专利名称：昼夜节律紊乱治疗仪及其制作方法
技术领域：
本发明涉及昼夜节律紊乱治疗仪，特别涉及一种利用单色光治疗昼夜节律紊乱的
治疗仪和该仪器的制作方法。
背景技术：
最近在生物学领域有一个重大的发现，就是在视网膜内除了大家所熟悉的视杆细 胞和感受红、绿、蓝光的视锥细胞外，还有一种感光细胞是通过光线来判断时间的，通过它 们的响应可以调整人的昼夜节律(circadian rhythm)。这些被发现的新感光细胞主要的敏 感波长在420-500nm之间，该波段在蓝绿色光谱范围内，也就是说，这些细胞对高色温非常 敏感。在中午时分，自然光的色温将达到6000-20000K，而在傍晚时分，色温降至2000K左 右。自然光色温的周期性变化与人的昼夜节律同步。人类经过数百万年的进化，已经形成 了昼夜节律的系统，它协调着身体各部分的运转，使其整齐如一，以确保身体的生化功能准 时有序地运行。 但是，这种自然光在人体中形成的昼夜节律系统，在今天的工业社会里，经常性地 被改变，对人类形成了诸多不利的影响。在如今几乎所有的行业中，全天候运行成了标准， 人们白天更多的是接收单调的人工光源的照射，再加上夜间倒班和跨时区飞行旅行，这些 都影响着人体的节律系统的正常运转，使之相位移动，甚至体内各种生物节律发生紊乱。经 常性的昼夜节律变化带来了巨大的身心压力，严重影响着人们的健康、生产活动，有时会危 及人们的生命或造成重大的事故。因此研制一种能有效调节人体昼夜节律的全新照明光源 十分必要，它能够比较经济、方便地改变人的昼夜节律的位相，减少位相移动的阻力，从而 迅速适应夜间工作和跨时区飞行旅行；同时，它还能够调节运动员竞技水平的最佳发挥时 间，适应比赛的需要；调节病人的生物节律，适应医疗的需要等等。 可见光疗法是指以适当的强度和时间用可引起视网膜光感的可见光线治疗疾病 的方法，其可影响睡眠的时间和长短，改善抑郁性疾病的情感和生理的状况。到目前为止， 治疗所用的仪器发展了三代。第一代仪器的光源是全光谱或产生冷白光的荧光灯，提供约 25001x照度；第二代仪器经过改进，具有小型化、易携带、外型美观、易于操作等优点，它完 全过滤掉了紫外线和蓝光，可提供大约100001x照度。这种光源的荧光屏离患者的眼睛大 约1英尺，由上向下而达工作面，提供一个不太耀眼的柔和色调的光线，一般都能耐受；第 三代的仪器与耀眼的光照射比较，用计算机模拟春夏户外凌晨和黄昏渐进的朦胧光线，当 暗适应后可根据患者睡眠时的情况提供相对暗淡的动态变化的光照射。用强光照射，能抗 抑郁、纠正嗜睡、改变睡眠的周期和模式。 治疗时，按治疗的时间分为晨间、午间、夜间治疗。晨间一般开始系列治疗的时间 可安排在早晨清醒10分钟后进行，在大多数患者治疗均应早于基础的清醒时间，晨间治疗 的好处在于使24小时周期节律提前，这可用测定夜间褪黑激素分泌时间的改变来证实；抗 抑郁效果的好坏会依照周期提前的情况而定，在习惯醒来后进行100001x、30分钟的治疗， 抗抑郁效果与褪黑激素分泌和治疗时间呈显著负相关，为了尽可能提高治疗效果，临床医
3师可测定患者唾液中的褪黑激素或测定低体温时段的方法来推测其褪黑激素分泌的时间。 午间治疗，效果不及晨间和夜间，但可用于24小时周期节律的调整。夜间治疗一般安排在 晚上9:00 10:00，即睡前约2小时。治疗所用的光源按照光照度的大小分为强光、弱(暗) 光。强光治疗，指光照度^ 25001x ;弱(暗)光治疗，指光照度《5001x。另外，根据治疗时 间的长短分为长时和短时治疗。长时指治疗时间^ 2小时；短时指治疗时间《1小时，一般 来说光照度越大，所用光照时间越短，反之亦然。 长时间高强度的白光照射将带来多达42种的副作用，最重要的是，最近的理论研 究表明，传统的白光光疗法中，光谱对立效应(spectral opponency)的存在使得白光对昼 夜节律的牵引作用远低于单色光，而单色光中又以蓝光(420-500nm)的昼夜节律牵引作用 最强。