CN107823802A - 复合光多功能光子治疗系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了复合光多功能光子治疗系统，包括多光谱光源模块、光束整形模块、光源控制模块、参数监测模块、人机交互和报警模块，所述多光谱光源模块发出的光源经过光束整形模块作用后向作用区域进行照射，所述光源控制模块通过参数监测模块控制多光谱光源模块的发光策略所述人机交互和报警模块与光源控制模块连接。复合光多功能光子治疗系统的控制方法，包括如下步骤：系统初始化；获取作用区域需要的光源参数；按照所述光源参数控制发光单元的发光策略。本发明采用多个波长发光单元做为多光谱光源，控制上采用手动设置和智能调节两种工作模式，在智能调节模式下，通过参数监测模块的监测参数来反馈调控理疗或治疗参数和发光策略。

Description

复合光多功能光子治疗系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，具体涉及复合光多功能光子治疗系统及其控制方法。

背景技术

光子治疗技术作为一种无创、无副作用的物理治疗方式,通过将不同波长的光线照射组织引起组织内部细胞色素团、线粒体等分子一系列的生物效应。这些生物效应具有促进组织伤口愈合、消炎止痛、缓解肌肉组织疲劳以及促进组织修复等功效,因此光子治疗技术广泛应用皮肤科、外科、康复科等疾病的治疗。

目前市场上的光子治疗和理疗产品，大都针对某一类病患采用某一波长光源进行设计，并且在控制方式上以恒定光强或脉冲光强照射，组织长期接受同样的光刺激后会出现一定的适应性,这种适应性会大大减弱光子技术治疗疾病的效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了复合光多功能光子治疗系统及其控制方法。本发明提供的复合光多功能光子治疗系统及其控制方法，采用多个波长发光单元做为光源，采用任意波长实时调控光照强度，智能安全。

本发明采用的技术方案如下：

复合光多功能光子治疗系统，包括多光谱光源模块、光束整形模块、光源控制模块、参数监测模块、人机交互和报警模块，其中：

所述多光谱光源模块包括若干不同波长的发光单元，所述发光单元包括以下一种或多种的组合：LED、LEP、LD面光源，

所述光束整形模块，用以对多光谱光源模块发出的光进行匀光、准直和调焦；

所述光源控制模块，用以控制所述多光谱光源模块的发光策略；

所述参数监测模块，用以监测所述系统的工作参数，并对所述发光策略进行反馈调控；

所述人机交互和报警模块，用于参数设置、参数监测结果显示，以及报警控制；

所述多光谱光源模块发出的光源经过光束整形模块作用后向作用区域进行照射，所述光源控制模块通过参数监测模块控制多光谱光源模块的发光策略，所述参数监测模块与光源控制模块通讯连接，所述人机交互和报警模块与光源控制模块连接。

上述的复合光多功能光子治疗系统，其中，所述光束整形模块包括匀光光学系统和/或准直光学系统、调焦透镜，其中

所述匀光光学系统，用以将其接收的光源变成均匀光线；

所述准直光学系统，用以将其接收的光源变成准平行光；

所述调焦透镜，用以调整作用区域照射光斑的大小。

上述的复合光多功能光子治疗系统，其中，所述调焦透镜的工作模式为手动调焦或电动调焦。

上述的复合光多功能光子治疗系统，其中，还包括光源监测模块，用以实时监测作用于作用区域的光源的强度，所述光源监测模块与光源控制模块电气连接。

上述的复合光多功能光子治疗系统，其中，还包括温度传感器、距离传感器，所述温度传感器与光源控制模块电气连接；所述距离传感器与光源控制模块电气连接。

上述的复合光多功能光子治疗系统，其中，所述人机交互和报警模块包括人机交互模块、声光报警模块，所述人机交互模块与光源控制模块电气连接；所述人机交互模块包括按键、触摸显示屏或语音模块，所述按键、触摸显示屏或语音模块分别于光源控制模块电气连接；所述声光报警模块与光源控制模块电气连接。

