一種基于led光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于LED光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置，其特征在于，包括LED光源模組、準(zhǔn)直透鏡和復(fù)眼透鏡陣列，所述的LED光源模組上設(shè)置有多個LED發(fā)光芯片，所述的多個LED發(fā)光芯片的前部均封裝有準(zhǔn)直透鏡，且所述的多個LED發(fā)光芯片由等量多個控制電極控制，而所述的復(fù)眼透鏡陣列則設(shè)置在所述的準(zhǔn)直透鏡的前部。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)照明靶面的均勻、高效照明和高效治療，與普通光源直射式方式相比，大大提高了照射均勻度，降低了局部光強(qiáng)過大可能帶來的光損傷，提高了治療效果。
【專利說明】—種基于LED光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種醫(yī)療裝置，尤其是涉及一種用于新生兒膽紅素代謝異常，弓丨起血中膽紅素水平升高的新生兒黃疸的治療裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]新生兒黃疸是指新生兒期，由于肝臟發(fā)育功能性不全，對膽紅素?cái)z取量不足，引發(fā)血液未結(jié)合膽紅素的異常升高，從而導(dǎo)致嬰兒皮膚、黏膜及全身其它組織黃染的臨床現(xiàn)象。黃疸是新生兒時(shí)期的常見病，約50%的足月兒和80%的早產(chǎn)兒出現(xiàn)不同程度的黃疸。黃疸誘發(fā)的膽紅素腦病嚴(yán)重威脅新生兒的生命和健康，病死率高，有50%_75%的患兒死于急性期，幸存者約75%_90%患有嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥，是人類智能落后、視覺異常、聽力障礙的重要原因。
[0003]新生兒黃疸的治療方法有藥物療法、換血療法、光照療法、高壓氧療法、基因療法和酶學(xué)療法等，其中，光照療法以其療效好、毒副作用輕等特點(diǎn)成為目前臨床上應(yīng)用黃疸治療的推薦方法。
[0004]黃疸光療通過光源發(fā)出特定波段光能量作用于膽紅素，產(chǎn)生光化學(xué)作用從而使得膽紅素的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和排泄途徑發(fā)生改變，從而產(chǎn)生療效。光療應(yīng)用于新生兒黃疸治療已有半個世紀(jì)并廣泛應(yīng)用于臨床，日光、冷白光、藍(lán)光燈、鹵素?zé)舻榷喾N光源均有涉及。
[0005]按照光源性質(zhì)的不同，新生兒黃疸光療儀大體可分為:熒光燈光療儀、鹵素?zé)艄獐焹x和新型LED光療儀。其中熒光燈光療儀是目前國內(nèi)黃疸治療最常用的一類光療儀，但其光源具有發(fā)光光譜范圍較寬，有效波長能量利用率較低，從而導(dǎo)致療效降低等問題，目前已漸漸被其它類型的光療儀所取代。齒素?zé)艄獐焹x，通過濾光片實(shí)現(xiàn)特定波長光的輸出，由于濾除了大部分光能量，具有功率大，能量利用率低等問題，而且鹵素?zé)舭l(fā)光強(qiáng)度高，其輸出的光照強(qiáng)度通常很大，容易造成光損傷。LED光療儀采用發(fā)光波段較窄的LED光源，可實(shí)現(xiàn)聞效照明和聞效治療，是國內(nèi)外近年研究的重點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種照明均勻、照射均勻度高，治療效果好的基于LED光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種基于LED光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置，其特征在于，包括LED光源模組、準(zhǔn)直透鏡和復(fù)眼透鏡陣列，所述的LED光源模組上設(shè)置有多個LED發(fā)光芯片，所述的多個LED發(fā)光芯片的前部均封裝有準(zhǔn)直透鏡，且所述的多個LED發(fā)光芯片由等量多個控制電極控制，即每個控制電極單獨(dú)控制與其對應(yīng)的LED發(fā)光芯片，而所述的復(fù)眼透鏡陣列則設(shè)置在所述的準(zhǔn)直透鏡的前部，經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡入射到復(fù)眼透鏡的光束近似為準(zhǔn)直光。
[0009]上述LED發(fā)光芯片發(fā)射的特定波長的LED光，經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后，通過復(fù)眼透鏡陣列后在目標(biāo)靶面形成均勻照射光斑。[0010]進(jìn)一步，上述的LED發(fā)光芯片為具有相同或不同中心波長的芯片，不同LED發(fā)光芯片可以分別控制獨(dú)立發(fā)射不同中心波長光能量，可以發(fā)射出相同或不同波長的光能力。
