專利名稱：聚集式大功率氦氖激光治療儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光醫(yī)療應(yīng)用儀，特別是聚集式大功率氦氖激光治療儀。
利用光動(dòng)力療法(又稱激光化學(xué)療法)治療癌腫瘤，是在對(duì)動(dòng)物如人體進(jìn)行血卟啉衍生物(即HPD)靜脈注射后的48小時(shí)至72小時(shí)之間。待人體除病灶目標(biāo)區(qū)域以外的正常部位，不再滯有HPD情況下，對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行弱激光輻射。使其上面通過(guò)HPD對(duì)激光的吸收，形成第一能態(tài)氧，它具有強(qiáng)的抑制癌腫瘤細(xì)胞作用，獲得到較好療效，因此這種醫(yī)療措施深受世人的廣泛重視。
用于這種弱激光輻射的激光，通常波長(zhǎng)為620～630毫微米，且配以較高的適度激光能量水平。為此美國(guó)、日本、中國(guó)等國(guó)家先后研制出多種不同結(jié)構(gòu)的激光器，主要應(yīng)用的有氬離子激光染料激光器、銅金蒸汽激光染料激光器、準(zhǔn)分子泵浦染料激光器和氦氖激光器等。公知的染料激光器能量損耗高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大，造價(jià)昂貴以及染料液對(duì)人體有害。
那么廉價(jià)的氦氖激光器輸出的激光波長(zhǎng)為632毫微米，能滿足光動(dòng)力療法對(duì)波長(zhǎng)的要求。然而它的單根輸出功率僅有30～45mw，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足該療法對(duì)激光能量水平的要求，這是本發(fā)明要解決的第一個(gè)困難。
研究人員自然會(huì)想到試圖采用加長(zhǎng)激光管的方法來(lái)提高輸出能量水平，然而由于這一方案在諸多方面如制造復(fù)雜、易變形、造價(jià)增加、所增能量不夠顯著且功率不穩(wěn)定等，目前還難于得到有效解決，需要人們繼續(xù)研制開(kāi)發(fā)。
研究人員又開(kāi)始研究組合式氦氖激光治療儀，1988年2月17日公告的中國(guó)實(shí)用新型專利，《組合式氦氖激光治癌儀》專利號(hào)87207786所描述的內(nèi)容，即是其中一例。通過(guò)適當(dāng)設(shè)置激光管的組合形式，以透鏡片將激光束聚焦于一點(diǎn)，對(duì)目標(biāo)區(qū)實(shí)行手動(dòng)分區(qū)作業(yè)。在正常情況下，它能有效地運(yùn)行，但是對(duì)表現(xiàn)在人體各部位的患者實(shí)施作業(yè)難免多有不便，且對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的激光輻射也難于均勻。
均勻輻射激光是本發(fā)明要解決的又一個(gè)困難。對(duì)著具有寬闊區(qū)域的細(xì)胞組織均勻輻射激光是困難的，在預(yù)定的激光能量水平限制里，為了對(duì)所處置的具有寬闊區(qū)域且置于人體不同部位的細(xì)胞組織進(jìn)行均勻輻射激光，即應(yīng)該對(duì)細(xì)胞組織的每一小部分進(jìn)行反復(fù)多次均勻輻射尤為困難。這里所說(shuō)的均勻，至少應(yīng)該包括激光束內(nèi)的有效光強(qiáng)和作用在寬闊區(qū)域內(nèi)的光密度兩個(gè)方面的均勻。只有均勻輻射激光，其結(jié)果才能很快完成醫(yī)療操作。
人們圍繞解決均勻輻射激光問(wèn)題開(kāi)展了研究，美國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)4950266記載的一種激光傳輸方法就涉及到這一問(wèn)題。它是在四根光纖中間夾有個(gè)指導(dǎo)照明光，這樣在激光輻射全過(guò)程中，光斑會(huì)出現(xiàn)分離或部份重疊，難于實(shí)現(xiàn)光束內(nèi)有效光強(qiáng)均勻。
上述中所涉及到的主要困難及相關(guān)問(wèn)題，如果只是簡(jiǎn)單的組合，而研究人員不進(jìn)行創(chuàng)造性勞動(dòng)，是不能設(shè)計(jì)出適于該療法使用的理想的治療儀的。
