專利名稱：家庭醫療保健用激光治療儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種醫療保健器具，特別是一種家庭醫療保健用激光治療儀。
背景技術：
隨著人們生活水品的提高，心腦血管疾病已經成為第一疾病殺手，每年新增患者400萬，目前有9000萬患者存在，市場上已經有多種藥物，但都具有不同程度的毒副作用，并且病人需要長期購買使用，投資巨大。雖然現在市場上也提供了某些保健儀器，但是對于這類疾病的防治效果不是很顯著。在這個領域未來的主要趨勢，是向著使用方便、療效顯著、無毒副作用的高科技產品方向發展。另外，隨著經濟社會發展水平的提高，人們越來越重視自身的健康。
激光醫療由于在20世紀末引進了半導體激光技術，在家庭醫療保健領域，這種技術就成為首選的手段。它僅靠不到手指大小的半導體的發光器件，配以相應的電路，便可發射一定波長和功率的激光。通過控制半導體發光器件，便可根據需要發生一定激光用于照射治療。激光醫療技術雖然在目前已經不是新鮮的事情了，可是整個中國的激光醫療普及程度并不高，在家庭保健領域內的就更少見了。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種家庭醫療保健用激光治療儀，體積小，容易攜帶，主要適用于心腦血管疾病的患者及亞健康人群。能通過對鼻腔、體表和穴位的激光照射，疏通人體血管、清出體內垃圾，可清血、稀血、凈血、抗血稠、調整血液，有效改善微循環，保護機體新陳代謝，恢復各臟器機能，防治動脈硬化和高血脂、高血壓、高血糖、實現對人體的調整、修理，并延緩衰老。
本實用新型的目的是通過如下技術方案實現的它設置有殼體、在殼體上組裝按鍵、液晶顯示屏，在殼體內設置電池盒和電子電路，其特征是設置激光頭，在殼體上設置激光頭插孔；電子電路中設置充電控制電路，充電控制電路的輸出部分分別連接電池和充電器檢測電路的輸入部分，充電器檢測電路的輸出連接到核心單片機的輸入口；電池連接電源管理電路的輸入部分，通過電源管理電路的輸出部分提供給核心單片機和其他電路，同時電池連接到電壓檢測電路的輸入部分，電壓檢測電路的輸出部分連接到核心單片機的輸入口；激光驅動和控制部分是一個反饋控制系統，核心單片機的的輸出口分別連接兩個功率調節電路的輸入，兩個功率調節電路的輸出連接到激光驅動控制電路的輸入部分，激光驅動控制電路的輸出分別連接兩個激光頭，兩個激光頭分別連接激光頭檢測電路的輸入，再經激光頭檢測電路輸出到核心單片機的輸入口；鍵盤電路與液晶顯示電路分別連接核心單片機的相應接口。
上述的激光驅動控制電路設置有雙路運算放大器，分別控制兩路激光的輸出電流，雙路運算放大器的供電端由核心單片機的輸出口控制，雙路運算放大器的兩個輸出端分別連接兩個三極管的基極，根據運算放大電路的輸入不同導致輸出不同，可以控制三極管的關閉、導通以及導通后的三極管上的電壓降，從而調節兩路激光器的驅動電流。雙路運算放大器的其中兩個輸入端分別連接兩個數字電位計的滑動端，另兩個輸入端接參考電壓。兩路激光器插孔的發光管腳各自通過一個電阻連接上述各自三極管的集電極，三極管射極連接一個電阻接地。上述電路形成一個反饋控制調節系統來驅動激光器。
上述的激光頭檢測電路的激光器插孔的發光管腳連接一個三極管的基極，三極管的集電極接一個上拉電阻到供電端，同時連接到核心單片機的輸入口，三極管射極接地。三極管導通后工作在飽和狀態，激光頭插入時，激光器的發光管電流經過三極管的通路將該三極管導通，則單片機檢測到集電極的電壓變化來判斷是否有激光頭插入。
