Модуль полупроводникового лазера и способ его применения для неинвазивного лечения
Группа изобретений относится к медицинской технике. Предлагается модуль полупроводникового лазера и способ неинвазивного лечения с его использованием. Модуль полупроводникового лазера включает в себя источник излучения полупроводникового лазера с прямым выходом и устройство формирования луча, расположенное в направлении выхода света источника излучения полупроводникового лазера с прямым выходом. Устройство формирования луча содержит компонент отражения света, сконфигурированный для гомогенизации лазерного луча, излучаемого источником излучения полупроводникового лазера с прямым выходом. С помощью заявленных модуля и способа цели лечения могут быть достигнуты путем экстракорпорального облучения, не причиняя никакого вреда организму пациента, и с низкой стоимостью и превосходным лечебным эффектом. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по заявке на патент Китая №201610901567.5, поданной 17 октября 2016 г. в Государственное ведомство интеллектуальной собственности Китая под названием «Модуль полупроводникового лазера и способ неинвазивного лечения (Semiconductor Laser Module and Method for Noninvasive Medical Treatment)», и приоритет по заявке на патент Китая №201621127578.4, поданной 17 октября 2016 г. в Государственное ведомство интеллектуальной собственности Китая под названием «Модуль мощного полупроводникового лазера для неинвазивного лечения» (High-Power Semiconductor Laser Module for Noninvasive Medical Treatment), содержание которых включено в настоящий документ во всей их полноте посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
[0002] Настоящее изобретение относится к области полупроводниковых лазеров и, в частности, к модулю полупроводникового лазера и способу неинвазивного лечения с его использованием.
Предпосылки создания изобретения
[0003] В настоящее время лазерное лазерная медицина и лазерная косметология являются важными областями применения лазера и развиваются очень быстро. Полупроводниковые лазеры отличаются компактными размерами, малым весом, длительным сроком службы и широким диапазоном длин волн и поэтому особенно подходят для медицинского и косметологического оборудования. Основные области применения полупроводниковых лазеров в медицине и косметологии включают удаление волос, омоложение кожи, растворение жира (липолиз) и т.п.
[0004] Например, в случае растворения жира, решения для растворения жира, найденные в предшествующем уровне техники, в основ-ном делятся на следующие три категории:
[0005] Категория 1: Лазер, соединенный с оптическим волокном, используется для непосредственного облучения жировой зоны. Недостатками этой категории является высокая стоимость и сложная конструкция.
[0006] Категория 2: Выполняется операция для удаления жира из организма путем всасывания. Жир внутри тела удаляется непосредственно хирургическим путем, таким образом достигается цель снижения веса. К недостаткам этой категории относятся травматичность, медленное выздоровление и высокий риск.
[0007] Категория 3: Жир растворяется с помощью ультразвуковых волн. Ультразвуковые волны фокусируются на жировом слое внутри тела, чтобы нагреть жир, вызывая внутренний метаболизм жировых тканей. Недостатком этого решения является то, что оно требует, чтобы жировой слой имел достаточную толщину. Кроме того, глубину фокусировки нелегко контролировать, так что разогрев жировой ткани без различия создает риск повреждения нервов.
[0008] Ввиду недостатков вышеупомянутых решений существует острая необходимость в способе лазерной медицины, который являлся бы неинвазивным и обеспечивал желаемый эффект.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0009] Ввиду вышеизложенного одной из целей настоящего изобретения является создание модуля полупроводникового лазера и способа его применения. В этом решении используется полупроводниковый лазер с прямым выходом. С помощью технического решения, представленного в настоящем документе, цели лечения могут быть достигнуты путем экстракорпорального облучения без причинения каких-либо травм организму пациента. Кроме того, стоимость является низкой, и лечение имеет хороший эффект.
[0010] Технические решения в соответствии с настоящим изобретением заключаются в следующем.
[0011] В первом аспекте вариант осуществления согласно настоящему изобретению предусматривает модуль полупроводникового лазера, который содержит: источник излучения полупроводникового лазера с прямым выходом и устройство формирования луча, расположенное в направлении выхода света источника излучения полупроводникового лазера с прямым выходом. Устройство формирования луча включает в себя компонент отражения света, сконфигурированный для гомогенизации лазерного луча, излучаемого источником излучения полупроводникового лазера с прямым выходом.
[0012] Далее, устройство формирования луча дополнительно включает в себя линзу, расположенную между источником излучения полупроводникового лазера с прямым выходом и компонентом отражения света, которая сконфигурирована для выполнения расширения по быстрой оси (fast axis - ось, по которой пучок света сильнее расходится) и/или по медленной оси лазерного луча на выходе источника излучения полупроводникового лазера с прямым выходом.
