АППАРАТ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ И МАГНИТОЛАЗЕРНОЙ ТЕРАПИИ Российский патент 1999 года по МПК A61N5/06 A61N2/08 A61B10/00 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для диагностики и физиотерапевтического воздействия инфракрасным лазерным и светодиодным излучениями в сочетании с магнитным полем на внутренние и внешние ткани биологического объекта, в том числе при диагностике и лечении нарушений в сердечной деятельности.

Известен аппарат для магнитолазерной терапии (патент RU N2072879, A 61 N 5/06, 1997 г.), содержащий функционально взаимосвязанные облучающий терминал с установленными в насадке светодиодами и фотоприемником, полупроводниковым лазерным излучателем, источником постоянного магнитного поля, и пульт управления, содержащий соединенные между собой коммутатор и синхронизатор, блок регулировки тока, соединенный со светодиодами и коммутатором, последовательно соединенные импульсный задающий генератор, подключенный к выходу синхронизатора, и модуль - формирователь импульсов, подключенный к полупроводниковому лазерному излучателю, а также индикатор, соединенный с фотоприемником.

Недостатком этого аппарата являются недостаточные функциональные возможности: он неприменим, например, при диагностике и лечении нарушений в сердечной деятельности, а также для диагностики подповерхностных слоев биообъекта, также невозможность его работы в автоматизированной системе совместно с внешним компьютером.

Известен кардиологический магнитолазерный терапевтический аппарат (патент RU N 2022574, A 61 N 5/06, 1997 г.), состоящий из терминала с полупроводниковым лазерным излучателем, источником постоянного магнитного поля, светодиодами, расположенными на насадке, и фотодиодом, а также пульта управления, содержащего блок световой индикации, таймер и автономный генератор запуска лазера, источник питания и защиты лазера, соединенный с лазерным излучателем, источник питания светодиодов и индикатор отраженного излучения, соединенный с фотодиодом, синхронизатор, состоящий из последовательно соединенных датчиков сигнала сердечного ритма и селектора R-зубцов, формирователя пачек импульсов и дисплея, при этом формирователь пачек импульсов через переключатель подключен к селектору R-зубцов и автономному генератору запуска лазера и подключен выходами к источнику питания и защиты лазера и к дисплею, второй вход которого соединен с усилителем сигналов сердечного ритма.

Недостатком этого аппарата является невозможность его использования для диагностики подповерхностных слоев биообъекта, а также невозможность его работы в автоматизированной системе совместно с внешним компьютером.

Технический результат, достигаемый предложенным изобретением, заключается в расширении функциональных возможностей аппарата и обеспечивается за счет;
- возможности диагностики подповерхностных слоев биообъекта;
- возможности работы аппарата в автоматизированной системе совместно с внешним компьютером.

Указанный технический результат достигается в аппарате для диагностики и магнитолазерной терапии, состоящем из терминала и пульта управления.

Пульт управления содержит блок цифровой индикации, блок звуковой индикации, источник питания светодиодов, соединенный со светодиодами терминала, источник питания лазерного излучателя, соединенный с лазерным излучателем терминала, а также синхронизатор, состоящий из последовательно соединенных усилителя сигнала сердечного ритма, вход которого является сигнальным входом аппарата, селектора R-зубцов, формирователя пачек импульсов, переключателя, соединенного с выходом формирователя пачек импульсов, дисплея, второй вход которого соединен со вторым выходом усилителя сигналов сердечного ритма, а так же микропроцессор, блок адаптации и блок переключения режимов, соединенный с входом коммутации микропроцессора.

