LED光源在醫(yī)療照明市場的應(yīng)用前景

　　近年來，LED照明技術(shù)得到快速發(fā)展，在各領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。我國用于醫(yī)療領(lǐng)域的照明類產(chǎn)品(功能性照明除外)及生產(chǎn)、技術(shù)水平整體較低，品牌集中度不高，大多數(shù)醫(yī)院用的醫(yī)用照明產(chǎn)品購自國外，如德國馬丁、創(chuàng)乎等品牌，市場幾乎被國外公司壟斷。雖然醫(yī)用照明產(chǎn)品數(shù)量不及常用照明，但價(jià)格昂貴，市值較高，值得關(guān)注。

　　在我國，醫(yī)用照明產(chǎn)業(yè)歸屬醫(yī)療器械行業(yè)。據(jù)2008年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全國約有7300多家企業(yè)從事醫(yī)療器械生產(chǎn)，但能生產(chǎn)醫(yī)用照明產(chǎn)品的企業(yè)不到3%，且大多數(shù)企業(yè)僅生產(chǎn)觀片燈之類的低端產(chǎn)品。直到近幾年，才有以LED作為光源的醫(yī)用照明產(chǎn)品出現(xiàn)，并被應(yīng)用。

　　隨著社會(huì)對醫(yī)療健康、醫(yī)療康復(fù)、綠色環(huán)保和節(jié)能的重視，從2007年起，我國LED醫(yī)療照明開始起步。但由于產(chǎn)品入門門檻高，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大，且大多數(shù)醫(yī)療器械企業(yè)對LED性能、使用技術(shù)不太了解，加上用于醫(yī)療的照明產(chǎn)品涉及醫(yī)療機(jī)理、光、機(jī)、電、熱等復(fù)合技術(shù)，只有少部分大企業(yè)與醫(yī)療機(jī)構(gòu)合作生產(chǎn)該類產(chǎn)品。另外，醫(yī)療照明產(chǎn)品認(rèn)證程序復(fù)雜，因此LED醫(yī)療照明進(jìn)展不理想，與需求不相適應(yīng)。

　　目前，國內(nèi)有近3000多家LED企業(yè)，其中不少企業(yè)在LED景觀照明、功能性照明產(chǎn)品方面有較強(qiáng)的研制、開發(fā)和生產(chǎn)能力。但他們因不歸屬醫(yī)療器械行業(yè)，缺乏入門途徑。

　　據(jù)衛(wèi)生部《衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，2008年，我國有27.8萬家醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)，其中醫(yī)院2萬余家，衛(wèi)生院6萬余家，街道、社區(qū)診所17余萬家。這些單位目前均使用傳統(tǒng)光源照明裝置，市場規(guī)模很大，僅從節(jié)能方面考慮，基于半導(dǎo)體照明技術(shù)的醫(yī)用照明升級換代成為必然。

　　但必須知道，醫(yī)療照明屬于醫(yī)用器械，有嚴(yán)格的法規(guī)和認(rèn)證要求，在技術(shù)、安全規(guī)則方面要求極嚴(yán)，與普通功能性照明相比，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)更大。為此，對生產(chǎn)企業(yè)的準(zhǔn)入許可審核應(yīng)當(dāng)更嚴(yán)格，但應(yīng)不排斥非醫(yī)療器械企業(yè)，如許可LED照明企業(yè)進(jìn)入該領(lǐng)域。

　　LED照明目前正在從景規(guī)照明到功能性照明，從戶外照明向戶內(nèi)照明，從一般照明到特殊照明延伸，這是技術(shù)進(jìn)步、社會(huì)進(jìn)步的必然。

　　適合醫(yī)療照明的LED光源符合可調(diào)可控、高可靠、長壽命的要求，是取代目前鹵素?zé)?、汞燈、氙燈的最佳固體光源。

　　從2010年起，國產(chǎn)LED手術(shù)無影燈已在一些三甲醫(yī)院應(yīng)用，并出口日本、澳大利亞、菲律賓等國家。

　　LED光源：節(jié)能環(huán)保 成本最低

　　LED是最節(jié)能的人工光源，用LED光源“替代”白熾燈、熒光燈、鈉燈(HID)、鹵素?zé)?、汞蒸氣燈、氙燈，可?jié)能30%～80%。目前，LED是在光源壽命周期內(nèi)使用成本最低的光源。