[0013] Далее, компонент отражения света является полым компонентом. Материал матрицы компонента отражения света содержит металл или пластмассу. Внутренняя стенка компонента отражения света выполнена таким образом, чтобы позволить лазерному лучу отражаться от нее для формирования равномерного светового потока.
[0014] Далее, на внутреннюю стенку компонента отражения света наносится отражающая среда, которая содержит металл.
[0015] Далее, поперечное сечение компонента отражения света представляет собой квадрат, круг или многоугольник. В компоненте отражения света площадь поперечного сечения конца для ввода лазерного луча меньше или равна площади поперечного сечения конца для вывода лазерного луча.
[0016] Далее, предусматривается одна или несколько линз, и компонент отражения света представляет собой отражающую чашу или рефлектор.
[0017] Далее, модуль дополнительно включает в себя охлаждающую конструкцию, расположенную на периферии компонента отражения света. Охлаждающая конструкция включает в себя охлаждающую раму, термоэлектрический охладитель и блок отвода тепла.
[0018] Здесь блок отвода тепла расположен на периферии компонента отражения света и предназначен для охлаждения компонента отражения света и термоэлектрического охладителя. Термоэлектрический охладитель выполнен с возможностью охлаждения охлаждающей рамы. Охлаждающая рама расположена на периферии блока отвода тепла. Термоэлектрический охладитель расположен между блоком отвода тепла и охлаждающей рамой и находится в контакте как с блоком отвода тепла, так и с охлаждающей рамой.
[0019] Далее, внутри охлаждающей рамы расположен датчик температуры, выполненный с возможностью измерять температуру охлаждающей рамы и затем отправлять информацию об измеренной температуре в систему управления, которая выполнена с возможностью регулировки степени охлаждения термоэлектрического охладителя в соответствии с информацией о температуре.
[0020] Далее, охлаждающая рама снабжена контактным окном, сконфигурированным для контакта с кожей и ее охлаждения. Охлаждающая рама предназначена для охлаждения контактного окна. Контактное окно снабжено датчиком контакта, сконфигурированным для определения степени прилегания контактного окна к коже.
[0021] Далее, модуль дополнительно включает в себя несущую раму. Один конец несущей рамы соединен с источником излучения полупроводникового лазера с прямым выходом. Несущая рама определяет пространство для размещения, предназначенное для размещения устройства формирования луча.
[0022] Далее, другой конец несущей рамы проходит наружу, образуя монтажный фланец, и охлаждающая рама устанавливается на монтажном фланце. Монтажный фланец, охлаждающая рама и компонент отражения света охватывают друг друга, образуя монтажное пространство, которое сконфигурировано для установки блока отвода тепла.
[0023] Далее, блок отвода тепла содержит контур охлаждения. Контур охлаждения включает входное отверстие и выходное отверстие. В монтажном фланце выполнено сквозное отверстие. Входное отверстие и выходное отверстие сообщаются через сквозное отверстие. Контур охлаждения представляет собой контур жидкостного охлаждения. Входное отверстие выполнено с возможностью ввода охлаждающей жидкости. Выходное отверстие выполнено с возможностью вывода охлаждающей жидкости.
[0024] Далее, модуль дополнительно содержит герметизирующее устройство, выполненное с возможностью герметизации и поддержки модуля полупроводникового лазера.
[0025] Далее, герметизирующее устройство представляет собой компонент, имеющий форму полой оболочки. В герметизирующем устройстве выполнено выходное отверстие для света. Выходное отверстие для света выполнено с возможностью воздействия лазерного луча, который был гомогенизирован, на область, подлежащую обработке, в форме экстракорпорального облучения.
[0026] Во втором аспекте вариант осуществления в соответствии с настоящим раскрытием представляет неинвазивный способ лечения, использующий полупроводниковый лазер с прямым выходом. Полупроводниковый лазер с прямым выходом выполнен в виде модуля полупроводникового лазера, описанного в первом аспекте вариантов осуществления в соответствии с настоящим изобретением. Способ включает в себя следующие операции.
[0027] В качестве источника излучения используется полупроводниковый лазер с прямым выходом. Длина волны лазера, излучаемого источником, соответствует длине волны поглощения ткани подлежащей обработке области. Затем лазер направляется на подлежащую обработке область в виде экстракорпорального облучения для проведения неинвазивного лечения.
[0028] В технических решениях, раскрытых в настоящем изобретении, в качестве источника излучения используется полупроводниковый лазер с прямым выходом. Полупроводниковый лазер имеет большой угол дивергенции, что наиболее подходит для применения. Неинвазивное лечение осуществляется путем облучения световым пятном большой площади вне тела. Благодаря техническому решению, предлагаемому настоящим изобретением, достигается превосходный терапевтический эффект без причинения какой-либо травмы организму пациента, обеспечивая тем самым успешное лечение. С точки зрения затрат, проблема высокой стоимости традиционного решения типа с волоконно-оптическим соединением решается с помощью раскрытого здесь решения, основанного на полупроводниковом лазере с прямым выходом.
