晶片集成led在光動力腫瘤治療中的應用及治療設備的製作方法
2023-05-08 10:04:31 2
專利名稱：晶片集成led在光動力腫瘤治療中的應用及治療設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及多晶片集成大功率LED (本文簡稱為晶片集成LED)在光動力腫瘤 治療中的應用，以及晶片集成LED光動力腫瘤治療設備。
背景技術：
光動力治療癌症在臨床中以取得明顯的效果，逐漸成為治療腫瘤的主要方法之 一。目前光動力治療中使用的光源多為波長630nm的雷射光源，LED作為雷射的替 代光源在皮膚腫瘤及鮮紅斑痣中己有應用，但所有的LED在光動力的中的使用均限 於皮膚及肉眼可見部位。專利號ZL200520108617.1 、 ZL98122566.7 、 ZL200620042286.0、申請號02811553.8、申請號200580027021.1等，上述專利把小 功率LED作為面陣排列或聚焦到某一小面積，作為皮膚的光動力治療設備，其缺點 是所有設備均只能用於皮膚治療，不能用體內腫瘤的治療。
申請號200510009880.X,把發光二極體做成平面矩陣，再經透鏡陣列及石英透 鏡兩次整形，把光匯聚到光纖中。這種方法不具有實際臨床治療意義，原因是發光 二極體所發生的光為半球面形狀，經透鏡整形時其光損失嚴重，技術上傳統LED的 發光光效率為10%左右，即1W的LED發光光功率為lOOmw，如再加上透鏡損失， 經透鏡後的光功率為小於lOOmw， 一個4W的發光二極體陣列實際光輸出應小於 400mw。同時二極體陣列的面積不能任意擴大，因為透鏡的尺寸是有限的。
在醫學臨床應用中，要求光纖的未端光功率要大於2000mw才能激活光敏劑殺 死腫瘤細胞，如英國產雷射光動力設備Diomed630，德國產雷射光動力設備Ceralas PDT等所有光纖未端輸出到2000mw以上。
綜上所述，上述專利中所使用的發光二極體用於光動力治療，僅限於皮膚表面 腫瘤，不能用於體內腫瘤治療，雷射二極體可用於體內治療但設備成本太貴，限制 了其廣泛應用。
晶片集成LED (單個功率》5w)現已問世，因其體積小、光功率密度大、照射 面大將是取代普通LED和白熾燈、滷鎢燈的新一代照明設備，並且已出現了若干照 明用相關專利。到目前為止，人們對晶片集成LED的認識均停留在照明上的應用， 稱為第四代半導體照明光源。卻未想到將其應用到光動力治療領域中，以拓展光動
力治療應用範圍和療效。
發明內容
有鑑於現有技術的上述缺陷，本發明提供了一種晶片集成LED用於光動力腫瘤 治療的應用，以及晶片集成LED光動力腫瘤治療設備。本發明與雷射光動力設備相 比，結構簡單、成本低廉、設備輕巧、利於推廣，而治療效果完全滿足治療要求， 可替代雷射光動力設備進行人體內部腫瘤治療。
晶片集成LED在光動力腫瘤治療中的應用。
所述晶片集成LED與聚光器、散熱器、外殼組裝成光源頭，再與光纖連接，光 纖的另一端連接光頭，聚光器把晶片集成LED面上發光光線匯聚到光纖中，光線經 光纖導入人體內，通過光纖末端的光頭對病灶照射，配合光敏劑藥物，進行腫瘤治 療，適應症包括體內腫瘤、老年性眼底黃斑、光角化病、尖銳溼疣、頭頸部晚期 磷狀上皮癌。
晶片集成LED光動力腫瘤治療設備，包括晶片集成LED、散熱器、聚光器、 光纖、光頭、控制電路及電源；晶片集成LED、散熱器、聚光器組裝成光源頭，其 前端的聚光器與光纖連接，光纖再連^上光頭，照射的時間和光功率由主機控制。
