高压氧舱激光照射装置

本发明属于高压氧舱激光照射装置.

现在单独应用高压氧舱或者单独使用激光治疗和诊断疾病是近年

的新技术.

髙压氧舱是一种大型的医疗器械，是利用髙压氧治疗疾病的专用

设备，分容纳单人的小型舱、能够同时容纳多人的中型舱，及由治疗

舱、过渡舱和手术舱组成的大型舱.对一氧化碳中毒、气性坏疽、减

压病、急性脑缺氧，脑水肿、脑血栓形成，冠心病等疾病确有其独特

的疗效.

激光是六十年代初出现的一种新颖光源，在医学和生物学上的应

用发展很快，随着光导纤维的出现和超声激光的结合，目前巳经能用

激光超声扫描透视软组织深度达1 5厘米，特别是与光敏剂血卟啉结

合诊治肿瘤的新技术取得令人瞩目的进展.使用光导纤维偶合将激光

引入人体，对消化系统、心血管系统，泌尿系统和支气管的疾病进行

诊治，即利用激光的光学特性进行诊断，利用激光的高能量进行治疗。

实践表明，髙压氧和激光对机体的影响具有许多类似的作用。如

对微循环障碍的改善、对穴位的压力作用、抑菌和抗夹作用、及促进

组织顽固性溃疡愈合等.因此，二者组合能够治疗多种疾病。但是，

髙压氧舱观察窗镶嵌的有机玻璃对透过的激光束产生散射，不能形成

合适的孔径角和光斑位置，且光能量被吸收使激光输出功率损失30%

左右.而激光器的激光管在大于一个大气压的高气压下易移位和变形,

甚至破碎，再加激光管阴极与阳极间产生气体辉光放电时瞬间电压达

千伏以上，因此不能将激光器置于高压氧舱内照射，所以，世界上还

没有将高压氧舱与激光器结合使用的医疗装置.

本发明的目的是要提供一种在功能上具有协同作用的组合新式高

压氧舱激光照射装置，其中能够与光敏剂结合在高压氧舱内进行光动

力作用诊治恶性肿瘤，增强对肿瘤的杀伤作用。

本发明的另一个目的是要使装置具有两套激光导入高压氧舱内的

机构，一套经激光入射窗导入舱内，利用光路转换器，另一套利用光

导纤维经高压氧舱电缆预留孔导入舱内。

从而，使装置结构紧凑、体积小、重量轻，易于制造，而且成本

不高，使用安全，便于医务技术人员操作是本发明追求的第三个目的。

其发明原理框图如图1所示，将医用激光器（1）放置在高压氧舱（3）

的外面30米以内，激光束（2）通过高压氧舱激光入射窗（4）的光学玻璃

射入舱内，导入高压氧舱内的激光进入由安装在入射窗舱内的与入射

窗光束在同一水平位置的并与入射光垂直的光路转换器（5）的光路通道

的园筒内，旋转光路转换器（5）时，便可使激光转换成所需的光束，即：

进入无任何光学元件的转换镜筒（6）为直接光束。进入镶嵌有发散透镜

的转换镜筒（7）使激光扩束（8），进入镶嵌有会聚透镜的转换镜筒（9）使激

光束聚焦（10）偶入光导纤维（11），进入镶嵌有反射镜的并有反射

光输出口的转换镜筒(12)使激光在立面空间成360度转向，以上各

种通过光路转换器转换的激光经安装在入射窗对面舱壁上的再转换装

置（13）反射至人体照区（14），形成合适的孔径角和光斑。亦可经

高压氧舱电缆预留孔进入舱内的光导纤维，导入人体照区和腔内照射,

导入高压氧舱内的激光与高压氧产生功能上的协同作用，实验研

究和临床覌察已经证明，高压氧激光血卟啉衍生物诊治癌症的效应并

不是激光血卟啉衍生物和髙压氧血卟啉衍生物作用的单独效应的相加,

而是大于两者单独效应相加的协同作用，其作用机理是，光动力作用

有三个要素，即，在受光的靶组织中要有适量的光敏物质、具有分子

状态的氧，适当波长的光，三者缺一不可。而氧在肿瘤组织中较正常

組织低或缺乏，是影响放射疗法、化学疗法和免疫疗法对肿瘤细胞杀

伤效应的主要因素。提高肿瘤组织中氮张力.氧含量、储氧量和氧的

有效弥散距离半径，在2 . 5 绝对压）氧下，动脉血氧分压

可提高1 7 7 0毫米汞柱，血浆内氧可达 3体积%。比常压下呼

吸空气时提高1 7倍左右，氧的有效弥散半径比常压呼吸空气时增加

3倍，高压氧和激光的协同作用在于使分子氧得到弥散和运送到肿瘤

细胞的精确地利用点去。在光动力作用过程中，导致细胞坏死的一系

列反应中，是从单线态氧的形成开始的，试验结果进一步证明了光动

力疗法治癌的单线态氧学说，并且在单线态氧的立场上阐述了光动力

作用中线粒体受损最早、最重的机理， 光敏剂血卟啉和氧分子

之间的能量转移时分子间的转移，能量转移同分子之间的距离关系是

K— l/R6, K为能量交换几率，P为分子间距离，即距离越近转

移效率提高的越显著.髙压氧使气体体积发生明显的变化，在2.