[0029] Кроме того, при проектировании структуры и расположения охлаждающей конструкции модуля полупроводникового лазера полностью учитывается эффективность использования пространства, в результате чего уменьшается объем головки лазерной обработки. Это решает проблему локального повышения температуры кожи в процессе лазерной терапии, что улучшает восприятие пользователем.
[0030] Далее, датчик температуры, расположенный на охлаждающей раме, может контролировать температуру рамы в режиме реального времени и затем подавать информацию о температуре в систему управления, которая в ответ регулирует степень охлаждения термоэлектрического охладителя в соответствии с результатом обратной связи, таким образом, достигается точное управление температурой в режиме реального времени.
Краткое описание прилагаемых чертежей
[0031] Чтобы понятнее объяснить технические решения, отраженные в вариантах осуществления согласно настоящему изобретению, чертежи, используемые в вариантах осуществления, кратко описаны следующим образом. Следует понимать, что следующие фигуры просто иллюстрируют лишь некоторые варианты осуществления согласно настоящему изобретению и не должны рассматриваться как ограничивающие объем настоящего изобретения. Для специалистов в данной области техники на основе этих фигур без каких-либо творческих усилий мо-гут быть получены другие связанные фигуры.
[0032] Фиг. 1-6 - схематические изображения, иллюстрирующие модуль полупроводникового лазера, рассматриваемый с разных точек зрения, в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения.
[0033] Описание обозначений основных компонентов:
[0034] 100 - Модуль полупроводникового лазера; 1 - Источник излучения полупроводникового лазера с прямым выходом; 2 - Линза; 3 - Компонент отражения света; 4 - Устройство охлаждения; 5 - Герметизирующее устройство; 6 - Крепежный винт; 30 - Охлаждающая конструкция; 31 - Охлаждающая рама; 311 - Глухое отверстие; 32 - Термоэлектрический охладитель; 33 - Блок отвода тепла; 331 - Входное отверстие; 332 - Выходное отверстие; 34 - Контактное окно; 35 - Датчик контакта; 41 - Пространство для размещения; 40 - Несущая рама; 42 - Монтажный фланец; 421 - Резьбовое отверстие; 422 - Сквозное отверстие; 50 - Монтажное пространство.
Подробное описание проиллюстрированных вариантов осуществления
[0035] В вариантах осуществления в соответствии с настоящим изобретением предлагается модуль полупроводникового лазера, который может достигать значительного эффекта лечения, не причиняя никакой травмы телу пациента. Медицинское лечение, описанное в настоящем раскрытии, может включать, но не ограничивается этим, растворение жира, омоложение кожи и т.д. Описание приведено в вариантах осуществления согласно настоящему раскрытию, где в качестве примера используется неинвазивное растворение жира.
[0036] Принцип, лежащий в основе настоящего изобретения, заключается в следующем. В частности, используется полупроводниковый лазер с диапазоном длин волн 700 нм-1550 нм, в частности с длиной волны 1064 нм (эффект поглощения лазера с этой длиной волны жировыми тканями является оптимальным. Для других тканей может быть выбран полупроводниковый лазер с длиной волны соответствующей длине волны поглощения этих тканей). Исходя из того, что полупроводниковый лазер имеет большой угол дивергенции, жировая ткань тела человека прерывисто облучается в форме облучения световым пят-ном большой площади. В результате жировая ткань достигает температуры образования эмульсии, при которой жировая ткань разлагается, а затем поглощается и выводится из организма человека. Этим достигается эффект неинвазивного растворения жира.
[0037] На Фиг. 1 показано схематическое изображение, иллюстрирующее модуль 100 полупроводникового лазера, предлагаемый одним из вариантов осуществления согласно настоящему изобретению.
Фиг. 2 - схематическое изображение, иллюстрирующее структуру и соединения модуля 100 полупроводникового лазера, предлагаемого одним из вариантов осуществления согласно настоящему изобретению. Источник 1 излучения полупроводникового лазера с прямым выходом в вариантах осуществления согласно настоящему изобретению может представлять собой полупроводниковый лазер с одним или с несколькими стержнями, полупроводниковый лазер с одним или с несколькими излучателями или полупроводниковые лазеры других типов, включая, но не ограничиваясь этим, источник излучения полупроводникового лазера с торцевым излучением или источник излучения полупроводникового лазера с поверхностным излучением и так далее. Количество лазеров может быть один или несколько в соответствии с фактическими потребностями. Модуль 100 полупроводникового лазера в основном включает в себя источник 1 излучения полупроводникового лазера с прямым выходом, сконфигурированный для выполнения неинвазивной обработки путем излучения лазерного луча с углом дивергенции по быстрой оси от 0 до 8 0 градусов и углом дивергенции по медленной оси от 0 до 15 градусов (диапазон угла дивергенции быстрой оси и угла дивергенции медленной оси приведены здесь только для примера). Неинвазивное лечение может проводиться в форме экстракорпорального облучения.