[0011]且所述的準(zhǔn)直透鏡為一截面為T形的倒三角錐體，其中心為實(shí)體結(jié)構(gòu)，所述的準(zhǔn)直透鏡的底部設(shè)置有透鏡孔，所述的透鏡孔與LED芯片對應(yīng)設(shè)置。且所述的準(zhǔn)直透鏡的材料為PMMA、玻璃或其它透鏡光學(xué)材料。
[0012]此外，所述的準(zhǔn)直透鏡的側(cè)壁剖面為直線或曲線。出射面為平面或球冠型突出結(jié)構(gòu)。
[0013]而上述的復(fù)眼透鏡陣列包括多個復(fù)眼透鏡單元，所述的多個復(fù)眼透鏡單元以矩陣的方式排列。
[0014]更進(jìn)一步，所述的復(fù)眼透鏡單元為單面復(fù)眼透鏡單元或雙面復(fù)眼透鏡單元，所述的單面復(fù)眼透鏡單元的其中一面為平面，另一面為球面或自由曲面，而所述的雙面復(fù)眼透鏡單元的兩面均為球面或自由曲面。
[0015]當(dāng)為單面復(fù)眼透鏡單元時(shí)，所述的復(fù)眼透鏡陣列包括第一復(fù)眼透鏡和第二復(fù)眼透鏡，所述的第一復(fù)眼透鏡和第二復(fù)眼透鏡為同心結(jié)構(gòu)，其中，所述的第一復(fù)眼透鏡中每個復(fù)眼透鏡單元的焦點(diǎn)，落在第二復(fù)眼透鏡中每個復(fù)眼透鏡單元的入射面處，即第二復(fù)眼透鏡位置落在第一復(fù)眼透鏡焦點(diǎn)處附近。
[0016]且所述的復(fù)眼透鏡單元的長寬比為1-5:1，其中，所述復(fù)眼透鏡陣列的復(fù)眼透鏡單元的尺寸長寬比根據(jù)目標(biāo)照明靶面長寬比設(shè)置。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果 是:(I)本實(shí)用新型采用了可實(shí)現(xiàn)特定有效波長切換的大功率LED光源模組，針對有效波長選擇特定芯片實(shí)現(xiàn)特定波段光激發(fā)，可以方便選擇治療波長和照射照度；
[0018](2)本實(shí)用新型所采用的高亮度LED光源模組，發(fā)光波段較窄，光能量主要集中在有效波長范圍內(nèi)，與傳統(tǒng)寬波段光源相比，較小功率下就可以實(shí)現(xiàn)較高的有效光照強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了低能耗高光照強(qiáng)度；
[0019](3)本實(shí)用新型采用了復(fù)眼透鏡陣列實(shí)現(xiàn)目標(biāo)照明靶面的均勻照明，與傳統(tǒng)熒光燈直射式相比，大大提高了照明均勻度，降低了局部光強(qiáng)過大可能帶來的光損傷，提高了治療效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型所述的LED光源模組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型所述的準(zhǔn)直透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為本實(shí)用新型所述的復(fù)眼透鏡單元的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為本實(shí)用新型所述的復(fù)眼透鏡單元的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中主要附圖標(biāo)記含義為:
[0026]2、LED光源模組 21、LED發(fā)光芯片 22、控制電極
[0027]3、準(zhǔn)直透鏡 31、透鏡孔32、側(cè)壁剖面33、出射面
[0028]4、第一復(fù)眼透鏡5、第二復(fù)眼透鏡 6、目標(biāo)靶面?！揪唧w實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型進(jìn)行具體的介紹。
[0030]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]如圖1所示:基于LED光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置，包括LED光源模組2、準(zhǔn)直透鏡3和復(fù)眼透鏡陣列，所述的散熱基板I上固定有多個LED光源模組2，所述的LED光源模組2上設(shè)置有具有多個LED發(fā)光芯片21，所述的多個LED發(fā)光芯片21的前部均封裝有準(zhǔn)直透鏡3，其中，所述的多個LED發(fā)光芯片21由等量多個控制電極22控制，即每個控制電極22單獨(dú)控制與其對應(yīng)的LED發(fā)光芯片21，而所述的復(fù)眼透鏡陣列設(shè)置在所述的準(zhǔn)直透鏡3的前部，經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡3入射到復(fù)眼透鏡的光束近似為準(zhǔn)直光。
[0032]其中每個高亮度的LED光源模組2均可以實(shí)現(xiàn)多個不同治療波長的選擇性發(fā)射，多個LED光源模組2的發(fā)光強(qiáng)度和相對位置根據(jù)目標(biāo)靶面6與光源的距離，以及目標(biāo)靶面6的尺寸確定，保證所有LED光源模組2發(fā)出的光，通過準(zhǔn)直透鏡3在目標(biāo)靶面上疊加，形成均勻照明。
