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新生儿黄疸光照 治疗装置

阅读：119发布：2020-05-15

专利汇可以提供新生儿黄疸光照治疗装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请公开了一种新生儿黄疸光照治疗装置，通过驱动器控制两个由在线路板上集成多个呈正交阵列排布的多光谱固态发光器件的模组以及两个光学透镜阵列组成的辐照器，对新生儿黄疸进行光照治疗。与现有技术相比，本申请的实施例采用了在多光谱固态发光器件的反射杯的出光口处封闭设置微透镜阵列的方法，使多个多光谱固态发光器件产生的不同波长的平行准直且光斑均匀的光束依次经过两个光学透镜阵列输出，克服了新生儿黄疸光照治疗中光能量减少以及光照均匀度不高的问题，实现对新生儿黄疸治疗区域的均匀辐照，且各个不同波长的光束在新生儿黄疸治疗区域内的光照功率密度分布曲面高度相似，进而提高新生儿黄疸治疗效果。，下面是新生儿黄疸光照治疗装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种新生儿黄疸光照治疗装置，其特征在于，包括：驱动器、第一辐照器和第二辐照器；
所述驱动器与所述第一辐照器和所述第二辐照器连接；
所述第一辐照器包括依次平行设置的用于产生新生儿黄疸治疗光源的第一多光谱照射模组、第一光学透镜阵列和第二光学透镜阵列；所述第一多光谱照射模组包括第一线路板，以及至少一个第一多光谱固态发光器件，各所述第一多光谱固态发光器件呈正交阵列排布在所述第一线路板上；其中，所述第一多光谱固态发光器件用于产生多支不同波长的平行准直且光斑均匀的细光束；
所述第一光学透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的第一折射型小透镜的一侧朝向所述第一多光谱照射模组，所述第二光学透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的第一折射型小透镜的一侧背向所述第一多光谱照射模组，所述第二光学透镜阵列上的各第一折射型小透镜与所述第一光学透镜阵列上的各第一折射型小透镜的中心重合且各边一一对应；所述第一多光谱照射模组与所述第一光学透镜阵列的距离为3～5mm，所述第一光学透镜阵列与所述第二光学透镜阵列的距离为所述第一折射型小透镜的焦距的0.85～1.15倍。
2.根据权利要求1所述的新生儿黄疸光照治疗装置，其特征在于，所述第一多光谱固态发光器件包括第一封装基板，所述第一封装基板的承载面上设置有第一反射杯，所述第一反射杯的容纳空间内设置有至少两个不同波长的第一固态发光元件；所述第一封装基板两侧设置有至少两对第一电极，所述第一电极与所述第一固态发光元件的正负极相连；
所述第一反射杯的出光口处还封闭设置有第一微透镜阵列，所述第一微透镜阵列与所述第一封装基板平行，且所述第一微透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的第一折射型半球形微透镜的一侧背向所述第一固态发光元件。
3.根据权利要求2所述的新生儿黄疸光照治疗装置，其特征在于，所述第一固态发光元件包括在410～440nm波长范围内具有峰值波长的第一紫兰光LED芯片、在440～470nm波长范围内具有峰值波长的第一蓝光LED芯片以及在470～510nm波长范围内具有峰值波长的第一绿蓝光LED芯片；
所述第一折射型半球形微透镜的半径为0.05～0.25mm，所述第一折射型半球形微透镜的焦距为0.8mm，相邻所述第一折射型半球形微透镜的圆形底面之间的距离为0mm。
4.根据权利要求1所述的新生儿黄疸光照治疗装置，其特征在于，所述第二辐照器包括依次平行设置的用于产生黄疸治疗光源的第二多光谱照射模组、第三光学透镜阵列和第四光学透镜阵列；所述第二多光谱照射模组包括第二线路板，以及至少一个第二多光谱固态发光器件，各所述第二多光谱固态发光器件呈正交阵列排布在所述第二线路板上；其中，所述第二多光谱固态发光器件用于产生多支不同波长的平行准直且光斑均匀的细光束；
所述第三光学透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的第二折射型小透镜的一侧朝向所述第二多光谱照射模组，所述第四光学透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的第二折射型小透镜的一侧背向所述第二多光谱照射模组，所述第四光学透镜阵列上的各第二折射型小透镜与所述第三光学透镜阵列上的各第二折射型小透镜的中心重合且各边一一对应；所述第二多光谱照射模组与所述第三光学透镜阵列的距离为3～5mm，所述第三光学透镜阵列与所述第四光学透镜阵列的距离为所述第二折射型小透镜的焦距的0.85～1.15倍。
5.根据权利要求4所述的新生儿黄疸光照治疗装置，其特征在于，所述第二多光谱固态发光器件包括第二封装基板，所述第二封装基板的承载面上设置有第二反射杯，所述第二反射杯的容纳空间内设置有至少两个不同波长的第二固态发光元件；所述第二封装基板两侧设置有至少两对第二电极，所述第二电极与所述第二固态发光元件的正负极相连；
所述第二反射杯的出光口处还封闭设置有第二微透镜阵列，所述第二微透镜阵列与所述第二封装基板平行，且所述第二微透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的第二折射型半球形微透镜的一侧背向所述第二固态发光元件。
6.根据权利要求5所述的新生儿黄疸光照治疗装置，其特征在于，所述第二固态发光元件包括在410～440nm波长范围内具有峰值波长的第二紫兰光LED芯片、在440～470nm波长范围内具有峰值波长的第二蓝光LED芯片以及在470～510nm波长范围内具有峰值波长的第二绿蓝光LED芯片；
所述第二折射型半球形微透镜的半径为0.05～0.25mm，所述第二折射型半球形微透镜的焦距为0.8mm，相邻两个所述第二折射型半球形微透镜的圆形底面之间的距离为0mm。
7.根据权利要求1所述的新生儿黄疸光照治疗装置，其特征在于，所述第一辐照器的光线出射面与所述治疗区域的距离为33-50cm，所述第二辐照器的光线出射面与所述治疗区域的距离为33-50cm。
8.根据权利要求1所述的新生儿黄疸光照治疗装置，其特征在于，所述驱动器包括：人机交互单元、决策控制单元、箱体温度调节单元、光源驱动单元和环境检测单元；
所述人机交互单元与所述决策控制单元连接，用于设定辐照模式、辐照时长以及治疗区域的温度值；
所述人机交互单元至少包括显示屏；
所述决策控制单元与箱体温度调节单元和所述光源驱动单元连接，用于根据所述温度值，控制所述箱体温度调节单元对所述治疗区域进行温度调节，并在所述箱体温度调节单元完成温度调节后，根据所述辐照模式和所述辐照时长生成光源控制信号；
所述光源驱动单元与所述第一辐照器和所述第二辐照器连接，用于根据所述光源控制信号，控制所述第一辐照器和所述第二辐照器对所述治疗区域进行照射；
所述环境检测单元与所述决策控制单元连接，用于检测所述治疗区域的环境温度，以使所述决策控制单元根据所述环境温度，控制所述箱体温度调节单元对所述治疗区域进行温度调节。
9.根据权利要求8所述的新生儿黄疸光照治疗装置，其特征在于，所述辐照模式包括：
通过一种峰值波长的照射光对治疗区域进行重复的连续或分段辐照的第一辐照模式；
通过至少两种不同峰值波长的照射光同时重叠地对相同治疗区域进行同步连续或分段照射的第二辐照模式；以及
通过至少两种不同峰值波长的照射光循环交替地对相同治疗区域进行异步重复的连续或分段照射的第三辐照模式；其中，所述照射光包括紫兰光、蓝光和绿蓝光；所述紫兰光的光照功率密度＞1.8mW/cm2，所述蓝光的光照功率密度＞2mW/cm2，所述绿蓝光的光照功率密度＞1.5mW/cm2。
10.根据权利要求8所述的新生儿黄疸光照治疗装置，其特征在于，所述箱体温度调节单元包括与所述决策控制单元连接的电机驱动和加热元件，以及与所述电机驱动连接的电机风轮结构；
所述环境检测单元包括连接于所述决策控制单元的测温电路，以及连接于所述测温电路的温度传感器、皮肤温度传感器和风道温度传感器。

