专利名称：：1064nm半导体激光治疗仪的制作方法
技术领域：
：本实用新型属于激光医疗设备
技术领域：
，具体涉及一种输出波长1064nm的半导体激光治疗仪。技术背景激光以其单色性、方向性及高强度等独特的性能，受到医学临床界的重视，红宝石激光实用新型后仅-年，即1961年就应用于眼科治疗，从而开辟了一门新的医学边缘学科~激光医学。现在激光医疗已应用于100多种疾病的治疗和理疗，并可实施美容，为改善人类医疗保健条件、提高人民生活水平做出了很大的贡献。激光以其高强度的热效应使组织产生凝固、炭化、汽化，其中汇聚光可作为手术刀进行组织的切割，低功率密度激光进行组织凝固或止血，也可进行理疗。1064rnn波段激光由于汽化切割或散焦照射止血的效果很好，而越来越多的应用在血管丰富部位、外伤或出血量多的手术中，例如，脑室内肿瘤、颅底肿瘤及多种硬质肿瘤切除，肝脏切除以及肥大的舌扁桃体切除等，此外，还可应用于皮肤外科、美容科、妇产科、耳鼻喉科、眼科牙科、呼吸内科、泌尿科、口腔科、骨科等科室中的相应疾病治疗巾。现有的1064nm激光治疗仪基本是通过灯泵或二极管泵浦的Nd:YAG激光器产生1064nm波段激光(激光医疗装置CN1100920A)，但该机体积庞大、效率低，运行时用电、用水量大，限制了1064mn波段激光治疗仪的应用范围。
实用新型内容为了解决现有的1064nm半导体激光治疗仪，由于M:YAG激光器作为激光光源而带来的装置体积庞大、效率低、用电、用水量大的问题，本实用新型采用输出1064nm波段的大功率半导体激光线阵作为激光光源，既达到了Nd:YAG激光治疗仪相同的波长1064nm输出，同时也实现了整机体积小、重量轻、效率高、耗电省、工作寿命长等优点的1064nm半导体激光治疗仪。以下结合附图来介绍实现本实用新型的技术方案。如图1所示，本实用新型的1064mn半导体激光治疗仪的构成为电源1、微控制器单元2、1064皿半导体激光线阵模块3、热电制冷和风冷器4、激光束整形系统5、激光指示器6、耦合器7、医用光纤8、医疗头9、键盘10、语音提示器11、打印机12和脚踏开关13;电源1与微控制器单元2联接；微控制器单元2分别与1064nm半导体激光线阵模块3、热电制冷和风冷器4、激光束整形系统5、激光指示器6、耦合器7、医用光纤8、医疗头9、键盘10、语音提示器11、打印机12及脚踏开关13联接；1064nm半导体激光线阵模块3与激光整形器5联接；整形后的激光束和指示光6—起经过耦合器7耦合进入医用光纤8与医疗头9。如图2所示，所述的电源l的构成为稳压电源14，电流调节组件单元15，恒流控制单元16，VMOS管17和电阻18;所述的稳压电源14的一端与1064nm半导体激光线阵模块3联接，稳压电源14的另一端与220V电源联接；VMOS管17与1064皿半导体激光线阵模块3的另一端联接，其另端与电阻18的一端联接，其第二端与恒流控制单元16的一端联接；恒流控制单元16的另一端分别与电流调节组件争元15的一端及电阻18的一端联接；电阻18的另一端与公共极联接；电流调节组件单元15的另一端与220V电源联接；稳压电源14提供稳定电压;稳压电源14优先采用D048025017M2N集成功率模块。这类模块的电力电子变换技术采用了零电流、零电压开关技术，模块的噪声是传统变换器噪声的十分之-一到百分之一，这对噪声极为敏感的卡导体激光线阵模块3可满足技术要求，并且电源的体积大为縮小；电源l可以实现恒电流直流驱动；电流调节单元15调节恒流控制单元16的输出电压D。