[0038] Модуль 100 полупроводникового лазера дополнительно содержит устройство формирования луча. В частности, устройство формирования луча может включать в себя линзу 2 и компонент 3 отражения света. Линза 2 и компонент 3 отражения света последовательно расположены в направлении выхода света источника 1 излучения полупроводникового лазера с прямым выходом. Устройство формирования луча выполнено с возможностью гомогенизации и расширения лазера, испускаемого источником 1 излучения полупроводникового лазера с прямым выходом.
[0039] Здесь компонент 3 отражения света в основном используется для гомогенизации лазерного луча, исходящего от источника 1 излучения полупроводникового лазера с прямым выходом. Гомогенизация может включать в себя формирование лазерного луча, исходящего от источника 1 излучения полупроводникового лазера с прямым выходом, с гауссовым распределением интенсивности в лазерный луч с равномерным распределением интенсивности.
[0040] Линза 2 расположена между источником 1 излучения полупроводникового лазера с прямым выходом и компонентом 3 отражения света и сконфигурирована для расширения пучка по быстрой оси и/или медленной оси лазерного луча на выходе источника 1 излучения полупроводникового лазера с прямым выходом.
[0041] Следует отметить, что установка линзы 2 не является необходимой. Другими словами, когда источник 1 излучения полупроводникового лазера с прямым выходом является источником излучения полупроводникового лазера с поверхностным излучением, поскольку угол дивергенции по быстрой оси источника излучения полупроводникового лазера с поверхностным излучением идентичен его углу дивергенции по медленной оси, процесс расширения по быстрой оси и/или по медленной оси для лазерного луча может быть опущен. То есть в этом случае линза 2 может быть опущена.
[0042] В некоторых вариантах осуществления, когда источник 1 излучения полупроводникового лазера с прямым выходом является источником излучения полупроводникового лазера с торцевым излучением, линза 2 может устанавливаться для получения гомогенизированного светового пятна с определенными требованиями к размеру. Основная цель этого состоит в том, чтобы выполнить расширение луча по медленной оси лазерного луча на выходе источника излучения полупроводникового лазера с торцевым излучением для получения гомогенизированного светового пятна определенного размера. Если нет конкретных требований к размеру выходного гомогенизированного светового пятна, тогда линза 2 может быть опущена.
[0043] В практических применениях компонент 3 отражения света и линза 2 скрепляются вместе посредством крепежного винта б. Следует отметить, что линза 2 может быть одна или их может быть несколько. Конкретное количество может быть определено в соответствии с фактическими требованиями. Линза 2 может быть обычной линзой, такой как цилиндрическая линза, или также может быть дифракционным устройством или тому подобным. Любое устройство, которое может реализовать эффекты расширения луча для лазерного луча, должно быть включено в объем настоящего изобретения. Компонент 3 отражения света может включать в себя, но не ограничивается этим, любое оптическое устройство, которое может гомогенизировать лазерный луч, такое как отражающий рефлектор, отражающая чаша и т.д.
[0044] Компонент 3 отражения света может быть полым компонентом. Материал матрицы компонента 3 отражения света может включать, но не ограничивается этим, металл (например, нержавеющая сталь, никель), пластмассу и т.д. Внутренняя стенка компонента 3 отражения света может быть выполнена с возможностью отражать лазерный луч на внутренней стенке компонента отражения света таким образом, чтобы образовать гомогенизированный световой поток.
[0045] Как правило, внутренняя стенка компонента 3 отражения света может быть покрыта отражающей средой, которая может включать, но не ограничивается этим, один или несколько видов материалов среды, таких как металл (например, золото) и т.п., которые могут позволить свету отражаться.
[0046] Следует отметить, что, поскольку внутренняя стенка компонента отражения света, который изготовлен из некоторого матричного материала (такого как металл), имеет отражающие характеристики, нет необходимости наносить отражающую среду на внутреннюю часть компонента отражения света.
[0047] В некоторых вариантах осуществления поперечное сечение компонента 3 отражения света может быть квадратом, кругом или многоугольником и т.д. В компоненте отражения света 3 площадь поперечного сечения конца для ввода лазерного луча меньше или равна площади поперечного сечения конца для вывода лазерного луча.
