一种耳道照射激光发生电路及其治疗设备的制作方法

本实用新型涉及半导体激光设备领域，尤其涉及一种耳道照射激光发生电路及其治疗设备。

背景技术：

半导体激光器件通过受激能够稳定输出低功率的激光，其电光转换效率较高，不产生多余的热量，不需要冷却装置等特性，已经在保健和疾病辅助治疗领域具有很好的应用。激光可以激活或者诱导t细胞、b淋巴细胞或者巨噬细胞产生细胞因子，可以活化人体的免疫能力；激光可作用于人体细胞的线粒体，为机体提供更多能量，加快新陈代谢和有害物质的清除，还可以使局部血管扩张，血流加速，加速局部血液循环，加快创面的愈合；激光照射可以促进新生血管生长和肉芽组织增生，刺激蛋白质合成，有助于细胞的代谢和成熟，还能起到调节内分泌的作用。耳道发炎一般是由感冒、外伤或者耳道进水等因细菌感染引发，如果不及时治疗，容易积液、引发耳下淋巴结发炎，甚至发展成中耳炎，如果鼓室有积水，容易反复发作。中医理论认为耳道发炎是因肝胆湿热、火邪气盛、肝经不调引起。如将激光用于改善人体免疫力方面，可防止炎症复发，降低病人的痛苦。

半导体激光器件需要稳定电流驱动才能保证其工作的稳定性，如果激光器件的工作电流超过最大工作电流很容易导致器件老化和损坏，如果工作电流变小会导致输出功率降低，达不到应有的效果。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出了一种提供稳定工作电流的用于耳道照射激光发生电路及其治疗设备。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一方面，本实用新型提供了一种耳道照射激光发生电路，包括压控恒流源子电路(1)、半导体激光器(2)、按键输入子电路(3)和稳压电源(4)，稳压电源(4)的输出端与按键输入子电路(3)的输入端电性连接；按键输入子电路(3)的输出端与压控恒流源子电路(1)的输入端电性连接，压控恒流源子电路(1)的输出端与半导体激光器(2)的输入端电性连接；稳压电源(4)为压控恒流源子电路(1)提供稳定的输入电压；压控恒流源子电路(1)根据输入电压输出稳定的电流信号，半导体激光器(2)接收所述电流信号，并向外发出激光。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述压控恒流源子电路(1)包括第一运算放大器a1、第二运算放大器a2和三极管q1；第一运算放大器a1的同相输入端与按键输入子电路(3)的输出端电性连接，第一运算放大器a1的输出端与电阻r2的一端电性连接，电阻r2的另一端与三极管q1的基极电性连接，三极管q1的集电极与电容c3的一端电性连接，电容c3的另一端与+12v电源电性连接；半导体激光器(2)并联在电容c3的两端；三极管q1的发射极分别与电阻r3的一端和第二运算放大器a2的同相输入端并联，电阻r3与电阻r4串联后并联在第二运算放大器a2的同相输入端与反相输入端之间，电阻r3与电阻r4的连接端接地；第二运算放大器a2的输出端与第一运算放大器a1的反相输入端电性连接，第二运算放大器a2的输出端与其反相输入端之间还并联有电阻r5和电容c2；第一运算放大器a1的反相输入端与输出端之间并联有电容c1。

进一步优选的，所述半导体激光器(2)的两端还反向并联有瞬态抑制二极管d1。

进一步优选的，所述按键输入子电路(3)包括光耦tlp127和按键k0；光耦tlp127的引脚1通过按键k0与+3.3v电源电性连接；光耦tlp127的引脚2置为低电平；光耦tlp127的引脚3接地，光耦tlp127的引脚4分别与+5v电源和第一运算放大器a1的同相输入端电性连接。

更进一步优选的，还包括mcu和显示输出子电路(5)，mcu的通用输入输出端分别与按键输入子电路(3)和显示输出子电路(5)电性连接，mcu与稳压电源(4)电性连接。

再进一步优选的，所述mcu为stm32f103cbt6单片机；按键输入子电路(3)还包括按键k1、按键k2和按键k3，按键k1、按键k2和按键k3的引脚1和引脚4均浮空，引脚2均接地；按键k1、按键k2和按键k3的引脚3分别与mcu的通用输入输出端口电性连接；光耦tlp127的引脚2通过电阻r1与mcu的通用输入输出端口电性连接。

