LED光疗医用照明课件.ppt
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1、LED-医疗领域未来之光,上海市光电子行业协会2012.4.12,LED-医疗领域未来之光上海市光电子行业协会,一. 当前医用照明现状,1. 我国医疗照明产业概况 我国一目前用于医疗领域(窥测类和光疗类)的照明产品(办公和病房类功能性照明除外)及生产产业,总体看,技术水平整体较低,品牌效应不高,大多数医院用的医用照明产品购自国外,如德国马丁、创乎等品牌,市场几乎被国外公司垄断。虽然医用照明产品数量不及常用照明,但因价格昂贵,市值较高,值得关注。 在我国,医用照明产业,归在医疗器械产业,据2008年统计约有7300多家企业从事医疗器械生产,但能生产医用照明产品的仅不到3%,仅数十家,但大多仅生产
2、观片灯之类低端传统光源产品。直到近年才有LED光源的医用照明产品,并被应用。,一. 当前医用照明现状 1. 我国医疗照明产业概况,随着社会进入低碳经济发展阶段,对医疗健康、医疗康复、绿色环保和节能的重视,从2007年起我国LED医疗照明开始起步,但由于对产品入门门槛高,技术风险大,大多医疗器械企业对LED性能、使用技术还不太了解,加上用于医疗的照明产品的研制涉及医疗机理、光、机、电、热等复合技术的运用,只有少部份大企业与医疗机构合作才能问津,因此进展不太理想,与需求不相适应。 从另一方面看,国内有近3000多家LED企业,其中不少企业在LED景观照明,功能性照明产品方面有较强的研制、开发和生产
3、能力,但因不归属医疗器械类企业,缺乏入门途径,参与不了这一领域,仅在医疗信息、导医、专家介绍等用的LED显示屏方面介入!,随着社会进入低碳经济发展阶段,对医疗健康、医疗康复,2.我国医用照明市场规模、产业特殊性筒述 据卫生部卫生事业发展统计公报,2008年我国有27.8万家医疗卫生机构,医院2万余家,卫生院6万余家,街道、社区诊所17余万家,这些单位目前均在使用传统光源的医用和一般功能性照明装置,市场规模不小,仅从节能耍求来考虑,值得用LED升级换代。 但必须知道:医疗照明属于医用器械,有严格的法规耍求,在技术、安规方面要求极严,与普通功能性照明相比,技术风险耍大许多! 为此,对生产企业的准入
4、、许可审核应当更严格,但应不排斥非医疗器械企业,如LED照明企业进入这一领域!,2.我国医用照明市场规模、产业特殊性筒述,3. 当前LED光源的应用正在向医用领域廷伸 LED照明目前正在从景规照明到功能性照明,从户外照明向户内照明,从一般照明到特殊照明廷伸,这是技术进步、社会进步的必然! LED的特点更适合医疗照明对光源耍求,即:定点、定向、高亮度、光谱纯、冷光、色温可调、显色性高和可调可控、高可靠、长寿命的耍求,它是取代目前卤素灯、汞灯、氙灯的最佳半导体固体光源! 2010年起,国产LED手术无影灯己在部分三甲医院应用,并己向日本、澳大利亚、菲利宾等国家出口。,3. 当前LED光源的应用正在
5、向医用领域廷伸,二. LED-21世纪绿色之光,1. LED-目前人工光源中光效最高,无有害辐射和有害物的健康、绿色之光! LED的优越性表现在以下几大优势: (1). 节能 自一百多年前爱迪生发明电光源-白炽灯以来,人们一直在为提高光效而努力攻关,到目方前为止,LED以外的人工光源中电-光转换能效最高的是低压钠灯(LPS),约为140lm/w,而2011年,美国Cree公司的功率LED光效达203lm/w,2012年己达245lm/w,因而是最节能的人工光源。用LED光源“替代”白炽灯、荧光灯、纳灯(HID)、卤素灯、汞蒸气灯、氙灯等可平均节能30-80。权威机构测算,若我国的所有建筑内、外
6、照明均用LED取代,其节省的电能等于一个半三峡水电站的发电量!,二. LED-21世纪绿色之光 1. LED-目前人,(2). 环保 LED光源为半导体固体光源(SSL),是电致发光,不是热发光,是冷光,光源中不含有毒、有害物,而传统人工光源如:荧光灯、纳灯(HID)、汞蒸气灯、氙气灯等均含有:汞、钠等有害物,其废弃物对环境会造成污染,一支节能(荧光)灯中含有5-10mg汞,一旦破碎,会对水、土地造成严重污染,1mg汞可污染5吨水使其超标而不能饮用,其废弃物回收处理成本也极高。而LED光源则不存在对环境造成污染等问题。,(2). 环保,(3). LED光源-光谱纯,无有害光谱之光 LED辐射出
