高功率LED灯体、经络治疗仪及皮肤光学仿体构建方法

本发明涉及医疗器械及光学检测，具体是一种高功率led灯体、经络治疗仪及皮肤光学仿体构建方法。

背景技术：

1、光生物调节疗法通过低能量激光或发光二极管（led）光源照射人体组织，产生光化学效应而非热效应，从而促进细胞修复、减轻炎症、缓解疼痛。近年来，led光源因其成本低、寿命长、波长选择灵活等优势，逐渐被应用于经络治疗仪的开发中。

2、然而，现有led经络治疗仪在应用中存在以下技术问题：（1）高功率led灯体的散热性能不足，导致光衰严重，长期运行稳定性差；（2）led发出的光束发散角较大，照射至皮肤表面后能量分散，难以在深层组织形成有效光剂量，且中心区域辐照度均匀性不佳；（3）治疗仪开发过程中，缺乏能够真实模拟人体皮肤光学特性的仿体，导致光剂量穿透效果的验证不准确，影响治疗参数的优化。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高功率led灯体、经络治疗仪及皮肤光学仿体构建方法，以解决上述提出的led经络治疗仪散热性能差、光穿透剂量不足、中心均匀性不佳以及缺乏可靠光学仿体验证手段的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种高功率led灯体，包括：

4、沉金pcb板，所述沉金pcb板用于提供电路导通通路；

5、垂直结构led小晶片，所述垂直结构led小晶片的第一连接端通过纳米银浆烧结固晶技术固定在沉金pcb板的第一电路导通通路上，所述纳米银浆烧结后形成多孔银粉焊膏层，所述led芯片的第二连接端连接金线，所述金线的另一端连接在沉金pcb板的第二电路导通通路上，若干所述垂直结构led小晶片以预设排布方式排列，构成多波长led光阵列，所述多波长led光阵列用于提供预设波长的高功率led光源；

6、保护组件，所述保护组件连接在沉金pcb板上，所述保护组件覆盖于垂直结构led小晶片及金线上方。

7、作为本发明进一步的方案：所述保护组件包括通过紫外固化胶固定的框架和安装于框架上的玻璃保护盖，所述框架连接在沉金pcb板上，所述框架和玻璃保护盖用于对内部的垂直结构led小晶片及金线进行密封防护。

8、作为本发明进一步的方案：所述预设波长为630nm、830nm和940nm。

9、作为本发明进一步的方案：还包括与所述沉金pcb板热耦合连接的复合材料散热器，所述复合材料散热器结合主动热控技术，用于将灯体的总热阻控制在预设范围内。

10、第二方面，本发明提供一种led光源经络治疗仪，包括壳体：

11、若干高功率led灯体，若干所述高功率led灯体安装在壳体内，若干所述高功率led灯体用于提供高功率的led光源；

12、光学系统，所述光学系统安装在壳体内，所述光学系统包括光学积分棒，所述光学积分棒的一端设置高功率led灯体，所述光学积分棒的另一端依次设置非球面聚光镜和菲涅尔透镜；

13、多通道控制器，所述多通道控制器安装在壳体上，所述多通道控制器分别连接各高功率led灯体，所述多通道控制器用于实时采集并调整若干高功率led灯体的输出参数。

14、作为本发明进一步的方案：所述光学系统中非球面聚光镜和菲涅尔透镜将光源的发散角控制在30°以内，以在生物组织中形成稳定的光剂量穿透。

15、作为本发明进一步的方案：所述led光源的波长选自630nm、810nm或940nm中的至少一种。

16、第三方面，本发明提供一种皮肤光学仿体的构建方法，所述方法包括以下步骤：

17、s1：建立多层皮肤光学模型，所述多层皮肤光学模型至少包括表皮层、含有上层血管丛和深层血管丛的真皮层以及皮下脂肪层，并为各层配置预设的厚度、吸收系数及约化散射系数；

18、s2：以琼脂为基质，配备吸收剂和散射剂，并基于所述表皮层、真皮层和皮下脂肪层的光学参数，分别浇注并固化形成表皮层仿体和真皮层仿体；

19、s3：使用积分球系统测量表皮层仿体和真皮层仿体的漫反射率和透射率，并基于逆蒙特卡洛算法计算各层仿体的实际吸收系数与约化散射系数，确保其与所述皮肤光学模型匹配；

20、s4：将所述表皮层仿体与真皮层仿体按解剖层次顺序叠加，并在层间添加生理盐水，形成多层复合的皮肤光学仿体。

21、作为本发明进一步的方案：所述吸收剂以印度墨水或猪全血配制，所述散射剂以脂肪乳剂配制；

22、所述表皮层仿体的配方体积分数为：1.5%琼脂、0.005%印度墨水和2%脂肪乳剂，所述表皮层仿体的厚度为1mm；

23、所述真皮层仿体包括上层真皮仿体和深层真皮仿体，所述上层真皮仿体的配方体积分数为：1.5%琼脂、2%脂肪乳剂和1.5%猪全血，所述深层真皮仿体的配方体积分数为：1.5%琼脂、2%脂肪乳剂和1%猪全血，所述上层真皮仿体和深层真皮仿体的厚度均为2mm。

24、作为本发明进一步的方案：所述多层皮肤光学模型及皮肤光学仿体的验证通过蒙特卡洛模拟与仿体实验的透射率相关性分析完成，计算得到的决定系数r2值不低于0.9。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、1、本发明通过采用纳米银浆烧结固晶技术形成多孔银焊膏层，将垂直结构led小晶片直接固晶于沉金pcb基板上，多孔银焊膏层形成高导热区域，让多孔银焊膏层配合沉金pcb板进行快速散热，提高高功率led灯体的整体散热性能，避免局部积热，增加高功率led灯体运行时长，同时延长使用寿命，并且若干垂直结构led小晶片以预设排布方式排列，构成多波长led光阵列，多波长led光阵列能够提供预设波长的led光源，能够满足经络治疗对不同波长光的治疗需求，提升治疗适配性。

27、2、本发明通过壳体进行光学系统和多通道控制器的安装，光学积分棒的另一端依次设置非球面聚光镜和菲涅尔透镜，通过光学积分棒将光源发出的光线进行充分混光匀化，最终输出符合穴位照射要求、均匀度达标且尺寸匹配的光斑；多通道控制器则可以独立控制每一路高功率led灯体的工作状态，根据实际治疗需求灵活调整单灯或多灯的输出功率、发射预设波长的光源，确保光生物调节作用的特异性与有效性，保障治疗过程的稳定性和安全性，并且装置整体结构紧凑，整体小巧，便于移动操作，可适配不同诊疗场景的使用需求。

28、3、本发明提出的皮肤光学仿体构建方法中，通过建立至少包括表皮、含血管丛的真皮及皮下脂肪的多层光学模型，并采用琼脂-印度墨水-脂肪乳剂或琼脂-猪全血-脂肪乳剂的特定配方分别浇注固化形成各层仿体，再利用积分球系统与逆蒙特卡洛算法标定各层吸收系数与约化散射系数，最终叠加形成多层复合的皮肤光学仿体，该方法制备的仿体与真实皮肤光学参数高度匹配，且通过蒙特卡洛模拟与仿体实验透射率的相关性验证，确保了仿体的光学等效性，并且为led光源经络治疗仪的光穿透剂量测试提供了标准化、可重复的物理平台，使得治疗仪在研发阶段即可通过仿体实验准确评估不同发散角、波长下的组织穿透深度和能量沉积分布，从而优化治疗参数，避免了直接进行人体试验的风险和伦理问题。