專利名稱：光照治療儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)用治療儀器。
本發(fā)明是一種醫(yī)用治療儀器，是根據(jù)人體皮膚對不同波段的輻射光的吸收特性及光量子能量作用于人體生物組織后引起的滲透及熱作用的生物效應(yīng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的。光作為物理治療手段已引起人們的極大興趣和重視，如紫外光，可見光，紅外光，激光等治療儀器在醫(yī)療界已普遍使用，到目前為止，醫(yī)療儀器使用的光都屬于單色光的范疇，其作用于人體生物組織效應(yīng)都受到一定限制。
近年來，有利用碘鎢燈(亦稱鹵鎢燈)作光源的治療儀器，但都存在以下缺點(diǎn)1.光能利用率低，輸出光功率??；2.聚光系統(tǒng)的有效使用壽命短，維修成本高，燈更換不便；3.對光源及光學(xué)聚光系統(tǒng)的冷卻設(shè)計(jì)不盡理想；4.結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。
本發(fā)明的目的是克服已有治療儀器存在的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種光輻射波段范圍寬，光功率更高且連續(xù)可調(diào)，可治療多種疾病的一種復(fù)色光的光照治療儀器。
本發(fā)明結(jié)合人體皮膚對各種光的吸收和透過特性及光源的光輻射特性，研究了光對人體生物組織照射引起生物效應(yīng)的理想狀態(tài)下的光譜范圍。光作用于人體生物組織后所引起的生物效應(yīng)的大小有無，主要取決于生物組織吸收了多少光能，光與生物組織相互作用時(shí)，首先要經(jīng)過皮膚，在光譜分析中，對皮膚有一個(gè)特定的光學(xué)窗口，即對0.4～1.3μ光光學(xué)系統(tǒng)采用JGS3石英晶體光學(xué)材料，透過波段為0.26～3.5μ，盡管JGS3透過少量的紫外線，但溴鎢燈決定它的最高色溫3200K時(shí)的峰值波長為0.9μ，光譜波段仍以可見光與紅外光成份為主，紫外光的輻射能僅有0.2%左右。本發(fā)明在治病過程中是以降低燈絲溫度(最高色溫T=2500K)進(jìn)行選擇工作的，峰值波長向紅外波長方向移動(dòng)200nm左右，光輻射能中基本上無紫外光成份，本發(fā)明的有效光譜輻射范圍為0.38μ～3.5μ，這一范圍的光譜波長都具有滿足治療需要的光輻射功率密度。
總之，本發(fā)明是在研究了光譜輻射治療疾病的機(jī)理，光源的光照射特性，光學(xué)材料特性和光、機(jī)、電、控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，克服已有光治療儀存在的不足，設(shè)計(jì)一種全新的、更實(shí)用、更經(jīng)濟(jì)的光照治療儀。
本發(fā)明是由主機(jī)控制電源和光照治療頭兩部份組成主機(jī)控制電源是由水箱，微型電磁泵、變壓器、控制線路板等組成；治療頭是由光源、腔體、透射式非球面聚光透鏡及全內(nèi)反射實(shí)體光導(dǎo)管等組成。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明圖1是光照治療儀的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1(a)是電源箱結(jié)構(gòu)，圖1(b)是治療頭結(jié)構(gòu)。圖2是光輻射治療儀的光路示意圖，圖2(a)是一面為非球面，一面為球面的聚光透鏡，圖2(b)是二面都是非球面的聚光透鏡。圖3是光照治療儀腔體側(cè)部冷卻水出水循環(huán)水路示意圖。