[0033]而在本實(shí)施例中，所述的復(fù)眼透鏡陣列包括第一復(fù)眼透鏡4和第二復(fù)眼透鏡5，所述的第一復(fù)眼透鏡4和第二復(fù)眼透鏡5為同心結(jié)構(gòu)，其中，所述的第一復(fù)眼透鏡4中每個復(fù)眼透鏡單元的焦點(diǎn)，落在第二復(fù)眼透鏡5中每個復(fù)眼透鏡單元的入射面處，即第二復(fù)眼透鏡5位置落在第一復(fù)眼透鏡4焦點(diǎn)處附近.且在本實(shí)施方式中，所述的復(fù)眼透鏡單元為單面復(fù)眼透鏡單元。當(dāng)然，所述的復(fù)眼透鏡單元也可以為雙面復(fù)眼透鏡單元。當(dāng)為雙面復(fù)眼透鏡單元時(shí)，所述的復(fù)眼透鏡陣列只有一個即可，即通過多個雙面復(fù)眼透鏡單元以矩陣的方式排列構(gòu)成。
[0034]此種結(jié)構(gòu)的基于LED光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置，所述的LED芯片21發(fā)出的光，首先耦合到準(zhǔn)直透鏡3中，經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡3準(zhǔn)直出射，一般應(yīng)該控制出射光的發(fā)散全角在10度以內(nèi)，從準(zhǔn)直透鏡3出射的光，首先通過第一復(fù)眼透鏡4將光束分割為以每個復(fù)眼透鏡單元為中心的多個小尺寸光束，每個小尺寸范圍內(nèi)，光束均勻性得到提高；第一復(fù)眼透鏡4與第二復(fù)眼透鏡5為同心結(jié)構(gòu)，第一復(fù)眼透鏡4中每個復(fù)眼透鏡單元的焦點(diǎn)，落在第二復(fù)眼透鏡5中每個復(fù)眼透鏡單元入射面處，第二復(fù)眼透，5在對光束進(jìn)行整形和均勻化后，將第一復(fù)眼透鏡4中分割的多個小尺寸光束，擴(kuò)束疊加成像于照明靶面6上，等效于以第一復(fù)眼透鏡4中每個復(fù)眼透鏡單元為中心的多個光源，同時(shí)對目標(biāo)靶面6進(jìn)行照明，多個光源照度的互補(bǔ)性大大提高了整體照度均勻性，從而得到高效的光照均勻性。
[0035]圖2為本實(shí)用新型所述的LED光源模組的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]如圖2所示:R+、R-、W+、W-、G+、G-、B+、B-分別為4個方形LED芯片21的控制電極22，每一對正負(fù)的控制電極22控制一個LED芯片21，可以通過控制電極22所連接的電路是否導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)不同LED芯片21的獨(dú)立控制發(fā)光，四個方形LED芯片21，可以為四個相同中心波長的芯片并列設(shè)置，也可以為不同中心波長的芯片，通過電路控制，分別發(fā)光，可以發(fā)射出相同或不同波長的光能力，實(shí)現(xiàn)不同中心波長的光照射，圖中LED芯片21數(shù)目和控制電極22的數(shù)目可以根據(jù)需要改變，可以增加控制電極22的數(shù)目和LED芯片21的數(shù)目，實(shí)現(xiàn)更多波長的光發(fā)射。
[0037]圖3為本實(shí)用新型所述的準(zhǔn)直透鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]如圖3所示:在上述的實(shí)施例中，所述的準(zhǔn)直透鏡3為一截面為T形的倒三角錐體，其中心為實(shí)體結(jié)構(gòu)，所述的準(zhǔn)直透鏡3的底部設(shè)置有透鏡孔31，所述的透鏡孔31與LED芯片21對應(yīng)設(shè)置，即其可嵌入LED芯片21。且所述的準(zhǔn)直透鏡3的材料為PMMA。當(dāng)然，其材料也可以為玻璃或其它透鏡光學(xué)材料。此外，所述的準(zhǔn)直透鏡3的側(cè)壁面32為直線，當(dāng)然，其也可以為曲線。而出射面33則為平面，同樣，其也可以為球冠型突出結(jié)構(gòu)。從高亮度的LED光源模組2發(fā)射的光能量，首先入射到透鏡孔31，經(jīng)透鏡孔31折射后，射向側(cè)壁剖面32，在側(cè)壁剖面上，大部分光線發(fā)生全反射，然后經(jīng)準(zhǔn)直透鏡3的出射面33出射，準(zhǔn)直透鏡3側(cè)壁剖面32為直線或曲線，根據(jù)所需出射光束的發(fā)散角設(shè)計(jì)，而所述出射面33則為平面或球冠型突出結(jié)構(gòu)，球冠形結(jié)構(gòu)可以對出射光線進(jìn)行進(jìn)一步準(zhǔn)直和聚焦。
[0039]圖4為本實(shí)用新型所述的復(fù)眼透鏡單元的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型所述的復(fù)眼透鏡單元的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖
[0040]如圖4和圖5所示:上述的復(fù)眼透鏡陣列包括多個復(fù)眼透鏡單元，所述的多個復(fù)眼透鏡單元以矩陣的方式排列。且，所述的復(fù)眼透鏡單元為單面復(fù)眼透鏡單元或雙面復(fù)眼透鏡單元，在上述的實(shí)施例中，為單面復(fù)眼透鏡單元，所述的單面復(fù)眼透鏡單元的其中一面為平面，另一面為自由曲面，自由曲面可有效減小像差的影響，實(shí)現(xiàn)更好的勻光效果，當(dāng)然也可以為球面，除此之外，還可以采用雙面復(fù)眼透鏡，即復(fù)眼透鏡陣列的兩個面均為復(fù)眼透鏡單元的球面或自由曲面陣列。
