一种多自由度控制的智能激光治疗仪

技术领域

本发明属于治疗仪技术领域，主要涉及一种多自由度控制的智能激光治疗仪。

背景技术

高能激光治疗仪产品涉及临床医学、生物医学、光学、机械、电子、计算机、自动控制及新材料等技术领域，是典型的技术交叉型产品。产品主要利用激光产生的生物刺激效应，通过半导体激光的激光束照射人体病变组织，达到减轻或消除疼痛，改善局部血液循环，组织修复快速消炎等作用。适用于用于缓解肌肉疼痛、关节局部肿胀、疼痛或炎症的辅助治疗，是康复医学科和运动康复学科以及个人家庭设备之一。

高能激光治疗仪可应用于康复医学科和运动康复学科。

在康复医学科领域，高能激光主要用于临床体表照射的辅助治疗，从而达到缓解轻微肌肉疼痛和关节疼痛、消炎。这种治疗方式已被欧美发达地区普遍接受，并且高能激光治疗疼痛部位时，患者可以在较短时间内，明显感到疼痛减轻，患者体验度较好，因此可以提高患者使用过程中的满意度。高能激光的产品应用国内市场基本较少，随着国内市场康复意识的增强，该产品市场潜力较大。此外，产品还可用于医生的临床实验研究，从激光康复领域和激光联合药物复合治疗等领域，为医生提供很好的科研平台。

在运动康复学科领域，高能激光主要用于缓解肌肉疼痛和关节疼痛、消炎，可以促进肌肉组织的放松并改善局部血液循环。在德国，运动康复的发展较好，而且纳入了全民医保，公司允许员工利用上班时间带薪去做运动康复，经过研究表明：通过运动康复可提高员工的工作效率。我国目前也在逐步向这个方向去发展，尤其是针对颈肩腰腿痛等职业病的运动康复治疗。由于医院具有一定的局限性，康复科一般只针对骨科损伤或者心脑血管损伤后遗症患者进行康复治疗，而大批的轻症患者只能在针灸推拿科，或者西医开些止痛药解决，因此社会上的康复机构通过采购并合理使用本产品就可以弥补医院康复科的不足。

传统激光治疗仪或激光装置，只关注仪器或装置本身的结构或各个组件如何组成，以及增加、改进整个装置的某些组件和优化整机结构，其关注点在于设备，没有关注医生或操作者的使用情况。因此，就医生或使用者体验角度而言，传统激光治疗设备没有更好的治疗方案以达到更优治疗的目的。

现有技术和专利已经应用单个激光发生模块或两个激光发生模块产生的单波长激光或者双波长激光进行治疗。现有技术方案全部依靠常规的电源驱动器来控制激光发射器的通断，来达到发出激光的目的。因此，激光的发射控制不具有智能化的特点，类型单一。

传统激光治疗设备在技术上实现激光的照射功能，但是缺乏科学合理的操作手段。尤其针对治疗过程中，需要医生或者使用者，手持激光治疗手柄，长时间保持某一固定位置或者在患者疼痛点附近往复运动。通常传统激光治疗仪的手柄较重，有些治疗手柄内置水路循环或者有金属部件，长此以往会造成医生或者使用者手部和上臂肌肉酸疼或疼痛。因此从传统激光治疗仪的实际操作性和实用性的角度考虑，传统激光治疗仪具有很大弊端。

传统激光治疗仪有一些具有固定或者支撑治疗手柄的支架或机构，这类机构只能起到固定激光治疗手柄的作用。在治疗时，只能保持激光头在一个角度和单方向上进行激光的照射治疗。经过研究发现，对于疼痛点的治疗，不仅需要治疗疼痛点部位，还需要治疗其周围部位，通过激光热效应，光化学反应和生物刺激同步进行疼痛点和疼痛点周围组织的治疗才可以达到更好的治疗效果。因此，具有支撑或固定机构的传统激光治疗仪，只能对准某一部位进行治疗，这种治疗方式患者体验感差，如果治疗选择的剂量过大，患者皮肤没有时间进行散热时会有灼伤或烧伤的风险。而剂量不够会导致治疗效果降低，需要多次治疗才可达到满意的治疗效果。因此，传统的激光治疗仪的方式效果较差，效率较低，患者体验感较差。