Другими словами, апертура компонента 3 отражения света может постепенно увеличиваться от входного конца лазерного луча до выходного конца лазерного луча; в качестве альтернативы, она также может оставаться неизменной от входного конца лазерного луча до выходного конца лазера.
[0048] В некоторых вариантах осуществления модуль полупроводникового лазера может дополнительно включать в себя устройство 4 охлаждения, которое может представлять собой устройство охлаждения жидкостного типа, выполненное с возможностью отвода тепла от источника 1 излучения полупроводникового лазера с прямым выходом, чтобы гарантировать его нормальную и непрерывную работу.
[0049] В некоторых вариантах осуществления модуль полупроводникового лазера может дополнительно включать в себя герметизирующее устройство 5, которое в основном предназначено для герметизации и поддержки модуля полупроводникового лазера. В компоненте 3 отражения света может быть выполнено резьбовое отверстие для при-соединения и крепления компонента 3 отражения света к герметизирующему устройству 5.
[0050] Герметизирующее устройство 5 может представлять собой полый компонент в форме оболочки. В герметизирующем устройстве 5 может быть выполнено отверстие для выхода света с возможностью воздействия гомогенизированного и расширенного лазерного излучения на область, подлежащую обработке, в виде экстракорпорального облучения. На практике герметизирующее устройство 5 может быть изготовлено в различных формах в соответствии с требованиями. Следует отметить, что в случае неинвазивного растворения жира длина волны светового луча, излучаемого модулем 100 полупроводникового лазера, например, выбирается равной 10 64 нм.
[0051] Модуль 100 полупроводникового лазера, предлагаемый в вариантах осуществления согласно настоящему изобретению, может дополнительно включать в себя охлаждающую конструкцию 30, которая расположена на периферии устройства формирования луча и предназначена для охлаждения устройства формирования луча и для охлаждения участка кожи с повышенной температурой. Фиг. 3 - 6 - схематические изображения модуля 100 полупроводникового лазера, предлагаемого один из вариантов осуществления согласно настоящему раскрытию, рассматриваемого с четырех разных углов обзора. Охлаждающая конструкция 3 0 включает в себя охлаждающую раму 31, термоэлектрический охладитель 32 и блок 33 отвода тепла. Здесь блок 33 отвода тепла расположен на периферии устройства формирования луча. В частности, блок 33 отвода тепла может быть расположен на периферии компонента 3 отражения света. Охлаждающая рама 31 расположена на периферии блока 33 отвода тепла. Термоэлектрический охладитель 32 расположен между блоком 33 отвода тепла и охлаждающей рамой 31 и находится в контакте с блоком 33 отвода тепла и охлаждающей рамой 31. Блок 33 отвода тепла выполнен с возможностью охлаждения компонента 3 отражения света и термоэлектрического охладителя 32. Термоэлектрический охладитель 32 выполнен с возможностью охлаждения охлаждающей рамы 31.
[0052] Здесь контакты или соединения между охлаждающей рамой 31, термоэлектрическим охладителем 32 и блоком 33 отвода тепла могут быть следующими. Структура со сквозным отверстием может быть выполнена в охлаждающей раме 31. Структура с резьбовым отверстием может быть выполнена в блоке 33 отвода тепла. Термоэлектрический охладитель 32 зажимается между охлаждающей рамой 31 и блоком 33 отвода тепла, где холодная поверхность термоэлектрического охладителя 32 может находиться в контакте с охлаждающей рамой 31, в то время как горячая поверхность термоэлектрического охладителя 32 может контактировать с блоком 33 отвода тепла. Затем винт может быть вставлен через сквозное отверстие в охлаждающей раме 31 и через резьбовое отверстие в блоке 33 отвода тепла. Таким образом, достигаются контакты или соединения между тремя компонентами.
[0053] Охлаждающая рама 31 может быть соединена с контактным окном 34. Контактное окно 34 выполнено с возможностью контакта с кожей тела человека. С одной стороны, контактное окно 34 может выравнивать кожу, чтобы гарантировать полный контакт и равномерное облучение. С другой стороны, контактное окно 34 может охлаждать кожу с помощью охлаждающей рамы 31. Чтобы обеспечить быстрое охлаждение, материал контактного окна 34 должен иметь высокую теплопроводность. В некоторых вариантах осуществления контактное окно 34 может быть выполнено из сапфира.