说明书全文

新生儿黄疸光照 治疗装置

技术领域

[0001] 本申请涉及医学光照射治疗技术领域，尤其涉及一种新生儿黄疸光照治疗装置。

背景技术

[0002] 新生儿黄疸是指新生儿由于胆红素代谢异常，引起血液中胆红素水平异常升高，从而导致皮肤、巩膜及黏膜出现黄染的临床症状，是一种常见的新生儿疾病。新生儿黄疸的治疗方法有换血疗法、药物疗法、光照疗法、联合疗法(药物+光照射)以及如高压氧疗法和基因酶学疗法等。由于光照疗法具有副作用小、方便有效等优势，因此其确切疗效已被医学界公认，是治疗新生儿黄疸疾病的首选方法。光照疗法的机制是通过使过高的未结合的胆红素经光氧化及异构化作用后产生胆绿素和无毒的水溶性双吡咯，经胆汁排泄到肠道或从尿液中排除，从而降低血清胆红素的浓度。

[0003] 传统光疗仪采用蓝光荧光灯光疗仪或卤素灯光疗仪进行照射，其中，蓝光荧光灯光疗仪光源发光光谱范围较宽，有效波长能源利用率低，需要较长的治疗时间，且需要定期更换荧光灯管，而卤素灯光疗仪光照强度强，但照射光的光谱宽，含红外、紫外段波谱，且发热量大，具有较严重的光疗副作用。

[0004] 为解决上述问题，现有技术中，采用设有发光波带较窄、寿命更长、功率更大的蓝、绿光LED光源的黄疸治疗仪对新生儿黄疸进行光治疗。但在使用现有技术进行新生儿黄疸治疗时发现，由于LED芯片的典型发射样式是发散的，由LED芯片组成的光源中由于单个LED芯片发出的光会产生多次交联会形成光干扰现象，这样会最终使得到达患者的治疗区域的光能量减少、光照均匀度不高，形成治疗区域表面不同位置的光强度大小差异，从而造成以多个不同波长LED作为光源的多光谱联合治疗的效果不佳，进而影响了新生儿黄疸治疗效果。发明内容

[0005] 本申请实施例所要解决的技术问题在于，解决新生儿黄疸光照治疗中由于光能量减少、光照均匀度不高而形成的治疗区域表面光强度大小差异的问题，从而提高新生儿黄疸治疗效果。

[0006] 为解决上述问题，本申请实施例提供一种新生儿黄疸光照治疗装置，包括：

[0007] 驱动器、第一辐照器和第二辐照器；

[0008] 所述驱动器与所述第一辐照器和所述第二辐照器连接；

[0009] 所述第一辐照器包括依次平行设置的用于产生新生儿黄疸治疗光源的第一多光谱照射模组、第一光学透镜阵列和第二光学透镜阵列；所述第一多光谱照射模组包括第一线路板，以及至少一个第一多光谱固态发光器件，各所述第一多光谱固态发光器件呈正交阵列排布在所述第一线路板上；其中，所述第一多光谱固态发光器件用于产生多支不同波长的平行准直且光斑均匀的细光束；

[0010] 所述第一光学透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的第一折射型小透镜的一侧朝向所述第一多光谱照射模组，所述第二光学透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的第一折射型小透镜的一侧背向所述第一多光谱照射模组，所述第二光学透镜阵列上的各第一折射型小透镜与所述第一光学透镜阵列上的各第一折射型小透镜的中心重合且各边一一对应；所述第一多光谱照射模组与所述第一光学透镜阵列的距离为3～5mm，所述第一光学透镜阵列与所述第二光学透镜阵列的距离为所述第一折射型小透镜的焦距的0.85～1.15倍。

[0011] 进一步的，所述第一多光谱固态发光器件包括第一封装基板，所述第一封装基板的承载面上设置有第一反射杯，所述第一反射杯的容纳空间内设置有至少两个不同波长的第一固态发光元件；所述第一封装基板两侧设置有至少两对第一电极，所述第一电极与所述第一固态发光元件的正负极相连；

