一種基于光纖耦合模塊的半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，基于半導(dǎo)體激光器的醫(yī)療裝置一般主要由光源、光學(xué)系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)以及制冷系統(tǒng)等組成，如圖1所示。其中光源部分一般采用半導(dǎo)體激光器疊陣，并且與其他部分進(jìn)行整合，共同集成到產(chǎn)品外殼中。這種結(jié)構(gòu)存在以下問題:
[0003]a)由于集成度高，導(dǎo)致手柄過重、體積大，在長(zhǎng)時(shí)間治療時(shí)容易導(dǎo)致手部酸痛使治療風(fēng)險(xiǎn)增加；
[0004]b)由于制冷系統(tǒng)和水循環(huán)系統(tǒng)與光源并存，造成激光器的使用風(fēng)險(xiǎn)增加(結(jié)露、漏水等可能的因素會(huì)造成激光器失效)；
[0005]c)光斑不均勻，用戶體驗(yàn)較差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型提出一種新的半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置，便于操作使用、提高治療效率、更加穩(wěn)定可靠。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]基于光纖耦合模塊的半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置，包括光纖耦合模塊和激光醫(yī)療手具；所述激光醫(yī)療手具包括沿軸向依次固定設(shè)置的制冷頭、TEC、循環(huán)水結(jié)構(gòu)件和后蓋，其中制冷頭為中空貫通結(jié)構(gòu)，制冷頭腔體內(nèi)固定有光波導(dǎo)，所述TEC和循環(huán)水結(jié)構(gòu)件垂直于軸向的截面均為環(huán)狀結(jié)構(gòu)(圓環(huán)、矩形環(huán)等，甚至不規(guī)則的環(huán)狀結(jié)構(gòu))從而留出與光波導(dǎo)同軸的激光傳輸通道，所述循環(huán)水結(jié)構(gòu)件的管壁具有內(nèi)部腔室作為通水管路;所述后蓋上設(shè)置有光纖接口、TEC線路接口和與所述通水管路連通的循環(huán)水接口，所述光纖耦合模塊的輸出光纖、TEC電源線和通水軟管分別接至所述后蓋上相應(yīng)的接口。
[0009]在以上方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還進(jìn)一步作了如下優(yōu)化:
[0010]光纖耦合模塊的輸出光纖、通水軟管和TEC電源線共同通過保護(hù)套管接至后蓋上相應(yīng)的接口。保護(hù)套管通常是柔性材質(zhì)，所以不僅起到集線的作用，也為用戶的移動(dòng)操作帶來便利。
[0011]光波導(dǎo)為一段式結(jié)構(gòu)，與制冷頭腔體緊密貼合。
[0012]光波導(dǎo)的前端作為直接與皮膚接觸的部位，采用弧形凸面的形狀。
[0013]制冷頭的環(huán)形后端面依次設(shè)置相適配的導(dǎo)熱板、TEC與循環(huán)水結(jié)構(gòu)件貼合并緊固；在TEC的外圈設(shè)置有利用上下螺紋緊固的絕熱環(huán)，以保護(hù)TEC并起到上下絕熱的作用。
[0014]在光波導(dǎo)的后端面設(shè)置有固定環(huán)，該固定環(huán)具有外螺紋，與制冷頭的內(nèi)螺紋進(jìn)行配合，使固定環(huán)緊抵在光波導(dǎo)后端面外圈以保證光波導(dǎo)得到固定。
[0015]循環(huán)水結(jié)構(gòu)件與后蓋之間通過O型圈進(jìn)行密封。
[0016]自制冷頭的環(huán)形后端面起采用螺釘依次貫穿導(dǎo)熱板、TEC與循環(huán)水結(jié)構(gòu)件固定連接，相應(yīng)的螺釘安裝孔在環(huán)面上對(duì)稱設(shè)置。
[0017]激光醫(yī)療手具中的TEC線路布設(shè)于循環(huán)水結(jié)構(gòu)件的內(nèi)壁，或者TEC線路貫穿所述循環(huán)水結(jié)構(gòu)件的管壁內(nèi)部但與所述通水管路相隔離。
[0018]TEC電源線和通水軟管與光纖親合模塊集成在同一設(shè)備內(nèi)。
[0019]本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果:
[0020](I)將半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置中的光源、循環(huán)水源和電源等作為一個(gè)整體，與激光醫(yī)療手具相分離，利用光纖耦合模塊作為光源并采用相應(yīng)的線路(管路)進(jìn)行連接，使激光醫(yī)療手具盡可能精簡(jiǎn)，重量輕，體積小，能夠消除因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間治療而產(chǎn)生的手部酸脹，提高治療效率，減少治療風(fēng)險(xiǎn)。
[0021](2)光纖耦合模塊與激光醫(yī)療手具分離，使激光器避免結(jié)露以及漏水風(fēng)險(xiǎn)而造成的失效，提尚了光源的穩(wěn)定性。
[0022](3)使用光纖和光波導(dǎo)使光路增長(zhǎng)，能夠使激光充分打散和重組，起到勻化的作用使光斑更加均勻。
[0023](4)采用TEC，設(shè)計(jì)了緊湊的結(jié)構(gòu)能夠使制冷頭溫度降低，達(dá)到冰點(diǎn)的效果，實(shí)現(xiàn)無痛治療。
[0024](5)激光醫(yī)療手具可以直接用于治療，不用額外增加外殼，打破了傳統(tǒng)意義上的“手具必須加外殼而且必須要密封”用來保護(hù)激光器的觀念。
[0025](6)成本更低，穩(wěn)定性、可靠性更高。
[0026](7)更加方便用戶使用，增加了可操作性。
【附圖說明】
[0027]圖1為常規(guī)的半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置的示意圖。圖中:1-光源;2-光學(xué)系統(tǒng);3-水循環(huán)系統(tǒng);4-制冷系統(tǒng)。
[0028]圖2為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖中:1_激光醫(yī)療手具;2-光纖耦合模塊；
[0029]圖3為圖2所示結(jié)構(gòu)的爆炸圖。圖中:2-光纖耦合模塊；101-制冷頭；102-光波導(dǎo)；103-固定環(huán)；104-導(dǎo)熱板；105-絕熱片；106-TEC; 107-循環(huán)水結(jié)構(gòu)件(水箱)；108-后蓋；109-水接頭。
[0030]圖4為本實(shí)用新型的產(chǎn)品工作示意圖。圖中:3-保護(hù)套管;4-水管;5-TEC電源線;6_皮膚。
[0031]圖5為本實(shí)用新型中激光醫(yī)療手具的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。圖中:102-光波導(dǎo);7-光纖；
[0032]圖6為本實(shí)用新型中激光醫(yī)療手具的制冷系統(tǒng)示意圖。圖中:101-制冷頭；102-光波導(dǎo)；1061-TEC熱端；1062-TEC冷端;5-TEC電源線(正負(fù)極線)；1071_冷卻循環(huán)水；
[0033]圖7為本實(shí)用新型中循環(huán)水結(jié)構(gòu)件(水箱)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:107-循環(huán)水結(jié)構(gòu)件(水箱)；
[0034]圖8為本實(shí)用新型中環(huán)形TEC的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:106-TEC;8-螺釘安裝孔位；1063-TEC正極；1064-TEC負(fù)極。
【具體實(shí)施方式】
[0035]本實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)如圖2和圖4所示，光纖耦合模塊、TEC電源、水冷系統(tǒng)全部?jī)?nèi)置在后端的設(shè)備中，通過保護(hù)套管將光纖、TEC電源線、水管引出，并與前端的激光醫(yī)療手具連接。
[0036]—、光源
[0037]采用光纖耦合模塊作為治療光源，光纖耦合模塊具有光斑均勻性好、柔韌性好等優(yōu)勢(shì)，并且在此系統(tǒng)中光纖耦合模塊與激光醫(yī)療手具分離，所以激光醫(yī)療手具具有體積小、重量輕、防結(jié)露等特點(diǎn)。
[0038]二、水循環(huán)系統(tǒng)
[0039]手具內(nèi)置循環(huán)水結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)，由進(jìn)水、出水和水箱組成，并且使用O圈進(jìn)行密封，水箱結(jié)構(gòu)的目的是為TEC散熱，這種結(jié)構(gòu)具有散熱效率高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，如圖7所示。
[0040]三、制冷系統(tǒng)
