一种光学疼痛治疗仪的制作方法

本发明涉及一种医疗领域的光学治疗仪器，具体的涉及一种模拟太阳光谱的高能短脉冲光学治疗仪，其光谱涵盖可见光和近红外。

背景技术：

光治疗疾病是一种古老而现代的疗法，古人利用太阳光来治疗疾病和机体康复，而现代人利用各种人造光源来实现疾病治疗和机体康复。光学疗法是最常见的物理疗法之一，目前常用的光疗法有：激光疗法、紫外线疗法、可见光疗法、红外光疗法等疗法。光疗法同其他物理疗法一样都是利用能量守恒定律，利用自身穿透人体时将其各自所携带的能量转化成我们人体不同组织所敏感并能利用的生物能量，线粒体吸收光能，促进ATP转化、蛋白质合成、白细胞吞噬等，使其能够增强免疫系统调节、抑制疼痛、增强组织修复再生能力。

目前，光学疗法已广发应用于临床医学中，例如：利用808nm激光来进行脱毛；利用980nm的激光来进行溶脂、牙齿美白等；利用1064nm的激光来治疗血管性疾病；利用660nm左右的红光来治疗疼痛；也有利用氙光来美白和脱毛的。此外，光疗还可以用来进行各种疾病的康复、癌症的治疗、各种皮肤病的治疗、眼科疾病的治疗等，相比较其他手术、药物、放疗、化疗等疗法，光学疗法更加安全可靠、无副作用。

光学疗法的关键是根据病症选择相应的光谱以及适当的能量，光谱决定着治疗的病症，能量影响着治疗敏感度和效果，两者综合作用决定了最终的治疗效果。目前常用于光学治疗的有：紫外线、红光、蓝绿光、可见光以及红外线，上述光源有一共性：光谱范围较窄、能量较低、治疗病症单一。而宽光谱有其独特的天然优势：宽的光谱能涵盖更多的有效治疗波段，能治疗更多的病症，此外，最终的治疗效果也取决于光能，大能量能达到更深的穿透深度，得到更好的治疗效果。目前市场上的绝大多数光疗设备无法将宽光谱和高能量结合在一起。

为了解决上述问题，现有仪器设备经常利用大功率宽光谱的光源作为仪器的主要光源，然后利用滤光片滤光、透镜聚焦等技术得到最终的治疗光谱。现有的仪器通常使用大功率卤素灯、大功率LED来作为宽光谱治疗仪的光源，得到的光谱虽然较宽，但是能量却比较有限，因此很难达到很好的治疗效果。而以脉冲氙光为光源的治疗仪却有其天然的优势：宽光谱，光谱为最接近太阳光的人造光源。

技术实现要素：

为克服现有仪器的通病，本发明研发了一种输出宽光谱、短脉冲高能量的氙光疼痛治疗仪。该治疗仪以宽光谱光源氙光为核心，采用特制的脉冲驱动模式，使其产生接近于太阳光的光谱，同时瞬间能量达到数千瓦，最后利用独特的散热反光片、滤光技术将光通过出光手具输出，这种宽光谱、短脉冲高能的光接近太阳光谱，能量可以达到皮下7cm左右，能有效治疗多种病症。

本发明提出了一种创新性、实用性的技术方案，本发明通过以下技术方案实现：

一种氙光疼痛治疗仪包括脉冲氙灯光源、氙灯驱动电源、智能控制系统、人机交互显示装置、氙灯触发电路、散热反光装置、氙光输出手具，以及仪器主机，其特征在于：

(1)脉冲氙灯光源为定制的U形氙灯，其结合散热反光装置安装于氙光输出手具中，构成仪器的治疗手具；

(2)氙灯驱动电源、智能控制系统、人机交互显示装置及氙灯触发电路安装于仪器主机内，智能控制系统控制整机工作。

进一步的，智能控制系统可以是计算机或CPU或单片机，其与氙灯驱动电源、人机交互显示装置及氙灯触发电路电连接，且被置于仪器主机内部，智能控制系统、氙灯驱动电源、人机交互显示装置及氙灯触发电路均与脉冲氙灯光源电连接，且脉冲氙灯光源根据实际需要设置多个，每一个脉冲氙灯光源和散热反光装置安装于氙光输出手具中，如此形成若干个包括氙光输出手具、脉冲氙灯光源和散热反光装置的结构体，这些结构体可以从仪器主机上插拔连接，方便拆卸、安装。

