УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЕТОТЕРАПИИ Российский патент 2000 года по МПК A61N5/06 

Изобретение относится к области медицинского приборостроения, в частности к устройствам для светового облучения при фототерапии, и может найти применение в различных областях медицины для непосредственного облучения патологического очага, в частности, с внутриполостной локализацией.

Благотворное влияние воздействия на организм электромагнитного излучения известно давно. Широко известна эффективная стимуляция живого организма электромагнитным излучением - лазерным или светодиодным [1,2]. И в настоящее время широкое распространение получили лазеротерапия и светодиодная фототерапия. Терапевтический эффект такого воздействия связан прежде всего с его биостимулирующим (фотоактивирующим) действием на активность важнейших тканевых ферментов, биосинтез белков, ДНК, РНК, макроэргов, в результате чего меняются метаболизм в тканях и интенсивность пролиферации клеток [3].

Известно, что излучение проникает в биологические ткани достаточно глубоко (до нескольких сантиметров), и поскольку при этом облучению подвергаются кровь и лимфа, то практически любое местное облучение может иметь характер системного воздействия на организм. Тем не менее наибольший терапевтический эффект достигается, когда излучение доставляется непосредственно к патологическому очагу с достаточным уровнем плотности мощности излучения. Поэтому для лечения органов внутри полостей организма созданы различные устройства, содержащие в своем составе средства для каналирования излучения от источника к заданным участкам.

Известны, например, устройства и способы лечения неосложненных язв желудка излучением гелий-неонового лазера, которое подводится к месту воздействия с помощью световода [4].

Известно устройство для светового облучения биологических объектов, в котором с помощью оптической системы излучение от источника направляется на торец сменной внутриполостной насадки, выполняющей роль световода [5]. Это устройство требует высокой точности при его изготовлении и, кроме того, за счет потерь излучения при вводе в насадку и при каналировании в ней может не достигаться требуемая терапевтическая плотность мощности излучения на больном органе.

Известно устройство для световой терапии, в котором в качестве внутриполостной насадки используется полый тубус с полусферической формой рабочего конца, а излучение от одного или нескольких источников доставляется в нужную зону тубуса с помощью прозрачного стержня, выполняющего роль световода и расположенного внутри тубуса [6]. Устройство сложно в изготовлении и на пути излучения имеет избыточное количество поверхностей раздела сред с различной оптической плотностью, что ведет к значительному ослаблению излучения и снижению терапевтической эффективности устройства.

Целью изобретения является повышение эффективности терапевтического воздействия за счет повышения плотности мощности излучения, воздействующего на участки организма, преимущественно во внутренних полостях тела человека или животного.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для светотерапиии, содержащее насадку, в полости которой размещены излучатели и наполнитель /7/. Поскольку наполнитель в данном устройстве имеет светорассеивающую структуру, то излучение равномерно направляется во все стороны и сравнительно малая часть его идет в заданном направлении к патологическому участку. В связи с этим устройство-прототип имеет недостаточно высокую терапевтическую эффективность.

Предлагаемое изобретение направлено на повышение эффективности лечения локальных патологий в полостях и особенно глубоколежащих за пределами стенок внутренних полостей органов и тканей. Устройство остается портативным и пригодным для использования как в клинических, так и в домашних условиях.

Благодаря осуществлению изобретения обеспечивается существенное повышение плотности мощности излучения, за счет чего увеличивается глубина проникновения излучения в биологическую ткань и достигается возможность воздействия не только на внутреннюю поверхность полости, но и на глубоколежащие за пределами стенок полостей органы и очаги патологии.

Указанный результат достигается в устройстве для светотерапии, включающем оптически прозрачную насадку с наполнителем, в которой размещены полупроводниковые источники оптического излучения, электрически связанные с блоком питания, за счет того, что в качестве наполнителя выбрана среда с показателем преломления, превышающим показатель преломления воздуха.

При этом целесообразно в качестве наполнителя выбрать жидкость, а указанную насадку снабдить входным и выходным патрубками для прокачки жидкости.

Целесообразно также в качестве жидкости выбрать лекарственный раствор, а внутрь насадки ввести подсоединенный к патрубкам змеевик для прокачки жидкого или газообразного агента с регулируемой температурой.

С использованием жидкостного наполнения достигается возможность выполнения насадки с внешней поверхностью, эквидистантной внутренней поверхности облучаемой полости или облучаемого органа.

Обоснование отличительных признаков.

Полупроводниковые источники оптического излучения, преимущественно ИК-излучающие и светодиоды, электрически связанные с блоком питания, размещаются в насадке в зоне, непосредственно прилегающей к участку облучения, а заполнение насадки средой с показателем преломления, превышающим показатель преломления воздуха, уменьшает разницу в показателях преломления на границах разных сред на пути излучения к облучаемому участку. За счет этого значительно увеличивается плотность мощности излучения, дошедшего до облучаемой поверхности.

