接触式激光切割装置

摘要

本发明提供了一种接触式激光切割装置。该接触式激光切割装置包括激光器、手柄、光纤工作尖和控制电路，光纤工作尖包括安装座和光纤，光纤穿设在安装座内，并从所述安装座伸出，激光器发射的激光经光纤发出，安装座在远离手柄的一端设置有压力传感器，压力传感器和激光器均与控制电路电连接，压力传感器用于检测光纤在切割过程中产生的压力，并将检测到的压力传输至控制电路，控制电路根据接收到的压力调节激光器的输出功率。本发明的接触式激光切割装置，能够根据光纤在切割过程中所受到的阻力自动调节激光输出功率，使得激光输出功率与光纤在切割过程中所产生的压力适配，切割效率高，治疗时间短。

权利要求

1.一种接触式激光切割装置，应用于口腔激光治疗，其特征在于，包括激光器（1）、手柄（2）、光纤工作尖（4）和控制电路（5），所述光纤工作尖（4）包括安装座（6）和光纤（3），所述光纤（3）穿设在所述安装座（6）内，并从所述安装座（6）伸出，所述激光器（1）发射的激光经所述光纤（3）发出，所述安装座（6）在远离所述手柄（2）的一端设置有压力传感器（7），所述压力传感器（7）和所述激光器（1）均与所述控制电路（5）电连接，所述压力传感器（7）用于检测所述光纤（3）在切割过程中产生的压力，并将检测到的压力传输至所述控制电路（5），所述控制电路（5）根据接收到的压力调节所述激光器（1）的输出功率；

当受到压力较大时，加大所述激光器（1）的输出功率，当受到压力较小时，降低所述激光器（1）的输出功率；所述控制电路（5）设置有功率上限值，所述激光器（1）的输出功率达到功率上限值后，所述压力传感器（7）在检测到所述光纤（3）在切割过程中产生的压力增大时，所述激光器（1）的输出功率维持在功率上限值。

2.根据权利要求1所述的接触式激光切割装置，其特征在于，所述控制电路（5）包括用于设定功率上限值的功率设定单元。

3.根据权利要求1所述的接触式激光切割装置，其特征在于，所述压力传感器（7）为环形压力传感器，和/或，所述控制电路（5）具有用于设定功率随压力变化的速率值的速率设定单元。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的接触式激光切割装置，其特征在于，所述安装座（6）能够拆卸地安装在所述手柄（2）上。

5.根据权利要求4所述的接触式激光切割装置，其特征在于，所述手柄（2）的端部设置有安装卡槽（8），所述安装座（6）卡接限位在所述安装卡槽（8）内，所述安装座（6）能够相对于所述手柄（2）转动。

6.根据权利要求5所述的接触式激光切割装置，其特征在于，所述安装卡槽（8）的内壁设置有环形槽（9），所述环形槽（9）内安装有卡簧（10），所述安装座（6）的外周壁上设置有环形限位槽（11），所述卡簧（10）卡设在所述环形限位槽（11）内。

7.根据权利要求4所述的接触式激光切割装置，其特征在于，所述安装座（6）与所述手柄（2）配合的一端设置为台阶轴，所述台阶轴的小头端端面设置有第一导电环（12），所述台阶轴的大头端与所述小头端连接的端面设置有第二导电环（13），所述压力传感器（7）的第一端与所述第一导电环（12）导电连接，所述压力传感器（7）的第二端与所述第二导电环（13）导电连接。

8.根据权利要求7所述的接触式激光切割装置，其特征在于，所述手柄（2）内设置有第一触点顶针（14）和第二触点顶针（15），所述第一触点顶针（14）的第一端与所述第一导电环（12）导电接触，所述第一触点顶针（14）的第二端通过导线与所述控制电路（5）连接，所述第二触点顶针（15）的第一端与所述第二导电环（13）导电接触，所述第二触点顶针（15）的第二端通过导线与所述控制电路（5）连接。

9.根据权利要求5所述的接触式激光切割装置，其特征在于，所述手柄（2）的端部设置有环形间隙（16），所述环形间隙（16）在开口处的宽度递增，所述安装卡槽（8）位于所述环形间隙（16）远离所述激光器（1）的一侧。