1064nm半导体激光器线阵模块3的输出波长为1064nm，电压的很小变化将引起电流较大的变化，为了保证其稳定的工作，采用VM0S管17，并通过采样电阻18构成电流串联负反馈对1064nm半导体激光器线阵模块3进行恒流控制；当电流达到规定值后，微控制器2控制语音提示器11发出提示音；语音提示器11优先采用SGZ07;如图3所示，所述的微控制器单元2的构成为串口通信接口33、微控制器34、键盘接口35、A/D转换单元36、数字量输出接口37、E2PROM内存器26和脚踏开关接口27;所述的微控制器34分别与串口通信接口33、键盘接口35、A/D转换单元36、数字量输出接口37、E2PROM内存26和脚踏开关接口27键盘接口联接；E2PROM内存器26储存20种治疗模式，治疗模式包括治疗过程中的所需的激光能量、发射时间和脉冲频率；所述的微控制器单元2通过键盘接口35与输入键盘24和本地显示单元25联接，通过A/D转换单元36与激光器电压检测单元19、激光器温度检测单元20和激光器电流检测单元21分别联结，从而分别接收1064nm半导体激光线阵模块3的电压检测信号、激光器温度检测信号和激光器电流检测信号；通过数字量输出接口37与脉宽频率控制单元22和指示光强度控制单元23分别联接，分别进行控制脉冲宽度和指示光亮度，通过数字量输出接口37还与激光恒流控制单元28、温度调节单元29、声光报警单元30、打印机31及关断控制单元32分别联结。所述的1064mn半导体激线阵模块3，该模块3是激光线阵；优先选用国际通用的CS-2封装结构的线阵模块；所述的热电制冷和风冷器4，其中的电制冷器优先选用i2708型号，风冷扇优先选用109R1212H1011型号；激光束整形系统5优先选用0B-3型弓。下面介绍本实用新型的10€4咖半导体激光治疗仪的动态工作过程微控制器单元2对状态、输入、输出、提示等进行控制。如图3及流程图4所示，丌-机后，经步骤110，微控制器单元2的微控制器34对各单元进行初始化设置;经步骤120，进入自动/手动选择接口；若在步骤120中，选择手动，经步骤130，执行输出功率设置微控制器单元2通过数字量输出单元37控制数字电位器18，调节稳压电源14中的VICOR电源模块输出电压,达到控制激光器电源内耗功率和控制激光器电流；通过测量MOSFET管电压17，动态调控稳压电源14中的VIC0R模块的输出电压，以期达到恒流控制；经步骤140，进行脉冲选择由键盘设置、调节控制仪器输出连续、单脉冲或重复脉冲激光信号。脉冲宽度可在100ms—ls范围内连续可调，脉冲频率可在0.1Hz—10Hz范围内连续可调。微控制器单元2通过数字量输出单元37输出脉冲宽度100ms—ls，脉冲频率0.1Hz—10Hz的脉冲信号，微控制器2通过数字量输出单元37控制数字电位器18;数字电位器18优先选用美国Xicor公司X系列非易失性数字电位器，将数字量信号转变成相应的电压信号，用于设定指示光亮度，激光器温度，激光器电流；通过数字PID控制算法，控制激光器温度在设定值范围内；经步骤150，设置工作时间；经步骤160，调整指示光6瞄准治疗部位。经步骤170，判断是否到达指定部位；若未到达指定部位，返回步骤160继续调整；到达指定部位，经步骤180，开始治疗，启动恒流、温度、功耗控制微控制器单元2，通过模拟量输入单元(A/D转换器)接收1064nm半导体激光线阵模块3信号，激光器温度检测信号和激光器电流检测信号；所述的温度控制，激光器温度检测单元20的温度传感器优先选用AD590，由同相比例运算电路对温度信号进行放大和调理，以满足A/D转换器的采样要求，通过数字PID控制算法，调节数字电位器18，进而控制稳压电源14输出电压，达到控制激光器温度在设定值范围内；所述的功耗控制，通过测量MOSFET管17电压，动态调控稳压电源14输出电压，使其达到最佳工作状态。