專利名稱：脈沖二氧化碳激光治療機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光醫(yī)療器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種脈沖二氧化碳激光治療機(jī)。
背景技術(shù)：
已有的CO2激光治療機(jī)，由高壓直流電源、封離型CO2激光器、冷卻系統(tǒng)、關(guān)節(jié)臂等幾部分組成。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全、可靠，已在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但由于輸出為連續(xù)輸出，而且功率調(diào)節(jié)范圍很小，特別是不能作窄脈沖輸出，治療時(shí)對(duì)組織熱損傷較大，易產(chǎn)生疤痕或焦痂，手術(shù)質(zhì)量受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種脈沖二氧化碳激光治療機(jī)，通過改變激勵(lì)電源的電脈沖寬度、幅度和頻率，使治療機(jī)作脈沖輸出，其激光脈沖寬度、激光脈沖能量和脈沖頻率連續(xù)可調(diào)，從而消除或顯著降低了已有的治療機(jī)治療時(shí)產(chǎn)生的熱損傷和相應(yīng)的疤痕和焦痂，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，提高了手術(shù)質(zhì)量。
理論和實(shí)驗(yàn)表明，激光治療作用是組織吸收激光后產(chǎn)生的。激光治療效果若用一個(gè)函數(shù)F表示，治療效果F受激光波長(zhǎng)λ、功率密度P、照射時(shí)間t(或激光脈寬τ)、組織的光學(xué)參數(shù)T0和組織熱學(xué)參數(shù)TQ的影響。即F＝F(T0、TQ、λ、τ、P) ......(1)當(dāng)治療組織和治療波長(zhǎng)確定之后，設(shè)此時(shí)的治療效果用F1表示，則F1是激光脈寬和功率密度的函數(shù)。即F1＝F1(τ、P) ......(2)因此，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是如何改變?chǔ)雍蚉使治療效果最佳。傳統(tǒng)的CO2激光治療機(jī)的主要缺點(diǎn)是熱損傷大。而減少熱損傷的實(shí)質(zhì)是降低激光治療時(shí)對(duì)組織的熱穿透深度。已知熱穿透深度Z(t)＝(4Kτ)1/2......(3)τ為激光脈寬，K為組織的熱擴(kuò)散系數(shù)。穿透深度為峰值溫度1/e的距離。當(dāng)被治療組織確定之后，熱穿透深度主要受τ的影響。表1為水的熱穿透深度。
表1 水的熱穿透深度

人體組織70％是水，10.6μm的CO2激光水吸收率很高。人體皮膚表皮的厚度為66-178μm，真皮的厚度為400-4000μm。皮膚的熱弛豫時(shí)間為9ms。因此，使用脈沖寬度小于9ms的脈沖CO2脈沖激光會(huì)大大降低照射時(shí)產(chǎn)生的熱損傷，同時(shí)更不會(huì)損傷深層組織。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本脈沖二氧化碳激光治療機(jī)在現(xiàn)有激光治療機(jī)所具有的CO2激光器、關(guān)節(jié)臂、冷卻系統(tǒng)基礎(chǔ)上，由高壓脈沖發(fā)生器和脈沖參數(shù)控制器代替原有的高壓直流電源。脈沖參數(shù)控制器輸出脈沖控制信號(hào)給高壓脈沖發(fā)生器，CO2激光器由高壓脈沖發(fā)生器激發(fā)，使治療機(jī)作脈沖輸出，輸出的激光脈沖能量E、脈沖寬度τ、頻率f均連續(xù)可調(diào)。
高壓脈沖發(fā)生器可在高壓放電回路中設(shè)置一高壓開關(guān)元件如4-3構(gòu)成，也可由高頻脈沖變壓器獲得。
為了擴(kuò)大應(yīng)用范圍，本治療機(jī)輸出的激光脈沖寬度τ的范圍設(shè)定在0.1ms-20ms之間。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是通過改變激勵(lì)電源的電脈沖寬度、幅度和頻率，使治療機(jī)輸出的激光脈沖寬度、激光脈沖能量和脈沖頻率連續(xù)可調(diào)，從而消除或顯著降低了已有的治療機(jī)治療時(shí)產(chǎn)生的熱損傷和相應(yīng)的疤痕和焦痂，提高了手術(shù)質(zhì)量。


