(fā)射裝置為一輸出紫外或紅外光的半導體激光泵固體激光器，其中包括激光泵泵光源和激光晶體，所述泵光源的輸出光路中設有所述激光晶體，該激光晶體的輸出光路上設有所述激光傳輸裝置。
該激光發(fā)射裝置中的激光晶體為參汝(Nd)或參鉺(Er)之亞硌(YAG)，亞佛(YLF)或亞斯基(YSGG)激光晶體，或雙參鉺及鉻(Er:Cr)激光晶體。
該半導體激光泵的泵光源為半導體激光(Semiconductor diode laser，DL)，波長匹配激光晶體的吸收帶，約為(0.75-0.98)微米(參鉺)或0.81微米(參汝)。
該固體激光器輸出光波長范圍為紫外光0.19-0.36微米，或紅外光2.7-3.2，或紅外光9.6-10.6微米，脈沖寬度1奈秒至700微秒，或連續(xù)出光。
在本實用新型中，在所述激光發(fā)射裝置和激光輸出裝置之間設置的激光傳輸裝置可以是與半導體激光泵偶合連接的光纖或掃描儀或機械手。
所述光纖通過耦合接口分別與所述激光發(fā)射裝置的出光口連接和激光輸出裝置的入光口耦合連接。
所述掃描器包括一對45度角設置的高反射反射鏡，其與馬達連接驅動在一個角度范圍內轉動，其反射面對輸出光波長夾角為45度高反鍍膜，而且經(jīng)由微機軟件控制的馬達能分別在X及Y軸方向轉動。
所述機械手為多節(jié)活動傳輸臂，長50到150公分，其內含至少2個45度角的對輸出光波長呈高反、且可微調角度的高反鏡，類似一般美容激光裝置中的相應結構。
在所述激光傳輸裝置的輸出光路上設有調節(jié)輸出激光的光斑大小的鏡片組，或在所述激光器上設有調節(jié)輸出激光光斑大小的輸入電壓調節(jié)裝置，(此為標準面板控制)。
本實用新型提供的半導體激光泵激光顯微手術儀中的激光器使用DLP技術，此激光器輸出光，經(jīng)由光纖、掃描器或機械手傳輸能量到手術部位。其輸出光能量，可經(jīng)由調整光纖傳輸裝置以及鏡片組而調整光斑大小、或是通過對激光的脈沖寬度及能量密度或功率的控制，達到一機雙功能(切割及止血)的目的在手術部位的光斑大于5毫米或功率小于切割TH值(Threshold value)時可用于止血。相對的，光斑小于3毫米或功率為切割TH值之2至5倍時，適合作為切割。此光斑及功率大小可經(jīng)由鏡片組參數(shù)或激光器之輸入電壓控制。
本實用新型所使用的光纖末節(jié)(長約1-2公分)，在設計上采用可拆連接結構，使其可更換，可消毒及多次使用。
本實用新型提供的半導體激光泵激光顯微手術儀，其中的激光發(fā)射器使用DLP技術，此激光器輸出光，可經(jīng)由光纖等傳輸能量，以便利于顯微手術的操作，同時可通過傳輸裝置的調節(jié)提供不同的激光作為切割及止血，可一機兩用。本手術儀通過采用半導體激光泵(DLP)連接手術裝置，可以給眼科(含青光眼，老視，眼袋切除)、神經(jīng)科及腦科的激光手術提供功率和波長適合的激光，同時，本激光顯微手術儀的體積變得小巧，便于直接手提使用，并且本手術儀較現(xiàn)有技術中的同類裝置的使用壽命更長。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。


圖1為本實用新型提供的半導體激光泵激光顯微手術儀系統(tǒng)平面圖(光纖偶合式)；圖2為如圖1所示的手術儀，但為手執(zhí)式(不使用光纖)；圖3A和3B為端泵式和邊泵式兩種光腔的結構示意圖。
具體實施方式
實施例1如圖1所示，本實用新型提供的半導體激光泵激光顯微手術儀包括一激光發(fā)射裝置4、一激光傳輸裝置9和一激光輸出裝置11即手術裝置，激光發(fā)射裝置4的輸出光路上連接所述激光傳輸裝置9，激光傳輸裝置9的輸出光路上連接所述手術裝置11；激光發(fā)射裝置4為半導體激光泵，其內具有一輸出紫外或紅外光的固體激光器，其中包括激光泵泵光源和激光晶體(其具體結構見圖3A和3B)，所述泵光源的輸出光路中設有激光晶體，該激光晶體的輸出光路上設有激光傳輸裝置9。
