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阿拉维斯vs维戈塞尔塔: 牙科半導體激光治療儀.pdf

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牙科 半導體 激光治療
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摘要
申請專利號:

CN201310182926.2

申請日:

2013.05.16

公開號:

CN103239293B

公開日:

2015.01.14

當前法律狀態:

有效性:

法律詳情: 授權|||著錄事項變更IPC(主分類):A61B 18/22變更事項:申請人變更前:頂信光電(上海)有限公司變更后:上海頂信醫療設備股份有限公司變更事項:地址變更前:200033 上海市普陀區真南路928弄128號3樓變更后:200033 上海市普陀區真南路928弄128號3樓|||實質審查的生效IPC(主分類):A61B 18/22申請日:20130516|||公開
IPC分類號: A61B18/22 主分類號: A61B18/22
申請人: 上海頂信醫療設備股份有限公司
發明人: 丁衛軍
地址: 200033 上海市普陀區真南路928弄128號3樓
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310182926.2

授權公告號:

103239293B|||||||||

法律狀態公告日:

2015.01.14|||2014.10.22|||2013.09.11|||2013.08.14

法律狀態類型:

授權|||著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供一種牙科半導體激光治療儀,包括:微型電源,激光發生器,具有風冷式散熱模組和半導體制冷單元的制冷系統,觸控顯示單元,具有方案生成單元、通信單元、激光功率調節單元的中央控制???,存儲單元,腳踏開關,以及激光筆。相較于現有技術,本發明獨創地采用微型電源、全新的制冷系統、無線雙收發技術等,實現了牙科治療儀在結構上的精致和體積上的微小型化,適合移動、攜帶,實現了在操作上的便利性和治療輸出上的穩定、安全性,確保了操作者和患者的安全。

權利要求書

權利要求書
1.   一種牙科半導體激光治療儀,其特征在于,包括:
微型電源,用于對外接的交流電進行整流、濾波、紋波處理后輸出符合功率閾值要求的直流電流;
激光發生器,用以在接收到觸發信號時依據所述微型電源輸出的直流電流產生波長為808nm或980nm且連續激光束或頻率為1~25KHz可調的脈沖激光束;
制冷系統,對應所述激光發生器設置,包括用于對所述激光發射器散熱的半導體制冷單元和風冷式散熱模組;
觸控顯示單元,用于顯示相關的系統參數信息、治療方案及控制指令的界面,并在檢測到相應的設置和/或操控的操作之后發出執行和/或更新請求;
中央控制???,包括:用于依據所述更新請求創建或更新治療方案的方案生成單元;用以建立近距離無線通信的通信單元;用于依據所述執行請求輸出波長為808nm或980nm且連續激光束或頻率為1~25KHz可調的脈沖激光束的執行單元;以及功率監控單元;所述功率監控單元實時量測所述微型電源輸出的直流電流,并與預設的輸出功率閾值相比較,在不符合功率閾值要求時輸出功率預警信號;所述治療方案中包含方案參數;
存儲單元,用于存儲系統參數信息和治療方案;
腳踏開關,與所述無線通信單元建立近距離無線通信,用于通過所述中央控制??櫸⒊齟シ⑿藕鷗黽す夥⑸?;
激光筆,通過光纖與所述激光發生器相連,用于將所述激光發生器輸出的激光束照射至待操作區域。

2.   如權利要求1所述的牙科半導體激光治療儀,其特征在于,所述微型電源接收外接的交流輸入,并提取所述交流輸入中的有用信號進行單向整流,對整流后的信號進行濾波和紋波處理,將濾波和紋波處理后的信號傳輸至所述中央控制??楸冉?,并依據采樣電流計算出實際輸出功率將其與預設的輸出功率閾值相比較,在不符合功率閾值要求時輸出功率預警信號。

3.   如權利要求1所述的牙科半導體激光治療儀,其特征在于,所述微型電源還包括電池以及與所述電池連接用于檢測所述電池的當前電量的電源檢測單元;所述電源檢測單元在檢測到所述電池的當前電量小于預設值的情形下通過所述中央控制??櫚南蛩齟タ叵允鏡ピ⒊齦婢畔?。

4.   如權利要求1所述的牙科半導體激光治療儀,其特征在于,所述風冷式散熱模組包括:嵌入于所述激光發生器的底座中的金屬導熱管,所述金屬導熱管還與外部導熱件相通,形成熱量由所述激光發生器依序傳向所述底座、所述金屬導熱管、所述外部導熱件的正向的送熱路徑;設置在所述底座一側的散熱風扇,用于增強所述激光發生器的底座、所述金屬導熱管以及所述外部導熱件之間的對流,加速熱量的傳送。

5.   如權利要求1或4所述的牙科半導體激光治療儀,其特征在于,所述半導體制冷單元根據所述激光發生器的輸出反饋而自適應地調整輸出功率,所述激光發生器的輸出大小由所述中央控制??楦菟齟媧⒌ピ械納柚蒙璞覆問迪至傻魘嬌刂?;當所述激光發生器所反饋的輸出變大時,則由所述中央控制??榭刂撲靄氳繼逯評淶ピ齟笫涑齬β?;當所述激光發生器所反饋的輸出值變小時,則由所述中央控制??榭刂撲靄氳繼逯評淶ピ跣∈涑齬β?。