[0012] 所述第一反射杯的出光口处还封闭设置有第一微透镜阵列，所述第一微透镜阵列与所述第一封装基板平行，且所述第一微透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的第一折射型半球形微透镜的一侧背向所述第一固态发光元件。

[0013] 进一步的，所述第一固态发光元件包括在410～440nm波长范围内具有峰值波长的第一紫兰光LED芯片、在440～470nm波长范围内具有峰值波长的第一蓝光LED芯片以及在470～510nm波长范围内具有峰值波长的第一绿蓝光LED芯片；

[0014] 所述第一折射型半球形微透镜的半径为0.05～0.25mm，所述第一折射型半球形微透镜的焦距为0.8mm，相邻所述第一折射型半球形微透镜的圆形底面之间的距离为0mm。

[0015] 进一步的，所述第二辐照器包括依次平行设置的用于产生黄疸治疗光源的第二多光谱照射模组、第三光学透镜阵列和第四光学透镜阵列；所述第二多光谱照射模组包括第二线路板，以及至少一个第二多光谱固态发光器件，各所述第二多光谱固态发光器件呈正交阵列排布在所述第二线路板上；其中，所述第二多光谱固态发光器件用于产生多支不同波长的平行准直且光斑均匀的细光束；

[0016] 所述第三光学透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的第二折射型小透镜的一侧朝向所述第二多光谱照射模组，所述第四光学透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的第二折射型小透镜的一侧背向所述第二多光谱照射模组，所述第四光学透镜阵列上的各第二折射型小透镜与所述第三光学透镜阵列上的各第二折射型小透镜的中心重合且各边一一对应；所述第二多光谱照射模组与所述第三光学透镜阵列的距离为3～5mm，所述第三光学透镜阵列与所述第四光学透镜阵列的距离为所述第二折射型小透镜的焦距的0.85～1.15倍。

[0017] 进一步的，所述第二多光谱固态发光器件包括第二封装基板，所述第二封装基板的承载面上设置有第二反射杯，所述第二反射杯的容纳空间内设置有至少两个不同波长的第二固态发光元件；所述第二封装基板两侧设置有至少两对第二电极，所述第二电极与所述第二固态发光元件的正负极相连；

[0018] 所述第二反射杯的出光口处还封闭设置有第二微透镜阵列，所述第二微透镜阵列与所述第二封装基板平行，且所述第二微透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的第二折射型半球形微透镜的一侧背向所述第二固态发光元件。

[0019] 进一步的，所述第二固态发光元件包括在410～440nm波长范围内具有峰值波长的第二紫兰光LED芯片、在440～470nm波长范围内具有峰值波长的第二蓝光LED芯片以及在470～510nm波长范围内具有峰值波长的第二绿蓝光LED芯片；

[0020] 所述第二折射型半球形微透镜的半径为0.05～0.25mm，所述第二折射型半球形微透镜的焦距为0.8mm，相邻两个所述第二折射型半球形微透镜的圆形底面之间的距离为0mm。

[0021] 进一步的，所述第一辐照器的光线出射面与所述治疗区域的距离为33-50cm，所述第二辐照器的光线出射面与所述治疗区域的距离为33-50cm。

[0022] 进一步的，所述驱动器包括：人机交互单元、决策控制单元、箱体温度调节单元、光源驱动单元和环境检测单元；

[0023] 所述人机交互单元与所述决策控制单元连接，用于设定辐照模式、辐照时长以及治疗区域的温度值；

[0024] 所述人机交互单元至少包括显示屏；

[0025] 所述决策控制单元与箱体温度调节单元和所述光源驱动单元连接，用于根据所述温度值，控制所述箱体温度调节单元对所述治疗区域进行温度调节，并在所述箱体温度调节单元完成温度调节后，根据所述辐照模式和所述辐照时长生成光源控制信号；

[0026] 所述光源驱动单元与所述第一辐照器和所述第二辐照器连接，用于根据所述光源控制信号，控制所述第一辐照器和所述第二辐照器对所述治疗区域进行照射；

[0027] 所述环境检测单元与所述决策控制单元连接，用于检测所述治疗区域的环境温度，以使所述决策控制单元根据所述环境温度，控制所述箱体温度调节单元对所述治疗区域进行温度调节。

[0028] 进一步的，所述辐照模式包括：

[0029] 通过一种峰值波长的照射光对治疗区域进行重复的连续或分段辐照的第一辐照模式；

[0030] 通过至少两种不同峰值波长的照射光同时重叠地对相同治疗区域进行同步连续或分段照射的第二辐照模式；以及

[0031] 通过至少两种不同峰值波长的照射光循环交替地对相同治疗区域进行异步重复的连续或分段照射的第三辐照模式；其中，所述照射光包括紫兰光、蓝光和绿蓝光；所述紫兰光的光照功率密度＞1.8mW/cm2，所述蓝光的光照功率密度＞2mW/cm2，所述绿蓝光的光照功率密度＞1.5mW/cm2。

[0032] 进一步的，所述箱体温度调节单元包括与所述决策控制单元连接的电机驱动和加热元件，以及与所述电机驱动连接的电机风轮结构；

[0033] 所述环境检测单元包括连接于所述决策控制单元的测温电路，以及连接于所述测温电路的温度传感器、皮肤温度传感器和风道温度传感器。

[0034] 实施本申请的实施例，具有如下有益效果：

[0035] 本申请的实施例提供了一种新生儿黄疸光照治疗装置，通过驱动器控制由在线路板上集成多个呈正交阵列排布的多光谱固态发光器件的模组以及两个光学透镜阵列组成的两个辐照器，对新生儿黄疸进行光照治疗。与现有技术相比，本申请的实施例采用了在多光谱固态发光器件的反射杯的出光口处封闭设置微透镜阵列的方法，使多个多光谱固态发光器件产生的不同波长的平行准直且光斑均匀的光束依次经过两个光学透镜阵列输出，克服了新生儿黄疸光照治疗中光能量减少以及光照均匀度不高的问题，实现对新生儿黄疸治疗区域的均匀辐照，且各个不同波长的光束在新生儿黄疸治疗区域内的光照功率密度分布曲面高度相似，进而提高新生儿黄疸治疗效果。附图说明

