УСТРОЙСТВО МУЛЬТИСПЕКТРАЛЬНОЙ ЛАМПЫ С ПОЛЫМ КАТОДОМ ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ ФОТОТЕРАПИИ Российский патент 2010 года по МПК A61N5/06 

Известны способы рефлексотерапии [1], показывающие относительно высокую эффективность воздействия на рефлексогенные зоны кожи и биологически активные точки спектральных источников света с линейчатым спектром излучения, основанных на применении газоразрядных ламп.

В качестве источников света используются лампы с полым катодом, применяемые в атомно-абсорбционном анализе.

Лампа с полым катодом представляет собой герметичный цилиндрический баллон, выполненный из молибденового стекла. Внутри располагается полый цилиндрический катод и анод. Баллон наполнен инертным газом (неоном) при давлении в несколько миллиметров ртутного столба.

Выходное окно лампы выполнено из увиолевого стекла, способного пропускать излучение видимого света и ближнего ультрафиолета. Свечение лампы происходит в результате возникновения между анодом и катодом тлеющего разряда в разреженном газе (неоне) и выбивания положительно заряженными ионами газа атомов из катода и возбуждения их.

Возбужденные атомы газа через короткое время возвращаются в свое основное состояние, излучая при этом кванты света (фотоны). Образующийся при этом спектр излучения содержит спектральные линии тех химических элементов, которые присутствуют в поверхностном слое катода.

Для проведения спектральной фототерапии (СФТ) применяется аппаратный комплекс «СПЕКТО-Р» (разработчик и производитель - научно-производственная фирма ООО «КОРТЭК», г.Москва), представляющий собой набор излучателей света (газоразрядных ламп с полым катодом), каждый из которого излучает монохроматический некогерентный линейчатый спектр, в составе которого присутствуют линии испускания атомов определенных химических элементов.

Низкоинтенсивные лампы с полым катодом уже давно применяются в качестве спектральных источников при проведении атомно-абсорбционного анализа. Основные публикации, отражающие разработку таких ламп, относятся к периоду с 1960 по 1970 г. В последующие годы выполненные работы, в основном, посвящались изучению характеристик уже разработанных ламп, и в малой степени совершенствованию их конструкций. Современные конструкции одноэлементных ламп с полым катодом можно рассматривать как завершенный этап в разработке источников света, основанных на разряде с полым катодом и предназначенных для использования в атомно-абсорбционном анализе. Они изготавливаются большим числом фирм для комплектации атомно-абсорбционных спектрофотометров [2]. Некоторые фирмы (Perkin Elmer, Varian, Photron и др.) предлагают мультиспектральные лампы, имеющие в общем спектре аналитические резонансные линии сразу нескольких химических элементов. Однако номенклатура таких ламп ограничена, что обуславливается высокими требованиями к интенсивности выделенного на резонансной линии сигнала, его стабильности, соотношению сигнал/шум, а также сложностью создания сплавных материалов для катода, содержащих одновременно тугоплавкие, легкоплавкие и легколетучие химические элементы.

Известны многоэлементные лампы с полым катодом, в которых катод изготовлен из сплава нескольких металлов, либо из спрессованных в форме катода мелкодисперсных металлических порошков [3] - аналог.

Известен ряд медицинских методик СФТ с использованием мультиспектральных источников света - ламп с полым катодом:

- Способ Рукина воздействия на биологически активные точки (БАТ) при рефлексотерапии дисфункции желчного пузыря, патент № 2252006, приоритет от 25.11.2003 г., зарегистрирован 20.05.2005 г.

- Способ Рукина воздействия на БАТ при рефлексотерапии дисфункции желудка, патент № 2252007, приоритет от 04.02.2004 г., зарегистрирован 20.05.2005 г.

- Способ Рукина воздействия на БАТ при рефлексотерапии щитовидной железы, патент № 2257195, приоритет от 28.10.2003 г., зарегистрирован 27.07.2005 г.

- Способ Рукина воздействия на биологически активные точки при рефлексотерапии дисфункции печени и устройство для его осуществления, патент № 2294736, приоритет от 05.07.2005 г., зарегистрирован 10.03.2007 г.