6.   如權利要求1所述的牙科半導體激光治療儀,其特征在于,所述通信單元與所述腳踏開關通過通信握手實現雙收發通信,所述通信單元在開機進入時執行腳踏開關搜索,在搜索到所述腳踏開關后向其發送一個對接請求信號,并在接收到與所述對接請求信號相對應的一個對接應答信號時,與所述腳踏開關建立無線通信連接,并藉由所述觸控顯示單元顯示操作界面;反之,若所述通信單元收到不到所述對接應答信號或接收到的信號不是所述對接應答信號,則藉由所述觸控顯示單元顯示異常報告,禁止進入操作界面。

7.   如權利要求6所述的牙科半導體激光治療儀,其特征在于,所述腳踏開關與所述通信單元通過通信握手實現雙收發通信,所述腳踏開關上電后實時偵測對接請求信號,并在接收到所述對接請求信號后對其進行解碼,在解碼后確定為對接請求信號時發送與所述對接請求信號相對應的一個對接應答信號給所述通信單元;所述腳踏開關與所述通信單元通過通信握手后,可向所述通信單元發送操作信號。

8.   如權利要求1所述的牙科半導體激光治療儀,其特征在于,所述方案生成單元用于依據所述更新請求創建或更新治療方案,具體為接收到創建或更新請求時,藉由所述觸控顯示單元提供參數輸入界面,并依據所述觸控顯示單元響應輸入的參數創建或更新治療方案,并將該治療方案存儲至所述存儲單元。

9.   如權利要求1或8所述的牙科半導體激光治療儀,其特征在于,所述執行單元用以接收到執行請求時,調用所述儲存單元中預存的治療方案,并在接收到腳踏開關傳輸給所述通信單元的操作信號時,依據所述治療方案中的方案參數產生觸發信號給所述激光發生器。

10.   如權利要求1所述的牙科半導體激光治療儀,其特征在于,所述方案參數至少包括:激光輸出功率、激光脈沖參數、以及操作時間進程;所述系統參數包括如下的一種或多種組合:系統語言信息、系統版本信息、顯示信息、聲音信息、背光信息、實時工作參數、界面布局信息、以及安全信息。

