一种光束均化的治疗装置的制作方法

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种光束均化的治疗装置。

背景技术：

目前，半导体激光脱毛，目前其激光器主要在应用部件上，其应用部件体积庞大和重量巨大，进一步医生护士操作过程中，存在操作疲惫，不易操作等状况。最近大功率光纤耦合半导体激光的出现，一定程度上解决了手柄过重及过大的情况。

目前光纤耦合半导体激光传输的主要方式有如下的两种：(一)用金属反射壁依靠反射传输方式；(二)用激光均化系统对光纤耦合输出激光进行整形。

金属反射壁反光的方式要求由金属的内壁做成镜面，将金属表面镀金，形成以金作为表层的反射镜面。这种方式一定程度上降低了应用部件的体积及重量，同时也存在其他缺陷是反射壁即使只有很小的瑕疵都会改变激光传输的路径，造成激光能量的较大损耗，生产较困难，成本高，对光束没有匀化，不利于医疗或者美容应用。

将激光耦合进光纤进行传输的方式需要复杂的光学系统，一般都用在比较高端的精细应用上，输出的光斑一般呈高斯分布，中间较强，边缘较弱，没有均匀化。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种光束均化的治疗装置，用于解决现有技术中通过光纤传输激光能量时，输出光斑呈高斯分布导致光功率不均匀的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体激光调节装置，包括：

激光调节部和光纤连接部，所述激光调节部与光纤连接部相互连接，所述光纤连接部外接半导体激光源传输激光束，所述激光调节部调整激光束的分布情况及光斑尺寸。

于本发明的一实施例中，还包括手持部，所述手持部设置在激光调节部外部且包裹所述激光调节部。

于本发明的一实施例中，所述手持部靠近皮肤的一端内设有制冷机构，其中，所述制冷机构包括紫铜部件、半导制冷片、散热模块与循环水路，所述紫铜部件作用于接触治疗处皮肤，所述半导制冷片与散热模块均连接紫铜部件为其散热，所述散热模块连接循环水路。

于本发明的一实施例中，所述手持部底端相对于半导体激光源的传输方向设有蓝宝石镜片。

于本发明的一实施例中，所述半导体激光源的波长范围为700～1100nm。

于本发明的一实施例中，所述激光调节部包括与手持部互相匹配的手柄、以及设置于所述手柄内调整激光束光斑尺寸的调节机构。

于本发明的一实施例中，所述调节机构包括沿激光源传输方向依次设置的准直镜片、聚焦镜片与光束均化镜，调节所述光束均化镜相对于聚焦镜片的间距控制光斑尺寸。

于本发明的一实施例中，所述调节机构包括沿激光源传输方向依次设置的准直镜片、聚焦镜片与光束均化镜，调节所述光束均化镜相对于聚焦镜片的间距控制光斑尺寸。

于本发明的一实施例中，所述光束均化镜为doe衍射光学元件。

于本发明的一实施例中，所述光束均化镜为roe折射光学元件。

于本发明的一实施例中，还包括设置于光束均化镜末端的窗口镜。

于本发明的一实施例中，所述调节机构包括沿激光源传输方向依次设置的凸透镜、扩束镜、聚焦镜和光束均化镜，调节所述光束扩束镜相对于聚焦镜片的间距控制光斑尺寸。

于本发明的一实施例中，所述光束均化镜为熔融石英散射片。

如上所述，本发明的光束均化的治疗装置，具有以下有益效果：

本发明采用半导体激光源主机内置将激光耦合进光纤进行传输，一方面大大减少了治疗装置的重量和体积；另一方面也方便用户使用。在手持部内设置激光调节部，由于激光调节部内设置光束均化镜，使得输出的光斑分布情况呈均匀分布，另外，通过调节内部光学镜片相对于其它镜片的相对距离来实现输出不同光斑尺寸，能够同时控制光斑尺寸大小与分布情况。

附图说明

图1显示为本发明提供一种光束均化的治疗装置的结构示意图；

图2显示为本发明提供一种光束均化的治疗装置中手持部的结构示意图；

图3显示为本发明提供一种光束均化的治疗装置中手持部制冷机构的结构示意图；

图4显示为本发明提供一种光束均化的治疗装置中激光调节部外形结构示意图；

图5显示为本发明提供一种光束均化的治疗装置中光纤连接部的结构示意图；

图6显示为为本发明提供一种光束均化的治疗装置中激光器与应用部件连接的第一实施例图；

图7显示为本发明提供一种光束均化的治疗装置中激光器与应用部件连接的第二实施例图；

图8显示为常规的光束均化的治疗装置中光斑的调节机构的结构示意图；

图9(a)、图9(b)分别为使用常规治疗装置与本发明的治疗装置得到的激光光束质量分布图；

图10显示为本发明提供一种光束均化的治疗装置光斑的调节机构第一结构示意图；

图11显示为本发明提供一种光束均化的治疗装置光斑的调节机构第二结构示意图。

图12显示为本发明提供一种光束均化的治疗装置光斑的调节机构第三结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图12。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1，为本发明提供一种光束均化的治疗装置的结构示意图，包括：