Терминал содержит N (где N>1) светодиодов, фотодиод, лазерный излучатель, источник постоянного магнитного поля, одна сторона которого представляет лицевую часть терминала, фотоприемник, второй переключатель, по крайней мере, один дополнительный фотодиод и камеру, внутренняя поверхность которой выполнена с возможностью отражения оптического излучения, причем камера размещена между внутренними поверхностями источника постоянного магнитного поля, одно из оснований камеры представляет лицевую плоскость терминала, а на другом основании камеры жестко установлены светодиоды, фотодиод, лазерный излучатель, при этом дополнительно введенный, по крайней мере, один фотодиод установлен в отверстии, выполненном в источнике постоянного магнитного поля, и через второй переключатель подключен к фотоприемнику, к которому через второй переключатель также подключен и фотодиод, расположенный в камере, при этом выход фотоприемника соединен с индикаторным входом микропроцессора, к индикаторному выходу которого подключен блок цифровой индикации, при этом к первому и второму запускающим выходам микропроцессора подключены соответственно вход источника питания светодиодов и вход источника питания лазерного излучателя, при этом запускающий вход микропроцессора через первый переключатель подключен к запускающему входу аппарата, а информационный вход-выход микропроцессора через блок адаптации подключен к информационному входу-выходу аппарата.

Наиболее высокий технический результат достигается при выполнении источника постоянного магнитного поля в виде плоского кольцевого магнита, что является типовым и наиболее рациональным решением.

Выполнение камеры в виде цилиндра является оптимальным при выполнении источника постоянного магнитного поля в виде плоского кольцевого магнита.

Условие 0,8<H/D<1,2, где H - высота камеры и D - диаметр камеры, обеспечивает равномерное распределение плотности излучения лазерного излучателя и светодиодов в апертуре терминала.

Камера выполняется из немагнитного металла, например латуни, что исключает искажение магнитного поля.

Камера может быть выполнена из стойкого к климатическим воздействиям диэлектрического материала, например из пластмассы, что дополнительно удешевляет и облегчает конструкцию.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображена функциональная схема аппарата, где:
1 - Пульт управления
2 - Терминал
3 - Камера
4 - Светодиоды
5 - Лазерный излучатель
6 - Источник постоянного магнитного поля
7 - Фотодиод
8 - Дополнительный фотодиод
9 - Второй переключатель
10 - Фотоприемник
11 - Блок цифровой индикации
12 - Микропроцессор
13 - Источник питания светодиодов
14 - Источник питания лазерного излучателя
15 - Блок адаптации
16 - Информационный вход-выход аппарата
17 - Сигнальный вход аппарата
18 - Синхронизатор
19 - Усилитель сигналов сердечного ритма
20 - Селектор R-зубцов
21 - Формирователь пачек импульсов
22 - Дисплей
23 - Запускающий вход аппарата
24 - Первый переключатель
25 - Блок звуковой индикации
26 - Блок переключения режимов
а на фиг.2 - фрагмент конструкции аппарата, поясняющий процесс отражения и приема оптического излучения от слоев биообъекта, где:
2 - Терминал
4 - Светодиоды
5 - Лазерный излучатель
7 - Фотодиод
8 - Дополнительный фотодиод
10 - Фотоприемник
27 - Биообъект.

Аппарат для диагностики и магнитолазерной терапии состоит из терминала 2 и пульта управления 1.

Пульт управления 1 содержит блок цифровой индикации 11, блок звуковой индикации 25, источник питания светодиодов 13, соединенный со светодиодами 4 терминала 2, источник питания лазерного излучателя 14, соединенный с лазерным излучателем 5 терминала 2, а также синхронизатор 18, состоящий из последовательно соединенных усилителя сигналов сердечного ритма 19, вход которого является сигнальным входом аппарата, селектора R-зубцов 20, формирователя пачек импульсов 21, первого переключателя 24, соединенного с выходом формирователя пачек импульсов 21, дисплея 22, второй вход которого соединен со вторым выходом усилителя сигналов сердечного ритма 19, пульт управления содержит также микропроцессор 12, блок адаптации 15 и блок переключения режимов 26, соединенный с входом коммутации микропроцессора.

