基于LED的痤疮光物理治疗仪的研制

摘要

光物理治疗具有副作用小，治疗后不留疤痕、无痛、疗效显著、无污染等许多优点。在上个世纪由于光源的限制，光物理治疗仪器一般比较大型而且操作复杂，一般人在家庭环境中很难使用光物理治疗进行疾病的治疗。在LED技术不断提高的今天，其体积小、寿命长、节能、环保等优点越来越凸显，智能化、便携式的光物理治疗仪器越来越受到人们的欢迎。光物理治疗法在各种疾病的治疗中开始发挥重要的作用。
　　痤疮是一种毛囊皮脂腺单位的性炎症性皮肤病，在全世界任何地方的人群都会受到痤疮的困扰。治疗痤疮的方法多种多样，在这些治疗手段中波长为415nm的蓝光治疗痤疮已经被临床试验所证实是一种行之有效且无副作用的治疗方法。市面上用于美容祛痘的光疗产品也层出不穷，但是这些产品仍然存在着一些不足之处，消费者对于这些仪器的治疗体验有一些共同的负面反响。本论文针对这些不足之处设计了一款针对痤疮的便携式光疗仪器。
　　本文对光疗仪器所使用的光源进行光学设计。在设计过程中，使用数学计算求出理论上LED阵列的排布方式，使其在近距离目标面上的照度均匀性达到设计要求。使用光学模拟软件tracepro进行模拟检验其是否满足设计需求。对阵列排布方式进行设计和模拟验证后，针对防漏光保护罩进行了设计。使用Solidworks建模导入tracepro进行光学追迹，并最终得出如下结论：防漏光保护罩内部设计成抛物线型反光面，最大限度的利用LED光源发出的光能，同时照度均匀性不受到影响，满足设计要求。
　　论文对LED光源的驱动和控制进行了设计，所使用的芯片和电子元件都经过了严格的筛选。控制方面用户可根据自己的需要手动调节光源的发光面积，从而调节光源照射在目标平面上形成的光斑大小。根据对LED治疗痤疮的临床试验的调查研究可知，使用波长为415nm的蓝光治疗痤疮所需的光剂量大小为30mW/cm2，治疗时间为固定的15min。
　　对做好的样机进行了性能检测。经过测试，证明仪器性能稳定，光源发光效果良好。

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第一章 绪论

1.1 光疗法简述

1.2 光疗仪器的国内外现状

1.3 课题研究意义

1.4 课题研究工作

第二章 光的生物效应及光物理疗法在治疗痤疮中的应用

2.1 光的生物效应

2.2光动力疗法用于痤疮的理论研究及临床应用

2.3 蓝光危害

2.4 本章小结

第三章 光源的二次设计及实现

3.1 LED光学设计概述

3.2 近场均匀照度的LED阵列排列的理论计算及软件模拟

3.3 LED方形阵列实物的试验检测

3.4 防漏光保护罩的设计及模拟

3.5 本章小结

第四章 LED痤疮光物理治疗仪光源驱动及控制设计

4.1 LED痤疮光物理治疗仪总体结构

4.2 MSP430单片机概述

4.3 LED驱动模块

4.4 控制系统板电路

4.5 控制设计

4.6 小结

第五章 性能测试

5.1 光源稳定性测试

5.2 光源部分发热测试

5.3 稳定性测试

第六章 总结与展望

6.1 工作总结与创新

6.2 展望

参考文献

后记

致谢