所述晶片集成LED貼在散熱器上，晶片集成LED與散熱器中間加導熱膠，散 熱器後端設置風扇。
本發明使用的晶片集成LED，其功率為25w 1500w，平面或凸平發光，發光面 積為5x5mm2 150xl50mm2，波長根據光敏劑選擇。
散熱器上開上下相通的通風槽，既可解決通風又可擴,大散熱面積。通常散熱器 上開槽可以是發射狀或網狀形狀。晶片集成LED的熱量通過散熱風扇使其熱量由光 源頭周邊的外殼孔中排出。
所述散熱器的材料為銅、鋁、鋁合金等高導熱率的材料。
本發明晶片集成LED前端聚光器形狀為匯聚狀錐形，可以是圓錐或方錐等。其 材料選用銅、鋁合金並鍍高反光材料，也可選塑料、鐵、銅合、橡膠等鍍上高反光 材料來做聚光器。根據實際情況，也可不選用聚光器，直接將光纖對接在晶片集成 LED上。也可使用非球面透鏡匯聚光線到光纖中。
本發明為保證晶片集成LED的正常工作，裝置器中設有一個檢測LED溫度的 溫度感應器。在溫度超過設定值後，控制臺上報警器會發報警信號和停機。
本發明中有照射表面光功率檢測器，可根據病情調節光功率輸出大小，其調節 可以手動也可自動調節。
本發明釆用晶片集成LED與傳統LED相比優點在於
1、 功率大，晶片集成LED為25W 1500W，傳統LED為0.5W 3W之間。
2、 晶片集成LED為平面或凸面發光，而傳統LED為點光源發光。
3、 電光轉換效率高。晶片集成LED的發光效率為20%左右，而傳統LED為 10%。
4、 高功率密度，晶片集成LED的光功率密度是傳統LED的數倍到數十倍。 本發明與雷射光動力治療設備相比，結構簡單、成本低廉、設備輕巧、利於推
廣，而治療效果完全滿足治療要求，是新一代替代技術。 晶片集成LED光動力治療替代雷射的有益效果表現在
1、 大幅度降低設備成本；
2、 由於成本的降低用戶使用量大大增加；
3、 可增大光功率，目前雷射光功率為2-3W，晶片集成LED光動力治療儀可達 到磨以上；
4、 可擴大照射面積，在保證功率密度的情況下擴大照射範圍，對於體內的一些 大體積腫瘤提供了治療的可能。
下面結合附圖對本發明f^進一步詳細闡述。
圖1本發明晶片集成LED光動力腫瘤治療設備結構簡圖 圖2為本發明設備外形圖
具體實施例方式
為解決大功率體內治療腫瘤的問題，本發明使用了新型單顆晶片集成LED，又 稱多晶片集成大功率LED,或多晶片模組，或超大功率晶片等。本發明中簡稱晶片 集成LED。晶片集成LED是利用多個晶片組裝(Multi-Chip Module Assembly)技 術和倒裝焊技術(Flip-Chip Techology),將一個或者多個LED晶片，信號控制芯 片與防靜電晶片(Electrostatic Discharge)通過工藝集成和組裝，形成一個大的可以 防靜電，可以控制的LED模組。其中LED晶片，可以是不同波長，不同尺寸的LED 晶片。根據需要倒裝於不同尺寸，不同形狀、不同材質的底板上面。省略了繁複的 封裝工序， 一次性解決了LED的散熱問題。
本發明使用晶片集成LED (25W-1500W)，使用特別設計的聚光器，把超大 功率的光經聚光器後直接耦合到光纖中。實際測量，即25W的晶片集成LED光輸
出為25WX20。/。-5W，經聚光器後(光損失<50%)耦合在光纖中，在光纖末端光功 率為5WX50%=2.5W。 2500mw的光纖末端輸出已能滿足臨床治療要求，使單顆大 功率LED替代雷射體內治療能為可能。