步骤190判断是否达到治疗时间，未达到治疗时间，继续治疗；到达治疗时间；经步骤200停止治疗，存储治疗资料，微控制器单元2通过数字量输出接口与打印机连接，提供功率，脉冲模式，频宽，能量，报警记录的打印输出；歩骤210存储治疗资料；经歩骤220;微控制器单元2的E2PROM内存26储存20种治疗模式，其存有治疗过程中的所需的激光能量、发射时间和脉冲数量；微控制器单元2由步骤220，通过数字量输出接口与打印机连接，可打印功率，脉冲模式，频宽，能量，报警记录的打印输出。经步骤230关机，步骤240结束操作。若在步骤120中，选择自动，经步骤125，进入治疗模式选择；治疗模式确定后，执行步骤160，进行调整指示光确定治疗部位，然后再进行i70240的步骤。本实用新型的有益效果如卜'1064nm半导体激光治疗仪与Nd:YAG激光治疗仪对比详见表1。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>与现有的Nd:YAG激光器的1064nm波段激光治疗仪相比较，1064mn波段半导体激光治疗仪由于去掉了Nd:YAG激光器中整个固体激光晶体及庞大的电源等，因而具有体积小、重量轻、效率高、结构简单、不需水冷、操作简单、易于模块化等众多优点，由此可见，本实用新型实现的输出激光1064nm波段的半导体激光治疗仪是更加简洁、经济、实用的激光治疗仪。图1是1064nm半导体激光治疗仪整机结构框图。本图也是说明书摘要的附图。图屮l是电源，2是微控制器单元，3是1064nm半导体激光线阵模块，4是热电制冷和风冷器，5是光束整形系统，6是指示光，7是耦合器，8是医用光纤，9是医疗头，IO是键盘，ll是语音提示器，12是打印机，13是脚踏开关。图2是半导体激光电源2的结构示意图。图中M是稳压电源，15是电流调节组件单元，16是恒流控制单元，17是VM0S管，18是数字电位器。图3是微控制器单元2及外围结构框图。图4是程序流程框图。具体实施方式实施例1如图1所示，本实用新型的1064ran半导体激光治疗仪的构成为电源1、微控制器单元2、1064nm半导体激光线阵模块3、热电制冷和风冷器4、激光束整形系统5、激光指示器6、耦合器7、医用光纤8、医疗头9、键盘IO、语音提示器ll、打印机12和脚踏开关13;电源1与微控制器单元2联接；微控制器单元2分别与1064nm半导体激光线阵模块3、热电制冷和风冷器4、激光束整形系统5、激光指示器6、耦合器7、医用光纤8、医疗头9、键盘10、语音提示器11、打印机12及脚踏开关13联接；1064nm半导体激光线阵模块3与激光整形器5联接；整形后的激光束和指示光6—起经过耦合器7耦合进入医用光纤8与医疗头9。如图2所示，所述的电源l的构成为稳压电源14，电流调节组件单元15，恒流控制单元16，VMOS管17和电阻18;所述的稳压电源14的一端与1064nm半导体激光线阵模块3联接，稳压电源14的另一端与220V电源联接；VMOS管17与1064nm半导体激光线阵模块3的另一端联接，其另一端与电阻18的一端联接，其第三端与恒流控制单元16的一端联接；恒流控制单兀16的另一端分别与电流调节组件单元15的--端及电阻18的一端联接；电阻18的另一端与公共极联接；电流调节组件单元15的另一端与220V电源联接；稳压电源14提供稳定电压；稳压电源14采用D048025017M2N集成功率模块。这类模块的电力电子变换技术采用了零电流、零电压开关技术，模块的噪声是传统变换器噪声的十分之一到百分之，这对噪声极为敏感的半导体激光线阵模块3可满足技术要求，并且电源的体积大为縮小；电源l可以实现恒电流直流驱动；电流调节单元15调节恒流控制单元16的输出电压D。