专利名称：医疗设备的光源产生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光源产生器，且特别是一种采用高功率发光二极管(Light Emitting Diode；LED)并将其应用于光动力诊断(PDDphotodynamic diagnosis)或光动力治疗(Photodynamic Therapy；PDT)的医疗设备的光源产生器。
背景技术：
光动力疗法(PDT)又称为光照射疗法(PRT，photoradiationtherapy)，其能够选择性地造成异常细胞坏死而不伤害周围的正常组织，是一项结合光源与特殊光感药物的癌症治疗新技术。
光动力疗法的作用基础是光动力效应。这是一种有氧分子参与的伴随生物效应的光敏化反应。其过程是以特定波长的光线照射使被特定细胞组织吸收的光敏剂受到激发，而激发态的光敏剂又把能量传递给周围的氧，生成活性很强的单态氧，单态氧和相邻的生物大分子发生氧化反应，产生细胞毒性作用，进而导致细胞受损乃至死亡。
目前光动力疗法所使用的光源以激光最为普遍，但使用激光价格及维修昂贵，而导致光动力诊疗的价格居高不下。
为了克服激光光源所产生的缺陷，现有技术还提出以发光二极管阵列(LED array)作为诊疗的光源，其相关技术可参阅美国专利第5,698,866号及第6,402,347号，而采用发光二极管阵列时，对于其发光时所伴随产生的高热，现有技术以水冷循环散热装置来达到热交换，其相关技术可参阅美国专利第5,698,866号及第5,728,090号。然而，使用发光二极管阵列作为诊疗的光源，虽可降低光诊疗的价格，但受限光源体积的限制，使得发光二极管阵列在治疗如口腔等腔内患部时光源无法直接深入诊疗，因此只适用于表层治疗与诊断。
此外，不论上述以激光或发光二极管阵列作为诊疗的光源，在光源前端均会装设一至多个光学透镜，如准直镜(collimator lens)、聚焦镜(focusing lens)等，其相关技术可参阅美国专利第5,568,503、6,402,347、6,513,962、及6,832,849号。然而，安装这些光学透镜需要较高的组装精度，这样将使得此类的光源产生器在组装上更为复杂和困难。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种医疗设备的光源产生器，其可提供高亮度及适当波长的光线，以与光感药物配合使用来诊断患部或治疗患部，且散热效果佳。
基于上述目的，本发明提供了一种医疗设备的光源产生器，主要是由一高功率发光二极管及一散热装置所构成。其中，高功率发光二极管适于发出特定波长的高亮度光线，用以诊断患部或治疗患部，而散热装置与高功率发光二极管相接触，用以将高功率发光二极管发光时所伴随的热能带离。由于本发明的光源产生器的光源采用高功率发光二极管来取代现有技术中的激光二极管或发光二极管阵列，因此，可提供高亮度及适当波长的光线来诊断患部或治疗患部，另外，高功率发光二极管发光时所伴随产生的热能，可通过散热装置的作用而获得极佳的散热效果。
根据本发明的医疗设备的光源产生器至少具有下列优点1、根据本发明的光源采用高功率发光二极管，可解决现有技术中采用发光二极管阵列作为光源而会受限于体积太大，只能适用于表层的治疗与诊断的缺陷，且相对于激光光源，在价格及后续维修费用上都极具优势。
2、根据本发明的高功率发光二极管发光时所伴随产生的高热可通过散热装置的导引，而获得极佳的散热效果。
3、根据本发明的导光柱体可将高功率发光二极管所发出的光线导引至人体的管腔，进而增进照光的范围。此外，采用高功率发光二极管作为光源，光源前端无需如现有技术加装透镜，即可直接与导光柱体耦接，因此可使组装更为简便，且因由于光源并非使用激光，所以导光柱体(如光纤)在与光源耦合对准时的精度要求较低，故光线与光纤的光轴的夹角偏差无需限定在某一狭窄的范围内，在组装及元件尺寸的精度要求方面较易达到。
4、根据本发明的光源产生器可运用至癌症、及非癌症等相关光动力诊断与治疗老人风湿性关结炎、动脉组织治疗及微生物诊断与杀菌等光动力治疗(PDT)及光动力诊断(PDD)的领域中，其实用性很高。
图1是根据本发明的医疗设备的光源产生器的一较佳实施例的示意图。
图2是图1的侧剖视图。
图3～7是根据本发明的医疗设备的光源产生器的散热装置的各种实施例的示意图。
图8～10是根据本发明的医疗设备的光源产生器的导光柱体的各种实施例的示意图。
具体实施例方式
有关本发明的较佳实施例与技术内容，现结合
如下根据本发明的医疗设备的光源产生器，主要是由一高功率发光二极管及一散热装置所构成，其中高功率发光二极管适于发出特定波长的光线，而散热装置用以将高功率发光二极管发光时所伴随产生的热能带离，下文中将对其进行详细描述。
