智能型鲜红斑痣光动力治疗仪系统的制作方法

本发明涉及医疗设备，尤其是一种采用半导体发光材料的光谱，具有高度智能化功能控制，用于配合光敏剂治疗鲜红斑痣的智能型鲜红斑痣光动力治疗仪系统。

背景技术：

鲜红斑痣又称葡萄酒样痣或毛细血管扩张痣，为先天性疾病，多发病于面、颈部，大多为单侧性，偶为双侧性，也有发病于身体的其他部位，有时累及粘膜。损害初起为大小不一或数个淡红、暗红或紫红色斑片，呈不规则形，边界清楚，不高出皮面，可见毛细血管扩张，压之部分或完全退色，表面平滑。随着年龄增长，颜色加深变红，变紫，40％的患者的病灶将逐渐扩张，在40岁前可增厚和出现结节，于创伤后易于出血。鲜红斑痣是无数扩张的后微静脉所组成的较扁平而很少隆起的斑块，属于先天性后微静脉畸形。病灶面积随身体生长而相应增大，终生不消退。

光动力治疗也称光动力疗法(英文Photodynamic Therapy,简称PDT)是二十世纪七十年代末问世而在近几年来迅速发展起来的一种针对(血管)增生性病变组织的选择性治疗新技术，该疗法是完全不同于手术、放疗、化疗和免疫治疗之后的又一种正在研究、快速发展中的崭新疗法，已成为世界肿瘤防治科学中最活跃的研究领域之一。光动力作用是指在光敏剂参与下，在光的作用下，使有机体细胞或生物分子发生机能或形态变化，严重时导致细胞损伤和坏死作用，而这种作用必须有氧的参与，所以又称光敏化-氧化作用，在化学上称这种作用为光敏化作用，在生物学及医学上称之为光动力作用，用光动力作用治病的方法，称为光动力疗法。近年来，随着新的光动力治疗药物的研发成功及激光设备技术的提高，PDT又迎来了前所未有的发展高峰。同时，PDT也被用于非肿瘤型疾病，如尖锐湿疣、牛皮癣、鲜红斑痣、类风湿关节炎、眼底黄斑病变、血管成型术后再狭窄等疾病的治疗。我国在光动力治疗用光源和设备系统的研发方面起步相对较晚，品种很少，已不能满足日益发展的光动力医学的需要。

作为专业从事光电技术在医疗器械领域研发和应用的科技型企业，申请人多年来致力于光动力治疗仪器和设备技术的研究，针对如何将半导体复合窄光谱应用于多种疾病的光动力治疗中，申请人曾先后提出过多件专利申请，如专利号为201320303338.5的“半导体复合窄光谱光动力治疗仪”，它采用由至少两个以上不同波长的半导体窄光谱光源复合而成的治疗光源，设计专用的窄光谱光源基板，充分利用半导体窄光谱光源的极好的波长选择性，组成不同的窄波段复合光谱，适应不同的光敏剂(光动力治疗药物)治疗时所需的最佳光谱要求，使治疗效果达到最佳。

由于光动力治疗鲜红斑痣要求仪器参数精准，治疗时的使用参数精准，光源的稳定性，可靠性，直接关系到治疗的安全性和有效性，并且大多数病例不能一次治愈，因此需要对每个患者从初次治疗至末次治疗的各项指标、治疗参数、治疗效果做出详细而完整的记录。基于光动力治疗鲜红斑痣的医学特点，研制一个针对该病例治疗特点的全智能化控制光动力治疗仪系统十分必要，以之推动光动力医学的蓬勃发展，同时也是造福人类的善举。