1064nm半导体激光器线阵模块3的输出波长为1064nm，电压的很小变化将引起电流较大的变化，为了保证其稳定的工作，釆用VM0S管17，并通过采样数字电位器18构成电流串联负反馈对1064nm半导体激光器线阵模块3进行恒流控制；当电流达到规定值后，微控制器2控制语音提不器11发出提示音；语音提示器11采用SGZ07;如图3所示，所述的微控制器单元2的构成为串口通信接口33、微控制器34、键盘接口35、A/D转换单元36、数字量输出接口37、E2PROM内存器26和脚踏开关接口27;所述的微控制器34分别与串口通信接口33、键盘接口35、A/D转换单元36、数字量输出接口37、E2PROM内存26和脚踏开关接口27键盘接口联接；E2PROM内存器26储存20种治疗模式，治疗模式包括治疗过程中的所需的激光能量、发射时间和脉冲频率；所述的微控制器单元2通过键盘接口35与输入键盘24和本地显示单元25联接，通过A/D转换单元36与激光器电压检测单元19、激光器温度检测单元20和激光器电流检测单元21联结，从而分别接收1064nm半导体激光线阵模块3的电压检测信号、激光器温度检测信号和激光器电流检测信号；通过数字量输出接口37与脉宽频率控制单元22和指示光强度控制单元23分别联接，分别进行控制脉冲宽度和指示光亮度，通过数字量输出接口37还与激光恒流控制单元28、温度调节单元29、声光报警单元30、打印机31及关断控制单元32分别联结。所述的1064nm半导体激线阵模块3，选用国际通用的CS-2封装结构的线阵模块。所述的热电制冷和风冷器4，其中的电制冷器选用12708型号，风冷扇选用109R1212H1011型号；激光束整形系统5选用0B-3型号。下面介绍本实用新型的1064nm半导体激光治疗仪的动态丄作过程微控制器单元2对状态、输入、输出、提示等进行控制。如图3及流程图4所示，开机后，经步骤110，微控制器单元2的微控制器34对各单元进行初始化设置；经步骤120，进入自动/手动选择接口；若在步骤120中，选择手动，经步骤130，执行输出功率设置微控制器单元2通过数字量输出单元37控制数字电位器18，调节稳压电源14中的VICOR电源模块输出电压,达到控制激光器电源内耗功率和控制激光器电流；通过测量MOSFET17管电压，动态调控稳压电源14中的VIC0R模块输出电压，以期达到恒流控制；经步骤140，进行脉冲选择由键盘设置、调节控制仪器输出连续、单脉冲或重复脉冲激光信号。脉冲宽度可在100ms—ls范围内连续可调，脉冲频率可在0.1Hz10Hz范围内连续可调。微控制器单元2通过数字量输出单元37输出脉冲宽度100ms—ls，脉冲频率0.lHz—10Hz的脉冲信号，微控制器2通过数字量输出单元37控制数字电位器；数字电位器18选用美国Xicor公司X系列非易失性数字电位器，将数字量信号转变成相应的电压信号，用于设定指示光亮度，激光器温度，激光器电流；通过数字PID控制算法，控制激光器温度在设定值范围内；经步骤150，设置工作时间；经步骤160，调整指示光6瞄准治疗部位。经步骤170，判断是否到达指定部位；若未到达指定部位，返冋步骤160继续调整；到达指定部位，经步骤180，开始治疗，启动恒流、温度、功耗控制微控制器单元2，通过模拟量输入单元(A/D转换器)接收1064nm半导体激光线阵模块3信号，激光器温度检测信号和激光器电流检测信号；所述的温度控制，激光器温度检测单元20的温度传感器选用AD590，由同相比例运算电路对温度信号进行放大和调理，以满足A/D转换器的采样要求，通过数字PID控制算法，调节数字电位器18(X9C103)，进而控制稳压电源14中的VIC0R模块的输出电压，达到控制激光器温度在设定值范围内；所述的功耗控制，通过测量M0SFET管电压17，动态调控稳压电源14中的VIC0R模块电压，使其达到最佳工作状态。