首先，请共同参阅图1及图2，在本实施例中，光源产生器100的光源采用高功率发光二极管110，由于为高功率的型态，故可发出高亮度的光线，且配合特定的波长(如300～900nm)，以诊断患部或治疗患部。较详细地说，根据本发明的高功率发光二极管110可先选用一波长范围的光线照射人体，以激发涂抹或注射于人体上的光感药物，从而产生可侦测到的萤光，进而协助界定出患部的位置，在确认患部位置后，可再选用另一波长范围的光线照射患部，光与患部上的光感药物便会发生光化学作用，以在患部的位置因自由基的生成造成细胞毒性，进而摧毁异常细胞。
而上述高功率发光二极管110的型态无须局限，其可为单一晶粒(single chip)或多晶粒(Multi-chip)封装而成的封装体。
此外，在本实施例中，散热装置例如是一散热鳍片(Heat sink)121，其可吸收高功率发光二极管110发光时所伴随产生的热能，并与外界空气作一热交换，从而达到散热的效果。另外，用以驱动高功率发光二极管110的电源(图未示出)则通过电线130与高功率发光二极管110电性连接。再者，还可在高功率发光二极管110与散热鳍片121之间涂布一导热胶150，以进一步强化导热的效果。另外，上述散热鳍片121也可与光源产生器100的外壳体(未示出)在制造的同时一体成型，从而与外壳体整合在一起。
接着，请参阅图3，为了增加散热的效果，还可在图2中的散热鳍片121上配置一风扇(Fan)122，通过风扇122强制吹送冷风，以加速将散热鳍片121所吸收的热能冷却。
然而，本发明的散热装置并不仅局限于上述的型态，在下文中还将进一步描述各种实施例。
请参阅图4，在此实施例中，散热装置例如为一热电致冷器(Thermoelectric cooler；TE cooler)123，此热电致冷器123具有一冷端(code side)123a及一热端(hot side)123b，且高功率发光二极管与该冷端123a接触，由于通过在热电致冷器123两端施予一电位差，强制电子分别在高低能阶中移动，造成在热电致冷器123两端产生吸热及放热的效应，而制造出极大的温度差。通过上述的作用，热电致冷器123的冷端123a即可对高功率发光二极管110发光时所伴随产生的热能进行降温，另外，热电致冷器123的热端123b则藉由直接与外界空气接触，而达到热交换。
接着，请参阅图5，上述图4中的热电致冷器123的热端123b上还可配置一散热鳍片124，以增加与外界空气接触的面积。
然后，请参阅图6，上述图5中的散热鳍片124上还可配置一风扇(Fan)125，并通过风扇125强制吹送冷风，以加速将散热鳍片124所吸收的热能冷却。此外，散热装置上还可选择性地配置一温度传感器126，此温度传感器126与热电致冷器123接触，用以感测热电致冷器123的温度变化，以适时启动风扇125。
再者，请参阅图7，在此实施例中，散热装置例如由一热导管(Heat Pipe)127、一散热鳍片128、及一风扇129所构成。其中，热导管127的一端与高功率发光二极管110相连接，且另一端则与散热鳍片128相连接，而风扇129配置于散热鳍片128上。藉由热导管127内的工作液(图未示出)的液态、气态的转换，将高功率发光二极管110发光时所伴随产生的热能传送至散热鳍片128上，并再利用风扇129的强制吹送冷风，以加速将散热鳍片128所吸收的热能冷却。
承上所述，本发明的散热装置并不局限于图2～7中所公开的实施例，本领域的技术人员应知，本发明的散热装置还可采用目前技术已相当成熟的水冷式散热循环装置。
接着，请先参阅图8，为了可对人体的管腔，如口腔、食道等处进行光照射，根据本发明的医疗设备的光源产生器100还可进一步配置一导光柱体160，此导光柱体160具有一入光面161及一相应的出光面162，且导光柱体160的入光面161处与高功率发光二极管110相耦接，而高功率发光二极管110所发出的光线可由入光面161进入导光柱体160内，并经导光柱体160的导引最后由出光面162出射。此外，导光柱体160的入光面161与出光面162的表面形状的其中一种实施例为一与导光柱体160的光轴垂直的平直面。
另外，请参阅图9，导光柱体160的入光面161也可改为曲面，以将高功率发光二极管110所发出的光线聚焦至导光柱体160内，以降低光的耗损率。
再者，请参阅图10，导光柱体160的出光面162也可改为锥面，使得由出光面162出射的光线具有扩散的效果，进而增加光照射的面积。