上述的复合光多功能光子治疗系统，其中，还包括散热模块，所述散热模块用于多光谱光源模块的散热，所述散热模块的散热方式为主动散热或被动散热。

复合光多功能光子治疗系统的控制方法，包括如下步骤：

系统初始化；

获取作用区域需要的光源参数；

按照所述光源参数控制发光单元的发光策略；

通过监测参数实时调控发光单元的发光策略。

上述的复合光多功能光子治疗系统的控制方法，其中，还包括：

实时监测作用于作用区域的光源的强度；

实时监测正在工作的发光单元的驱动电流；

判断所述光源的强度以及驱动电流与光源参数是否相符，如果否，则切断电源并发出声光报警；

实时监测光源的照射距离，判断光源的照射距离是否在正常工作范围内，如果否，则切断电源并发出声光报警；

实时监测接受光源照射的皮肤的温度，判断该温度是否在正常工作范围内，如果否，则切断电源并发出声光报警。

上述的复合光多功能光子治疗系统的控制方法，其中，所述实时监测接受光源照射的皮肤的温度后，将所述皮肤的温度作为反馈控制参数传递给光源控制模块，所述光源控制模块根据所述皮肤的温度对光源功率进行调控，所述调控方法包括：当所述皮肤的温度高于光源参数中的设定温度参数时，降低光源功率；当所述皮肤的温度低于光源参数中的设定温度参数时，提高光源功率。

本发明提出复合光多功能光子治疗仪系统和方法，采用多个波长超高亮度LED、LEP或LD面光源组成多光谱光源模块，设计匀光光学系统和/或准直光学系统，将光源变成均匀的准平行光，并通过调焦透镜调节发射角度和光斑大小，调节方式为手动调焦或电动调焦。同时在光源控制模式上采用任意波长光照强度实时调控的独特设计，形成智能化的复合光多功能光子治疗仪。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明复合光多功能光子治疗系统的实施例一的总体原理框图；

图2是本发明复合光多功能光子治疗系统的实施例一的详细原理框图；

图3是本发明复合光多功能光子治疗系统的实施例二的结构框图；

图4是本发明复合光多功能光子治疗系统的控制方法的实施例三的流程示意图；

图5是本发明复合光多功能光子治疗系统的控制方法的实施例四的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1-2所示，本实施例提供的复合光多功能光子治疗系统，包括多光谱光源模块4、光束整形模块14、光源控制模块1、供电模块2、光源驱动和控制电路3、参数监测模块11、人机交互和报警模块15，所述多光谱光源模块4发出的光源经过光束整形模块14作用后向作用区域进行照射，所述光源控制模块1通过参数监测模块11控制多光谱光源模块4的发光策略，所述参数监测模块11与光源控制模块1通讯连接，所述人机交互和报警模块15与光源控制模块1连接。

所述多光谱光源模块4包括若干不同波长的发光单元，所述发光单元包括以下一种或多种的组合：LED、LEP、LD面光源。优选的，在一实施方案中，多光谱光源模块中包括多个多波长的超高亮发光单元，这些发光单元即可以呈m*n阵列排布也可以呈无规则任意排布，每个发光单元，可以是LED、LEP或LD面光源，波长范围覆盖紫外、可见光、红外、远红外等波段，以产生不同的照射深度和光、热效应。

所述光束整形模块14，用以对多光谱光源模块发出的光进行匀光、准直和调焦；所述光束整形模块14包括匀光光学系统5和/或准直光学系统6、调焦透镜13。

所述匀光光学系统5，用以将其接收的光源变成均匀光线；优选的，在一实施方案中，所述匀光光学系统5包括匀光棒；优选的，在另一实施方案中，所述匀光光学系统5包括透镜组。

所述准直光学系统6用以将其接收的光源变成准平行光；优选的，在一实施方案中，所述准直光学系统6包括蝇眼透镜。

所述调焦透镜13，用以调整作用区域照射光斑的大小，所述调焦透镜13的工作模式为手动调焦或电动调焦。

所述光源控制模块1，用以控制所述多光谱光源模块4的发光策略；

所述参数监测模块11，用以监测所述系统的工作参数，并对所述发光策略进行反馈调控；

所述人机交互和报警模块15，用于参数设置、参数监测结果显示，以及报警控制；

供电模块2，向所述系统提供电源；

所述多光谱光源模块4发出的光源经过匀光光学系统5和/或准直光学系统6、调焦透镜13作用后向作用区域进行照射，所述光源控制模块1通过参数监测模块11以及光源驱动和控制电路3控制多光谱光源模块4的发光策略，所述参数监测模块11与光源控制模块1通讯连接，所述人机交互和报警模块15与光源控制模块1连接。

