一种复合波长半导体激光手术系统技术方案

本技术提出了一种复合波长半导体激光手术系统，包括高功率激光模块、控制模块，高功率激光模块通过光纤模块和耦合模块的一端连接，耦合模块另一端连接医用激光光纤，高功率激光模块和控制模块电连接，高功率激光模块采用1930nm和430nm的半导体激光，激光输出波长范围为1930nm±40nm和430nm±9nm；高功率激光模块采用半导体激光二极管bar条或多个单管半导体激光二极管，半导体激光二极管bar条采用1930nm和430nm的半导体激光，单管半导体激光二极管采用1930nm和430nm的半导体激光。本技术的优点是采用了生物组织吸收波长最优吸收峰，不仅可以显著提高手术的切割效率，而且极大地扩展激光手术的应用范围，具有安全可靠、热损伤小、整体设备成本低、维护简单、体积小的特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于激光手术的，并且特别涉及一种复合波长半导体激光手术系统。

技术介绍

1、激光手术采用血红蛋白的吸收峰或者水的吸收峰，通过血红蛋白或水对激光能量的强烈吸收产生瞬间高热来凝固、汽化、碳化生物组织达到激光止血、消融和切割的手术目的。采用血红蛋白吸收峰适合于含血量丰富的生物组织，也适用在水环境下开展手术，目前有405nm、450nm或者532nm。采用水的吸收峰则适合其他生物组织，目前通常采用808nm、980nm、1064nm和1472nm等的激光波长。

2、中国技术专利公告号为cn105167847b提出采用440nm-460nm的半导体激光波长作为手术切割波长，采用808nm、980nm和1470nm中一种或组合激光波长作为手术止血波长；中国技术专利公告号为cn113314936b提出采用400nm-700nm和/或950nm-990nm和/或1064nm和/或2000nm-2200nm和/或6400nm-6500nm中任意两种或者两种以上开展更加精准的激光手术，其采用的激光器结构极其复杂，例如包含三个谐振腔，还包括非线性光学匹配对准等，一方面技术难度非常高，另一方面维护将非常困难；中国技术专利申请号为cn108175499a提出采用2940nm或者2790nm的铒光纤激光波长作为手术切割波长，采用405nm-420nm的紫光半导体激光波长作为手术止血波长。中国技术专利公告号为cn108175499b和cn105167847a提出的切割波长和止血波长，均不是最优的血红蛋白吸收峰和水的吸收峰。

3、目前1930nm半导体激光波长已经商用化，为水的吸收峰，该波长的水吸收系数远高于目前通常采用的1470nm、808nm、980nm和1064nm等，例如1930nm的水吸收系数是1470nm的4倍，是980nm的250倍以上。临床研究已经证明在静脉内激光消融(evla)中波长为1940nm的铥光纤激光比1470nm激光具有更好的手术效果。1930nm和1940nm的波长相近，对水的吸收系数也几乎一致，分别为129cm-1和135cm-1，应具有几乎一致的手术效果，因此1930nm激光波长不仅可以用于生物组织切割，还可用于静脉内激光消融术。430nm波长的半导体激光也已经商用化，为血红蛋白的吸收峰430nm，吸收高于现有的405nm和450nm，例如430nm的血红蛋白吸收系数为450nm的4.5倍，是405nm的1.5倍。405nm的光子能量比430nm和450nm更高，具有一定的生物组织危害风险，因此血红蛋白吸收峰430nm±9nm是最优的激光手术波段，目前最优的激光波长是430nm。

4、在现有技术中，一些技术采用430nm±9nm的激光无法用于静脉曲张手术，采用1930nm±40nm的激光无法用于水环境下的手术，例如前列腺手术等。因此需要一种既可以用于静脉曲张手术，也可以用于水环境下手术的激光手术系统，从而极大的扩展激光手术的应用范围，例如用于内窥镜手术、高含血量的生物组织手术、水环境下的手术、开放手术和牙科手术等。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本技术提供一种复合波长半导体激光手术系统，提出采用以水吸收峰1930nm±40nm和以血红蛋白吸收峰430nm±9nm为复合波长的高功率半导体激光系统，以解决上述技术背景中的问题。

2、本技术提出了一种复合波长半导体激光手术系统，包括高功率激光模块、控制模块，高功率激光模块通过光纤模块和耦合模块的一端连接，耦合模块另一端连接医用光纤，高功率激光模块和控制模块电连接，高功率激光模块采用1930nm和430nm的半导体激光，激光输出波长范围为1930nm±40nm和430nm±9nm；高功率激光模块采用半导体激光二极管bar条或多个单管半导体激光二极管，半导体激光二极管bar条采用1930nm和430nm的半导体激光，激光输出波长范围为1930nm±40nm和430nm±9nm，半导体激光二极管bar条为l根1930nm±40nm激光二极管bar条和k根430nm±9nm激光二极管bar条组成，半导体激光二极管bar条为一维线阵列，每根半导体激光二极管bar条由若干个发光单元构成；单管半导体激光二极管采用1930nm和430nm的半导体激光，激光输出波长范围为1930nm±40nm和430nm±9nm，单管半导体激光二极管为l支1930nm±40nm单管激光二极管和k支430nm±9nm单管激光二极管组成。