当今中国正逐步步入老年化社会，随着经济的发展，环境的变化，以及人们饮食习惯和工作方式的改变，各种亚健康和疾病正不断困扰着人们的生活。追求健康越来越成为人们关注的重要话题。在各种亚健康和疾病症状中，疼痛是最普遍的一种。各种原因引起的肌肉劳损、肩颈腰腿疼痛、肌肉拉伤扭伤、神经损伤及炎症引起的疼痛越来越普遍，给人们的健康带来非常严重的危害。正因为此，各种推拿、按摩、针灸、刮痧等理疗养生店如雨后春笋般遍地开花。在满足人们解除疼痛需求的同时，也出现了技术水平参差不齐，服务技师鱼龙混杂的局面。理疗技术的人为因素造成了标准难以统一，服务质量难以保证。加上以上理疗项目本身的疗效局限性，使得人们的健康需求无法得到真正的满足。在未来，人们对健康特别是疼痛治疗的需求将越来越大。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种多自由度控制的智能激光治疗仪。

具体的技术方案如下：

一种多自由度控制的智能激光治疗仪，包括前端支撑结构、整体支撑结构与主机控制系统；

所述前端支撑结构包括第一动力执行组件、第二动力执行组件控制把手、第二动力执行组件、线缆、激光手柄夹持锁扣、激光手柄夹持机构与激光输出头；

所述整体支撑结构包括顶端锁紧旋钮、中断锁紧旋钮、末端锁紧旋钮、上支撑臂与下支撑臂；

所述主机控制系统包括激光器、电源系统、LCD显示屏与控制器；

所述第一动力执行组件与第二动力执行组件均为舵机或直流无刷电机或直流有刷电机，第一动力执行组件用于在控制前端支撑结构在横向的方向上运动，第二动力执行组件用于在控制前端支撑结构在纵向的方向上运动；

所述第二动力执行组件控制把手为一个可旋转的机构，用于调节第二动力执行组件的运动角度和范围；

所述线缆包含有激光输出头输出激光用的光纤，第一动力执行组件和第二动力执行组件用的控制线缆，通信线缆和供电线缆；线缆与智能激光治疗仪后端的主机控制系统连接；

所述激光手柄夹持锁扣是为一个可以锁紧的按钮，当激光输出头安装在激光手柄夹持机构后，按下激光手柄夹持锁扣，激光输出头被锁紧在激光手柄夹持机构上，再次按下激光手柄夹持锁扣后，激光手柄夹持机构松开激光输出头；

所述前端支撑结构固定在整体支撑结构上，通过分别调节顶端锁紧旋钮、中断锁紧旋钮、末端锁紧旋钮这三个锁紧旋钮，以及移动上支撑臂与下支撑臂来实现对前端支撑结构的移动，对准与调节；使前端支撑结构移动并对准到被治疗患者需要治疗的中心位置处；

所述主机控制系统用于界面显示，对前端支撑结构的第一动力执行组件与第二动力执行组件，激光控制，电源控制，下发指令；

所述激光器为激光治疗仪的执行部件，用于输出激光；

所述电源系统为整机的供电系统；

所述LCD显示屏用于图形化的界面设计在此处显示，用于人机交互，医生或使用者可以选择不同的前端支撑结构运动轨迹，用于治疗不同病症。

所述控制器主要根据选择的前端支撑结构运动轨迹，通过控制第一动力执行组件和第二动力执行组件，实现预期的治疗轨迹，对激光治疗进行智能控制。

本发明的有益效果为：

1.创新性的提出了在治疗过程中，由电机和机械臂代替人手来进行激光治疗，治疗过程包括保持在固定位置治疗和在规划区域内移动治疗，提出了用可移动的执行部件代替原有人手操作的方案，使得激光治疗设备更加的智能化。

2.通过特有结构装置夹持激光手柄，代替传统治疗过程中，医生或者使用者全程保持手持激光手柄的姿势，在治疗过程中，本发明的激光治疗仪可以在某一位置固定治疗或者在某一区域内移动治疗，极大的提高设备的可操作性。