使用方法和工作原理白天夜間均可方便使用；帶有6個按鍵的鍵盤，可單手或雙手操作；帶有128*64分辨率的圖形點陣液晶顯示屏；具有類似手機等數碼產品的中文系統菜單及操作方式；雙通道激光照射可獨立使用，并且激光頭與機體采取耳機式插接方法，方便拆卸和更換；為了保護激光頭，本機帶有激光頭檢測功能，激光頭插入與否的狀態在本機上有實時的顯示，只有某通道的激光頭正確插入，操作本機時對應該通道控制電路才可開啟，否則本機提示重新插入激光頭；激光功率可在3到10毫瓦間4個檔值調節；激光照射方式可在連續照射和脈沖照射兩種方式間選擇；激光照射時間可在1到60分鐘間調節；使用3節7號可充電電池，與普通7號電池兼容，充滿電后，在兩個通道的激光功率都設置在最大的情況下(10毫瓦)可工作4個小時左右，同時本機有電池電量顯示；當電池電量不足時，可直接插入充電器充電；本機帶有一個復位功能鍵，在任何狀態下按下此鍵即可恢復到初始系統菜單狀態。在系統上電時，電源管理部分工作，核心部分的單片機運行，同時打開液晶顯示，鍵盤處于就緒狀態，電池電量監測部分工作，激光頭插入狀態監測部分工作，屏幕顯示中文系統菜單和電池電量及激光插入狀態。當用戶按下鍵時，鍵盤管理部分通過中斷方式通知單片機，單片機分辨出是哪個按鍵動作后立即查詢目前液晶畫面所處狀態，隨之進行相應動作。在不同的畫面，按下某一鍵的動作可能是不同的功能，因此單片機需要查詢目前液晶所處畫面狀態。然后實施相應功能，并更新液晶畫面的顯示。由于單片機采取周期查詢電池電量和激光頭插入狀態的方法，所以電池電量和激光頭插入狀態能實時顯示。當激光器各參數設置完畢后，單片機根據各參數啟動并調整激光驅動電路部分，使激光頭正常工作。并定時查詢激光工作狀態和照射時間的變化，在液晶上顯示出來。激光正常工作狀態下，用戶可以按下按鍵關閉正在使用的某一路或兩路激光，也可以設置本機的液晶屏背光還有按鍵聲音的開啟和關閉。當計時完畢后，單片機關閉激光驅動電路部分，返回主菜單，其余部分仍然和開始一樣，準備接受用戶新的操作。
治療原理本激光治療儀的治療是采用低強度半導體弱激光來對人體照射，激光照射位置主要是鼻腔及身體上部分穴位，由于半導體激光器的特性，通過它直接發出的激光是在一定角度內發散的，利用這一點，當激光器插入鼻腔中，便可對鼻腔壁及鼻腔深處達到充分照射，使鼻腔內毛細血管網中血細胞吸收激光的能量，從而達到(1)提高細胞膜Na+、K′-ATP酶的活性，增強細胞內過氧化物歧化酶(SOD)水平，抗脂質過氧化，降低氧自由基。
(2)改善血液流變性，降低血液粘度，降低纖維蛋白原濃度，減少紅細胞、血小板聚集性，增強紅細胞變形能力。
(3)改善微循環，消除微血栓。
(4)調整血管內皮素水平，改善血管痙攣。
(5)減少血液中的中分子物質、清除體內毒素。
(6)增強細胞免疫及體液免疫，提高抗病能力。
(7)調節神經及內分泌功能。
本實用新型的優點是1、主要適用于心腦血管疾病的患者及亞健康人群。能通過對鼻腔、體表和穴位的激光照射，疏通人體血管、清出體內垃圾，可清血、稀血、凈血、抗血稠、調整血液，有效改善微循環，保護機體新陳代謝，恢復各臟器機能，防治動脈硬化和高血脂、高血壓、高血糖、實現對人體的調整、修理，并延緩衰老。2、使用雙通道獨立控制激光頭，激光功率調節范圍為3-10毫瓦。具有激光頭插入狀態實時監測功能。3、設置大屏幕128*64帶背光圖形液晶顯示屏。具有類似手機類數碼產品的中文顯示菜單和操作方式以及方便老人操作的默認設定值的傻瓜式一鍵操作方式。4、充電時不必拆卸電池和專門購買充電器。5、體積小，容易攜帶。
圖1是本實用新型的正面結構示意圖。
圖2是本實用新型的后面結構示意圖。
圖3是圖1的仰視圖。
圖4是本實用新型連接線纜和插頭的激光頭示意圖。
圖5是本實用新型的電路結構原理框圖。
圖6是充電控制電路及充電器檢測電路部分結構示意圖。
圖7是電源管理電路及電池電壓檢測電路部分結構示意圖。
圖8是核心控制電路及液晶顯示和鍵盤電路部分結構示意圖。
圖9是激光驅動控制電路及激光頭檢測電路部分結構示意圖。
具體實施方式
