本发明专利技术公开了一种基于无线供电的直肠癌光动力治疗的微型LED照射光源，包括子弹头型壳体，壳体内设有稳压模块和波长范围为630‑650nm的LED光源，壳体内还设有LC谐振匹配接收线圈、第一整流滤波电路，LC谐振匹配接收线圈为20×5×2mm，电感量为60μH；该微型LED照射光源还包括由电流发生电路和LC谐振匹配发射线圈构成的电力发射单元；电流发生电路用于产生交流电使得LC谐振匹配发射线圈谐振。本发明专利技术可以在治疗中随时获取电能，解决了直肠栓治疗中的供电问题，增强了直肠栓的可靠性。解决了微型植入式医疗设备电源供电与小体积的矛盾，同时节省了医务人员对直肠栓电量的关注，为产品的临床推广创造了条件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光动力治疗研究中激光照射光源设计领域，涉及一种可植入直肠内的基于无线供电技术的微型LED照射光源。
技术介绍
直肠癌(colorectalcancer,CRC)是起源于直肠粘膜的恶性肿瘤，是消化系统最常见的恶性肿瘤之一，其死亡率较高且发病率在逐年上升。由于早期症状不典型，导致早期诊断比较困难。大多数患者出现临床症状时，已处于中晚期。近年来，随着结直肠癌分子生物学的研究进展，其治疗不仅仅局限于以往的手术、放疗、化疗等传统方法，直肠癌的治疗模式在发生变化，但其5年生存率仍然不高。随着纤维结肠镜的普及、激光器及光敏剂的改进，光动力疗法(photodynamictherapy,PDT)治疗结直肠癌受到越来越多的重视，且在结直肠癌治疗中取得了满意效果。光动力疗法是以光、光敏剂和氧的相互作用为基本原理的一种疾病治疗新手段，其治疗原理为：给予机体一定量光敏剂后，经特定波长的光照激发光敏剂发生一系列光化学反应，病变组织便可产生具有细胞毒性的活性氧(如单线态氧、氧自由基等)，通过氧化作用，破坏细胞器的结构与功能，导致病变细胞凋亡与坏死，从而达到治疗肿瘤的目的。其作用机制主要有三方面：⑴活性氧诱导细胞凋亡与坏死，直接杀伤肿瘤细胞；⑵破坏肿瘤滋养血管，导致肿瘤缺血缺氧；⑶促进炎症介质的释放，启动免疫应答，导致肿瘤的破坏。光动力治疗由于其创伤小、毒性低、靶向性强、适用性广、可重复等优点，逐渐被越来越多的患者所接受。用于直肠癌光动力治疗的植入式直肠栓光源供电方式可以分为锂电池和无线供电。锂电池供电由于体积限制，电量较小，不能支持长期稳定工作。无线供电技术是指利用电磁波感应原理或者其他相关的交流感应技术，在发送端和接收端用相应的设备来发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的一项技术，源于无线电力输送技术。目前无线充电技术主要有三种基本方式，一是电磁耦合感应式，传输上限是10cm左右，主要适用于近程电力传送。电磁耦合感应式是利用电磁感应原理，在发送端和接收端各有一个线圈，发送线圈上通一定频率的交流电，由于电磁感应在接收线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。这种无线充电方式充电效率较高，但是充电距离小，需要特定摆放位置才能精确充电。二是磁耦合谐振式，传输距离能达10m，主要适用于中短程电力传送。磁耦合谐振式通过线圈与电容的合理计算使发射和接受装置具有相同的谐振频率，当系统工作于此频率下，发射和接受线圈发生谐振，完成电能的传输。其原理与声音的共振原理相同，排列在磁场中的相同振动频率的线圈，可从一个向另一个供电。这种方式比单纯的磁耦合充电系统具有更远的传输距离，并且通障性更好，发射和接受装置间的障碍物对装置的影响不大，适合中等距离充电。三是电波辐射式，主要适用于大范围、长距离的远程传输。电波辐射式这种传播方式主要利用能量转换，通过微波源设备对直流电进行转变使其成为微波或激光；将微波通过天线发射到自由空间，经接收设备重新转变为直流电。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于无线供电的直肠癌光动力治疗的微型LED照射光源，该微型LED照射光源为一植入体，通过谐振耦合技术对植入体进行无线供电，可以提供长时间低剂量的直肠癌光动力光源，具有电压稳定、工作状态下无线充电、开关控制方便的特点。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种基于无线供电的直肠癌光动力治疗的微型LED照射光源，包括壳体，所述壳体为子弹头型，并采用医用环氧树脂材料制成；所述壳体内设有稳压模块和波长范围为630nm-650nm的LED光源，所述壳体内还设有LC谐振匹配接收线圈、第一整流滤波电路，所述LC谐振匹配接收线圈长20mm、宽5mm、厚2mm、且电感量为60μH；，所述第一整流滤波电路为10KHz-1MHz之间的高频整流电路；该微型LED照射光源还包括电力发射单元，所述电力发射单元由电流发生电路和LC谐振匹配发射线圈构成；所述电流发生电路用于产生交流电使得所述LC谐振匹配发射线圈谐振；所述电流发生电路产生的交流电频率由所述LC谐振匹配发射线圈和LC谐振匹配接收线圈的共振回路参数决定；所述LC谐振匹配发射线圈与LC谐振匹配接收线圈具有相同谐振频率。