　　LED光源的技術(shù)特性

　　節(jié)能：截至目前，LED以外的人工光源中，電光轉(zhuǎn)換能效最高的是低壓鈉燈(LPS)，約為140lm/W。2011年，功率型LED光效實(shí)驗(yàn)室水平已達(dá)到203lm/W。LED是最節(jié)能的人工光源，用LED光源“替代”白熾燈、熒光燈、鈉燈(HID)、鹵素?zé)簟⒐魵鉄?、氙燈，可?jié)能30%～80%。

　　環(huán)保：LED光源為半導(dǎo)體固體光源(SSL)，是電致發(fā)光，不是熱發(fā)光，是冷光，光源中不含有毒和有害物;而傳統(tǒng)光源如熒光燈、鈉燈(HID)、汞蒸氣燈、氙氣燈等均含有汞、鈉、鎘等有害物質(zhì)，其廢棄物對環(huán)境會(huì)造成污染。一支節(jié)能(熒光)燈中含有5mg～10mg汞，一旦破碎，會(huì)對水、土地造成嚴(yán)重污染。1mg汞可污染5噸水。而且，傳統(tǒng)光源廢棄物回收處理成本也極高，而LED光源則不存在對環(huán)境造成污染等問題。

　　光譜純，無有害光譜：Ⅲ- Ⅴ族半導(dǎo)體電致發(fā)光，使得LED輻射光譜純，半波寬僅20nm～30nm。紅(R)、藍(lán)(B)、黃(Y)、綠(G)等單色光中均不含紫外光(UV)和紅外光(IR)(UVLED和IRLED除外)。即使是多色混合光，如白光(R或其他寬光譜光色，其光譜中也不含UV和IR等對人眼、皮膚造成危害的光輻射。對比其他人工光源，如白熾燈、鹵素?zé)舻墓庾V中含45%～70%的IR光;熒光燈、鈉燈的光譜中均含有15%～25%UV光。使用該類產(chǎn)品，如不加防護(hù)，均會(huì)對使用人員產(chǎn)生光污染。LED燈被稱作21世紀(jì)的健康之光。

　　易于實(shí)現(xiàn)智能控制：LED響應(yīng)快，易于調(diào)色(色溫)、調(diào)光(光功率)和光的投射方向調(diào)節(jié)，便于實(shí)現(xiàn)智能化，構(gòu)成智慧型光源。

　　由于是半導(dǎo)體發(fā)光器件，LED瞬態(tài)響應(yīng)僅ns級，可用數(shù)十千赫茲到數(shù)百千赫茲頻率驅(qū)動(dòng)，不存在導(dǎo)致視覺疲勞的頻閃。正因如此，其易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化控制。如其他人工光源難以實(shí)現(xiàn)的光源色溫(CCT)連續(xù)調(diào)節(jié)，LED則可輕易實(shí)施。這一點(diǎn)對在手術(shù)照明、手術(shù)清創(chuàng)照明中觀察不同病灶、不同組織、血液顏色的清晰度十分重要。

　　LED是低電壓驅(qū)動(dòng)的光源，安全可靠：LED光源用低電壓驅(qū)動(dòng)，在應(yīng)急照明時(shí)可瞬時(shí)轉(zhuǎn)入電池工作，轉(zhuǎn)換時(shí)間僅零點(diǎn)幾秒，不會(huì)造成因停電引發(fā)意外。且LED光源轉(zhuǎn)換快，轉(zhuǎn)換過程無應(yīng)急發(fā)電機(jī)的噪聲。

　　LED驅(qū)動(dòng)供電裝置可達(dá)到醫(yī)用器械國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求。如EN60601-1-2、UL60950、IEC68-2-29和3C等以及對醫(yī)用設(shè)備電器安全和電磁干擾的認(rèn)證要求。

　　LED是可靠性高與壽命周期長的光源：LED是固體光源，可靠性高、壽命長，其30%光衰的時(shí)間(即壽命判定值時(shí)間)可以在-30℃～+55℃環(huán)境溫度下工作，壽命時(shí)間可達(dá)30000小時(shí)～50000小時(shí)，是目前人工光源中壽命最長的光源。(白熾燈燈絲的壽命約2000小時(shí)，熒光燈為8000小時(shí)，鈉燈與汞蒸氣燈等也僅僅約為10000小時(shí))。

