ФИЗИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ АППАРАТ Российский патент 1997 года по МПК A61N5/06 

Изобретение относится к медицинской технике, конкретно к аппаратуре для лучевой терапии, а именно к устройствам для облучения световыми и инфракрасными лучами, и предназначено для осуществления физиотерапевтических процедур в области рефлексотерапии, ревматологии, дерматологии и в других областях медицины, где лечение осуществляется путем воздействия низкоэнергктическим излучением оптического и инфракрасного диапазонов длин волн.

Известны лазерные терапевтические аппараты [1] источником оптического излучения в которых является лазер. Использование в этих аппаратах световодного инструмента позволяет подводить лазерное излучение к относительно недоступному патологическому очагу, следовательно позволяет применять такой аппарат в отоларингологии и в гинекологии. Их недостатками являются дороговизна, техническая сложность, необходимость в высококвалифицированном техническом обслуживании. Кроме того, такие аппараты, как правило, позволяют получить оптическое излучение только одного узкого диапазона (например, зеленый) с узким диапазоном перестройки по длине волны (например, от зеленого до желтого).

Известен технически более простой, более компактный и более дешевый аппарат [2] для светолучевой терапии красным светом, в качестве источника оптического излучения использованы светодиоды, генерирующие излучение с длиной волны 660 нм. Ряд излучающих диодов собран в кассету.

Аппарат содержит блок питания, который преобразует переменное напряжение бытовой электросети в постоянное напряжение, отрезок кабеля для подачи постоянного напряжения к излучающим диодам, корпус, в котором собрана и закреплена указанная кассета излучающих диодов, каждый из которых подключен к кабелю через отдельный регулирующий резистор.

Недостатками устройства являются ограниченные терапевтические возможности, которые обусловлены тем, что оно генерирует излучение только одной длины волны, а также относительная сложность конструктивного (наличие двух отдельных блоков: блока питания и блока излучения) и схемного решений.

Известен более совершенный терапевтический аппарат [3] имеющий в качестве источников излучающие диоды красного и инфракрасного диапазонов длин волн. Аппарат содержит полупроводниковые кристаллы красного и инфракрасного диапазонов длин волн, расположенные в одном корпусе, соединенные между собой одним одноименным выводом (например, катодом), ряд цепей, число которых равно числу диодов и каждая из которых содержит последовательно соединенные выключатель и переменный резистор, подключенный к другому электровыводу отдельного диода, блок питания, одним электровыводом подключенный к свободным выводам всех выключателей, и последовательная цепь из соединенных между собой блока управления частотой следования импульсов и блока управления временем воздействия, которая включена между другим электроводом блока питания и соединенными между собой электровыводами указанных излучающих диодов. В таком виде предлагаемый аппарат промышленно неприменим, так как указанные блоки управления, последовательно включенные в разрыв цепи электропитания диодов, неработоспособны. Вместе с тем устройство является коммерчески непривлекательным, так как требует применения в качестве блока питания 6-вольтовой аккумуляторной батареи с большой электрической емкостью и рабочим током около 2,5 А, либо применения блока питания от бытовой электросети, который снабжен понижающим трансформатором и выпрямителем тока. Другим недостатком такого устройства является наличие большого числа переменных резисторов (их количество равно числу излучающих диодов, например 15), которые удорожают устройство и усложняют его схемно-конструктивное решение, монтаж и настройку. Дополнительные недостатки обусловлены тем, что все полупроводниковые кристаллы, являющиеся источником излучения, расположены в одном корпусе (до 15 шт. ). При внешних габаритах такого источника излучения, как там указано, не превышающих габаритов стандартного светодиода (около 130 мм³) это приводит к выделению в объеме корпуса около 15 Вт тепловой мощности. Очевидно, это приведет к выходу из строя либо излучающих кристаллов, либо контактов к их электровыводам за счет перегрева.

Задачей изобретения является создание физиотерапевтического аппарата с питанием от бытовой электросети, формирующего излучение светового и инфракрасного диапазонов излучения, коммерчески более приемлемого по элементной базе, весу, габаритам и цене.

