潘少瑛

（廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510520）

1 引言

本治療儀是一種基于紅外光輻射的用于治療婦科的醫(yī)療設(shè)備，通過利用紅外光波長范圍的光波對(duì)婦科炎癥進(jìn)行物理治療。婦科炎癥是一種臨床常見病，很多婦女都患有宮頸炎、陰道炎等婦科疾病。本治療儀則是利用光源發(fā)出的可見光和紅外光的光熱復(fù)合效應(yīng)，非接觸式近距離地照射淺病變組織，局部病變組織的蛋白質(zhì)被照射后，由于光熱效應(yīng)、光刺激效應(yīng)，會(huì)發(fā)生從凝固、變性、壞死到脫落等一系列反應(yīng)，而后被照射創(chuàng)面長出新生鱗狀上皮細(xì)胞，從而達(dá)到治療與修復(fù)創(chuàng)面的目的。此種治療方法具有副作用小、對(duì)人體傷害輕、患者易于接受等優(yōu)勢。

2 光傳導(dǎo)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本治療儀光源發(fā)出的紅外光經(jīng)光傳導(dǎo)裝置輸出照射到的病變組織，由于光能量密度高，病變組織的蛋白因吸熱而凝固，進(jìn)而蛋白變性、壞死，再到脫落，從而達(dá)到治療效果。根據(jù)臨床治療的要求和病人病情的輕重，醫(yī)生可以調(diào)節(jié)儀器的輸出功率和治療時(shí)間進(jìn)行治療。

本治療儀由光傳導(dǎo)裝置、控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、機(jī)箱及面板操作系統(tǒng)、電源等組成。由于是治療婦科疾病，為便于醫(yī)生治療，將治療儀的光傳導(dǎo)裝置設(shè)計(jì)成手持式的治療頭，醫(yī)生能靈活控制手持式的治療頭，對(duì)病灶部位進(jìn)行治療。光傳導(dǎo)裝置由治療頭殼體、光源、燈座、石英玻璃導(dǎo)光棒、反光鏡、水循環(huán)散熱裝置等組成，如圖1所示。治療頭殼體內(nèi)裝有光源，從光源發(fā)出的光經(jīng)反光鏡，經(jīng)由導(dǎo)光棒到達(dá)治療部位。

圖1 結(jié)構(gòu)簡圖

3 光傳導(dǎo)裝置導(dǎo)光組件設(shè)計(jì)

3.1 導(dǎo)光棒設(shè)計(jì)

本治療儀主要用于婦科宮頸治療，導(dǎo)光組件石英玻璃棒設(shè)計(jì)成長圓柱棒，受宮頸結(jié)構(gòu)限制，圓柱棒直徑不能太大，圓柱棒外還需有保護(hù)殼隔離，故圓柱棒的直徑一般限制在φ11以下，才有利于醫(yī)生操作。如果石英玻璃棒是等直徑的長圓柱棒，則近光源端的導(dǎo)光棒的端面小，光源輸出的光經(jīng)反光鏡輸入到近光源的導(dǎo)光棒端面的光能僅有8%。為保證宮頸炎癥的治療效果，照射病灶的導(dǎo)光棒輸出端必須有15W的光功率。為保證治療所需要的光輸出功率15W，只能加大光源的功率，經(jīng)計(jì)算及實(shí)驗(yàn)，加大光源功率到200W以上才能保證導(dǎo)光棒的15W光功率輸出。這就使得光源大部分的輸出功率產(chǎn)生的熱量被治療頭的殼體吸收，雖然治療頭設(shè)計(jì)有水循環(huán)散熱裝置，但是廢熱產(chǎn)生太多，廢熱在狹小的殼體空間里難以排除，且水循環(huán)散熱裝置的水箱體積受治療儀的總體尺寸限制，不可能設(shè)計(jì)的超大，這就造成治療儀在夏季連續(xù)使用十多分鐘，水循環(huán)散熱裝置里循環(huán)的水溫就可能達(dá)到40℃以上，與患者短時(shí)接觸的治療頭殼體表面溫度就可能達(dá)不到醫(yī)用電氣設(shè)備安全通用要求，這就使得醫(yī)生在治療過程中由于治療頭溫度超過正常使用條件而不得不減少單次治療時(shí)間，從而降低了治療的效果[1]。

