Система управляемой модуляции светового излучения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне посредством газоразрядной трубки, предназначенная для терапевтического воздействия Российский патент 2021 года по МПК A61N5/08 

Область техники

Изобретение относится к области медицины и ветеринарии, и может быть использовано, в частности, в качестве терапевтического инструмента, предназначенного для лечения заболеваний, вызываемых патогенными микроорганизмами, а также может применяться как исследовательское оборудование, ориентированное на изучение влияния модулированного излучения ультрафиолетового и инфракрасного диапазона, на клетки микроорганизмов, с целью их разрушения, без нанесения вреда клеткам организма человека и животных, и последующего применения полученного эффекта в медицине.

Изобретение также может использоваться и для эффективного и безвредного обеззараживания помещений и мест постоянного нахождения человека/животных, без вреда для его здоровья, что способствует уменьшению рисков вирусного, бактериального и прочего инфицирования.

Уровень техники

Известно светолечебное устройство ультрафиолетово-инфракрасного облучения, в состав которого входят первый источник излучения, выполненный как газоразрядная ртутная лампа с колбой из кварцевого стекла, и закрепленная в центре отражателя из оксидированного алюминия, и второй источник инфракрасного излучения (патент РФ №2492883).

В основу принципа работы устройства заложен эффект воспроизводства основного, необходимого для человека спектра излучения солнца - от длинноволнового ультрафиолетового до теплового инфракрасного диапазонов.

Особенностью исполнения является, заявленный разработчиком, максимальный эффект излучения в биологически активном диапазоне УФ-В (UVB) и исключение вредных воздействий, приводящих к фотостарению кожи и канцерогенезу, составляющих ультрафиолетового излучения диапазона УФ-А (UVA). Однако, конструкция данного устройства очень схожа с конструкцией кварцевой лампы, дополненной источником инфракрасного излучения, без генератора, предназначенного для генерации частотно модулированных сигналов, что не обеспечивает избирательного ингибирующего воздействия на патогенные микроорганизмы. Это снижает эффективность терапевтического эффекта в случае инфекционных заболеваний, в том числе, вирусных.

Известно устройство, предназначенное для реализации способа неинвазивной полихроматической световой импульсной терапии (патент РФ №2556608). Устройство состоит из импульсного источника света и светофильтра. Как видно из текста описания изобретения, устройство работает в диапазоне частот импульсного источника питания от 1 до 35 Гц., а так же используется диапазон светового облучения от 300-1500нм. Есть, также, необходимость непрерывного механического сдавливания.

Указанное устройство не может быть настроено на конкретную частоту, приводящую к гибели определенных патогенных микроорганизмов.

Раскрытие сущности изобретения

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании эффективного устройства для деактивации (уничтожения) патогенных микроорганизмов, без нанесения ощутимого вреда организму человека/животного, с целью минимизации негативного влияния патогенной микрофлоры на здоровье человека/животного.

Под патогенными микроорганизмами в данном изобретении понимаются бактерии, споры грибов, вирусы и т.п.

Технический результат заключается в повышении эффективности и безопасности воздействия, что достигается импульсным характером и частотной модуляцией облучения, параметры которой зависят от данных, поступающих с датчиков, и заданных частот, соответствующих частотам, при которых происходит подавление жизнедеятельности патогенных микроорганизмов, а также применением безопасного диапазона излучения в инфракрасном и ультрафиолетовом спектре световых волн.

Указанный технический результат достигается тем, что система управляемой модуляции светового излучения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне посредством газоразрядной трубки, предназначенная для терапевтического воздействия, содержит газоразрядную трубку с подключенными к выводам анода и катода линиям питания, блок генерациии детектирования высоковольтного напряжения с датчиками регистрации напряжения, тока и сопротивления, микроконтроллер, компьютерное устройство, при этом блок генерации высоковольтного напряжения соединен с газоразрядной трубкой и микроконтроллером, который подключен к компьютерному устройству. Компьютерное устройство имеет доступ к базе данных спектров собственных частот колебаний патогенных микроорганизмов, которая может быть записана непосредственно в память компьютерного устройства или в устройство памяти, к которому у компьютерного устройства есть доступ.

Посредством контроля уровней потребления и сопротивления работы газоразрядной трубки в системе реализована обратная связь.

Благодаря наличию обратной связи и микроконтроллеру с программируемым спектром частот, соответствующих спектру частот патогенных микроорганизмов, достигается возможность резонансного воздействия, инактивации (или даже уничтожения) конкретных вирусов. При этом воздействие, которому одновременно подвергаются и здоровые клетки организма человека или животного, является для них безопасным.

Микроконтроллер позволяет управлять генерацией последовательности электрических сигналов, с обратной связью, базирующихся на предопределённой последовательности частот с заданными характеристиками скважности, амплитуды и типа генерируемой волны, обеспечивающие непрерываемый эффект воздействия.

