【摘要】： 由美國醫(yī)生Anderson和Parrish在1983年提出的“選擇性光熱作用”理論奠定了現(xiàn)代醫(yī)用激光器用于激光治療色素性和血管性疾病的理論基礎(chǔ)。隨后提出的“選擇性熱動(dòng)力學(xué)”理論成為激光器脫毛的理論基礎(chǔ)。本文提出了在一臺激光器上輸出1064nm及其755nm兩種波長的長脈沖激光的設(shè)計(jì)思想。其中1064nm的紅外激光可用于激光脫毛、治療血管性疾病和激光嫩膚、祛皺,而755nm的激光則用于治療脫毛和色素性皮膚病變,這兩種波長激光的脈寬和能量均在一定范圍內(nèi)可調(diào)節(jié),以滿足臨床治療的實(shí)際需要。 本文首先介紹了醫(yī)用激光器及皮膚科激光器的發(fā)展和現(xiàn)狀,闡述了醫(yī)用長脈沖雙波長激光器嵌入式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想,分析了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)所在,然后針對這些重難點(diǎn)技術(shù)提出了相應(yīng)的解決方案,設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)醫(yī)用長脈沖雙波長激光器的嵌入式控制系統(tǒng),本文的工作具體包括有以下幾個(gè)方面的內(nèi)容和特點(diǎn): (1)采用新型開關(guān)元件IGBT作為脈沖氙燈放電回路的直流斬波器,輸出準(zhǔn)連續(xù)的長脈沖串以代替?zhèn)鹘y(tǒng)意義上的單個(gè)長脈沖,通過控制IGBT的驅(qū)動(dòng)信號,實(shí)現(xiàn)對長脈沖串的脈寬和能量的調(diào)節(jié)。以HCPL316J智能型芯片為主的模塊作為IGBT的驅(qū)動(dòng)單元,給出了消除IGBT浪涌電壓的解決辦法。 (2)選擇美國Rabbit半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的Rabbit2000 MCU作為激光器控制單元的核心元件,討論了以該MCU為核心的控制母板上A/D、D/A、串行口、按鈕鍵盤、LCD接口的硬件設(shè)計(jì)。同時(shí)討論了以DYNAMIC C集成開發(fā)環(huán)境下的主程序、初始化程序、中斷向量的安裝等軟件的設(shè)計(jì)。 (3)分析了控制系統(tǒng)硬件抗干擾設(shè)計(jì)和系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試的情況。 (4)提出了激光器治療時(shí)基于案例推理的治療處理軟件。對輔助臨床醫(yī)生使用醫(yī)用激光器治療的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化整合。 (5)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品。
【圖文】：

結(jié)構(gòu)和控制原理做一個(gè)討論。2.1 醫(yī)用長脈沖激光器原理框圖如圖2-1所示為醫(yī)用長脈沖激光器泵浦氙燈的驅(qū)動(dòng)與控制電源原理框圖[6],它主要由開關(guān)型主電源電路、儲能電容放電時(shí)間控制電路、預(yù)燃電源電路、觸發(fā)電源電路及 CPU 控制電路等部分組成.泵浦氙燈是整個(gè)激光電源的負(fù)載,根據(jù)氣體氙燈的伏安特性要求,氙燈要被有效點(diǎn)燃,產(chǎn)生泵浦光能,整個(gè)電源應(yīng)按如下過程工作:首先,觸發(fā)電源部分提供數(shù)萬伏的高壓將燈內(nèi)的惰性氣電離擊穿,實(shí)現(xiàn)觸發(fā);其次,在電離觸發(fā)的同時(shí),輸出約1.2 kV電壓的預(yù)燃電源使氙燈處于低燃弧預(yù)燃狀態(tài);最后,控制打開 IGBT,使儲能電容器 Cs 中的主電源能量快速通過氙燈形成放電回路,使氙燈處于強(qiáng)輝光放電狀態(tài),形成泵浦光,該泵浦光經(jīng)過聚光腔幅射到 Nd:YAG 或紫翠寶石激光晶體上,進(jìn)而產(chǎn)生激光輸出.圖 2-1 醫(yī)用長脈沖激光泵浦的原理框圖Fig.2-1 The Theory Diagram of Medical Long Pulse Laser Pump2. 2 激光器工作流程激光器開機(jī)自檢完成后，控制系統(tǒng)根據(jù)操作者的選擇進(jìn)入某一種激光介質(zhì)工作狀態(tài)，（比如進(jìn)入紫翠寶石 755nm 波長模式或 Nd:YAG 1064nm 波長模式）在電容組模塊對氙燈放電之前，IGBT/預(yù)燃模塊會給氙燈電極兩端提供 1200V 左右的引燃電壓，觸發(fā)電路給氙燈一個(gè) 16KV、1 至 2 微秒左右的高壓脈沖之后，氙燈燈內(nèi)氣體被預(yù)電離擊穿而形成狹窄的放電通道，產(chǎn)生弧光放電，氙燈的等效電阻迅速變小并過渡到預(yù)燃狀態(tài)，燈內(nèi)形成穩(wěn)定的預(yù)燃電流。觸發(fā)后，預(yù)燃電路需要在氙燈兩端加幾百伏電壓以維持它的放電通道。設(shè)備的高壓電源根據(jù)操作者通過按鈕或其它方式（比如鍵盤）所選擇治療參數(shù)

Amplitude Long-pulse) 兩種。如圖 2-3 所示。間斷式長脈沖由一pulse)組成，每個(gè)子脈沖的脈沖寬度為 1.2ms 左右。脈沖與脈沖遵循 2 個(gè)原則[6]，（1）子脈沖間隔的選取應(yīng)保證在脫毛治療時(shí)毛很小，在整個(gè)長脈沖治療時(shí)間內(nèi)不影響治療效果;(2)應(yīng)保證毛囊下降量相對比較大，，在整個(gè)長脈沖治療時(shí)間內(nèi)皮膚的溫度上升“膚的“熱灼傷”。使用間斷式長脈沖的優(yōu)點(diǎn)是提高了激光器的電了皮膚的熱灼傷，加大了 IGBT 的安全工作區(qū)。因?yàn)橛?IGBT 的安全工作區(qū) SOA (Safe Operating Area)會隨其連續(xù)開通時(shí)間
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TN248;TP368.12

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8 本報(bào)記者 譚e

本文編號：2681084