对于匀光光学系统5以及准直光学系统6，优选的，在一实施方案中，仅设置匀光光学系统5；在一实施方案中，仅设置准直光学系统6；在一实施方案中，所述匀光光学系统5、准直光学系统6依序设置；在一实施方案中，所述准直光学系统6、匀光光学系统5依序设置。经过匀光光学系统5以及准直光学系统6的作用，将光源变为均匀的准平行光，并通过调焦透镜13，对发射角度和光斑大小进行调节，调节方式为手动调焦或电动调焦。

优选的，在一实施方案中，所述光源驱动和控制电路3采用恒压恒流的驱动方式，最大驱动电流20A，电流连续可调。对于不同功率的系统，通过硬件限定最大驱动电流，并通过程序进行电流的调节。驱动电流的波形为连续直流或方波、正弦波、三角波等脉冲波形，进而控制光源产生连续或脉冲光进行理疗，多个发光单元可通过程序控制开关进行波长选择和切换。

优选的，在一实施方案中，采用高度集成和超小型封装的多光谱光源模块，多个发光单元采用共阴或共阳或独立方式。

实施例二

如图3所示，在本实施例中，与实施例一的区别在于所述复合光多功能光子治疗系统还包括光源监测模块7，用以实时监测作用于作用区域的光源的强度，所述光源监测模块7与光源控制模块1电气连接。

通过光源监测模块7实时检测光源的强度，通过参数监测模块11对驱动电流进行检测，如发现驱动电流和光源强度与设置参数不符，则切断电源，并发出声光报警，以防止本实施例产品的使用者造成灼伤等不安全的后果。

优选的，在一实施方案中，所述复合光多功能光子治疗系统还包括温度传感器8，所述温度传感器8与光源控制模块1电气连接。所述温度传感器优选红外测温传感器。

优选的，在一实施方案中，所述复合光多功能光子治疗系统还包括距离传感器9，所述距离传感器9与光源控制模块1电气连接。所述距离传感器优选激光测距模块。

在本实施例产品的使用过程中，通过温度传感器8和距离传感器9，对照射距离和被照射人体表面温度进行无线检测，并反馈给光源控制模块1。如果温度传感器8检测到被照射人体表面温度超过标准范围，在切断光源并给出声光报警，如果距离不在正常工作范围，优选如30～60cm，则切断光源并给出声光报警。距离传感器9的另一个用处是，由于温度传感器8与距离有直接关系，距离远测实测温度偏低，因此，通过测距离来对温度进行补偿和校准，以准确测定人体表面温度。

优选的，在一实施方案中，所述复合光多功能光子治疗系统的人机交互和报警模块15包括人机交互模块10，所述人机交互模块与光源控制模块1电气连接。

优选的，在一实施方案中，所述光源控制模块1优选高性能的微控制器，通过人机交互模块10，优选按键或者触摸屏或者语音模块进行作用区域所需光源波形、光强、光波长、理疗时间等参数的设置。所有关于参数的设置与显示均可通过人机交互模块10中的LCD或显示器进行反馈显示。所述人机交互模块10包括按键、触摸显示屏或语音模块，所述按键、触摸显示屏或语音模块分别于光源控制模块1电气连接。

优选的，在一实施方案中，所述复合光多功能光子治疗系统的人机交互和报警模块15还包括声光报警模块12，所述声光报警模块12与光源控制模块1电气连接。

优选的，在一实施方案中，所述复合光多功能光子治疗系统还包括散热模块(图中未示出)，所述散热模块用于多光谱光源模块4的散热，所述散热模块的散热方式为主动散热或被动散热。对于大功率的多光谱光源模块，增设散热模块有助于多光谱光源模块更安全的运行，优选的，在一实施方案中，所述散热模包括散热片和/或风扇。