7、的光,光谱纯,半波宽仅20nm-30nm,无论红(R)、蓝(B)、黄(Y)、绿(G)色单色光中均不含紫外光(UV)和红外光(IR),(UVLED和IRLED除外),即使是多色混合光,如白光(w)或其他宽光谱光色,光谱中也不含UV和IR等对人眼、皮肤会造成危害的光辐射。而其他人工光源如白炽灯、卤素灯的光谱中含45%-70%的IR光,荧光灯,纳灯的光谱中均含有15-25IR光和5-10的UV光,不加防护,均会对使用、操作人员产生光污染的危害。故LED被称作21世紀的健康之光。这可从各种光源的光谱上看出。,(3). LED光源-光谱纯,无有害光谱之光,自然光、LED白光、荧光灯的光谱,自然光、LED
8、白光、荧光灯的光谱,625nm LED 红光光谱图,625nm LED 红光光谱图,460nm LED 蓝光光谱图,460nm LED 蓝光光谱图,6500k(日光色)白色LED光谱图,6500k(日光色)白色LED光谱图,525nm 绿光 LED光谱图,525nm 绿光 LED光谱图,(4). LED响应快,无频闪,十分易于调色(色温)、调光(光功率)和光的投射方向调节,便于实现智能化,构成智慧型光源! LED由于是半导体发光器件,因此瞬态响应仅ns级,可用数十到数百kHz频率驱动,因此不存在导至人眼视觉疲劳的所谓频闪,正因如此,它十分易于数码化,智能化,其他人工光源较难实现的光源色温(CC
9、T)连续调节,LED可轻易实施。这对手术照明、手术清创照明中观察不同病灶、不同组织、血液颜色的清晰度十分重耍,而LED光源可达到这一耍求。,(4). LED响应快,无频闪,十分易于调色(色温)、调,(5). LED是低电压驱动的光源,十分安全 LED光源可用低电压工作,在应急照明时可瞬即转入电池工作,应急转换时间仅零点几秒,不会造成因仃电,引发事故,且转换快,转换过程无应急发电机的噪声的优点! LED驱动供电装置完全可达到对医用器械规定必须达到的国际、国内标准,如EN60601-1-2、UL60950、IEC68-2-29和3C等和对医用设备电气安全和电磁干扰的认证耍求。,(5). LED是低
10、电压驱动的光源,十分安全,(6). LED是可靠性高与寿命时间长的光源 LED是固体光源,是高可靠、长寿命的电子器件,其30%光哀的时间大于35000hrs(即寿命判定值时间) 在-30-+55环境温度下工作,寿命时间可达30,000Hrs-50,000Hrs,是目前人工光源中寿命最长的光源。(白炽灯灯丝的寿命约2000Hrs,荧光灯8000Hrs,钠灯与汞蒸气灯等也仅仅约为10000Hrs)。 LED是目前在光源生命周期内,使用成本(指使用基期内,购置+能耗+维修+更换等成本之和)最低的光源。,(6). LED是可靠性高与寿命时间长的光源,2. 常用传统光源的不足 目前在医疗领域中常用的人工
11、光源若与LED光源作比较,存在一些不足与问题,除上面提到的能效、光谱纯度、色温调控、响应时间、频闪、可靠性、寿命时间以及生命基期成本等方面比不上LED光源外,归纳起来还有以下一些不足。 在医疗领域中应用的传统光源大至可归纳为:,2. 常用传统光源的不足,(,(,三.目前医疗系统光源应用的现狀,1. 在医疗领域照明光源应用的分类 光源在医疗领域的应用大致可分为: (1). 医院建筑内、外功能性照明 指除医疗资源、导医等信息显示(指已普遍在使用的LED显示屏)以外的功能性照明,大多使用荧光日光灯,格栅灯,吸顶灯,射灯,筒灯及HID路灯等。 这些传统光源,如荧光节能灯 、日光灯、纳灯及卤素灯等均可进