3.在传统高能激光治疗设备使用过程中，需要治疗医师全程手持激光手柄，长此以往会造成使用医师手部和上臂肌肉酸痛，对使用者极其不友好，本发明提出的一种多自由度控制的智能激光治疗仪可以很好的解决该问题，使得高能激光治疗仪变成了更友好，可操作性更前的智能医疗设备。

4.可以在规划好的治疗区域内，可以对治疗区域及其疼痛点位进行自动扫描，扫描的过程中可以给疼痛点位更加充分的散热时间，因此可以在不暂停激光输出的同时，继续进行治疗，同时疼痛点周围的组织也一并进行治疗，通过激光热效应，光化学反应和生物刺激同步进行疼痛点和疼痛点周围组织的治疗可以达到更好的治疗效果。有效的减少了激光治疗一个疗程内的治疗次数，极大的提高了治疗的效率。

附图说明

图1为本发明整体支撑结构示意图。

图2为本发明前端支撑结构示意图。

图3为本发明主机控制系统示意图。

图4为本发明一种多自由度控制的智能激光治疗仪工作流程图。

图5为本发明一种多自由度控制的智能激光治疗仪的智能控制主程序工作流程图。

图6为本发明前端支撑结构圆形轨迹示意图。

图7为本发明前端支撑结构方形轨迹示意图。

图8为本发明前端支撑结构客户定制轨迹示意图。

图中：前端支撑结构201、整体支撑结构601、主机控制系统501、第一动力执行组件101、第二动力执行组件控制把手102、第二动力执行组件103、线缆104、激光手柄夹持锁扣105、激光手柄夹持机构106、激光输出头107、顶端锁紧旋钮301、中断锁紧旋钮302、末端锁紧旋钮303、上支撑臂401、下支撑臂402、激光器502、电源系统503、LCD显示屏504与控制器505。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”、“下”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-图3所示，一种多自由度控制的智能激光治疗仪，包括前端支撑结构201、整体支撑结构601与主机控制系统501；

所述前端支撑结构201包括第一动力执行组件101、第二动力执行组件控制把手102、第二动力执行组件103、线缆104、激光手柄夹持锁扣105、激光手柄夹持机构106与激光输出头107；

所述整体支撑结构601包括顶端锁紧旋钮301、中断锁紧旋钮302、末端锁紧旋钮303、上支撑臂401与下支撑臂402；

所述主机控制系统501包括激光器502、电源系统503、LCD显示屏504与控制器505；

所述第一动力执行组件101与第二动力执行组件103均为舵机或直流无刷电机或直流有刷电机，第一动力执行组件101用于在控制前端支撑结构201在横向的方向上运动，第二动力执行组件103用于在控制前端支撑结构201在纵向的方向上运动；

所述第二动力执行组件控制把手102为一个可旋转的机构，用于调节第二动力执行组件103的运动角度和范围；

所述线缆104包含有激光输出头107输出激光用的光纤，第一动力执行组件101和第二动力执行组件103用的控制线缆，通信线缆和供电线缆；线缆104与智能激光治疗仪后端的主机控制系统501连接；

所述激光手柄夹持锁扣105是为一个可以锁紧的按钮，当激光输出头107安装在激光手柄夹持机构106后，按下激光手柄夹持锁扣105，激光输出头107被锁紧在激光手柄夹持机构106上，再次按下激光手柄夹持锁扣105后，激光手柄夹持机构106松开激光输出头107；

所述前端支撑结构201固定在整体支撑结构601上，通过分别调节顶端锁紧旋钮301、中断锁紧旋钮302、末端锁紧旋钮303这三个锁紧旋钮，以及移动上支撑臂401与下支撑臂402来实现对前端支撑结构201的移动，对准与调节；使前端支撑结构201移动并对准到被治疗患者需要治疗的中心位置处；