主機(jī)電控制電源結(jié)構(gòu)見附圖1(a)，水箱(18)，微型電磁泵(17)，變壓器(19)，控制線路板(20)、(21)，水箱(18)引出的水管(15)接入治療頭的蓄水盒(16)內(nèi)，從變壓器引出的電源線接入治療頭內(nèi)的磁燈座(12)上。治療頭的結(jié)構(gòu)見附圖1(b)，溴鎢燈(4)裝在磁燈座(12)上，同心光束反光碗(2)的后方為蓄水盒(16)，前方為透射式非球面透鏡(5)，透鏡(5)的周圍是環(huán)形冷卻槽(23)，壓圈筒(8)壓固透鏡(5)，園形密封筒(6)套在腔體(3)前端外表面上，錐形保護(hù)罩(7)與園形密封筒(6)相連，密封蓋(1)與腔體(3)連接密封，實(shí)體光導(dǎo)管(9)的兩端與隔熱襯套(11)套譜波段的光具有一定的穿透能力，其他光譜波段的光，只能部分反射或被表皮吸收，這就是說，只能透過人體皮膚的光照射，才能對一定深度的人體生物組織引起生物效應(yīng)，而其他波段的光照射，只能對人體表皮引起生物效應(yīng)。光作用于人體生物組織后所引起的生物作用的大小有無，除了與生物組織特性有關(guān)外，還與光的參數(shù)有關(guān)，最主要的是波長和劑量兩個(gè)參數(shù)，光譜的不同波段與光量子不同能量一一對應(yīng)，光譜的波長不同，會對不同的生物分子引起不同的生物效應(yīng)，光量子劑量表征受照射光強(qiáng)弱的一個(gè)物理量，在物理醫(yī)學(xué)中，所說的光劑量是指垂直照射到受照處單位面積上的光量子數(shù)，即能量密度。光輻射功率密度強(qiáng)，主要用來破壞病變組織，達(dá)到治療目的，如治療宮頸炎等病癥，采用光凝固的方式對病變部位照射，使其組織蛋白熱凝固壞死，經(jīng)過一段時(shí)間，壞死的組織自行脫落，周圍的上皮組織隨之修復(fù)創(chuàng)面，達(dá)到完全愈合。光輻射功率密度弱，對生物組織無損傷，光的熱作用可改善組織細(xì)胞的功能，加快生物酶的催化作用，促使局部血管擴(kuò)張，加快血流，并使局部組織代謝旺盛，加強(qiáng)細(xì)胞吞噬功能等，若照射人體穴位，則能代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱炙刺激，即可收到相應(yīng)的治病效果。
對各種熱輻射光源進(jìn)行選擇是非常重要的，現(xiàn)有的光治療儀器一般用碘鎢燈，而本發(fā)明選用的溴鎢燈的發(fā)光效率和使用壽命都超過碘鎢燈。溴鎢燈體積小，發(fā)光強(qiáng)度高，發(fā)出連續(xù)光譜，范圍很寬，可見光的輻射能占25%，而近紅外，中紅外光的輻射能占75%左右。從燈的光譜能量分布特性來看，當(dāng)電源電壓升高，電流增大，燈絲溫度升高，其光譜輻射峰值波長向短波方向移動(dòng)，反之，則向長波長方向移動(dòng)。根據(jù)維恩位移定律λmax=2898/T，式中2898為常數(shù)，T為燈絲溫度，λ(max)為峰值波長，由式子可以算出，溴鎢燈在本發(fā)明需要的1000～2500K色溫范圍內(nèi)所輻射的峰值波長為1.1～1.3μ左右，根據(jù)需要，本發(fā)明改變燈絲溫度，即調(diào)正電壓來改變色溫。緊，外面還套有不銹鋼保護(hù)管(10)，空心膠木把手(13)內(nèi)有雙變壓器(19)引出的導(dǎo)線(24)和從水箱(18)引出的水管(15)。
本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)見圖2，在溴鎢燈的前方有大孔徑非球面光學(xué)聚光透鏡(5)，在透鏡(5)的前方置有一根實(shí)體光導(dǎo)管(9)，在溴鎢燈的后方裝有一只同心光束反射碗(2)。圖2(a)是一面為非球面、一面為球面的聚光透鏡；圖2(b)是二面都是非球面的聚光透鏡，圖2(b)比圖2(a)具有更大優(yōu)越性，聚光孔徑角大于100°，即聚光性更好，光能利用率高，光路更短，可大大地縮小治療頭的體積。非球面的參數(shù)如下非球面頂點(diǎn)曲率半徑R可4毫米至15毫米(R4-15)，可采用二次曲面或高次曲面，二次曲面偏心率e2為0.5-2.25，高次曲面比二次曲面聚光性能好，球面半徑R為20毫米至60毫米(R20-60)，非球面聚光透鏡的放大率為0.8-2.5倍，通過移動(dòng)透鏡可實(shí)現(xiàn)放大率的變化；溴鎢燈采用50瓦至500瓦的光源均可，光源可換，根據(jù)治療病例的需要而定；實(shí)體光導(dǎo)管的長度為40毫米至155毫米，直徑為2毫米至10毫米，實(shí)體光導(dǎo)管可換，選擇不同規(guī)格的光導(dǎo)管，根據(jù)治療病變部位而定，也可設(shè)計(jì)成帶有錐度和彎曲的光導(dǎo)管。