10.根据权利要求1至3、5至9中任一项所述的接触式激光切割装置，其特征在于，所述安装座（6）内设置有避让槽（17），所述光纤（3）从所述避让槽（17）内穿过。

说明书

接触式激光切割装置

技术领域

[0001] 本发明涉及激光切割技术领域，具体而言，涉及一种接触式激光切割装置。

背景技术

[0002] 在口腔激光治疗领域，人们使用激光进行软组织手术，例如切割牙龈，切割舌系带等。激光切割软组织的原理是：激光治疗仪通过工作尖将激光传输照射到需要切割的软组织处，软组织吸收工作尖上照射出的激光的能量后，激光能量瞬间转换为大量的热量，软组织的温度瞬间达到110摄氏度以上，软组织瞬间被汽化、碳化，从而起到切割的效果，这个原理也称为激光的热效应。因为激光直接汽化、碳化掉组织，所以相比传统手术刀，激光切割时基本不出血，疼痛感也非常小，激光还有一定消炎杀菌的作用，伤口愈合快。

[0003] 而市面上所有激光治疗仪在切割时都是先预设好切割激光的功率，切割过程激光输出功率是一定的，切割的效果、效率全靠医生凭借经验和手法控制，当医生经验不足时，可能会造成设置激光功率过大，照射时间过长导致对患者口腔软组织产生不必要的热损伤的问题，或者设置功率过低，导致切割效率低，治疗时间过长等问题。

发明内容

[0004] 本发明的主要目的在于提供一种接触式激光切割装置，能够根据光纤在切割过程中所受到的阻力自动调节激光输出功率，使得激光输出功率与光纤在切割过程中所产生的压力适配，切割效率高，治疗时间短。

[0005] 为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种接触式激光切割装置，包括激光器、手柄、光纤工作尖和控制电路，光纤工作尖包括安装座和光纤，光纤穿设在安装座内，并从安装座伸出，激光器发射的激光经光纤发出，安装座在远离手柄的一端设置有压力传感器，压力传感器和激光器均与控制电路电连接，压力传感器用于检测光纤在切割过程中产生的压力，并将检测到的压力传输至控制电路，控制电路根据接收到的压力调节激光器的输出功率。

[0006] 进一步地，控制电路设置有功率上限值，激光器的输出功率达到功率上限值后，压力传感器在检测到光纤在切割过程中产生的压力增大时，激光器的输出功率维持在功率上限值。

[0007] 进一步地，控制电路包括用于设定功率上限值的功率设定单元。

[0008] 进一步地，压力传感器为环形压力传感器，和/或，控制电路具有用于设定功率随压力变化的速率值的速率设定单元。

[0009] 进一步地，安装座能够拆卸地安装在手柄上。

[0010] 进一步地，手柄的端部设置有安装卡槽，安装座卡接限位在安装卡槽内，安装座能够相对于手柄转动。

[0011] 进一步地，安装卡槽的内壁设置有环形槽，环形槽内安装有卡簧，安装座的外周壁上设置有环形限位槽，卡簧卡设在环形限位槽内。

[0012] 进一步地，安装座与手柄配合的一端设置为台阶轴，台阶轴的小头端端面设置有第一导电环，台阶轴的大头端与小头端连接的端面设置有第二导电环，压力传感器的第一端与第一导电环导电连接，压力传感器的第二端与第二导电环导电连接。

[0013] 进一步地，手柄内设置有第一触点顶针和第二触点顶针，第一触点顶针的第一端与第一导电环导电接触，第一触点顶针的第二端通过导线与控制电路连接，第二触点顶针的第一端与第二导电环导电接触，第二触点顶针的第二端通过导线与控制电路连接。

[0014] 进一步地，手柄的端部设置有环形间隙，环形间隙在开口处的宽度递增，安装卡槽位于环形间隙远离激光器的一侧。

[0015] 进一步地，安装座内设置有避让槽，光纤从避让槽内穿过。

[0016] 应用本发明的技术方案，接触式激光切割装置包括激光器、手柄、光纤工作尖和控制电路，光纤工作尖包括安装座和光纤，光纤穿设在安装座内，并从安装座伸出，激光器发射的激光经光纤发出，安装座在远离手柄的一端设置有压力传感器，压力传感器和激光器均与控制电路电连接，压力传感器检测光纤在切割过程中产生的压力，并将用于检测到的压力传输至控制电路，控制电路根据接收到的压力调节激光器的输出功率。该接触式激光切割装置在对软组织进行切割的过程中，能够利用光纤工作尖的光纤在切割软组织过程中所受到的阻力对压力传感器产生压力，并利用光纤施加至压力传感器的压力对激光器的输出功率进行调节，使得光纤工作尖的移动速度以及软组织的厚度变化均能够通过压力实时反馈至控制电路，进而利用压力通过控制电路对激光器的输出功率进行实时调节，当受到压力较大时，就加大激光器的输出功率，当受到压力较小时，就降低激光器的输出功率，使得激光器的输出功率能够与光纤在切割过程中所受到的阻力相匹配，切割效率高，治疗时间短，有效减少患者热损伤的风险，提高患者的体验。