Резонансное воздействие повышает эффективность и безопасность терапии. Безопасность и эффективность воздействия также обусловлена импульсным характером излучения.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена схема устройства.

На фиг. 2 представлена графическая схема наложения импульсов (возможные варианты).

На фиг. 3 - фиг.8 представлены фотографии, иллюстрирующие состояние стоп больных людей до лечения (фиг. 3, 5, 7) и после лечения с помощью системы управляемой модуляции светового излучения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне посредством газоразрядной трубки (фиг. 4, 6, 8).

Осуществление изобретения

Система управляемой модуляции светового излучения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне посредством газоразрядной трубки состоит из газоразрядной трубки 1 с подключенными к выводам анода и катода линиям питания, блока2генерации и детектирования высоковольтного напряжения посредством повышающего трансформатора с датчиками регистрации напряжения, тока и сопротивления, микроконтроллера 3, компьютерного устройства 4, при этом блок 2 генерациии детектирования высоковольтного напряжения соединен с газоразрядной трубкой 1 и микроконтроллером3. Микроконтроллер 3 подключен к компьютерному устройству 4. Компьютерное устройство 4 имеет доступ к базе данных спектров частот патогенных микроорганизмов. В состав системы может входить устройство памяти с записанной в нем БД спектров собственных частот колебаний патогенных микроорганизмов. Указанное устройство памяти соединено с компьютерным устройством, либо входит в состав компьютерного устройства.

Газоразрядная трубка 1 наполнена смесью инертных газов, в пропорциях, обеспечивающих генерацию излучения в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне.

Блок генерации и детектирования 2 состоит из амперметра и вольтметра, подключенного по классической схеме, а также модуля повышения напряжения, например повышающего трансформатора, с параметрами сигналов, аналогичными задаваемым микроконтроллером 3 с соответствующим коэффициентом усиления.

Микроконтроллер 3предназначен для генерации модулирующих сигналов и их контроля на основании получаемых данных с датчиков системы, находящихся в блоке генерации и детектирования высоковольтного напряжения 2.

В качестве компьютерного устройства 4 может использоваться, например персональный компьютер.

Компьютерное устройство 4 предназначено для программирования режимов работы микроконтроллера 3, согласно характеристикам частот конкретных патогенных микроорганизмов, а также, для установки, контроля и обслуживания параметров работы датчиков и высоковольтных частей устройства.

Модуляция светового излучения с помощью электрических импульсов осуществляется в соответствии с алгоритмом, основанном на принципе параллельно-последовательных чередований электрических импульсов с определенными частотно-амплитудными характеристиками и скважностью, которые в свою очередь контролируются каналом обратной связи и корректируются на основании этих данных. Генерация электрических импульсов нужной частоты и скважности задается микропрограммой с учетом информации из базы данных, содержащей спектры собственных частот колебаний патогенных микроорганизмов.

При этом последовательность частот, амплитуды и скважности, задаваемой микроконтроллером 3, представляет собой систему наложения двух составляющих частот из списка базы данных, подобранных в соответствии с требуемым терапевтическим воздействием, и генерируемых блоком генерации и детектирования высоковольтного напряжения 4, состоящим из устройств контроля тока и сопротивления на выходе блока, после повышающего трансформатора, и устройства контроля напряжения на входе повышающего трансформатора, который регулирует выдаваемый ток на газоразрядную трубку системы.

Модуляцию светового излучения осуществляют на каждом этапе работы системы, путем наложения двух исходных частот друг на друга и создания импульсного потока, с величиной тока, прямо пропорциональной его частоте, задаваемой микроконтроллером 3, посредством обратной связи, с учетом получаемых в процессе генерации импульсов данных, по току, сопротивлению и напряжению, на базе заложенных алгоритмов.

Импульсный (пульсирующий) ток определенной частоты и мощности, в отличие от постоянных токов такой же мощности, может быть менее опасен. Это же правило действительно и для оптических величин. Поэтому, используется импульсный принцип инфракрасного или ультрафиолетового электромагнитного излучения. Согласно проведенным анализам, диапазон частот генерации импульсов, подаваемых на газоразрядную трубку 1,должен находиться в пределах от 7.000 Гц до 1.000.000 Гц, а величина тока от 100 мА до 400 мА. При этом, чем выше частота, тем выше уровень импульсного тока, протекающего через электроды газоразрядной трубки. Мощность источника излучения регулируется скважностью импульсов, находящейся в пределах от 20% до 60%.