說明書

說明書牙科半導體激光治療儀
技術領域
本發明涉及一種治療儀,特別涉及一種牙科半導體激光治療儀。
背景技術
牙科半導體激光治療儀是利用激光對口腔內牙齦、牙齒及相關病變組織等組織進行切割、破壞組織細胞的方式來達到治療口腔軟組織病變或整形的目的,結合本治療頭可以增加對口腔消炎、結合光動力藥劑可以對牙齒增白。牙科激光治療儀發射的激光可以看成是一把牙科手術刀,發射的激光有兩種模式:連續輸出模式和重復脈沖輸出模式。連續輸出模式是指激光輸出一種連續的光束,主要應用于切割快速且強效止血但會引起組織的輕度壞死、消炎及美白;重復脈沖輸出模式是一種激光在短時間間隔里輸出能量峰值的技術。在重復脈沖輸出模式下,按占空比例來講,平均輸出能量是低于能量峰值的。最常見的脈沖間隔是1ms到10ms不等。一方面,重復脈沖輸出模式雖沒有連續輸出模式下切割快,但卻避免了正常組織的壞死的造成。另一方面,重復脈沖輸出模式下的激光能量相對沒有連續輸出的平均激光能量高,但由于它能更好地控制治療,主要應用于淺表組織細胞的破壞、小面積區域的治療。
然而,現有市場上的許多牙科治療設備存在諸多缺陷,如:牙科治療設備大多采用大型的電源發生器,這種電源發生器不僅占用空間,且轉換功耗大,在電氣上不安全,不方便攜帶;另外現有的牙科治療設備在激光觸發的控制上尚不能實現解放雙手,口腔及牙齒的診治需要良好的操作精準度,若操作不便直接影響診療結果;再有,現有的牙科治療設備中的制冷系統大多采用水流循環系統,這種水流循環系統所需管道長,水箱的水量要相對多,水流傳輸和熱量交換所消耗的功率較大,且整個制冷系統勢必得占用大量的空間。
發明內容
本發明的目的在于提供一種牙科半導體激光治療儀,用于解決現有技術中攜帶不便、制冷欠佳、操控不便等問題。
為解決上述問題及其他問題,本發明提供一種牙科半導體激光治療儀,包括:微型電源,用于對外接的交流電進行整流、濾波、紋波處理后輸出符合功率閾值要求的直流電流;激光發生器,用以在接收到觸發信號時依據所述微型電源輸出的直流電流產生波長為808nm或980nm且連續激光束或頻率為1~25KHz可調的脈沖激光束;制冷系統,對應所述激光發生器設置,包括用于對所述激光發射器散熱的半導體制冷單元和風冷式散熱模組;觸控顯示單元,用于顯示相關的系統參數信息、治療方案及控制指令的界面,并在檢測到相應的設置和/或操控的操作之后發出執行和/或更新請求;中央控制???,包括:用于依據所述更新請求創建或更新治療方案的方案生成單元;用以建立近距離無線通信的通信單元;用于依據所述執行請求輸出波長為808nm或980nm且連續激光束或頻率為1~25KHz可調的脈沖激光束的執行單元;以及功率監控單元;所述功率監控單元實時量測所述微型電源輸出的直流電流,并與預設的輸出功率閾值相比較,在不符合功率閾值要求時輸出功率預警信號;所述治療方案中包含方案參數;存儲單元,用于存儲系統參數信息和治療方案;腳踏開關,與所述通信單元建立近距離無線通信,用于藉由所述中央控制??櫸⒊齟シ⑿藕鷗黽す夥⑸?;激光筆,通過光纖與所述激光發生器相連,用于將所述激光發生器輸出的激光束照射至待操作區域。
可選地,所述微型電源接收外接的交流輸入,并提取所述交流輸入中的有用信號進行單向整流,對整流后的信號進行濾波和紋波處理,將濾波和紋波處理后的信號傳輸至所述中央控制??楸冉?,并依據采樣電流計算出實際輸出功率將其與預設的輸出功率閾值相比較,在不符合功率閾值要求時輸出功率預警信號。
可選地,所述微型電源還包括電池以及與所述電池連接用于檢測所述電池的當前電量的電源檢測單元;所述電源檢測單元在檢測到所述電池的當前電量小于預設值的情形下通過所述中央控制??櫚南蛩齟タ叵允鏡ピ⒊齦婢畔?。
可選地,所述風冷式散熱模組包括:嵌入于所述激光發生器的底座中的金屬導熱管,所述金屬導熱管還與外部導熱件相通,形成熱量由所述激光發生器依序傳向所述底座、所述金屬導熱管、所述外部導熱件的正向的送熱路徑;設置在所述底座一側的散熱風扇,用于增強所述激光發生器的底座、所述金屬導熱管以及所述外部導熱件之間的對流,加速熱量的傳送。
可選地,所述半導體制冷單元根據所述激光發生器的輸出反饋而自適應地調整輸出功率,所述激光發生器的輸出大小由所述中央控制??楦菟齟媧⒌ピ械納柚蒙璞覆問迪至傻魘嬌刂?;當所述激光發生器所反饋的輸出變大時,則由所述中央控制??榭刂撲靄氳繼逯評淶ピ齟笫涑齬β?;當所述激光發生器所反饋的輸出值變小時,則由所述中央控制??榭刂撲靄氳繼逯評淶ピ跣∈涑齬β?。
可選地,所述通信單元與所述腳踏開關通過通信握手實現雙收發通信,所述通信單元在開機進入時執行腳踏開關搜索,在搜索到所述腳踏開關后向其發送一個對接請求信號,并在接收到與所述對接請求信號相對應的一個對接應答信號時,與所述腳踏開關建立無線通信連接,并藉由所述觸控顯示單元顯示操作界面;反之,若所述通信單元收到不到所述對接應答信號或接收到的信號不是所述對接應答信號,則藉由所述觸控顯示單元顯示異常報告,禁止進入操作界面。
可選地,所述腳踏開關與所述通信單元通過通信握手實現雙收發通信,所述腳踏開關上電后實時偵測對接請求信號,并在接收到所述對接請求信號后對其進行解碼,在解碼后確定為對接請求信號時發送與所述對接請求信號相對應的一個對接應答信號給所述通信單元;所述腳踏開關與所述通信單元通過通信握手后,可向所述通信單元發送操作信號。
