多用途醫用光源系統的製作方法
2023-08-03 15:31:41 2
專利名稱：多用途醫用光源系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及醫療器械領域，特別涉及一種多用途的LED光源系統。
背景技術：
光動力為採用光和光敏劑藥物相結合的治療和診斷方式，其在治療和診斷人體腔 內或體表的腫瘤及非腫瘤疾病方面的應用範圍越來越廣。大量的實驗研究和臨床應用證 明，光動力學療法在治療、診斷方面有廣闊的應用前景。光動力療法(photodynamic therapy, PDT)是一種在有氧條件下，通過特定 波長光激發靶細胞內光敏劑治療腫瘤的新方法。其原理是，光敏劑產生活性氧物質 (reactiveoxygen species,R0S)直接損傷腫瘤細胞，並使微血管受損造成癌組織血流灌注 減少，進而導致腫瘤細胞發生凋亡或壞死。因此，在光動力療法中，需要特定波長的激發光 敏劑的治療光源。光動力螢光診斷(Photodynamic Diagnosis,PD)是利用光敏劑在特定波長的光照 射下能夠發出螢光的特點來進行的。其原理是，由於腫瘤組織和正常組織具有不同的生化 代謝特點，腫瘤組織高吸收、低代謝，經一段時間後，光敏劑可沉積在腫瘤組織內。光敏劑在 特定波長的光源的照射下，光敏劑發生一系列光化學反應和光生物學反應，發射出特定波 長的螢光，在內窺鏡螢光影像採集系統中，可觀察到腫瘤和正常組織區分開來。在光動力熒 光診斷定位中，需要根據不同的光敏劑選擇不同波長的激發光源。在採用光動力療法進行體內治療和診斷時，一般需要配置內窺鏡設備，內窺鏡設 備則需要光源進行照明。目前，內窺鏡的照明光源按選用發光器件的不同可以分成兩大類， 一類以熱輻射電光源(如滷鎢燈、充氙滷鎢燈)為發光器件，另一類則以氣體放電光源(如 氙燈、各種金屬商化物燈)為發光器件，這兩類光源各有適用領域。綜上所述，在醫學臨床上治療腫瘤採用光動力學療法時，同時伴隨光動力螢光診 斷作為診斷、定位、觀察的手段。目前的醫療光源均為獨立的光源，因此，若在一次治療過程 中，需要綜合使用上述治療光源、激發光源和照明光源時，醫生需要在不同治療時段將所需 要的光源連接到適當的接口上，這不僅不便於醫生操作，也不能嚴格保證治療的連續性，從 而延長了治療時間，也很有可能影響治療效果。如能在一臺設備上輸出多波長的醫用光源 應用於醫療領域，滿足上述各種需求，則將給實際應用光動力診斷和治療帶來極大的便利 和較佳的治療、診斷效果。
實用新型內容本實用新型的目的在於解決現有技術中存在的問題，提供一種至少帶有窺鏡攝像 和螢光診斷功能的光動力治療系統。本實用新型的技術方案是一種多用途醫用光源系統，包括核心控制裝置，光學聚 焦組件和合束器，以及受控於所述核心控制裝置的多波長LED光源、執行機構和可選擇光 源；所述多波長LED光源包括固定板和固定在固定板上的至少一片LED發光基板；所述執行機構在核心控制裝置的控制下帶動固定板運動，使所述固定板上的一 LED發光基板的發 射光中心點運動至所述光學聚焦組件的入射光軸線上；LED發光基板的光束經過光學聚焦 組件的整形和聚焦準直輸出到所述合束器的一輸入端；所述可選擇光源與合束器的另一輸 入端相連。優選地，所述可選擇光源為內窺鏡光源或者雷射光源。優選地，所述光學聚焦組件包括第一光學透鏡、第二光學透鏡、聚焦準直透鏡和隔 熱片，所述LED發光基板發出的光束通過隔熱片，順次經第一光學透鏡整形，經第二光學透 鏡聚焦到聚焦準直透鏡，經聚焦準直透鏡輸出到合束器的一輸入端。優選地，所述多波長LED光源還包括受控於核心控制裝置的LED冷卻裝置，所述 LED冷卻裝置包括熱電製冷器、溫度傳感器及散熱器，所述熱電製冷器的冷端貼於固定板的 背面上，所述LED發光基板均固定於固定板的正面，所述熱電製冷器的熱端與散熱器相連； 所述溫度傳感器採集固定板的溫度，並將採集到的溫度信號傳送至所述核心控制裝置。所述LED發光基板由單個LED晶片，或者由數個相同波長或者不同波長的LED芯 片陣列組成；所述LED晶片的波長範圍為375nm 2200nm，或者所述LED晶片是色溫為 6000-6500k的白光LED晶片。優選地，所述核心控制裝置包括控制器和與其通訊連接的恆溫控制模塊，所述溫 度傳感器將採集的溫度信號傳送至所述控制器，所述控制器根據所述溫度信號通過恆溫控 制模塊改變LED冷卻裝置的輸出功率。