专利名称：高功率密度弱激光治疗机的制作方法
技术领域：
本发明属于医用仪器，特别涉及一种新型弱激光治疗机。
近年来，激光技术在医学领域中的理论研究与临床应用已经取得许多重要成果和实践经验。在医学上，通常把对人体进行照射时，功率密度在人体损伤阈值以下的激光称弱激光。弱激光对治疗多种疾病例如皮肤溃疡、骨关节炎、三叉神经疼、神经根疼、血管性头疼、类风湿性关节炎、腱鞘炎、牙周炎、口疮炎、纤维性海绵体炎、口眼干燥关节炎综合症、糖尿病性神经病变等，均有一定的疗效。目前使用最广泛的弱激光治疗机采用He-Ne激光器，功率很低，一般都小于20mw，病人治疗时需疗程较长，且对各种肌肉劳损、跌打损伤等慢性损伤类疾病所引起的疼痛的快速止疼效果欠佳。“应用激光联刊”1988年发表了周成铭、米新宾二人题为“试论大功率He-Ne激光器在临床上的应用”的文章，对不同功率的He-Ne激光的医疗作用进行了对比研究，得出结论“输出功率为40-60mw的He-Ne激光远比25mw以下的激光疗程短、疗效显著，而且同样安全可靠”。同时又指出“但并不是说照度越大越好。”“当功率密度在1.5-0.96w/cm2之间，病人在治疗过程中即有明显的止痛感，又无激光的灼烧感、而且疗程短、疗效显著。“中美两国研究人员共同发表在“中国激光医学杂志”1993年第2卷，第3期上题为“低功率激光治疗偏头痛”的文章报导了一种波长为830nm，功率为30～100mw的砷化镓二极管激光治疗机在治疗偏头痛的应用。
上述激光治疗机其输出功率均在100mw以下，其功率密度在1.5w/cm2以下。而有关资料指出在激光理疗过程中，激光与生物分子相互作用从而引起一个广泛的光谱效应。低功率的激光，虽能被生物分子吸收，反射、辐射，但不能引起这些生化物质发生内部变化，只有足够的激光能量，才能引起生化物质的内部变化。而公认的人体损伤阈值(632.8nm为1.5w/cm2，10.6μm为0.3w/cm2)又限制治疗机输出功率的提高。因此已有的激光治疗机仍存在着治疗时间长，疗程长，对某些肌肉深部疾病疗效不佳等不足之处。
本发明的目的在于为克服已有技术的不足之处，提出一种新型弱激光治疗机，其波长在“人体窗口”之内，输出功率在100mw以上采用较强的功率密度，具有治疗时间短、疗程少、疗效显著、可治疗肌肉深部病患等诸多特点。
本发明提出的新型弱激光治疗机，可采用激光波长为700～1300mn激光器，治疗时的功率密度为1.5～20w/cm2。本发明人根据“人体窗口”的理论，经过大量的实践证明，激光波长在“人体窗口”波长范围内(即700～1300mn)对人体照射时，对人体损伤的功率密度阈值大大超过公认的损伤阈值。表1列出一组对不同人照射不同部位的功率密度阈值。
表1
表1中的测试数据是选用AlAgGa半导体激光器，其波长为810nm，最大输出功率为300mw照射光斑尺寸为1mm×0.8mm，对应的最大功率密度为37.5w/cm2。实验方法是用激光照射被测部位，使激光输出功率从小到大缓慢变化，当被测者发觉有刺痛感时，即停止，记下此时的激光功率，如此反复三次取平均值，并计算出相应的功率密度阈值。测试表明，激光对人体照射的损伤阈值，因个体差异有很大的离散性，而且同一个人的不同部位，其阈值也不同，由于实验的激光器输出的最大功率对应的功率密度为37.5w/cm2，一些测量部位的阈值大于此值，在表中以＞37.5w/cm2表示。
本发明人在大量的临床实践中得到，对不同部位的病症对应一个最佳的功率密度，在功率密度为1.5～20w/cm2的范围内均收到较好的疗效。
采用本发明所述的弱激光治疗机，具有治疗时间短、疗程短、镇疼效果快、且能治疗组织内部深处的疾病等特点。
附图简要说明
图1为本发明实施例1总体结构框图。
图2为本发明实施例1总体外形示意图。
图3为本发明实施例1的激光探头结构剖示图。
图4为本发明实施例1的主机电路原理示意图。
图5为本发明实施例2的总体结构示意图。
本发明设计出两种波长的激光治疗机实施例，如图1～5所示，结合附图分别描述如下实施例1采用砷化镓铝(CaAlAs)半导体激光器的弱激光治疗机，总体结构包括由第一级稳压、第二级稳压、恒流控制，基准电压源、组成的稳压恒流电源，时间控制显示，功率监测显示，激光探头等部分组成，如图1所示。上述各部分除激光探头之外均组装成主机，装于便携式手提箱(1)内，激光探头(2)也放置在手提箱内。打开手提箱盖，将激光探头(2)与主机连通，电源线与市电接通即可工作。治疗机操作面板包括电源开关(3)、时间显示器(4)及时间控制开关(5)、功率显示器(6)、功率调节旋钮(7)及起动按钮(8)，如图2所示。