В соответствии с поставленной задачей предлагаемый физиотерапевтический аппарат содержит блок питания, ряд излучающих диодов с различными спектрами из светового и инфракрасного излучения, образующий матрицу излучающих диодов, и отличается тем, что в нем излучающие диоды указанного ряда соединены между собой по меньшей мере в одну последовательную электрическую цепь, подключенную к блоку питания через указанное средство управления.

В пределах степени идентичности электрофизических параметров излучающих диодов, соединенных в последовательную электрическую цепь (токо-излучательных характеристик) такое схемно-конструктивное решение обеспечивает автоматическую оптимизацию параметров излучения всех диодов.

Предпочтительно указанную последовательную электрическую цепь образовать из диодов с одинаковыми спектрами излучения. Это позволяет наряду с генерацией суммарного спектра излучения, формируемого полным рядом диодов, осуществлять с помощью средства управления избирательную генерацию излучения с выбранным спектром, что улучшает (расширяет) терапевтические возможности аппарата.

По альтернативному предпочтению в указанную электрическую цепь включены диоды со спектрами излучения, образующими пару соседних по шкале длин волн спектров, как-то: красный и инфракрасный, желтый и оранжевый, синий и зеленый. Такая компоновка последовательной электрической цепи диодов позволяет осуществлять с помощью средства управления избирательную генерацию излучения с указанной парой спектров, каждая пара из которых показала свою сочетательную эффективность.

В предлагаемом аппарате, включая указанные предпочтения, целесообразно число диодов в указанной цепи выбрать из условия приблизительного равенства суммы их номинальных рабочих напряжений величине напряжения блока питания. Это позволяет исключить введение в аппарат делителей напряжений или иных средств регулировки питающего напряжения на выводах диодов до величины номинального, то есть дополнительно уменьшить число элементов конструктивно-схемного решения аппарата. При этом приблизительность равенства суммы номинальных рабочих напряжений достаточна, так как величина неравенства ослабляется на каждом диоде в N раз, где N число диодов в цепи, представляющей собой делитель напряжения на N.

Предпочтительно также в общем воплощении и в любом предпочтительном воплощении аппарата в пределах указанной матрицы изучающих диодов диоды с одинаковыми спектрами излучения расположить пространственно равномерно. Такое расположение диодов обеспечивает качественное повторение условий излучающего воздействия в каждой точке матрицы как при излучении диодами суммы спектров, так и при генерации диодами лишь отдельного спектра излучения, так как на каждую единицу площади матрицы приходится одинаковая мощность излучения отдельного спектра.

В каждом предпочтительном осуществлении в аппарате средство управления содержит последовательно соединенный генератор тока и коммутатор указанных электрических цепей. При этом генератор тока обеспечивает заданный режим электропитания излучающих диодов, а коммутатор обеспечивает заданный режим подключения излучающих диодов к блоку питания.

На фиг. 1 показана электрическая схема предлагаемого физиотерапевтического аппарата, где все излучающие диоды соединены в одну последовательную электрическую цепь. На фиг. 2 показана электрическая схема предлагаемого физиотерапевтического аппарата в предпочтительном воплощении, где излучающие диоды соединены в несколько последовательных электрических цепей. На фиг. 3 показана монтажная схема матрицы диодов с различающими спектрами излучения.

Предлагаемый физиотерапевтический аппарат в одном из предпочтительных воплощений содержит блок 1 питания (фиг. 1, 2), ряд 2 излучающих диодов 3 с различающимися спектрами излучения из светового и инфракрасного диапазонов длин и средство 4 для управления излучательной способностью диодов. Указанный ряд 2 излучающих диодов 3 образует матрицу 5 (фиг. 3), например плоскую и треугольной формы. Излучающие диоды 3 соединены между собой последовательно с образованием одной (фиг. 1) или нескольких (фиг. 2) электрических цепей 6. Блок питания выполнен на четырех выпрямительных диодах 7, соединенных по традиционной мостовой схеме, выводы 8 образуют вход блока 1 питания для подключения к бытовой электросети, выводы 9 образуют выход блока питания. Средство 4 для управления излучательной способностью диодов 3 в простейшем предпочтительном воплощении содержит генератор 10 тока и коммутатор 11. Генератор 10 тока, в частности, выполнен в виде последовательного соединения резистора 12 и конденсатора 13 и может быть снабжен сглаживающим конденсатором 14, подключенным к свободному выводу конденсатора 13 через выключатель 15. Коммутатор 11 снабжен одним входом 16 выходами 17, количество которых равно числу электрических цепей из последовательно соединенных излучающих диодов 3.