本發(fā)明采用全封閉內(nèi)循環(huán)冷卻，見附圖3，冷卻水從水管(8)接入治療的蓄水盒(16)，沿盒內(nèi)上端園孔流入聚光透鏡(5)周圍的環(huán)形冷卻槽(23)，冷卻槽(23)下方與腔體Z型水道(24)相連，Z型水道(24)的下端與水嘴(25)相連，有一根橡膠管將出水嘴(25)與水箱(18)相連。工作時(shí)由在電源機(jī)箱內(nèi)的微型電磁泵(17)抽動(dòng)水箱(18)內(nèi)的冷卻水，水即沿管子(15)流向治療頭腔體后下端的水嘴(14)，進(jìn)入治療頭后部的蓄水盒(16)，當(dāng)水位達(dá)到盒內(nèi)最高位置時(shí)，沿盒內(nèi)上端孔流入聚光透鏡筒周圍的環(huán)形冷卻槽(23)內(nèi)，由于進(jìn)水與出水之間的壓差作用，冷卻水流滿環(huán)形冷卻槽(23)后經(jīng)冷卻槽(23)右側(cè)下方的園孔進(jìn)入腔體Z型水道(24)，再從Z型水道(24)進(jìn)入腔體后下端與進(jìn)水嘴(14)并列的出水嘴(25)，由出水嘴(25)流出后經(jīng)另一根橡膠管再流入水箱(18)，如此循環(huán)往復(fù)，即起到了冷卻作用，水循環(huán)工作后，點(diǎn)亮溴鎢燈(4)，燈絲前面射出的光束射入大孔徑的非球面聚光透鏡(5)，光束經(jīng)非球面聚光透鏡(5)會聚到實(shí)體光導(dǎo)管(9)的輸入端面，這就是說，對透鏡(5)而言，燈絲與光導(dǎo)管(9)的輸入端面形成共軛的實(shí)像，光束在實(shí)體光導(dǎo)管(9)內(nèi)全內(nèi)反射，由實(shí)體光導(dǎo)管(9)的輸出端面發(fā)散光束，發(fā)散角可調(diào)。燈絲后面輻射的光束被同心反光碗(2)反射后，又沿原光路返回，使光束按上述方式進(jìn)入透鏡(5)，最后也從實(shí)體光導(dǎo)管(9)的輸出端面輸出，這樣增加光能利用率。
本發(fā)明與已有的技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1.光源的選擇更具有合理性，因而發(fā)光效率高，壽命長；2.光學(xué)系統(tǒng)最簡單，僅利用一塊非球面聚光透鏡，一塊透鏡代替多塊透鏡，這樣光能透鏡面反射損失大大減少，光吸收也大大減少，加工量也大大減少，使光能利用率高，成本降低，光學(xué)系統(tǒng)質(zhì)量大大提高，實(shí)體光導(dǎo)管大小可換，增大了臨床應(yīng)用范圍；3.導(dǎo)光元件的保護(hù)管材料，易于醫(yī)生消毒滅菌處理，不銹蝕，導(dǎo)光元件與保護(hù)管兩端采用聚四氟乙稀套隔離，使導(dǎo)光元件的熱量傳遞不到保護(hù)管，治療時(shí)不會燙傷病灶周圍接觸到的表皮組織，使用安全；4.光學(xué)治療頭表面無緊固螺釘，水冷管等，燈泡更換方便，這樣光學(xué)治療頭使用方便，體積小，重量輕；5.冷卻系統(tǒng)的冷卻面積大，冷卻均勻，不漏水，冷卻效果好；6.燈絲中心位置可進(jìn)行兩維調(diào)整，保證光學(xué)系統(tǒng)的同軸性，導(dǎo)光元件輸入端面與非球面聚光透鏡成燈絲像面共軛，即重合進(jìn)行軸向調(diào)整，保證最大的光能輸出；7.整機(jī)功耗小于300W，重量小于12Kg；8.臨床操作簡單方便，附件通用可換，便于維修，整機(jī)的成本大大降低，而使用性能都優(yōu)于現(xiàn)有各種光治療儀器。
本發(fā)明光照治療儀，經(jīng)臨床長期使用，對各類病變程度的宮頸患者都有極好的療效，經(jīng)多家醫(yī)療單位近1000多例臨床治療統(tǒng)計(jì)資料表明，一次照射(輕度患者2-3分鐘，中度患者5-6分鐘，重度患者8-10分鐘)治療，總有效率為100%，總治愈率為96.7%，治療后6-8周后對病人復(fù)查，治愈后宮頸無疤痕，表面光滑，且申展性好。另外，光照治療儀對外陰濕疹、外陰搔癢、外陰白色病變、陰道炎、外痔、脫肛、凍瘡、肩周炎、肌肉和關(guān)節(jié)急性扭傷、椎間盤突出、表皮傷口潰爛等病癥也進(jìn)行了少量臨床應(yīng)用，亦有明顯的療效。