附图说明

[0017] 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0018] 图1示出了本发明的实施例的接触式激光切割装置的结构示意图；

[0019] 图2示出了本发明的实施例的接触式激光切割装置的手柄与光纤工作尖的配合结构图；

[0020] 图3示出了本发明的实施例的接触式激光切割装置的光纤工作尖的结构示意图；

[0021] 图4示出了本发明的实施例的接触式激光切割装置的激光输出功率与压力的关系图。

[0022] 其中，上述附图包括以下附图标记：

[0023] 1、激光器；2、手柄；3、光纤；4、光纤工作尖；5、控制电路；6、安装座；7、压力传感器；8、安装卡槽；9、环形槽；10、卡簧；11、环形限位槽；12、第一导电环；13、第二导电环；14、第一触点顶针；15、第二触点顶针；16、环形间隙；17、避让槽；18、软组织；19、导线。

具体实施方式

[0024] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0025] 发明人研究发现，半导体激光治疗仪通过光纤工作尖上的光纤将激光传输到光纤工作尖的尖端，在切割时，将尖端接触软组织18表面，然后启动激光器，位于光纤工作尖尖端的软组织18会因为瞬间的高温汽化、碳化掉从而形成一个点状的缺口，此时医生以一定速率移动光纤工作尖，则会形成一条线状的切口，在移动光纤工作尖时，如果移动光纤工作尖的速度比激光汽化碳化软组织18的速度快，则光纤工作尖会因为未切割的软组织18阻碍移动，光纤工作尖会弯曲，光纤和工作尖的安装座连接处会产生压力，软组织18厚度越大，切割越慢，阻碍越大，光纤在安装座的连接位置处产生的压力也会越大，发明人正是基于上述原理提出本发明。

[0026] 结合参见图1至图3所示，根据本发明的实施例，接触式激光切割装置包括激光器1、手柄2、光纤工作尖4和控制电路5，光纤工作尖4包括安装座6和光纤3，光纤3穿设在安装座6内，并从安装座伸出，激光器1发射的激光经光纤3发出，安装座6在远离手柄2的一端设置有压力传感器7，压力传感器7和激光器1均与控制电路5电连接，压力传感器7用于检测光纤3在切割过程中产生的压力，并将检测到的压力传输至控制电路5，控制电路5根据接收到的压力调节激光器1的输出功率。

[0027] 该接触式激光切割装置在对软组织18进行切割的过程中，能够利用光纤工作尖4中的光纤3在切割软组织18过程中受到阻力产生的变形，对压力传感器7产生压力，并利用光纤3施加至压力传感器7的压力对激光器1的输出功率进行调节，使得光纤工作尖4的移动速度以及软组织18的厚度变化均能够通过压力变化实时反馈至控制电路5，进而利用压力变化通过控制电路5对激光器1的输出功率进行实时调节，当压力传感器7受到压力较大时，就加大激光器的输出功率，当压力传感器7受到压力较小时，就降低激光器的输出功率，使得激光器1的输出功率能够与光纤3在切割过程中所受到的阻力相匹配，切割效率高，治疗时间短，有效减少患者热损伤的风险，提高患者的体验。

[0028] 在本实施例中，光纤3分段设置，手柄2和安装座6内均设置有光纤3，安装座6连接在手柄2上，位于手柄2内的光纤3和位于安装座6内的光纤3之间设置有透镜，激光器1发射的激光从手柄2内的光纤3进行传输，经过透镜进行调整之后，经安装座6内的光纤3射出，对软组织进行切割。