实施例三

如图4所示，本实施例提供的复合光多功能光子治疗系统的控制方法，包括如下步骤：

S1，系统初始化；

S2，获取作用区域需要的光源参数；复合光多功能光子治疗系统的光源控制模块通过人机交互模块10获取作用区域需要的光源参数；

S3，按照所述光源参数控制发光单元的发光策略，所述光源控制模块通过参数监测模块控制多光谱光源模块的发光策略；

S4，通过监测参数实时调控发光单元的发光策略，所述参数监测模块实时监测参数反馈给光源控制模块，光源控制模块通过参数监测模块的监测参数实时调控多光谱光源模块的发光策略。

实施例四

如图5所示，在本实施例中，与实施例三的区别在于，所述复合光多功能光子治疗系统的控制方法还包括：

S5，实时检测作用于作用区域的光源的强度；

实时检测正在工作的发光单元的驱动电流；

判断所述光源的强度以及驱动电流与光源参数是否相符，如果否，则切断电源并发出声光报警。在一实施方案中，判断检测参数和设置参数偏差是否在阈值范围内，如果是则相符，如果否则不相符。阈值优选10％。

和/或

S6，通过距离传感器实时监测光源的照射距离，判断光源的照射距离是否在正常工作范围内，如果否，则切断电源并发出声光报警；所述正常工作范围优选30～60cm。

和/或

S7，通过温度传感器实时监测接受光源照射的皮肤的温度，判断该温度是否在正常工作范围内，如果否，则切断电源并发出声光报警。优选的，在一实施方案中，皮肤的温度在45℃以下为正常工作范围，但是，不排除由于个体化差异而引发的不同，因此，可根据实际情况设置。

上述步骤S5、S6、S7的执行顺序不分先后。

上述的复合光多功能光子治疗系统的控制方法，其中所述实时监测接受光源照射的皮肤的温度后，将所述皮肤的温度作为反馈控制参数传递给光源控制模块，所述光源控制模块根据所述皮肤的温度对光源功率进行调控，所述调控方法包括：当所述皮肤的温度高于光源参数中的设定温度参数时，降低光源功率；当所述皮肤的温度低于光源参数中的设定温度参数时，提高光源功率。

本发明实施例的产品的工作模式分为手动设置和智能调节两种工作模式，也可两种工作模式交互配合使用。手动设置模式下，通过按键、触摸屏或语音模块进行光源参数的设置，并可将设置的光源参数记录在本发明实施例的产品内部的存储单元上，断电不丢失，下次通电后默认为上次设置的参数。在智能调节工作模式下，由温度传感器采集到的温度作为反馈控制因数，对光源功率进行智能调控。温度高于内置设定温度范围，则降低光源功率，温度低于内置设定温度范围，则提高光源功率。控制策略采用智能预测控制的方法。

本发明包括匀光和准直光学系统设计，对阵列式光源进行匀光，并由透镜组对光源进行聚焦和准直，将光源变为均匀的准平行光。

本发明实现任意波长实时调控，通过程序和开关，可以进行阵列光源自动选择，并可根据反馈参数(体表温度等)对光源波形、强度等进行实时调控。

本发明针对目前光子治疗类产品光照波长和治疗功能单一、光源控制方式固定等问题，提出复合光多功能光子治疗系统和方法。采用可覆盖紫外、可见光、红外、远红外等多个波段的超高亮度LED、LEP或LD面光源组成的多光谱光源模块，封装在同一小型基板上做为光源，并进行匀光和准直光学系统设计；在光源控制模式上对任意波长和光照强度、波形等参数进行实时调控；同时，在光子治疗的过程中，实时监测光强、皮肤温度等治疗参数，并通过显示屏等方式反馈显示。以上设计最终形成智能化的复合光多功能光子治疗仪。