Терминал 2 содержит светодиоды 4, фотодиод 7, лазерный излучатель 5, источник постоянного магнитного поля 6, одна сторона которого представляет лицевую часть терминала 2, фотоприемник 10, второй переключатель 9, по крайней мере, один дополнительный фотодиод 8 и камеру 3, внутренняя поверхность которой выполнена с возможностью отражения оптического излучения, причем камера 3 размещена между внутренними поверхностями источника постоянного магнитного поля 6, одно из оснований камеры 3 представляет лицевую плоскость терминала 2, а на другом основании камеры 3 жестко установлены светодиоды 4, фотодиод 7, лазерный излучатель 5, при этом дополнительный фотодиод 8 установлен в отверстии, выполненном в источнике постоянного магнитного поля 6, и через второй переключатель 9 подключен к фотоприемнику 10, к которому через второй переключатель 9 также подключен и фотодиод 7, при этом выход фотоприемника 7 соединен с индикаторным входом микропроцессора 12, к индикаторному выходу которого подключен блок цифровой индикации 11, а к выходу микропроцессора 12 подключен блок звуковой индикации 25, при этом к первому и второму запускающим выходам микропроцессора 12 подключены соответственно вход источника питания светодиодов 13 и вход источника питания лазерного излучателя 14, при этом запускающий вход микропроцессора 12 через первый переключатель 24 подключен к запускающему входу аппарата 23, а информационный вход-выход микропроцессора через блок адаптации 15 подключен к информационному входу-выходу аппарата 16.

Пульт управления 1 и терминал 2 для удобства эксплуатации аппарата размещены в отдельных корпусах, а связывающие их между собой электрические проводники проложены в соединительном кабеле.

Конструктивно корпус терминала 2 выполнен в виде выносной трубки, внутри которой размещены источник постоянного магнитного поля 6 и камера 3, расположенная между внутренними поверхностями источника постоянного магнитного поля, и с установленными в камере светодиодами 4, фотодиодом 7 и полупроводниковым импульсным лазерным излучателем 5. Источник постоянного магнитного поля 6 может иметь вид плоского кольцевого магнита, одна сторона которого, соответствующая плоскому краю его северного полюса, представляет собой лицевую часть терминала 2, а другая сторона, соответствующая плоскому краю его южного полюса, обращена внутрь терминала. Магнит с камерой закреплены в терминале гайкой. Плоскость одного из торцевых отверстий корпуса терминала 1 совпадает с плоской поверхностью его торцевой части. Это торцевое отверстие и лицевая часть терминала 2 могут закрываться стерилизуемым сменным чехлом, прозрачным для светового излучения. В отверстии, выполненном в источнике постоянного магнитного поля 6, установлен дополнительный фотодиод 8, соединенный через переключатель 9 с фотоприемником 10. Через второе торцевое отверстие терминала 2 к нему подведен соединительный кабель.

Корпус пульта управления 1 имеет лицевую панель с выведенными на нее кнопками блока переключения режимов 26 и первого переключателя 24, индикатором блока цифровой индикации 11 и экраном дисплея 22. На корпусе пульта управления установлены три разъема соответственно для сигнального входа 17, запускающего входа 23 информационного входа-выхода аппарата 16. Корпус пульта управления 1 электрическим кабелем соединен с терминалом 2, а также имеет выход кабеля сетевого питания.

Лечебно-диагностический магнитолазерный аппарат может работать:
- в автономном режиме;
- в режиме внешнего запуска лазера от постороннего генератора;
- в кардиологическом режиме.