本發明使用25W 1500W單顆晶片集成LED，波長根據光敏劑選擇。使用圓錐 形聚光器，直接把耦合到光纖中，也可先用大面積光纖束直接貼在LED發光面上， 在大面積光纖束後加聚光器，還可使用非球面透鏡匯聚光線到光纖中。光纖直徑從 400nm 20mm，根據部位不同而有所變化。如支氣管用400nm，陰道用20mm等。
如圖所示，l為散熱器，2為晶片集成LED，與散熱器之間有導熱膠。3為聚光 器，4為光纖，5為給LED供電的開關電源等，裝在機殼6內，7為光輸出孔，光 纖4通過7和主機6相接。8為主要電源開關。光纖接口釆用WMA905標準接上。
下面給出晶片集成LED和藥物配合治療疾病的對應表
英文名中文名適應症
Photofrin血口卜啉體內腫瘤
Visudyne維替泊芬老年性眼底黃斑
Levulan (5-ALA)5氨基酮戊酸光角化病
ALA '艾拉尖銳溼疣 '
HpD血卟啉衍生物體內腫瘤
PsD-007癌光啉體內腫瘤
YHpD光葉啉體內腫瘤
Poscan替莫泊芬頭頸部晚期磷狀上皮癌
權利要求
1、晶片集成LED在光動力腫瘤治療中的應用。
2、 根據權利要求1所述的晶片集成LED在光動力腫瘤治療中的應用，其特徵 在於所述晶片集成LED與聚光器、散熱器、外殼組裝成光源頭，再與光纖連接， 光纖的另一端連接光頭，聚光器把晶片集成LED面上發光光線匯聚到光纖中，光線 經光纖導入人體內，通過光纖末端的光頭對病灶照射，配合光敏劑藥物，進行腫瘤 治療，適應症包括體內腫瘤、老年性眼底黃斑、光角化病、尖銳溼疣、頭頸部晚 期磷狀上皮癌。
3、 晶片集成LED光動力腫瘤治療設備，其特徵在於包括晶片集成LED、散 熱器、光纖、光頭、控制電路及電源；晶片集成LED、散熱器組裝成光源頭，其前 端與光纖連接，光纖再連接上光頭。
4、 根據權利要求3所述的晶片集成LED光動力腫瘤治療設備，其特徵在於 所述晶片集成LED貼在散熱器上，晶片集成LED與散熱器中間加導熱膠，散熱器 後端設置風扇。
5、 '根據權利要求3所述的晶片集成LED光動力腫瘤;臺療設備，其特徵在於 所述晶片集成LED,其功率為25w 1500w，平面或凸面發光，發光面積為5x5mm2 150xl50mm2，波長為630nm±20nm或波長根據光敏劑選擇。
6、 根據權利要求3所述的晶片集成LED光動力腫瘤治療設備，其特徵在於 散熱器上開上下相通的通風槽，通風槽為發射狀或網狀形狀。
7、 根據權利要求3所,述的晶片集成LED光動力腫瘤治療設備，其特徵李於 晶片集成LED前端與光纖之間設置聚光器，形狀為匯聚狀錐形，為圓錐或方錐。
8、 根據權利要求3所述的晶片集成LED光動力腫瘤治療設備，其特徵在於 晶片集成LED前端與光纖之間設置聚光器，聚光器為非球面透鏡，匯聚光線到光纖 中。
9、 根據權利要求3所述的晶片集成LED光動力腫瘤治療設備，其特徵在於-設備中設有一個檢測LED溫度的溫度感應器，和調節光功率輸出大小的光功率檢測 器。
全文摘要
本發明公開了一種晶片集成LED在光動力腫瘤治療中的應用，及其晶片集成LED光動力腫瘤治療設備，配合光敏劑可用於腫瘤的光動力治療。設備包括晶片集成LED，聚光器、散熱器、光纖、電源等。採用晶片集成LED及聚光器使光纖末端光輸出＞2000mw，LED替代雷射二極體使治療體內腫瘤成為可能，並大大降低了設備成本。
文檔編號A61N5/06GK101185793SQ200710050668
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月30日 優先權日2007年11月30日
發明者劉先成, 巖 徐 申請人:徐 巖;劉先成