- Способ купирования вертоброгенных симптомов и синдромов и устройство для его реализации, патент № 2303962, приоритет от 19.01.2006 г., зарегистрирован 27.09.2007 г.

- Способ рефлексотерапии дисфункции толстого кишечника, патент № 2314086, приоритет от 13.02.2006 г., зарегистрирован 10.01.2008 г.

- Способ рефлексотерапии дисфункции тонкого кишечника, патент № 2314087, приоритет от 16.03.2006 г., зарегистрирован 10.01.2008 г.

- Способ рефлексотерапии дисфункции легких и устройство для его реализации, патент № 2299058, приоритет от 14.07.2005 г., зарегистрирован 20.05.2007 г. - прототип.

На основании достаточно большого практического опыта по СФТ по запатентованным методикам авторы могут сформулировать требования к мультиспектральным источникам следующим образом: для СФТ используются все спектральные линии отдельного элемента (для атомно-абсорбционной спектроскопии (ААС) - одна-две, на которых достигается приемлемая чувствительность анализа), для СФТ отношение сигнал/фон спектральной линии достаточно 50 и ниже (в ААС такое отношение неприемлемо из-за потери чувствительности и уменьшения динамического диапазона) и таким образом, амплитуда спектральных линий отдельных элементов в мультиспектральных источниках для СФТ может быть до 50 раз ниже, чем в ЛПК, используемых для ААС.

Мультиспектральные излучатели для СФТ, описанные в приведенных выше патентах и прототипе, изготавливались аналогично [3] на специализированном предприятии с применением прецизионного дорогостоящего оборудования для плавки и прессования в инертной атмосфере и носили «штучный» характер. Трудозатраты и стоимость изготовления затрудняли их широкое распространение.

Таким образом, возникла необходимость создания недорогих мультиспектральных источников излучения. Эта задача была решена предлагаемым устройством.

Предлагается устройство мультиспектральной лампы с полым катодом для спектральной фототерапии, состоящей из анода и катода с цилиндрической полостью, размещенных в герметичном баллоне, наполненном инертным газом и снабженным выходным окном из увиолевого или кварцевого стекла, отличающееся тем, что с целью получения мультиспектрального излучения, часть полого катода заполнена мелкодисперсной смесью, состоящей из электропроводящей основы, солей химических элементов и порошкообразных чистых химических элементов, дающих в совокупности требуемый многоэлементный спектр излучения, при этом массовая доля металлической основы составляет 0,3÷0,8;

при этом вышеуказанная смесь запрессовывается в полость катода, внутренний диаметр которого составляет 4÷5,5 мм, а при прессовании на поверхности порошкообразной массы формируется дополнительная соосная с катодом полость конической формы с углом раствора 90÷120°;

при этом на выходе цилиндрической полости полого катода установлена металлическая диафрагма с цилиндрическим отверстием 1,6÷2,4 мм и высотой 0,5÷2 мм;

при этом диафрагма выполнена из чистого металла или сплава (например, меди и марганца), дающего дополнительные спектральные линии излучения.

Устройство мультиспектрального источника света показано на чертеже, где 1 - колба с инертным газом (Ne); 2 - анод, 3 - полый катод из сплава «ковар»; 4 - диафрагма; 5 - мелкодисперсная смесь металлической основы, солей и чистых элементов; 6 - токоподводящие контакты.

Основное отличие от одноэлементной лампы с полым катодом заключается в конструкции катода. Корпус катода 3 изготовлен из сплава «Ковар» (Со, Ni, Fe) с внутренним диаметром полости 4÷5,5 мм. Однако могут быть использованы и другие материалы.

Диаметр полости 4,0÷5,5 мм обусловлен получением большей эффективной рабочей поверхности, помещенной внутрь смеси. Дополнительно, с целью увеличения площади катодного распыления смесь прессуется в виде воронки с углом раствора конуса 90°÷120°. Следует отметить, что интенсивности линий материала катода (Fe, Со, Ni) в 20÷100 раз меньше, чем в одноэлементных лампах с полым катодом из-за напыления на стенки находящейся внутри катода смеси солей.