　　LED是目前在光源壽命周期內(nèi)，使用成本(指使用周期內(nèi)，購置能耗+維修維護(hù)+更換等成本之和)最低的光源。

　　傳統(tǒng)光源的不足

　　目前，在醫(yī)療領(lǐng)域中常用的人工光源與LED光源，除上面提到的能效、光譜純度、色溫調(diào)控、響應(yīng)時(shí)間、可靠性、壽命時(shí)間以及生命周期成本等基本特點(diǎn)，歸納起來還有以下一些不足。

　　汞蒸氣放電型光源——蒸氣藍(lán)燈等：

　　需用高電壓供電，響應(yīng)慢，含UV和IR光輻射;是熱光源，會(huì)引起被照面升溫，使用時(shí)須防護(hù);含汞，不利于廢棄物的處理。

　　固體激光光源——He-Ne激光器等：

　　成本高，供電系統(tǒng)復(fù)雜，使用時(shí)需加防護(hù)，安全性差;功率大時(shí)需要用水冷技術(shù)散熱，安全性差。

　　鹵素?zé)?、氙燈等?/p>

　　含有IR輻射，是熱光源;在必要場合需要設(shè)置濾除IR的透鏡，或在反光鏡上涂IR吸收膜等，生命周期使用成本高。

　　LED光源醫(yī)療應(yīng)用：范圍廣泛 優(yōu)勢明顯

　　醫(yī)療照明分類

　　醫(yī)院建筑內(nèi)、外功能性照明：指除醫(yī)療資源、導(dǎo)醫(yī)等信息顯示以外的功能性照明，大多使用熒光日光燈、格柵燈、吸頂燈、射燈、筒燈及HID路燈等。

　　這些傳統(tǒng)光源，如熒光節(jié)能燈、日光燈、鈉燈及鹵素?zé)舻染捎肔ED照明替代。

　　窺視照明：用于病灶探測、觀察用照明。主要使用投射式、小角度、定向照明的燈具，分體內(nèi)、外兩種。目前已有產(chǎn)品用激光(LD)和LED作光源。

　　手術(shù)照明：分固定和移動(dòng)式兩類。用于醫(yī)生為病人手術(shù)時(shí)提供高質(zhì)量的照明燈具。目前主流為氙燈，成本很高。

　　消毒、滅菌輻照光源：利用紫外光對醫(yī)療器械、醫(yī)用裝備和醫(yī)用器皿進(jìn)行消毒滅菌，具有速度快、效率高的優(yōu)點(diǎn)。目前用汞蒸氣燈較多。

　　UV輻照消毒、滅菌是利用紫外光能穿透微生物細(xì)胞膜和細(xì)胞核，破壞其DNA或RNA的分子鏈，使其失去復(fù)制能力和活動(dòng)功能，達(dá)到滅菌殺毒的目的。利用UV消毒，不存在如蒸煮消毒后處理廢液物、容器等問題，環(huán)保可靠。

　　光療-光輻照治療光源：是利用光生物效應(yīng)，用特定波長的光照使人體的皮膚或某些組織細(xì)胞催生長或抑制生長，來達(dá)到治療目的。LED光源用于光療的療效正在凸顯。

　　較之傳統(tǒng)光源，LED更符合光療對光源的各項(xiàng)特殊要求。主要是具有光波長選擇范圍廣，輻射光量、輻照光斑可控可調(diào)，光色純，無有害光譜成分，以及電器安全等特點(diǎn)。因此，LED必然成為替代傳統(tǒng)光療光源的首選健康光源，成為有效的臨床治療手段。

　　病理檢測光源

　　檢測血沉：用570nm綠光，可測血沉;用640nm藍(lán)光和900nm IR光可檢測血液的含氯量。

　　膀胱癌診斷：用488nm藍(lán)光照射尿樣，在熒光光譜中觀察550nm～570nm綠光光譜區(qū)域內(nèi)是否出現(xiàn)峰值，可診斷有否膀胱癌變。

　　LED光源的適用范圍

　　紫外光：紫外LED波長選擇范圍為311nm～400nm，波寬為20nm～30nm，光功率為幾毫瓦至幾百毫瓦。UVA可治療皮膚病如銀屑病，也可用于美容、殺菌等。

　　紅外光：LED紅外芯片適合制造近紅光器件，可選擇780nm～1200nm范圍IR LED，用于消炎、鎮(zhèn)痛，促進(jìn)新陳代謝。

　　藍(lán)光：在425nm～475nm范圍的LED光源，可用于治療新生兒黃疸癥等。446nm～477nm的LED光源，能促進(jìn)對人體生物周期起調(diào)節(jié)作用的松果體胺類激素-褪黑色素的分泌，有利于增強(qiáng)人體腦活力。

