ОПТИЧЕСКАЯ ГОЛОВКА Российский патент 1998 года по МПК A61B5/02 G02B6/00 

Изобретение относится к области медицинского приборостроения и может быть использовано в неинвазивном приборе для съема параметров кровотока, в частности для определения билирубина в крови человека.

В технике известны такого типа медицинские приборы, использующие неинвазивный съем крови параметров кровотока с кожи тела пациента (например, заявка ФРГ N 3831216, A 61 B 5/02 22.03.90. Здесь прибор содержит светоподводящую систему, выполненную в виде излучателя со световолоконным пучком, и светоприемную систему, содержащую световолоконный пучок и призмой.

Недостатками такого решения являются невысокая экономичность изделия из-за высокой себестоимости светоподводящей и светоприемной систем, сложности технологии изготовления световолоконных жгутов, их недостаточной надежности из-за хрупкости стеклянных (кварцевых) волокон.

Наиболее близким техническим решением является конструкция датчика насыщенности крови кислородом (Волоконно-оптические датчики (Пер. с японского Г. Н.Горбунова. - Л.: Энергоатомиздат, 1991, с. 154), содержащая волоконный кабель, имеющий три ветви: две для двух источников света на светодиодах, различающихся длиной волны излучения (светоподводящая система), а третья для светоприемного pin-фотодиода (светоприемная система). Световоды контактируют между собой боковыми поверхностями, дистальные торцы волокон сведены в одну общую торцевую поверхность без зазоров. Датчик обеспечивает точное измерение насыщенности кислородом благодаря тому, что вычисляется отношение выходных электрических сигналов, полученных на двух длинах световых волн, кроме того, можно измерить концентрацию кристаллического вещества, введенного в кровь (например, зеленого индоцианина), или такие параметры, как pH, pO₂, pCO₂.

Недостатками такого прибора при всех его достоинствах являются сложность, дороговизна, высокая себестоимость (неэкономичность), сложная технология изготовления, хрупкость кварцевых волокон световодов, при наличии двух источников приемник должен имеет широкий диапазон приема длин волн, что неэкономично.

Задача изобретения - повышение экономичности и технологичности.

Эта задача решается за счет того, что в оптической головке, содержащей светоподводящую и светоприемную системы, выполненные в виде световодов, контактирующих своими боковыми поверхностями, причем дистальные торцы сведены в одну общую торцевую поверхность, а проксимальная часть световодов разведена на несколько частей и торцы каждой части сведены в одну торцевую поверхность без зазоров, при этом одна разведенная часть проксимальных торцов сопряжена с излучателем светоподводящей системы, а другие разведенные части торцов световодов сопряжены с приемными устройствами светоприемной системы, световоды выполнены в виде стопы пластин органических стекол, скрепленных между собой боковыми поверхностями, на которых нанесен светоотражающий слой, причем стопа пластин органических стекол выполнена в виде чередующихся пластин, одна из которых подведена к излучателю, а другая смежная с ней - к приемному устройству, а отражающий слой на пластинах выполнен в виде фольги.

Существенный отличительный признак изобретения от известных решений позволяет добиться низкой себестоимости изделия из-за выбранного материала (органического стекла, фольги) низкого по затратам времени и технологии изготовления (последняя значительно упрощена), т.е. является экономичным и технологичным устройством.

Существенными отличиями признаков устройства из известных решений согласно прототипу и цели-задачи являются новая совокупность конструктивных элементов и материалов, а именно использование стандартных пластин органических стекол в стопе с определенным чередованием, возможность работы в широком диапазоне длин волн (два фотоприемника), использование в качестве отражающего слоя стандартной фольги.

Конструкция оптической головки приведена на фиг. 1 - 3.

На фиг. 1 показан общий вид оптической головки; на фиг. 2 - вид сверху с разведенными проксимальными частями; на фиг. 3 - один элемент головки.

Оптическая головка содержит стопу прозрачных пластин 1 (фиг. 1), контактирующих и склеенных между собой боковыми поверхностями 2. Дистальные торцы пластин 1 сведены в одну общую торцевую поверхность, а проксимальные 4 торцы стопы пластин 1 разведены на несколько частей (три части в данном примере), где каждая разведенная часть проксимальных торцов 4 сведена в одну торцевую поверхность без зазоров. Проксимальные торцы 4 пластин 2 разведены как по высоте, так и по горизонту (фиг. 2). Одна часть проксимальных торцов 4 (центральная) сопряжена с излучателем 5. Другие две крайние разведенные части торцов 4 стопы пластин 1 сопряжены с приемными устройствами 6, 7, а именно с фотоприемниками.

Стопа пластин 1 выбрана таким образом, что одна пластина 1 идет к одному фотоприемнику 6, затем под ней размещена вторая пластина 1, которая подводится к излучателю 5 (фиг. 1). Третья пластина 1 размещенная под пластиной, идущей к излучателю 5 направлена к другому фотоприемнику 7. Далее четвертая пластина 1 идет к приемнику 6, пятая - к излучателю 5, шестая пластина 1 - к приемнику 7 и т.д. Следовательно, пластины 1 чередуются с приемниками 6, 7 и излучателем 5. Пластины 1 вместе с излучателем 5 составляют светоподводящую систему. Пластины 1, идущие к приемным устройствам 6, 7, вместе с последними составляют светоприемную систему. На боковых поверхностях 2 пластин 1 нанесен отражающий слой 8 (фиг. 3), который может быть изготовлен в виде отражающего покрытия или наклеенной металлической фольги. Пластины 1 выполнены из прозрачного органического стекла.