技术实现要素：

本发明的目的是在现有技术基础上，采用现代智能控制技术，对鲜红斑痣的光动力治疗设备以及治疗的全过程实现智能控制，提出一种智能型鲜红斑痣光动力治疗仪系统。

本发明采用的技术方案是：智能型鲜红斑痣光动力治疗仪系统，包括主机、治疗头和外部配套设备，主机机架的上方通过升降机构总成连接升降臂和主治疗头，主治疗头采用半导体窄光谱光源作为治疗光源，机架前部设置产生治疗光源的电源及电脑控制系统盒，机架内的下部设有由冷却水箱和冷却水散热器构成的半导体窄光谱光源的冷却系统，所述治疗光源的电源为微电脑控制的半导体窄光谱工作电源，其特征在于：所述主机是一个独立的具有无线或有线网络联网功能的治疗光源主机，主机通过独立的4G模块连接无线互联网，并与PC机、智能功率计组成智能控制系统，智能控制系统通过互联网传送数据，并执行治疗仪工作过程的管理和实时进行数据收集资料汇总，智能控制系统的每个单元之间通过4G网络进行联网互通数据交换，通过无线或有线网络实现多台系统的资源共享，以及系统与系统之间的全球互联互通，所述主机通过PC机连接一个能自动调整色温和亮度的对比照片拍照光源和图像分析系统，所述拍照光源由可移动式的带拍照光源发光板和光敏传感器探头的智能拍照光源主机构成，通过视频摄像头或数码照相机对拍摄对象进行拍照，所述主机通过设在其前端的辅助治疗头插座连接一个可移动式的辅助治疗头，辅助治疗头采用半导体窄光谱光源作为治疗光源。

所述主机的主治疗头采用的半导体窄光谱光源是将半导体发光材料产生的520nm-540nm的单颗半导体发光体，采用铝基或铜基材质制成的专用散热电路板，集成组合成多种形状的发光阵列，在集成好的光源的每个单颗光源上安装组合整形透镜，使光源的发光角度一致且功率密度均匀，所述集成好的发光阵列的电路板，安装于布有曲回形循环水流通道并和电路板大小相吻合的冷却水散热器上。

所述辅助治疗头采用的半导体窄光谱光源是半导体发光材料产生的520nm-540nm半导体发光体，所述辅助治疗头的壳体内装设有皮肤冷却风力控制器和皮肤冷却风机，壳体的前端从前至后依次安装光学整形聚光镜、辅助治疗头光源和光源散热器。

所述主治疗头的发光阵列中装有红外测距探头，在主机CPU的控制下实现设定照射距离后的自动测量、自动定位。

所述主治疗头的发光阵列中装有照射目标指示器，将照射光精准的对准病灶部位。

所述主治疗头前面的发光阵列两侧设有皮肤冷风发生器，可根据照射部位控制出风方向，风力大小由主机CPU恒速控制，冷却温度控制在10℃-20℃之间。

所述升降机构总成连接的升降臂和主治疗头由升降臂支点转轴所支撑，升降臂的后端通过移动力臂总成与动力蜗杆轴相连接，所述移动力臂总成由轨道舱和滑轮构成，静态下，升降臂的臂身整体呈以升降臂支点转轴为支撑的平衡式结构。

所述升降臂后端的移动力臂总成内可设置配重块。

与现有技术相比，本发明的有益效果和特点是：

本发明根据半导体窄光谱光源进行鲜红斑痣疾病治疗的特殊要求，将光动力治疗设备由现有的现场人工手动操作模式改变为智能化管理和控制模式，进一步完善了鲜红斑痣光动力治疗专用设备的各项性能：

①采用自主研发的专用计算机控制系统，实施对整个系统的各项治疗参数进行精准的智能控制，确保治疗的安全性，有效性；

②采用自主研制的智能功率计对治疗功率进行实时监控，确保整个治疗过程安全；

③自主研发的智能化对比照片拍照光源，根据治疗对象的肤色，病灶颜色自动调整色温和亮度，确保图片具有高的保真度，为诊断、治疗提供可靠依据；

④采用无线和有线互联网技术，实现系统与系统之间全球互联互通，可在地球上任何一个有互联网的地方进行多台系统的资源共享，技术交流，专家远程视频会诊，并通过电脑实时进行全球资料收集，资料汇总，为医疗管理运营商，对多台治疗系统进行实时管控提供了必要手段和可靠保证。

附图说明

图1是本发明治疗仪系统实施例的组成原理示意图；

图2是本发明治疗仪系统的控制原理方框图；

图3是本发明的智能测距原理示意图；

图4是本发明的智能拍照光源工作原理示意图；

图5是本发明的主机结构示意图；

图6是主治疗头的内部结构示意图；

图7是主治疗头光源照射面的整体结构示意图；

图8是辅助治疗头的结构示意图；

图9是辅助治疗头的内部结构示意图；

图10是升降机构的原理示意图；

图11是升降机构的移动力臂总成结构示意图。

图中标号分别表示：1－主机，2－4G模块，3－PC机，4－智能拍照光源主机，5－智能功率计，6－主治疗头，7－数码照像设备，8－辅助治疗头，9－患者，10－红外测距探头，11-光敏传感器探头，12－拍照光源发光板，13－升降臂，14－升降机构总成，15-冷却水箱，16-电源及电脑控制系统盒，17-辅助治疗头插座，18-机架，19-冷却水散热器，20-阻尼转动定位机构，21-主治疗头光源，22-照射目标指示器，23-光源水冷系统，24-发光阵列，25-皮肤冷风发生器，26-皮肤冷风窗口，27-辅助治疗头插头，28-皮肤冷却风力控制器，29-皮肤冷却风机，30-光学整形聚光镜，31-辅助治疗头光源，32－光源散热器，33－冷却液循环管接头，34－升降臂支点转轴，35-移动力臂总成，36－动力蜗杆轴，37－下降到位检测开关，38－上升到位检测开关，39－蜗杆，40－减速电机，41-配重块，42－轨道舱，43－滑轮。

