[发明专利]一种用飞秒激光诱导生物组织切口快速闭合的装置及方法

权利要求书

1.一种用飞秒激光诱导生物组织切口快速闭合的装置，其特征在于，包括飞秒激光发生器系统(1)，整形单元(2)，光路转折单元(3)，振镜系统(4)，运动平台(5)，测温单元(6)和控制系统(7)；

所述测温单元(6)通过两个红外热像仪分别实时测量焊接切口表面和焊接切口厚度的温度，并将温度信号反馈至控制系统(7)，控制系统(7)通过控制振镜系统(4)实现控制扫描速度和离焦量，实现生物组织切口的快速闭合。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，飞秒激光发生器系统(1)包括用来产生高峰值功率窄脉宽激光的激光发生源的第一激光器(1-1)，和用于输出指示光的第二激光器(1-2)。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述整形单元(2)为扩束镜，用于对从飞秒激光发生器系统(1)出射的飞秒激光束调试激光束的发散角度使所述激光束变为准直光束。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，光路转折单元(3)为一个具有90度反射功能的镜片，用来将飞秒激光束转折反射到振镜系统(4)的入光口。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，振镜系统(4)包括两个光学扫描镜、X-扫描电机、Y-扫描电机、X-驱动电路和Y-驱动电路；

控制系统(7)通过X-驱动电路和Y-驱动电路分别驱动X-扫描电机和Y-扫描电机，从而在X-Y平面内控制激光束的偏转，完成光束在二维平面上的移动路径。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述运动平台(5)用于承载待焊接生物组织，且包括X、Y、Z方向运动模组，实现待焊接生物组织位置的移动；

所述运动平台(5)每个方向的最小移动距离低于0.1mm。

7.一种采用权利要求1-6任一项所述的装置进行生物组织切口快速闭合的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)：根据待焊接生物组织的性质，对第一激光器的参数进行预设；

步骤(2)：根据组织切口的大小、面积和延展方向，通过控制系统设置扫描路径；

步骤(3)：设置初始扫描速度和离焦量；

步骤(4)：放置生物组织于运动平台(5)，利用第二激光器(1-2)输出指示光，利用控制系统(7)控制运动平台(5)运动寻找照射目标组织的光斑的起始位置；

步骤(5)：关闭第二激光器(1-2)，打开第一激光器(1-1)，运行控制系统(7)开始对目标组织切口进行激光焊接；

步骤(6)：激光焊接过程中，通过测温单元(6)实时测量组织切口表面和组织切口厚度的温度，反馈给控制系统(7)，控制系统(7)通过控制振镜系统(4)实现控制扫描速度和离焦量，实现生物组织切口的快速闭合。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(1)中第一激光器的峰值功率为16-24W、脉宽为300fs-10ps、重复频率为50kHz-150kHz，产生的激光波长为1035nm。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(6)具体为：焊接过程中一台红外热像仪实时采集切口焊接过程中的表面峰值温度反馈至控制系统(7)，焊接开始时间达到10s时，若焊接峰值温度未达到45℃，控制系统控制激光扫描速度减小10±2mm/s，2±0.5秒之后重复上述步骤直至峰值温度达到55℃；

焊接峰值温度达到60℃时，控制系统(7)控制激光扫描速度增加10±2mm/s，1±0.2秒之后重复上述步骤直至温度降低至55～60℃区间；

另一台红外热像仪实时采集切口厚度方向的温度反馈至控制系统(7)，焊接开始时间达到20s时若切口表面温度与底面温度温差超过5℃，控制系统(7)控制振镜系统(4)使离焦量增加0.1±0.02mm，2±0.5秒之后重复上述步骤直至温差低于2℃。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(2)中的设置扫描路径具体为：

切口中间段的扫描路径较切口两端稀疏，激光开始照射段扫描路径较激光结束照射段稀疏。