В автономном режиме работы микропроцессор 12 формирует импульсы запуска лазера, которые через запускающий выход микропроцессора поступают на источник питания лазерного излучателя 14. Частота следования импульса и временная экспозиция работы аппарата дискретно задаются микропроцессором 12 и устанавливаются с помощью блока переключения режимов 26, а величина их отображается на блоке цифровой индикации 11. После установления требуемых частоты повторения лазерного излучения и экспозиции устанавливается заданный уровень излучения светодиодов 4. Для этого терминал 2 размещается в специальное ложе на корпусе пульта управления 1, к фотоприемнику 10 через переключатель 9 подключается фотодиод 7, включаются светодиоды 4 и по отраженному от ложа терминала сигналу, по показаниям блока цифровой индикации 11 устанавливается требуемый уровень мощности излучения светодиодов 4. Излучение отключается. Аппарат готов к работе.

Терминал 2 накладывают на биообъект и кнопкой "Пуск" включают излучение лазерного излучателя 5 и светодиодов 4, отраженный от биообъекта сигнал поступает соответственно на фотодиоды 7 и 8, причем на фотодиод 7 поступает сигнал, отраженный от поверхностных слоев биообъекта, а на фотодиод 8 - от подповерхностных (внутренних) слоев (Фиг.2). Величина этих отраженных сигналов зависит от многих факторов, в том числе от наличия патологии (опухоль, гной, перелом, ожог и т.д.). Подключая к фотоприемнику 10 фотодиод 7 или фотодиод 8, можно диагностировать наличие патологии на поверхности или внутри биообъекта и ее локализацию по показаниям блока цифровой индикации 11.

Микропроцессор 12 формирует сигнал, поступающий на блок звуковой индикации 25, сигнал которого извещает о готовности аппарата к работе и об окончании облучения (конец экспозиции).

Блок адаптации 15 аппарата позволяет управлять микропроцессором, задавая с внешнего компьютера необходимый режим работы для конкретного пациента и получать на компьютере информацию о результатах работы с пациентом (мощность излучения светодиодов, частота повторения лазерного излучателя, энергия (доза), полученная пациентом за время сеанса, коэффициент отражения от биообъекта и др.).

В режиме внешнего запуска аппарата на запускающий вход аппарата 23 от внешнего генератора поступает запускающий импульс, который через первый переключатель 24 поступает на микропроцессор 12, где формируется импульс запуска лазера с частотой, определяемой внешним генератором. Все остальные операции при работе с аппаратом и биообъектом такие же, как и при автономном режиме, за исключением установки частоты повторения лазерного излучения, которая теперь задается внешним генератором.

В кардиологическом режиме работы сигналы от электродов, установленных на биообъекте, поступают на сигнальный вход аппарата 17 и через усилитель сигналов сердечного ритма 19 - на дисплей 22 и селектор R - зубцов 20. Усилитель сигналов сердечного ритма 19 формирует электрический сигнал, соответствующий электрокардиограмме сердца пациента, который и наблюдается на дисплее 22. Селектор R-зубцов 20 формирует импульс, синхронный с R-зубцом, который поступает на формирователь пачки импульсов 21.

Оператор с помощью пульта управления 1 может регулировать количество импульсов в пачке от 1 до 20 и их задержку по отношению к R-зубцу в пределах цикла сердечной деятельности. Сформированный в формирователе пачек импульсов 21 сигнал через первый переключатель 24 поступает в микропроцессор 12, где формируется пачка импульсов, запускающая лазерный излучатель 5.

Одновременно с формирователя пачки импульсов 21 на дисплей 22 поступает строб-импульс, позволяющий на кардиограмме наблюдать фазу (время задержки) пачки импульсов по отношению к R-зубцу.

При работе с пациентом терминал 2 накладывается на область сердца со стороны груди. Все остальные операции при работе с аппаратом и биообъектом такие же, как и в автономном режиме, за исключением установки частоты повторения лазерного излучения, которая в данном случае определяется частотой биения сердца.