[0029] 在该实施例中，由于光纤工作尖4移动的速度和软组织18厚度的变化均可以对光纤3产生影响，使得光纤3对压力传感器7形成压力，压力的变化也能够体现光纤工作尖4移动的速率和软组织18厚度的变化，例如，当软组织18厚度不变时，光纤工作尖4的移动速度加大，则光纤3的弯曲角度变大，施加至压力传感器7的压力变大，此时控制电路5会相应加大激光器1的输出功率，加大对于软组织18的切割效率，使得光纤3施加至压力传感器7的压力降低，再次达到输出功率与移动速度的匹配；当光纤工作尖4的移动速度恒定，软组织18的厚度增大时，此时激光切割软组织18的效率降低，未及时切割的软组织18会对光纤3形成阻力，则光纤3的弯曲角度变大，施加至压力传感器7的压力变大，此时控制电路5会相应加大激光器1的输出功率，加大对于软组织18的切割效率，使得光纤3施加至压力传感器7的压力降低，再次达到输出功率与软组织18厚度的匹配；当光纤工作尖4的移动速度和软组织18的厚度同时变化时，也可以通过上述的方式对激光器1的输出功率进行实时调节，使得激光器1的输出功率能够与光纤工作尖4的移动速度和软组织18的厚度再次匹配。

[0030] 在一个实施例中，压力传感器7例如为电阻应变片，电阻应变片的电阻会随压力的大小改变而改变，接触式激光切割装置中的微处理器通过检测电阻应变片电阻的大小采集到光纤连接处的压力，根据压力大小调节激光功率的大小，压力越大，调节输出的功率越大，反之，压力越小，调节输出的功率就越小。

[0031] 通过上述的结构，能够帮助医生在使用光纤工作尖4切割时动态地调节激光功率的大小，将切割的效率趋于一个平稳的状态，减少患者热损伤的风险。

[0032] 在一个实施例中，控制电路5设置有功率上限值，激光器1的输出功率达到功率上限值后，压力传感器7在检测到光纤3在切割过程中产生的压力增大时，激光器1的输出功率维持在功率上限值。

[0033] 功率上限值是在手术时激光最大的输出功率，即功率虽然会随压力大小而变化，但是不会大于设定的最大输出功率。结合参见图4所示，表示了激光输出功率与压力的关系图。图中设定最大输出功率为4W，功率随压力增大而增大，但是不会大于4W。设置最大的输出功率，目的是为了提高激光操作的安全性，防止用户因为误操作，施加太大的力从而输出过高的激光功率，对患者产生不必要的热损伤，提高接触式激光切割装置使用过程中的安全性和可靠性。

[0034] 在一个实施例中，控制电路5包括用于设定功率上限值的功率设定单元。在本实施例中，接触式激光切割装置还可以包括触摸式显示屏，触摸式显示屏与功率设定单元电连接，可以通过触摸式显示屏来设定功率上限值，使得功率上限值可以根据接触式激光切割装置使用环境的不同而调整，适用性更好。

[0035] 在一个实施例中，压力传感器7为环形压力传感器。采用环形压力传感器，使得接触式激光切割装置工作过程中，不管光纤3向哪个方向弯曲，均能够准确检测到光纤3施加至环形压力传感器的压力，从而进一步解除了接触式激光切割装置的使用限制，使用更加灵活方便。

[0036] 在一个实施例中，控制电路5具有用于设定功率随压力变化的速率值的速率设定单元。功率随压力变化的速率值单位是W/N，例如5W/N表示压力每增加1N，功率增加5W。结合参见图4所示，表现了3种功率随压力变化的速率值。在相同压力下，功率越高，激光切割的效率越高，因此功率随压力变化的速率值间接表示了激光切割的效率，功率随压力变化的速率值越大，表示切割效率越高，用户可以根据自己的需求设定功率随压力变化的速率值，从而能够使得激光器1的压力调节更加灵活，可以更好地与接触式激光切割装置所使用的场合匹配。

[0037] 手柄2和安装座6之间可以为一体机构或分体结构。

[0038] 在一个实施例中，安装座6能够拆卸地安装在手柄2上，可以方便将安装座6从手柄2上进行安装或者拆卸，降低更换和维护成本。安装座6可以通过螺栓连接的方式与手柄2可拆卸连接，也可以通过卡接在方式与手柄2可拆卸连接，或者是通过其他的方式与手柄2之间可拆卸地连接。

[0039] 在一个实施例中，手柄2的端部设置有安装卡槽8，安装座6卡接限位在安装卡槽8内，安装座6能够相对于手柄2转动。在本实施例中，安装座6与手柄2卡接配合，同时又能够相对于手柄2转动，可以提高安装座6的使用灵活性，能够在使用过程中使得安装座6相对于手柄2转动，调整安装座6的转动角度，更加方便进行操作。