本發(fā)明的目的是要提供一種聚集式大功率氦氖激光治療儀，它能在光動(dòng)力療法中對(duì)病灶區(qū)域進(jìn)行有效地快速、均勻的激光輻射。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的各豎直放置的氦氖激光管，激光與光纖各自耦合后聚集成單束光纖傳輸和輸出。輸出端面輸出漸大錐臺(tái)形的激光束。
激光與光纖的耦合通過(guò)耦合機(jī)構(gòu)進(jìn)行，耦合機(jī)構(gòu)可以是激光管輸出端粘固個(gè)制有以螺栓調(diào)整定位耦合座的絲孔的座套，套內(nèi)裝帶有外絲端部和定位用端面的承插式耦合座，座內(nèi)用鎖母鎖裝個(gè)其外圓制有供定位用凸邊和以絲扣連接耦合罩其內(nèi)一端裝透鏡片另一端以固定套、耦合罩固定光纖的耦合器。也可以是激光輸出端粘固個(gè)制有以螺栓調(diào)整定位耦合座的絲孔的座套，套內(nèi)裝帶有外絲和開(kāi)口以及圓錐形端部的承插式耦合座，座內(nèi)用鎖母鎖定個(gè)以絲扣連接耦合罩其內(nèi)一端裝透鏡片另一端以固定套、耦合罩固定光束的耦合器。
單束光纖可以是用導(dǎo)管套裝著聚集排列的多根光纖構(gòu)成。也可以是導(dǎo)管套裝著從多根光纖再耦合后的單根光纖構(gòu)成。
單束光纖輸出端可以直接手持其進(jìn)行激光輻射。也可以將輸出端部裝在掃描機(jī)構(gòu)的掃描管內(nèi)，隨其往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行扇面形區(qū)域輻射。
掃描機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是同步電機(jī)軸上裝有偏心輪，通過(guò)連桿拖動(dòng)裝于滑道內(nèi)的帶有可轉(zhuǎn)支架的滑塊，于另一點(diǎn)裝有可轉(zhuǎn)支座，支架、座支撐掃描管，其內(nèi)穿有所說(shuō)的光纖。
掃描機(jī)構(gòu)裝在能空間三維運(yùn)動(dòng)的三角架上。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)能自動(dòng)掃描激光輻射治療人體各部位的大面積病灶區(qū)域，或配合醫(yī)學(xué)窺鏡進(jìn)入體內(nèi)治療，可調(diào)整功率一機(jī)多用;耦合機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，易于光纖、激光管的更換和調(diào)整;采用廉價(jià)的氦氖激光管為光源，其制造成本僅為染料激光器做光源的1/2～1/4。


圖1是一種聚集式大功率氦氖激光治療儀的側(cè)視圖;
圖2是距單束(設(shè)定在并列四根光纖狀態(tài)下)光纖輸出端面10毫米處激光徑向光纖輻射光強(qiáng)分布(放大)圖;
圖3是本裝置中的耦合機(jī)構(gòu)主剖視圖;
圖4是又一種耦合機(jī)構(gòu)的局部主剖視圖;
圖5是掃描機(jī)構(gòu)部分剖除上蓋板后的俯視圖。
下面結(jié)合圖1～5詳細(xì)說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明提出的具體裝置的細(xì)節(jié)及工作情況。
本發(fā)明包括在金屬薄板制成的箱柜1內(nèi)，豎直狀態(tài)裝卡7～13支氦氖激光管2，以電源及控制柜3統(tǒng)一控制操作。每支激光管的輸出端粘固個(gè)耦合機(jī)構(gòu)4，激光與光纖各自耦合后穿過(guò)通道式固定器5聚集成單束光纖6傳輸和輸出。所說(shuō)的單束光纖6可以是每支激光管激光耦合后的光纖即7～13根光纖，以最緊密聚集方式排列成近似圓形，用柔體導(dǎo)管套裝構(gòu)成，其外徑為1.5～2毫米。也可以是圖中未示出的采用個(gè)再耦合機(jī)構(gòu)，即設(shè)有個(gè)帶內(nèi)階梯圓的外套且大內(nèi)圓那段周壁均布置有絲孔。多根光纖各端面進(jìn)行拋光處理后插入外套的小內(nèi)圓之內(nèi)，各光纖端面與套階梯圓基本處于同一平面狀態(tài)下固定各光纖。用一根截面積大于各根截面積總和但不超過(guò)20%的光纖，端面處理后固定在金屬柱套內(nèi)，插入外套的大內(nèi)圓之內(nèi)，以絲孔內(nèi)螺釘調(diào)整至最佳狀態(tài)后，三者粘合為一體，當(dāng)然這單根光纖外也套有導(dǎo)管。用以實(shí)現(xiàn)將多根光纖再耦合成單根光纖。