見圖1-4，在殼體1的正面組裝按鍵3和液晶顯示屏2，在殼體1的上端面設置兩個激光頭插孔4，用來插接激光頭插頭8，激光頭插頭8用纜線9連接激光頭10。殼體1的側端面設置一個充電插孔5，用來連接充電電源。在殼體1內設置電池盒6和電子電路板；見圖5，電子電路板上的電子電路中設置充電控制電路，充電控制電路的輸出部分分別連接電池和充電器檢測電路的輸入部分，充電器檢測電路的輸出連接到核心單片機的輸入口；電池連接電源管理電路的輸入部分，通過電源管理電路的輸出部分提供給核心單片機和其他電路，同時電池連接到電壓檢測電路的輸入部分，電壓檢測電路的輸出部分連接到核心單片機的輸入口；激光驅動和控制部分是一個反饋控制系統，核心單片機的的輸出口分別連接兩個功率調節電路的輸入，兩個功率調節電路的輸出連接到激光驅動控制電路的輸入部分，激光驅動控制電路的輸出分別連接兩個激光頭，兩個激光頭分別連接激光頭檢測電路的輸入，再經激光頭檢測電路輸出到核心單片機的輸入口；鍵盤電路與液晶顯示電路分別連接核心單片機的相應接口。
上述電路中的各部分詳細結構見如下所述見圖6，充電控制電路及充電器檢測電路部分充電器的接插件J102通過電阻R104連接智能充電控制芯片IC1的輸入端5。充電器的接插件J102并經過三極管Q101，二極管D101連接電池接口J101正極。智能充電控制芯片IC1的管腳13連接傳感電阻R106，用來檢測充電電流。R102，R105為溫度采樣電阻。在智能充電控制芯片IC1的輸入端5和三極管Q101的基極間連接三極管Q102，用來開啟和關斷充電電流的通路。智能充電控制芯片IC1的其余管腳用來設置充電參數。充電信號通過電阻R104進入到智能充電控制芯片IC1的輸入端5。充電器輸入電流經過三極管Q101，二極管D101到達電池接口J101的正極。智能充電控制芯片IC1的管腳15提供一個5V的電壓基準。單片機IC31發出信號T1，當充電器插入時，通過三極管Q101的導通發出中斷通知單片機IC31。同時通過信號O1開啟電源管理部分的控制端給系統供電。
見圖7，電源管理電路及電池電壓檢測電路部分電源管理芯片IC21內部具有升壓轉換和線性穩壓的功能。電池電壓通過二極管D201，電感L201進入到電源管理芯片IC21的輸入端1，電流通過二極管D203到電源管理芯片IC21的管腳12。經電源管理芯片IC21內部轉換后從輸出端9輸出提供系統電壓VCC1。電源管理芯片IC21的管腳11連接用來提供低電壓檢測標準輸入的電阻R201、R203，當電池電壓低后，自動關閉芯片輸出。
按鍵開關S201通過三極管Q201的集電極控制電源管理芯片IC21的開啟與關斷。開機時單片機IC31送來開機保持信號H1來通過三極管Q202控制三極管Q201的狀態，使三極管Q201的集電極保持電源管理芯片IC21的開啟。關機時，按鍵觸發單片機IC31的中斷使得單片機IC31關閉開機保持信號H1切斷系統供電。當電池低電壓時，電源管理芯片IC21的管腳8用來產生低電壓信號觸發單片機IC31中斷，通知單片機IC31關閉開機保持信號。信號O1來自充電器的插入，導通三極管Q201來開啟電源管理芯片IC21的正常工作。電源管理芯片IC21其余管腳用來選擇電源控制參數。電源管理芯片IC21的輸出端9連接線性穩壓芯片IC22，將電源管理芯片IC21提供的電壓VCC1轉換成VCC2。數字電位計IC23和電阻R209、R210、三極管Q203連接構成電池電壓檢測電路。單片機IC31發來X13和X1調節數字電位計IC23的阻值，數字電位計IC23的阻值高端接電池正極，阻值低端接地。滑動端通過電阻R209導通三極管Q203，電阻R209和R210選的合適，使得三極管Q203只在截止和飽和間切換。因為電池電壓接數字電位計IC23阻值高端，固其滑動端電壓通過單片機調節數字電位計IC23的阻值可使得三極管Q203導通，導通后三極管Q203集電極為低電平，則單片機IC31通過讀T2可知道三極管Q203是否導通，而三極管Q203的導通壓降基本固定為0.7V，則單片機通過不斷對數字電位計IC23的調節使得三極管Q203恰好導通和恰好截止獲得數字電位計IC23滑動端的在三極管Q203導通與否的臨界值的兩個分壓比例再結合三極管Q203的導通壓降便可知道目前電池電壓的范圍。