所述主机控制系统501用于界面显示，对前端支撑结构201的第一动力执行组件101与第二动力执行组件103，激光控制，电源控制，下发指令；

所述激光器502为激光治疗仪的执行部件，用于输出激光；

所述电源系统503为整机的供电系统；

所述LCD显示屏504用于图形化的界面设计在此处显示，用于人机交互，医生或使用者可以选择不同的前端支撑结构运动轨迹，用于治疗不同病症。

所述控制器505主要根据选择的前端支撑结构运动轨迹，通过控制第一动力执行组件101和第二动力执行组件103，实现预期的治疗轨迹，对激光治疗进行智能控制。

在图4中，智能激光治疗仪开始工作前，需要选择相应的治疗轨迹和治疗时间，然后开始治疗。开始治疗后，系统进入图4的智能控制主程序，对激光前端支撑结构运动轨迹进行智能控制并输出激光。当达到预设的治疗时间后，系统停止激光输出，前端支撑结构停止运动。

如图5所示，在LCD显示屏上选择前端支撑结构治疗运行轨迹后，控制系统会自动匹配并调用该运动轨迹的位置规划曲线。然后再给定时间内开始激光输出，同时前端支撑结构开始按照给定的运行轨迹开始运动。前端支撑结构运动过程中判别是否达到轨迹边界，若没有到达则继续执行运动指令，若到达轨迹边界，则主控制系统需要判定是否完成了在LCD显示屏上规划的全部运动路径。若未完成全部运动路径，则继续按照一下一条轨迹开始运动。若完成了全部运动路径轨迹，那么主控制系统判定计划时间是否达到，若时间未达到，则前端支撑结构重新执行规划的轨迹，若时间达到，则主控制系统控制前端支撑结构停止运动并闭激光输出。

当患者位置固定后，调整智能激光治疗仪整体支撑结构，将激光头对准患者疼痛点中心位置。将所有锁紧固定后，整体支撑结构和前端支撑结构被固定。此时可以在设备的LCD显示屏上选择前端支撑结构运行轨迹，选择完成后可以开启激光治疗。

针对人体不同的治疗部位的特点，提出了三种运动轨迹方案供使用者选择，分别是：圆形轨迹和方形轨迹以及客户定制运动轨迹。

前端支撑结构圆形轨迹如图6所示，中心点对准患者疼痛点位后，开始治疗，前端支撑结构会沿着图6图形中最外圈圆形轨迹开始，向中心点移动，直至移动到中心电位，停留5秒钟后，继续重复从外圈移动到中心点位，直至设定的治疗时间结束。

前端支撑结构方形轨迹如图7所示，中心点对准患者疼痛点位后，开始治疗。前端支撑结构会沿着图7图形中最上方的方形轨迹开始，向中心点移动，直至移动到中心电位，停留5秒钟后，继续沿着方形轨迹移动，直至完成全部移动轨迹后，重复以上步骤，直至设定的治疗时间结束。

前端支撑结构客户定制轨迹如图8所示，中心点对准患者疼痛点位后，开始治疗，前端支撑结构会沿着图8图形中最左边的轨迹开始，向中心点移动，直至移动到中心电位，停留5秒钟后，继续沿着轨迹移动，直至完成全部移动轨迹后，重复以上步骤，直至设定的治疗时间结束。

前端支撑结构客户定制轨迹不限于三条轨迹，只要满足在治疗窗口内，可以手动在LCD屏幕上进行轨迹的设置。

本发明提出的一种多自由度控制的智能激光治疗仪，通过使用动力执行组件包括但不限于使用舵机，无刷直流电机和有刷直流电机。可以实现激光输出头在规定的区域按照指定的路径进行移动。代替了传统需要使用者手持设备进行移动的缺点。

本发明提出的一种多自由度控制的智能激光治疗仪，在前端支撑结构的运动轨迹规划过程中提供了圆形轨迹和方形轨迹以及客户定制运动轨迹三类不同的选项，可以针对人体不同的治疗部位和病症，可以更加科学的完成激光治疗过程。

本发明提出的一种多自由度控制的智能激光治疗仪，通过控制激光输出头在规定治疗区域内的扫描治疗，可以更好的将光热效应，光生物化学效应和生物刺激等多重治疗手段在一个疗程内全部发挥出来，可以实现更好地治疗效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。