綜上所述，等直徑的導(dǎo)光棒由于近光源端面小，能接收的光能僅有8%。如果將圓柱狀的導(dǎo)光棒改進(jìn)為圓錐狀，如圖2所示，即將導(dǎo)光棒的近光源端的直徑變大，從而就增大了光源輸出的光經(jīng)反光鏡輸入到近光源的導(dǎo)光棒端面的光能。由于治療儀主要治療婦科宮頸疾病，且光傳導(dǎo)裝置是手持式的治療頭，體積受到限制，故近光源端的導(dǎo)光棒直徑尺寸既要有利于增加光能吸收，又要整個(gè)治療頭尺寸適中利于治療。經(jīng)計(jì)算及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，將導(dǎo)光棒近光源端的直徑增大到φ17時(shí)，光源輸出的光經(jīng)反光鏡輸入到近光源的導(dǎo)光棒端面的光能可增加到17%，較之等直徑圓柱形導(dǎo)光棒，光能提高了約80%。由于光傳導(dǎo)效率大幅度的提高，所需光源功率降低，即可將光源從24V輸入電壓降低到16V，就可保證治療所需要的光輸出功率15W。傳導(dǎo)效率大幅度的提高還降低了治療頭殼體內(nèi)部廢熱的產(chǎn)生，而治療頭殼體表面溫升的降低，不但能延長連續(xù)治療時(shí)間，而且有利于延長光源的使用壽命。由于光源輸入電壓為16V時(shí)，色溫降低，光傳導(dǎo)裝置的輸出功率中，增加了起有效治療作用的紅外光成分，從而提高了治療疾病的效果。

圖2 錐形棒

3.2 光源燈座設(shè)計(jì)

本治療儀光源采用的是特種鹵素?zé)簦u素?zé)舻臒裟_是鎢桿，常用的鹵素?zé)魺糇ㄓ凶w、導(dǎo)電片和引線三部分。導(dǎo)電片安裝在燈座的導(dǎo)電片槽內(nèi)，鹵素?zé)翩u桿插入導(dǎo)電片槽內(nèi)，燈座導(dǎo)電片壓緊在鎢桿上。由于鎢桿是圓柱狀，與導(dǎo)電片是線接觸，接觸面積小，燈源的導(dǎo)通電流約為10A，因接觸電阻偏大，會(huì)造成鎢桿過熱，而鎢桿的膨脹系數(shù)與包封鎢桿的玻璃殼的膨脹系數(shù)相差較大，在高溫下，鎢桿過熱易導(dǎo)致包封鎢桿的玻璃殼爆裂，鹵素?zé)艄庠吹氖褂脡勖蟠罂s短。

由上可知，燈源的使用壽命與燈座的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。鎢桿與導(dǎo)電片的接觸方式尤為關(guān)鍵。改進(jìn)燈座與鎢桿的接觸方式，用鎢桿接線柱替代導(dǎo)電片，如圖3所示。接線柱外表面車制有外螺紋，接線柱開有中心孔，與鎢桿配合，沿徑向?qū)⒔泳€柱的前段剖分成兩瓣呈夾狀形，鎢桿插入接線柱中心孔，而后旋上螺母將呈夾狀的接線柱向中心收緊，如圖4所示。此時(shí)鎢桿與接線柱緊密接觸，不僅安全可靠，還消除了因鎢桿接觸不良引發(fā)過熱所造成的燈源炸裂，有效地延長了燈源的使用壽命。

圖3 接線柱

圖4 光源與燈座連接

4 結(jié)束語

文章闡述了對(duì)治療儀光傳導(dǎo)裝置導(dǎo)光組件的研究設(shè)計(jì)。采用錐形導(dǎo)光棒導(dǎo)光效率提高，廢熱減少，起到治療作用的紅外光增加，療效提高。光源燈腳增加接線柱后，光源鎢桿不會(huì)過熱，延長光源的使用壽命。將本治療儀送醫(yī)療檢測單位檢驗(yàn)，治療儀各項(xiàng)檢測指標(biāo)均符合醫(yī)療注冊(cè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)要求[1-2]。