[0054] В представленном варианте осуществления модуль 100 полупроводникового лазера может дополнительно включать в себя несущую раму 4 0 для крепления устройства формирования луча и охлаждающей конструкции 30. Здесь один конец несущей рамы 4 0 соединен с источником 1 излучения полупроводникового лазера с прямым выходом. Несущая рама 40 определяет пространство 41 для размещения. Пространство 41 для размещения может быть окружено самой несущей рамой 40. Пространство 41 для размещения выполнено с возможностью размещения устройства формирования луча. Например, отражающий рефлектор или отражающая чаша устройства формирования луча могут быть размещены в пространстве 41 для размещения.
[0055] Принцип работы охлаждающей конструкции 30, представленной здесь, заключается в следующем.
[0056] Блок 33 отвода тепла находится в контакте с устройством формирования луча и термоэлектрическим охладителем 32 для охлаждения устройства формирования луча света и термоэлектрического охладителя 32. Термоэлектрический охладитель 32 сконфигурирован для охлаждения охлаждающей рамы 31. Поскольку охлаждающая рама 31 непосредственно соединена с контактным окном 34, контактное окно 34 может быстро охлаждаться. Контактное окно 34 находится в контакте с кожей. Следовательно, кожа подлежащей обработке области может быстро охлаждаться.
[0057] В этом варианте осуществления способы охлаждения блока 33 отвода тепла не ограничены. В некоторых вариантах осуществления охлаждающий контур расположен в блоке 33 отвода тепла, который включает в себя входное отверстие 331 и выходное отверстие 332. Входное отверстие 331 соединено с выходным отверстием 332. Охлаждающий контур может достигать эффекта охлаждения посредством охлаждающего газа или жидкости. В некоторых вариантах осуществления контур охлаждения выполняет охлаждение путем ввода охлаждающей жидкости. Входное отверстие 331 выполнено с возможностью ввода охлаждающей жидкости. Выходное отверстие 332 выполнено с возможностью вывода охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость поступает в контур охлаждения через входное отверстие 331, отводя тепло от блока 33 отвода тепла, а затем вытекает из контура охлаждения через выходное отверстие 332, тем самым достигается эффект охлаждения. Чтобы усилить теплоотводный эффект блока 33 отвода тепла так, чтобы блок 33 отвода тепла мог бы легче охлаждаться, для блока 33 отвода тепла могут быть выбраны материалы с высокой теплопроводностью. Следует отметить, что в этом варианте осуществления расположение и количество входных отверстий 331 и выходных отверстий 332 блока 33 отвода тепла не ограничены. Вышеприведенное описание предназначено исключительно для иллюстрации и пояснения.
[0058] Охлаждающая рама 31 установлена на несущей раме 40. Другой конец несущей рамы 4 0 может проходить наружу, образуя монтажный фланец 42, а охлаждающая рама 31 устанавливается на монтажном фланце 42. Например, резьбовое отверстие 421 может быть определено в монтажном фланце 42, а охлаждающая рама 31 может быть прикреплена к монтажному фланцу 42 посредством контакта болта и резьбового отверстия 421.
[0059] Монтажное пространство 50 может быть окружено монтажным фланцем 42, охлаждающей рамой 31 и устройством формирования луча. Монтажное пространство 50 выполнено с возможностью установки блока 33 отвода тепла. Понятно, что количество монтажных пространств 50 может быть больше одного. Например, количество блоков 33 отвода тепла может быть равно двум; количество монтажных пространств 50 может быть равно двум, и каждое монтажное пространство 50 может содержать блок 33 отвода тепла. Блок 33 отвода тепла устанавливается в монтажном пространстве 50, полностью используя пространство. Разумная компоновка обеспечивает небольшой объем головки лазерной обработки, что удобно для работы.
[0060] Сквозное отверстие 422 может быть определено в монтаж-ном фланце 42, напротив входного отверстия 331 и выходного отверстия 332 блока 33 отвода тепла, таким образом обеспечивая удобство для входного отверстия 331 и выходного отверстия 332 сообщаться через сквозное отверстие 422, и для удобства подсоединения трубопроводов для транспортировки охлаждающей жидкости. Является очевидным что, количество сквозных отверстий 422 не ограничено в этом варианте осуществления; количество сквозных отверстий 422 согласуется с количеством входных отверстий 331 и выходных отверстий 332.
[0061] Кроме того, на охлаждающей раме 31 расположен датчик температуры (на чертеже не показан). Датчик температуры сконфигурирован для измерения температуры охлаждающей рамы 31 и передачи информации об измеренной температуре в систему управления. Система управления может представлять собой систему управления модуля 100 полупроводникового лазера, так что система управления может регулировать степень охлаждения термоэлектрического охладителя 32 в соответствии с информацией о температуре. Например, когда темпера-тура термоэлектрического охладителя 32 слишком низкая, степень охлаждения блока 33 отвода тепла может быть уменьшена, так что температура термоэлектрического охладителя 32 будет контролироваться до повышения. Датчик температуры может быть расположен внутри той части охлаждающей рамы 31, которая контактирует с кожей.