[0041]制冷系統(tǒng)中所采用的制冷元器件為環(huán)形TEC，如圖8所示，這種TEC的結(jié)構(gòu)專門為該裝置而設(shè)計(jì)，具有制冷效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)、可靠性好的特點(diǎn)。TEC為前端的制冷頭進(jìn)行制冷。TEC在制冷時(shí)所產(chǎn)生的熱量通過后端的水箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行散熱，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行，具體如圖6，7所示:冷卻循環(huán)水經(jīng)過水箱為TEC的熱端散熱，TEC的冷端為制冷頭和光波導(dǎo)制冷，在治療時(shí)能夠保證有較低的溫度，減少治療所產(chǎn)生的疼痛感，同時(shí)水箱的循環(huán)水能夠及時(shí)帶走TEC熱端所產(chǎn)生的熱量，使TEC能夠高效穩(wěn)定的工作。
[0042]半導(dǎo)體制冷器(TEC)的工作原理:
[0043]半導(dǎo)體制冷器又稱TEC，用導(dǎo)體連接兩塊不同的金屬，接通直流電，則一個(gè)接點(diǎn)處溫度降低，另一個(gè)接點(diǎn)處溫度升高。若將電源反接，則接點(diǎn)處的溫度相反變化。這一現(xiàn)象稱為珀耳帖效應(yīng)，又稱熱-電效應(yīng)。純金屬的熱-電效應(yīng)很小，若用一個(gè)N型半導(dǎo)體和一個(gè)P型半導(dǎo)體代替金屬，效應(yīng)就大得多。接通電源后，上接點(diǎn)附近產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，內(nèi)能減小，溫度降低，向外界吸熱，稱為冷端。另一端因電子-空穴對(duì)復(fù)合，內(nèi)能增加，溫度升高，并向環(huán)境放熱，稱為熱端。一對(duì)半導(dǎo)體熱電元件所產(chǎn)生的溫差和冷量都很小，實(shí)用的半導(dǎo)體制冷器是由很多對(duì)熱電元件經(jīng)并聯(lián)、串聯(lián)組合而成，也稱熱電堆。單級(jí)熱電堆可得到大約60°C的溫差，即冷端溫度可達(dá)-10?_20°C。增加熱電堆級(jí)數(shù)即可使兩端的溫差加大。
[0044]四、光學(xué)系統(tǒng)
[0045]如圖5所示，激光通過光線的傳導(dǎo)進(jìn)入激光醫(yī)療手具，然后在經(jīng)過光波導(dǎo)的傳輸和勻化最終輸出。
[0046]光學(xué)系統(tǒng)采用一段式光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，使光斑更加勻化;并且在接觸皮膚的位置采用弧面設(shè)計(jì)，在治療時(shí)能夠更加順暢。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于光纖耦合模塊的半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置，其特征在于:包括光纖耦合模塊和激光醫(yī)療手具;所述激光醫(yī)療手具包括沿軸向依次固定設(shè)置的制冷頭、TEC、循環(huán)水結(jié)構(gòu)件和后蓋，其中制冷頭為中空貫通結(jié)構(gòu)，制冷頭腔體內(nèi)固定有光波導(dǎo)，所述TEC和循環(huán)水結(jié)構(gòu)件垂直于軸向的截面均為環(huán)狀結(jié)構(gòu)從而留出與光波導(dǎo)同軸的激光傳輸通道，所述循環(huán)水結(jié)構(gòu)件的管壁具有內(nèi)部腔室作為通水管路;所述后蓋上設(shè)置有光纖接口、TEC線路接口和與所述通水管路連通的循環(huán)水接口，所述光纖耦合模塊的輸出光纖、TEC電源線和通水軟管分別接至所述后蓋上相應(yīng)的接口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖耦合模塊的半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置，其特征在于:所述光纖耦合模塊的輸出光纖、通水軟管和TEC電源線共同通過保護(hù)套管接至后蓋上相應(yīng)的接□ O3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖耦合模塊的半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置，其特征在于:所述光波導(dǎo)為一段式結(jié)構(gòu)，與制冷頭腔體緊密貼合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖耦合模塊的半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置，其特征在于:所述光波導(dǎo)的前端作為直接與皮膚接觸的部位，采用弧形凸面的形狀。