可選地,所述方案生成單元用于依據所述更新請求創建或更新治療方案,具體為接收到創建或更新請求時,藉由所述觸控顯示單元提供參數輸入界面,并依據所述觸控顯示單元響應輸入的參數創建或更新治療方案,并將該治療方案存儲至所述存儲單元。
可選地,所述中央控制??榛拱ㄖ蔥械ピ?,用以接收到執行請求時,調用所述存儲單元中預存的治療方案,并在接收到腳踏開關傳輸給所述通信單元的操作信號時,依據所述治療方案中的方案參數產生觸發信號給所述激光發生器。
可選地,所述方案參數至少包括:激光輸出功率、激光脈沖參數、以及操作時間進程;所述系統參數包括如下的一種或多種組合:系統語言信息、系統版本信息、顯示信息、聲音信息、背光信息、實時工作參數、界面布局信息、以及安全信息。
相對于現有技術,本發明提供的牙科半導體激光治療儀及其工作方法具有如下突出優點:
1、本發明通過將微型電源替代了現有的牙科設備的龐大笨重的電源發生器,實現了牙科治療儀在結構上的精致和體積上的微小型化,實現了1~25KHz的頻率輸出,滿足了牙科治療儀的臨床要求,很適合隨意安置、移動、攜帶,實現了醫生在操作上的便利性和治療輸出上的穩定、安全性,確保了操作者和患者的安全,有利于牙科治療儀在市場上的推廣。
2、本發明采用了全新的制冷系統,包括風冷式散熱模組和半導體制冷單元,替代現有技術中功耗大、分布復雜的水流循環制冷系統,結構簡單,進一步實現了牙科治療儀在結構上的精致和體積上的微小型化,其外形尺寸僅為200×120×60mm,凈重僅為1.8kg,且制冷效果更佳,能確保牙科半導體激光治療儀的工作更為穩定。
3、本發明采用了結構簡易的無線雙收發器替代現有技術中結構復雜、用線繁多,且通信不穩定、不安全,難以確保治療過程中不掉電的有線單向觸發開關,本發明的激光治療儀使用更方便也更安全可靠。
4、本發明采用了腳踏開關對激光發生器進行觸發控制,不僅可對激光發生器進行精確地控制,更是解放了操作者的雙手,可更好地進行相應的治療處理。
5、本發明可利用觸控顯示單元自適應地進行設備參數的設置以及治療方案的選定或自定義生成,提供了更大的選擇性和更好的針對性,有利于牙科治療儀在市場上的推廣。
附圖說明
圖1為本發明的牙科半導體激光治療儀在一個實施方式中的結構框圖。
圖2為本發明牙科半導體激光治療儀中的微型電源的工作原理示意圖。
圖3為本發明牙科半導體激光治療儀中為腳踏開關與中央控制??榻⑽尷咄ㄐ帕擁牧鞒淌疽饌?。
圖4為本發明牙科半導體激光治療儀中制冷系統的工作原理圖。
圖5為本發明牙科半導體激光治療儀中半導體制冷單元的工作流程圖。
圖6為本發明牙科半導體激光治療儀中半導體制冷單元在一實施例中的制冷原理圖。
圖7為本發明牙科半導體激光治療儀在實際應用中的流程示意圖。
圖8為圖7中步驟S35更進一步地詳細流程圖。
具體實施方式
以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式,熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其它優點及功效。
須知,本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等,均僅用以配合說明書所揭示的內容,以供熟悉此技術的人士了解與閱讀,并非用以限定本發明可實施的限定條件,故不具技術上的實質意義,任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整,在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下,均應仍落在本發明所揭示的技術內容得能涵蓋的范圍內。同時,本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語,亦僅為便于敘述的明了,而非用以限定本發明可實施的范圍,其相對關系的改變或調整,在無實質變更技術內容下,當亦視為本發明可實施的范疇。
易知,牙科半導體激光治療儀的內部具有繁多的組成構件,而現有市場上的許多牙科治療設備存在諸多缺陷,如:牙科治療設備大多采用大型的電源發生器,制冷系統大多采用水流循環系統。有鑒于此,本發明的發明人對現有技術進行了結構改進以及系統優化,以克服現有技術中的諸多問題。
以下將通過具體實施例來對本發明所提出的牙科半導體激光治療儀進行詳細說明。需說明的是,本發明提供的所述牙科半導體激光治療儀可廣泛應用于牙科的手術治療或者美容整形領域。
請參閱圖1,為本發明的牙科半導體激光治療儀在一個實施方式中的結構框圖。如圖1所示,所述牙科半導體激光治療儀1包括:電源???1、激光發生器12、制冷系統13,觸控顯示單元14、中央控制???5、存儲單元16、腳踏開關17、以及激光筆18,其中,電源???1進一步包括微型電源111、電池113、以及電源檢測單元115,制冷系統13進一步包括風冷式散熱模組131和半導體制冷單元133,中央控制???5進一步包括通信單元151、方案生成單元153、功率監控單元155、以及執行單元157。
以下對上述各個元部件進行詳細描述。