優選地，所述LED發光基板均固定在固定板11的正面上，所述光學聚焦組件朝向 固定板的正面，並使其入射光軸線與固定板的正面垂直。優選地，所述多片LED發光基板的發射光中心點均位於固定板的正面上的同一圓 周上，所述光學聚焦組件的入射光軸線所述發射光中心點所在的圓周相交；所述執行機構 可帶動固定板繞其過所述發射光中心點所在圓周的圓心的中心軸轉動。優選地，所述執行機構完成二軸運動，所述二軸運動的參考坐標軸為在固定板的 正面上的二個彼此垂直的坐標軸x、Y，所述執行機構可帶動固定板進行二軸上的合成運動。優選地，所述核心控制裝置包括控制器和用於使控制器與上位機進行通訊的通訊 模塊。本實用新型的有益效果是本實用新型所述多用途醫用光源系統可以單獨使用， 通過多波長LED光源可以分時提供一種波長的LED光源，該光源一般情況下可作為用於激 發螢光反應的激發光源；操作者或上位機通過通訊模塊的控制選擇，核心控制裝置可根據 預設程度控制執行機構帶動多波長LED光源運動，進而將與所選用相匹配波長的LED發光 基板的發射光中心點運動至所述光學聚焦組件的入射光軸線上，另外，對於通過光動力療 法治療病症時，多波長LED光源的LED發光基板還可提供進行光動力治療的治療光源；另外，多用途醫用光源系統可選擇地通過多波長LED光源提供的光源和可選擇光 源，所述可選擇光源在此選用內窺鏡冷光源或者雷射光源，通過內窺鏡冷光源可提供照明 光源，而雷射光源則可參與光動力的治療和診斷；再者，在多波長LED光源和可選擇光源同時輸出時，合束器還可輸出LED發光基板 與雷射光源的合束，形成另一種波長和功率的光，因此，本實用新型所述多用途醫用光源系 統可提供多種光源配置，醫生可以不間斷地完成各種相關操作，為治療的持續性提供可靠保證； 最後，所述多用途醫用光源系統可以配合光動力治療裝置等一起使用，其核心控 制裝置可以與上位機進行通訊，接收上級指令，配合光動力治療裝置完成螢光診斷或治療 和照明。
圖1本實用新型所述多用途醫用光源系統的結構示意圖；圖2a為圖1所示多波長LED光源的一種實施方式；圖2b為圖1所示多波長LED光源的另一種實施方式；圖3為圖1所示光學聚焦組件的結構示意圖；圖4為圖1所示核心控制裝置的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，所述多用途醫用光源系統包括核心控制裝置50、多波長LED光源10、 執行機構21、光學聚焦組件30、合束器60和可選擇光源40。所述多波長LED光源10包括 固定板11和固定在固定板11上的至少一片LED發光基板12，每片LED發光基板12可以 封裝有單個LED晶片，也可以由數個相同波長或者不同波長的LED晶片陣列組成，所述LED 晶片的波長範圍一般選擇在375nm 2200nm，所述LED晶片也可以是色溫為6000_6500k的 白光LED晶片，在此，可以根據需求提供各種波長形式的LED發光基板12，LED發光基板12 在固定板11上以一定的方式進行排列。所述執行機構21可以帶動固定板11運動，使固定 板11上的任一 LED發光基板12的發射光中心點運動至所述光學聚焦組件30的入射光軸 線上，LED發光基板12的光束經過光學聚焦組件30的整形和聚焦準直輸出到所述合束器 60。所述可選擇光源40可以為內窺鏡冷光源或者雷射光源，在此，可以根據實際需求 進行選擇，所述光學聚焦組件30的輸出端與合束器60的一個輸入端相連，所述可選擇光源 與合束器60的另一輸入端相連，合束器60的輸出端可以通過連接器70連接光纖或者導光 束等傳輸光的載體。因此，經過所述合束器60可分時輸出某一 LED發光基板12發出的光 和可選擇光源40，或者輸出某一 LED發光基板12發出的光與可選擇光源所形成的合束。如圖3所示，所述光學聚焦組件30，包括第一光學透鏡32、第二光學透鏡33、聚焦 準直透鏡34和隔熱片31，其中，所述LED發光基板12發出的光束通過隔熱片31，順次經第 一光學透鏡32整形，經第二光學透鏡33聚焦到聚焦準直透鏡34，經聚焦準直透鏡34輸出 到合束器60。所述可選擇光源40受控於核心控制裝置50，所述核心控制裝置50通過驅動裝置 22控制執行機構21帶動多波長LED光源10運動到所需的位置。