再进一步的优选的，所述显示输出子电路(5)包括电平转换芯片max232a和支持rs232协议的lcd屏幕，电平转换芯片max232a的引脚11和引脚12分别与mcu的串行端口电性连接，电平转换芯片max232a的引脚13和引脚14与5针插座j1的引脚2和引脚3电性连接，5针插座j1的引脚1接地，5针插座j1的引脚4浮空，5针插座j1的引脚5与+5v电源电性连接，lcd屏幕通过排线与5针插座j1电性连接。

另一方面，本实用新型还提供了一种具有耳道照射激光发生电路的治疗设备，包括箱体(7)和耳塞(8)，箱体(7)内部中空，压控恒流源子电路(1)、按键输入子电路(3)和稳压电源(4)均设置在箱体(7)内部；耳塞(8)包括两中空的壳体(81)，壳体(81)上开设有第一通孔(82)，半导体激光器(2)的发光部穿过第一通孔(82)中并向外延伸；箱体(7)侧壁设置有第二通孔(71)，半导体激光器(2)的输入端依次穿过壳体(81)和第二通孔(71)伸入箱体(7)内并与压控恒流源子电路(1)的输出端电性连接。

进一步优选的，所述箱体(7)表面还开设有窗口(72)，lcd屏幕嵌设在窗口(72)处。

本实用新型提供的一种耳道照射激光发生电路及其治疗设备，相对于现有技术，具有以下有益效果：

(1)按键输入子电路通过光耦输入控制电压到第一运算放大器a1的同相输入端，经三极管q1的基极电阻r1变为基极电流，使得三极管q1维持在饱和输出状态，提供稳定的电流放大作用，进而使得半导体激光器维持在稳定的工作状态；按键k0可实现开关功能；

(2)第一运算放大器a1、第二运算放大器a2、电阻r3、r4和r5共同构成了电压负反馈，形成闭环控制，使得发射极电流保持不变，三极管q1总是工作中饱和状态，流经半导体激光器的电流与第一运算放大器a1的同相输入端的电压呈线性关系，由于该电压保持不变，半导体激光器上的电流也能保持稳定；

(3)mcu能进一步的与按键输入子电路的各按键相配合，实现光耦导通、延时关断等功能；

(4)稳压电源能为光耦、mcu等器件提供稳定的电压输入；

(5)显示输出子电路通过电平转换与mcu实现串口通信，显示激光耳道照射的相关参数。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种耳道照射激光发生电路及其治疗设备的电路框图；

图2为本实用新型一种耳道照射激光发生电路及其治疗设备的压控恒流源子电路与半导体激光器的接线图；

图3为本实用新型一种耳道照射激光发生电路及其治疗设备的稳压电源的接线图；

图4为本实用新型一种耳道照射激光发生电路及其治疗设备的mcu的最小系统接线图；

图5为本实用新型一种耳道照射激光发生电路及其治疗设备的显示输出子电路的接线图；

图6为本实用新型一种耳道照射激光发生电路及其治疗设备的mcu与部分按键的接线图；

图7为本实用新型一种耳道照射激光发生电路及其治疗设备的mcu与调试接口的接线图；

图8为本实用新型一种耳道照射激光发生电路及其治疗设备的一种立体结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1结合图2所示，一方面，本实用新型提供了一种耳道照射激光发生电路，包括压控恒流源子电路1、半导体激光器2、按键输入子电路3、稳压电源4、mcu、显示输出子电路5和调试子电路6，其中稳压电源4的输出端与按键输入子电路3的输入端电性连接；按键输入子电路3的输出端与压控恒流源子电路1的输入端电性连接，压控恒流源子电路1的输出端与半导体激光器2的输入端电性连接；稳压电源4为压控恒流源子电路1提供稳定的输入电压；压控恒流源子电路1根据输入电压输出稳定的电流信号，半导体激光器2接收该电流信号，并向外发出激光。压控恒流源子电路1能为半导体激光器2提供稳定的工作电流，使得半导体激光器2处于饱和工作状态，持续的保持稳定工作状态。mcu能进一步的结合外围输出显示输出子电路、按键、调试子电路更好的为使用者服务。

作为本实用新型的一种实施方式，如图2结合图3所示，该耳道照射激光发生电路包括压控恒流源子电路1、半导体激光器2、按键输入子电路3和稳压电源4，稳压电源4提供的3.3v电压通过按键输入子电路3的按键k0使得光耦tlp127导通，光耦tlp127的输出端产生控制电压输入到压控恒流源子电路1的输入端中，经压控恒流源子电路1处理后输出恒定的电流到半导体激光器2中，使得半导体激光器2维持在稳定的工作状态，输出功率相对稳定的激光。