3、通过上述技术方案，凭借该复合波长半导体激光手术系统，可实现不仅显著提高手术的切割效率，而且极大地扩展激光手术的应用范围，如既可以用于静脉曲张手术，又可以用于水环境下的手术；由于水和血红蛋白的吸收峰分别在1930nm和430nm附近，该复合波长半导体激光手术系统激光输出波长范围为1930nm±40nm或者430nm±9nm，采用了生物组织吸收波长最优吸收峰，激光波长离能量吸收峰越近，能量吸收越快，穿透深度越浅，被照射的生物组织可被迅速汽化，从而使得热损伤最小；且高功率激光模块通过采用半导体激光二极管bar条或多个单管半导体激光二极管，光源不需要过多复杂的结构和技术便可以实现满足手术要求的输出功率，可实现整体设备成本低、维护简单、体积小的特点。

4、进一步优选地，l根1930nm±40nm半导体激光二极管bar条和k根430nm±9nm半导体激光二极管bar条输出的发射光斑分别通过l条和k条整形微透镜阵列整形，并通过l个和k个耦合透镜耦合进入光纤模块，整形微透镜阵列为与半导体激光二极管bar条一一对应的一维线阵列，由若干个整形微透镜构成，430nm的半导体激光二极管bar条输出的激光波长为421nm或430nm或439nm。

5、通过上述技术方案，凭借该1930nm±40nm半导体激光二极管bar条和430nm±9nm半导体激光二极管bar条以及整形微透镜阵列均为一维线阵列的设置，便于实现高耦合效率；整形微透镜阵列用于减小半导体激光二极管bar条输出的发射光斑的快慢轴发散角，使经过整形微透镜阵列整形的发射光斑光束参数积小于之后连接的输入耦合光纤，并通过耦合透镜耦合进入光纤模块；且430nm的半导体激光二极管bar条输出的激光波长为421nm或430nm或439nm，采用了血红蛋白吸收波长最优吸收峰，激光波长离能量吸收峰越近，能量吸收越快，穿透深度越浅，被照射的生物组织可被迅速汽化，从而使得热损伤最小。

6、进一步优选地，l支1930nm±40nm单管半导体激光二极管和k支430nm±9nm单管半导体激光二极管通过多个反射镜将多条激光耦合束为一束光输出到聚焦透镜，并通过聚焦透镜耦合进入光纤模块，且430nm的单管半导体激光二极管输出的激光波长为421nm或430nm或439nm。

7、通过上述技术方案，凭借该1930nm±40nm单管半导体激光二极管和430nm±9nm单管半导体激光二极管通过反射镜的反射作用本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种复合波长半导体激光手术系统，其特征在于，包括高功率激光模块、控制模块，所述高功率激光模块通过光纤模块和耦合模块的一端连接，所述耦合模块另一端连接医用光纤，所述高功率激光模块和所述控制模块电连接，所述高功率激光模块采用1930nm和430nm的半导体激光，激光输出波长范围为1930nm±40nm和430nm±9nm；

2.根据权利要求1所述的一种复合波长半导体激光手术系统，其特征在于，所述L根1930nm±40nm半导体激光二极管bar条和所述K根430nm±9nm半导体激光二极管bar条输出的发射光斑分别通过L条和K条整形微透镜阵列整形，并通过L个和K个耦合透镜耦合进入所述光纤模块，所述整形微透镜阵列为与所述半导体激光二极管bar条一一对应的一维线阵列，由若干个整形微透镜构成，且430nm的半导体激光二极管bar条输出的激光波长为421nm或430nm或439nm。

3.根据权利要求1所述的一种复合波长半导体激光手术系统，其特征在于，所述L支1930nm±40nm单管半导体激光二极管和所述K支430nm±9nm单管半导体激光二极管通过多个反射镜将多条激光耦合束为一束光输出到聚焦透镜，并通过所述聚焦透镜耦合进入所述光纤模块，且430nm的单管半导体激光二极管输出的激光波长为421nm或430nm或439nm。

4.根据权利要求1所述的一种复合波长半导体激光手术系统，其特征在于，所述光纤模块包括输入耦合光纤，所述输入耦合光纤的数量根据所述半导体激光二极管bar条的数量或者所述单管半导体激光二极管的数量而不同，多根所述输入耦合光纤直接插入第一插芯或者经过光纤功率合束器耦合进入较粗芯径的单根输出耦合光纤，且连接所述光纤功率合束器的所述输出耦合光纤的直径大于所述输入耦合光纤的直径2倍以上，所述输入耦合光纤的数量可达到7根。