步骤190判断是否达到治疗时间，未达到治疗时间，继续治疗；到达治疗时间；经歩骤200停止治疗，存储治疗资料，微控制器单元2通过数字量输出接口与打印机连接，提供功率，脉冲模式，频宽，能量，报警记录的打印输出；步骤210存储治疗资料；经步骤220;微控制器单元2的E2PROM内存26储存20种治疗模式，其存有治疗过程中的所需的激光能量、发射时间和脉冲数量；微控制器单元2由步骤220，通过数字量输出接LJ与打印机连接，可打印功率，脉冲模式，频宽，能量，报警记录的打印输出。经步骤230关机，步骤240结束操作。若在步骤120中，选择自动，经步骤125，进入治疗模式选择；治疗模式确定后，执行步骤160，进行调整指示光确定治疗部位，然后再进行以后的歩骤。1064nm半导体激光治疗仪的技术参数输出波长1064咖输出功率0200w，连续可调指示光激光二极管650nm/5mw，可调亮度工作模式连续，单脉冲，重复脉冲脉冲宽度10US—IOS脉冲频率0.1Hz—100Hz冷却系统电制冷和风冷键盘16键LCD显示外形尺寸450X350X227咖重量15Kg本仪器输出功率，指示光亮度，脉冲宽度，脉冲频率由键盘设定。电源控制由微控制器举元2控制的数字电位器完成。供电系统的设计直接影响到系统的可靠性。电磁辐射干扰采用电磁屏蔽的方法来解决，解决传导干扰的方法是使各系统相互隔离，尤其应该使微控制器与激光器电源系统相互隔离.各系统前都安装双向EMI滤波器，各系统之间的控制信号全部采用光电隔离技术，这样可以有效地拟制传导干扰。供电系统的开关，急停采用安全互锁电路。硬件安全可靠性设计的核心是微控制器单元2。微控制器单元2的元器件选用工业级，平均无故障时间10万小时以上，瞬间断电10ms的情况下，仍可正常工作，电源电压AC220V土1,W;具有很强的抗空间电磁十扰的能力，可以抗峰值1000V、脉宽IOUS的矩形波空间电磁十扰；具有良好的抗振能力和抗冲击能力；对环境温湿度要求不高，在环境温度-20-65C，相对湿度35%-85%情况下可正常工作。在半导体激光治疗仪工作时，稳压电源14提供一个稳定的电压。在进行激光治疗前，调节电流调节组件15，使VMOS管的输出电流B达到某一值，在这一电流值f，1064mn半导体激光器线阵模块3的输出功率正是进行激光治疗所需的激光功率。在激光治疗进行时，因为噪声等因素的影响，流过1064nm卞-导体激光器线阵模块3的电流B发生变化，电流B变化的同时，电流C发生同样的变化，此吋数字电位器18的两端E、F间电压发生变化。如果电流B增加，E、F间电压也增加，导致负反馈电流A增加，这种电流的增加反馈给恒流控制单元16，通过16减小电压D，电压D减小，使VMOS管的输出电流B减小，从而抵消了山于噪声等因素造成的电流B的增加，使流过1064nm半导体激光器线阵模块3的电流恒定。反之，如果由T噪声等因素的影响使电流B减小，电流C也减小，E、F间电压减小，导致负反馈电流A减小，这种电流的减小反馈给恒流控制单元16，通过16增加电压D，电压D增加，使VMOS管的输出电流B增加，从而抵消了由于噪声等因素造成的电流B的减小，使流过1064nm半导体激光器线阵模块3的电流恒定。调节电流调节组件15可实现1064nm半导体激光器线阵模块3的输出功率在0-IOOW范围内可调。