激光调节部200和光纤连接部300，所述激光调节部200与光纤连接部300相互连接，所述光纤连接部300外接半导体激光源传输激光束，所述激光调节部200调整激光束的分布情况及光斑尺寸。

其中，还包括手持部100，所述手持部100设置在激光调节部200外部且包裹所述激光调节部200，当所述手持部100与激光调节部200为两个部件合二为一设置时，所述激光调节部200设置于所述手持部100内，所述手持部100的一端作用于皮肤，所述手持部100的另一端固定连接光纤连接部300。

另外，当所述手持部100与激光调节部200为一体化设置时，即手持部100具有激光调节作用，可直接调整激光光束的分布情况使其均匀分布，以及控制激光调节部内部镜片的相对位置调节光斑尺寸大小。

在本实施例中，采用半导体激光源外置将激光耦合进光纤进行传输，一方面大大减少了具有治疗装置的重量和体积；另一方面也方便用户使用。在手持部内设置激光调节部，由于激光调节部内设置光束均化镜，使得输出的光斑分布情况呈均匀分布，另外，通过调节内部光学镜片相对于其它镜片的相对距离来实现输出不同光斑尺寸，能够同时控制光斑尺寸大小与分布情况。

请参阅图2，本发明提供光束均化的治疗装置中手持部的结构示意图，包括：

其中，手持部100的上部设有缺口(凹槽)，便于激光调节部200安装在其内，且手持部100与激光调节部200侧面相接处(内壁)106为圆形弧面，与激光调节部紧密吻合。激光调节部200安装于手持部100内呈可握持的状态，手持部100一端底部设置有镜片104，手持部100的另一端设有通孔103，光纤连接部300首端连接激光调节部200，其尾端依靠通孔103固定在手持部100上，手持部100的下部设有便于握持的外壳101，外壳101上相对于镜片位置的设有卡壳102，激光调节部200的头部插入外壳101内依据卡壳102固定于手持部100，且外壳101内设置有制冷机构105；在治疗过程中，手持部一端底部(制冷机构的底部)直接与皮肤进行接触，激光调节部200输出的激光通过镜片照射在用户需治疗处(人体皮肤)进行治疗。

在本实施例中，治疗装置中手持部100、激光调节部200与光纤连接部300互相之间固定后整体形状呈可握持状态，便于用户握持使用，设置结构简单，使用轻巧。

请参阅图3，为本发明提供光束均化的治疗装置中手持部制冷机构105的结构示意图，在手持部100的外壳101内，靠近皮肤的一端设有制冷机构105，所述制冷机构105包括紫铜部件1054、半导制冷片1053、散热模块1052与循环水路1051，所述紫铜部件1054作用于接触治疗处皮肤，所述半导制冷片1053与散热模块1052均连接紫铜部件1054为其散热，所述散热模块1052连接循环水路1051。即所述紫铜部件1054端部直接对应用户需治疗处(人体皮肤)，在激光治疗过程中，紫铜部件1054以及镜片104均受激光能量影响产生热量，所述半导制冷片1053与散热模块1052均与紫铜部件1054相邻设置为其散热，所述散热模块1052连接循环水路1051，通过循环水路1051驱散热量，达到冷冻降温的目的。其中，镜片104与紫铜部件1054紧密相邻，该镜片具有良好的导热性能，优选为蓝宝石镜片，半导制冷片1053优选为增加过镀增透膜的蓝宝石制冷片，本实施例中，半导体制冷片1053为了制冷效果优选其数量为两组。

在本实施例中，制冷机构105保证了光束均化的治疗装置在对病变处治疗时，通过其冷冻效果，可大大减少用户的疼痛感觉，利于用户治疗。

请参阅图4，为本发明提供一种光束均化的治疗装置中激光调节部外形结构示意图，包括：

激光调节部200外形为柱形手柄201(外壳)，与所述手持部100互相匹配的柱形手柄201、以及设置于所述柱形手柄内调整激光束光斑尺寸的调节机构202，该调节机构为一套光学系统，可进行光斑大小调节，其中，光学系统通常为3组镜片构成，通过该光学系统将直径为1mm的光斑调节为直径为25mm的光斑，调节结构202对应的设置在手柄上调节部件，通过调节部件202调节柱形手柄201内的一个光学镜片相对于其前、后两个镜片的相对距离来实现输出不同光斑尺寸。