具体实施方式

下面依照附图实施例对本发明作进一步的描述：

如图1所示，智能型鲜红斑痣光动力治疗仪系统包括主机、治疗头和外部配套设备，所述主机1是一个独立的具有无线或有线网络联网功能的治疗光源主机，主机1通过独立的4G模块2连接无线互联网，并与PC机3、智能功率计5组成智能控制系统，智能控制系统通过互联网传送数据，并执行治疗仪工作过程的管理和实时进行数据收集资料汇总，智能控制系统的每个单元之间通过4G网络进行联网互通数据交换，通过无线或有线网络实现多台系统的资源共享，以及系统与系统之间的全球互联互通；

主机1通过PC机3连接一个能自动调整色温和亮度的对比照片拍照光源和图像分析系统，所述拍照光源由可移动式的带拍照光源发光板12和光敏传感器探头11的智能拍照光源主机4构成，通过视频摄像头或数码照相设备7对患者9进行拍照；主机1通过设在其前端的辅助治疗头插座17连接一个可移动式的辅助治疗头8，辅助治疗头8采用半导体窄光谱光源作为治疗光源。

图2是本发明治疗仪系统的控制原理框图，由图中看出，本发明的主机CPU通过治疗照射光源功率控制器控制主治疗头、辅助治疗头的治疗照射光源；通过治疗照射光源液体冷却系统控制对主、辅治疗头的治疗照射光源冷却；控制主、辅治疗头的皮肤冷却空气发生器；控制治疗照射部位光指示器和主机的力臂移动式升降机构；接收由智能功率计CPU发来数据；通过4G模块联接互联网，并与PC机进行涉及电子病历、拍照图像处理等方面的数据通讯及控制。

图3示出本发明的智能测距原理，在主治疗头6的发光阵列中装有红外测距探头10传感器，在主机CPU的控制下实现设定照射距离后的自动测量、自动定位。本发明将红外测距探头10巧妙的安装在光源内部，确保测距的精确度，其工作原理是：红外测距探头10将测试光发射到患者的病灶部位，反射光被传感器接收头所接收，并将信号送达主机CPU，由本机专门设计的控制软件向力臂移动式升降机构发出控制信号，升降机构根据控制指令做出升或降的动作，完成对治疗头到病灶部位的距离实施精准控制。

图4示出本发明的智能拍照光源的工作原理，智能拍照光源通过设在拍照光源发光板12中的光敏传感器探头11，对被拍摄对象所处的环境亮度、自身的肤色深浅进行信息探测，并将收集到的信息反馈到拍照光源的计算机控制系统，由计算机控制软件根据探头所收集的信息自动生成亮度、色温信息控制光源发光，保证了每个不同的个体都能拍摄出图像清晰、色彩逼真的对比照片，经过计算机图像分析后，精确的得出鲜红斑痣治疗的光敏剂剂量、照射光功率密度、照射时间等治疗参数。

图5示出本发明的主机结构，主机1机架的上方通过升降机构总成14连接升降臂13和主治疗头6，主治疗头6采用半导体窄光谱光源作为治疗光源，机架18采用立式可移动结构，机架18的前部设置产生治疗光源的电源及电脑控制系统盒16，机架18内的下部设有由冷却水箱15和冷却水散热器19构成的半导体窄光谱光源的冷却系统，主机机架的前面还设有用于连接辅助治疗头的辅助治疗头插座17。