[0036] 图1是本申请的一个实施例提供的新生儿黄疸光照治疗装置的结构示意图；

[0037] 图2是本申请的一个实施例提供的第一辐照器的结构示意图；

[0038] 图3是本申请的一个实施例提供的第二辐照器的结构示意图；

[0039] 图4是本申请的一个实施例提供的第一多光谱照射模组的结构示意图；

[0040] 图5是本申请的一个实施例提供的第二多光谱照射模组的结构示意图；

[0041] 图6是本申请的一个实施例提供的第一多光谱固态发光器件的结构示意图；

[0042] 图7是本申请的一个实施例提供的第二多光谱固态发光器件的结构示意图；

[0043] 图8是本申请的一个实施例提供的微透镜阵列上的折射型半球形微透镜的排布示意图；

[0044] 图9是本申请提供的一个胆红素吸收光谱图；

[0045] 图10是本申请的一个实施例提供的固态发光元件的排布示意图；

[0046] 图11是本申请的又一个实施例提供的新生儿黄疸光照治疗装置的结构示意图；

[0047] 图12是本申请的一个实施例提供的箱体温度调节单元的结构示意图；

[0048] 图13是本申请的一个实施例提供的环境检测单元的结构示意图。

[0049] 其中，101、驱动器，102、第一辐照器，103、第二辐照器，1、第一光学透镜阵列，2、第二光学透镜阵列，3、第一线路板，4、第一多光谱固态发光器件，401、第一封装基板，402、第一反射杯，403、第一固态发光元件，404、第一电极，405、第一微透镜阵列，4051、第一折射型半球形微透镜，11、第三光学透镜阵列，12、第四光学透镜阵列，13、第二线路板，14、第二多光谱固态发光器件，501、第二封装基板，502、第二反射杯，503、第二固态发光元件，504、第二电极，505、第二微透镜阵列，5051、第二折射型半球形微透镜，201、人机交互单元，202、决策控制单元，203、箱体温度调节单元，204、光源驱动单元，205、环境检测单元，211、电机驱动，212、加热元件，213、电机风轮结构，311、测温电路，312、温度传感器，313、风道温度传感器，314、皮肤温度传感器。

具体实施方式

[0050] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本实施例中的附图，对本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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0051] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0052] 参见图1，是本申请的一个实施例提供的新生儿黄疸光照治疗装置的结构示意图，可与单面或双面光疗箱配套使用，包括驱动器101第一辐照器102和第二辐照器103。驱动器101与第一辐照器102和第二辐照器103连接，用于控制第一辐照器102和第二辐照器103发出进行新生儿黄疸治疗用的照射光。

[0053] 在本实施例中，第一辐照器102与第二辐照器位于治疗区域的两侧，即光疗箱的上下两侧，第一辐照器102和第二辐照器103用于分别对光疗箱内新生儿的上体表和下体表进行照射。第一辐照器102的光线出射面和第二辐照器103的光线出射面与治疗箱内新生儿的上体表和下体表的距离均为33-50cm。作为本实施例的一个优选举例，若对上体表进行照射，则辐照器的光线出射面到新生儿的上体表的光照射距离设置为40cm；若对下体表进行照射，则辐照器的光线出射面到新生儿的下体表的光照射距离设置为35cm。

[0054] 在本实施例中，驱动器101可根据选择的光疗箱的不同，或根据新生儿患病症状的不同，控制第一辐照器102和第二辐照器103同时发出新生儿黄疸治疗用的照射光，或控制第一辐照器102或第二辐照器103其中的一个辐照器发出新生儿黄疸治疗用的照射光，对新生儿进行黄疸治疗。

[0055] 进一步的，在本实施例中，参见图2所示，第一辐照器102依次平行设置的用于产生新生儿黄疸治疗光源的第一多光谱照射模组、第一光学透镜阵列1和第二光学透镜阵列2；第一多光谱照射模组包括第一线路板3以及至少一个能够产生多支不同波长的平行准直且光斑均匀的细光束的第一多光谱固态发光器件4，各第一多光谱固态发光器件4呈正交阵列排布在第一线路板3上；第一光学透镜阵列1上具有多个呈正交阵列排布的第一折射型小透镜的一侧朝向第一多光谱照射模组，第二光学透镜阵列2上具有多个呈正交阵列排布的第一折射型小透镜的一侧背向第一多光谱照射模组，第二光学透镜阵列2上的各第一折射型小透镜与第一光学透镜阵列1上的各第一折射型小透镜的中心重合且各边一一对应；第一多光谱照射模组与第一光学透镜阵列1的距离为3～5mm，第一光学透镜阵列1与第二光学透镜阵列2的距离为小透镜的焦距的0.85～1.15倍。

[0056] 进一步的，在本实施例中，参见图3所示，第二辐照器103依次平行设置的用于产生新生儿黄疸治疗光源的第二多光谱照射模组、第三光学透镜阵列11和第四光学透镜阵列12；第二多光谱照射模组包括第二线路板13以及至少一个能够产生多支不同波长的平行准直且光斑均匀的细光束的第二多光谱固态发光器件14，各第二多光谱固态发光器件14呈正交阵列排布在第二线路板13上；第三光学透镜阵列11上具有多个呈正交阵列排布的第二折射型小透镜的一侧朝向第二多光谱照射模组，第四光学透镜阵列12上具有多个呈正交阵列排布的第二折射型小透镜的一侧背向多光谱照射模组，第三光学透镜阵列12上的各第二折射型小透镜与第三光学透镜阵列11上的各第二折射型小透镜的中心重合且各边一一对应；
第二多光谱照射模组与第三光学透镜阵列11的距离为3～5mm，第三光学透镜阵列11与第四光学透镜阵列12的距离为小透镜的焦距的0.85～1.15倍。