调节部件202可实现光斑尺寸大小的调节范围为10～25mm，也可实现光斑尺寸调节范围为1～15mm。然而，为了实现光斑尺寸为1～25mm的范围，需要两套激光调节部，一套激光调节部输出光斑范围为1～10mm，另一套激光调节部输出光斑范围为10～25mm，例如，在波长为1064nm的激光中，10mm-25mm的光斑用于脱毛的应用，1-10mm的光斑用于血管疾病的应用治疗。

在本实施例中，为脱毛应用，或者血管治疗，例如，在脱毛治疗中，采用755nm波长激光脱毛或者1064nm波长激光脱毛，激光调节部件202调节光斑的尺寸为10mm-25mm，出光窗口204采用蓝宝石制冷片，向皮肤提供0-10℃的制冷温度，所述光束调节机构需要对对应波长进行镀增透膜，以减少反射光强度，增强投射光强度。在脱毛应用中，如采用300w的755nm波长激光，通常治疗剂量需要35j/cm²，治疗光斑为20mm，则需要激光器输出360ms，具体的可以6个60ms的脉冲输出叠加，也可以为12个30ms的脉冲叠加等。

本方案中的制冷部件和光路部件可以分离，则为光学应用部件与冷却应用部件协同作用，各个部件需要有单独的连接口与主机的对应功能相互连接，如光路部分与激光光纤末端相互连接，水冷部分与主机导出的冷却水管相互连接；制冷部件和光路部件也可以设计成整体应用部件，则为光学冷却应用部件，则此部件具有两种功能的接口。

请参阅图5，为本发明提供一种光束均化的治疗装置中光纤连接部的结构示意图，包括：

所述光纤连接部包括光纤301、接头外壳302、固定部件303，所述固定部件为303旋转固定或卡槽固定，所述固定部件303与激光调节部200相匹配(相互连接)，将光纤连接部300固定于激光调节部2200上，接头外壳303连接光纤，接头外壳303尾部与光纤301穿过手持部100的通孔103，光纤连接部300通过光纤301切换多个不同的应用部件实现多种适应症的治疗。

请参阅图6，为本发明提供一种光束均化的治疗装置中激光器与应用部件连接的第一实施例图，包括：

通过调节光斑尺寸来更改进行血管疾病的治疗，如鲜红斑痣，黄褐斑伴随的毛细血管增生，红血丝等。不同的应用部件具有不同的适应症，具体可能为脱毛，血管疾病治疗，减肥等。

其中，脱毛治疗，基于黑色素的选择性吸收理论基础，毛囊根部的黑色素对激光吸收后导致的毛囊根部温度急剧上升，进一步凝固坏死毛囊，来实现脱毛的目的。在脱毛治疗中，通常采用20-100j/cm²左右的治疗剂量，通过热累加致毛囊根部凝固性坏死的方式来实现治疗的目的。

具体地，在本实施例中，采用连续输出激光，在治疗色素相关疾病时，采用黑色素吸收值较高的波段，具体的为500nm-1100nm，在脱毛应用种，更优的可能为700nm-1064nm之间，具体的可能为755nm，800nm，810nm，940nm，980nm，1060nm等波长。

请参阅图7，为本发明提供一种光束均化的治疗装置中激光器与应用部件连接的第二实施例图，

其中，采用多个不同波长的激光器治疗不同人群的脱毛，采用波长为755nm的激光用于治疗i、ii型皮肤人群的脱毛，采用波长为810nm的激光用于治疗iii、iv型皮肤人群的脱毛，采用波长为1060nm的激光用于治疗v，vi型皮肤人群的脱毛。例如：激光器数量可能为1-5个，波长具有755nm，810nm，940nm，980nm，1060nm等波长。优选地为具有两种不同波长的激光器，分别为755nm和1064nm，其中，755nm的波长激光针对i-iv型人群皮肤，1064nm的波长激光针对v-vi型人群皮肤。

激光器与应用部件(调节部件)之间采用光纤连接，通常的光纤数量等同于激光器数量或者应用部件数量，即，光纤的一端与激光器固定连接，其另一端通过切换不同的应用部件；或者，光纤的一端与应用部件固件连接，其另一端通过切换不同的激光器进行连接。具体地，更多采用光纤数量较少的连接方案。如，具有3个不同波长的激光器和两种不同尺寸光斑输出的脱毛应用部件，优选的，采用光纤与应用部件固定连接，通过切换不同激光器的连接实现不同波长激光的不同光斑尺寸输出。

请参阅图8，为常规的光束均化的治疗装置中光斑的调节机构的结构示意图，包括：

激光光路从左至右分别由光纤输出端口(fibercoupledlaser)、双凸镜(convexlens)，扩束镜(expandinglens)、聚焦镜(focusinglens)三组镜片构成光学系统，其用于调节终端光斑尺寸(spotsize)，其中，通过固定双凸镜与聚焦镜这两组镜片，左右移动扩束镜片来实现终端光斑尺寸的调节。

