一种基于光纤耦合模块的半导体激光医疗装置 - 佰腾专利检索

摘要:

本实用新型提出一种基于光纤耦合模块的半导体激光医疗装置,便于操作使用、提高治疗效率、更加稳定可靠。该半导体激光医疗装置包括光纤耦合模块和激光医疗手具;所述激光医疗手具包括沿轴向依次固定设置的制冷头、TEC、循环水结构件和后盖,其中制冷头为中空贯通结构,制冷头腔体内固定有光波导,所述TEC和循环水结构件垂直于轴向的截面均为环状结构从而留出与光波导同轴的激光传输通道,所述循环水结构件的管壁具有内部腔室作为通水管路;所述后盖上设置有光纤接口、TEC线路接口和与所述通水管路连通的循环水接口,所述光纤耦合模块的输出光纤、TEC电源线和通水软管分别接至所述后盖上相应的接口。 - 佰腾专利检索

申请号: CN201521064191.4 专利名称: 一种基于光纤耦合模块的半导体激光医疗装置 申请(专利权)人: [西安炬光科技股份有限公司] 发明人: [关鹏, 蔡磊, 郑艳芳, 李英杰, 戴晔, 刘兴胜] 其他信息:
1.一种基于光纤耦合模块的半导体激光医疗装置,其特征在于:包括光 纤耦合模块和激光医疗手具;所述激光医疗手具包括沿轴向依次固定设置的 制冷头、TEC、循环水结构件和后盖,其中制冷头为中空贯通结构,制冷头腔 体内固定有光波导,所述TEC和循环水结构件垂直于轴向的截面均为环状结 构从而留出与光波导同轴的激光传输通道,所述循环水结构件的管壁具有内 部腔室作为通水管路;所述后盖上设置有光纤接口、TEC线路接口和与所述 通水管路连通的循环水接口,所述光纤耦合模块的输出光纤、TEC电源线和 通水软管分别接至所述后盖上相应的接口。 2.根据权利要求1所述的基于光纤耦合模块的半导体激光医疗装置,其 特征在于:所述光纤耦合模块的输出光纤、通水软管和TEC电源线共同通过 保护套管接至后盖上相应的接口。 3.根据权利要求1所述的基于光纤耦合模块的半导体激光医疗装置,其 特征在于:所述光波导为一段式结构,与制冷头腔体紧密贴合。 4.根据权利要求1所述的基于光纤耦合模块的半导体激光医疗装置,其 特征在于:所述光波导的前端作为直接与皮肤接触的部位,采用弧形凸面的 形状。 5.根据权利要求1所述的基于光纤耦合模块的半导体激光医疗装置,其 特征在于:制冷头的环形后端面依次设置相适配的导热板、TEC与循环水结 构件贴合并紧固;在TEC的外圈设置有利用上下螺纹紧固的绝热环,以保护 TEC并起到上下绝热的作用。 6.根据权利要求5所述的基于光纤耦合模块的半导体激光医疗装置,其 特征在于:在光波导的后端面设置有固定环,该固定环具有外螺纹,与制冷 头的内螺纹进行配合,使固定环紧抵在光波导后端面外圈以保证光波导得到 固定。 7.根据权利要求5所述的基于光纤耦合模块的半导体激光医疗装置,其 特征在于:循环水结构件与后盖之间通过O型圈进行密封。 8.根据权利要求5所述的基于光纤耦合模块的半导体激光医疗装置,其 特征在于:自制冷头的环形后端面起采用螺钉依次贯穿导热板、TEC与循环 水结构件固定连接,相应的螺钉安装孔在环面上对称设置。 9.根据权利要求1所述的基于光纤耦合模块的半导体激光医疗装置,其 特征在于:激光医疗手具中的TEC线路布设于循环水结构件的内壁,或者TEC 线路贯穿所述循环水结构件的管壁内部但与所述通水管路相隔离。 10.根据权利要求1所述的基于光纤耦合模块的半导体激光医疗装置, 其特征在于:所述TEC电源线和通水软管与光纤耦合模块集成在同一设备内。
< p > 一种基于光纤耦合模块的半导体激光医疗装置 < /p > < p > 技术领域 < /p > < p > 本实用新型涉及一种半导体激光医疗装置。 < /p > < p > 背景技术 < /p > < p > 目前,基于半导体激光器的医疗装置一般主要由光源、光学系统、水循 环系统以及制冷系统等组成,如图1所示。其中光源部分一般采用半导体激 光器叠阵,并且与其他部分进行整合,共同集成到产品外壳中。这种结构存 在以下问题: < /p > < p > a)由于集成度高,导致手柄过重、体积大,在长时间治疗时容易导致手 部酸痛使治疗风险增加; < /p > < p > b)由于制冷系统和水循环系统与光源并存,造成激光器的使用风险增加 (结露、漏水等可能的因素会造成激光器失效); < /p > < p > c)光斑不均匀,用户体验较差。 < /p > < p > 实用新型内容 < /p > < p > 本实用新型提出一种新的半导体激光医疗装置,便于操作使用、提高治 疗效率、更加稳定可靠。 < /p > < p > 本实用新型的技术方案如下: < /p > < p > 基于光纤耦合模块的半导体激光医疗装置,包括光纤耦合模块和激光医 疗手具;所述激光医疗手具包括沿轴向依次固定设置的制冷头、TEC、循环水 结构件和后盖,其中制冷头为中空贯通结构,制冷头腔体内固定有光波导, 所述TEC和循环水结构件垂直于轴向的截面均为环状结构(圆环、矩形环等, 甚至不规则的环状结构)从而留出与光波导同轴的激光传输通道,所述循环 水结构件的管壁具有内部腔室作为通水管路;所述后盖上设置有光纤接口、 TEC线路接口和与所述通水管路连通的循环水接口,所述光纤耦合模块的输 出光纤、TEC电源线和通水软管分别接至所述后盖上相应的接口。 < /p > < p > 在以上方案的基础上,本实用新型还进一步作了如下优化: < /p > < p > 光纤耦合模块的输出光纤、通水软管和TEC电源线共同通过保护套管接 至后盖上相应的接口。保护套管通常是柔性材质,所以不仅起到集线的作用, 也为用户的移动操作带来便利。 < /p > < p > 光波导为一段式结构,与制冷头腔体紧密贴合。 < /p > < p > 光波导的前端作为直接与皮肤接触的部位,采用弧形凸面的形状。 < /p > < p > 制冷头的环形后端面依次设置相适配的导热板、TEC与循环水结构件贴 合并紧固;在TEC的外圈设置有利用上下螺纹紧固的绝热环,以保护TEC并 起到上下绝热的作用。 < /p > < p > 在光波导的后端面设置有固定环,该固定环具有外螺纹,与制冷头的内 螺纹进行配合,使固定环紧抵在光波导后端面外圈以保证光波导得到固定。 < !-- SIPO < DP n="1" > -- > < /p > < p > 循环水结构件与后盖之间通过O型圈进行密封。 < /p > < p > 自制冷头的环形后端面起采用螺钉依次贯穿导热板、TEC与循环水结构 件固定连接,相应的螺钉安装孔在环面上对称设置。 < /p > < p > 激光医疗手具中的TEC线路布设于循环水结构件的内壁,或者TEC线路 贯穿所述循环水结构件的管壁内部但与所述通水管路相隔离。 < /p > < p > TEC电源线和通水软管与光纤耦合模块集成在同一设备内。 < /p > < p > 本实用新型具有以下技术效果: < /p > < p > (1)将半导体激光医疗装置中的光源、循环水源和电源等作为一个整体, 与激光医疗手具相分离,利用光纤耦合模块作为光源并采用相应的线路(管 路)进行连接,使激光医疗手具尽可能精简,重量轻,体积小,能够消除因 为长时间治疗而产生的手部酸胀,提高治疗效率,减少治疗风险。 < /p > < p > (2)光纤耦合模块与激光医疗手具分离,使激光器避免结露以及漏水风 险而造成的失效,提高了光源的稳定性。 < /p > < p > (3)使用光纤和光波导使光路增长,能够使激光充分打散和重组,起到 匀化的作用使光斑更加均匀。 < /p > < p > (4)采用TEC,设计了紧凑的结构能够使制冷头温度降低,达到冰点的 效果,实现无痛治疗。 < /p > < p > (5)激光医疗手具可以直接用于治疗,不用额外增加外壳,打破了传统 意义上的“手具必须加外壳而且必须要密封”用来保护激光器的观念。 < /p > < p > (6)成本更低,稳定性、可靠性更高。 < /p > < p > (7)更加方便用户使用,增加了可操作性。 < /p > < p > 附图说明 < /p > < p > 图1为常规的半导体激光医疗装置的示意图。图中:1-光源;2-光学系统; 3-水循环系统;4-制冷系统。 < /p > < p > 图2为本实用新型的整体结构原理示意图。图中:1-激光医疗手具;2- 光纤耦合模块; < /p > < p > 图3为图2所示结构的爆炸图。图中:2-光纤耦合模块;101-制冷头;102- 光波导;103-固定环;104-导热板;105-绝热片;106-TEC;107-循环水结构 件(水箱);108-后盖;109-水接头。 < /p > < p > 图4为本实用新型的产品工作示意图。图中:3-保护套管;4-水管;5-TEC 电源线;6-皮肤。 < !-- SIPO < DP n="2" > -- > < /p > < p > 图5为本实用新型中激光医疗手具的光学系统示意图。图中:102-光波导; 7-光纤; < /p > < p > 图6为本实用新型中激光医疗手具的制冷系统示意图。图中:101-制冷头; 102-光波导;1061-TEC热端;1062-TEC冷端;5-TEC电源线(正负极线); 1071-冷却循环水; < /p > < p > 图7为本实用新型中循环水结构件(水箱)的结构示意图。图中:107- 循环水结构件(水箱); < /p > < p > 图8为本实用新型中环形TEC的结构示意图。图中:106-TEC;8-螺钉 安装孔位;1063-TEC正极;1064-TEC负极。 < /p > < p > 具体实施方式 < /p > < p > 本实施例的整体结构如图2和图4所示,光纤耦合模块、TEC电源、水 冷系统全部内置在后端的设备中,通过保护套管将光纤、TEC电源线、水管 引出,并与前端的激光医疗手具连接。 < /p > < p > 一、光源 < /p > < p > 采用光纤耦合模块作为治疗光源,光纤耦合模块具有光斑均匀性好、柔 韧性好等优势,并且在此系统中光纤耦合模块与激光医疗手具分离,所以激 光医疗手具具有体积小、重量轻、防结露等特点。 < /p > < p > 二、水循环系统 < /p > < p > 手具内置循环水结构件结构,由进水、出水和水箱组成,并且使用O圈 进行密封,水箱结构的目的是为TEC散热,这种结构具有散热效率高、稳定 性好的特点,如图7所示。 < /p > < p > 三、制冷系统 < /p > < p > 制冷系统中所采用的制冷元器件为环形TEC,如图8所示,这种TEC的 结构专门为该装置而设计,具有制冷效率高、稳定性强、可靠性好的特点。 TEC为前端的制冷头进行制冷。TEC在制冷时所产生的热量通过后端的水箱 结构进行散热,最终实现系统稳定、高效运行,具体如图6,7所示:冷却循 环水经过水箱为TEC的热端散热,TEC的冷端为制冷头和光波导制冷,在治 疗时能够保证有较低的温度,减少治疗所产生的疼痛感,同时水箱的循环水 能够及时带走TEC热端所产生的热量,使TEC能够高效稳定的工作。 < /p > < p > 半导体制冷器(TEC)的工作原理: < /p > < p > 半导体制冷器又称TEC,用导体连接两块不同的金属,接通直流电,则 一个接点处温度降低,另一个接点处温度升高。若将电源反接,则接点处的 温度相反变化。这一现象称为珀耳帖效应,又称热-电效应。纯金属的热-电效 应很小,若用一个N型半导体和一个P型半导体代替金属,效应就大得多。 接通电源后,上接点附近产生电子-空穴对,内能减小,温度降低,向外界吸 热,称为冷端。另一端因电子-空穴对复合,内能增加,温度升高,并向环境放 热,称为热端。一对半导体热电元件所产生的温差和冷量都很小,实用的半 导体制冷器是由很多对热电元件经并联、串联组合而成,也称热电堆。单级 热电堆可得到大约60℃的温差,即冷端温度可达-10~-20℃。增加热电堆级 数即可使两端的温差加大。 < /p > < p > 四、光学系统 < /p > < p > 如图5所示,激光通过光线的传导进入激光医疗手具,然后在经过光波 导的传输和匀化最终输出。 < /p > < p > 光学系统采用一段式光波导结构,使光斑更加匀化;并且在接触皮肤的 位置采用弧面设计,在治疗时能够更加顺畅。 < !-- SIPO < DP n="3" > -- > < /p >
< p > 目前,基于半导体激光器的医疗装置一般主要由光源、光学系统、水循 环系统以及制冷系统等组成,如图1所示。其中光源部分一般采用半导体激 光器叠阵,并且与其他部分进行整合,共同集成到产品外壳中。这种结构存 在以下问题: < /p > < p > a)由于集成度高,导致手柄过重、体积大,在长时间治疗时容易导致手 部酸痛使治疗风险增加; < /p > < p > b)由于制冷系统和水循环系统与光源并存,造成激光器的使用风险增加 (结露、漏水等可能的因素会造成激光器失效); < /p > < p > c)光斑不均匀,用户体验较差。 < /p >
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