上述方案中，如图2所示，压控恒流源子电路1包括第一运算放大器a1、第二运算放大器a2和三极管q1；第一运算放大器a1的同相输入端与按键输入子电路3的输出端电性连接，第一运算放大器a1的输出端与电阻r2的一端电性连接，电阻r2的另一端与三极管q1的基极电性连接，三极管q1的集电极与电容c3的一端电性连接，电容c3的另一端与+12v电源电性连接；半导体激光器2并联在电容c3的两端；三极管q1的发射极分别与电阻r3的一端和第二运算放大器a2的同相输入端并联，电阻r3与电阻r4串联后并联在第二运算放大器a2的同相输入端与反相输入端之间，电阻r3与电阻r4的连接端接地；第二运算放大器a2的输出端与第一运算放大器a1的反相输入端电性连接，第二运算放大器a2的输出端与其反相输入端之间还并联有电阻r5和电容c2；第一运算放大器a1的反相输入端与输出端之间并联有电容c1。

图2中，第一运输放大器a1的同相输入端与输出端为电压跟随关系。三极管q1导通后，发射极的电流流入电阻r3，电阻r3两端的电压施加到第二运算放大器a2的同相输入端，电阻r5构成了第二运算放大器a2的反馈回路；电阻r3、电阻r4、电阻r5、第二运算放大器a2和三极管q1又构成了运输放大器a1的负反馈回路；以上负反馈回路能抑制三极管q1的发射极电流的变化趋势，使得三极管q1稳定工作在饱和放大区，从而使三极管q1的集电极电流恒定，连接在三极管q1的集电极上的半导体激光器2，即ld1和ld2均能稳定工作。

半导体激光器2是精密器件，为了保护半导体激光器2，在半导体激光器2的两端还反向并联有瞬态抑制二极管d1，瞬态抑制二极管d1能吸收三极管q1开启和关断时的大电流冲击。电容c1和电容c2可以起到滤波作用，消除高频干扰。本实用新型的半导体激光器2采用的是能发生650-660nm的红光半导体激光器，其输出功率为1-1000mw，能量稳定性高，适合长期使用，优选为660nm。该波长的窄频半导体激光对人体组织穿透较深，其照明能是内耳的毛细血管扩张，通透性增加，改善局部血液循环，促进神经冲动传导加快，能帮助使用者恢复听觉传导和听觉中枢技能恢复，进而改善听力，还可以起到一定的抑制耳鸣的效果。

图3提供了一种稳压电源4的具体结构，+5v电源通过asm1117-3.3芯片转换为3.3v电压，为mcu和光耦供电。asm1117-3.3芯片的引脚3分别与电容c4、电容c5的一端和+5v电源并联，asm1117-3.3芯片的引脚2分别与电容c6和电容c7的一端并联，asm1117-3.3芯片的引脚1分别与电容c4、电容c5、电容c6和电容c7的另一端并联后接地。+5v电源可以通过对市电进行变压器和桥式整流电路处理，然后再经过7805稳压芯片输出得到，也可以采用220v转5v的直流开关电源获得吗，如南京欣博达科技发展有限公司的spa—2.5s05w直流电源产品，可直接安装在pcb上，在此不做赘述。

以上技术方案中，按键输入子电路3与压控恒流源子电路1连接的部分包括光耦tlp127和按键k0；光耦tlp127的引脚1通过按键k0与+3.3v电源电性连接；光耦tlp127的引脚2置为低电平，可通过接地实现；光耦tlp127的引脚3接地，光耦tlp127的引脚4分别与+5v电源和第一运算放大器a1的同相输入端电性连接。当按键k0导通后，光耦tlp127导通，光耦tlp127的输出端可产生控制电压，并输入第一运算放大器a1的同相输入端。

如图4、图5、图6和图7所示，为了进一步实现耳道照射激光发生电路的功能，本实用新型电路部分还包括mcu、显示输出子电路5和调试子电路6，mcu的通用输入输出端分别与按键输入子电路3、显示输出子电路5和调试子电路6电性连接，mcu和调试子电路6与稳压电源4电性连接。显示输出子电路5可以输出半导体激光器2的相关状态和工作时间。调试子电路6可以使mcu与上位机进行通信，实现程序调试功能。mcu的引脚5和引脚6之间并联有晶振y1，晶振y1的两端并联有电阻r6，电阻r6的两端还分别与电容c8和电容c9并联后接地；mcu的引脚8、引脚23、引脚35、引脚44和引脚47均接地；mcu的引脚9、引脚24、引脚36和引脚48均与+3.3v电源电性连接；mcu的引脚1、引脚2、引脚20、引脚27、引脚28、引脚29和引脚41浮空；mcu的引脚7与电阻r7的一端和电容c10的一端电性连接，电阻r7的另一端与+3.3v电源电性连接，电容c10的另一端接地。