Указанные значения могут быть получены следующим образом:

1. соотношение величины генерируемого тока к его частоте рассчитывается по формуле:

Где:

Fdb - значение частоты получаемое из базы данных, Fmax - максимальное значение генерируемой частоты, равное 1.000.000 Гц., Fmin - минимальное значение генерируемой частоты, равное 7.000 Гц., Imax - Максимально значение генерируемого тока, равное 400 мА., Imin - Минимально значение генерируемого тока, равное 100 мА.

Таким образом, можно сказать, что в формуле присутствует коэффициент градации частоты:

равный 3310 Гц.

2. уровень тока определяется электрической схемой измерения тока и применяется для контроля уровня тока на соответствие задаваемым параметрам, в соответствии с вышеприведенной формулой.

3. для расчета величины сопротивления газоразрядной трубки можно применить закон Ома, U=IR мы получаем следующее:

Где U - уровень напряжения, получаемый посредством классической схемы измерения напряжения на электродах газоразрядной трубки, а I - уровень тока, протекающего через электроды газоразрядной трубки.

Известно, что внешнее электромагнитное воздействие, с соответствующими частотными характеристиками, может привести к резонансу клеточной мембраны с последующим разрушением самой мембраны вследствие этого воздействия и гибели клетки. При этом непродолжительное и импульсное воздействие электромагнитного излучения на сложные многоклеточные организмы, при определенных условиях, не представляет губительного воздействия на клетки этого организма. К таким организмам, естественно, относятся и человек, и животные.

Таким образом, данная система позволяет спровоцировать нарушения функционирования клеточной мембраны вирусов и бактерий и привести к неизменной гибели последних, без особого негативного влияния на клетки человека или животных.

Устройство работает следующим образом.

Определяют возбудителя болезни. Из базы данных, содержащей собственные частоты колебаний патогенных микроорганизмов, считывают собственные частоты колебаний выявленного возбудителя болезни. Соответствующая база данных может храниться как в памяти персонального компьютера, так и на отдельном устройстве.

На основании полученных данных программируют с помощью компьютерного устройства 4 микроконтроллер 3. Микропрограмма на основе информации из базы данных задает алгоритм генерации электрических импульсов соответствующей частоты и скважности.

В основе алгоритма лежит принцип параллельно-последовательных чередований электрических импульсов с определенными частотно-амплитудными характеристиками и скважностью, которые в свою очередь контролируются каналом обратной связи и корректируются на основании этих данных. Происходит наложение двух исходных частот друг на друга (фиг. 2) определенным образом, в результате чего создается импульсный колебательный поток с величиной тока, прямо пропорциональной его частоте, задаваемой микроконтроллером3, посредством обратной связи, с учетом получаемых в процессе генерации импульсов данных, по току, сопротивлению и напряжению.

Модуляция, осуществляемая на каждом этапе работы устройства, индивидуальна, и определяется согласно задаваемым наборам исходных данных.

Для уничтожения патогенной микрофлоры в помещениях, устройство располагают в этом помещении и запускают заранее выбранный и настроенный режим воздействия, при этом учитываются не только частота и длительность воздействия, но и интенсивность, что определяется мощностью излучения (при необходимости).

Для воздействия на патогенную микрофлору в организме человека или животных достаточно, в процессе излучения, последним находится в области воздействия излучения, на расстоянии от 1 до 6 метров, при этом, человеку рекомендуется не иметь на себе прикрывающей область воздействия одежды, либо, использовать ткани по структуре обеспечивающие достаточное прохождение световых лучей и только из 100% хлопка.

Оптимальный с точки зрения терапевтического воздействия диапазон частот генерации импульсов, подаваемых на газоразрядную трубку 1, находится в пределах от 7.000 Гц до 1.000.000 Гц, а величина тока от 100 мА до 400 мА. При этом, чем выше частота, тем выше уровень импульсного тока, протекающего через электроды газоразрядной трубки. Мощность источника излучения регулируется скважностью импульсов, находящейся в пределах от 20% до 60%.

Благодаря наличию в системе обратной связи между газоразрядной трубкой, излучающей электромагнитные волны специфического диапазона, находящиеся в пределах 736-786 нм для трубки ближнего инфракрасного диапазона и 250-400 нм для трубки среднего и ближнего длинноволнового ультрафиолетового диапазона, и схемой управления, основанной на программируемом микроконтроллере, а также алгоритмов работы самого микроконтроллера, задаваемых компьютерным устройством, достигается эффект губительного воздействия на патогенные микроорганизмы без особого вреда для клеток организма человека и животных.

Эффективность изобретения подтверждают результаты испытаний, проведенных на добровольцах с различными проблемами здоровья. Примеры этих результатов, приведенные ниже, подтверждают большую вероятность практического применения заявленного изобретения при лечении заболеваний, вызываемых патогенной микрофлорой, без ощутимого негативного эффекта нарушения нормального функционирования процессов клеточного метаболизма здоровых клеток системы.