进一步的，脉冲氙灯光源为U形的脉冲氙灯，所述脉冲氙灯拥有阴极、阳极和触发极三极，U形的两端分别为阴极、阳极，阴极、阳极之间为触发极，-阴极和触发极之间的距离、阳极和触发极之间的距离分别为6-20mm，优选8-12mm或10mm；灯管外径Φ为5-15mm，优选6-8mm，灯管长度为65-100mm，优选75、80、85、90、95mm，所述脉冲氙灯的触发电压大于等于1000V，所述脉冲氙灯的正常工作电压为260-340V。

进一步的，氙灯驱动电源为配合脉冲氙灯使用的驱动电源，其能同时驱动多个氙灯光源，输出电压为多种脉冲模式，输出电压为260-340V。

进一步的，所述氙光输出手具具有多个，所述智能控制系统控制整机工作，其拥有多路定时器功能，分别控制不同氙光输出手具的工作，工作时间为0-20min，可以是5、8、10、12、15、18min；所述智能控制系统能控制脉冲氙灯输出的强弱，低、中、高三档分别对应着5.4s、4.4s、3.2s的输出周期；所述智能控制系统能执行人机交互显示装置发出的指令，并对人机交互显示装置发出的指令做出反馈；所述智能控制系统能控制氙灯触发电路发出触发电压信号。

进一步的，人机交互显示装置为触摸式显示屏，其能显示仪器的工作状态，操作者能通过与人机交互显示装置的人机交互对仪器发出工作指令。

进一步的，氙灯触发电路为脉冲氙灯光源的预燃电路，在脉冲氙灯正常工作之前，氙灯触发电路发出大于等于1000V的高压，电离灯管中氙气，氙灯驱动电源此时发出正常工作电压使氙灯正常工作；氙灯触发电路发出的触发电压为500V-2000V，优选1000V-2000V，或者1000-1500V，或者1500-1800V。

进一步的，散热反光装置集散热和反光功能于一身；散热反光装置由反光片和散热片复合组成，内层是带有反光膜的反光片，反光片材料是铝合金，镀膜是镜面膜或橘皮膜，用于汇聚光束，提高光的利用率；外层是带有翅片和散热孔的散热片，材料是铝合金或铜，散热孔和翅片用于氙灯发光的散热。

进一步的，氙光输出手具是治疗光氙光的最终输出窗口，包括氙灯、散热反光片、固定件、出光窗口、治疗护垫、外壳、散热孔；其中，固定件是用来固定脉冲氙灯光源的，材料为耐高温橡胶或硅胶；出光窗口用来控制氙光的输出，其材料是光学玻璃或光学树脂，兼具滤光的功能，通过不同颜色的滤光片控制不同输出光谱，有效光透光率在90％以上；治疗护垫是直接与患者皮肤接触的部件，其是满足生物相容性的硅胶或橡胶材料；外壳材料是能抵抗高温的塑料，且周身布满散热孔。

具体的，外壳整体呈现任意形状、封闭或半封闭结构，形状可以为长方体，或正方体，或椭球体，或扁平且边缘带倒角的形状；外壳内侧底部通过固定件安装散热反光装置，散热反光装置上方安装脉冲氙灯光源，在外壳四周的侧面和/或底面均匀或随机的分布若干散热孔，在外壳的顶面是出光窗口，出光窗口面积小于外壳的顶面的面积，且出光窗口布设有治疗护垫。

通过上述的技术方案，采用特制的脉冲驱动模式，能够产生宽光谱、高能量的脉冲，其产生接近于太阳光的光谱，同时瞬间能量达到数千瓦，最后利用独特的散热反光片、滤光技术将光通过出光手具输出，这种宽光谱、短脉冲高能的光接近太阳光谱，能量可以达到皮下7cm左右，能有效治疗多种病症。相对于现有技术而言，本发明能够用于疼痛、炎症、伤口愈合等病症的治疗，能够治疗的病症范围更广了，而且治疗效果更好了；光谱涵盖可见光波段和部分近红外波段，克服了现有产品光谱窄、功能单一、疗效差的缺点，实现了宽光谱、多病症、深穿透的治疗，相比较其他手术、药物、放疗、化疗等疗法，本发明更加安全可靠、无副作用，治疗效果更好，而且设备生产制作价格相对低廉，具有良好的市场应用前景。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。本发明多处仅仅对做出改进的部分进行描述，而其他未说明部分可以借助本领域的现有技术实现，亦即未说明部分通过现有技术实现，在此不进行详细说明。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的氙光治疗仪示意图。

