一种多功能铒激光治疗仪的制作方法

1.本技术涉及一种医疗器械领域，具体涉及一种多功能铒激光治疗仪。


背景技术：

2.目前激光作为治疗手段已经在众多领域应用，其中广泛采用激光体内碎石法治疗泌尿系统疾病中的结石，激光体内碎石法的主要原理有三种，一种是直接碎石，体内的结石直接吸收激光能量而裂解；另一种是间接碎石，水分子吸收激光能量瞬间爆破产生冲击波，冲击波引起气泡破裂从而实现结石碎裂；还有一种是利用“微爆”机制，激光作用于结石内部空隙间的水分子，结石内部水分子吸收能量后汽化形成局部高压，又由于水分子和结石热传递系数不同导致结石内压力不均匀，促使结石脆弱部位破裂，进而达到碎石效果。
3.激光碎石的碎石效果关键影响因素是水分子对激光的吸收以及使用的激光峰值功率。目前激光碎石治疗手段中常用的激光器为闪光灯泵浦的钬激光，这种激光器对常见的泌尿系统结石有很好的临床效果，钬激光是泌尿外科最常用的激光之一。
4.钬激光的辐射激光波长并非水分子吸收峰值处波长，但开发和使用钬激光主要是由于钬激光适合使用闪光灯泵浦以获得高能量的输出激光，且钬激光的辐射波长通常经由石英光纤传输，传输较方便。钬激光存在以下缺点：由于闪光灯泵浦的结构导致整个钬激光激光器体积庞大，转换效率低，能耗大，且辐射激光的重复频率低，单发能量大，容易造成结石移位增加操作难度，其辐射波长对特殊结石如磷酸钙-水合物结石治疗效果不佳。
5.激光消融组织的原理是激光产生的能量被组织快速吸收，转化为热能使局部产生高温，进而使连接组织气化。er:yag激光晶体可以产生2.94μm激光，该波长接近水分子吸收峰值，激光能量能够被组织中的水分子和有机成分强烈吸收。水分子是人体组织中的主要组成部分，约占整个人体重量的70％，水分子对er:yag激光的吸收是对nd:yag激光吸收量的105倍、是对ho:yag激光吸收量的200倍、是对二氧化碳激光吸收量的10倍，er:yag激光对饱含水分子的生物组织蒸发能力强，是一种适于含水分子较多的生物体激光。
6.现存一些er:yag激光器，绝大多数为闪光灯泵浦的准连续激光器，主要在牙科和皮肤科中应用，设备体积大，转换效率低，能耗高，用于牙齿切割时容易造成牙齿裂纹。