電源???1包括微型電源111、電池113、以及電源檢測單元115。微型電源111受中央控制???5控制,微型電源111用于對交流電進行整流、濾波、紋波處理以輸出符合功率閾值要求的直流電流。現有的牙科設備大多采用大型的電源發生器,這種電源發生器轉換功耗大,而且在電氣上很不安全,便攜性差且根本不適合在戶外使用。在本實施例中,微型電源111集成在一個控制板上,不僅尺寸微縮化,更由于電氣隔離良好,信號輸出穩定。這種微型電源足以滿足現有的牙科治療的功率輸出,功率的輸出可通過功率監控單元155的控制改變,可改變供給電壓的閾值。功率監控單元155實時量測微型電源111輸出的直流電流,并依據采樣電流計算出實際輸出功率將其與預設的輸出功率閾值相比較,在不符合功率閾值要求時輸出功率預警信號,同時輸出功率調節信號,調節信號中包括功率正負補償參數,用戶可依據該正負功率補償參數調節輸出功率。這種集成的微型電源解決了傳統醫療儀器使用電源發生器帶來的電氣上的危險性,提高了儀器的集成度,為儀器攜帶式提供了前提。
微型電源111可以根據各個用電單元的狀況而提供多種不同的直流供電電壓,例如:12V、5V、以及3.3V等。經由微型電源111輸出后,經過整流、濾波,可得到穩定的12V直流電流,可應用于激光發生器12的間接驅動???、制冷系統13中各單元(例如散熱風扇)的供電。12V直流電流經過整流、濾波,可得到穩定的5V直流電流,5V直流電流主要用于小功率器件的供電,如指示燈的輸入電壓、蜂鳴器的驅動電壓等。于本實施例中,所述微型電源111接收的輸入電壓為AC110V~220V±20%,50Hz~60Hz±1Hz;輸出的電壓為DC12V~17V。
另外,為確保工作正常,電源???1中還包括電池113和與電池113相連的電源檢測單元115,用于檢測電池113的當前電量。電源檢測單元115在檢測到微型電源111的當前電量小于預設值的情形下發出通知中央控制???5的告警信息(在一實施例中,所述告警信息可以是例如通過觸控顯示單元14發出,也可以是采用燈閃爍或以特定顏色燈光顯示在內的燈光提示和/或聲音提示),以提醒操作者電池113的當前電量情況,從而使得操作者根據所述告警信息以決定是否對電池113進行充電。所述電池113的輸出的電壓為DC18V~19.5V。所述電池113為4700mAh鋰電池,該鋰電池可支持待機時間為8小時,工作時間為1小時。
進一步地,請參閱圖2,其顯示了本發明牙科半導體激光治療儀1中的微型電源111的工作原理示意圖。如圖所示,具體包括:接收交流輸入至第一存儲器;整流器接收第一存儲器的輸出,提取所述交流輸入中的有用信號進行單向整流;對整流后的信號進行濾波和紋波處理后輸出至第二存儲器,第二存儲器中存儲有預設的輸出功率閾值,預設的所述輸出功率閾值是在接受中央控制???5的控制信號下生成的;將濾波和紋波處理后的信號與預設的所述輸出功率閾值相比較,在不符合功率閾值要求時輸出功率預警信號,同時輸出功率調節信號,調節信號中包括功率正負補償參數,用戶可依據該正負功率補償參數調節輸出功率,從而根據功率閾值要求輸出允符的直流電流至相應的工作單元。由此可見,微型電源從交流輸入到轉換輸出到儀器的工作???,信號進行了整流、去干擾信號,紋波處理等,使得電源??槭涑齙男藕盼榷己?,滿足程序控制的要求。
激光發生器12受中央控制???5中執行單元157控制以生成并輸出波長為808nm或980nm且連續激光束或頻率為1~25KHz可調的脈沖激光束,優選地,激光發生器12受中央控制???5中執行單元157控制以生成并輸出波長為808nm且頻率為1KHz、5KHz、10KHz、15KHz、20KHz、或者25KHz可調的脈沖激光束,或者激光發生器12受中央控制???5中執行單元157控制以生成并輸出波長為980nm且頻率為1KHz、5KHz、10KHz、15KHz、20KHz、或者25KHz可調的脈沖激光束,或者激光發生器12受中央控制???5中執行單元157控制以生成并輸出波長為808nm且連續的激光束,再或者激光發生器12受中央控制???5中執行單元157控制以生成并輸出波長為980nm且連續的激光束。
具體地,執行單元157接收到執行請求時,調用所述存儲單元中預存的治療方案,并在接收到腳踏開關傳輸給所述通信單元的操作信號時,依據所述治療方案中的方案參數(比如方案參數中要求輸出波長為808nm且頻率為10KHz的脈沖激光束)產生觸發信號給所述激光發生器。輸出的激光束有兩種模式:連續輸出模式和重復脈沖輸出模式。連續輸出模式是指激光束輸出一種連續的光束,主要應用于切割快速且強效止血但會引起組織的輕度壞死、消炎及美白;重復脈沖輸出模式是一種激光束在短時間間隔里輸出能量峰值的技術,在本發明提供的半導體激光治療儀中,所述激光發生器12脈沖輸出的持續時間為20μs~1000ms。在重復脈沖輸出模式下,按占空比例來講,平均輸出能量是低于能量峰值的。所述執行單元包括出光功率控制電路(未圖示),本發明牙科半導體激光治療儀1中激光發生器12的出光功率控制是通過控制激光發生器12的輸出,所述出光功率控制電路的輸入信號端口接收的輸入信號根據用戶輸入的功率大小自動調節,其輸出信號端口的輸出信號輸出至激光發生器12,其輸出信號端口的輸出信號隨其輸入信號端口的輸入信號的大小而變化,從而控制激光發生器的輸出功率。
腳踏開關17與中央控制???5建立無線通信連接,用于觸發激光發生器。在本實施例中,中央控制???5中具有用以建立近距離無線通信的通信單元151,可通信單元151與腳踏開關17建立無線通信連接,所述無線通信單元可以是例如WLAN、WiMax或藍牙技術。腳踏開關17可提供一踏板,操作者可以用腳踩踏所述踏板,利用所述踏板的上、下動作以分別實現激光發生器12的開啟、關閉。具體地,所述踏板保持初始靜止狀態,則激光發生器12關閉;所述踏板在受力后向下動作,則觸發激光發生器12輸出激光束。另外,腳踏開關17中的踏板進行上、下動作的頻率則決定了激光發生器12執行開啟或關閉的頻率。