Чтобы обеспечить электропроводность прессованных порошков солей необходим электропроводящий, пластичный, ковкообразный металлический наполнитель. В качестве такой основы используются порошкообразные металлы, устойчивые на воздухе (не окисляющиеся) и с числом Бринеля не более 35.

Такими металлами являются олово, висмут, кадмий, алюминий, медь, цинк, серебро, платина, золото.

Однако с алюминием и медью возможны проблемы при вакуумной обработке (окисление на этапе изготовления катода), золото и платина достаточно дороги и, таким образом, наиболее удобными являются олово и висмут.

В эту основу подмешиваются в порошкообразном виде необходимые химические элементы либо в чистом виде, либо в виде солей.

Щелочные элементы, как показала практика, эффективнее вводить в катод в виде хлоридов (NaCl, KCl, LiCl), бром и йод удобно вводить в катод в виде CuBr₂ и СuJ₂.

Интенсивность излучения атомов Se и J (селена и йода) выше при использовании в качестве основы висмута, в то время как для брома (Вr) и щелочных металлов целесообразнее использовать олово.

Процентное содержание основы зависит от физико-химических свойств введенных химических элементов, чтобы обеспечить электропроводность и надежную прессуемость, обычно составляет массовую долю 0,3÷0,8.

Для повышения интенсивности эффективности возбуждения атомов диаметр выходного отверстия полого катода должен быть 2±0,4 мм и он уменьшен до этого размера с помощью диафрагмы 4. Учитывая тот факт, что в некоторых методиках по спектральной фототерапии должно присутствовать спектральное излучение атомов меди и марганца, эта диафрагма может быть изготовлена из сплава меди и марганца. Высота диафрагмы 0,5÷2 мм обеспечивает спектральную интенсивность элементов, входящих в состав диафрагмы, например меди и марганца, на уровне спектральной интенсивности остальных химических элементов, запрессованных с основой в катод.

Примеры устройства некоторых мультиспектральных ламп.

Пример. 1. Спектральный излучатель для СФТ, используемый при дисфункции щитовидной железы (Pt, J, Se, Сu, Mn).

Смесь следующего состава:

Bi - (58±5)% Bi - 0,75 г CuJ₂ - (11±1)% CuJ₂ - 0,3 г Se - (11±1)% или в навесках Se - 0,3 г Pt - (20±2)% Pt - 0,5 г

помещается в агатовую ступку, растирается, перемешивается и по 0,25 г засыпается в коваровые катоды. Катоды помещаются под пресс (АР-2 фирмы JET) и пуансоном с конусообразным наконечником прессуются силой 1,5÷1,8 т. Далее запрессовываются диафрагмы из сплава медь-марганец (50%/50%). Готовые катоды поступают на сборку ламп.

Пример 2. Спектральный излучатель для СФТ, используемый при дисфункции позвоночника (опорно-двигательного аппарата) (Na, К, Са, Mg, Сu, Mn).

Состав смеси:

Sn - (73±7)% Sn - 1,6 г NaCl - (9±1)% NaCl - 0,2 г KCl - (9±1)% или в навесках КСl - 0,2 г CaCl₂ - (4,5±0,5)% CaCl₂ - 0,1 г MgCl₂ - (4,5±0,5)% MgCl₂ - 0,1 г

Навески помещаются в агатовую ступку, растираются, перемешиваются и смесь по 0,25 г засыпается в коваровые катоды. В этом мультиспектральном источнике излучения все металлы используются в виде хлоридов, а электропроводящим наполнителем является олово. Прессование проводится аналогично описанному в примере 1 с диафрагмой из сплава медь-марганец.

Пример 3. Спектральный излучатель для СФТ, применяемый при лечении нервной системы (Li, Br).

Состав смеси:

Sn - (58±5)% Sn - 2,2 г СuВr₂ - (21±2)% или в навесках CuBr₂ - 0,8 г LiCI - (21±1)% LiCl - 0,8 г

Последовательность изготовления катода аналогична описанной в примере 1 и отличается только тем, что диафрагма изготовлена из сплава «Ковар».