技术实现要素：

7.本技术提供了一种多功能铒激光治疗仪，是一种采用半导体泵浦的er:yag 激光治疗装置，可以实现连续、准连续和调q三种模式激光输出，经聚焦透镜耦合后注入氟化物光纤，可实现多种治疗目的。
8.技术方案为：一种多功能铒激光治疗仪，包括半导体泵浦系统、激光晶体和斩波器，所述斩波器设置在激光晶体的输入端；
9.所述激光晶体为er:yag激光晶体；
10.所述半导体泵浦系统用于输出泵浦激光，对所述激光晶体进行泵浦；
11.所述斩波器包括转盘，转盘上交替设置有挡光部分和通光部分。
12.优选的，所述半导体泵浦系统包括半导体激光器、玻璃管、反射体和热沉，所述玻璃管设置在半导体激光器和激光晶体之间，热沉设置在半导体激光器一侧，反射体设置在半导体激光器另一侧。
13.优选的，所述半导体泵浦系统还包括玻璃管，所述玻璃管内部通水以用于冷却激光晶体。
14.优选的，所述斩波器还包括转轴，转轴与电机相连，通过转轴带动转盘上的挡光部分和通光部分转动。
15.进一步的，还包括高反镜和部分反射镜，高反镜设置在激光晶体靠近斩波器一端，部分反射镜设置在激光晶体远离斩波器的另一端，高反镜和部分反射镜构成激光谐振腔。
16.优选的，所述斩波器设置在激光晶体和高反镜之间。
17.优选的，还包括凸透镜，所述凸透镜设置在部分反射镜远离激光晶体的一端。
18.优选的，还包括传输系统，所述传输系统包括氟化物光纤和设置在氟化物光纤输出末端的准直器。
19.优选的，所述高反镜为2940nm高反镜，所述部分反射镜为2940nm部分反射镜。
20.优选的，当所述斩波器静止并且所述通光部分接入光路时，所述多功能铒激光治疗仪输出连续波或准连续波激光；
21.当所述斩波器转动时，所述挡光部分和通光部分交替接入光路，所述多功能铒激光治疗仪输出调q脉冲激光。
22.本实用新型的有益效果如下：
23.本技术提供的多功能铒激光治疗仪，采用了半导体泵浦er:yag激光晶体的结构，减小了设备体积，设备结构紧凑，转换效率高，能耗较低，其能量转换效率是灯泵浦激光器的5-10倍，对比于传统结石激光治疗仪，碎石所需激光能量小，这降低了对周围健康生物组织的损伤。采用斩波器结构实现了一台设备具有调q运转，准连续运转和连续运转三种模式，且三种模式可自由切换，以满足各种临床的需求，如用于碎石和牙科临床治疗。采用氟化物光纤作为传输方式，可广泛替代钬激光在泌尿外科方面的应用。采用2940nm激光进行碎的，可以治疗传统碎石激光不能治疗的结石，如磷酸钙-水合物结石。
附图说明
24.图1为根据本技术的一个实施例基于多功能铒激光治疗仪的结构示意图；
25.图2为根据本技术的一个实施例基于多功能铒激光治疗仪中的斩波器结构示意图；
26.图3为根据本技术的一个实施例基于多功能铒激光治疗仪中的半导体泵浦系统结构示意图。
27.其中：100、激光系统；101、高反镜；102、激光晶体；103、部分反射镜； 104、凸透镜；
28.200、斩波器；201、转轴；202、转盘；203、挡光部分；204、通光部分；
29.300、传输系统；301、氟化物光纤；302、准直器；
30.400、半导体泵浦系统；401、热沉；402、半导体激光器；403、反射体； 404、玻璃管。
具体实施方式
31.下面对本技术的实施方式作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也视为属于本技术的保护范围。
32.本技术提供的多功能铒激光治疗仪，具有结构紧凑、体积小、转换效率高等特点，其能量转换效率是灯泵浦激光器的5-10倍。本技术提供的激光治疗仪集三种输出激光模式即调q运转模式、连续运转模式和准连续运转模式，且三种输出模式可自动切换，可广泛替代钬激光在泌尿外科方面的应用。
33.图1示出了根据本技术的一个实施例基于多功能铒激光治疗仪的结构示意图，包括激光系统100，其作用是产生激光；斩波器200，其作用是实现激光器的调q和控制光路通断；传输系统300，其作用是将激光导入到治疗端。
34.其中激光系统100包括高反镜101、激光晶体102、部分反射镜103、凸透镜104、斩波器200和设置在激光晶体102周围的半导体泵浦系统400。高反镜 101为2940nm高反镜101，镀有2940nm0
°
高反膜，是2940nm激光谐振腔的一端。激光晶体102为er:yag激光晶体102，激光晶体102是增益介质，吸收泵浦激光实现粒子数反转。部分反射镜103为2940nm部分反射镜103，是2940nm 激光谐振腔的另一端，与高反镜101共同构成2940nm激光谐振腔，2940nm激光在谐振腔内多次震荡后进入凸透镜104。凸透镜104为镀有2940nm增透膜的凸透镜104，对2940nm激光进行耦合，然后将2940nm激光导入传输系统300。
35.传输系统300包括氟化物光纤301、准直器302。氟化物光纤301为未掺杂的氟化物光纤301，传输2940nm激光时传输损耗低。准直器302对光纤末端输出的激光进行准直，准直为平行激光束，导入到治疗端的靶组织上。
36.图2示出了根据本技术的一个实施例基于多功能铒激光治疗仪中的斩波器 200结构示意图，斩波器200包括转轴201、转盘202、挡光部分203和通光部分204，转轴201与电机相连，通过控制转轴201的转动角度和转速来控制转盘 202，从而调节转盘202上的挡光部分203和通光部分204按照工作模式接入光路。