見圖8，核心控制電路及液晶顯示和鍵盤電路部分核心控制芯片IC31為51系列單片機。按鍵S301，電容C304及電阻R310連接構成核心控制芯片IC31的復位電路。電容C305、C306及晶振Y301連接為核心控制芯片IC31提供時鐘信號。液晶顯示芯片IC32為128*64分辨率的液晶顯示模塊。液晶顯示芯片IC32的管腳7-14為數據口，與核心控制芯片IC31的管腳39-44、1-3連接傳遞數據。液晶顯示芯片IC32的管腳4-6為顯示控制信號，由核心控制芯片IC31的5，7，12管腳控制。液晶顯示芯片IC32的管腳18為偏壓控制管腳，管腳19為液晶背光控制管腳。液晶顯示芯片IC32的管腳17為復位管腳，由核心控制芯片IC31的腳13控制。核心控制芯片IC31的管腳22控制蜂鳴器P301。8-3編碼器IC33的編碼輸出與核心控制芯片IC31的管腳34、35、36連接。按鍵S302、S303、S304、S305和S306按下時產生低電平通過8-3編碼器IC33的管腳14觸發核心控制芯片IC31的中斷腿8來通知IC31。核心控制芯片IC31通過讀取管腳34、35、36的編碼來識別中斷來源，從而識別按鍵。當電池電量不足時，電源管理芯片IC21發出電壓低信號觸發核心控制芯片IC31中斷，使得核心控制芯片IC31關閉開機保持信號。IC31的其余管腳用來控制其它部分的芯片，詳見其他部分電路說明。
見圖9，激光驅動控制電路及激光頭檢測電路部分雙路運算放大器IC41，由IC41A，IC41B兩部分構成，分別控制兩路激光的輸出電流，從而控制激光的功率，信號A1來自核心控制芯片IC31的控制雙路運算放大器IC41供電端。數字電位計IC42、IC43通過接收來自核心控制芯片IC31的控制信號X11、X12和X1來增加或減少數字電位計的電阻大小。數字電位計IC42、IC43的管腳5為滑動端，與其阻值高端3管腳連接，電位計阻值低端6管腳接地。管腳7為片選端，接地一直片選。J401，J402為兩路激光器的插孔，其管腳1為激光器的發光管腳，管腳2為激光器的反饋管腳，管腳3為激光器的公共端。兩個激光器的發光管腳1分別通過電阻R409、R410和三極管Q405和Q406的集電極連接，電阻R409、R410用來調節激光管功率的上限值。兩個三極管的發射極通過分別通過電阻R412、R413接地。它們起到限流保護作用。
驅動激光及調節功率的過程如下觸發核心控制芯片IC31先根據需要設定數字電位計IC42、IC43的阻值，然后發出信號L2、L3為激光器公共端提供電壓VCC2，發出控制信號A1開啟雙路運算放大器IC41的供電端，使之工作。此時，雙路運算放大器IC41輸出1、7導通三極管Q405、Q406，使得激光器發光管正常導通路線工作。而由于電阻R402、R404阻值很大，所以分流的電流很小，不會影響激光器的正常工作。同時激光器的反饋管腳通過數字電位計接地。數字電位計IC42、IC43上的電壓引入到雙路運算放大器IC41的反向輸入端，雙路運算放大器IC41的同向端接固定電阻R414(R416)，R415(R417)對VCC2的分壓。而當IC31調節IC42(IC43)的阻值時，激光器的反饋管和數字電位計IC42、IC43形成的通路的電流會發生變化，從而數字電位計IC42、IC43引入到雙路運算放大器IC41輸入端的電壓會發生變化，則會和雙路運算放大器IC41的同向端的電壓形成一定壓差，使得雙路運算放大器IC41的輸出端1、7的電位變化，而三極管Q405、Q406處于放大工作狀態，因此雙路運算放大器IC41的輸出1、7的變化會使得三極管Q405、Q406調整集電極與射極間電壓，從而間接調整激光器的發光管通路的電流，從而調節發出的激光功率。同時由于電路中這個反饋調節的作用存在，當激光功率發生漂移時，反饋管將會通過數字電位計IC42、IC43的電壓通知雙路運算放大器IC41調節輸出，進而調節發光管的通路電流，將激光漂移的激光功率拉回設定值達到穩定功率的目的。