图2为本发明的脉冲氙灯光源图。

图3为本发明的氙光输出手具图。

附图标记：001-脉冲氙灯光源，002-氙灯驱动电源，003-智能控制系统，004-人机交互显示装置，005-氙灯触发电路，006-散热反光装置，007-氙光输出手具，008-仪器主机，009-阴极，010-触发极，011-阳极，012-散热孔，013-出光窗口，014-治疗护垫，015-外壳，016-散热反光片，017--固定件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术实施过程做进一步说明。

实施例1：

本实施例主要介绍一种氙光疼痛治疗仪的基本构成，以及该系统及其相关部件的具体构成，其中的未特殊说明部分采用现有技术实现。特殊说明包括在后的实施例中的相关说明和相关技术方案。

如附图1所示，所述氙光疼痛治疗仪包括脉冲氙灯光源(001)、氙灯驱动电源(002)、智能控制系统(003)、人机交互显示装置(004)、氙灯触发电路(005)、散热反光装置(006)、氙光输出手具(007)，以及仪器主机(008)。

作为一种选择，脉冲氙灯光源为定制的U形氙灯，其结合散热反光装置安装于氙光输出手具中，构成仪器的治疗手具；氙灯驱动电源、智能控制系统、人机交互显示装置及氙灯触发电路安装于仪器主机内，智能控制系统控制整机工作。

作为一种选择，智能控制系统可以是计算机或CPU或单片机，其与氙灯驱动电源、人机交互显示装置及氙灯触发电路电连接，且被置于仪器主机内部，智能控制系统、氙灯驱动电源、人机交互显示装置及氙灯触发电路均与脉冲氙灯光源电连接，且脉冲氙灯光源根据实际需要设置多个，每一个脉冲氙灯光源和散热反光装置安装于氙光输出手具中，如此形成若干个包括氙光输出手具、脉冲氙灯光源和散热反光装置的结构体，这些结构体可以从仪器主机上插拔连接，方便拆卸、安装。

作为一种选择，所述氙光输出手具具有多个，所述智能控制系统控制整机工作，其拥有多路定时器功能，分别控制不同氙光输出手具的工作，工作时间为0-20min，可以是5、8、10、12、15、18min；所述智能控制系统能控制脉冲氙灯输出的强弱，低、中、高三档分别对应着5.4s、4.4s、3.2s的输出周期；所述智能控制系统能执行人机交互显示装置发出的指令，并对人机交互显示装置发出的指令做出反馈；所述智能控制系统能控制氙灯触发电路发出触发电压信号。

如附图2所示，所述脉冲氙灯光源(001)为U形特制氙灯，由阳极、阴极、触发极、U形玻璃管组成，阳极、阴极、触发极材料为钨合金，阴阳两极封于U形玻璃(或石英玻璃管)的两端，触发极位于阴阳两极之间并由缠绕于灯管上的金属丝连接，U形玻璃管内充满氙气。阴极和触发极之间的距离、阳极和触发极之间的距离分别为6-20mm，优选8-12mm或10mm；灯管外径Φ为5-15mm，优选6-8mm，灯管长度为65-100mm，优选75、80、85、90、95mm，所述脉冲氙灯的触发电压大于等于1000V，所述脉冲氙灯的正常工作电压为260-340V。

所述氙灯驱动电源(002)能输出多路脉冲电压，输出电压为260-340V，能同时驱动多个氙灯光源，各路脉冲电压之间互相独立、互不干扰，输出的脉冲电压控制脉冲氙灯的正常工作；所述氙灯触发电路能为脉冲氙灯提供触发电压，触发电压将阴阳两极之间的气体电离导通，然后在阴阳两极之间加上驱动电源使氙灯正常工作，因此触发电路集成于驱动电源之中，两个配合使用。

作为一种选择，氙灯触发电路为脉冲氙灯光源的预燃电路，在脉冲氙灯正常工作之前，氙灯触发电路发出大于等于1000V的高压，电离灯管中氙气，氙灯驱动电源此时发出正常工作电压使氙灯正常工作；氙灯触发电路发出的触发电压为500V-2000V，优选1000V-2000V，或者1000-1500V，或者1500-1800V。