如前所述,腳踏開關17與中央控制???5的通信單元151建立無線通信連接。在本實施例中,腳踏開關17與中央控制???5建立無線通信連接是通過通信握手實現雙收發通信的。本發明采用了結構簡易的無線雙收發器替代現有技術中有線單向觸發開關,具有安全可靠的優點。
請參閱圖3,顯示了腳踏開關17與中央控制???5建立無線通信連接的流程示意圖。如圖所示,所述無線通信連接的建立過程包括:
步驟S701,在開機進入時,中央控制???5會進行腳踏開關的搜索,如果中央控制???5搜索不到腳踏開關17則會繼續自動執行搜索,也可以輸出等待信息,以提示操作者再次發出搜索指令啟動搜索作業。
步驟S703,中央控制???5通過搜索,在搜索到腳踏開關17后,向腳踏開關17發送一個對接請求信號。在本實施例中,當中央控制???5搜索到相關的腳踏開關17后,會將搜索到的腳踏開關17顯示在觸控顯示單元14上,操作者根據顯示,點選要建立無線通信連接的腳踏開關17,中央控制???5根據所述觸控顯示單元14檢測到的點選動作,向選中的腳踏開關17發送一個對接請求信號,所述對接請求信號中包含一個認證封包,該認證封包中含有牙科半導體激光治療儀1的唯一設備序號。
步驟S705,腳踏開關17上電后實時偵測對接請求信號并在接收所述對接請求信號后對所述對接請求信號進行解碼,具體地,是對所述對接請求信號中的認證封包進行解碼,提取該牙科半導體激光治療儀1的唯一設備序號,本判斷該唯一設備序號是否腳踏開關17授權接入的設備序號,若是,則確定所述對接請求信號是由中央控制???5發出的,并響應所述對接請求信號,發送與所述對接請求信號相對應的一個對接應答信號給中央控制???5的通信單元151。所述對接應答信號中包含一個識別封包,該識別封包中含有腳踏開關17的識別碼。
步驟S707,若中央控制???5中的通信單元151接收到所述對接應答信號,則表明中央控制???5中的通信單元151與腳踏開關17之間通信正常,建立無線通信連接,進入操作界面;,在本實施例中,為保證一個腳踏開關對應一個半導體激光治療儀,所述中央控制???5中的通信單元151接收到對接應答信號信號后進行解析,具體是指,所述中央控制???5中的通信單元151將包含有識別封包的對接應答信號給中央控制???5,中央控制???5解析所述識別封包,獲取識別碼,并判斷其預設的存儲列表中是否包含該識別碼,若是則令通信單元151與腳踏開關17之間建立無線通信連接,進入操作界面。
反之,若中央控制???5中的通信單元151收到不到所述對接應答信號或接收到的信號經解析后確認不是所述對接應答信號,則由中央控制???5給出異常報告,禁止操作者進入操作界面。在本實施例中中央控制???5給出的異常報告可以是簡單的告警信息(在一實施例中,所述告警信息可以是例如包括燈閃爍或以特定顏色燈光顯示在內的燈光提示和/或聲音提示),但并不以此為限,例如也可以是在觸控顯示單元14上顯示的文字提示或圖像提示(可以附帶有聲音或音樂)。操作者根據所述異常報告,檢查中央控制???5的通信單元151或腳踏開關17的狀況,并重新發起建立無線通信連接的嘗試。
后續,在中央控制???5的通信單元151與腳踏開關17建立了無線通信連接之后,操作者即可進入操作界面執行相應的操作(例如系統參數的設置或治療方案的選定)。
激光筆18通過光纖與激光發生器12相連,用于將激光發生器12輸出的激光束照射至口腔中的待操作區域。在本實施例中,激光筆18的末端連接有一光纖,所述光纖的另一端則配置有一轉接口,利用所述轉接口,與激光發生器12相連。在實際操作中,當操作者將光纖的轉接口與激光發生器12的端口相接合時,若它們之間連接正常,則會給出配置正確的提示(例如指示燈提示中的指示燈顯綠色),若它們之間連接不當或連接不正常,則也會給出配置錯誤需重新再連接的指示(例如指示燈提示中的指示燈顯黃色)。具體地,所述激光筆18的末端光纖為可支持同光孔徑為200μm,300μm,400μm,600μm,800μm,或1000μm直徑的光纖。所述激光筆18更可標配400μm光纖治療手具(拋棄型光纖頭)、擴束照射美白頭等。
請參閱圖4,圖4為本發明牙科半導體激光治療儀中制冷系統的工作原理圖,如圖所示,制冷系統13用于對本發明牙科半導體激光治療儀1中的各個發熱單元(例如激光發生器)進行散熱,確保正常工作。在本實施例中,制冷系統13包括風冷式散熱模組131和半導體制冷單元133。以下對上述風冷式散熱模組131和半導體制冷單元133分別進行詳細說明。