图6、图7示出主治疗头6及其光源照射面的结构，主治疗头6的上方背部通过阻尼转动定位机构20连接到升降臂13的前端，主治疗头6的壳体内装设主治疗头光源21、照射目标指示器22、光源水冷系统23及红外测距探头10，照射目标指示器22设在主治疗头6的发光阵列24中，将照射光精准的对准病灶部位。主治疗头6前面的发光阵列24的两侧分别设有皮肤冷风发生器25和皮肤冷风窗口26，可根据照射部位控制出风方向，风力大小由主机CPU恒速控制，冷却温度控制在10℃-20℃之间。主治疗头6采用的半导体窄光谱光源是将半导体发光材料产生的520nm-540nm的单颗半导体发光体，采用铝基或铜基材质制成的专用散热电路板，集成组合成发光阵列24，根据设计需要可采用如方形、圆形或异形多种形状的发光阵列。在集成好的主治疗头光源21的每个单颗光源上安装组合整形透镜，使光源的发光角度一致且功率密度均匀，集成好的发光阵列的电路板，安装于布有曲回形循环水流通道并和电路板大小相吻合的冷却水散热器上。

图8、图9是辅助治疗头8的结构示意，辅助治疗头8通过软管连接的辅助治疗头插头27与主机相连接，辅助治疗头8的壳体内装设有皮肤冷却风力控制器28和皮肤冷却风机29，壳体的前端从前至后依次安装光学整形聚光镜30、辅助治疗头光源31和光源散热器32。光源散热器32的背面连接一个冷却液循环管接头33。辅助治疗头8采用的半导体窄光谱光源是半导体发光材料产生的520nm-540nm半导体发光体。

图10、图11是升降机构及移动力臂总成的结构示意，升降机构总成14连接的升降臂13和主治疗头6由升降臂支点转轴34所支撑，升降臂13的后端通过移动力臂总成35与动力蜗杆轴36相连接，移动力臂总成35由轨道舱42和滑轮43构成，静态下，升降臂13的臂身整体呈以升降臂支点转轴34为支撑的平衡式结构。动力蜗杆轴36的蜗杆39下端连接减速电机40，升降臂后端的移动力臂总成35内可设置配重块41。该配重块41的重量由升降臂支点转轴34两边的力臂差和主治疗头6的重量所决定，利用“天平原理”，两边的重量越平衡，动力减速电机40所需的力矩越小，系统运转越灵活。

实际应用中：本发明通过独立的具有无线和有线联网功能的治疗光源主机，对鲜红斑痣光动力治疗的全部参数进行智能控制，智能检测，对鲜红斑痣光动力治疗的全过程实施了智能控制全程记录，其主要控制功能有：①对光动力治疗的输出光功率进行精准控制，能根据照射面积大小，照射时间精准提供出照射功率，或者根据照射面积，照射功率提出精准照射时间，确保治疗效果，确保治疗安全；②智能照射距离控制功能，本机的红外测距探头式传感器，将传感器探头巧妙的安装在光源内部，确保测距的精准度，采用专用设计的力臂移动式电动升降机构，对照射治疗头到病灶部的距离实施精准控制，力臂移动式电动升降机构是一套精密的机电系统，使测距控制精度达到了±2mm，使治疗效果和治疗安全性得到了可靠保证。③对照射光源的电流实施精准设定精准控制，由于半导体光源的输出功率稳定性主要取决于工作电流。本系统采用软件和硬件相结合，对光源的工作电流实施设定电流，恒流控制，保证输出功率稳定。④智能温度控制，本系统光源采用液体循环冷却，由于照射光源输出功率大，发热量大，采用液体循环冷却方式冷却效率高，冷却效果均匀，冷却液的温度采用独立CPU对流速和温度进行实时监控。

本发明采用独立的4G模块连接无线互联网，可实现医院内部多台系统的资源共享，也可在全球任意一台系统上资源共享，也就是说患者可以在任意一台系统上进行治疗，历史治疗信息的可查阅调用。本发明采用的智能对比照片拍照光源和图像分析系统，针对鲜红斑痣是一种血管扩张性疾病的病理特点，设计了专用的对比照片拍照专用光源，能根据病灶部位的肤色，和患处颜色自动调整拍摄亮度和色温，确保照片清晰对比度分明，照片送入PC图像分析系统，对患处的扩张血管分别，疏密度，皮层厚度等进行分析，得出全方位数据，为医生选取治疗光敏剂的用量、照射光功率密度、照射时间等治疗参数提供基础数据。

本发明所设计专用的电子病历，可详细记录病人的基本信息，治疗过程，每次的治疗参数，特别是详细记录病人的治疗前后对比照片和图片分析信息，针对鲜红斑痣病例必须进行多次治疗的特点，为下一次的治疗提供详实的参考资料，为病人的精准治疗，安全治疗，有效治疗提供可靠保证。每个病人的电子编码，使每个患者根据个人情况和需要全网内实现在任意一台机器上治疗提供了可能。