В модификации предлагаемого аппарата, показанной на фиг. 2, коммутатор 11 выполнен с возможностью коммутации любого отдельного выхода 17 или всех выходов 17 со входом 16. При этом один конец электрической цепи 6 соединен с отдельным выходом 17 коммутатора 11, вход 16 которого соединен с конденсатором 13 и выключателем 15, другой конец электрической цепи 6 соединен с конденсатором 14 и одним электровыводом выхода 9 блока 1 питания, другой электровывод которого соединен с резистором 12.

Ряд 2 излучающих диодов 3, соединенных между собой последовательно в одну (фиг. 1) или несколько (фиг. 2) электрических цепей 6, смонтирован в границах матрицы (фиг. 3) любой заданной форма (круг, треугольник, квадрат, прямоугольник), в пределах площади которой диоды с одним спектром излучения перемежаются с диодами с другим сектором излучения таким образом, что диоды с одинаковым спектром излучения расположены в пределах матрицы пространственно равномерно. На фиг. 3 такое расположение излучающих диодов показано на примере распределения в границах шестиугольной матрицы 5 ряда диодов 3 с двумя различающимися спектрами, каждый из которых обозначен наличием или отсутствием сплошной штриховки.

Работа предлагаемого физиотерапевтического аппарата поясняется на примере наиболее простой его модификации (фиг. 1), где использовали ряд 2 диодов 3 с двумя различающимися спектрами излучения из красного и инфракрасного диапазонов, соединенных в одну последовательную электрическую цепь (фиг. 1). После подключения входных разъемов 8 к бытовой электросети на выходах 9 блока 1 питания образуются однополярные импульсы напряжения с частотой 100 Гц. При замыкании входа 16 и выхода 17 коммутатора 11 указанные импульсы напряжения поступают на выводы электрической цепи 6 из последовательно соединенных диодов 3. Так как число излучающих диодов 3 выбрано из условия приблизительного равенства суммы их номинальных рабочих напряжений величине амплитуды напряжения указанных импульсов, то электрическая цепь 6 образует резистивный делитель напряжения. При этом к каждому отдельному диоду 3 приложена часть напряжения указанных импульсов, соответствующая его электрическому сопротивлению. Синусоидный характер изменения напряжения в импульсе приводит к соответствующему изменению напряжения на каждом диоде 3. При превышении порогового напряжения на диоде, диод генерирует импульс излучения. Ток в каждом диоде 3, одинаковый ввиду последовательного соединения всех диодов, стабилизируется генератором 10 тока. При этом подбором величины сопротивления резистора 11 ограничивается величина напряжения в целом и каждом диоде в отдельности. Таким образом, все диоды 3 генерируют импульсы излучения с частотой 100 Гц. При замыкании выключателя 15 импульсы напряжения на выходе генератора 10 тока сглаживаются. Степень сглаживания импульсов пропорциональна величине емкости конденсатора 14 и при достаточной ее величине может быть получен режим непрерывного излучения диодов 3.

Наряду с указанными режимами импульсной (с частотой 100 Гц) и непрерывной генерации излучения предлагаемый аппарат позволяет осуществлять дополнительную модуляцию излучения с помощью оператора коммутатором 11 и/или иным осуществлением средства 4 управления излучательной способностью диодов 3.

Пространственно равномерное распределение диодов с красным и инфракрасным спектрами излучений в пределах границ единой матрицы (фиг. 3) в сочетании с эффектом рассеяния излучения обеспечивают близкую к одинаковой интенсивность излучения каждого отдельного спектра в пределах области матрицы диодов при наложении этой матрицы на тело пациента. Плоскостность и жесткость формы матрицы обеспечивается монтажной платой (не показана), на которой диоды 3 закреплены одинаково ориентированно излучающими окнами от ее поверхности.