半導體制冷單元133是根據所述激光發生器的輸出反饋而自適應地調整輸出功率,具有自動調節功率輸出大小功能。在本實施例中,所述激光發生器的輸出大小由中央控制???5根據存儲單元16中的設置設備參數而控制。圖5顯示了本發明牙科半導體激光治療儀1中半導體制冷單元133的工作流程圖。如圖所示,牙科半導體激光治療儀1開機進入后,就開始執行制冷程序;無論激光發生器12工作與否,實時檢測激光發生器12的反饋輸出;檢測到的激光發生器12的反饋輸出的變化,即,判斷激光發生器12的反饋輸出的變化量是否超出預設的閾值(例如判斷激光發生器12的反饋輸出的增加量是否超過一增加閾值或者判斷激光發生器12的反饋輸出的減小量是否超過一減小閾值);若判斷得到激光發生器12的反饋輸出的變化量沒有超出預設的閾值,則繼續檢測;若判斷得到激光發生器12的反饋輸出的變化量超出預設的閾值,則根據激光發生器12的反饋輸出的變化量自適應地調整半導體制冷單元133的輸出功率。所述自適應地調整半導體制冷單元133的輸出功率包括:當激光發生器12所反饋的輸出變大時,則由中央控制???5控制半導體制冷單元133增大輸出功率;當激光發生器12所反饋的輸出值變小時,則由中央控制???5控制半導體制冷單元133減小輸出功率。在本實施例中,對于半導體制冷單元133的控制可以通過PID(比例?積分?微分)來實現,用激光發生器12的反饋輸出控制調節半導體制冷單元133的輸出功率。如果激光發生器12的反饋輸出變大時,說明激光發生器12的熱量輸出變大,要求半導體制冷單元133增大輸出功率,加大散熱能力;如果激光發生器12的反饋輸出變小時,說明激光發生器12的熱量變小,可以減小半導體制冷單元133的輸出功率,節約能耗。另外,中央控制???5向半導體制冷單元133發出的控制信號為脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation,PWM)信號。
圖6即顯示了本發明牙科半導體激光治療儀1中半導體制冷單元133在一實施例中的制冷原理圖。如圖所示,半導體制冷單元133包括:P型半導體,N型半導體,P型半導體的兩端分別設有熱端(用于散熱)和冷端(用于吸熱)、N型半導體的兩端分別設有熱端(用于散熱)和冷端(用于吸熱),其中,P型半導體的冷端和N型半導體的冷端相連以供吸收激光發生器12產生的熱量,P型半導體的熱端和N型半導體的熱端則與可調節輸出功率的可調電源相連,所述可調電源的正負兩端的信號相當于控制輸出的可變信號。工作流程為:不斷檢測激光發生器12的反饋輸出電流,當激光發生器工作的功率越大時,相應的產生的熱量也越大,反饋輸出的電流值也越大,此時加大A、B兩端的電壓供給制冷???,使P型半導體和N型半導體兩端的放熱加大,從而使冷端吸熱能力也加大,從而達到能更多吸走激光發生器12的熱量的目的。
風冷式散熱模組131包括嵌入于激光發生器12的底座中的金屬導熱管(較佳地,所述金屬導熱管例如為銅管或者灌裝有導熱液的銅管),所述金屬導熱管還與例如機殼的外部導熱件相通,形成熱量由所述半導體制冷單元133依序傳向所述底座、由所述底座傳向所述金屬導熱管、由所述金屬導熱管傳向所述外部導熱件的正向的送熱路徑。更佳地,風冷式散熱模組131還包括設置在激光發生器12中底座的一側的散熱風扇,用于增強激光發生器12的底座、所述金屬導熱管以及所述外部導熱件之間的對流,加速熱量的傳送,即所述金屬導熱管在所述散熱風扇的作用下溫度不斷降低,導致金屬導熱管不斷向所述底座吸收熱量,所述底座也不斷向所述激光發生器12吸收熱量,如此形成高效的散熱效果。在本實施例中,所述底座背離所述激光發生器12一側面上具有散熱片結構。
在本實施例中,所述中央控制???5向所述散熱風扇發出的控制信號為脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation,PWM)信號。具體地:可以預先設置散熱風扇的轉速表,在所述轉速表中,制定了激光發生器12的底座的溫度與散熱風扇的轉速之間的對應關系(可以是數值或比例關系);這樣,讀取到激光發生器12的底座的溫度時,中央控制???5就可根據所讀取到的所述底座的溫度來判斷所述散熱風扇的轉速是否需要調整并據此進行實時地調整,從而不僅確保了散熱效果,也節約了能耗,降低了風扇噪音。當然,在這里,散熱風扇的功率、數量等可根據激光發生器12的熱量輸出情況以及產品散熱要求而有不同的配置,例如:配置大功率的散熱風扇或在不同區域配置多個散熱風扇。由上可知,利用風冷式散熱模組131相對于現有技術,可免去高功耗、大體積的水流制冷系統,使儀器的結構大大向微型化發展。
由上可知,利用半導體制冷單元133,可智能地自動調節制冷功率輸出的功能,不僅有效地減小了功耗,延長了半導體激光治療儀1的使用壽命,而且降低了電源的輸出大功率的要求,為戶外治療提供了非常有利的條件,因為半導體激光治療儀1支持自帶的充電器,輸出功耗的減少可以大大的延長充電器的使用時間。
觸控顯示單元14作為輸出輸入界面,用于提供顯示相關的系統參數信息、治療方案及控制指令,并在接收到相應的設置和/或操控的動作之后發出執行和/或更新請求。如上所述,在本發明中,通過觸控顯示單元14,可實現設備參數的設置及治療方案的確定。所述治療方案的確定,包括創建并生成一個新的治療方案或者從已有的多個治療方案中選定一個。在本實施例中,觸控顯示單元14為7英寸的電阻式觸摸屏。本發明可利用觸控顯示單元14自適應地進行設備參數的設置以及治療方案的選定或自定義生成,提供了更大的選擇性和更好的針對性。
方案生成單元15用于創建或更新治療方案。在本實施例中,當觸控顯示單元14接收到操作者在顯示的設置界面上的各個方案參數(例如激光輸出功率、激光脈沖參數、操作時間進程等)所作的相應觸控后發出更新請求,方案生成單元15即根據所述更新請求而創建或更新治療方案。后續,由方案生成單元15創建或更新治療方案會存儲在存儲單元16中。
存儲單元16主要用于存儲系統參數信息和治療方案,但并不以此為限,也可以存儲一些系統參數、預設的各個閾值、相關的系統語言、語音信息和告警信息等。