[0041]此外，所述的復(fù)眼透鏡單元的長寬比為1-5:1，其中，所述復(fù)眼透鏡陣列的復(fù)眼透鏡單元的尺寸長寬比根據(jù)目標(biāo)照明靶面長寬比設(shè)置。
[0042]本實(shí)用新型按照上述實(shí)施例進(jìn)行了說明應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不以任何形式限定本實(shí)用新型，凡采用等同替換或等效變換方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于LED光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置，其特征在于，包括LED光源模組、準(zhǔn)直透鏡和復(fù)眼透鏡陣列，所述的LED光源模組上設(shè)置有多個LED發(fā)光芯片，所述的多個LED發(fā)光芯片的前部均封裝有準(zhǔn)直透鏡，且所述的多個LED發(fā)光芯片由等量多個控制電極控制，而所述的復(fù)眼透鏡陣列則設(shè)置在所述的準(zhǔn)直透鏡的前部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LED光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置，其特征在于，所述的LED發(fā)光芯片為具有相同或不同中心波長的芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于LED光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置，其特征在于，所述的準(zhǔn)直透鏡為一截面為T形的倒三角錐體，其中心為實(shí)體結(jié)構(gòu)，且所述的準(zhǔn)直透鏡的底部還設(shè)置有透鏡孔，所述的透鏡孔與LED芯片對應(yīng)設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于LED光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置，其特征在于，所述的準(zhǔn)直透鏡的材料為PMMA、玻璃或其它透鏡光學(xué)材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于LED光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置，其特征在于，所述的準(zhǔn)直透鏡的側(cè)壁剖面為直線或曲線。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于LED光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置，其特征在于，所述的準(zhǔn)直透鏡的出射面為平面或球冠型突出結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LED光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置，其特征在于，所述的復(fù)眼透鏡陣列包括多個復(fù)眼透鏡單元，所述的多個復(fù)眼透鏡單元以矩陣的方式排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于LED光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置，其特征在于，所述的復(fù)眼透鏡單元為單面復(fù)眼透鏡單元或雙面復(fù)眼透鏡單元，所述的單面復(fù)眼透鏡單元的其中一面為平面，另一面為球面或自由曲面，而所述的雙面復(fù)眼透鏡單元的兩面均為球面或自由曲面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于LED光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置，其特征在于，所述的復(fù)眼透鏡陣列包括第一復(fù)眼透鏡和第二復(fù)眼透鏡，所述的第一復(fù)眼透鏡和第二復(fù)眼透鏡為同心結(jié)構(gòu)，其中，所述的第一復(fù)眼透鏡中每個復(fù)眼透鏡單元的焦點(diǎn)，落在第二復(fù)眼透鏡中每個復(fù)眼透鏡單元的入射面處。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于LED光源的新生兒黃疸治療儀光學(xué)裝置，其特征在于，所述的復(fù)眼透鏡單元的長寬比為1-5:1。
【文檔編號】A61N5/06GK203663255SQ201320813311
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】楊西斌, 高靜, 熊大曦, 武曉東, 朱劍鋒, 張龍 申請人:中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所