12、行用LED替代的节能改造。,三.目前医疗系统光源应用的现狀 1. 在医疗领域照明光源应,医用照明,(2). 窥测照明 这部分主耍是病灶探测、观察用照明,也是投射式,小角度,定向照明的灯具。分体内、外两种,前者耍与光导纤维配合作胃、肠、肛等体闪窥测照朋。后者为可移动的定向照明灯具。日前已有激光(LD)和LED作光源。 体外窥测,例如:耳、鼻、眼、口等五官检查照明。体内、外窥测照明要求健康型光源,不能因光辐射中含有有害机体组织的辐射光,造成对人体肌肤、器官组织伤害。目前用卤素灯为主,合IR光,热量高。 (3). 手术照明 分固定和移动式两类,用于医生为病人手术时提供高质量(即高照度、无影、高照度均
13、匀度、高显色性、色温、光强可调和低热,不影向手术室净化层流和空调温度)的照明灯具。这是一种价格不菲的特殊灯具。主流为氙灯。,医用照明 (2). 窥测照明,消毒、灭菌,(4). 消毒、灭菌辐照光源 利用紫外光的辐照,可以对医疗器械、医用装备和医用器皿进行消毒灭菌,与蒸煮高温消毒(20分钟左右)相比,具有速度快(1到几秒)效率高的优点。目前用汞蒸气灯较多。 UV辐照消毒、灭菌是利用紫外光能穿透微生物细胞膜和细包核,破坏其DNA或RNA的分子链,使其失去复制能力和活动功能,达到灭菌杀毒的目的,UV的穿透度与波长成正比,一般分为UVA、UVB和UVC三种,通常將UVA和UVB二种波长用于医用。用UV
14、LED构成的光源可以制成各种几何形状的灭菌光源,灵活性优于汞蒸气UV光源,能耗也低。 利用UV消毒,不存在如蒸煮消毒后废液物、容器等处理问题,十分环保。,消毒、灭菌 (4). 消毒、灭菌辐照光源,光疗,(5). 光疗-光辐照治疗 光疗是利用光生物效应,用特定波长的光照使人体的皮肤或某些组织细胞催生长或抑制生长,来达到治疗目的。 目前光疗己被医疗机构十分重视,医学界,生物学界,光学界人士正在从病理、光化学、光生物学、物理学等多学科联动研究治疔机理和治疗方法,己不断有LED光疗的临床疗效的文献报导,LED用于光疗的疗效正在凸显。 较之传统光源,LED更符合光疗对光源的各项特殊耍求,这些要求是:光波
15、长选择范围要广,辐射光量、辐照光斑要可控可调,光色纯,无有害光谱成份,以及电气安全等,因LED具备上述特点,符合上述要求,它必將成为替代传统光疗光源的首选健康之光源。,光疗 (5). 光疗-光辐照治疗,光疗,光疗作为一种有效的临床治疗手段,应用日渐广泛,LED在这一领域大有作为; 光疗是利用生物组织吸收不同波长的光能,并将其转化成热能和化学能,导致体内产生一系列的化学反应,达到所需不同疗效; 光疗的治疗机理归结起来为: (1)光致分解 (3)光致聚合 (2)光致氧化 (4)光致敏化,光疗,不同波长的光在光疗中的应用,A.红光:波长为635nm的红光具有纯度高、光源强、能量密度均匀的特点,在皮肤
16、护理、保健治疗中效果显着,被称为生物活性光。红光能让细胞的活性提高,促进细胞的新陈代谢,使皮肤大量分泌胶原蛋白与纤维组织来自身填充。加速血液循环,增加肌肤弹性,改善皮肤萎黄、暗哑的状况,从而达到抗衰老、抗氧化、修复的功效,有着传统护肤无法达到的效果。 主要功效:美白淡斑、嫩肤祛皱、修复受损皮肤、抚平细小皱纹、缩小毛孔、增生胶原蛋白。,不同波长的光在光疗中的应用 A.红光:波长为635n,不同波长的光在光疗中的应用,B.蓝光:波长为415nm的蓝光具有快速抑制炎症的功效,在痤疮的形成过程中,主要是丙酸杆菌在起作用所致,而蓝光可以在对皮肤组织毫无损伤的情况下,高效的破坏这种细菌,最大限度减少痤疮的
17、形成,并且在很短时间内使炎症期的痤疮明显减少至愈合。,不同波长的光在光疗中的应用 B.蓝光:波长为415n,不同波长的光在光疗中的应用,C.紫光:是红光和绿光的混合光,其结合了两种光的功效,尤其在治疗痤疮和祛痤疮印痕方面有着特别好的效果和修复作用。 D.黄光:波长为580nm的黄光,治疗过敏性皮肤疾病。,不同波长的光在光疗中的应用 C.紫光:是红光和绿光的,光辐照病理捡测,(6). 用光辐射检测病理样本-病理检测 (a). 捡 测血沉 用570nm绿光,可测血沉,而用640nm蓝光和900nmIR光可捡测血液內的含氯量; (b). 膀光癌诊断 用488nm蓝光照射尿样,通过它所激发尿样产生荧光
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