5.根据权利要求1所述的一种复合波长半导体激光手术系统，其特征在于，还包括散热模块，所述散热模块包括热敏电阻、热电制冷单元，所述热敏电阻设于所述高功率激光模块的侧面，所述热电制冷单元设于所述高功率激光模块的底部，所述散热模块还包括散热块，所述散热块包括多条金属叶片，所述热敏电阻和所述热电制冷单元驱动所述控制模块通过比例-积分-微分算法控制所述高功率激光模块的温度，所述控制模块与所述热敏电阻、所述热电制冷单元电连接。

6.根据权利要求4所述的一种复合波长半导体激光手术系统，其特征在于，所述耦合模块包括指示激光模块，所述指示激光模块采用532nm或660nm的指示激光，光功率小于5mW，所述耦合模块两侧设有第一插孔和第二插孔，所述第一插芯与所述第一插孔配合和连接，所述医用光纤的输入端设有与所述第二插孔配合和连接的第二插芯，所述耦合模块内部靠近所述插孔水平方向和靠近所述指示激光模块的竖直方向均设有准直透镜，所述指示激光模块通过所述准直透镜将所述指示激光传递到45°二向色镜，所述45°二向色镜反射所述指示激光以及透射手术激光。

7.根据权利要求1所述的一种复合波长半导体激光手术系统，其特征在于，还包括脚踏开关，所述脚踏开关包括单脚踏开关和双联脚踏开关，所述单脚踏开关为切除脚踏开关，所述双联脚踏开关分为消融脚踏开关和止血脚踏开关，所述控制模块与所述单脚踏开关、所述双联脚踏开关电连接。

8.根据权利要求1所述的一种复合波长半导体激光手术系统，其特征在于，所述医用光纤采用200μm、300μm、400μm、600μm、800μm芯径中的一种的激光手术光纤，输出激光波长为1930nm±40nm和430nm±9nm，激光功率为2.7W到70W。

9.根据权利要求1所述的一种复合波长半导体激光手术系统，其特征在于，所述控制模块包括激光电源，所述激光电源驱动所述高功率激光模块运行，从而控制所述高功率激光模块的总输出光功率和输出模式。

10.根据权利要求1所述的一种复合波长半导体激光手术系统，其特征在于，所述控制模块还包括1930nm±40nm和430nm±9nm的激光功率比例调节装置，所述激光功率比例调节装置根据具体的生物组织类型调节对应的两种波长激光功率比例。

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【技术特征摘要】

1.一种复合波长半导体激光手术系统，其特征在于，包括高功率激光模块、控制模块，所述高功率激光模块通过光纤模块和耦合模块的一端连接，所述耦合模块另一端连接医用光纤，所述高功率激光模块和所述控制模块电连接，所述高功率激光模块采用1930nm和430nm的半导体激光，激光输出波长范围为1930nm±40nm和430nm±9nm；

2.根据权利要求1所述的一种复合波长半导体激光手术系统，其特征在于，所述l根1930nm±40nm半导体激光二极管bar条和所述k根430nm±9nm半导体激光二极管bar条输出的发射光斑分别通过l条和k条整形微透镜阵列整形，并通过l个和k个耦合透镜耦合进入所述光纤模块，所述整形微透镜阵列为与所述半导体激光二极管bar条一一对应的一维线阵列，由若干个整形微透镜构成，且430nm的半导体激光二极管bar条输出的激光波长为421nm或430nm或439nm。

3.根据权利要求1所述的一种复合波长半导体激光手术系统，其特征在于，所述l支1930nm±40nm单管半导体激光二极管和所述k支430nm±9nm单管半导体激光二极管通过多个反射镜将多条激光耦合束为一束光输出到聚焦透镜，并通过所述聚焦透镜耦合进入所述光纤模块，且430nm的单管半导体激光二极管输出的激光波长为421nm或430nm或439nm。

4.根据权利要求1所述的一种复合波长半导体激光手术系统，其特征在于，所述光纤模块包括输入耦合光纤，所述输入耦合光纤的数量根据所述半导体激光二极管bar条的数量或者所述单管半导体激光二极管的数量而不同，多根所述输入耦合光纤直接插入第一插芯或者经过光纤功率合束器耦合进入较粗芯径的单根输出耦合光纤，且连接所述光纤功率合束器的所述输出耦合光纤的直径大于所述输入耦合光纤的直径2倍以上，所述输入耦合光纤的数量可达到7根。

5.根据权利要求1所述的一种复合波长半导体激光手术系统，其特征在于，还包括散热模块，所述散热模块包括热敏电阻、热电制冷单元，所述热敏电阻设于所述高功率激光模块的侧面，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：于泓，王德田，赵一平，
申请(专利权)人：锋迈厦门半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：