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UV LED和其他LED在医疗领域有什么应用标准要求

2015-11-25 11:33:16 来源:互联网

【大比特导读】近年来随着半导体技术的不断发展,LED 在医疗领域中的应用越来越广泛,其用途有照明、诊断、治疗等。

LED光源的发光原理与传统的热辐射光源、气体放电光源的发光原理不同。LED光源具有传统光源无法比拟的优点:1)体积小,0.5mm×0.5mm的尺寸是很容易做到;2)光谱窄,光谱宽度一般为20nm~30nm,采用多个LED几乎可以组合出任何需要的光谱形状;3)开关时间短,开关时间可达到ns量级;4)寿命长,使用寿命可超过5万小时,远高于传统医疗光源的使用寿命。因此,LED光源在医疗领域的应用空间巨大。

一、LED 在医疗领域中的应用

医疗设备可分为诊断设备、治疗设备及其他辅助设备,不同的设备对光源有不同的要求与规范。LED 自问世以来,由于受光效、色温等的制约,在医疗设备方面的应用局限于指示灯、屏幕显示。近年来随着半导体技术的不断发展,LED 在医疗领域中的应用越来越广泛,其用途有照明、诊断、治疗等。

1. 1 手术照明

LED在手术照明中应用众多。例如:牙科上用的牙科光纤手机,传统采用卤素灯泡,但是当手机在口腔内工作时间过长时,灯泡发热量大,导致口腔内热量过高,极大地影响了治疗的效果。而LED很好地解决了这个问题,用于口腔治疗效果良好。

LED手术无影灯是手术室照明设备领域的一大亮点,LED无影灯在照明过程中对光线的控制可以更加精细,能够覆盖更广的面积,给医护人员提供了极佳的手术视野。LED手术无影灯从根本上突破了传统手术灯存在的色温不可调、温升较高等局限,解决了医护人员长时间工作时视觉疲劳和手术区域温升较高问题。

另外,胃肠道路的癌症尤其是小肠部位的癌症用传统的胃镜是观察不到的,而LED极其适合在胶囊胃镜上使用。它可以在病人身体内连续使用,发热量低,是其它光源远不能相比的。

目前LED在医用头灯、光固化机、冷光源及眼内照明设备中的应用日益增多,很多生产企业相继推出了以LED作为照明光源的医疗设备。

1. 2 荧光诊断

荧光诊断敏感性高,特异性强,操作简单,是无创性诊断早期癌及其癌前病变的辅助性方法,尤其对于肉眼难以发现的微小癌变和不典型增生的早期诊断具有重大意义。目前,已有相当多的医疗器械配备了荧光诊断模块。

人体组织有自发产生荧光的特点,当暴露在紫外线和蓝色的激励光下的时候,会发散出淡淡的荧光。已有研究表明照射在肿瘤上产生的荧光,与照射在健康组织上的荧光有很大的不同。内窥镜设备采用窄带LED光源激发荧光进行诊断,可用于中下咽头早期癌、食道上皮内癌、胃早期癌、大肠早期癌等疾病的诊断。眼科OCT中应用特定波长的LED配合造影剂用于眼底疾病的诊断。

荧光显微镜采用单波段或多波段的LED作为荧光装置,开机即用,不像汞灯或氙灯需预热方能使用。另外,LED荧光显微镜还具有稳定性好、荧光激发性好等特点。

1. 3 治疗领域

光学理疗设备是LED发展的另一重要领域。常用的光疗法有红光、蓝光、蓝紫光及多光谱疗法。可通过改变LED的半导体材料,得到治疗所需波段的光,而无需担心杂光造成的影响。另外,可以将两个或者多个LED芯片组合封装,满足不同光疗的需求。LED为光疗仪器的多功能化开辟了道路。目前,已有红光、蓝光及黄光治疗仪问世,主要用于毛细血管扩张、色斑等问题的治疗。婴儿蓝光治疗仪,采用蓝光LED作为光源,用于治疗新生儿黄疸。随着技术的发展,红外和紫外LED会更多地应用在光疗设备中。

目前,用LED代替激光作为光动力治疗的效果已被很多文献肯定。研制基于LED的外置式治疗光源,开发适于人体结构的埋置式光动力治疗的微光机电器件是目前研究的热点。已上市的LED光动力治疗产品,主要用于痤疮、妇科相关病症的治疗。

二、医疗领域中与LED 相关的标准

2. 1 国际相关标准

考虑LED 光束的特性与激光相似,医疗器械领域中的LED 光源和激光光源均按照IEC 60825 进行检测,但由于该标准是对单一波长的光进行能量测试计算,而LED 光谱实际上是宽波段光谱(较激光而言) ,并不适合采用激光的辐射安全分类方法。所以在最新的第2 版IEC 60825-1:2007 标准的范围与目的章节中,明确了LED 不包括在IEC 60825-1 标准中。中国境内IEC 60825 第2 版已经等同转化为GB7247. 1-2012,并于2013 年12 月正式实施。如今,LED 产品类别的划分已不能采用GB 7247. 1,而对于这些产品的要求尤其是光辐射安全方面的要求分散到众多的标准中,或参考国际标准。

国际照明委员会( CIE) 于2002 年发布了CIES009 /E:2002 《灯和灯系统的光生物安全性》标准。2006 年,IEC 等同采用CIE S 009 /E:2002 出版了光生物安全标准IEC 62471:2006;同年,我国也等同采用并出版了GB/T 20145-2006。GB/T 20145-2006适用于所有的灯和灯系统( 包括LED、白炽灯、荧光灯、气体放电灯、电弧灯等类型的光源以及使用这些光源的灯具,但不包括激光) 在200 nm ~ 3000 nm波长范围内光学辐射的光生物危害评估和控制。该标准主要从辐照度与辐亮度两个方面评估光辐射分别对皮肤和眼睛的危害程度以及按照灯和灯系统的危害程度进行危险等级的分类。

2. 2 医用照明类设备标准情况

我国一些医用照明产品的行业标准或专用要求标准中也含有部分光谱辐射安全方面的限定。例如:

IEC 60601-2-41:2000 转化为YY 0627-2008《手术无影灯和诊断用照明灯安全专用要求》要求波长在400 nm 以下的紫外辐照度应不超过10W/m2。

ISO 10650-2:2007 转化为YY 0055. 2- 2009《牙科光固化机第2 部分: 发光二极管LED 灯》要求LED 测试时间大于10s,对波长在400 nm ~ 515nm,190 nm ~ 385 nm 以及超过515 nm 的辐射进行了限定,并要求在说明书中对LED 的类别进行明确。

非眼科用的手术显微镜ISO 10936-1: 2000 转化为GB 11239. 1,仅对辐照度进行了限定。JB /T5479-1999《荧光生物显微镜》规定了激发光谱区域和可见荧光光谱区域。

YY 1081- 2011 《医用内窥镜内窥镜供给装置冷光源》对除特殊用途外的冷光源的光谱做出了限定,规定了红绿蓝光辐通量比、光谱特征及红外截止性能。

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