圖1是脈沖CO2激光治療機(jī)的結(jié)構(gòu)原理框圖；圖2是本機(jī)的高壓電脈沖參數(shù)圖；圖3是本機(jī)的一種高壓脈沖發(fā)生器的原理圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為此種治療機(jī)的原理圖。圖1中，1為封離型CO2激光器、2為關(guān)節(jié)臂、激光器1輸出的激光經(jīng)關(guān)節(jié)臂2耦合輸出進(jìn)行治療。3為冷卻系統(tǒng)，用以對(duì)激光器冷卻。4為高壓脈沖發(fā)生器，其產(chǎn)生的高壓脈沖用以激勵(lì)激光器1。5為脈沖參數(shù)控制器，用以控制高壓脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的電脈沖寬度(τ0)、幅度(V)和重復(fù)頻率(f＝1/T)。高壓電脈沖參數(shù)如圖2所示。脈沖電壓V的最低值為CO2激光管著火電壓VF(即剛好觸發(fā)的電壓)。在電脈沖寬度τ0確定的情況下，隨著電脈沖電壓的增加，在一定的范圍內(nèi)，治療機(jī)輸出的激光脈沖的能量E也相應(yīng)增加。隨著頻率f的增加，治療機(jī)的平均輸出功率也相應(yīng)增加。
圖3為本機(jī)的高壓脈沖發(fā)生器的一種實(shí)現(xiàn)方式。高壓電源由高壓電容4-1和4-2串聯(lián)而成，4-1的電壓為V1，4-2的電壓為V2。V1與V2的電壓這樣選擇(V1+V2)大于激光器1的著火電壓VF，V2小于激光器1的最低維持電壓VD，一般V2≈80％V0。4-3為脈沖調(diào)制管，其控制柵由脈沖參數(shù)控制器5控制。在脈沖參數(shù)控制器5未給出脈沖控制信號(hào)前，激光器1未被觸發(fā)放電，不產(chǎn)生激光。當(dāng)脈沖參數(shù)控制器5給出脈沖控制信號(hào)后，脈沖調(diào)制管4-3導(dǎo)通，激光器1兩端加上(V1+V2)電壓立刻放電產(chǎn)生激光。當(dāng)信號(hào)去掉后，脈沖調(diào)制管4-3關(guān)斷，激光器1停止放電，激光停止輸出。激光產(chǎn)生的脈沖寬度和頻率和觸發(fā)脈沖參數(shù)對(duì)應(yīng)。
高壓電源由電容4-1、4-2串聯(lián)而成，是為了降低脈沖調(diào)制管的絕緣電壓。
當(dāng)然，脈沖調(diào)制管4-3也可用其它高壓開關(guān)元件替換。高壓電脈沖發(fā)生器還可以通過其它方法產(chǎn)生，如可用高頻脈沖變壓器獲得。
作為一個(gè)實(shí)例，通過改變電脈沖參數(shù)τ0、V、f，其治療機(jī)的激光脈沖能量E為幾毫焦-幾百毫焦，激光脈沖寬度τ為0.1ms-20ms，激光脈沖的重復(fù)頻率為1-99次/秒。此實(shí)例的治療機(jī)的臨床實(shí)驗(yàn)表明比已有的CO2激光治療機(jī)能顯著降低治療時(shí)的熱損傷，提高了手術(shù)質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種脈沖二氧化碳激光治療機(jī)，包括CO2激光器(1)、關(guān)節(jié)臂(2)、冷卻系統(tǒng)(3)其特征在于還包括高壓脈沖發(fā)生器(4)和脈沖參數(shù)控制器(5)，脈沖參數(shù)控制器(5)輸出脈沖控制信號(hào)給高壓脈沖發(fā)生器(4)，CO2激光器(1)由高壓脈沖發(fā)生器(4)激發(fā)，其激發(fā)電脈沖幅度V、脈寬τ0和頻率f連續(xù)可調(diào)，使治療機(jī)作脈沖輸出，輸出的激光脈沖能量E、脈沖寬度τ、頻率f均連續(xù)可調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖二氧化碳激光治療機(jī)，其特征在于激光脈沖寬度τ的范圍在0.1ms-20ms之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脈沖二氧化碳激光治療機(jī)，其特征在于高壓脈沖發(fā)生器(4)的高壓放電回路中有一高壓開關(guān)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈沖二氧化碳激光治療機(jī)，其特征在于高壓開關(guān)元件為脈沖調(diào)制管(4-3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種脈沖CO
文檔編號(hào)A61N5/067GK1480106SQ02133710
公開日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2002年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月4日
發(fā)明者周志康 申請(qǐng)人:重慶京渝激光技術(shù)有限公司