Если предлагаемый аппарат содержит диоды с различающимися спектрами излучения, то возможно формирование электрических цепей 6, в каждой их которых объединены либо диоды 3 с одинаковыми спектрами излучения (например, инфракрасные), либо диоды с парой соседних спектров (например, красный и инфракрасный, желтый и оранжевый, синий и желтый). При этом коммутатор 11 (фиг. 2) позволяет коммутировать также цепи 6 отдельно, поочередно и одновременно, то есть воздействовать на патологический очаг излучением отдельного спектра, излучением соседних спектров, сочетающихся по эффективности воздействия, и их поочередной генерацией. Таким образом, терапевтические возможности предлагаемого аппарата существенно расширены.

Минимальные габариты и вес элементов аппарата в сочетании с предлагаемым схемно-конструктивным решением позволяют выполнять аппарат в едином корпусе, легким (до 200 г) и небольшим (не превышающим размеры электробритвы). Применением большого числа излучающих диодов 3, смонтированных в форме матрицы, обеспечивающей значительную область воздействия и, следовательно, невысокую критичность к местоположению матрицы излучателей на поверхности патологического очага. Надежность прибора обеспечивается сочетанием простоты схемно-конструктивного решения, приведенного, в отличие от прототипа, в полностью детализованном и законченном виде, и долговечной работоспособностью современных светодиодов, которая в 25 раз превышает ресурс работы лазера.

Аппарат характеризуется более высокой безопасностью, ввиду того что при маловероятном выходе из строя одного излучающего диода 3 аппарат автоматически отключается, так как при этом электрическая цепь 6 оказывается разомкнутой. При этом режимы питания других излучающих диодов 3 не меняются, как в известных решениях, и, следовательно, их работоспособность не нарушается, то есть аппарат имеет повышенную ремонтопригодность. Коммерческая приемлемость предлагаемого аппарата определяется возможностью использовать серийно выпускаемые излучающие диоды массового производства с низким уровнем питающих напряжений (около 1,5 В).

Таким образом, предлагаемый аппарат обладает техническими качествами, приемлемыми для широкого спектра физиотерапевтических воздействий в клинических и домашних условиях.

Изобретение относится к аппаратуре для облучения световыми и инфракрасными лучами и предназначено для осуществления физиотерапевтических процедур в областях медицины, где лечение осуществляют низкоэнергетическим излучением. Аппарат коммерчески более приемлем по элементной базе, весу, габаритам и цене, более безопасен и пригоден для клинического и домашнего пользования. Предлагаемый аппарат содержит блок питания, преимущественно от бытовой электросети, ряд излучающих диодов с различными спектрами из светового и инфракрасного диапазонов излучения, образующих матрицу излучающих диодов, а также средство для управления излучательной способностью излучающих диодов, где излучающие диоды соединены между собой по меньшей мере в одну последовательную электрическую цепь, подключенную к блоку питания через указанное средство управления. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Физиотерапевтический аппарат, содержащий блок питания, ряд излучающих диодов с различными спектрами из светового и инфракрасного диапазонов излучения, образующий матрицу излучающих диодов, а также средство управления излучательной способностью излучающих диодов, отличающийся тем, что в нем излучающие диоды указанного ряда соединены между собой по меньшей мере в одну последовательную электрическую цепь, подключенную к блоку питания через указанное средство управления. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в нем указанная электрическая цепь образована диодами с одинаковыми спектрами излучения. 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в нем указанная электрическая цепь образована диодами со спектрами излучения, образующими пару соседних спектров, например красный и инфракрасный, желтый и оранжевый, синий и зеленый. 4. Аппарат по пп.1 3, отличающийся тем, что в нем число излучающих диодов в указанной цепи выбрано из условия приблизительного равенства суммы их номинальных рабочих напряжений величине напряжения блока питания. 5. Аппарат по пп. 1 4, отличающийся тем что в нем в указанной матрице излучающих диодов с одинаковыми спектрами излучения расположены пространственно равномерно. 6. Аппарат по пп.1 5, отличающийся тем, что в нем средство для управления излучательной способностью излучающих диодов содержит генератор тока, подключенный к выходу блока питания, и коммутатор указанных электрических цепей.