37.图3示出了根据本技术的一个实施例基于多功能铒激光治疗仪中的半导体泵浦系统400结构示意图，半导体泵浦系统400设置在激光晶体102周围，对激光晶体102泵浦。半导体泵浦系统400包括热沉401、半导体激光器402、反射体403和玻璃管404。热沉401设置于半导体激光器402一侧，用于给半导体激光器402散热。半导体激光器402是激光光源，输出泵浦激光。反射体403 设置在半导体激光器402另一侧，用于将半导体激光器402输出的泵浦激光进行多次反射，均匀泵浦在激光晶体102上。玻璃管404设置在反射体403和激光晶体102之间，玻璃管内部通循环水，用于冷却激光晶体102。
38.以下将详细说明多功能铒激光治疗仪不同工作模式的工作过程。
39.实施例1
40.在一种工作模式中，图2示出的斩波器200处于静止状态，其中斩波器200 转盘202上的通光部分204接入光路，此时高反镜101接入光路。
41.具体的，在本实施例中，半导体激光器402输出793nm泵浦激光，对激光晶体102即er:yag激光晶体102进行泵浦，激光晶体102吸收793nm泵浦激光后实现粒子数反转，在由
2940nm高反镜101和2940nm部分反射镜103构成的谐振腔内起振，并通过部分反射镜103输出2940nm激光。2940nm激光通过凸透镜104耦合后，进入氟化物光纤301，本实施例中的氟化物光纤301为未掺杂的氟化物光纤301。从氟化物光纤301输出的激光经准直器302进行准直，准直后的平行激光束导入到治疗端。
42.在本实施例中，激光处于自由输出状态，输出激光脉宽近似等于泵浦激光的脉宽。当采用793nm连续光对激光晶体102进行泵浦时，多功能铒激光治疗仪最终输出的激光也是连续光；当通过控制半导体激光器402的电源将793nm 泵浦激光调制为准连续光对激光晶体102进行泵浦时，多功能铒激光治疗仪最终输出的激光也是准连续光。
43.图2示出的斩波器200处于静止状态，当其中斩波器200转盘202上的挡光部分203接入光路，此时高反镜101不接入光路，此时光路处于关断状态，无激光输出；斩波器起到安全光闸的作用。
44.实施例2
45.在一种工作模式中，图2示出的斩波器200处于转动状态，其中斩波器200 转盘202上的挡光部分203和通光部分204交替接入光路，高反镜101也交替接入光路中。
46.具体的，在本实施例中，斩波器200处于高速转动状态，随着斩波器200 的转动，斩波器200转盘202上的挡光部分203和通光部分204交替接入到光路中，此时斩波器200起到调q作用。
47.当斩波器200转盘202上的挡光部分203接入光路时，高反镜101被挡光部分203遮挡不接接入光路，此时谐振腔处于关闭状态，半导体激光器402输出793nm泵浦激光，对激光晶体102即er:yag激光晶体102进行泵浦，激光晶体102吸收793nm泵浦激光后实现粒子数反转，er:yag激光晶体102将吸收的泵浦激光能量储存。
48.当斩波器200转盘202上的通光部分204接入光路时，激光可以传输至高反镜101，此时高反镜101接入光路中，与部分反射镜103构成谐振腔，谐振腔处于打开状态，半导体激光器402输出的泵浦激光对er:yag激光晶体102进行泵浦。处于激活状态的上能级粒子倾泻而下，在谐振腔之间形成振荡，此过程称为调q过程。激光粒子在谐振腔内多次震荡，从部分反射镜103输出，输出后的2940nm激光通过凸透镜104耦合，然后进入未掺杂的氟化物光纤301，经准直器302进行准直后，平行激光束导入到治疗端。
49.在本实施例中，由于斩波器200转盘202上的挡光部分203和通光部分204 交替接入光路，谐振腔交替被关闭和导通，泵浦激光能量被储存和被瞬间释放，此时输出的激光为调q激光，通过控制转轴201的转动角度和转速来控制转盘 202，从而调节转盘202上的挡光部分203和通光部分204接入光路的状态，可输出100ns量级的调q激光。
50.本技术提供的多功能铒激光治疗仪，自由振荡激光和调q铒激光都能够有效破坏结石，这两种激光可以组合使用。可以使用自由振荡激光在结石中心作用一个小孔，然后采用调q铒激光，形成的强冲击波，使结石被破坏形成碎片，这两种激光组合使用，可以高效率的对肾结石进行碎石。本技术提供的多功能铒激光治疗仪输出的调q铒激光，消融组织产生的坑状结构表面光滑、消融速率高且对周围组织细胞热损伤小，在组织消融过程中优势显著。
51.半导体泵浦的铒激光器与钬激光器相比，进行手术时噪音更小，效率更高，且体积小便于携带。与闪光灯泵浦ho:yag激光器相比，半导体泵浦的铒激光器设备使用寿命更长，
维修成本更低，不需要每年进行设备部件的更换和激光校准。
52.显然，本技术的上述实施例仅仅是为清楚地说明本技术所作的举例，而并非是对本技术的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本技术的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术的保护范围之列。