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖耦合模塊的半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置，其特征在于:制冷頭的環(huán)形后端面依次設(shè)置相適配的導(dǎo)熱板、TEC與循環(huán)水結(jié)構(gòu)件貼合并緊固；在TEC的外圈設(shè)置有利用上下螺紋緊固的絕熱環(huán)，以保護(hù)TEC并起到上下絕熱的作用。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光纖耦合模塊的半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置，其特征在于:在光波導(dǎo)的后端面設(shè)置有固定環(huán)，該固定環(huán)具有外螺紋，與制冷頭的內(nèi)螺紋進(jìn)行配合，使固定環(huán)緊抵在光波導(dǎo)后端面外圈以保證光波導(dǎo)得到固定。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光纖耦合模塊的半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置，其特征在于:循環(huán)水結(jié)構(gòu)件與后蓋之間通過O型圈進(jìn)行密封。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光纖耦合模塊的半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置，其特征在于:自制冷頭的環(huán)形后端面起采用螺釘依次貫穿導(dǎo)熱板、TEC與循環(huán)水結(jié)構(gòu)件固定連接，相應(yīng)的螺釘安裝孔在環(huán)面上對(duì)稱設(shè)置。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖耦合模塊的半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置，其特征在于:激光醫(yī)療手具中的TEC線路布設(shè)于循環(huán)水結(jié)構(gòu)件的內(nèi)壁，或者TEC線路貫穿所述循環(huán)水結(jié)構(gòu)件的管壁內(nèi)部但與所述通水管路相隔離。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖耦合模塊的半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置，其特征在于:所述TEC電源線和通水軟管與光纖耦合模塊集成在同一設(shè)備內(nèi)。
【專利摘要】本實(shí)用新型提出一種基于光纖耦合模塊的半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置，便于操作使用、提高治療效率、更加穩(wěn)定可靠。該半導(dǎo)體激光醫(yī)療裝置包括光纖耦合模塊和激光醫(yī)療手具；所述激光醫(yī)療手具包括沿軸向依次固定設(shè)置的制冷頭、TEC、循環(huán)水結(jié)構(gòu)件和后蓋，其中制冷頭為中空貫通結(jié)構(gòu)，制冷頭腔體內(nèi)固定有光波導(dǎo)，所述TEC和循環(huán)水結(jié)構(gòu)件垂直于軸向的截面均為環(huán)狀結(jié)構(gòu)從而留出與光波導(dǎo)同軸的激光傳輸通道，所述循環(huán)水結(jié)構(gòu)件的管壁具有內(nèi)部腔室作為通水管路；所述后蓋上設(shè)置有光纖接口、TEC線路接口和與所述通水管路連通的循環(huán)水接口，所述光纖耦合模塊的輸出光纖、TEC電源線和通水軟管分別接至所述后蓋上相應(yīng)的接口。
【IPC分類】A61N5/067
【公開號(hào)】CN205307633
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521064191
【發(fā)明人】關(guān)鵬, 蔡磊, 鄭艷芳, 李英杰, 戴曄, 劉興勝
【申請(qǐng)人】西安炬光科技股份有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2015年12月18日