Во всех трех режимах работы аппарата камера 3 обеспечивает требуемую апертуру терминала 2, т.е. определенный диаметр пятна на выходе камеры 3 и угловую расходимость световых излучений светодиодов 4 и лазерного излучателя 5 при выходе излучения из отверстия кольцевого источника постоянного магнитного поля 6, терминала 2, определяемой установленным соотношением высоты и диаметра камеры, выполненной в виде цилиндра, исходя из условия 0,8<H/D<1,2, и осуществляет равномерное по площади этого отверстия смешивание световых излучений за счет совмещения в нем пятен или оснований конусов светового излучения каждого из светодиодов 4 и лазера 5, причем площадь этих пятен равна площади отверстия. Световое излучение, собранное камерой 3 терминала 2 в отверстии источника постоянного магнитного поля 6, которое играет роль облучающего раскрыва в лицевой части терминала 2, выходит из него и оказывает в пределах экспозиции совместно с постоянным магнитным полем физиотерапевтическое воздействие на биологический объект.

В ходе облучения биообъекта на фотодиоды 7 и 8 попадает доля мощности воздействующих световых излучений, отраженных от облучаемого объекта, взаимосвязанных с величиной световой энергии, поглощенной тканями последнего. При этом на фотодиод 7 попадает сигнал, отраженный главным образом от поверхности биообъекта, а на фотодиод 8 - от подповерхностных его слоев.

Через фотоприемник 10 сигналы с фотодиодов 7 и 8 через микропроцессор 12 поступают на блок цифровой индикации 11, показания которого пропорциональны уровням электрических сигналов, что дает возможность определять коэффициенты поглощения и отражения тканей облучаемого биообъекта в области физиотерапевтического воздействия.

Наличие в аппарате источника питания светодиодов 13 позволяет устанавливать мощность светодиодов 4 в пределах от нуля до максимального уровня посредством плавной регулировки их тока питания с помощью микропроцессора 12. Максимальная плотность мощности излучения, создаваемая, например, четырьмя светодиодами типа АЛ-119 А,Б в облучающем раскрыве терминала 2, достигает 25 мВт/см². Импульсная мощность и длительность импульсов светового излучения, генерируемого в аппарате модулированным полупроводниковым импульсным лазерным излучателем типа ЛПИ-101 или ЛПИ-102, соответственно составляет около 5 Вт и 150 нс. Частота повторений излучений лежит в пределах от 5 Гц до 500 Гц и задается микропроцессором 12 или внешним запускающим генератором.

Применяемые в аппарате светодиоды АЛ-119 и лазеры ЛПИ-101 или ЛПИ-102 являются источниками низкоэнергетического светового излучения с длиной волны, лежащей в ближнем инфракрасном диапазоне оптического спектра (0,84 - 0,89 мкм), и обеспечивают возможность воздействия этим излучением на ткани биообъекта на глубину до 7-8 см. Определение коэффициента отражения (поглощения) биообъекта с помощью встроенного фоторегистратора, состоящего из фотоприемника 10 и блока цифровой индикации 11, а также известность параметров излучателей, времени облучения (экспозиции) позволяют вычислить величину энергии, поглощенной биообъектом, то есть уточнить дозировку облучения биообъекта.

