大功率半導體雷射二極體的製作方法
2023-06-05 10:48:46 1
專利名稱：大功率半導體雷射二極體的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可攜式醫療雷射治療裝置，更特別地涉及一種使用距離感測傳感器和熱電冷卻器的可攜式雷射治療裝置。
在醫療領域使用雷射裝置的目的是基於各種學術和技術理論的。雷射裝置被廣泛地用於各種領域，例如外科手術時的皮膚切割，出血位置的凝固，並接如神經和血管之類組織的吻合(anastomosis)時的組織熔接(tissue welding)，組織汽化，光力診斷和治療，重做層面，血管的再形成，頭髮的移植，和人工色素的移植。而且，已知特定波長的雷射可以有助於特定類型的後期手術的治療。
醫療雷射治療裝置具有許多超過用於手術和其它治療中的電子燒灼術或電子外科手術刀的優點(下文)。
首先，雷射束，正如它的名稱所暗指的，不是電，而是光束。當通過神經傳輸身體的刺激時，雷射束被傳輸為微小的電子信號。即使在手術過程中，在鄰近目標組織的附近組織處出現了神經，與電子外科手術刀不同，雷射根本不會影響神經的信號傳輸，因此，使用雷射束可以防止不可預料的神經損傷。
第二，不流血的手術具有許多優點。當輻射雷射束時，密封了組織切口和細小血管。這樣，通過使用雷射外科手術刀，可以進行手術，而且在對預料出許多血的器官進行手術的情況下幾乎不會出血，例如動手術的病人有出血的傾向，或動手術的如肝臟和腎等器官具有血管的情況。以這種方式，不會存在需要給病人輸血的潛在條件，最終，不流血的手術具有防止通過輸血引發疾病的效果，例如防止肝炎。
第三，由雷射束的輻射密封組織中的淋巴管。這樣，它急劇地降低了由手術後淋巴的聚集而引起的浮腫的發生概率，並且阻止手術期間或手術後癌細胞的擴散。
第四，與使用常規手術儀器相比較，使用雷射束的手術使得病人術後會有更小的傷疤。這樣，可以有效地降低重新手術、後期手術狹窄(stricture)的產生的之一的發生概率。
第五，當使用雷射束進行手術時，通過在目標位置密封神經末端切口可以有效地降低後期手術的疼痛。
第六，通過協助手術後傷口癒合處理，使用雷射束會加快病人的恢復。
第七，通過使用雷射和雷射束的輻射，它通過止血動作來快速減少流血。通過減少止血需要的時間，它有效地降低了手術時間。
第八，由於雷射束基本上使用熱，即使在治療的位置存在一些感染，在治療位置也會消滅細菌。這樣，它急劇地減少了後期手術感染的概率。
第九，在過去，由於通常麻醉，病人必須住院接受手術。然而，通過使用雷射，使病人局部麻醉，它具有節省病人時間和治療成本的效果。
雖然具有所有的這些優點，然而，雷射治療裝置卻存在著體積大，價格昂貴的問題。但是，隨著使用了雷射二極體的減少體積的雷射治療裝置的發展，這種雷射治療裝置在醫療方面的應用與日劇增。
然而，雷射束仍具有相干性的特性。換句話來說，它具有放射大量能量而不損失的特性，同時具有沿著直線行進卻不散射給定波長的特性。因此，如果它是具有足夠的能量切割組織的雷射束，由於雷射束中的一些差錯，它可以在到達不希望的聚點之外的位置時，引起物質性的損失。換句話來說，由於可以反射雷射束的一部分，所以不在治療範圍內的身體的表面會被錯誤地輻射，如果輻射到身體上的雷射束具有幾乎無損失的能量的話，它會引起物質性的損失。由於這種傷害，在操作醫療手術雷射時，需要適當的謹慎。為此目的，在安裝操作開關時需要安裝兩個開關，以防止麻痺大意的操作。然而，從手術人員的能力和損害物體畢竟是人的身體的角度來看，這種預防手段是無效率的。
