[實用新型]一種基于PWM驅(qū)動的LED光療設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201621175253.3
• 申請日: 2016-10-25
• 公開（公告）號: CN206526411U
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉木清;陳天然;李默楠;胡曉劍
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: A61N5/06
• 分類號: A61N5/06
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于醫(yī)療與照明技術(shù)的交叉領(lǐng)域，具體涉及一種基于PWM驅(qū)動的LED光療設(shè)備。

背景技術(shù)

在醫(yī)療領(lǐng)域，采用光照來改善疾病狀況是一種十分常見的治療方法，目前廣為使用的有激光技術(shù)與強(qiáng)光脈沖技術(shù)。其基本原理為：皮膚表面或皮下異常組織因強(qiáng)力吸收入射的光照而在短時間內(nèi)局部升高溫度，從而使得細(xì)胞被破壞或氣化。這類方案雖即時療效明顯，但屬于入侵或破壞式治療，對人體的正常生理組織會造成一定的副作用。此外，被照射的患者常常會感受到一定的燒灼感，從而產(chǎn)生對治療不利的焦慮與恐懼心理。

而越來越多的研究表明，在一定條件下，相同波長的激光和LED光在產(chǎn)生細(xì)胞生物活性調(diào)節(jié)效應(yīng)上無明顯差異。例如，LED紅光及紅外光部分波段能夠極大地促進(jìn)膠原蛋白增生，增加上皮細(xì)胞繁殖率，加速疤痕恢復(fù)，淡化色斑，可應(yīng)用于女性妊娠紋、手術(shù)傷口與組織愈合、面部痤瘡等等的皮膚醫(yī)療領(lǐng)域；藍(lán)光具有抑制褪黑激素分泌的顯著作用，故能夠改善冬季因為日照強(qiáng)度不足而導(dǎo)致的季節(jié)性憂郁癥（Seasonal Affective Disorder, SAD），因該病癥的特點是患者褪黑激素的分泌量過高。此外，由于LED器件本身安全長壽、結(jié)構(gòu)緊湊，控制簡便，光譜覆蓋廣，以及屬于自然舒適的冷光源，因此新興的LED光源組件替代激光與強(qiáng)光脈沖以應(yīng)用于光學(xué)治療，特別是在研發(fā)軟體親膚便攜式光療設(shè)備方面潛力巨大，前景廣闊。

大量實驗表明，治療用光源的輸出光功率密度大于40mW/cm²左右時才會產(chǎn)生明顯療效。然而由于LED眾所周知的散熱難題，常規(guī)恒流驅(qū)動下當(dāng)光功率密度高于此下限值時，光療設(shè)備的表面溫度往往輕易超過國家相關(guān)條例規(guī)定的安全上限溫度。因此，本實用新型利用LED器件易于數(shù)字調(diào)控的特點，采用PWM脈沖驅(qū)動方式，并結(jié)合新穎高效的散熱設(shè)備，使得治療設(shè)備表面溫度大大降低，從而在產(chǎn)生可觀治療效果的同時也符合安全標(biāo)準(zhǔn)，能夠應(yīng)用于實際的生產(chǎn)之中。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種基于PWM驅(qū)動的LED光療設(shè)備。

本實用新型提出的基于PWM驅(qū)動的LED光療設(shè)備，由醫(yī)用硅膠層1、LED光源組件2、柔性電路板3、電池＋PWM驅(qū)動控制盒4、非平面型導(dǎo)熱硅膠5和腰腹固定帶６組成，其中：腰腹固定帶6上開有凹槽，所述凹槽內(nèi)自下而上放置有非平面型導(dǎo)熱硅膠5和柔性電路板3，醫(yī)用硅膠層1蓋于腰腹固定帶6上方，所述柔性電路板3通過導(dǎo)線連接電池＋PWM驅(qū)動控制盒4；所述非平面型導(dǎo)熱硅膠5一面為平面，另一面為鋸齒型或波浪型，所述非平面型導(dǎo)熱硅膠5平面部分與柔性電路板3貼合，所述柔性電路板3上均勻分布有LED光源組件2。

本實用新型中，LED光源組件2由電池＋PWM驅(qū)動控制盒4產(chǎn)生的PWM脈沖電流信號驅(qū)動與控制，該信號的峰值光功率密度不低于恒流驅(qū)動方式下的平均光功率密度輸出值，同時可采用長治療周期與低占空比的方式。

本實用新型的光療設(shè)備利用LED帶寬較窄、波長幾近覆蓋全可見光及紅外紫外波段、與光譜峰值易于控制調(diào)節(jié)的優(yōu)點，采用經(jīng)醫(yī)學(xué)研究證明有明顯療效的特殊光譜或光譜組合，即采用一種或多種優(yōu)質(zhì)LED組合，以達(dá)到對特定疾病的針對性治療效果。

LED光源組件的散熱裝置采用非平面型導(dǎo)熱硅膠，其結(jié)構(gòu)形式包括但不限于波浪型與鋸齒形。該散熱裝置能夠顯著增大內(nèi)部器件與外部空氣的對流面積，從而有效增強(qiáng)散熱能力。

此外，利用LED器件緊湊小巧的優(yōu)點，可生產(chǎn)為大面積軟體結(jié)構(gòu)。其配套組件包括但不限于柔性電路板與柔性薄膜硅膠勻光層。同時結(jié)合上述非平面型導(dǎo)熱硅膠與PWM脈沖驅(qū)動方式，使得治療設(shè)備表面溫度低于國家相關(guān)條例規(guī)定的安全上線溫度42℃，從而能夠應(yīng)用于親膚可穿戴式治療。

本實用新型的有益效果在于：首先，采用優(yōu)質(zhì)LED取代激光及強(qiáng)光脈沖技術(shù)。LED發(fā)出柔光刺激，其光動力學(xué)過程非損傷性療法，故對患者的身體及心理均無負(fù)面作用。其次，采用更為先進(jìn)靈活的PWM驅(qū)動方式，結(jié)合非平面型導(dǎo)熱硅膠，既能使得設(shè)備輸出光功率密度高于有效治療閾值，又能保證表面溫度低于國家安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上限。再者，由于LED及其驅(qū)動具有小巧緊湊的特點，該光療設(shè)備非常適合應(yīng)用于柔性親膚可穿戴治療。

附圖說明

圖1是本實用新型所述的光源組件PWM脈沖驅(qū)動方式的原理示意圖。

圖2是本實用新型所述治療設(shè)備的一種可行的結(jié)構(gòu)之分立部件圖。

圖3是本實用新型所述的非平面導(dǎo)熱硅膠散熱層的兩種可行的結(jié)構(gòu)示意圖。其中：(ａ)為鋸齒型，（b）為波浪型。