當然,本發明牙科半導體激光治療儀1并不以此為限,為擴展更多的功能或達成更佳的操作體驗,可以根據需要,配置更多的功能單元。例如,本發明牙科半導體激光治療儀1還可以配置語音單元191和指示燈193。針對語音單元191,語音信號用于實現良好的人機交互,開機進入、操作進入等不同的語言提示,當程序出現異常時還能給出異常語言提示。語音單元191采用的WTM?16P芯片,是由程序直接控制,VOICE_CS、VMOSI、VSCLK、OICE_RST為語音的編碼信號,WTM?16P芯片對編碼信號進行解碼,由PWM+、PWM?輸出給揚聲器,實現語音的輸出。針對指示燈193,用于實現良好的人機交互,提供相關的各個單元的運行狀況(例如通信連接狀況)的提示,在實際應用中,指示燈193可以采用不同的表現形式,例如指示燈的燈亮顏色、閃爍頻率等,在此不一一述說。
請參閱圖7,顯示了本發明牙科半導體激光治療儀在實際應用中的流程示意圖。所述牙科半導體激光治療儀的工作方法包括:
步驟S31,提供牙科半導體激光治療儀。所述牙科半導體激光治療儀1包括:電源???1、激光發生器12、制冷系統13,觸控顯示單元14、中央控制???5、存儲單元16、腳踏開關17、以及激光筆18,其中,電源???1進一步包括微型電源111、電池113、以及電源檢測單元115,制冷系統13進一步包括風冷式散熱模組131和半導體制冷單元133,中央控制???5進一步包括通信單元151、方案生成單元153、功率監控155、以及執行單元157。
步驟S33,檢測并確認腳踏開關17與中央控制???5的通信單元151之間的無線通信連接以及激光筆18與激光發生器12之間的光纖連接。需說明的是,有關腳踏開關17與中央控制???5的通信單元151之間的無線通信連接以及激光筆18與激光發生器12之間的光纖連接已如前所述,故不再在此贅述。
步驟S35,通過觸控顯示單元14提供顯示相關的系統參數信息、治療方案及控制指令,并在接收到相應的設置和/或操控的動作之后發出執行和/或更新請求,通過方案生成單元15根據觸控顯示單元14發出的所述執行和/或更新請求而創建或更新治療方案,并將創建或更新治療方案存儲于存儲單元16中。
針對步驟S35,如圖8所示,顯示了步驟S35更進一步地詳細流程圖。如圖所示,包括:
步驟S351,登陸進入操作界面。在本實施例中,開機后,進入開機界面,在完成系統自檢后,顯示登錄頁面,提供例如用戶名和密碼(還可以包括驗證碼等)的輸入欄位,操作者需在相應欄位輸入用戶名和密碼,經驗證并確認為正確時,方才進入操作界面。
步驟S353,進行系統參數的設置和存儲。在本實施例中,所述系統參數包括如下的一種或多種組合:系統語言、系統版本、顯示、聲音、背光、顯示效果、光斑、界面布局、以及安全。操作者可以在相應的參數設置界面或參數欄位中進行相應的設置。
步驟S355,進行治療方案的設置和存儲。在本實施例中,所述治療方案的設置,包括創建并生成一個新的治療方案或者從已有的多個治療方案中選定一個。在創建并生成一個新的治療方案時,點選相應的方案參數的設置項目,在所述設置項目對應的設置界面中設置方案參數,所述方案參數至少包括:激光輸出功率、激光脈沖參數、以及操作時間進程。
步驟S357,在所述治療方案確定后,返回主治療界面,以供進行相應的操控。對于創建并生成一個新的治療方案,還包括將確定的新的治療方案予以存儲的操作。
通過步驟S351至步驟S357,完成治療方案的確定。
步驟S37,根據設置的設備參數和確定的治療方案,由執行單元157根據執行請求,調用存儲單元16中預存的治療方案,并在接收到腳踏開關17傳輸給通信單元151的操作信號時,依據所述治療方案中的方案參數產生觸發信號給激光發生器12。
激光發生器12輸出激光束并通過激光筆18將所述激光束照射至口腔中的待操作區域,進行牙科治療或美容矯正。
相對于現有技術,本發明提供的牙科半導體激光治療儀及其工作方法具有如下突出優點:
1、本發明通過將微型電源替代了現有的牙科設備的龐大笨重的電源發生器,實現了牙科治療儀在結構上的精致和體積上的微小型化,很適合移動、戶外攜帶,實現了醫生在操作上的便利性和治療輸出上的穩定、安全性,確保了操作者和患者的安全,有利于牙科治療儀在市場上的推廣。
2、本發明采用了全新的制冷系統,包括風冷式散熱模組和半導體制冷單元,替代現有技術中功耗大、分布復雜的水流循環制冷系統,結構簡單,進一步實現了牙科治療儀在結構上的精致和體積上的微小型化,且,制冷效果更佳,能確保牙科半導體激光治療儀的工作更為穩定。
3、本發明采用了結構簡易的無線雙收發器替代現有技術中結構復雜、通信不穩定、不安全、難以確保治療過程中不掉電的有線單向觸發開關,更安全可靠。
4、本發明采用了腳踏開關對激光發生器進行觸發控制,不僅可對激光發生器進行精確地控制,更是解放了操作者的雙手,可更好地進行相應的治療處理。
5、本發明可利用觸控顯示單元自適應地進行設備參數的設置以及治療方案的選定或自定義生成,提供了更大的選擇性和更好的針對性,有利于牙科治療儀在市場上的推廣。
應當指出,本實施例僅列示性說明本發明的原理及功效,而非用于限制本發明。任何熟悉此項技術的人員均可在不違背本發明的精神及范圍下,對上述實施例進行修改。因此,本發明的權利?;し段?,應如本發明的權利要求書所列。

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