Выбор жидкости в качестве среды заполнения позволяет, во-первых, использовать насадки любой сложной конфигурации с целью ее более плотного прилегания к облучаемому участку (можно надеяться, что практически при любой конфигурации насадки жидкость будет ее заполнять, при этом не образуется воздушных пустот на пути излучения), а во-вторых, создает наилучшие условия теплоотвода от источников излучения. Последнее обусловливает возможность пропускания через источники излучения большего прямого тока и, следовательно, получение от них большей мощности излучения.

Наличие в насадке входного и выходного патрубков позволяет прокачивать через насадку жидкость и еще более улучшить теплоотвод от излучателей.

Заполнение насадки лекарственным раствором обеспечивает наряду с энергетическим воздействием излучения на больной орган или участок дополнительно осуществлять информационное воздействие лекарства, переносимое излучением, прошедшим через раствор.

Наконец, введение внутрь насадки подсоединенного к патрубкам змеевика для прокачки жидкого или газообразного агента с регулируемой температурой позволяет оказывать на больной орган или участок заданное температурное воздействие или же ввести принудительное более глубокое охлаждение среды в насадке, а следовательно, и излучателей.

Все перечисленные особенности предлагаемого устройства направлены на достижение одной цели - повышение эффективности терапевтического воздействия за счет таких факторов как повышение плотности мощности излучения в зоне облучения и сочетанного воздействия излучения, температуры и переноса лекарственной информации.

Далее изобретение поясняется фиг. 1 - 4, где схематически показаны некоторые возможные варианты компоновки устройства.

На фиг. 1 упрощенно представлена блок-схема устройства без и с дополнительным змеевиком.

Устройство содержит насадку 1, в которой размещены полупроводниковые излучатели 2, подключенные к блоку питания и управления 3. Насадка 1 заполнена средой 4, показатель преломления которой превышает показатель преломления воздуха. Предпочтительнее, чтобы показатель преломления среды был близок к показателю преломления материала насадки 1. В качестве жидких сред в экспериментах использовались: дистиллированная вода (n= 1,3), глицерин (n= 1,47), касторовое масло (n= 1,47). Насадка может быть выполнена с патрубками 5 и 6 для прокачки жидкости 4, находящейся в насадке 1. Кроме того, к патрубкам может быть присоединен змеевик 7 для прокачки любого другого жидкого или газообразного агента с заданной температурой.

На фиг. 2 показан вид А со стороны рабочей поверхности устройства, в том случае, когда необходимо направленное воздействие, например, при лечении простатита. Здесь 2 - это полупроводниковые излучатели, например, с различной длиной волны. Излучатели могут быть скомпонованы в плотную матрицу из нескольких десятков светодиодов (кристаллов) или здесь можно разместить один или несколько штук мощных излучателей.

На фиг. 3 приведен вариант устройства, на котором проведена экспериментальная проверка. Здесь те же обозначения, только 7 - это плата, на которой смонтированы излучающие элементы (в эксперименте расположенные рядом красный и инфракрасный излучающие кристаллы) и проводники к блоку питания.

На фиг. 4 приведены экспериментальные кривые зависимости плотности мощности излучения от прямого тока при заполнении насадки воздухом (а), дистиллированной водой (б) и глицерином (в). Как видно из чертежа, при наполнении насадки воздухом уже при 50 мА прямого тока ваттамперная характеристика "насыщается" и далее идет уменьшение излучаемой мощности за счет разогрева кристалла. Дистиллированная вода и глицерин улучшают условия теплоотвода от кристалла и ваттамперная характеристика "насыщается" уже при прямых токах 70 - 80 мА. При этом в соответствии с величинами показателей преломления увеличивается выходная мощность излучения излучателя. В данном техническом решении предусмотрено, что при любых кризисных ситуациях (например, нарушение герметичности насадки) наполняющая жидкость не оказывает вредного влияния на организм человека.

Излучатели предпочтительней выполнять многоволновыми путем размещения на держателе нескольких излучающих кристаллов с различными длинами волн излучения из диапазона от 400 до 1600 нанометров.

В устройстве использованы элементы, выпускаемые промышленностью России.

В качестве излучающих приборов в экспериментальных образцах устройств использованы мощные излучатели ИК-диапазона - диоды АЛ 148, ТОМ120С, светодиоды ТОМ120К, ТОМ 1203, двухволновые диоды ТОМ120Д и другие разработки ГНПП НИИПП. Другой вариант экспериментальных образцов - это размещение излучающих кристаллов из AlGaAs разного состава (различаются длины волн излучения) на платах из фольгированного стеклотекстолита.