此外，與雷射振蕩器裝置相應的半導體雷射二極體由於其操作狀態而放出太多的熱。這樣，它需要一些冷卻手段。過去，應用了使用水冷卻或空氣冷卻裝置的設備。如果安裝了這些類型的水冷卻或空氣冷卻裝置，將會限制減少雷射治療裝置的整個尺寸。因此，由於該裝置的整體重量的增加，存在使用和操作該裝置的困難。
此外，本發明的另一個目的是提供一種可攜式雷射治療裝置，它允許最小化其體積，而且與常規可攜式雷射治療裝置相比它具有相同或更優越的冷卻能力。
為了獲得和可攜式雷射治療裝置相關的上述技術目的，該裝置包括盒子(case)；半導體雷射二極體置於所述盒子內部，所述二極體輻射雷射；在所述半導體雷射二極體的前部安裝有聚光鏡；電源；安裝在所述盒子外部的電源開關，以控制供電；控制雷射輻射的輻射開關；控制器，根據所述開關的操作控制所述裝置的操作，本發明包括安裝在所述盒子上的距離感測傳感器，以測量從聚光鏡到要被輻射的表面的距離；和用於從所述距離感測傳感器接收信號的所述控制器，如果聚光鏡和要被輻射的組織之間的距離大於聚光鏡的焦距，則切斷雷射的輻射。
對於感測距離來說，將所述距離感測傳感器安裝在安裝了聚光鏡的位置的上部會更有利。即使接通了電源開關或輻射開關，如果要被輻射的表面(例如，接受治療的身體的位置)比聚光鏡的焦距大，則通過控制器切斷聚光的輻射。通過這一處理，雷射的輻射距離不超過特定的距離。
此外，與所述可攜式雷射治療裝置相關，本發明包括在所述半導體雷射二極體後側的熱電冷卻器。
如上所述，由於它的特性，半導體雷射二極體放出許多熱，並因此需要合適的冷卻裝置。在本發明中，熱電冷卻器用於冷卻所述的二極體。熱電冷卻器附在輻射雷射側的後部。
關於所述可攜式雷射治療裝置，本發明包括將兩個或多個半導體雷射二極體和熱電冷卻器的組合以一定的間隔置於盒子中的圓周上；和安裝反射器，將從各個雷射二極體輻射的雷射向著聚光鏡反射。
由於僅使用一個半導體雷射二極體會有能量級的限制，所以當需要較高的能量級時，可以使用若干連接的半導體雷射二極體。為此目的，多個半導體雷射二極體沿著聚光鏡的圓周排列，以便它們分別距離聚光鏡相等的距離。此外，反射器安裝在半導體雷射二極體的鄰近處，以便輻射的雷射可以向著聚光鏡反射。
此外，關於所述可攜式雷射治療裝置，本發明包括安裝聲音產生裝置，用於在操作所述電源開關和輻射開關時分別產生不同的聲音。
圖2是側視圖，描述了根據本發明另一個實施例的可攜式雷射治療裝置。
圖3是俯視圖，描述了將多個半導體雷射二極體在圖2的實施例中的安置。
在
圖1，盒子10具有圓柱型的、空的內部室。圖1中，在右側端，存在用於插入電池20的空間。在盒子10的較低端有用於連接外部電源的端子21。電池20和電源端子21與控制器32連接，以向控制器32提供電源。在控制器32的上部，有聲音產生裝置60，用於輸出預存在控制器32中的聲音。
聚光鏡12安裝在盒子10的左側端。在頂部，有距離感測傳感器40。對於距離感測傳感器40來說，可以使用通常使用的紅外線感測器。在聚光鏡12的側邊，有安裝在該聚光鏡內部的半導體雷射二極體11，和雷射二極體11附在熱電冷卻器50的後側。
電源開關30和輻射開關31安裝在盒子10的左側的頂部。通過操作電源開關30，電源分別施加到距離感測傳感器40、控制器32、和聲音產生裝置60。這樣，距離感測傳感器40測量從聚光鏡12到要被輻射的表面的距離。聲音產生裝置60通過輸出不同的預設的聲音向用戶通知關於該裝置的操作狀態。
然後，通過打開輻射開關31，電源分別施加到熱電冷卻器50，和半導體雷射二極體11，然後，輻射雷射。這裡，如果由距離感測傳感器40測量的距離大於聚光鏡12的焦距，則控制器32檢測出這一情況並切斷雷射輻射。此外，當接通輻射開關31時，從所述聲音產生裝置60輸出不同的聲音，並且該裝置以聲音通知關於雷射正在輻射的事實。
