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基本信息
- 項目名稱：
- LED多源光子裝置的研制及其在生物醫(yī)學(xué)中應(yīng)用
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- “ LED多源光子裝置”主要由LED組合燈具、驅(qū)動電路和控制系統(tǒng)組成。通過對紅光等色光的研究，確定了LED組合燈具的主光譜輻射區(qū)；對LED優(yōu)化組合，研制出系列組合燈具；解決了LED驅(qū)動、芯片散熱等技術(shù)問題，基于單片機實現(xiàn)了光色、光強、照射時長、時段的智能控制，提供連續(xù)、間斷和閃爍照射方式。 利用“LED多源光子裝置”進行了家兔血壓，光照射孕鼠對子鼠影響、多源光子對家兔燙傷模型試驗。
- 詳細介紹：
- 為解決分光、濾光、激光器等方式產(chǎn)生單色光存在光譜單調(diào)、光強、頻率不可調(diào)、照射面積小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺陷，以及在生物醫(yī)學(xué)中受LED裝置功能的限制，存在研究手段單調(diào)、內(nèi)容欠豐富等問題，我們提出了“LED多源光子裝置的研制及其在生物醫(yī)學(xué)中應(yīng)用”課題。 “LED多源光子裝置”由LED組合燈具、驅(qū)動電路和控制系統(tǒng)等三大部分組成。通過對紅光、藍光、紅外光等單色光以及多色光的光化學(xué)作用的研究，確定了LED組合燈具的主光譜輻射區(qū)；對光色、光質(zhì)、數(shù)量、排列進行優(yōu)化組合，研制出系列LED組合燈具；解決了LED驅(qū)動、芯片散熱等技術(shù)問題，基于單片機實現(xiàn)了光色、光強、照射時長、時段的智能控制，提供連續(xù)、間斷和閃爍照射方式。 利用“LED多源光子裝置”提供的LED紅、藍光對家兔血壓的影響、LED不同單色光照射孕鼠對子鼠的影響、多源光子對家兔深I(lǐng)I度燙傷模型愈合時間及預(yù)后組織形態(tài)學(xué)的影響的試驗，均得到了積極理想的實驗結(jié)果，為LED光源在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的探索與應(yīng)用提供了理論依據(jù)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 一、作品設(shè)計發(fā)明的目的 目前LED組合光源功率偏小，波段偏窄，多為連續(xù)照射研究，LED光源的設(shè)計研究較少。 二、項目研究基本思路 1. 理論研究 ： 查資料了解國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及各色光的生物學(xué)效應(yīng)，確定主光譜輻射區(qū)。 2.設(shè)計研究： 對多色LED進行優(yōu)化組合，研制LED燈具；解決驅(qū)動等技術(shù)問題，基于單片機實現(xiàn)連續(xù)、間斷和閃爍照射方式。 3.應(yīng)用試驗研究： 進行多源光子對白兔血壓、小鼠胚胎發(fā)育以及家兔燙傷模型的研究。 三、創(chuàng)新點： 1、選取大功率多色LED，對其優(yōu)化組合，可產(chǎn)生準(zhǔn)單色、復(fù)合光量子； 2、采用鋁基板散熱器和軸流風(fēng)扇結(jié)合的方式，解決了大功率LED散熱問題； 3、基于單片機實現(xiàn)連續(xù)、間斷和閃爍照射方式； 4、利用“LED多源光子裝置”進行實驗，得到了理想的實驗結(jié)果，為LED光源在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的探索與應(yīng)用提供了理論依據(jù)。 四、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo): 1．LED波長： 620-660nm， 415-475nm， 570-590nm， 525-590nm， 815nm。選取1W的紅光、藍光等LED組合為復(fù)色燈頭。選取2只紅光，2只藍光，2只綠光，2只黃光，4只紅外光LED組成組合光源的基元模塊。 2．LED驅(qū)動電路采用驅(qū)動芯片SN3352，輸入直流6～40V，輸出電流330mA～750mA，輸出功率達30W。 3. 控制電路： 模擬控制電路和智能控制電路（調(diào)節(jié)(PWM)信號調(diào)整電路參數(shù)）
科學(xué)性、先進性