[0057] 在本实施例中，由于用于产生新生儿黄疸治疗用照射光束的多光谱照射模组中，路板上呈正交阵列排布了能够产生多支不同波长的平行准直且光斑均匀的细光束的多光谱固态发光器件，使得多个多光谱固态发光器件形成一个面光源，每个多光谱固态发光器件产生多支不同波长的平行准直且光斑均匀的细光束，从而整个多光谱照射模组可以产生与多光谱固态发光器件的数量相同的各自独立平行的子光束，其中各个子光束均由多支细光束构成，且各个子光束之间存在间隙，多支子光束又构成一个宽光束，从而能够为新生儿黄疸治疗提供足够的光照功率密度。

[0058] 在实际应用中，出于散热及安装考虑，多光谱照射模组中相邻的多光谱固态发光器件之间必须留有一定的间隙。因此，如果将这些各自准直、均匀的光束直接投射到目标靶面，即治疗区域，彼此均匀的光斑在目标靶面并不能彼此相接连成一片。

[0059] 为解决上述问题，在第一多光谱照射模组的出光面的前面依次设置了第一光学透镜阵列和第二光学透镜阵列，同时还使第一光学透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的折射型小透镜的一侧朝向多光谱照射模组，第二光学透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的折射型小透镜的一侧背向第一多光谱照射模组，第一光学透镜阵列上的各小透镜与第二光学透镜阵列上的各小透镜的中心重合且各边一一对应。除此之外，在第二多光谱照射模组的出光面的前面依次设置了第三光学透镜阵列和第四光学透镜阵列，同时还使第三光学透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的折射型小透镜的一侧朝向第二多光谱照射模组，第四光学透镜阵列上具有多个呈正交阵列排布的折射型小透镜的一侧背向第二多光谱照射模组，第三光学透镜阵列上的各小透镜与第四光学透镜阵列上的各小透镜的中心重合且各边一一对应。

[0060] 同时，多光谱照射模组与光学透镜阵列的距离设置为3～5mm。光学透镜阵列的入射光是多光谱照射模组的出射光，该出射光是近视的平行光，理论上第一光学透镜阵列或第三光学透镜阵列与第一多光谱照射模组的距离越近，对于第一光学透镜阵列或第三光学透镜阵列来讲，其入射光越平行。然而，考虑到实际应用及装配工艺，将两者距离控制在3～5mm的范围内即可满足需要。

[0061] 对于第一光学透镜阵列或第三光学透镜阵列来说，其入射光是一个宽光束，该宽光束是由多支各自独立平行的子光束构成的，而每一支细光束又是由多支不同波长的平行准直且光斑均匀的细光束构成的。当该宽光束入射到第一光学透镜阵列或第三光学透镜阵列上时，第一光学透镜阵列或第三光学透镜阵列上的多个小透镜重新将上述宽光束分裂成与小透镜的数量相同的多支小光束，此时每支小光束范围内的均匀性极大地优于宽光束范围内的均匀性。

[0062] 在本实施例中，第二光学透镜阵列被平行设置于第一光学透镜阵列的后焦平面附近处，即第一光学透镜阵列与第二光学透镜阵列的距离为小透镜的焦距的0.85～1.15倍。第四光学透镜阵列被平行设置于第三光学透镜阵列的后焦平面附近处，即第三光学透镜阵列与第四光学透镜阵列的距离为小透镜的焦距的0.85～1.15倍。第二光学透镜阵列上的每一个透镜将第一光学微透镜阵列上对应小透镜出射的光重新聚集后出射到目标靶面上，第四光学透镜阵列上的每一个透镜将第三光学微透镜阵列上对应小透镜出射的光重新聚集后出射到目标靶面上，在被辐照的目标靶面表面上，各光斑相互叠加且不均匀性相互补偿，从而实现对目标靶面的均匀辐照。

[0063] 优选地，在本实施例中，第一光学透镜阵列和第二光学透镜阵列均为平面外形，且两者具有相同的外形尺寸，均为510×210mm，略大于组成多光谱照射模组的多件线路板的尺寸之和。同时，第一光学透镜阵列与第二光学透镜阵列是由87×59个矩形第一折射型小透镜紧密排列组成，两者具有相同的光学参数，其中矩形小透镜尺寸为5.8×3.4mm，透镜X方向半宽2.9mm，Y方向半宽1.7mm，焦距15mm。第三光学透镜阵列和第四光学透镜阵列均为平面外形，且两者具有相同的外形尺寸，均为510×210mm，略大于多光谱照射模组的多件线路板的尺寸之和。同时，第三光学透镜阵列与第四光学透镜阵列是由87×59个矩形第一折射型小透镜紧密排列组成，两者具有相同的光学参数，其中矩形小透镜尺寸为5.8×3.4mm，透镜X方向半宽2.9mm，Y方向半宽1.7mm，焦距15mm。

[0064] 在本实施例中，多光谱固态发光器件出射的不同波长的光线散射角约束成近似相同，并对光线进行准直和光斑均匀，最终产生多支不同波长的平行准直且光斑均匀的细光束；多个多光谱固态发光器件呈正交阵列排布构成多光谱照射模组后形成一个面光源，产生与多光谱固态发光器件的数量相同的各自独立平行的子光束，其中各个子光束均由多支细光束构成，多支子光束又构成一个宽光束，从而能够为光动力治疗提供足够的光照功率密度；多光谱照射模组产生的宽光束依次经过第一光学透镜阵列和第二光学透镜阵列输出，以及依次经过第三光学透镜阵列和第四光学透镜阵列输出，实现对目标靶面的均匀辐照。

[0065] 在本实施例中，如图4所示，将280个第一多光谱固态发光器件呈正交阵列排布在200×125mm的线路板上，其中各个第一多光谱固态发光器件的横向间距为9mm、纵向间距为
9mm，从而构成20×14阵列、面积为200×125mm的第一多光谱照射模组。四件该第一多光谱照射模组按分段平面紧密排布构成面积为200×500mm的面光源，对新生黄疸患儿的上体表实施光照射治疗。