[0040] 在一个实施例中，安装座6的末端设置有环形凸起，环形凸起与安装座6的外周壁之间采用弧形结构过渡连接，能够方便操作者进行握持，更加方便进行操作。

[0041] 在一个实施例中，安装卡槽8的内壁设置有环形槽9，环形槽9内安装有卡簧10，安装座6的外周壁上设置有环形限位槽11，卡簧10卡设在环形限位槽11内。在本实施例中，安装座6与手柄2之间形成插拔式结构，安装拆卸方便，效率更高。

[0042] 在一个实施例中，安装座6与手柄2配合的一端设置为台阶轴，台阶轴的小头端端面设置有第一导电环12，台阶轴的大头端与小头端连接的端面设置有第二导电环13，压力传感器7的第一端与第一导电环12导电连接，压力传感器7的第二端与第二导电环13导电连接。

[0043] 在本实施例中，第一导电环12与压力传感器7的第一端通过导线19固定连接，第二导电环13与压力传感器7的第二端之间通过导线19固定连接，从而能够使得压力传感器7通过第一导电环12和第二导电环13与电源之间形成回路，为压力传感器7形成有效的数据传输回路。采用导电环与压力传感器7连接，可以使得控制电路5与导电环之间形成接触连接，这样一来，即使在使用过程中，安装座6相对于手柄2转动，设置在手柄2内的导线19也能够始终与导电环接触，对压力传感器7进行有效的数据传输。

[0044] 在一个实施例中，手柄2内设置有第一触点顶针14和第二触点顶针15，第一触点顶针14的第一端与第一导电环12导电接触，第一触点顶针14的第二端通过导线19与控制电路5连接，第二触点顶针15的第一端与第二导电环13导电接触，第二触点顶针15的第二端通过导线19与控制电路5连接。在本实施例中，第一触点顶针14和第二触点顶针15均固定设置在手柄2内，形成内置式结构，且第一触点顶针14和第二触点顶针15与导电环之间形成接触式导电，而非是导线19连接式导电，当需要将安装座6从手柄2上拆卸时，可以直接将安装座6从手柄2上拔下，不会受到控制电路5与压力传感器7之间的导电回路的连接结构的影响，插拔方便。当需要安装安装座6时，可以直接将安装座6插入到手柄2上，当安装座6插接到位时，第一触点顶针14与第一导电环12导电接触，第二触点顶针15与第二导电环13接触，形成导电回路，无需额外的导电连接关系。通过上述的方式，能够优化光纤工作尖4与手柄2之间的导电连接结构，避免导电连接结构对于光纤工作尖4与手柄2之间的装拆结构的影响。

[0045] 在一个实施例中，手柄2的端部设置有环形间隙16，环形间隙16在开口处的宽度递增，安装卡槽8位于环形间隙16远离激光器1的一侧。在本实施例中，通过在手柄2的与安装座6进行连接的一端增加环形间隙16，能够降低安装卡槽8所在的环形周壁的结构强度，增加参与变形的环形周壁的薄壁段长度，使得安装卡槽8所在的环形周壁更加易于发生形变，降低安装座6的安装和拆卸难度。环形间隙16在开口处的宽度递增，可以进一步增加手柄2在环形间隙16的开口处与安装卡槽8所在的环形周壁之间的间隙，加大安装卡槽8所在的环形周壁的形变量，降低安装座6的安装和拆卸难度。

[0046] 在一个实施例中，安装座6内设置有避让槽17，光纤3从避让槽17内穿过。在本实施例中，通过在安装座6内设置避让槽17，能够减小光纤3在从安装座6中穿过时与安装座6上的光纤安装孔之间的接触，减小光纤3的安装阻力，降低光纤3的安装难度。避让槽17沿着安装座6的长度方向延伸，在不影响安装座6内其他结构的安装以及安装座6的关键结构强度的情况下，避让槽17的体积可以尽可能地大，从而尽量减小安装座6的整体重量，同时尽量减小光纤3安装过程中与安装座6的接触，在降低光纤3的安装难度的同时，提高接触式激光切割装置的易操作性。

[0047] 本发明实施例的接触式激光切割装置尤其适用于医疗外科手术中的软组织切割。

[0048] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。