電源箱1連接電腦2，其同時與激光器4的光腔5電連接，激光器4的光腔5通過耦合接口8連接一個激光傳輸裝置光纖9，光纖9再通過一耦合接口8連接一手柄10。在手柄上連接末節(jié)光纖輸出件11，適合的激光從該末節(jié)輸出件發(fā)出，投到手術部位上。經(jīng)由電腦2控制電源箱的輸入高壓或調脈沖(Q-switch)，電源線3連接到激光器4的光腔5，其輸出光線6經(jīng)由一對設置在激光器4內光腔5后面的反射鏡7(40度高反鍍膜)對準到光纖9前端的耦合接口8，此光纖9后節(jié)連接到一手柄10，經(jīng)由另一耦合接口8可拆裝地連接該末節(jié)輸出件11，由此，該與手術部位接觸的部件就可以消毒供多次使用。
激光發(fā)射裝置4為半導體激光泵，其為固體激光器，其中的激光晶體33(見圖3A、3B)為參汝(Nd)或參鉺(Er)之亞硌(YAG)，亞佛(YLF)或亞斯基(YSGG)，或雙參鉺及鉻(Er:Cr)泵光源為半導體激光(Semiconductor diode laser，DL)，波長匹配激光晶體的吸收帶，約為(0.75-0.98)微米(參鉺)或0.81微米(參汝)。
實施例2如圖2所示，使用延長的電源線3，長約(0.8-1.5)米，在該電源線的端頭上可拆裝地連接一個活動式連接口13，該活動式(可取下)連接口13與激光器光腔5連接，此激光器光腔尺寸設計長約(15-20)公分，圓柱形或方柱形，直徑(1.0-2.5)公分，以便利使用者手執(zhí)。在激光器光腔上設有激光輸出端口，輸出光線6，用于激光手術。
該固體激器光光腔5上設有微小型冷卻器(圖中未示出)，該冷卻器為氣冷器或水冷器或電子冷卻器，帶有所述冷卻器的所述固體激光器的長度為20cm，其寬度和高度為2.5cm。
此實施例與實施例1相比的優(yōu)勢為不使用光纖傳輸，使用者″直接″手執(zhí)激光器光腔5本身，此等微小型設計尺寸(寬×高×長之尺寸不大于2.0×3.0×15公分)，只有在DLP技術下才能達到。傳統(tǒng)式閃燈泵(FLP)，因電源及冷卻的要求高，其尺寸重量比DLP至少大(10-20)倍，不適于″手執(zhí)式″。DLP另外有維修容易及光腔壽命比FLP大(10-100)倍的優(yōu)勢。再者，DLP激光，其輸出光頻率可達(20-1000)赫茲，遠高于FLP(一般為5-100赫茲)。DLP輸出脈沖寬度(T)為(1.0奈秒到700微秒，或可為連續(xù)出光(CW)。DLP輸出光″品質″遠高于FLP，因此，其聚焦光斑尺寸可達0.01毫米，遠小于FLP的0.2毫米，適用于顯微手術。在眼科應用，DL光斑在(0.1-1.0)毫米，其他手術，則可更小(0.01-0.2)或較大(0.5-5.0)毫米，因手術(耳，鼻，喉，口腔及腦部)部位而變。
另外，激光傳輸裝置還可以是掃描器。掃描器包括一對45度角設置的高反射反射鏡，其與馬達連接驅動在一個角度范圍內轉動，其反射面對輸出光波長呈高反位置設置，而能分別在X及Y軸向由微機軟件控制其轉動。此掃描器可置于固體激光器輸出光之后，并取代圖1中的反射鏡7。
激光傳輸裝置還可以是機械手，即傳輸臂，為多節(jié)活動傳輸臂，長50到150公分，其內含至少2個45度角的對輸出光波長呈高反、且可微調角度的高反鏡，類似一般美容激光裝置中的相應結構。
上述實施例中的激光器DLP中的光腔5提供了兩種結構設計如圖3A所示，半導體激光光泵源(DL)21置于激光器晶體(LC)22的前端，其光腔輸出光，經(jīng)由出光鏡23輸出激光6；該輸出激光6可經(jīng)由一鏡片組24控制其光斑大小，所述鏡片組24可為圓，或橢圓聚透鏡，或兩者之組合。依不同應用，所述光斑大小可調整在0.01到5.0毫米之間，使用鏡片組24焦距為1.0到20毫米。
此端泵式(end-pump)結構簡單，適用于低功率(0.05到0.5瓦)輸出。
如圖3B所示，半導體激光光泵源(DL)21置于激光器晶體(LC)22的兩邊，在激光器晶體的前后兩端各設有一個反光鏡23，經(jīng)由該一反射鏡25及一個出光鏡23輸出激光6。其光斑經(jīng)由鏡片組24調整如3A所述。
上述兩種設計，依需要也可包含一般工業(yè)用小型馬達空氣致冷，或通水冷卻，或導熱電子冷卻(conductive cooler)，此等冷卻器可置于激光器5內并連接(通風或通水)到激光腔4，發(fā)散激光器晶體產(chǎn)生之熱氣。此冷卻技術已相當成熟.上述邊泵式(side-pump)特別適用于激光輸出功率要求，可比端泵式(end-pump)高0.5到5.0瓦。基本上都能滿足″手執(zhí)式″激光的尺寸要求。