[0062] Кроме того, датчик 35 контакта расположен в контактном окне 34 и сконфигурирован для определения степени контакта между контактным окном 34 и кожей тела пациента, чтобы определять, находится ли обрабатывающая головка в плотном контакте с кожей тела человека. В частности, глухое отверстие 311 определено в охлаждающей раме 31. Датчик 35 контакта расположен внутри глухого отверстия 311. Тем не менее расположение и количество глухих отверстий 311 не ограничены в этом варианте осуществления.
[0063] Таким образом, модуль полупроводникового лазера, предлагаемый вариантами осуществления согласно настоящему изобретению, в основном включает в себя источник излучения полупроводникового лазера с прямым выходом, устройство формирования луча, охлаждающую конструкцию и т.д. Устройство формирования луча расположено в направлении выхода света от источника излучения полупроводникового лазера с прямым выходом. Охлаждающее конструкция включает в себя охлаждающую раму, термоэлектрический охладитель и блок отвода тепла. Блок отвода тепла расположен на периферии устройства формирования луча и предназначен для охлаждения охлаждающей рамы через термоэлектрический охладитель, для охлаждения контактного окна, которое находится в контакте с кожей. Модуль полупроводникового лазера, предлагаемый вариантами осуществления согласно настоящему изобретению, полностью учитывает эффективное использование пространства, тем самым уменьшая объем головки для лазерной обработки, благодаря конструкции и положению блока отвода тепла, термоэлектрического охладителя, и охлаждающей рамы. Это решает проблему локального повышения температуры кожи в процессе лазерной терапии, тем самым улучшая ощущения пользователя.
[0064] Кроме того, датчик температуры расположен на охлаждающей раме и может контролировать температуру охлаждающей рамы в режиме реального времени. Контролируемая температура подается в систему управления, которая в ответ регулирует степень охлаждения термоэлектрического охладителя в соответствии с обратной связью. Таким образом, достигается точное регулирование температуры в ре-жиме реального времени.
[0065] Кроме того, варианты осуществления согласно настоящему изобретению дополнительно предлагают способ неинвазивного лечения с использованием полупроводникового лазера с прямым выходом. Полупроводниковый лазер с прямым выходом включает в себя модуль полупроводникового лазера, описанный в вышеупомянутых вариантах осуществления. Способ включает в себя следующие операции, которые начинаются с этапа S1.
[0066] На этапе S1 в качестве источника излучения используется полупроводниковый лазер с прямым выходом, где длина волны лазера соответствует длине волны поглощения тканей обрабатываемой области.
[0067] Здесь, источник излучения полупроводникового лазера с прямым выходом может излучать лазерный луч с определенным углом дивергенции. Например, угол дивергенции по быстрой оси лазерного луча может лежать в диапазоне 0-80 градусов, тогда как угол дивергенции по медленной оси лазерного луча может лежать в диапазоне 0-15 градусов (диапазон угла дивергенции по быстрой оси и диапазон угла дивергенции по медленной оси приведены только для иллюстрации и не предназначены для ограничения объема изобретения).
[00 68] Кроме того, «полупроводниковый лазер с прямым выходом», описанный в вариантах осуществления согласно настоящему изобретению, может включать в себя, но не ограничивается ими, источник излучения полупроводникового лазера с торцевым излучением, источник излучения полупроводникового лазера с поверхностным излучением и т.п. Затем способ может перейти к этапу S2.
[0069] На этапе S2 лазер применяется к области, подлежащей лечению, в форме экстракорпорального облучения для осуществления неинвазивного лечения.
[0070] Вышеприведенное описание изображает только некоторые предпочтительные варианты осуществления согласно настоящему изобретению и не предназначено для ограничения объема защиты настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что в настоящее изобретение могут быть внесены различные модификации и изменения. Любые модификации, эквивалентные замены или усовершенствования и т.д., не выходящие за пределы сущности и принципа настоящего изобретения, должны попадать в объем защиты настоящего изобретения.
[0071] Промышленное применение настоящего изобретения. Изобретение может обеспечить превосходный эффект лазерного лечения, не причиняя вреда организму пациента. Неинвазивное лечение достигается при низких производственных затратах.
1. Модуль полупроводникового лазера, содержащий:
источник излучения в виде полупроводникового лазера с прямым выходом; а также
устройство формирования луча, расположенное в направлении выхода света из источника излучения в виде полупроводникового лазера с прямым выходом, при этом устройство формирования луча содержит компонент отражения света, выполненный с возможностью гомогенизации лазерного луча на выходе источника излучения в виде полупроводникового лазера с прямым выходом,
при этом компонент отражения света представляет собой полый компонент, материал матрицы которого содержит металл или пластмассу, а внутренняя стенка компонента отражения света выполнена так, чтобы позволить лазерному лучу отражаться от нее для формирования равномерного пучка света,
причем поперечное сечение компонента отражения света является квадратом, окружностью или многоугольником, при этом в компоненте отражения света площадь поперечного сечения конца для ввода лазерного луча меньше или равна площади поперечного сечения конца для вывода лазерного луча.