在本實施方式中，將多片 不同波長的LED發光基板12均固定在固定板11的正面上，所述光學聚焦組件30朝向固定 板11的正面，並且使其入射光軸線與固定板11的正面垂直，這樣，只要執行機構21帶動固 定板11在其所在的平面內運動即可使其上的任一 LED發光基板12的發射光中心點運動至 所述光學聚焦組件30的入射光軸線上。[0032]為了使LED發光基板12能夠儘量工作在恆溫狀態下，所述多波長LED光源10還 包括固裝在固定板11上的LED冷卻裝置13，在本實施例中，所有的LED發光基板12均固定 在固定板11的正面上，而所述LED冷卻裝置13則固裝在固定板11的背面上。所述的LED 冷卻裝置13可以包括熱電製冷器、溫度傳感器及帶散熱風扇的散熱器，所述熱電製冷器的 冷端貼於固定板11的背面上，所述熱電製冷器的熱端與散熱器相連，進而使熱電製冷器的 熱端所產生的熱量通過風冷方式散出，所述溫度傳感器可以實時檢測固定板11的溫度。如圖4所示，所述核心控制裝置50可以包括控制器51和均與所述控制器通訊連 接的通訊模塊52、恆溫控制模塊53和恆流控制模塊54，外部上位機可通過通訊模塊52與 控制器51進行指令傳送。所述LED冷卻裝置13的溫度傳感器將採集的溫度信號傳送至所 述控制器51與預設的基準溫度值進行比較，控制器51根據比較的結果通過所述恆溫控制 模塊53改變LED冷卻裝置13的輸出功率，進而可使固定板11的溫度，即多波長LED光源 10的溫度，保持恆定。在此，所述控制器51也可將比較結果通過通訊模塊52傳送到上位 機，由所述上位機向控制器51下達針對恆溫控制模塊53的控制指令。所述恆流控制模塊54可以採集驅動LED發光基板12的電流信號，並將該電流信 號輸送至控制器51，所述控制器51將接收到的電流信號的瞬時值與預設的基準電流值進 行比較，並根據比較結果通過恆流控制模塊54改變驅動LED發光基板12的電流，進而使其 工作電流保持恆定。在此，所述控制器51也可將比較結果通過通訊模塊52傳送到上位機， 由所述上位機向控制器51下達針對恆流控制模塊54的控制指令。另外，通過所述控制器51控制可選擇光源40的動作。如果多片LED發光基板12在固定板11的正面上排布，則所述執行機構21應當完 成二軸運動，其中，二軸運動的參考坐標軸為在固定板11的正面上的二個彼此垂直的坐標 軸Χ、γ，執行機構21帶動固定板11進行二軸上的合成運動，合成運動可以通過二個執行電 機帶動各自的傳動機構完成。在圖2b所示的實施方式中，多片LED發光基板12呈規則的矩 陣式排列，規則的排列所利於核心控制裝置50優化執行機構的運動軌跡。作為該種實施方 式的一種實施例，所述固定板11採用方形，其上固定有四片不同波長的LED發光基板12，四 片LED發光基板12上封裝的LED晶片的波長分別為紫光375nm、藍光470nm、紅光630nm和 紅光670nm，最大功率為10 100W，使得多波長LED光源10可以提供四種不同波長的LED 光源。如果可選擇光源40為內窺鏡冷光源，則本實用新型所述多用途醫用光源系統則可選 擇分時輸出紫光375nm、藍光470nm、紅光630nm、紅光670nm或內窺鏡冷光源。為了便於實現多波長LED光源10的運動控制，所述多片LED發光基板12可以採 用如圖2a所示的排布方式，即多片LED發光基板12的發射光中心點均位於固定板11的正 面上的同一圓周上，而光學聚焦組件30的入射光軸線與固定板11垂直、並與LED發光基板 12的發射光中心點所在的圓周相交。如此，只要執行機構21帶動固定板11繞其過所述發 射光中心點所在圓周的圓心的中心軸轉動，即可將任一所需波長的LED發光基板12轉動到 光學聚焦組件30的入射光軸線上。因此，在該實施例中，所述執行機構可以包括一個執行 電機，如步進電機。作為該種實施方式的一種實施例，如圖2a所示，所述固定板11也採用 圓形，其上固定有五片不同波長的LED發光基板12，五片LED發光基板12上封裝的LED芯 片的波長分別為藍光405nm、紅光630nm、紅光670nm、綠光532nm和近紅外光780nm，最大功 率為5 50W，使得多波長LED光源10可以提供五種不同波長的LED光源，所述LED光源可以作為用於激發螢光的激發光源或治療光源，在使用時可根據所使用的某種波長光源通過 核心控制裝置50控制所述執行機構帶動固定板11將與之匹配的LED發光基板12移動到 相應的位置上。如果可選擇光源40為內窺鏡冷光源，則本實用新型所述多用途醫用光源系 統則可選擇分時輸出藍光405nm、紅光630nm、紅光670nm、綠光532nm、近紅外780nm或內窺 鏡冷光源。 綜上所述僅為本實用新型較佳的實施例，並非用來限定本實用新型的實施範圍。 即凡依本實用新型申請專利範圍的內容所作的等效變化及修飾，皆應屬於本實用新型的技 術範疇。