据计算，相同功率下，蓝光的牵引作用约为红黄光的2-5倍、白光的185倍。另一方 面，当蓝光的光强减弱100倍时，其对节律的牵引效果才降低一半，所以目前使用单色光特 别是蓝光改变生物节律的研究很多。 通常采用LED作为蓝光光源。LED是半导体电子、空穴复合发光，比较容易实现 单色光光源，而传统的光源得到单色光光源则必须通过单色仪等专业设备，但使用白炽灯 加滤光片会导致较高的光能损失。随着GaN基材料和器件技术的发展，高效率长寿命的蓝 光_绿光的单色光LED非常容易获得。 目前已经有人申请了一些利用LED光源改变人体昼夜节律(或生物钟)的专利。 如1998年6月份的美国专利(US 6350275)，其所用光源为420_575nm的蓝绿光LED，把贴 片(SMD)LED安装于眼镜架内作为它的实施例。该专利还使用了调束、调节波长和调节亮 度的特定用途集成电路系统，LED通过充电电池驱动。该专利的难点是集成电路的设计，而 不足之处在于，一是因为目前市场上LED的发光光谱宽度在20nm以内，若波长可调，则SMD LED的器件数量将非常多，不利于在镜架内的安装，二是角度调节实际上也相当困难，需要 大量安装在不同位置、不同封装角度的LED，这将在光源和镜架设计上增加成本。关键的一 点是，该专利提供的方法无法减弱LED光源的轴向光强，这可能对视网膜造成局部损伤，从 而对其推广使用造成极大风险。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种利用LED所发单色光治疗 昼夜节律紊乱的仪器，利用LED的液晶背光源(backlight)原理，把LED光源在出光面内均 匀散开，做成类似液晶背光源的眼镜片，以保证照射治疗中视网膜的安全性。本发明还提供 了一种昼夜节律紊乱治疗仪的制作方法。 为实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种昼夜节律紊乱治疗仪，包括眼镜 式模框、贴片发光二极管模块和电源，还包括装配在所述眼镜式模框中的导光板，所述的导 光板位于所述贴片发光二极管模块的出光面下方，以把所述贴片发光二极管模块的输出光 均匀散开，减弱轴向光强。 其中，所述的导光板的两出光面分别对称地贴有扩散膜、棱镜片、保护膜，使光能 均匀地自导光板表面射出。 其中，所述的贴片发光二极管模块包括
贴片发光二极管，用于获得单色光；
反射镜，用于反射背向光和杂散光；
驱动电路，用于驱动贴片发光二极管工作；
散热片，用于释放驱动电路工作时产生的热量。 其中，所述的电源包括充电电池、升压电路和可变恒流驱动电路，安装于电源盒 中，电源盒和所述的贴片发光二极管通过导线连接。 其中，所述的眼镜式模框内刻有反光槽、导线槽、导光板槽，反光槽表面均贴有反 光膜，保证了对光能利用效率的最大化；导线槽用于引入导线；导光板槽用于装入导光板。
本发明还提供了一种昼夜节律紊乱治疗仪的制作方法，首先制作眼镜式模框结 构，之后的制作步骤包括 Sl.将导光板安装于所述的眼镜式模框中； S2.把焊有贴片发光二极管、带反射镜的贴片发光二极管模块固定在所述导光板 的边沿； S3.在所述的导光板两出光面分别对称地贴上扩散膜、棱镜片、保护膜； S4.将充电电池、升压电路和可变恒流驱动电路装进电源盒并依次连接，在所述的
电路连接中接入开关和电流调节装置； S5.将所述的电源盒和所述的贴片发光二极管通过导线连接。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点 本发明的优点在于，通过导光板技术对LED光源的轴向光强进行减弱，以保证照 射治疗中人眼视网膜的安全性。同时，本发明还具有便携、简洁、轻盈、不干扰正常活动、节 能、不产热、无有害辐射等很多优点。
图1为本发明实施例的昼夜节律紊乱治疗仪的整体结构示意图； 图2-l、2-2为本发明实施例的昼夜节律紊乱治疗仪中眼镜式模框的内部结构示