Работа устройства оптической головки заключается в следующем.

Свет от излучателя 5 светоподводящей системы попадает на центральную часть проксимальных 4 торцов пластин 1, проходит через них и через дистальные торцы 3 падает на объект 9, диффузно отражается от объекта 9 и попадает на дистальные 3 торцы, идущие к приемникам излучения 6, 7. Отраженный световой поток проходит через пластины 1 и через часть разведенных проксимальных торцов 4 попадает на приемники 6, 7 светоприемной системы, в которой сигнал обрабатывается и фиксируется результат исследования. Платины 1 из органического прозрачного стекла с отражающим слоем 8 на боковых 2 поверхностях являются световодами, так как пластины 1 обернуты фольгой и свет входит только через торцы дистальной 2 и проксимальной 4 частей. Приемники излучения 6, 7 реагируют на различные длины волн. Так, например, при диагностике и выявлении заболеваний гепатитом измеряют и сравнивают интенсивность света в двух спектральных зонах (голубом 464-480 нм и зеленом 520-560 нм) оптического диапазона, отраженного от участка кожи пациента, облученного источником света с оценкой билирубина в крови пациента.

Использование изобретения согласно прототипу позволяет повысить экономичность и технологичность устройства, а именно снизить затраты на технологию изготовления, упростить ее, использовать в качестве световода самый дешевый и стандартный оптический светопроводящий материал - органическое стекло с отражающим слоем, нанесенным на боковые поверхности пластин. Его (органическое стекло) легко обработать, изогнуть. Оно достаточно жесткое, особенно в стопе, легкое по весу, отражающим слоем может быть также дешевый и стандартный материал - фольга, наклеенная на поверхностях пластина. Оптическая головка экономична по затратам времени на ее изготовление, требует небольшие производственные затраты на изготовление (образка стекол и фольги), в качестве источника излучения используется аккумуляторная батарея напряжением 9 В, широко используемая в ширпотребовских приборах, доступная изготовлению специалистам средней и низкой квалификации, не требующая дорогостоящего обрабатывающего оборудования, доступная изготовлению в мастерских малых предприятий, учебных школьных комбинатах, ПТУ и т.д.

Оптическая головка изготовлена в виде макета, опробована на практике в медицинском приборе и показала хорошие результаты во время работы. Может быть использована в различных приборах, в частности в медицине, в приборах при выявлении предварительной диагностики для определения показания к лабораторному контролю, при оказании помощи в поликлиниках, медпунктах, приемных отделениях стационаров; для контроля динамики состояния пациента и оценки эффективности лечения, состояния рожениц и новорожденных, т.е. в гинекологической и акушерской практике. Используя оптическую головку в медицинских приборах, не требуется забора крови, устройство полностью безопасно для пациента и персонала, просто и удобно в обращении, компактно, легко по весу, т.е. промышленно применимо для массового изготовления.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано, в частности в медицине. Оптическая головка содержит светоподводящую и светоприемные системы, которые выполнены в виде стопы прозрачных пластин из органического стекла, контактирующих и скрепленных между собой боковыми поверхностями с нанесенным на них отражающим слоем. Дистальные торцы пластин сведены в одну общую торцевую поверхность, проксимальная часть стопы пластин разведена на несколько частей. Центральная часть сопряжена с излучателем светоподводящей системы, а две крайние части - с приемниками излучения светоприемной системы. Проксимальные торцы каждой части сведены в одну поверхность без зазоров. Работа оптической головки заключается в том, что освещают объект - кожу пациента - излучателем светоподводящей системы через стопу пластин и диффузно отраженный световой поток через разведенные части пластин попадает на два приемника излучения, работающих на разных длинах волн. Такое конструктивное выполнение оптической головки позволяет повысить экономичность изделия, уменьшить ее себестоимость, затраты на материалы, на время и технологию изготовления, что позволяет использовать данную оптическую головку в медицинских неинвазивных приборах для массового применения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Оптическая головка, содержащая светоподводящую и светоприемную системы, выполненные в виде световодов, контактирующих своими боковыми поверхностями, причем дистальные торцы сведены в одну общую торцевую поверхность, а проксимальная часть световодов разведена на несколько частей и торцы каждой части сведены в одну торцевую поверхность без зазоров, при этом одна разведенная часть проксимальных торцов сопряжена с излучателем светоподводящей системы, а другие разведенные части торцов световодов сопряжены с приемными устройствами светоприемной системы, отличающаяся тем, что световоды выполнены в виде стопы пластин органических стекл, скрепленных между собой боковыми поверхностями, на которых нанесен светоотражающий слой. 2. Оптическая головка по п.1, отличающаяся тем, что стопа пластин органических стекол выполнена в виде чередующихся пластин, одна из которых подведена к излучателю, а другая, смежная с ней, - к приемному устройству. 3. Оптическая головка по п.1, отличающаяся тем, что отражающий слой на пластинах выполнен в виде фольги.