激光頭插入檢測部分電阻R402、R404，R403、R405及三極管Q404、Q407用來檢測激光頭的插入狀態。檢測時，核心控制芯片IC31控制L2、L3在激光器公共端供電VCC2，當激光頭插入時，由于激光器的發光管導通時有一定導通壓降(大于三極管射極導通電壓0.7V)，則在此形成一條通路從VCC2經過激光器發光管再經電阻R402、R404，還有三極管Q404、Q407的射極到地。而且電阻R402、R404，R403、R405取得合適可使三極管Q404、Q407處于飽和狀態，其集電極為低電平，則核心控制芯片IC31通過讀取T3、T4便可得知此時這條通路是否導通，即可知道激光頭此時是否插入。
使用性能激光頭采用635半導體激光器系列，使用壽命為10萬小時。3節7號可充電電池充滿電后在本機兩路激光頭同時工作并且功率設置到最大10毫瓦的狀態下可以工作4小時左右。整機結構緊湊，可以抵抗一般程度的震動及摔擊。
權利要求1.一種家庭醫療保健用激光治療儀，它設置有殼體、在殼體上組裝按鍵、液晶顯示屏，在殼體內設置電池盒和電子電路，其特征是設置激光頭，在殼體上設置激光頭插孔；電子電路中設置充電控制電路，充電控制電路的輸出部分分別連接電池和充電器檢測電路的輸入部分，充電器檢測電路的輸出連接到核心單片機的輸入口；電池連接電源管理電路的輸入部分，通過電源管理電路的輸出部分提供給核心單片機和其他電路，同時電池連接到電壓檢測電路的輸入部分，電壓檢測電路的輸出部分連接到核心單片機的輸入口；激光驅動和控制部分是一個反饋控制系統，核心單片機的的輸出口分別連接兩個功率調節電路的輸入，兩個功率調節電路的輸出連接到激光驅動控制電路的輸入部分，激光驅動控制電路的輸出分別連接兩個激光頭，兩個激光頭分別連接激光頭檢測電路的輸入，再經激光頭檢測電路輸出到核心單片機的輸入口；鍵盤電路與液晶顯示電路分別連接核心單片機的相應接口。
2.根據權利要求1所述的家庭醫療保健用激光治療儀，其特征是激光驅動控制電路設置有雙路運算放大器，分別控制兩路激光的輸出電流，雙路運算放大器的供電端由核心單片機的輸出口控制，雙路運算放大器的兩個輸出端分別連接兩個三極管的基極，雙路運算放大器的其中兩個輸入端分別連接兩個數字電位計的滑動端，另兩個輸入端接參考電壓；兩路激光器插孔的發光管腳各自通過一個電阻連接上述各自三極管的集電極，三極管射極連接一個電阻接地。
3.根據權利要求1所述的家庭醫療保健用激光治療儀，其特征是激光頭檢測電路的激光器插孔的發光管腳連接一個三極管的基極，三極管的集電極接一個上拉電阻到供電端，同時連接到核心單片機的輸入口，三極管射極接地。
專利摘要一種家庭醫療保健用激光治療儀，它設置有殼體、在殼體上組裝按鍵、液晶顯示屏，在殼體內設置電池盒和電子電路，其特征是設置激光頭，在殼體上設置激光頭插孔；電子電路中設置充電控制電路、充電器檢測電路、核心單片機、電源管理電路、電壓檢測電路、激光驅動和控制電路、兩個功率調節電路、激光頭檢測電路。本實用新型的優點是主要適用于心腦血管疾病的患者及亞健康人群。能通過對鼻腔、體表和穴位的激光照射，疏通人體血管、清出體內垃圾，有效改善微循環，保護機體新陳代謝，恢復各臟器機能，防治動脈硬化和高血脂、高血壓、高血糖、實現對人體的調整、修理，并延緩衰老。使用雙通道獨立控制激光頭，體積小，容易攜帶。
文檔編號A61N5/06GK2759507SQ200420055468
公開日2006年2月22日 申請日期2004年12月7日 優先權日2004年12月7日
發明者周文志, 丁淑明, 王凡 申請人:周文志, 丁淑明, 王凡