[0066] 在本实施例中，如图5所示，将280个第二多光谱固态发光器件呈正交阵列排布在200×125mm的线路板上，其中各个第二多光谱固态发光器件的横向间距为9mm、纵向间距为
9mm，从而构成20×14阵列、面积为200×125mm的第二多光谱照射模组。四件该第二多光谱照射模组按分段平面紧密排布构成面积为200×500mm的面光源，对新生黄疸患儿的下体表实施光照射治疗。

[0067] 参见图6，是本申请的一个实施例提供的第一多光谱固态发光器件的结构示意图。

[0068] 在本实施例中，第一多光谱固态发光器件4包括第一封装基板401，第一封装基板401的承载面上设置有第一反射杯402，第一反射杯402的容纳空间内设置有至少两个不同波长的第一固态发光元件403。第一封装基板401两侧设置有至少两对第一电极404，第一电极404与第一固态发光元件403的正负极相连；第一反射杯402的出光口处还封闭设置有第一微透镜阵列405，第一微透镜阵列405与第一封装基板401平行，且第一微透镜阵列405上具有多个呈正交阵列排布的第一折射型半球形微透镜4051的一侧背向第一固态发光元件
403。

[0069] 参见图7，是本申请的一个实施例提供的第二多光谱固态发光器件的结构示意图。

[0070] 在本实施例中，第二多光谱固态发光器件14包括第二封装基板501，第二封装基板501的承载面上设置有第二反射杯502，第二反射杯502的容纳空间内设置有至少两个不同波长的第二固态发光元件503。第二封装基板501两侧设置有至少两对第二电极504，第二电极504与第二固态发光元件503的正负极相连；第二反射杯502的出光口处还封闭设置有第二微透镜阵列505，第二微透镜阵列505与第二封装基板501平行，且第二微透镜阵列505上具有多个呈正交阵列排布的第二折射型半球形微透镜5051的一侧背向第二固态发光元件
503。

[0071] 本实施例中，未使用环氧树脂或硅胶等透明材料对反射杯进行填充，而是在反射杯的出光口处封闭设置了一个微透镜阵列，该微透镜阵列的尺寸比反射杯的出光口的尺寸略大，从而微透镜阵列可以完全覆盖住反射杯的出光口，使得微透镜阵列与各固态发光元件的距离固定并使得各固态发光元件与外界空气隔离，还使得整个器件的结构更加紧凑，便于生产和使用。

[0072] 这样设置后，能够使各固态发光元件直接裸露于空气中，从而可降低光学扩展量。而采用折射率为n的透明材料对固态发光元件进行封装的方式，其光学扩展量会扩大n2倍。

[0073] 同时，该微透镜阵列能够收集各个固态发光元件在大角度发光范围内出射的光线，并形成与微透镜阵列上的微透镜的数量相同的多支准直平行细光束。这样处理的结果是，尽管设置在同一封装基板上的各固态发光元件的空间位置有所不同，但对于微透镜阵列上的每一个微透镜来说，其入射的不同波长的光线可以被近似看作为是来自同一位置上的点光源。因此，各固态发光元件发出的光线经过微透镜阵列准直后，在细光束中各个不同波长光线的空间角分布差异被约束成很小，每一不同波长的细光束在目标靶面所形成的光斑位置接近于相同。由于微透镜阵列上的微透镜紧密排布，多支细光束在目标靶面上形成的光斑彼此连接，形成光照功率密度分布均匀且位置一致的大光斑，可有效提高光动力治疗的临床效果。由多支细光束组成的出射光线并非是理想的平行光，而是具有一定的发散角，但因其发散角已经很小，所以可近似认为是平行光。

[0074] 需要说明的是，微透镜阵列上的微透镜的数量与设置在封装基板上的固态发光元件的数量无直接关系。在微透镜阵列外形和大小尺寸确定的条件下，其上设置的微透镜的数量由微透镜的半径、相邻微透镜的圆形底面之间的距离等参数决定。

[0075] 优选地，反射杯的出光口为矩形或圆形，微透镜阵列的形状与反射杯的出光口的形状相匹配。本实施例中，反射杯的出光口可以设置为矩形或圆形，优选为圆形，此时微透镜阵列也对应设置为圆形。这是因为反射杯的出光口为圆形时，在工艺上容易实现。

[0076] 另外，反射杯的底面优选与其出光口的形状保持一致，当反射杯的出光口为圆形时，其底面也为圆形。反射杯的底面和出光口的尺寸大小由整个多光谱固态发光器件的尺寸大小决定，在工艺条件允许的情况下，应尽量选择较大的尺寸。

[0077] 优选地，反射杯的高度与微透镜的焦距相同。本实施例中，反射杯的高度由微透镜阵列中微透镜的光心到固态发光元件表面间的距离决定，优选为与微透镜的焦距相同时，可以有较好的出光效果。

[0078] 优选地，封装基板的承载面上还设置有绝缘表面层，绝缘表面层由导热陶瓷材料制成。本实施例中，封装基板设置为正方形，方便后续组成多光谱照射光源时在线路板上呈正交阵列排布。绝缘表面层选择的陶瓷材料一般为氧化铝或氮化铝等材料，绝缘效果较好。

[0079] 在本实施例中，第一折射型半球形微透镜4051的半径为0.05～0.25mm，第一折射型半球形微透镜4051的焦距为0.8mm，相邻两个第一折射型半球形微透镜4051的圆形底面之间的距离为0mm。第二折射型半球形微透镜5051的半径为0.05～0.25mm，第二折射型半球形微透镜5051的焦距为0.8mm，相邻两个第二折射型半球形微透镜5051的圆形底面之间的距离为0mm。

[0080] 在本实施例中，微透镜阵列背向各固态发光元件的一侧是由多个呈正交阵列排布的折射型半球形微透镜形成的。图8中，r为微透镜的半径，d为相邻微透镜的圆形底面之间的距离，D＝2r+d为相邻微透镜的圆形底面的圆心之间的距离。

[0081] 在实施例中，利用TracePro光学仿真软件对上述实施例中多光谱固态发光器件进行建模和追迹仿真，分析微透镜阵列中的参数r、d和D对出射的各不同波长光线的取光效率的影响，从而确定本实施例中较佳的折射型半球形微透镜。