正如附圖所示，應該更可取地使電池安裝在盒子10的內部。考慮到雷射二極體11的功耗和熱電冷卻器50，不可能使用電池長時間地操作該裝置。所以，遇到例如在手術期間臨時的電源停電之類的緊急情況時，可以通過使用所述電池繼續操作，而不用停止工作。
圖2中，示出可攜式雷射裝置的另一實施例。在該實施例中，為了升高輻射的雷射的能量級，使用了兩個半導體雷射二極體11。熱電冷卻器50附在各個雷射二極體11的後邊。此外，以相等的間隔沿著圓周排列半導體雷射二極體11。以聚光鏡12為中心，以與聚光鏡12相等的距離排列各個半導體雷射二極體11。
與半導體雷射二極體11的徑向相比，也沿徑向(radial direction)安裝反射鏡13。反射鏡13反射來自半導體雷射二極體11的輻射的雷射，並引起在聚光鏡12的方向上的雷射的輻射。
根據雷射能量級的需要，可以要求安裝更多的半導體雷射二極體11。在圖3，使用多個半導體雷射二極體11來描述安裝它們的方法。
工業應用根據具有上述結構的本發明，當要被輻射的表面離本發明的雷射治療裝置的距離遠於一定距離時，它通過距離感測傳感器來防止雷射輻射。這樣，從病人的角度和外科醫生的來看，通過減少對粗心的操作雷射治療裝置的關注，而使得外科醫生僅僅關注於手術，而可以進行更安全的手術。
此外，由於本發明使用了熱電冷卻器，它可以進一步地減少雷射治療裝置的體積。此外，通過安裝聲音產生裝置，可以視覺地和聽覺地檢查操作狀態，最後，本發明具有便於攜帶和操作的效果。
權利要求
1.一種可攜式雷射治療裝置，具有盒子10；半導體雷射二極體11，置於所述盒子內部，所述二極體11輻射雷射；在所述半導體雷射11二極體的前部安裝有聚光鏡12；電源；安裝在所述盒子外部的電源開關30，以控制供電；控制雷射輻射的輻射開關31；控制器32，根據所述開關的操作控制所述裝置的操作，其中所述裝置包括安裝在所述盒子10中的距離感測傳感器40，以測量從聚光鏡12到要被輻射的表面的距離；和所述控制器32，用於從所述距離感測傳感器40接收信號，如果聚光鏡12和要被輻射的組織之間的距離大於所述聚光鏡12的焦距，則切斷雷射的輻射。
2.如權利要求1所述的可攜式雷射治療裝置，其特徵在於包括在所述半導體雷射二極體11後部的熱電冷卻器50。
3.如權利要求2所述的可攜式雷射治療裝置，其特徵在於將兩個或多個半導體雷射二極體11和熱電冷卻器50的組合置於盒子中的圓周上；和安裝反射器13，將從各個雷射二極體11輻射的雷射向著聚光鏡12反射。
4.如權利要求1，2和3之一所述的可攜式雷射治療裝置，其特徵在於包括在盒子10中安裝聲音產生裝置60，以在操作所述電源開關30和輻射開關31時分別產生不同的聲音。
全文摘要
本發明涉及一種可攜式雷射治療裝置，包括盒子(10)；半導體雷射二極體(11)，置於所述盒子(10)內部並輻射雷射；在所述半導體雷射二極體(11)的前部安裝有聚光鏡(12)；電源；安裝在所述盒子(10)外部的電源開關(30)，以控制供電；控制雷射輻射的輻射開關(31)；控制器(32)，根據所述開關的操作控制所述裝置的操作，其中所述裝置包括安裝在所述盒子(10)中的距離感測傳感器(40)，以測量從聚光鏡(12)到要被輻射的表面的距離；和所述控制器(32)，用於從所述距離感測傳感器(40)接收信號，並當聚光鏡(12)和要被輻射的組織之間的距離大於所述聚光鏡(12)的焦距，則切斷雷射的輻射。
文檔編號A61B19/00GK1440259SQ01812431
公開日2003年9月3日 申請日期2001年7月4日 優先權日2000年7月7日
發明者樸鍾潤 申請人:樸鍾潤