2. Модуль полупроводникового лазера по п.1, в котором устройство формирования луча дополнительно содержит линзу, которая расположена между источником излучения в виде полупроводникового лазера с прямым выходом и компонентом отражения света, и которая сконфигурирована для выполнения расширения пучка по быстрой оси и/или по медленной оси для лазерного луча на выходе источника излучения в виде полупроводникового лазера с прямым выходом.
3. Модуль полупроводникового лазера по п.1, в котором внутренняя стенка компонента отражения света покрыта отражающей средой, которая содержит металл.
4. Модуль полупроводникового лазера по п.2, который содержит одну или более линз, а компонент отражения света представляет собой отражающую чашу или отражающий рефлектор.
5. Модуль полупроводникового лазера по п.1, дополнительно содержащий охлаждающую конструкцию, расположенную вдоль периферии компонента отражения света, причем охлаждающая конструкция содержит охлаждающую раму, термоэлектрический охладитель и блок отвода тепла;
при этом блок отвода тепла расположен на периферии компонента отражения света и выполнен с возможностью охлаждения компонента отражения света и термоэлектрического охладителя; термоэлектрический охладитель выполнен с возможностью охлаждения охлаждающей рамы; охлаждающая рама расположена на периферии блока отвода тепла; а термоэлектрический охладитель расположен между блоком отвода тепла и охлаждающей рамой и находится в контакте как с блоком отвода тепла, так и с охлаждающей рамой.
6. Модуль полупроводникового лазера по п.5, в котором датчик температуры расположен внутри охлаждающей рамы и сконфигурирован для считывания информации о температуре охлаждающей рамы и передачи информации об измеренной температуре в систему управления, которая сконфигурирована для регулировки степени охлаждения термоэлектрического охладителя в соответствии с информацией о температуре.
7. Модуль полупроводникового лазера по п.5, в котором охлаждающая рама снабжена контактным окном, предназначенным для контакта и охлаждения кожи, причем охлаждающая рама сконфигурирована для охлаждения контактного окна, а контактное окно снабжено датчиком контакта, сконфигурированным для измерения степени контакта между контактным окном и кожей.
8. Модуль полупроводникового лазера по п.5, дополнительно содержащий несущую раму, один конец которой соединен с источником излучения в виде полупроводникового лазера с прямым выходом, при этом несущая рама определяет пространство для размещения устройства формирования луча.
9. Модуль полупроводникового лазера по п.8, в котором другой конец несущей рамы проходит наружу, образуя монтажный фланец, и охлаждающая рама расположена на монтажном фланце, причем монтажный фланец, охлаждающая рама и компонент отражения света охватывают друг друга, ограничивая монтажное пространство, предназначенное для монтажа блока отвода тепла.
10. Модуль полупроводникового лазера по п.9, в котором блок отвода тепла содержит контур охлаждения, причем контур охлаждения имеет входное отверстие и выходное отверстие; монтажный фланец имеет сквозное отверстие, и входное отверстие и выходное отверстие сообщаются через это сквозное отверстие; контур охлаждения представляет собой контур жидкостного охлаждения, входное отверстие выполнено с возможностью ввода охлаждающей жидкости, и выходное отверстие выполнено с возможностью вывода охлаждающей жидкости.
11. Модуль полупроводникового лазера по любому из пп.1-10, дополнительно содержащий герметизирующее устройство, выполненное с возможностью герметизации и поддержки модуля полупроводникового лазера.
12. Модуль полупроводникового лазера по п.11, в котором герметизирующее устройство представляет собой компонент в виде полой оболочки, который также определяет выходное отверстие для света, причем выходное отверстие для света выполнено с возможностью подачи лазерного луча, который был гомогенизирован, на область, подлежащую обработке, в форме экстракорпорального облучения.
13. Способ неинвазивного лечения, в котором используется полупроводниковый лазер с прямым выходом, содержащий модуль полупроводникового лазера по любому из пп.1-12, причем способ включает:
использование полупроводникового лазера с прямым выходом в качестве источника излучения, причем длина волны лазера, излучаемого источником излучения, соответствует длине волны поглощения ткани в подлежащей обработке области; и
применение лазера к области, подлежащей лечению, в форме экстракорпорального облучения для проведения неинвазивного лечения.