Таким образом, как показала практика, предложенное устройство позволило создать недорогой и надежный мультиспектральный источник излучения для СФТ.

Источники информации

1. Рукин Е.М. Спектральная светотерапия. //Рефлексотерапия. 2004, № 2 (9), с.35.

2. Баранов С.В. Спектральные лампы для атомно-абсорбционной спектроскопии.//Журнал прикладной спектроскопии. 1982, т.XXXVI, вып.3, с.357.

3. Славин В. Атомно-абсорбционная спектроскопия. Л., Химия, 1971, с.29-31 - аналог.

4. Способ рефлексотерапии при дисфункции легких и устройство его реализации, патент № 2299058, приоритет от 14.07.2005 г., зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 20.05.2007 г. - прототип.

Устройство относится к области медицины. Устройство состоит из анода и катода с цилиндрической полостью, размещенных в герметичном баллоне, наполненном инертным газом и снабженным выходным окном из увиолевого или кварцевого стекла. При этом часть полого катода заполнена мелкодисперсной смесью, состоящей из порошкообразной металлической основы, порошкообразных солей химических элементов и порошкообразных чистых химических элементов, дающих в совокупности многоэлементный спектр излучения требуемых элементов. Причем массовая доля металлической основы составляет 0,3÷0,8. Применение данного устройства обеспечивает получение мультиспектрального излучения, что позволяет повысить эффективность проводимой терапии при различных заболеваниях. 6 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство мультиспектральной лампы с полым катодом для спектральной фототерапии (СФТ), состоящая из анода и катода с цилиндрической полостью, размещенных в герметичном баллоне, наполненном инертным газом и снабженным выходным окном из увиолевого или кварцевого стекла, отличающееся тем, что часть полого катода заполнена мелкодисперсной смесью, состоящей из порошкообразной металлической основы, порошкообразных солей химических элементов и порошкообразных чистых химических элементов, дающих в совокупности многоэлементный спектр излучения требуемых элементов, при этом массовая доля металлической основы составляет 0,3÷0,8.

2. Устройство мультиспектральной лампы с полым катодом для СФТ по п.1, отличающееся тем, что прессование мелкодисперсной смеси проводится непосредственно в полости полого катода, внутренний диаметр которого составляет 4÷5,5 мм, при этом на поверхности порошкообразной массы формируется соосная с катодом дополнительная полость конической формы с углом раствора 90÷120°.

3. Устройство мультиспектральной лампы с полым катодом для СФТ по п.1, отличающееся тем, на выходе цилиндрической полости катода установлена металлическая диафрагма с цилиндрическим отверстием 1,6÷2,4 мм и высотой 0,5÷2 мм.

4. Устройство мультиспектральной лампы с полым катодом для СФТ по п.3, отличающееся тем, что диафрагма выполнена из чистого металла катода или сплава требуемых дополнительных химических элементов.

5. Устройство мультиспектралыюй лампы с полым катодом для СФТ по п.1, отличающееся тем, что при дисфункции щитовидной железы в катод прессуется смесь в составе:
CuJ₂ - (11±1)%
Se - (11±1)%
Pt - (20±2)%
Bi - (58±5)% - наполнитель
и диафрагма из сплава медь-марганец.

6. Устройство мультиспектральной лампы с полым катодом для СФТ по п.1, отличающееся тем, что при дисфункции позвоночника в катод прессуется смесь в составе:
NaCl - (9±1)%
КСl - (9±1)%
CaCl₂ - (4,5±0,5)%
MgCl₂ - (4,5±0,5)%
Sn - (73±7)% - наполнитель
и диафрагма из сплава медь-марганец.

7. Устройство мультиспектральной лампы с полым катодом для СФТ по п.1, отличающееся тем, что при дисфункции нервной системы в катод прессуется смесь в составе:
CuBr₂ - (21±2)%
LiCl - (21±1)%
Sn - (58±5)% - наполнитель
и диафрагма из сплава «Ковар».