[0082] 从仿真结果可得出，当折射型半球形微透镜的半径为0.05～0.25mm，两两相邻的折射型半球形微透镜的圆形底面的圆心之间的距离为0.1～0.5mm时，取光效率提升效果明显。此时，两两相邻的折射型半球形微透镜的圆形底面之间的距离d＝0mm，微透镜阵列的有效孔径比[πr2/(2r+d)2]×100％的值为78.5％。

[0083] 优选地，微透镜的半径为0.15mm，且此时相邻微透镜的圆形底面之间的距离为0mm时，取光效率最佳。

[0084] 在确定了微透镜的焦距和半径的基础上，本领域技术人员能够根据公知常识计算出微透镜的高度，该过程在此不再赘述。

[0085] 在本实施例中，第一固态发光元件403包括在410～440nm波长范围内具有峰值波长的第一紫兰光LED芯片、在440～470nm波长范围内具有峰值波长的第一蓝光LED芯片以及在470～510nm波长范围内具有峰值波长的第一绿蓝光LED芯片。

[0086] 在本实施例中，第二固态发光元件503包括在410～440nm波长范围内具有峰值波长的第二紫兰光LED芯片、在440～470nm波长范围内具有峰值波长的第二蓝光LED芯片以及在470～510nm波长范围内具有峰值波长的第二绿蓝光LED芯片。

[0087] 为了确定本实施例的多光谱固态发光器件的LED芯片的波长范围，对胆红素吸收光谱进行测试，具体测试方法如下：

[0088] 取纯度为99.28％的标准胆红素试剂约20mg，用少量三氯甲烷研磨后转移至100ml棕色量瓶中，通过超声处理使其溶解后，取出棕色量瓶内的溶液并使其自然冷却，再加三氯甲烷稀释至刻度后摇匀；精密量取2.5ml该溶液，置于100ml棕色量瓶中，加三氯甲烷至刻度后摇匀。用紫外-可见光光度计在18℃且避光条件下测定380-800nm波长范围内的胆红素吸光曲线，归一化后的吸光光谱如图9所示。由图9可知，胆红素的有效吸光波段在400-525nm，吸光的峰值波长为455nm，在该波段范围内，胆红素具有较大的摩尔消光系数。由此可知，胆红素对峰值波长455nm的蓝光吸收效率最高，然而在临床实践中发现峰值波长495nm的绿蓝光导致患儿发热、腹泻、皮疹等副作用概率更小，且绿光对皮肤的穿透能力更强。

[0089] 因此，作为本实施例的一个优选举例，固态发光元件选用包括峰值波长为425nm的紫兰光LED芯片、峰值波长为455nm的蓝光LED芯片以及峰值波长为495nm的绿蓝光LED芯片。其中各LED芯片的半波带宽为15nm，从而满足新生儿黄疸光照疗法对光线的波长的特定需求。

[0090] 在本实施例中，固态发光元件优选采用LED芯片，还由于LED芯片在点亮时，发出的热量较少，可以减少治疗过程中患者的治疗区域被照射时产生的不适感。

[0091] 另外，封装基板的两侧设置有三对电极，三对电极分别与紫兰光LED芯片、蓝光LED芯片和绿蓝光LED芯片的正负极相连，各个电极还与驱动器101相连，因此各个LED芯片的点亮和熄灭可以被独立控制，方便在进行黄疸治疗时对各个LED芯片进行控制。

[0092] 在上述实施例的基础上，参照图10所示，紫兰光LED芯片、蓝光LED芯片和绿蓝光LED芯片呈等边三角形排布，紫兰光LED芯片、蓝光LED芯片和绿蓝光LED芯片相互之间的距离为0.1～0.2mm。

[0093] 本实施例中，作为固态发光元件的紫兰光LED芯片、蓝光LED芯片和绿蓝光LED芯片呈等边三角形排布，并将等边三角形的中心与反射杯的出光口的平面同心，此时对于封装在反射杯出光口上的微透镜阵列来讲，这三个LED芯片所处的位置是一样的。

[0094] 当然，在实际应用中，将三个LED芯片排布成等边三角形只是一种优选的排布方式，其他排布方式也是可以的，而且当LED芯片的数量不是三个时，本领域技术人员必然会将其排布成其他方式。

[0095] 需要说明的是，本实施例中的紫兰光LED芯片、蓝光LED芯片和绿蓝光LED芯片具体处于等边三角形的哪个位置是不做限定的。

[0096] 在本实施例中，各LED芯片之间的间隙尽可能设置地较小，从而减少光学扩展量。

[0097] 本申请实施例提供一种新生儿黄疸光照治疗装置，通过驱动器控制由在线路板上集成多个呈正交阵列排布的多光谱固态发光器件的模组以及两个光学透镜阵列组成的两个辐照器，对新生儿黄疸进行光照治疗。与现有技术相比，本申请的实施例采用了在多光谱固态发光器件的反射杯的出光口处封闭设置微透镜阵列的方法，使多个多光谱固态发光器件产生的不同波长的平行准直且光斑均匀的光束依次经过两个光学透镜阵列输出，克服了新生儿黄疸光照治疗中光能量减少以及光照均匀度不高的问题，实现对新生儿黄疸治疗区域的均匀辐照，且各个不同波长的光束在新生儿黄疸治疗区域内的光照功率密度分布曲面高度相似，进而提高新生儿黄疸治疗效果。

[0098] 在上述实施例的基础上，参见图11，是本申请的又一个实施例提供的新生儿黄疸光照治疗装置的结构示意图，在本实施例中，驱动器包括：人机交互单元201、决策控制单元202、箱体温度调节单元203、光源驱动单元204和环境检测单元205。

[0099] 人机交互单元201与决策控制单元连接202，用于设定辐照模式以及设定治疗区域的温度值。其中，辐照模式包括辐照时间和辐照功率。决策控制单元202与箱体温度调节单元203和光源驱动单元204连接，用于根据温度值，控制箱体温度调节单元203对治疗区域进行温度调节，并在箱体温度调节单元203完成温度调节后，根据辐照模式产生光源控制信号。光源驱动单元204与第一辐照器102和第二辐照器103连接，用于根据光源控制信号，控制第一辐照器102和第二辐照器103对治疗区域进行照射。环境检测单元205与决策控制单元202连接，用于检测光疗箱内的环境温度，以使决策控制单元202根据环境温度，控制箱体温度调节单元203对光疗箱内部进行温度调节。