權利要求1.一種半導體激光泵激光顯微手術儀，其特征在于包括一激光發(fā)射裝置、一激光傳輸裝置和一激光輸出裝置即手術裝置，所述激光發(fā)射裝置的輸出光路上連接所述激光傳輸裝置，所述激光傳輸裝置的輸出光路上連接所述手術裝置；所述激光發(fā)射裝置為半導體激光泵，其內具有一輸出紫外或紅外光的固體激光器，其中包括激光泵泵光源和激光晶體，所述泵光源的輸出光路中設有所述激光晶體，該激光晶體的輸出光路上設有所述激光傳輸裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的半導體激光泵激光顯微手術儀，其特征在于該激光發(fā)射裝置中的固體激光器中的所述激光晶體是參汝Nd、或參鉺Er或雙參鉺及鉻Er:Cr的亞硌YAG，亞佛YLF，或亞斯基YSGG激光晶體。
3.根據(jù)權利要求1所述的半導體激光泵激光顯微手術儀，其特征在于該半導體激光泵的泵光源為半導體激光，其波長匹配該激光晶體的吸收帶，為參鉺0.75-0.98微米，或參汝0.81微米。
4.根據(jù)權利要求1所述的半導體激光泵激光顯微手術儀，其特征在于該固體激光器輸出光波長范圍為紫外光0.19-0.36微米，或紅外光2.7-3.2，或紅外光9.6-10.6微米，所述輸出光的脈沖寬度1奈秒至700微秒，或連續(xù)出光。
5.根據(jù)權利要求1所述的半導體激光泵激光顯微手術儀，其特征在于該激光傳輸裝置為光纖，或機械手，或掃描器。
6.根據(jù)權利要求5所述的半導體激光泵激光顯微手術儀，其特征在于該激光傳輸裝置為掃描器，其包括一對45度角設置的高反射反射鏡，其與馬達連接，其反射面對輸出光波長呈高反位置設置，而能分別在X及Y軸向轉動；此掃描器置于所述固體激光器輸出光之后；或者該激光傳輸裝置為機械手，即傳輸臂，為多節(jié)活動傳輸臂，長50到150公分，其內含至少2個45度角的對輸出光波長呈高反、且可微調角度的高反鏡。
7.根據(jù)權利要求1所述的半導體激光泵激光顯微手術儀，其特征在于在所述激光傳輸裝置的輸出光路上設有調節(jié)輸出激光的光斑大小的鏡片組。
8.根據(jù)權利要求1所述的半導體激光泵激光顯微手術儀，其特征在于該固體激光器包括一個光腔，該光腔中設有所述半導體激光的光泵源，該半導體激光的光泵源置于該激光器晶體的前端或兩邊，在所述激光器晶體的輸出光路上設有出光鏡，其為一鏡片組。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的半導體激光泵激光顯微手術儀，其特征在于該鏡片組中的各鏡片為圓形聚透鏡，或橢圓形聚透鏡，或所述兩種形狀聚透鏡組合的鏡片組，可使輸出的激光光斑大小調整到0.01到5.0毫米之間。
10.根據(jù)權利要求1所述的半導體激光泵激光顯微手術儀，其特征在于該固體激光器上設有冷卻器，該冷卻器為氣冷器或水冷器或電子冷卻器，帶有所述冷卻器的所述固體激光器的寬×高×長之尺寸不大于2.0×3.0×15公分。
專利摘要一種半導體激光泵激光顯微手術儀，包括激光發(fā)射器、能量傳輸器和激光輸出裝置即手術裝置，激光發(fā)射器為一輸出紫外或紅外光的半導體激光泵固體激光器，使用激光器，再經(jīng)由所述能量傳輸器和激光輸出裝置輸出作用于手術部位軟組織表面的激光能量。它是一個紫外約(0.2－0.36)微米或中紅外波長(2.8－3.2)微米顯微手術激光儀，本新型使用DLP技術，激光晶體為參汝(Nd)或參鉺(Er)之亞硌(YAG)，亞佛(YLF)或亞斯基(YSGG)，或雙參鉺及鉻(Er:Cr)。泵光源為半導體激光波長匹配激光晶體的吸收帶，約為(0.75－0.98)微米(參鉺)或0.81微米(參汝)，此激光器輸出光可經(jīng)由光纖掃描器或機械手傳輸能量到手術部位，其輸出光能量可經(jīng)由光斑大小，脈沖寬度及能量密度或功率之控制達到一機雙功能(切割及止血)的目的。
文檔編號H01F3/00GK2860437SQ20052010860
公開日2007年1月24日 申請日期2005年6月2日 優(yōu)先權日2005年6月2日
發(fā)明者林瑞騰 申請人:新視界有限公司