意图； 图3为本发明实施例的昼夜节律紊乱治疗仪中贴片发光二极管模块结构示意图；
图4为本发明实施例的昼夜节律紊乱治疗仪中导光装置结构示意图；
图5为本发明实施例的昼夜节律紊乱治疗仪中贴片发光二极管模块驱动电源示 意图； 其中，1-眼镜式模框；2-LED光源；3_导光装置；4_电源；5_软导线；11-反光槽； 12-镜腿；13-导线槽；14-导光板槽；15-反光膜；21-SMD LED ;22-反射镜；23-散热片； 24-电路；31-导光板；32-扩散膜；33-棱镜片；34-保护膜；41-充电电池；42_升压电路；
43-恒流电路。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施
例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 如图1所示，本发明最佳实施例之一，制作了一种眼镜式LED导光板治疗仪，主要 部件包括1-眼镜式模框；2-LED光源；3-导光装置；4-电源；5-软导线。首先制作眼镜式
5模框结构，之后的制作步骤包括 SI.将导光板安装于所述的眼镜式模框中； S2.把焊有贴片发光二极管、带反射镜的贴片发光二极管模块固定在所述导光板 的边沿； S3.在所述的导光板两出光面分别对称地贴上扩散膜、棱镜片、保护膜； S4.将充电电池、升压电路和可变恒流驱动电路装进电源盒并依次连接，在所述的
电路连接中接入开关和电流调节装置； S5.将所述的电源盒和所述的贴片发光二极管通过导线连接。
下面结合附图对上述各步骤作更为详细的描述 图2-l、2-2为本发明实施例的昼夜节律紊乱治疗仪中眼镜式模框的内部结构示
意图；其中11-反光槽；12-镜腿；13-导线槽；14_导光板槽；15_反光膜。
如图2-1所示，导线槽位于镜腿与框架连接处，用于引入导线；反光槽与导光板槽
处于同一位置，均位于框架下边框之中。图2-2中可看出反光槽与导光板槽的具体位置关
系，导光板槽位于反光槽中央，用于装入导光板；反光槽表面均贴有反光膜，保证了对光能
利用效率的最大化。 图3为本发明实施例的昼夜节律紊乱治疗仪中贴片发光二极管模块结构示意图； 其中21-SMD LED ;22-反射镜；23-散热片；24-电路。通过电路将SMD LED连结在一起(每 个导光板上4片，共8片)，加入反射镜和散热片，组成贴片发光二极管模块，其中反光镜位 于LED镜片上方，保证了光能利用效率最大化；线路条最上方置有散热片，用于释放驱动电 路工作时产生的热量。 本发明采用光源为单一波长SMD LED，这就避免了全色谱光源发出的部分波段光 谱对人眼的损害，本实施例配备有多种波长型号的SMD LED(包括白色光)，可根据治疗的 需要用其他波长范围的SMDLED置换上述仪器中的SMD LED或是将其他波长范围的SMD LED 加入上述仪器中以使仪器发出需要的光。这样根据治疗需要的选择使用可以达到最佳的治 疗效果，同时也可适应不同人群的喜好。 图4为本发明实施例的昼夜节律紊乱治疗仪中导光装置结构示意图；其中31-导
光板；32-扩散膜；33-棱镜片；34-保护膜。导光装置具体安装步骤为 (1)利用导光板槽将导光板安装于模框之中； (2)把贴片发光二极管模块固定在导光板的上边缘； (3)在导光板两出光面分别对称地贴上扩散膜、棱镜片、保护膜； 导光板技术是利用LED的液晶背光源(backlight)原理，把LED光源所发点光源
在导光板出光面内均匀散开，从而对LED的光源轴向光强进行减弱，以保证照射治疗中视
网膜的安全性，这是本发明的关键。本发明实施例中的导光板为非印刷型导光板，导光板的
两出光面分别对称地贴有扩散膜、棱镜片、保护膜，使光能均匀地自导光板表面射出。 图5为上述最佳实施例中电源装置示意图，其中41-充电电池，3000mA *h ;42-升
压电路，1. 2V-5V，2000mA ;43-恒流电路，0-200mA可调。本电源装置的特点在于采用了升压