[0100] 在本实施例中，人机交互单元201为一个多媒体模组，其包括有用于显示的液晶显示屏，并在液晶显示屏上安装有作为触摸按键输入的触摸屏。该液晶显示屏通过UART与决策控制单元202连接，使人机交互单元201与决策控制单元202之间实现串口通信。通过该触摸屏可以输入预设的不同被治疗者的辐照模式和设定光疗箱内的温度值。

[0101] 为了使各LED芯片所产生的光谱与胆红素的有效吸收光谱能较佳的匹配，从而充分发挥光照治疗的优势，实现个性化的治疗方案，在本实施例中，人机交互单元201通过预设三种辐照模式，满足不同程度的黄疸病情对光辐照的需求，其分别为：通过一种峰值波长的照射光对治疗区域进行重复的连续或分段辐照的第一辐照模式；通过至少两种不同峰值波长的照射光同时重叠地对相同治疗区域进行同步连续或分段照射的第二辐照模式；以及通过至少两种不同峰值波长的照射光循环交替地对相同治疗区域进行异步重复的连续或分段照射的第三辐照模式。其中，照射光包括紫兰光、蓝光和绿蓝光。

[0102] 在本实施例中，紫兰光的光照功率密度＞1.8mW/cm2，蓝光的光照功率密度＞2mW/cm2，绿蓝光的光照功率密度＞1.5mW/cm2。

[0103] 在本实施例中，决策控制单元202采用ARM系列微处理器，预装WinCE 操作系统的嵌入式系统，通过UART与人机交互单元201连接。利用该微处理器的通用I/O 接口的至少两个输出位，经光电隔离后作为不同中心波长辐照光的点亮与熄灭的光源控制信号，然后通过光源驱动单元204传输到辐照器中，从而通过不同的电极对各个LED芯片的点亮和熄灭进行控制，使来自辐照器的相应中心波长光对光疗箱进行照射。

[0104] 在本实施例中，如图12所示，箱体温度调节单元203包括与决策控制单元202连接的电机驱动211和加热元件212，以及与电机驱动211连接的电机风轮结构213。

[0105] 为满足治疗时光疗箱中的温度需求，在本实施例中，决策控制单元202根据预设的温度值，控制电机驱动211驱动加热元件212以及电机风轮结构213对光疗箱内部的温度进行调节，使箱体内部形成一个空气循环系统，以使在光疗箱内部的温度达到可进行黄疸光照治疗的条件后，通过决策控制单元202控制辐照器输出到达新生儿身体表面的光照功率密度不少于1.8mW/cm2的紫兰光、光照功率密度大于2mW/cm2的蓝光以及光照功率密度大于2
1.5mW/cm的蓝绿光，对光疗箱内患有黄疸症状的新生儿进行照射。

[0106] 在本实施例中，如图13所示，环境检测单元205包括连接于决策控制单元202的测温电路311，以及连接于测温电路311的温度传感器312、风道温度传感器313和皮肤温度传感器314。

[0107] 由于进行新生儿黄疸治疗时，需保证光疗箱内的温度维持在一定范围，因此在本实施例中，通过温度传感器312对光疗箱进行温度检测，并通过测温电路311实时将检测到的表示温度的模拟信号发送到决策控制单元202，以使决策控制单元202根据该模拟信号对应的温度调整电机驱动211的功率，且当该模拟信号对应的温度超过预设的阈值时，决策控制单元202通过断开加热元件212的方式，控制光疗箱内的温度。

[0108] 同理，为保证由加热元件212和电机风轮结构213结合输出的气体温度小于预设的阈值，在本实施例中，采用风道温度传感器313在该气体的出风口对其温度进行检测，以使决策控制单元202做出相应调整。

[0109] 为保证实时检测光疗箱内新生儿的体温变化，在本实施例中，通过皮肤温度传感器314对新生儿的体温进行实时监控，并通过测温电路311将检测到的表示体温的模拟信号发送至决策控制单元202，以使决策控制单元202根据该判断是否停止第一辐照器102和第二辐照器103的光照。

[0110] 本申请实施例提供一种新生儿黄疸光照治疗装置，包括人机交互单元、决策控制单元、箱体温度调节单元、光源驱动单元、环境检测单元、第一辐照器和第二辐照器，通过箱体温度调节单元使光疗箱的内部温度满足治疗条件后，通过人机交互单元设置辐照方式，使决策控制单元根据辐照方式控制光源驱动单元驱动两个辐照器对新生儿黄疸进行光照治疗，并通过环境检测单元实现对箱体内部环境的实时检测。与现有技术相比，本申请的实施例通过设置相应的辐照方式，使得进行新生儿黄疸治疗时更有针对性，并采用在多光谱固态发光器件的反射杯的出光口处封闭设置微透镜阵列的方法，使多个多光谱固态发光器件产生的不同波长的平行准直且光斑均匀的光束依次经过两个光学透镜阵列输出，克服了新生儿黄疸光照治疗中光能量减少以及光照均匀度不高的问题，从而在实现可根据实际病情选择不同治疗的同时，实现对新生儿黄疸治疗区域的均匀辐照，且各个不同波长的光束在新生儿黄疸治疗区域内的光照功率密度分布曲面高度相似，进而进一步提高了新生儿黄疸治疗效果。

[0111] 除此之外，能使照射光源所产生的光谱与胆红素的有效吸收光谱能较佳的匹配，充分发挥光照治疗的优势，实现个性化的治疗方案，可以获得较好的治疗效果，并在通过对光疗箱的环境温度进行预处理，使光疗箱的内部环境符合进行新生儿黄疸治疗条件的同时，利用多个传感器对治疗环境进行实时检测，使得在治疗环境异常时能够做出相应调整，从而提高了新生儿黄疸治疗的安全性。

[0112] 以上所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

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