Насадка в первых экспериментах представляла собой медицинскую стеклянную пробирку с внешним диаметром 12 - 14 мм. Дальнейшая разработка направлена на использование в качестве материала оптически прозрачного полистирола или АБС пластика, разрешенного к применению в медицинском приборостроении.

Электронная часть устройства, то-есть, блок питания и управления может выполняться как в едином корпусе с насадкой и блоком излучателей, так и отдельным блоком. При этом он может подключаться к сети переменного тока или может быть выполнен автономным с запиткой от батарей или аккумуляторов.

Устройство работает следующим образом. Насадка заполняется выбранной жидкостью и в нее вставляется блок излучателей, герметизирующий насадку от вытекания жидкости. Если предусматривается прокачка другого агента, то к пробке присоединяется змеевик, а к патрубкам пробки насадки подключается источник этого агента. Включение устройства производится вилкой блока питания в розетку сети 220 В, 50 Гц и/или включением кнопки питания автономного источника. При этом "загораются" светодиоды видимого излучения, и устройство готово к работе.

Общие принципы применения устройства для лечения.

В зависимости от назначения в устройстве используются насадки различного диаметра и длины, а также с различным расположением световыводящих окон. После включения устройства насадку вводят в полость (влагалище, прямая кишка, рот и т.д.) и выдерживают ее там в течение времени в соответствии с рекомендациями врача.

Благодаря особенностям устройства - сочетанность различных факторов (использование излучателей с различной длиной волны, температуры и переноса лекарственной информации) и повышенная плотность мощности излучения, - увеличивается терапевтическая эффективность воздействия на глубоко залегающие участки организма. Особенностью предлагаемого технического решения является то, что кроме внутриполостной фототерапии не исключается применение устройства для воздействия на поверхностные патологические очаги и для более эффективного системного воздействия путем неинвазивного чрескожного облучения крови в проекциях пульсовых точек крупных артерий (сонная, лучевая, локтевая, височная, бедренная, подколенная и другие артерии), а также для светорефлексотерапии.

По данному изобретению изготовлены экспериментальные образцы, которые проходят клиническую апробацию и наработку методик лечения заболеваний различной нозологии, в частности, в гинекологии, а также в андрологии для лечения простатитов различного происхождения.

Источники информации
1. Илларионов В.Е. Техника и методики процедур лазерной терапии, Справочник. -М.: 1994.

2. Вилисов А.А., Вилисов Г.Т., Захарова Г.Н., Дамбаев Г.Ц., Загребин Л. В. Применение светоизлучающих диодов в медицине. Электронная промышленность. - 1993, 9, с.98 и 99.

3. Козлов В.И., Буйлин В.А., Лазеротерапия с применением АЛТ "Мустанг". -М.: 1995.

4. Авторское свидетельство СССР N 1143429, 07.03.85.

5. Патент РФ N 2000129, A 61 N 5/06, 23.06.92.

6. Патент РФ N 2014106, A 61 N 5/06, 28.06.91.

7. Патент РФ N 2055609, A 61 N 5/06, 30.06.92.

Изобретение относится к медицинскому приборостроению, в частности к устройствам для светового облучения при фототерапии, и может использоваться для непосредственного облучения патологического очага внутриполостной локализации. Устройство включает прозрачную насадку, размещенные в ней полупроводниковые источники оптического излучения с различной длиной волны. Источники электрически связаны с блоком питания. В качестве наполнителя выбрана среда с показателем преломления, превышающим показатель преломления воздуха. В качестве наполнителя выбирают жидкость, лекарственный раствор. Насадка снабжена входным и выходным патрубками и змеевиком для прокачки жидкости. Внешняя поверхность насадки выполнена эквидистантной внутренней поверхности облучаемой полости. Насадка позволяет повысить терапевтическую эффективность воздействия на глубоко залегающие участки организма. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для светотерапии, включающее оптически прозрачную насадку с наполнителем, в которой размещены полупроводниковые источники оптического излучения, электрически связанные с блоком питания, отличающееся тем, что в качестве наполнителя выбрана среда с показателем преломления, превышающим показатель преломления воздуха. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве наполнителя выбрана жидкость. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в качестве жидкости выбран лекарственный раствор. 4. Устройство по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что указанная насадка снабжена входным и выходным патрубками для прокачки жидкости. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что внутрь насадки введен подсоединенный к патрубкам змеевик для прокачки жидкого или газообразного агента. 6. Устройство по пп. 1 - 5, отличающееся тем, что насадка выполнена с внешней поверхностью, эквидистантной внутренней поверхности облучаемой полости или облучаемого органа.