A T A时分子密度增加2. 5倍，其间距离缩小2 . 5倍，因而分子

氧受到的辐射能量转移效率明显提高，产生单线态氧的量子产额増加,

对肿瘤细胞的杀伤效应增强。目前，最有效地方法和途经是高压氧激

光提高单线态氧的量子产额，因此，二者组合能够治疗恶性肿瘤。外

科烧伤、炎症、肢体溃疡，五官系统的眼底病、突发性耳聋、牙周病。

以及穴位照射治疗所有针灸的适应症等，通过光导纤维进行高压氧下

的胃、十二指肠及血管内的手术多种疑难病症，两者在功能上的协同

作用产生了意想不到的临床效果.

本发明的技术适用于各种医用激光与大、中，小所有类型的高压

氧舱，舱内光路转換最重保证了激光输出功率损失小于5%；而且激光

照射方式有发散扩束.全反射、聚焦偶入光导纤维或窺镜导光束内

传输，及激光手术刀签多种功能；激光气的光路转换系统和高压氧舱

的基本结构进行了重大的改进，但不影响各自的原有基本功能，以光

导纤维将激光从高圧氧舱电缆预留孔引进舱内，是实现高压氧舱激光

照射的另一套机构.光导纤维插入高压氧舱内舱外一端光导纤维断

面与激先谐振腔输出端以五維激光偶合器偶合，其导光率大于60%，

本发明还有一些附带的优点：操作简便，结构紧凑，使用安全。

图1是本发明高压氧舱激光照射装置的总体框架；

图2是表示图1导入舱内的激光经光路转换器的直接光束，再经

再转换装置反射至照区.

图3是表示图1导入舱内的激光经光路转换器的发散透镜扩束，

再经再转换装置反射至照区.

图4是表示图1导入舱内的激光经光路转换器的会聚透镜偶入光

导纤维或窥镜内至照区.

图5是再转换装置导向的万向装置.

为了更易于理解本发明，对各小子系统的优化结构的细节结合附

图作以下说明.

根据图1,高压氧舱激光入射窗⑷是激光导入的专设窗，与髙压

氧舱观察窗不同，开设在高压氧舱体外侧壁，入射窗园形窗面垂直于

地面，即垂直于激光束入射方向.入射窗外径3 0至1 8 0毫米，内

径2 0至1 6 0毫米，双层平行平面的光学玻璃镶嵌于一个内径带螺

丝口的金属壳内，两个玻璃间距5至1 0毫米，金属壳内径与入射窗

的在舱外部分的外径以螺旋连接，用密封垫窗紧锁，使入射窗导光的

光学玻璃便于更换.光学玻璃可以是Kg光学玻璃，厚6至8毫米，

耐压3. 5公斤/平方厘米以上.K g光学玻璃双面镀介质增透膜，

能更进一步减少对激光的吸收和反射损失，镀介质增透膜所选用的介

质根据激光性能和波长决定，使激光输出功率经入射窗后损失小于

5%.

舱内接收导入的激光束的光路转换器(5)是由铝合金制成的光路通

道园筒（15)连接转换园盘（16)组成，光路通道园筒长6至2 0厘

米，外径带有螺丝口与入射窗（4）舱内部分的内径旋接.转换园盘为四

孔式，外形与生物显微镜的转换器相同，转換圆盘上分布四个大小相

同的光路转换镜筒以螺丝旋在四孔的转換圆盘上。四个光路转镜筒内

分别镶嵌有发散透镜、会聚透镜。全反射镜和无任何光学元件的直接

光路，装有全反射镜的镜筒一侧下部有一反射光输出窗口.顺序转换

圆盘可将导入舱内的激先转换为直接光束，发散扩束.聚焦光束和偶

舍光导纤维，及与入射光成9 0度至120度角在立面空间可3 6 0

度转向.转换器回转灵便，不同形式的光束转换前后，光束在光路转

换镜筒的中央区域保持一定的数值孔径光。

经光路传换器的光束射向安装在舱内壁入射窗对面的在同一永平

位置由可旋转的全反射镜、发散透镜、会聚透镜等组成的光路再转换

装置（13)后射向照区（14），全反射镜（17）、发散透镜（18)、

会聚透镜（19)镀多层全反射介质膜，根据使用激光器种类，波长不

同，镀不同介质，能更进一步减少激光功率损失；发散透镜使激光扩

束至照区的光斑放大，根据至照区的距离选用不同的发散透镜的曲率

半径，当镜面与照区距离为1.5至3米左右，光斑直径10毫米时，

其发散透镜曲率半径为300至500毫米。

图2是表示图1导入舱内的激光经光路转换器的直接光束，再经

再转换装置反射至照区，从图2可以看出，激光器（1）发出的激光束（2）

经与激光束垂直的入射窗（4）内镶嵌的光学玻璃，进入舱内的光路转换

器（5），由转换圆盘（16）的光路转换镜筒（6）射出，其中这个光路转换平

镜筒(6)内无任何光学元件,而是直接光束，射向由再转换装置（13)

的全反射镜（17),或根据需要扩束或聚焦射向照区（14).

