[发明专利]一种基于稳定环形水束的激光消融生物硬组织的装置及方法

权利要求书

1.一种基于空心环形水束的激光消融生物硬组织的装置及方法；其特征在于：包括显示器（1）、激光发生器（2）、控制器（3）、供气系统（A）、供液系统（B）、光束变换系统（C）、线缆（15）、废液回收系统（D）和操作手柄（E）；所述线缆（15）内置液体管道（9）、气流管道（10）、传输光纤（11）；

第一种结构如图6激光发生器（2）的输出端通过光束变换系统（C）耦合到传输光纤（11）接入操作手柄外壳（24）内，出光光纤（12）尾端出光后通过反射镜（27）反射到聚焦透镜（28）中，聚焦光束耦合到空芯石英波导光纤（30）内，最后通过稳定且较长的环形水束（17）作用于生物硬组织表面（18）；所述空芯石英波导光纤（30）可在2-18um的中红外范围内以低发散光束传输红外辐射，由于其空芯结构，与任何实芯红外光纤相比，在其端面无菲涅尔反射损耗，同时利用其空芯结构通过低压气体；

第二种结构如图7激光发生器（2）的输出端通过光束变换系统（C）耦合到传输光纤（11）接入操作手柄外壳（24）内，通过光束变换系统（C）后也可通过导光臂进行光束传输。经过传输的激光束（36）通过聚焦透镜（39）在气腔41中聚焦传输，然后通过稳定且较长的环形水束（48）作用于生物硬组织表面（18）；

所述供气系统（A）、供液系统（B）分别通过气流管道（10）、液体管道（9）接入气腔（29）和液腔（34）。

2.根据权利要求1所述的一种基于空心环形水束的激光消融生物硬组织的装置及方法，其特征在于：所述供气系统包括空气压缩机（4）和调压阀（8），供气系统可以输出稳定的低压气体，在如图6的第一种结构中，产生的低压气体通过气管（10）接入手机内部的气腔壁（33）上的接气口，经气腔（29）稳定后通过空芯石英波导光纤（31）吹出，使得喷嘴出口的环形水束保持空心以形成稳定且较长的环形水束（17）；在如图7的第二种结构中，产生的低压气体通过气管（10）接入手机内部的气腔壁（38）上的接气口（42），经气腔（41）后通过下方喷嘴出口吹出，使环形水束保持空心以形成稳定且较长的环形水束（17）。

3.根据权利要求1所述的一种基于空心环形水束的激光消融生物硬组织的装置及方法，其特征在于：所述供液系统包括依次连接的水箱（5）、过滤网（6）、水泵（7）、调压阀（8）；所述供液系统的输出端通过水管（9）将液体输送到手机端（16）内部的入水口（45），而后通过液腔（34/44）后冲喷嘴喷出，因独特的喷嘴结构和内部气体作用形成了稳定且较长的环形水束（17/48）；所述气体和液体接口均可采用多个周向均匀布置。

4.根据权利要求1所述的一种基于空心环形水束的激光消融生物硬组织的装置及方法，其特征在于：所述废液回收系统（D）包括依次连接的回水槽（20）、过滤网（21）、工作台（22）、废液池（23）；废液回收系统对使用后的环形水束的液体进行收集，为防止细菌感染在治疗后对回收的液体进行统一的安全处理。

5.根据权利要求1所述的一种基于空心环形水束的激光消融生物硬组织的装置及方法，其特征在于：所述稳定且较长的环形水束（17/48）由特殊的喷嘴结构和低压气体的作用形成，在如图6的第一种结构中，液腔（34）内的液体在液腔壁（35）和空芯石英波导光纤（30）两者间的间隙形成向下输出的环形水束，同时在空芯石英波导光纤（30）内部低压气体的作用下，形成稳定且作用距离较长的空心环形水束（17）；在如图7的第二种结构中，液腔（44）内的液体在液腔壁（46）和气腔壁（38）两者间的间隙形成向下输出的环形水束，同时在气腔壁（38）内部低压气体（47）的作用下，形成稳定且作用距离较长的空心环形水束（48）。

6.根据权利要求1所述的一种基于空心环形水束的激光消融生物硬组织的装置及方法，其特征在于：激光在内部充气的空心环形水束中传输（17/48），减少了水射流冲击使液体溅射等外部干扰因素对激光能量的吸收，提高了激光束的能量利用率；此外，借助同轴环形水束的冲击冷却作用将生物硬组织中残渣的进一步去除和对生物组织的高效冷却，能够更有效控制消融过程中的温度。