权利要求1、1064nm半导体激光治疗仪，其特征在于构成如下电源(1)、微控制器单元(2)、1064nm半导体激光线阵模块(3)、热电制冷和风冷器(4)、激光束整形系统(5)、激光指示器(6)、耦合器(7)、医用光纤(8)、医疗头(9)、键盘(10)、语音提示器(11)、打印机(12)、脚踏开关(13)；电源(1)与微控制器单元(2)联接；微控制器单元(2)分别与1064nm半导体激光线阵模块(3)、热电制冷和风冷器(4)、激光束整形系统(5)、激光指示器(6)、耦合器(7)、医用光纤(8)、医疗头(9)、键盘(10)、语音提示器(11)、打印机(12)及脚踏开关(13)联接；1064nm半导体激光线阵模块(3)与激光整形器(5)联接；整形后的激光束和指示光(6)一起经过耦合器(7)耦合进入医用光纤(8)与医疗头(9)；所述的电源(1)的构成为稳压电源(14)，电流调节组件单元(15)，恒流控制单元(16)，VMOS管(17)和数字电位器(18)；所述的稳压电源(14)的一端与1064nm半导体激光线阵模块(3)联接，稳压电源(14)的另一端与220V电源联接；VMOS管(17)与1064nm半导体激光线阵模块(3)的另一端联接，其另一端与数字电位器(18)的一端联接，其第三端与恒流控制单元(16)的一端联接；恒流控制单元(16)的另一端分别与电流调节组件单元(15)的一端及数字电位器(18)的一端联接；数字电位器(18)的另一端与公共极联接；电流调节组件单元(15)的另一端与220V电源联接；所述的微控制器单元(2)的构成为串口通信接口(33)、微控制器(34)、键盘接口(35)、A/D转换单元(36)、数字量输出接口(37)、E2PROM内存器(26)和脚踏开关接口(27)；所述的微控制器(34)分别与串口通信接口(33)、键盘接口(35)、A/D转换单元(36)、数字量输出接口(37)、E2PROM内存(26)和脚踏开关接口(27)键盘接口联接；E2PROM内存器(26)储存20种治疗模式；所述的微控制器单元(2)通过键盘接口(35)与输入键盘(24)和本地显示单元(25)联接，通过A/D转换单元(36)与激光器电压检测单元(19)、激光器温度检测单元(20)和激光器电流检测单元(21)联结，从而分别接收1064nm半导体激光线阵模块(3)的电压检测信号、激光器温度检测信号和激光器电流检测信号；通过数字量输出接口(37)与脉宽频率控制单元(22)和指示光强度控制单元(23)分别联接，分别进行控制脉冲宽度和指示光亮度，通过数字量输出接口(37)还与激光恒流控制单元(28)、温度调节单元(29)、声光报警单元(30)、打印机(31)及关断控制单元(32)联结。2、根据权利要求1所述的1064nm半导体激光治疗仪，其特征在于，所说的激光束整形系统(5)，选用0B-3型号的激光束整形系统。3、根据权利要求1所述的1064nm半导体激光治疗仪，其特征在于，所说的1064rnn半导体激光线阵模块(3)，为CS-2封装结构的线阵模块。专利摘要本实用新型涉及1064nm半导体激光治疗仪，其构成如下电源(1)、微控制器单元(2)、1064nm半导体激光线阵模块(3)、热电制冷和风冷器(4)、激光束整形系统(5)、激光指示器(6)、耦合器(7)、医用光纤(8)、医疗头(9)、键盘(10)、语音提示器(11)、打印机(12)、脚踏开关(13)。与现有的采用Nd:YAG激光器的1064nm波段激光治疗仪相比较，1064nm波段半导体激光治疗仪由于去掉了Nd:YAG激光器中整个固体激光晶体及庞大的电源等，因而具有体积小、重量轻、效率高、结构简单、不需水冷、操作简单、易于模块化等众多优点。本实用新型实现的输出激光1064nm波段的半导体激光治疗仪是更加简洁、经济、实用的激光治疗仪。文档编号A61N5/067GK201022745SQ20072009337公开日2008年2月20日申请日期2007年3月12日优先权日2007年3月12日发明者丁宝君,张淑珍,王峙皓,露甘申请人:王峙皓