电路解决了普通电路随着使用时间的增加而电压逐渐衰减的问题，保证了使用过程中电源
电压的稳定性，同时也达到了对电源电能的使用效率最大化；本电源另一特点在于采用了
可调恒流电路来控制电流大小，进而改变光照强度，这样就可根据病患的具体情况而采用
6不同的照射强度进行照射治疗。
应用前景 因为其具有很多优点，这种发明在治疗昼夜节律紊乱例如失眠、夜间工作综合症、
飞机时差反应、季节性情感紊乱症(SAD)等病症中有着很大的应用前景。 治疗失眠失眠患者可在清晨日出前使用本仪器照射几小时使视网膜提前接受光
照，同时也增加视网膜接受光照时间，这样的照射将会使患者的褪黑素分泌曲线相位提前，
从而达到治疗失眠的效果。 治疗飞机时差反应坐飞机时可事先根据飞行方向向东或向西而选择在凌晨或傍 晚接受仪器的照射，也可在旅途任意时刻使用或是到达目的地后使用来进一步减轻时差反 应。 一般来说照射几个小时便可达到满意效果，但有时需根据特殊症状适当增加或减少照 射时间。 长期夜间工作者在夜班中、夜班前或夜班后，工作人员都可根据需要使用这种仪 器提高夜间工作效率或治疗夜间工作综合症。 治疗SAD :可在冬季清晨或傍晚使用此类仪器照射几小时以补偿自然界光照时间 的减少，达到治疗目的。 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰 也应视为本发明的保护范围。
权利要求
一种昼夜节律紊乱治疗仪，包括眼镜式模框、贴片发光二极管模块和电源，其特征在于，还包括装配在所述眼镜式模框中的导光板，所述的导光板位于所述贴片发光二极管模块的出光面下方，以把发光二极管的输出光均匀散开而减弱轴向光强。
2. 根据权利要求1所述的一种昼夜节律紊乱治疗仪，其特征在于，其中所述的导光板 的两出光面分别对称地贴有扩散膜、棱镜片、保护膜，使光能均匀地自导光板表面射出。
3. 根据权利要求1所述的一种昼夜节律紊乱治疗仪，其特征在于，其中所述的贴片发光二极管模块包括贴片发光二极管，用于获得单色光； 反射镜，用于反射背向光和杂散光； 驱动电路，用于驱动贴片发光二极管工作； 散热片，用于释放驱动电路工作时产生的热量。
4. 根据权利要求1所述的一种昼夜节律紊乱治疗仪，其特征在于，其中所述的电源包 括充电电池、升压电路和可变恒流驱动电路，安装于电源盒中，电源盒和所述的贴片发光二 极管通过导线连接。
5. 根据权利要求1所述的一种昼夜节律紊乱治疗仪，其特征在于，其中所述的眼镜式 模框内刻有反光槽、导线槽、导光板槽，反光槽表面均贴有反光膜。
6. —种昼夜节律紊乱治疗仪的制作方法，首先制作眼镜式模框结构，其特征在于，还包 括以下制作步骤‘51. 将导光板安装于所述的眼镜式模框中；’52. 把焊有贴片发光二极管、带反射镜的贴片发光二极管模块固定在所述导光板的边沿；’53. 在所述的导光板两出光面分别对称地贴上扩散膜、棱镜片、保护膜；‘54. 将充电电池、升压电路和可变恒流驱动电路装进电源盒并依次连接，在所述的电路 连接中接入开关和电流调节装置；‘55. 将所述的电源盒和所述的贴片发光二极管通过导线连接。
全文摘要
本发明公开了一种昼夜节律紊乱治疗仪，包括眼镜式模框、贴片发光二极管模块和电源，还包括装配在所述眼镜式模框中的导光板，所述的导光板位于所述贴片发光二极管模块的出光面下方，以把发光二极管的输出光均匀散开而减弱轴向光强。本发明还公开了一种昼夜节律紊乱治疗仪的制作方法。本发明通过导光板技术对贴片发光二极管的轴向光强进行减弱，以保证照射治疗中视网膜的安全性，具有便携、安全的优点。
文档编号A61N5/06GK101732804SQ20081022694
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月20日 优先权日2008年11月20日
发明者何仲恺, 刘娜, 唐彦, 张国义, 李 杰, 沈扬, 童玉珍, 蔡志强, 郝光安, 陈志忠 申请人:北京大学