這單束光纖的輸出端面為近似的圓平面，輸出漸大的近似圓錐臺(tái)形激光束，而有效的輻射區(qū)是在距離輸出端面5毫米以外的以箭頭7表示的束內(nèi)區(qū)域。設(shè)定選用13支激光管及13根光纖聚集成單束光纖，那么徑向最多并列四根光纖，其放射角為47°，在距離輸出端面10毫米處光斑的光強(qiáng)分布曲線以圖2表示。圖中Ⅰ表示光強(qiáng)，邊緣不重疊區(qū)很窄，其寬度在0.1～0.4毫米之間，幾乎可以忽略。曲線內(nèi)基本均勻分布狀態(tài)足以表明激光束內(nèi)光強(qiáng)對(duì)目標(biāo)區(qū)輻射作業(yè)的基本均勻。
至于激光管與光纖的耦合通過(guò)耦合機(jī)構(gòu)進(jìn)行。耦合機(jī)構(gòu)結(jié)合圖3可以是于激光管輸出端粘固個(gè)座套8，沿其周壁制有兩排均布的各3個(gè)絲孔，孔內(nèi)裝個(gè)調(diào)整用螺栓9，套內(nèi)插裝制有10a處外絲端部和10b處定位用端面的承插式耦合座10。激光管、座套、耦合座三者調(diào)整后粘固為一體。耦合座內(nèi)用鎖母11鎖裝個(gè)能與光纖12粘固的耦合器13。該耦合器設(shè)有個(gè)外圓14a段與耦合座內(nèi)徑相動(dòng)配合14b處的外絲端部且以它連接耦合罩15以及中部還制有供定作用的凸邊的套體14，其內(nèi)圓一端裝透鏡片16另一端粘固制有穿心孔的固定套17，以它和耦合罩支撐直徑為0.08～0.3毫米用石英等材料制成的光纖12，調(diào)整至光纖端面置于透鏡片焦點(diǎn)最佳位置時(shí)，將套體、耦合罩、光纖三者粘固為一體。前述中的鎖裝是指將耦合器的套體插入耦合座后旋擰鎖母，依靠套體的凸邊使耦合器與耦合座定位鎖裝。既實(shí)現(xiàn)激光與光纖耦合后再傳輸，又對(duì)更換光纖或激光管的其中之一提供了方便。
結(jié)合圖4耦合機(jī)構(gòu)還可以是其基本結(jié)構(gòu)如前所述，不同的是承插式耦合座10A端部制有外絲和周壁均布的3個(gè)開(kāi)口縫以及圓錐形端部，耦合器的套體14A外圓為光滑柱面，鎖母11A內(nèi)底制有其錐度略小于耦合座10A圓錐端部錐度的圓錐面或階梯圓。旋擰鎖母時(shí)，依據(jù)三點(diǎn)定位原理，使耦合器和耦合座鎖定。
這樣的單束光纖輸出端通過(guò)控制電路選擇不同數(shù)量激光管的激光，可以獲得到不等能量級(jí)的激光束，本裝置選用的能量級(jí)為300～600mw?？梢允殖止饫w直接對(duì)病灶區(qū)輻射;也可以將光束輸出端裝在掃描機(jī)構(gòu)18的掃描管內(nèi)，隨其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行扇面形區(qū)域內(nèi)的反復(fù)輻射，對(duì)于寬闊目標(biāo)區(qū)域?qū)嵤┓謱俞t(yī)療作業(yè)。
掃描機(jī)構(gòu)18的結(jié)構(gòu)，用金屬薄板制成全封閉的盒體18-1，其內(nèi)固裝個(gè)同步電動(dòng)機(jī)18-2，軸上裝有其半徑上固定個(gè)心軸的偏心輪18-3。用滑道夾裝個(gè)能運(yùn)動(dòng)的滑塊18-4，且滑塊裝有穿過(guò)蓋體上蓋條孔的可轉(zhuǎn)動(dòng)的支架18-5和心軸。偏心輪和滑塊的兩個(gè)心軸上套裝根連桿。于上蓋的另一點(diǎn)裝個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的支座18-6，支架、座共同支撐根掃描管18-7，管內(nèi)穿著單束光纖輸出端部。當(dāng)電動(dòng)機(jī)由開(kāi)關(guān)控制旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑塊和支架則會(huì)繞支座往復(fù)直線段運(yùn)動(dòng)，即掃描管做如圖示的擺動(dòng)，其擺動(dòng)速度應(yīng)考慮與不同作業(yè)面光斑面積相匹配，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)均勻輻射。
那么，為了方便醫(yī)療作業(yè)和適用于人體各部位病灶區(qū)域，將所說(shuō)的掃描機(jī)構(gòu)還裝在能空間三維運(yùn)動(dòng)的三角架19上。
