CN101185793A - 芯片集成led在光动力肿瘤治疗中的应用及治疗设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种芯片集成LED在光动力肿瘤治疗中的应用，及其芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，配合光敏剂可用于肿瘤的光动力治疗。设备包括芯片集成LED，聚光器、散热器、光纤、电源等。采用芯片集成LED及聚光器使光纤末端光输出＞2000mw，LED替代激光二极管使治疗体内肿瘤成为可能，并大大降低了设备成本。
Description
技术领域
本发明涉及多芯片集成大功率LED(本文简称为芯片集成LED)在光动力肿瘤治疗中的应用，以及芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备。
背景技术
光动力治疗癌症在临床中以取得明显的效果，逐渐成为***的主要方法之一。目前光动力治疗中使用的光源多为波长630nm的激光光源，LED作为激光的替代光源在皮肤肿瘤及鲜红斑痣中已有应用，但所有的LED在光动力的中的使用均限于皮肤及肉眼可见部位。专利号ZL200520108617.1、ZL98122566.7、ZL200620042286.0、申请号02811553.8、申请号200580027021.1等，上述专利把小功率LED作为面阵排列或聚焦到某一小面积，作为皮肤的光动力治疗设备，其缺点是所有设备均只能用于皮肤治疗，不能用体内肿瘤的治疗。
申请号200510009880.X，把发光二极管做成平面矩阵，再经透镜阵列及石英透镜两次整形，把光汇聚到光纤中。这种方法不具有实际临床治疗意义，原因是发光二极管所发生的光为半球面形状，经透镜整形时其光损失严重，技术上传统LED的发光光效率为10％左右，即1W的LED发光光功率为100mw，如再加上透镜损失，经透镜后的光功率为小于100mw，一个4W的发光二极管阵列实际光输出应小于400mw。同时二极管阵列的面积不能任意扩大，因为透镜的尺寸是有限的。
在医学临床应用中，要求光纤的未端光功率要大于2000mw才能激活光敏剂杀死肿瘤细胞，如英国产激光光动力设备Diomed 630，德国产激光光动力设备CeralasPDT等所有光纤未端输出到2000mw以上。
综上所述，上述专利中所使用的发光二极管用于光动力治疗，仅限于皮肤表面肿瘤，不能用于体内肿瘤治疗，激光二极管可用于体内治疗但设备成本太贵，限制了其广泛应用。
芯片集成LED(单个功率＞25w)现已问世，因其体积小、光功率密度大、照射面大将是取代普通LED和白炽灯、卤钨灯的新一代照明设备，并且已出现了若干照明用相关专利。到目前为止，人们对芯片集成LED的认识均停留在照明上的应用，称为***半导体照明光源。却未想到将其应用到光动力治疗领域中，以拓展光动力治疗应用范围和疗效。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种芯片集成LED用于光动力肿瘤治疗的应用，以及芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备。本发明与激光光动力设备相比，结构简单、成本低廉、设备轻巧、利于推广，而治疗效果完全满足治疗要求，可替代激光光动力设备进行人体内部肿瘤治疗。
芯片集成LED在光动力肿瘤治疗中的应用。
所述芯片集成LED与聚光器、散热器、外壳组装成光源头，再与光纤连接，光纤的另一端连接光头，聚光器把芯片集成LED面上发光光线汇聚到光纤中，光线经光纤导入人体内，通过光纤末端的光头对病灶照射，配合光敏剂药物，进行肿瘤治疗，适应症包括：体内肿瘤、老年性眼底黄斑、光角化病、***、头颈部晚期磷状上皮癌。
芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，包括芯片集成LED、散热器、聚光器、光纤、光头、控制电路及电源；芯片集成LED、散热器、聚光器组装成光源头，其前端的聚光器与光纤连接，光纤再连接上光头，照射的时间和光功率由主机控制。
所述芯片集成LED贴在散热器上，芯片集成LED与散热器中间加导热胶，散热器后端设置风扇。
本发明使用的芯片集成LED，其功率为25w～1500w，平面或凸平发光，发光面积为5×5mm2～150×150mm2，波长根据光敏剂选择。
散热器上开上下相通的通风槽，既可解决通风又可扩大散热面积。通常散热器上开槽可以是发射状或网状形状。芯片集成LED的热量通过散热风扇使其热量由光源头周边的外壳孔中排出。
所述散热器的材料为铜、铝、铝合金等高导热率的材料。
本发明芯片集成LED前端聚光器形状为汇聚状锥形，可以是圆锥或方锥等。其材料选用铜、铝合金并镀高反光材料，也可选塑料、铁、铜合、橡胶等镀上高反光材料来做聚光器。根据实际情况，也可不选用聚光器，直接将光纤对接在芯片集成LED上。也可使用非球面透镜汇聚光线到光纤中。
本发明为保证芯片集成LED的正常工作，装置器中设有一个检测LED温度的温度感应器。在温度超过设定值后，控制台上报警器会发报警信号和停机。
本发明中有照射表面光功率检测器，可根据病情调节光功率输出大小，其调节可以手动也可自动调节。
本发明采用芯片集成LED与传统LED相比优点在于：
1、功率大，芯片集成LED为25W～1500W，传统LED为0.5W～3W之间。
2、芯片集成LED为平面或凸面发光，而传统LED为点光源发光。
3、电光转换效率高。芯片集成LED的发光效率为20％左右，而传统LED为10％。
4、高功率密度，芯片集成LED的光功率密度是传统LED的数倍到数十倍。
本发明与激光光动力治疗设备相比，结构简单、成本低廉、设备轻巧、利于推广，而治疗效果完全满足治疗要求，是新一代替代技术。
芯片集成LED光动力治疗替代激光的有益效果表现在：
1、大幅度降低设备成本；
2、由于成本的降低用户使用量大大增加；
3、可增大光功率，目前激光光功率为2-3W，芯片集成LED光动力治疗仪可达到10W以上；
4、可扩大照射面积，在保证功率密度的情况下扩大照射范围，对于体内的一些大体积肿瘤提供了治疗的可能。
下面结合附图对本发明作进一步详细阐述。
附图说明