另外，本申请的一部分可被应用为计算机程序产品，例如计算机程序指令，当其被计算机执行时，通过该计算机的操作，可以调用或提供根据本申请的方法和/或技术方案。而调用本申请的方法的程序指令，可能被存储在固定的或可移动的记录介质中，和/或通过广播或其他信号承载媒体中的数据流而被传输，和/或被存储在根据所述程序指令运行的计算机设备的工作存储器中。在此，根据本申请的一个实施例包括一个装置，该装置包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发该装置运行基于前述根据本申请的多个实施例的方法和/或技术方案。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

当然，对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.复合光多功能光子治疗系统，其特征在于，包括多光谱光源模块、光束整形模块、光源控制模块、参数监测模块、人机交互和报警模块，其中：

所述多光谱光源模块包括若干不同波长的发光单元，所述发光单元包括以下一种或多种的组合：LED、LEP、LD面光源，

所述光束整形模块，用以对多光谱光源模块发出的光进行匀光、准直和调焦；

所述光源控制模块，用以控制所述多光谱光源模块的发光策略；

所述参数监测模块，用以监测所述系统的工作参数，并对所述发光策略进行反馈调控；

所述人机交互和报警模块，用于参数设置、参数监测结果显示，以及报警控制；

所述多光谱光源模块发出的光源经过光束整形模块作用后向作用区域进行照射，所述光源控制模块通过参数监测模块控制多光谱光源模块的发光策略，所述参数监测模块与光源控制模块通讯连接，所述人机交互和报警模块与光源控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的复合光多功能光子治疗系统，其特征在于，所述光束整形模块包括匀光光学系统和/或准直光学系统、调焦透镜，其中

所述匀光光学系统，用以将其接收的光源变成均匀光线；

所述准直光学系统，用以将其接收的光源变成准平行光；

所述调焦透镜，用以调整作用区域照射光斑的大小。

3.根据权利要求2所述的复合光多功能光子治疗系统，其特征在于，所述调焦透镜的工作模式为手动调焦或电动调焦。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的复合光多功能光子治疗系统，其特征在于，还包括光源监测模块，用以实时监测作用于作用区域的光源的强度，所述光源监测模块与光源控制模块电气连接。

5.根据权利要求1或4所述的复合光多功能光子治疗系统，其特征在于，还包括温度传感器、距离传感器，所述温度传感器与光源控制模块电气连接；所述距离传感器与光源控制模块电气连接。

6.根据权利要求1所述的复合光多功能光子治疗系统，其特征在于，所述人机交互和报警模块包括人机交互模块、声光报警模块，所述人机交互模块与光源控制模块电气连接；所述人机交互模块包括按键、触摸显示屏或语音模块，所述按键、触摸显示屏或语音模块分别于光源控制模块电气连接；所述声光报警模块与光源控制模块电气连接。

7.根据权利要求1所述的复合光多功能光子治疗系统，其特征在于，还包括散热模块，所述散热模块用于多光谱光源模块的散热，所述散热模块的散热方式为主动散热或被动散热。

8.复合光多功能光子治疗系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

系统初始化；

获取作用区域需要的光源参数；

按照所述光源参数控制发光单元的发光策略；

通过监测参数实时调控发光单元的发光策略。

9.根据权利要求8所述的复合光多功能光子治疗系统的控制方法，其特征在于，还包括：

实时监测作用于作用区域的光源的强度；

实时监测正在工作的发光单元的驱动电流；

判断所述光源的强度以及驱动电流与光源参数是否相符，如果否，则切断电源并发出声光报警；

实时监测光源的照射距离，判断光源的照射距离是否在正常工作范围内，如果否，则切断电源并发出声光报警；

实时监测接受光源照射的皮肤的温度，判断该温度是否在正常工作范围内，如果否，则切断电源并发出声光报警。

10.根据权利要求9所述的复合光多功能光子治疗系统的控制方法，其特征在于，所述实时监测接受光源照射的皮肤的温度后，将所述皮肤的温度作为反馈控制参数传递给光源控制模块，所述光源控制模块根据所述皮肤的温度对光源功率进行调控，所述调控方法包括：当所述皮肤的温度高于光源参数中的设定温度参数时，降低光源功率；当所述皮肤的温度低于光源参数中的设定温度参数时，提高光源功率。