上述结构的光路系统只能简单的将光斑尺寸进行放大或缩小，对于光源出口(光纤末端)光束分布具有非常高的要求。而且此光路具有显著的缺陷，输出光斑存在强点分布，类似于图9a中的激光束质量分布(详见其它证明文件)。这样的光束质量不能很好的用于脱毛，通常存在部分区域治疗不足，部分区域治疗过量，从而导致的临床症状为脱毛无效或者皮肤损伤。

请参阅图10，为本发明提供一种光束均化的治疗装置中光斑调节机构的第一结构示意图，包括：

所述调节机构包括沿激光源传输方向依次设置的准直镜片、光束均化镜与凸透镜，调节所述凸透镜相对于手持部镜片的焦距控制光斑尺寸；其中，从左到右分别为激光光纤耦合输出端(fibercoupledlaser)、第一凸透镜(准直镜片，colimator)、光束均化镜(beamshapingoptic)、第二凸透镜(focusinglens)再到皮肤；此方案通过移动第二凸透镜来实现光斑的改善，第二凸透镜用于控制光斑尺寸的缩小或者放大，图9b中显示的终端光斑尺寸为聚焦的光斑尺寸(详见其它证明文件)，所得光斑分布更为均匀，无高斯分布。当终端治疗面在焦外时，光斑尺寸可能为放大光斑尺寸。进一步，第二凸透镜也可以为凹透镜进行光斑尺寸的更改。

另外，从左至右中，第一凸透镜(准直镜)处于光纤连接部内，光束均化镜和第二凸透镜(聚焦镜)处于激光调节部内，该终端的治疗面则为手持部末端的蓝宝石。

请参阅图11，为本发明提供一种光束均化的治疗装置光斑的调节机构第二结构示意图，包括：

所述调节机构包括沿激光源传输方向依次设置的准直镜片、聚焦镜片与光束均化镜，调节所述光束均化镜相对于聚焦镜片的焦距控制光斑尺寸；从左到右分别为激光光纤耦合输出端(fibercoupledlaser)、第一凸透镜(准直镜片，colimator)、第二凸透镜(聚焦胶片，focusinglens)、光束均化镜(beamshapingoptic)再到皮肤；此方案通过移动最末端的光束均化镜相对第二凸透镜的焦点位置移动，来实现光斑的改善。

通常的光束均化镜可以是doe衍射光学镜片(磨砂玻璃散射片)，roe折射光学镜片等，镜片的价格与面积相关性非常大，为了进一步控制成本，更优的方案为聚焦后在通过光束均化镜，优选面积较小的光束均化镜的通光尺寸。

采用上述激光调节机构调节光束，其光斑尺寸如图9b所示(详见其它证明文件)，所得光斑分布更为均匀，无高斯分布。图11中的光束系统中，在光束均化镜后，更优的还有窗口保护镜片，避免灰尘直接接触光束均化镜导致的镜片光照损伤。

皮肤接触位置还具有一组蓝宝石镜片，用于脱毛治疗时候的表皮制冷，可以很大的缓解治疗疼痛感以及对表皮的保护。

图11中的第一凸透镜(准直镜)处于光纤连接部内，第二凸透镜(聚焦镜)和光束均化镜处于激光调节部内，终端的治疗面则位于手持部末端的蓝宝石。在激光调节部内的末端还具有窗口镜，用于保护光束均化镜。

请参阅图12，为本发明提供一种光束均化的治疗装置光斑的调节机构第三结构示意图，包括沿激光光路传输方向(从左至右)分别为光纤输出端口(fibercoupledlaser)、双凸镜(convexlens)、扩束镜(expandinglens)、聚焦镜(focusinglens)和光束均化镜(beamshapingoptic)4组镜片构成光学系统，其用于调节终端光斑尺寸(spotsize)，其中，通过固定双凸镜与聚焦镜两组镜片，左右移动扩束镜相对光束均化镜之间的距离于来实现终端光斑尺寸的调节。

其中，所述光束均化镜优选为熔融石英散射片，形成的光斑效果如图9b所示(详见其它证明文件)，所得光斑分布更为均匀，无高斯分布。相对其它结构，调节机构的成本更低廉，便于推广应用。

综上所述，本发明采用半导体激光源外置将激光耦合进光纤进行传输，一方面大大减少了治疗装置的重量和体积；另一方面也方便用户使用。同时，在手持部内设置激光调节部，由于激光调节部内设置光束均化镜，使得输出的光斑分布情况呈均匀分布，另外，通过调节内部光学镜片相对于其它镜片的相对距离来实现输出不同光斑尺寸，能够同时控制光斑尺寸大小与分布情况。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。