Пример первый.

Доброволец - женщина около 50 лет, артрит левой стопы, воспаление четко просматривается на термограмме, выполненной инфракрасным термоскопом.

Состояние стопы до воздействия показано на фиг. 3, по словам добровольца, присутствуют болевые ощущения!

Состояние стопы через 40 минут после облучения с помощью заявленной системы лампой, включающей, в том числе инфракрасный спектр излучения, показано на фиг. 4.

По словам добровольца, болевые ощущения значительно уменьшились. Она смогла опираться на больную стопу!

Пример второй.

Доброволец - мальчик, 9 лет, спортсмен, микоз обеих стоп различной интенсивности. С согласия родителей, было проведено воздействие модулированным излучением при помощи газоразрядной лампы, включающей, в том числе инфракрасный спектр излучения.

Состояние стоп до воздействия показано на фиг. 5.

Состояние стоп после недельного курса воздействия заявленной системой показано на фиг. 6.

Ребенок чувствует себя удовлетворительно уже более 2 лет. О рецидиве заболевания не сообщалось.

Пример третий.

Доброволец - девочка 12 лет, папилломы, бородавки,

На наблюдении у врачей более двух лет. До начала проведения процедур, два раза в год, делали кератолиз, при помощи салициловой и трихлоруксусной кислоты. Со слов родителей, ощутимые улучшения не наблюдались.

С согласия родителей было проведено воздействие модулированным излучением при помощи газоразрядной лампы, включающей, в том числе ультрафиолетовый спектр излучения на протяжении двух недель.

Состояние стопы до начала воздействия с помощью заявленной системы показано на фиг. 7.

Состояние стопы спустя две недели видно на фиг. 8.

По прошествии 3 месяцев, рецидив заболевания не наблюдается, девочка чувствует себя удовлетворительно, состояние стабильное.

Таким образом, данное изобретение является эффективным средством в борьбе против большого спектра вирусов и бактерий, способных спровоцировать тяжелые заболевания человеческого организма.

Изобретение относится к медицинской технике. Система управляемой модуляции светового излучения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне посредством газоразрядной трубки предназначена для терапевтического воздействия путем деактивации патогенных микроорганизмов. Система включает газоразрядную трубку с подключенными к выводам анода и катода линиями питания, блок генерации и детектирования высоковольтного напряжения с датчиками регистрации напряжения, тока и сопротивления, микроконтроллер, для генерации модулирующих сигналов и их контроля на основании данных, получаемых с датчиков блока генерации и детектирования высоковольтного напряжения, а также компьютерное устройство. Блок генерации высоковольтного напряжения соединен с газоразрядной трубкой и микроконтроллером, который подключен к компьютерному устройству. Компьютерное устройство имеет доступ к базе данных, содержащей спектр собственных частот колебаний патогенных микроорганизмов. Частота модулирующих сигналов соответствует спектру собственных частот колебаний патогенных микроорганизмов. Достигается повышение эффективности и безопасности воздействия за счет импульсного характера и частотной модуляции облучения, параметры которой зависят от данных, поступающих с датчиков, и заданных частот, соответствующих частотам, при которых происходит подавление жизнедеятельности патогенных микроорганизмов, а также применения безопасного диапазона излучения в инфракрасном и ультрафиолетовом спектре световых волн. 2 з.п. ф-лы, 8 ил., 3 пр.

1. Система управляемой модуляции светового излучения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне посредством газоразрядной трубки, предназначенная для терапевтического воздействия путем деактивации патогенных микроорганизмов, включающая газоразрядную трубку с подключенными к выводам анода и катода линиями питания, отличающаяся тем, что содержит блок генерации и детектирования высоковольтного напряжения с датчиками регистрации напряжения, тока и сопротивления, микроконтроллер, предназначенный для генерации модулирующих сигналов и их контроля на основании данных, получаемых с датчиков блока генерации и детектирования высоковольтного напряжения, компьютерное устройство, при этом блок генерации высоковольтного напряжения соединен с газоразрядной трубкой и микроконтроллером, который подключен к компьютерному устройству, имеющему доступ к базе данных, содержащей спектр собственных частот колебаний патогенных микроорганизмов, причем частота модулирующих сигналов соответствует спектру собственных частот колебаний патогенных микроорганизмов.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок генерации и детектирования состоит из повышающего трансформатора, устройств контроля тока и сопротивления, устройства контроля напряжения, при этом устройства контроля тока и сопротивления подключены на выходе блока после повышающего трансформатора, а устройство контроля напряжения подключено на входе повышающего трансформатора.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в состав системы дополнительно входит устройство памяти с записанной в нем базой данных спектров собственных частот колебаний патогенных микроорганизмов, которое соединено с компьютерным устройством.