图1本发明芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备结构简图
图2为本发明设备外形图
具体实施方式
为解决大功率体内***的问题，本发明使用了新型单颗芯片集成LED，又称多芯片集成大功率LED，或多芯片模组，或超大功率芯片等。本发明中简称芯片集成LED。芯片集成LED是利用多个芯片组装(Multi-Chip Module Assembly)技术和倒装焊技术(Flip-Chip Techology)，将一个或者多个LED芯片，信号控制芯片与防静电芯片(Electrostatic Discharge)通过工艺集成和组装，形成一个大的可以防静电，可以控制的LED模组。其中LED芯片，可以是不同波长，不同尺寸的LED芯片。根据需要倒装于不同尺寸，不同形状、不同材质的底板上面。省略了繁复的封装工序，一次性解决了LED的散热问题。
本发明使用芯片集成LED(25W～1500W)，使用特别设计的聚光器，把超大功率的光经聚光器后直接耦合到光纤中。实际测量，即25W的芯片集成LED光输出为25W×20％＝5W，经聚光器后(光损失＜50％)耦合在光纤中，在光纤末端光功率为5W×50％＝2.5W。2500mw的光纤末端输出已能满足临床治疗要求，使单颗大功率LED替代激光体内治疗能为可能。
本发明使用25W～1500W单颗芯片集成LED，波长根据光敏剂选择。使用圆锥形聚光器，直接把耦合到光纤中，也可先用大面积光纤束直接贴在LED发光面上，在大面积光纤束后加聚光器，还可使用非球面透镜汇聚光线到光纤中。光纤直径从400nm～20mm，根据部位不同而有所变化。如支气管用400nm，***用20mm等。
如图所示，1为散热器，2为芯片集成LED，与散热器之间有导热胶。3为聚光器，4为光纤，5为给LED供电的开关电源等，装在机壳6内，7为光输出孔，光纤4通过7和主机6相接。8为主要电源开关。光纤接口：采用WMA905标准接上。
下面给出芯片集成LED和药物配合治疗疾病的对应表：
| 英文名 | 中文名 | 适应症 |
| PhotofrinVisudyneLevulan(5-ALA)ALAHpDPsD-007YHpDFoscan | 血卟啉维替泊芬5氨基酮戊酸艾拉血卟啉衍生物癌光啉光卟啉替莫泊芬 | 体内肿瘤老年性眼底黄斑光角化病***体内肿瘤体内肿瘤体内肿瘤头颈部晚期磷状上皮癌 |
Claims (9)
1.芯片集成LED在光动力肿瘤治疗中的应用。
2.根据权利要求1所述的芯片集成LED在光动力肿瘤治疗中的应用，其特征在于：所述芯片集成LED与聚光器、散热器、外壳组装成光源头，再与光纤连接，光纤的另一端连接光头，聚光器把芯片集成LED面上发光光线汇聚到光纤中，光线经光纤导入人体内，通过光纤末端的光头对病灶照射，配合光敏剂药物，进行肿瘤治疗，适应症包括：体内肿瘤、老年性眼底黄斑、光角化病、***、头颈部晚期磷状上皮癌。
3.芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，其特征在于：包括芯片集成LED、散热器、光纤、光头、控制电路及电源；芯片集成LED、散热器组装成光源头，其前端与光纤连接，光纤再连接上光头。
4.根据权利要求3所述的芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，其特征在于：所述芯片集成LED贴在散热器上，芯片集成LED与散热器中间加导热胶，散热器后端设置风扇。
5.根据权利要求3所述的芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，其特征在于：所述芯片集成LED，其功率为25w～1500w，平面或凸面发光，发光面积为5×5mm2～150×150mm2，波长为630nm±20nm或波长根据光敏剂选择。
6.根据权利要求3所述的芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，其特征在于：散热器上开上下相通的通风槽，通风槽为发射状或网状形状。
7.根据权利要求3所述的芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，其特征在于：芯片集成LED前端与光纤之间设置聚光器，形状为汇聚状锥形，为圆锥或方锥。
8.根据权利要求3所述的芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，其特征在于：芯片集成LED前端与光纤之间设置聚光器，聚光器为非球面透镜，汇聚光线到光纤中。
9.根据权利要求3所述的芯片集成LED光动力肿瘤治疗设备，其特征在于：设备中设有一个检测LED温度的温度感应器，和调节光功率输出大小的光功率检测器。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101869741A (zh) * | 2010-06-29 | 2010-10-27 | 深圳市雷迈科技有限公司 | 多用途医用光源*** |
| CN101612452B (zh) * | 2008-06-24 | 2013-01-02 | 天津医科大学 | 光动力治疗机的光辐照头 |
| CN107737409A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-02-27 | 哈尔滨医科大学 | 450‑490nm LED‑蓝光联合三氧化二砷在骨肉瘤治疗中的应用 |
| CN112451859A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-09 | 昆明医科大学 | 一种脑胶质瘤光动力直接照射治疗装置 |
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2007
- 2007-11-30 CN CNA2007100506687A patent/CN101185793A/zh active Pending
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