　　紅光：在615nm～700nm范圍內(nèi)可用紅光LED作光源，光色純，紅光通過光化學(xué)作用，可促進(jìn)細(xì)胞合成，促進(jìn)傷口愈合，治療多種疾病。

　　混合光與白光：用LED白光或幾種不同波長LED在同一封裝體內(nèi)混光構(gòu)成諸如黃綠光、紫光及藍(lán)綠混合光等，可滿足不同治療需要。不同色溫的白光輻照可作失眠調(diào)節(jié)治療。

　　LED光源的優(yōu)勢

　　用LED光源可以構(gòu)成任何幾何形狀，任何尺寸的點(diǎn)、線、面光源，也可微型化。用LED光源可構(gòu)成柔軟光源與毯子式光源，甚至與衣服結(jié)合可構(gòu)成穿戴式光源。例如，將藍(lán)光LED封裝在毯子狀嬰兒被內(nèi)，則可在治療新生兒黃疸癥時(shí)，不用眼罩保護(hù)眼睛。

　　LED可用低于6V的直流電壓工作，不存在諸如汞蒸氣燈等由于高壓引起的用電安全問題。

　　有關(guān)醫(yī)療文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，用LED作光源進(jìn)行藍(lán)光、紅光、近紅外光、紫外光、多色混合光光療已取得較明顯的臨床效果。美國、日本、歐洲各大公司已推出采用LED光源的各種光療設(shè)備，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)、學(xué)校、醫(yī)療機(jī)構(gòu)也取得了不少成果。

　　手術(shù)無影燈：LED光源正被廣泛認(rèn)可

　　醫(yī)生對病員施行手術(shù)時(shí)，由于醫(yī)務(wù)人員的頭、手、手術(shù)器械等均會(huì)對手術(shù)部位造成陰影，干擾醫(yī)生對手術(shù)部位視覺的辨識，因此手術(shù)照明必須達(dá)到無影要求。無影燈是一種大面積光源，任何角度都有光照射到，不產(chǎn)生影子。

　　冷光與色溫可調(diào)、顯色性要求高

　　手術(shù)照明光源：輻射光中不含IR光譜，不會(huì)產(chǎn)生熱量，醫(yī)務(wù)人員不會(huì)產(chǎn)生疲勞感，可降低病員創(chuàng)傷部位因溫度過高而感染的風(fēng)險(xiǎn)。

　　由于人體組織中不同部位在不同光的色溫下視覺清晰度也不同，因此要求手術(shù)照明光的色溫達(dá)到2700k～6500k，可調(diào)節(jié)，同時(shí)顯色性要高于90，以提高醫(yī)務(wù)人員對病灶組織、血液等色澤變化的辨識、判斷能力。

　　光源可按需遙控調(diào)節(jié)

　　燈具的燈臂、燈頭等均可按需進(jìn)行上下、左右循環(huán)移動(dòng)，且可遙控，對光的照射光場大小也可調(diào)節(jié)。

　　燈具會(huì)對手術(shù)室空調(diào)、潔凈層流以及手術(shù)室溫度、潔凈度構(gòu)成影響，這需要從燈具的造型設(shè)計(jì)、材料選用方面來解決問題。

　　應(yīng)急處理

　　手術(shù)照明燈具必須具有停電應(yīng)急功能，一旦停電，瞬間即轉(zhuǎn)入電池或備用電供電，轉(zhuǎn)換時(shí)間小于1分鐘，無噪音，應(yīng)急時(shí)間4小時(shí)～6小時(shí)，確保不因停電造成醫(yī)療事故。

　　無眩光

　　手術(shù)照明不能因光照射在手術(shù)器械、床單、紗布、醫(yī)用器皿等物品上造成閃光或反射光，干擾醫(yī)務(wù)人員視線，造成眩光危害。

　　手術(shù)無影燈的要求十分嚴(yán)格，涉及光學(xué)、電子學(xué)、微機(jī)電、造型結(jié)構(gòu)、層流分析以及色度學(xué)等綜合技術(shù)的復(fù)合運(yùn)用，技術(shù)含量高。隨著心臟手術(shù)、踝關(guān)節(jié)手術(shù)的普及，對手術(shù)無影燈需求也逐漸增大，LED光源因其突出優(yōu)勢正在被廣泛認(rèn)可，前景看好。