Использование в аппарате блока адаптации 15 с внешним компьютером, например, микросхемы типа АМД-232 позволяет автоматизировать процесс проведения физиотерапии и учета информации о проведенной процедуре, систематизации и обработки полученных результатов.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для диагностики и физиотерапевтического воздействия инфракрасным лазерным и светодиодным излучениями в сочетании с магнитным полем на внутренние и внешние ткани биологического объекта, в том числе при диагностике и лечении нарушений в сердечной деятельности. Аппарат для диагностики и магнитолазерной терапии биологического объекта состоит из терминала, содержащего N светодиодов, фотодиод, лазерный излучатель, источник постоянного магнитного поля, фотоприемник, второй переключатель, по крайней мере, один дополнительный фотодиод и камеру, и пульта управления, содержащего блок цифровой индикации, блок звуковой индикации, источник питания светодиодов, источник питания лазерного излучателя, микропроцессор, блок адаптации, блок переключения режимов, синхронизатор, состоящий из последовательно соединенных усилителя сигнала сердечного ритма, селектора R-зубцов, формирователя пачек импульсов, переключателя, дисплея. Технический результат, достигаемый предложенным изобретением, заключается в расширении функциональных возможностей аппарата за счет возможности диагностики подповерхностных слоев биообъекта и возможности работы аппарата в автоматизированной системе совместно с внешним компьютером. Светодиоды и лазеры, применяемые в аппарате, являются источниками низкоэнергетического светового излучения с длиной волны 0,84-0,89 мкм и обеспечивают возможность воздействия этим излучением на ткани биообъекта на глубину до 7-8 см. Использование в аппарате блока адаптации с внешним компьютером позволяет автоматизировать процесс проведения физиотерапии и учета информации о проведенной процедуре, систематизации и обработки полученных результатов. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Аппарат для диагностики и магнитолазерной терапии, состоящей из терминала, содержащего N (где N > 1) светодиодов, фотодиод, лазерный излучатель, источник постоянного магнитного поля, одна сторона которого представляет лицевую часть терминала, и пульта управления, содержащего блок цифровой индикации, блок звуковой индикации, источник питания светодиодов, соединенный со светодиодами терминала, источник питания лазерного излучателя, соединенный с лазерным излучателем терминала, а также синхронизатор, состоящий из последовательно соединенных усилителя сигнала сердечного ритма, вход которого является сигнальным входом аппарата, селектора R-зубцов, формирователя пачек импульсов, переключателя, соединенного с выходом формирователя пачек импульсов, дисплея, второй вход которого соединен со вторым выходом усилителя сигналов сердечного ритма, отличающийся тем, что пульт управления дополнительно содержит микропроцессор, блок адаптации и блок переключения режимов, соединенный с входом коммутации микропроцессора, а терминал дополнительно содержит фотоприемник, второй переключатель, по крайней мере, один дополнительный фотодиод и камеру, внутренняя поверхность которой выполнена с возможностью отражения оптического излучения, причем камера размещена между внутренними поверхностями источника постоянного магнитного поля, одно из оснований камеры представляет лицевую плоскость терминала, а на другом основании камеры жестко установлены светодиоды, фотодиод, лазерный излучатель, при этом дополнительно введенный, по крайней мере, один фотодиод установлен в отверстии, выполненном в источнике постоянного магнитного поля, и через второй переключатель подключен к фотоприемнику, к которому через второй переключатель также подключен и фотодиод, установленный в камере, при этом выход фотоприемника соединен с индикаторным входом микропроцессора, к индикаторному выходу микропроцессора подключен блок цифровой индикации, при этом к первому и второму запускающим выходам микропроцессора подключены соответственно вход источника питания светодиодов и вход источника питания лазерного излучателя, при этом запускающий вход микропроцессора через первый переключатель подключен к запускающему входу аппарата, а информационный вход-выход микропроцессора через блок адаптации подключен к информационному входу-выходу аппарата. 2. Аппарат для диагностики и магнитолазерной терапии по п.1, отличающийся тем, что источник постоянного магнитного поля выполнен в виде плоского кольцевого магнита. 3. Аппарат для диагностики и магнитолазерной терапии по п.1, отличающийся тем, что камера выполнена в виде цилиндра. 4. Аппарат для диагностики и магнитолазерной терапии по п.1, отличающийся тем, что камера выполнена из условия 0,8 < H/D < 1,2, где Н - высота камеры и D - диаметр камеры. 5. Аппарат для диагностики и магнитолазерной терапии по п.1, отличающийся тем, что камера выполнена из немагнитного металла, например латуни. 6. Аппарат для диагностики и магнитолазерной терапии по п.1, отличающийся тем, что камера выполнена из стойкого к климатическим воздействиям диэлектрического материала, например из пластмассы.