进一步讲，本专利技术基于无线供电的直肠癌光动力治疗的微型LED照射光源，其中，所述电流发生电路包括与市电依次相连的第二整流滤波电路、直流斩波电路和全桥逆变驱动电路，同时与一过流过热检测电路和一功率调节电路相连，所述直流斩波电路根据输出负载功率要求通过所述功率调节电路控制全桥逆变驱动电路输入端的直流电压，所述过流过热检测电路根据所述直流斩波电路输出的反馈电流进行过流过热检测；所述全桥逆变驱动电路与所述LC谐振匹配发射线圈连接，并通过一频率跟踪逆变控制电路根据所述LC谐振匹配发射线圈的反馈电流控制所述全桥逆变驱动电路输出电流的频率；所述第二整流滤波电路为工频整流滤波电路。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术光源基于无线充电，可以随时保持稳定电压，无需使用电池，不存在需要监测电池电量的问题。(2)本专利技术光源基于无线供电技术，可以在直肠栓工作过程中随时获取电能，免除了直肠栓的二次植入操作；同时，免除了医务人员的充电操作，简化了使用过程，保证了直肠栓在治疗过程中的连续性。(3)本专利技术光源的开关可以通过体外的电力发射单元控制，操作简便且增强了直肠栓在治疗过程中的可控性。附图说明图1为本专利技术基于无线供电的直肠癌光动力治疗的微型LED照射光源的框架图；图2为图1中电流发生电路的具体实施例框架图；图3为本专利技术基于无线供电的直肠癌光动力治疗的微型LED照射光源的结构示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式，对专利技术的上述内容做进一步的详细说明，实施例仅为解释性的，绝不意味着它以任何方式限制本专利技术的范围。但在不脱离本专利技术上述思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用的手段做出的各种替换活变更的修改，均包括在本专利技术的范围内。本专利技术一种基于无线供电的直肠癌光动力治疗的微型LED照射光源，包括体外部分和体内部分。体内部分包括壳体7，如图3所示，所述壳体7为子弹头型，并采用医用环氧树脂材料制成，例如采用医用透明塑料，如图1和图3所示，所述壳体7内设有LC谐振匹配接收线圈3、第一整流滤波电路4，稳压模块5和波长范围为630nm-650nm的LED光源6，体内部分的一个具体实例是：在由模具一次成型的长约2.5cm、直径约1cm的子弹头型医用透明壳体，该壳体7采用环氧树脂材料制成，以保证组织安全性，且便于塑形，材质的透明起到透光的作用，助于减小光损耗，而子弹头型栓剂的形状能提高患者的依从度，在使用上也更方便。LC谐振匹配接收线圈3设计为椭圆形，长20mm、宽6mm、厚2mm，电感量为60μH，形状与模具相适应，且满足直肠栓正常工作功率，所述的LED光源6由1个贴片式LED组成，可以实现出光功率为最大30mW，光斑大小约为1cm2。该壳体7内密封包裹有上述器件和电路，即用一电路板承载和连接上述器件和电路，然后，将整个电路板放入子弹头型的壳体7内，进行环氧树脂封装，1-2天凝固后，拆除模具，即形成体内部分。体外部分是一电力发射单元，用于匹配上述体内部分中的LC谐振匹配接收线圈3感应产生电能给直肠栓供电。如图1所示，所述电力发射单元由电流发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于无线供电的直肠癌光动力治疗的微型LED照射光源，包括壳体(7)，所述壳体(7)为子弹头型，并采用医用环氧树脂材料制成；所述壳体(7)内设有稳压模块(5)和波长在630nm‑650nm范围之间的LED光源(6)，其特征在于：所述壳体(7)内还设有LC谐振匹配接收线圈(3)、第一整流滤波电路(4)，所述LC谐振匹配接收线圈(3)长20mm、宽5mm、厚2mm,且电感量为60μH，所述第一整流滤波电路(4)为10KHz‑1MHz之间的高频整流电路；该微型LED照射光源还包括电力发射单元，所述电力发射单元由电流发生电路(1)和LC谐振匹配发射线圈(2)构成；所述电流发生电路(1)用于产生交流电使得所述LC谐振匹配发射线圈(2)谐振；所述电流发生电路(1)产生的交流电频率由所述LC谐振匹配发射线圈(2)和LC谐振匹配接收线圈(3)的共振回路参数决定；所述LC谐振匹配发射线圈(2)与LC谐振匹配接收线圈(3)具有相同谐振频率。
【技术特征摘要】
1.一种基于无线供电的直肠癌光动力治疗的微型LED照射光源，包括壳体(7)，所述壳体(7)为子弹头型，并采用医用环氧树脂材料制成；所述壳体(7)内设有稳压模块(5)和波长在630nm-650nm范围之间的LED光源(6)，其特征在于：所述壳体(7)内还设有LC谐振匹配接收线圈(3)、第一整流滤波电路(4)，所述LC谐振匹配接收线圈(3)长20mm、宽5mm、厚2mm,且电感量为60μH，所述第一整流滤波电路(4)为10KHz-1MHz之间的高频整流电路；该微型LED照射光源还包括电力发射单元，所述电力发射单元由电流发生电路(1)和LC谐振匹配发射线圈(2)构成；所述电流发生电路(1)用于产生交流电使得所述LC谐振匹配发射线圈(2)谐振；所述电流发生电路(1)产生的交流电频率由所述LC谐振匹配发射线圈(2)和LC谐振匹配接收线圈(3)的共振回路参数决定；所述LC谐振匹配发射线圈...
【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，田云杰，
申请(专利权)人：中国医学科学院生物医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12
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