而图8～10中，导光柱体160的出光面162不论为何种形状，其表面可进一步经粗糙化、雾化，以使出射光线均匀化。此外，导光柱体160在本实施例中是采用光纤(Fiber)，当然，导光柱体160也可为玻璃、压克力、光学聚乙烯(PE)或其它高穿透物质如聚碳酸酯(PC)或是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等的导光元件所制。
此外，值得注意的是，一般要将光导入导光柱体160(如光纤)内，光的角度必须符合导光柱体160(如光纤)的数值孔径(NA；numerical aperture)，而本发明的高功率发光二极管，在封装时可通过反射杯与支架(leadframe with reflector cup)以及模粒(molding)之间相对位置的设计，使得出光角度符合导光柱体160(如光纤)的数值孔径，这样，即不需要额外的光学透镜聚光，故可降低组装的困难度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种医疗设备的光源产生器(100)，其特征在于，所述医疗设备的光源产生器(100)包括一高功率发光二极管(110)，适于发出特定波长的高亮度光线，以诊断患部或治疗患部；以及一散热装置，与所述高功率发光二极管(110)相接触，用以将所述高功率发光二极管(110)发光时所伴随产生的热能带离。
2.根据权利要求1所述的医疗设备的光源产生器(100)，其特征在于，所述散热装置至少是一散热鳍片(121)。
3.根据权利要求2所述的医疗设备的光源产生器(100)，其特征在于，所述散热装置还包括一风扇(122)，所述风扇配置于所述散热鳍片(121)上。
4.根据权利要求1所述的医疗设备的光源产生器(100)，其特征在于，所述散热装置至少是一热电致冷器(123)，所述热电致冷器(123)具有一冷端(123a)及一热端(123b)，且所述高功率发光二极管(110)配置于所述冷端(123a)上。
5.根据权利要求4所述的医疗设备的光源产生器(100)，其特征在于，所述散热装置还包括一散热鳍片(124)，且所述散热鳍片(124)配置于所述热端(123b)上。
6.根据权利要求5所述的医疗设备的光源产生器(100)，其特征在于，所述散热装置还包括一风扇(125)，且所述风扇(125)配置于所述散热鳍片(124)上。
7.根据权利要求1所述的医疗设备的光源产生器(100)，其特征在于，所述散热装置至少是一热导管(127)，且所述热导管(127)的一端配置于所述高功率发光二极管(110)上。
8.根据权利要求7所述的医疗设备的光源产生器(100)，其特征在于，所述散热装置还包括一散热鳍片(128)，且所述散热鳍片(128)配置于所述热导管(127)的另一端上。
9.根据权利要求8所述的医疗设备的光源产生器(100)，其特征在于，所述散热装置还包括一风扇(129)，且所述风扇(129)配置于所述散热鳍片(128)上。
10.根据权利要求1所述的医疗设备的光源产生器(100)，其特征在于，所述散热装置为一水冷式散热循环装置。
11.根据权利要求1所述的医疗设备的光源产生器(100)，其特征在于，还包括一导光柱体(160)，所述导光柱体(160)具有一入光面(161)及一相应的出光面(162)，且所述导光柱体(160)的所述入光面(161)与所述高功率发光二极管(110)相耦接。
12.根据权利要求11所述的医疗设备的光源产生器(100)，其特征在于，所述入光面(161)是平直面、曲面、或锥面。
13.根据权利要求11所述的医疗设备的光源产生器(100)，其特征在于，所述出光面(162)是平直面、曲面、或锥面。
14.根据权利要求13所述的医疗设备的光源产生器(100)，其特征在于，所述出光面(162)为粗糙表面或雾化表面。
15.根据权利要求1所述的医疗设备的光源产生器(100)，其特征在于，所述高功率发光二极管(110)与所述散热装置之间还可涂布一导热胶(150)。
全文摘要
本发明提供了一种医疗设备的光源产生器，其主要以高功率发光二极管作为光动力诊疗的光源，以提供高亮度及适当波长(例如介于300～900nm)的光线，并配合与光感药物的反应，来诊断患部或治疗患部，而高功率发光二极管发光时所伴随产生的热能还可通过本发明所配置的散热装置(如散热鳍片、风扇、热电致冷器、或热导管)的作用而获得极佳的散热效果。
文档编号A61N5/06GK1953219SQ20051011424
公开日2007年4月25日 申请日期2005年10月21日 优先权日2005年10月21日
发明者王季民, 张嘉行, 魏凌鸿, 廖敏红, 蔡瑞章, 卢建川 申请人:贸达世生医科技股份有限公司