本实施例中激光探头设计为园柱形，便于操作者手持治疗。其结构如图3所示，由螺纹连接的头端(31)、激光器座(32)、手把(33)所组成。其中激光器座内安装CaAlAs半导体激光器(321)，头端内平行放置的二透镜(311)、(312)组成的透镜组与半导体端面准直、共轴，头端中部有通孔，供激光束射出。手把为一园柱形筒与半导体块连接的导线从手把中穿过引出(图中未画出)。本实施例所用激光器输出激光发散角为(θL，θ11)40°×10°，经双透镜聚焦，输出激光光斑尺寸约为Φ4mm的平行光束，以获得最佳的治疗效果。
本实施例的主机电路原理如图4所示，由于半导体激光器很容易损坏，且非常昂贵，在设计电源电路中采用两级稳压，一级恒流。其目的有两点，第一，经多级稳压，滤波，由电网或其他途经产生的电干扰脉冲基本可以消除，以确保激光器的安全;第二，万一第一级稳压损坏，第二级稳压可以保证恒流电路的供电电压保持正常，万一第二级稳压损坏，恒流电路可保证输出至激光器的电流仍为正常。本实施例中第一级稳压由7815，7915和7805三只稳压集成块组成，第二级稳压由LM317组成，恒流级由运算放大器U和晶体三极管Q及其外围电路组成。第一级稳压把交流220V转变成±15V和+5V，其中+15V向第二级稳压供电，+5V向时间控制显示单元(41)和功率监测显示单元(42)供电，第二级稳压把+15V转变成+10V，并在电路中设计了由C1、C2、R3、R4组成的缓起动，以避免在起动时恒流电路因遭受电压冲击而危及半导体激光器。恒流控制电路采用通常的线性恒流形式，为了保证输出的电流恒定，采用了基准电压源和低温度系数的电流取样电阻R5。时间控制显示单元(41)实现治疗机的时间设定和计时控制，由专用定时集成块及外围电路组成，为了操作方便，定时范围可从00分00秒～59分59秒。
功率监测显示单元(42)通过一个取样电阻R5，将激光器工作电流信号从回路中取出，送到显示器(本实施例采用三位半数字表头)。为了便于调节，使得在全功率范围内显示读数和实际基本相等，在取样电阻后，设计了零点和放大倍数都可调的跟随器。
本实施例的主要参数波长810nm;输出功率0～400mw连续可调，激光探头出口处光斑直径4mm。功率密度为4～10w/cm2。本实施例照射剂量与已有技术比较如下已有技术采用氦氖激光治疗仪，一般穴位照射3～5～10分钟，痛点照射15～20分钟，12～15次为一个疗程，最多治疗三个疗程。
本实施例，一般穴位照射最多3分钟，痛点亦最多3分钟，3～5次为一个疗程，一个疗程即能收到良好效果。
实施例2采用钇铝石榴石(YAG)的激光器的弱激光治疗机，其结构如图4所示，由YAG激光器及电源所组成，YAG激光器采用椭园形反射腔，及单泵浦灯组成，电源包括供泵浦灯工作的电源及触发泵浦灯的高压脉冲发生器。泵浦电源包括自耦调压器、降压变压器、桥式整流及滤波电路。它将电网220V交流电转换成泵浦灯所需的低压直流电，加于泵浦灯两端;高压脉冲发生器由限流电阻R，储能电容C，可控硅及脉冲变压器所组成。高压脉冲发生器接通直流电源后，经电阻R限流后向储能电容C充电，当可控硅触发导通后，储能电容经可控硅和脉冲变压器初级放电，此时在脉冲变压器次级产生高压触发脉冲，触发泵浦灯，使灯点亮，再激励YAG输出激光。
本实施例主要参数波长1.06μm，输出功率0～10W连续可调，光斑尺Φ4mm～Φ100mm连续可调，本实施例采用小光斑尺寸进行穴位照射治疗，由于其输出功率大，也可采用大光斑尺寸。以提高治疗效率。
权利要求
1.一种弱激光治疗机，包括激光波长为700～1300nm的激光器，其特征在于治疗时的功率密度为1.5～20w/cm2。
2.如权利要求1所述的治疗机，其特征在于所说的激光器为砷化镓铝半导体激光器，其输出波长为810nm，功率连续可调，其范围0～400mw，光斑尺寸约Φ4mm，功率密度为4～10w/cm2。
3.如权利要求2所述的治疗机，其特征在于由安装于一机箱内的稳压、恒流电源、时间控制及显示单元、功率调节及显示单元组成的主机及与主机相连的激光探头所组成。
4.如权利要求3所述的治疗机，其特征在于所说的稳压、恒流电源包括由将220V交流电转换为两组不同稳定直流工作电压的二级稳压电路及由基准电压源和低温度系数的电流取样电阻所组成的线性恒流电路;所说的时间控制及显示单元由专用定时集成块，及外围电路所组成;所说的功率调节及显示单元由取样电阻，可调跟随器，功率调节旋钮所组成，所说的激光探头由园柱形外壳及装于其中的砷化镓铝半导体及透镜组所组成，所说砷化镓铝半导体与稳压、恒流电路用导线连接。
5.如权利要求1所述的激光治疗机，其特征在于所说的激光器为钇铝石榴石激光器，其输出波长为1.06μm，功率连续可调，其范围为0～10W光斑尺寸Φ4mm～Φ100mm。
全文摘要
本发明属于激光治疗仪器的设计，其特点为采用激光波长为700～1300nm的激光器，治疗时的功率密度为1.5～20W/cm
文档编号A61N5/06GK1098956SQ9410591
公开日1995年2月22日 申请日期1994年6月3日 优先权日1994年6月3日
发明者吴小光, 黄南堂, 陈凤荣, 马丽, 张健平 申请人:吴小光