- “LED多源光子裝置”利用紅外光、藍光等光量子的特異性、互補性以及疊加效應(yīng)，實現(xiàn)光色、光強、照射時長、時段的智能控制，提供連續(xù)、間斷和閃爍照射方式。 在設(shè)計LED組合光源中選取大功率紅、藍等多色LED，對光色、光質(zhì)、數(shù)量、排列進行優(yōu)化組合，制備“LED多源光子”系列組合燈具，能夠產(chǎn)生準(zhǔn)單色、復(fù)合光量子； 解決LED組合光源中LED驅(qū)動電路、調(diào)光、工作方式以及時間調(diào)控等技術(shù)問題。涂覆紅外高輻射材料的鋁基板和風(fēng)扇結(jié)合，降低了大功率LED結(jié)溫，使得LED組合光源高效、節(jié)能環(huán)保。 利用“LED多源光子裝置”進行研究，得出：紅光、藍光使血壓非正常家兔血壓恢復(fù)正常水平，對正常家兔血壓無影響；對孕鼠進行照射，可使子鼠學(xué)習(xí)記憶能力有不同程度的提高；對家兔燙傷模型進行干預(yù)，可明顯加速燙傷創(chuàng)面的愈合、抑制疤痕的生成。 LED多源光子裝置可為治療血壓疾病提供新的思路，為改良動物品種，促進人類胚胎發(fā)育的研究提供新方向，還可為新的燒傷理療儀器的研發(fā)提供設(shè)計指導(dǎo)等方面應(yīng)用。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 樣品、現(xiàn)場演示、圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 該項目意義在于提供了一種“不同光量子對生物體影響”實驗和科學(xué)研究的實驗裝置；通過試驗掌握各種條件下“多源光量子”對生物細胞的作用規(guī)律、參數(shù)及其機理；為各種實用、新型的LED系列試驗、光療儀器開發(fā)提供設(shè)計指導(dǎo)。 目前，可應(yīng)用到以下幾個方面： 1、為高、低血壓的治療研究提供了一種無創(chuàng)無毒副作用的新方法。 2、為孕期胎兒保健及嬰幼兒早期智力開發(fā)提供了一個極有發(fā)展前景的研究方向。 3、為慢性腦血管疾病的保健治療與腦損傷后的康復(fù)治療提供了一個安全經(jīng)濟簡單有效的方法. 4、可應(yīng)用于運動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究，為增強運動員與戰(zhàn)士的體質(zhì)，為提高訓(xùn)練效果提供一種新的有效的技術(shù)手段方法。 5、可應(yīng)用于動物養(yǎng)殖業(yè)(如警犬等)，為提高產(chǎn)值，改良動物品種提供一種新手段。 6、LED多源光子儀器可用于燒傷外科。 7、開展“色光與生理時鐘”研究，不同位置和顏色的光照，對人產(chǎn)生不同的心理刺激作用。開發(fā)“LED生理節(jié)奏燈”、“全波段的LED陣列SAD光源”，滿足心理治療的不同波長和強度的要求。
同類課題研究水平概述
- 綜合文獻、專利可知：近年來國內(nèi)外已有LED應(yīng)用在動物細胞和人體組織細胞的研究、LED應(yīng)用在動物模型的研究以及LED在臨床治療方面的實驗研究報道。 國外：Whelan等人采用688nm的LED對體外培養(yǎng)的上皮細胞進行一定劑量的照射,測得繁殖率比對照組增加55%～71%；P．papagergiou等人對輕中度痤瘡患者使用415nm的藍光和660nm的紅光進行治療實驗，得出：紅藍混合光具有抗菌和消炎作用；美國宇航局(NASA)用LED陣光源(630～800nm)對宇航員的肌肉與骨骼進行恢復(fù)治療和加速傷口的愈合，均收到很好效果。 國內(nèi)：傅相平等人認為采用特色光刺激雙眼，可以相對提高副交感神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，拮抗交感神經(jīng)，達到緩解和治療植物神經(jīng)功能紊亂相關(guān)疾病的目的。李鳳敏等用實驗證實410 nm的藍紫光可以提高機體免疫力，促進肉芽組織生長及創(chuàng)面愈合。趙新春等人將患有高膽紅素血癥的新生兒分組治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)LED藍光照射治療新生兒黃疸更安全有效。并且經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，光刺激效應(yīng)主要與波長、照射劑量和照射方式有關(guān)，而相干光的條件不是必須的。 目前國內(nèi)外LED組合光源多數(shù)由小功率的LED組成，多集中在藍光、紅光、近紅外等波段的LED療效研究，而對其他波段特別是紫外LED的醫(yī)療研究較少,且主要進行的是連續(xù)光照模式下的試驗研究，而LED光源的設(shè)計研究的報道較少，并且關(guān)于LED光源對血壓作用方面的研究和應(yīng)用不同LED光源照射孕鼠,觀察其對子鼠學(xué)習(xí)記憶能力的研究尚未見相關(guān)報道。