图3是表示图1导入舱内的激光经光路转换器的发散透镜扩束，

再经再转换装置反射至照区.从图3可以看出，导入舱内的激光经光

路转换器(5)的内镶发散透镜的光路转换镜筒(7)后转换成扩大的激光束

（8）其中这个光路转换镜筒(7)内镶嵌双面似层介质膜的发散透镜镜

片，使光束扩大，射向再转换装置（13)的发散透镜（18),或根据

需要二次扩束或聚焦射向照区 ( 14).

图4是表示图1导入舱内的激光经光路转换器的会聚透统偶入光

导纤维或窺镜内至照区.从图4可以看出，导入舱内的激光经光路转

换器（5）的内镶会聚透镜的光路转换镜筒（9）后变成窄光束（10),其中

这个光路转换园筒(9)内镶嵌双面镀双层增透介质膜的会聚透镜镜片’

使光束聚焦射向再转换装置（13)，或将聚焦的光束用五维激先偶合

器偶入一根或数根2 0至4 0 0微米芯径的光导纤维（11)内，使激

光导纤维或窺镜导光束内传输至照区（14)，可进行体腔内照射.

图5是使再转换装置导向的万向装置，全反射镜（17)，发散透

镜（18)和会聚透镜 (19)的镜套（21)用金属或塑料制成，镜片直

径20毫米以上，厚2毫米以上.激光束在高压氧舱内的照射方向和

照射方法除由光賂转换器(5)控制外，将激光射向再转换装置(1 3),

依靠镜面的旋转来调整光.的合适孔径角和光斑位置，使激光照射方向

成为可调.镜面旋转是由2个'底都带有球体可任意转动的转向扞(23 )

控制，镜面接在转向杆的顶部，转向杆的两个球部由左夹板（24)和

右夹扳（25)固定，通过异形螺钉（ 26)松动和锁紧控制转向杆（ 23)

上的镜面的活动方向.与光路转换器处于同一水平位置，装在入射窗

对面舱内壁上的再转换装置的光学元件是筒通底座（28 )上加盖板

(29)，用底 座螺钉（27)固定在舱内壁上，通过转向杆（23)移向与

激光束垂直的水平位置，并依靠转向杆球部的转动实现激光射向照区

的。

将激光器与髙压氧舱置于30米范围内，实施例之一是将小型医

用激光器装置在高压氧舱上成为一体，大型激光器可与高压氧舱的激

光入射窗密接或分别置于3 0米以内的两个工作室内，或根据需要制

成可移动和升降的激光器.置于另一个工作室的激光可通过隔墙的门

窗或墙壁特设的直径大干5 0毫米的窗孔，高度与激光输出端及高压

氧舱激光入射窗在同一水平位置上，激光束通过此孔射向高压氧舱激

光入射窗.

高庄氧舱内供氧为隔离式，采用向舱孙排氧气的吸氧面罩。舱内

氧浓度控制在2 3%以下时，在般内引进的激光功率可与常压下在舱

外使用的激光功率基本相同；在单人高压氧舱内采用不洗舱的氧气和

空气混合加压时，氧浓度在5 0%以下时，引进的激光限于低功率，

2 0 0毫瓦以下是安全的。

附图说明：

图1，高压氧舱激光照射装置总体框图

1、激光器 2、激光束 3、高压氧舱 4、激光入射窗

5.光路转换器6、直接光路转换镜筒 7、内镶发散透镜的光路

转换镜筒 8、扩束激光9.内镶会聚透镜的光路转换镜简

1 0.聚焦激光1 1、光导纤维或窺镜导光束1 2、内镶全反射

镜的光路转换镜简 1、再转换裴置 1 4、照区

图2.导入高压氧舱内的激光直接光束反射至照区

1，激光器2,激光束3、髙压氧舱4,激光入射窗

5、光路转换器6,内无光学元件的光路转换镜筒1 3、再转换

装置14、照区1 5.光路通道园筒 1 6,转换园盘 1 7、

全反射镜

图3、导入高压氧舱内的激光发散扩束反射至照区

1,激光器2、激光束 3、高压氧舱4，激光入射窗

5、光路转换器7、内镶发散透镜的光路转换镜简 8，扩束激光

1 3,再转换装置 1 4,照区 1 5.光路通道园筒 1 6、转换

园盘1 8、发散透镜

图4.导入髙压氧舱内的激光聚焦偶入光导纤维

1.激光器 2、激光束 3、高压氧舱 4、激光入射窗 5，

光路转换器 9、内镶会聚透镜的光路转換镜筒 10，聚焦光東

1 1、光导纤维 1 3.再转换装置14、照区 15、光路通道

圆筒 1 6、转换园盘 1 9、会聚透镜

图5、再转换裝置导向的万向装置

2 0、镜片 2 1、镜套 2 2、销钉 2 3,转向杆 2 4、

左夹板 2 5、右夹板 2 6,异形螺针 2 7、底座螺钉 2 8,

底座 2 9.盖板