如图6所示，本实用新型mcu可采用stm32f103cbt6单片机；按键输入子电路3还包括按键k1、按键k2和按键k3，按键k1、按键k2和按键k3的引脚1和引脚4均浮空，引脚2均接地；按键k1、按键k2和按键k3的引脚3分别与mcu的通用输入输出端口电性连接；光耦tlp127的引脚2通过电阻r1与mcu的通用输入输出端口电性连接，当按键k0按下，且与r1相连的mcu引脚32为低电平时，光耦tlp127触发。图示为mcu的引脚10、引脚12和引脚14。按键k1、k2和k3采用可复位按键，每按一次对应的按键，对应的mcu的通用输入输出端口输入低电平作为中断信号，在mcu内部实现累加或者计数功能，mcu可以根据输入延长、缩短或者暂停压控恒流源子电路1和半导体激光器2的工作过程。

如图5所示，显示输出子电路5包括电平转换芯片max232a和支持rs232协议的lcd屏幕，电平转换芯片max232a的引脚11和引脚12分别与mcu的串行端口电性连接，电平转换芯片max232a的引脚13和引脚14与5针插座j1的引脚2和引脚3电性连接，电平转换芯片max232a的引脚7、引脚8、引脚9和引脚10浮空；电平转换芯片max232a的引脚1和引脚3之间并联有电容c11，电平转换芯片max232a的引脚4和引脚5并联有电容c12，电平转换芯片max232a的引脚6和引脚15与电容c14并联后接地，电平转换芯片max232a的引脚2和引脚16与电容c13并联后再与+5v电源电性连接；5针插座j1的引脚1接地，5针插座j1的引脚4浮空，5针插座j1的引脚5与+5v电源电性连接，lcd屏幕通过排线与5针插座j1电性连接。lcd屏幕采用支持rs232通信功能的屏幕，如3寸—8寸的tftlcd，也可以采用触摸屏实现显示功能。

如图7所示，调试子电路6包括20针插座j2，20针插座j2的引脚3、引脚5、引脚7和引脚13分别与mcu的引脚40、引脚38、引脚34和引脚39一一对应电性连接；20针插座j2的引脚3、引脚5、引脚7和引脚13还分别并联有上拉电阻r8、r9、r10和r11，各上拉电阻和20针插座j2的引脚1和引脚2均与+3.3v电源电性连接。20针插座j2的引脚9和引脚15分别与mcu的引脚37和引脚7一一对应电性连接；20针插座j2的引脚9还与电阻r12的一端并联，电阻r12的另一端接地；20针插座j2的引脚4、引脚6、引脚8、引脚10、引脚12、引脚14、引脚16、引脚18和引脚20均接地。通过20针插座j2可实现对mcu的程序调试。

另一方面，如图8所示，本实用新型还提供了一种具有耳道照射激光发生电路的治疗设备，该设备包括箱体7和耳塞8，箱体7内部中空，压控恒流源子电路1、按键输入子电路3、稳压电源4等组件均设置在箱体7内部。耳塞8包括两中空的壳体81，壳体81上开设有第一通孔82，半导体激光器2的发光部穿过第一通孔82中并向外延伸；箱体7侧壁设置有第二通孔71，半导体激光器2的输入端依次穿过壳体81和第二通孔71伸入箱体7内，并与压控恒流源子电路1的输出端电性连接。

为了便于观察设备的工作状态和使用者进行操作，箱体7表面还开设有窗口72，lcd屏幕嵌设在窗口72处。同样的，按键输入子电路3的各按键也可以设置在箱体7的表面。

该具有耳道照射激光发生电路的治疗设备使用时，先对半导体激光器2的发光部和使用者的耳道内部进行清洁和消毒，使用者佩戴耳塞8将半导体激光器2的发光部插入耳道中，对准耳膜进行照射，以使用者感觉适宜为准，耳聋耳鸣患者经常使用本设备进行激光照射，对耳聋耳鸣有较好的效果。耳塞8可以将两半导体激光器2的发光部伸入耳道内部，保证照射的效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。