使用本發(fā)明的醫(yī)務(wù)人員反映，具有以下優(yōu)點(diǎn)1.輕便，光學(xué)治療體積小，易于攜帶，操作簡單，醫(yī)務(wù)人員只需學(xué)習(xí)一天即可掌握，可進(jìn)行臨床治療，適合醫(yī)療單位對婦科病普查后的治療；2.治療婦科病方法簡單，光學(xué)治療頭不直接接觸創(chuàng)面，對宮內(nèi)節(jié)育器無影響，又可避免交叉感染，治療過程中無燒灼煙霧，無異味，不污染環(huán)境，患者無痛苦，治療后無副作用，療程短，療效高；3.與傳統(tǒng)的治療婦科宮頸炎的物理方法，如電熨、冷凍、激光和化學(xué)方法相比，更具有優(yōu)越性；與現(xiàn)有的光治療儀器相比，性能上優(yōu)于現(xiàn)已有的光治療儀器，而成本大大的降低。


1.蓄水盒密封蓋，2.反光碗，3.腔體，4.溴鎢燈，5.非球面聚光透鏡，6.密封筒，7.錐形保護(hù)罩，8.圈筒，9.實(shí)體光導(dǎo)管，10.不銹鋼護(hù)管，11.隔熱襯套，12.磁燈座，
13.把手，14.水嘴，15.水管，16.蓄水盒，17.電磁泵，18.水箱，19.變壓器，20.21.控制線路板，22.波紋管，23.環(huán)形冷卻槽，24.導(dǎo)線，25.接出水嘴。
權(quán)利要求
1.一種由光源、聚光系統(tǒng)、導(dǎo)光元件、腔體等組成的光照治療儀，其特征在于是由控制電源箱和光照治療頭兩部分組成，其中a.電源箱內(nèi)有水箱(18)，接水管(15)，并接入治療頭的蓄水盒(16)內(nèi)；電源箱內(nèi)的變壓器(19)引出的導(dǎo)線接入治療頭的磁燈座(12)上；電源箱內(nèi)還有微型電磁泵(17)，控制線路板(20)、(21)。b.治療頭內(nèi)的溴鎢燈(4)裝在磁燈座(12)上，溴鎢燈(4)的后方是同心光束反光碗(2)，在其后方是蓄水盒(16)；溴鎢燈(4)的前方是透射式高次非球面透鏡聚光系統(tǒng)(5)，在其前端是實(shí)體光導(dǎo)管(9)；聚光系統(tǒng)(5)裝在鏡筒(8)內(nèi)，周圍為環(huán)形冷卻槽(23)，腔體內(nèi)有Z型水道(24)，接出水嘴(25)，再經(jīng)水管接入水箱(18)；圓形密封筒(6)套在腔體(3)的前端表面上，錐形保護(hù)罩(7)與圓形密封筒(6)相連，密封蓋(1)與腔體封接；在實(shí)體光導(dǎo)管(9)的兩端護(hù)有隔熱襯套(11)，在其外套上長度與實(shí)體光導(dǎo)管(9)相同長度的不銹鋼保護(hù)管(10)。
2.如權(quán)利要求1所述的治療儀，其特征在于所述的聚光系統(tǒng)(5)，是一塊一面為非球面，一面為球面的非球面聚光透鏡；
3.如權(quán)利要求1所述的治療儀，其特征在于所述的聚光系統(tǒng)(5)也可以是一塊二面都是非球面的聚光透鏡。
全文摘要
本發(fā)明光照治療儀，涉及醫(yī)用治療儀器。本發(fā)明是由主機(jī)控制電源箱和光照治療頭兩部分組成，其特點(diǎn)是利用溴鎢燈作光照光源，經(jīng)一塊大孔徑非球面聚光透鏡，同心光束反光碗，射出全內(nèi)反射導(dǎo)光管，采用全封閉內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)保證了治療儀的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明克服了已有技術(shù)存在的不足，僅利用一塊非球面聚光透鏡就代替了已有光治療儀器的透鏡組，在各種性能上，如光能利用率、輸出光功率、使用壽命、體積小和重量輕、操作上等都優(yōu)于現(xiàn)在已有的光治療儀器。本儀器對于宮頸炎有著極好的療效。
文檔編號A61N5/06GK1108959SQ9410302
公開日1995年9月27日 申請日期1994年3月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月22日
發(fā)明者郝沛明 申請人:郝沛明, 蘭舉生