最后要說(shuō)明的是每支激光管還并列一根粘著耦合器的光纖，可以做為上述激光輻射的備用;也可以將單束光纖輸出端制成彌散型激光端，用于管腔內(nèi)部位的激光輻射，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。
至于工作情況上述中結(jié)合結(jié)構(gòu)已做了說(shuō)明，只是根據(jù)不同需要，通過(guò)控制柜選定不同數(shù)量(即不等能量水平)的激光管激光，將單束光纖輸出端對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)區(qū)激光治療。其它的有關(guān)細(xì)節(jié)完全可以想象出來(lái)，故不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種聚集式大功率氦氖激光治療儀，由氦氖激光管、電源及控制電路組成，其特征于a、各豎直放置的氦氖激光管，激光與光纖各自耦合后聚集成單束光纖傳輸和輸出；b、輸出端面輸出漸大錐臺(tái)形的激光束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的治療儀，其特征是激光與光纖的耦合通過(guò)耦合機(jī)構(gòu)進(jìn)行，耦合機(jī)構(gòu)可以是激光管輸出端粘固個(gè)制有以螺栓調(diào)整定位耦合座的絲孔的座套，套內(nèi)裝帶有外絲端部和定位用端面的承插式耦合座，座內(nèi)用鎖母鎖裝個(gè)其外圓制有供定位用凸邊和以絲扣連接耦合罩其內(nèi)圓一端裝透鏡片另一端以固定套、耦合罩固定光纖的耦合器;也可以是激光輸出端粘固個(gè)制有以螺栓調(diào)整定位耦合座的絲孔的座套，套內(nèi)裝帶有外絲和開(kāi)口以及圓錐形端面的承插式耦合座，座內(nèi)用鎖母鎖定個(gè)以絲扣連接耦合罩其內(nèi)一端裝透鏡片另一端以固定套、耦合罩固定光纖的耦合器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的治療儀，其特征是單束光纖可以是用導(dǎo)管套裝著聚集排列的多根光纖構(gòu)成;也可以是用導(dǎo)管套裝著從多根光纖再耦合后的單根光纖構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的治療儀，其特征是單束光纖輸出端可以直接手持其進(jìn)行激光輻射;也可以將輸出端部裝在掃描機(jī)構(gòu)的掃描管內(nèi)，隨其往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行扇面形區(qū)域輻射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的治療儀，其特征是掃描機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是同步電機(jī)軸上裝有偏心輪，通過(guò)連桿拖動(dòng)裝于滑道內(nèi)的帶有可轉(zhuǎn)支架的滑塊，于另一點(diǎn)還裝有可轉(zhuǎn)支座，支架、座支撐掃描管，其內(nèi)穿有所說(shuō)的光纖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4或5所述的治療儀，其特征是掃描機(jī)構(gòu)裝在能空間三維運(yùn)動(dòng)的三角架上。
全文摘要
一種聚集式大功率氦氖激光治療儀。它是各豎直放置的氦氖激光管，激光與光纖各自耦合后聚集成單束光纖傳輸和輸出；輸出端面輸出漸大錐臺(tái)形的激光束。它能自動(dòng)掃描激光輻射治療人體各部位的大面積病灶區(qū)域，或配合醫(yī)學(xué)窺鏡進(jìn)入體內(nèi)治療，可調(diào)整功率一機(jī)多用；耦合機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，易于光纖、激光管的更換和調(diào)整；采用氦氖激光管做為光源，制造成本僅為染料激光器做光源的1/2～1/4。
文檔編號(hào)A61N5/06GK1065807SQ9210373
公開(kāi)日1992年11月4日 申請(qǐng)日期1992年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月20日
發(fā)明者強(qiáng)茹玲, 盧晨, 居博 申請(qǐng)人:天津市激光技術(shù)研究所