權利要求一種多用途醫用光源系統，其特徵在於包括核心控制裝置，光學聚焦組件和合束器，以及受控於所述核心控制裝置的多波長LED光源、執行機構和可選擇光源；所述多波長LED光源包括固定板和固定在固定板上的至少一片LED發光基板；所述執行機構在核心控制裝置的控制下帶動固定板運動，使所述固定板上的一LED發光基板的發射光中心點運動至所述光學聚焦組件的入射光軸線上；LED發光基板的光束經過光學聚焦組件的整形和聚焦準直輸出到所述合束器的一輸入端；所述可選擇光源與合束器的另一輸入端相連。
2.根據權利要求1所述的多用途醫用光源系統，其特徵在於所述可選擇光源為內窺 鏡光源或者雷射光源。
3.根據權利要求1所述的多用途醫用光源系統，其特徵在於所述光學聚焦組件包括 第一光學透鏡、第二光學透鏡、聚焦準直透鏡和隔熱片，所述LED發光基板發出的光束通過 隔熱片，順次經第一光學透鏡整形，經第二光學透鏡聚焦到聚焦準直透鏡，經聚焦準直透鏡 輸出到合束器的一輸入端。
4.根據權利要求1所述的多用途醫用光源系統，其特徵在於所述LED發光基板由單 個LED晶片，或者由數個相同波長或者不同波長的LED晶片陣列組成；所述LED晶片的波長 範圍為375nm 2200nm，或者所述LED晶片是色溫為6000_6500k的白光LED晶片。
5.根據權利要求1所述的多用途醫用光源系統，其特徵在於所述多波長LED光源還 包括受控於核心控制裝置的LED冷卻裝置，所述LED冷卻裝置包括熱電製冷器、溫度傳感器 及散熱器，所述熱電製冷器的冷端貼於固定板的背面上，所述LED發光基板均固定於固定 板的正面，所述熱電製冷器的熱端與散熱器相連；所述溫度傳感器採集固定板的溫度，並將 採集到的溫度信號傳送至所述核心控制裝置。
6.根據權利要求5所述的多用途醫用光源系統，其特徵在於所述核心控制裝置包括 控制器和與其通訊連接的恆溫控制模塊，所述溫度傳感器將採集的溫度信號傳送至所述控 制器，所述控制器根據所述溫度信號通過恆溫控制模塊改變LED冷卻裝置的輸出功率。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的多用途醫用光源系統，其特徵在於所述LED發 光基板均固定在固定板的正面上，所述光學聚焦組件朝向固定板的正面，並使其入射光軸 線與固定板的正面垂直。
8.根據權利要求7所述的多用途醫用光源系統，其特徵在於所述多片LED發光基板 的發射光中心點均位於固定板的正面上的同一圓周上，所述光學聚焦組件的入射光軸線所 述發射光中心點所在的圓周相交；所述執行機構可帶動固定板繞其過所述發射光中心點所 在圓周的圓心的中心軸轉動。
9.根據權利要求7所述的多用途醫用光源系統，其特徵在於所述執行機構完成二軸 運動，所述二軸運動的參考坐標軸為在固定板的正面上的二個彼此垂直的坐標軸X、Y，所述 執行機構可帶動固定板進行二軸上的合成運動。
10.根據權利要求1至6中任一項所述的多用途醫用光源系統，其特徵在於所述核心 控制裝置包括控制器和用於使控制器與上位機進行通訊的通訊模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種多用途醫用光源系統，包括核心控制裝置，光學聚焦組件和合束器，以及受控於核心控制裝置的多波長LED光源、執行機構和可選擇光源；多波長LED光源包括固定板和固定在固定板上的至少一片LED發光基板；執行機構在核心控制裝置的控制下帶動固定板運動，使一LED發光基板的發射光中心點運動至光學聚焦組件的入射光軸線上；LED發光基板的光束經過光學聚焦組件的整形和聚焦準直輸出到合束器的一輸入端，可選擇光源與合束器的另一輸入端相連。本實用新型經過合束器可分時輸出一LED發光基板發出的光和可選擇光源，或者輸出一LED發光基板發出的光與可選擇光源所形成的合束，真正實現了一機多用。
文檔編號F21V19/00GK201731334SQ201020244180
公開日2011年2月2日 申請日期2010年6月29日 優先權日2010年6月29日
發明者馮紹康, 杜毅 申請人:深圳市雷邁科技有限公司