所述智能控制系统(003)为控制整机的各项工作，包括：氙灯的输出、人机交互、各种防护警报处理等，主要控制模块的核心元件为单片机或ARM处理器；所述人机交互显示装置(004)为8寸液晶显示屏以及内部的独创操作界面和控制软件，人机交互显示装置(004)与智能控制系统(003)相互配合使用，操作人员通过人机交互显示装置(004)输入操作指令，然后智能控制系统(003)对仪器发出各种指令，仪器执行的各种指令又反馈到人工交互显示装置(004)，如：工作状态显示、各种监视数据、工作参数显示、报警显示等。

所述散热反光装置(006)集散热和反光功能于一身，包括反光片和散热片，由反光片和散热片复合组成；反光片是镀膜的铝合金薄片，镀膜是镜面膜或橘皮膜，用于汇聚光束，提高光的利用率；散热片是带有翅片和散热孔的铝合金(或铜)薄片，用于氙灯发光的散热；反光片和散热片分别是内层和外层，两者利用导热硅脂紧密结合在一起，用于光源的反光聚光和散热。

如附图3所示，所述氙光输出手具(007)包括氙灯光源、散热反光片、固定件、出光窗口、治疗护垫、外壳、过温保护装置等。所述固定件用于固定脉冲氙灯光源(001)，为耐高温橡胶或硅胶；所述出光窗口为能通过250nm-1500nm光谱的光学玻璃或光学树脂，兼具滤光的功能，通过不同颜色的滤光片控制不同输出光谱，有效光透光率在90％以上；实践中还能根据需要截取光谱，如250nm-550nm、550nm-850nm、850nm-1050nm、1050nm-1250nm、1250nm-1500nm；所述治疗护垫为出光窗口一圈接触患者皮肤的非金属材料，其是满足生物相容性要求的硅胶或橡胶；所述过温保护装置为一温度保险丝，当氙光输出手具(007)内温度高于其额定温度时立即切断输出，防止出现烫伤。固定件是用来固定脉冲氙灯光源的，材料为耐高温橡胶或硅胶；外壳材料是能抵抗高温的塑料，且周身布满散热孔。

作为一种选择，外壳整体呈现任意形状、封闭或半封闭结构，形状可以为长方体，或正方体，或椭球体，或扁平且边缘带倒角的形状；外壳内侧底部通过固定件安装散热反光装置，散热反光装置上方安装脉冲氙灯光源，在外壳四周的侧面和/或底面均匀或随机的分布若干散热孔，在外壳的顶面是出光窗口，出光窗口面积小于外壳的顶面的面积，且出光窗口布设有治疗护垫。

实施例2：

本实施例在前述实施例1的基础上实现的，主要介绍本发明的氙光疼痛治疗仪的工作模式。

本发明的脉冲氙灯有多种工作模式，仪器工作时可以通过人机交互显示装置(004)输入不同的工作指令使其工作于不同的模式，得到多模式的氙光输出，不同的工作模式可以治疗不同的病症。

本发明的氙光输出手具(007)带有出光窗口，在安装氙光输出手具(007)时，首先将脉冲氙灯光源(001)利用固定件将其固定于散热反光片上，然后将带有温度保险丝的PCB板安装于散热反光片上，然后再将上步的散热反光片安装于手具外壳的下半部分，最后将安装有出光窗口和治疗护垫的上半部分装配于下半部分。

本发明的整机工作原理及过程如下：

操作人员通过人机交互装置将指令输入仪器，仪器通过智能控制系统(003)执行指令，当控制系统得到指令后，首先触发电路输出触发电压，电离氙灯中氙气，随后氙灯驱动电源(002)输出驱动电压加在氙灯两极使其正常工作，最后治疗氙光通过氙光输出手具(007)达到病患部分治疗病症。操作人员可以根据病症的不同和轻重情况选择不同的工作模式，各种工作模式可以通过人机交互显示装置(004)来切换。

同种出光模式下氙光的输出频率前后不同，当开始工作时氙光的输出频率较高，当手具达到一定温度平衡时，氙光的出光频率降为一较低的固定频率。

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，均应包含在本发明的保护范围之内。