УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО ОБЛУЧЕНИЯ КРОВИ Российский патент 2024 года по МПК A61N5/67 

1. Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для управления параметрами лазерного луча при внутривенном облучения крови.

Исследования влияния лазерного излучения на крове проводились во второй половине двадцатого века. В 80-е годы серийно производились аппараты АЛОК, применение которых показало эффективность данного способа при лечении ряда заболеваний.

В приборе АЛОК были применены газовые лазеры, имеющие одномодовый режим работы. Опыты с заменой излучающего элемента на полупроводниковый (многомодовый) лазер показали существенное снижение лечебного эффекта.

Деградация научных исследований и производственных предприятий 90-х привели к выводу данного вопроса за пределы актуальных направлений исследований и применений.

Сегодня интерес к технологии внутривенного облучения крови возобновляется. На современном уровне науки и техники представляет интерес получение инструментов для внутривенного облучения крови, обладающих широкими возможностями по управлению параметрами излучения.

Особенностью одномодного лазерного излучателя является отсутствие возможности управления интенсивностью излучения. Для выполнения процедур необходимо иметь возможность управления временными и энергетическими параметрами излучения в точке облучения крови.

2. Уровень техники

Известно устройство для внутривенного облучения крови, содержащее иглу с введенным в нее световодом, который соединен с лазером (RU 2058166 C1, опубл. 20.04.1996). Игла насажена на наконечник прозрачного цилиндра из материала типа пластмассы.

К недостаткам известного устройства можно отнести жесткую фиксацию световода относительно оптической системы, что не позволяет его стерилизовать. Кроме того, используемая оптическая система слишком сложна и дорога.

Известно устройство для внутривенного облучения крови, которое является ближайшим аналогом заявленного устройства, позволяющее снизить травматичность процедуры, уменьшить себестоимость световода и всего устройства, а также повысить эффективность лечения за счет повышения стабильности выходного излучения (RU 2252048 С1, опублик. 20.05.2005). Устройство для внутривенного лазерного облучения крови состоит из двух частей, выполненных с возможностью соединения/разъединения, первая часть содержит короткий гибкий световод, держатель иглы, жестко укрепленный на световоде в окрестности первого его конца, иглу, соединенную с указанным держателем с возможностью аксиального смещения относительно него и размещенного в игле первого конца световода, а также пластмассовый наконечник, коаксиально надетый на второй конец световода и жестко скрепленный с ним, вторая часть устройства содержит излучающую головку полупроводникового лазера и скрепленный с ней фиксатор, предназначенный для соединения и фиксации с указанным наконечником, при этом фиксатор выполнен в виде полого разъема-защелки, первый торец которого пристыкован к излучающей головке и имеет отверстие в центре, соосно с которым размещено тело свечения полупроводникового лазера, противоположный торец фиксатора выполнен в виде гибкой упругой пластины с круглым отверстием в центре для введения наконечника, наконечник имеет кольцевой выступ на боковой поверхности с диаметром, большим, чем диаметр указанного круглого отверстия в указанной пластине, причем кольцевой выступ разделяет наконечник на направляющую и хвостовую части, направляющая часть выполнена в форме усеченного конуса и с выемкой перед кольцевым выступом для фиксации наконечника в указанном круглом отверстии указанной пластины, при этом на торце направляющей части наконечника выполнен выступ для центрировки и фиксации конца световода при размещении данного выступа в отверстии первого торца, а длина направляющей части между указанным и кольцевым выступами равна расстоянию между внутренней поверхностью первого торца и внешней поверхностью противоположного торца фиксатора.

Предпочтительно, чтобы световод имел длину 15-25 см, угол между образующей усеченного конуса и его осью равен 0,5-1,0 град., а выступ для центрировки и фиксации конца световода был бы выполнен закругленным или коническим.

Данное устройство выбрано в качестве прототипа.

К недостаткам прототипа можно отнести сложность управления интенсивностью излучения и невозможность управления временными параметрами излучения.

На практике на интенсивность излучения в небольших пределах можно влиять подбором материала и длины световода, что удорожает и усложняет процедуры настройки прибора к применению и исключает возможность оперативной корректировки параметров облучения во время сеанса.

Целью изобретения является обеспечение возможности оперативного автоматизированного управления параметрами воздействующего излучения при лазерном облучении крови.

3. Раскрытие сущности изобретения

Поставленная цель достигается следующим образом.

Лазерный луч, сгенерированный одномодовым лазером, до входа в световод подвергается регулировке по интенсивности и время-импульсной модуляции.

В качестве аттенюатора лазерного излучения предлагается использовать диафрагму. Значение интенсивности изменяется дискретно с заданным шагом за счет использования в качестве диафрагмы отверстий различного диаметра.

В качестве импульсного модулятора лазерного излучения предлагается использовать обтюратор в виде вращающегося непрозрачного диска с секторными прорезями.

4. Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - Схема Устройства для лазерного облучения крови. Показаны основные элементы устройства и связи между ними.

Фиг. 2 - Схема работы диафрагмы. Показаны лазерный луч до и после диска 3.

Фиг. 3 - Внешний вид экспериментального образца Устройства для лазерного облучения крови.

5 Осуществление изобретения

Устройство содержит:

- одномодовый лазерный излучатель 1,

- световод с иглой 2,

- диск с набором калиброванных отверстий 3,

- диск-обтюратор 4,

- шаговый двигатель 5,

- шаговый двигатель 6,

- блок управления 7,

- монитор 8,

- панель управления 9,

- блок питания 10.

Функциональная схема Устройства для лазерного облучения крови представлена на фиг. 1.

Одномодовый лазерный излучатель 1 представляет собой устройство, предназначенное для формирования стабильного оптического колебания с заданной длиной волны. Используется для формирования лазерного луча, спектр которого имеет одну моду.

Световод с иглой 2 представляет собой устройство, доставляющее лазерное излучение к точке приложения воздействия.

Диск с набором калиброванных отверстий 3 представляет собой непрозрачный диск с отверстием в центре для крепления на валу двигателя и группой отверстий с калиброванными диаметрами, расположенных на равном расстоянии r от центра и одинаковом угловом расстоянии друг от друга. Используется для дозированного пропускания лазерного излучения.

Диск-обтюратор 4 представляет собой непрозрачный диск с отверстием в центре для крепления на валу двигателя и группой секторных отверстий с калиброванным угловым размером, расположенных на равном угловом расстоянии друг от друга. Используется для время-импульсной модуляции лазерного луча.

Шаговый двигатель 5 представляет собой устройство, обеспечивающее вращение диска с набором калиброванных отверстий 3. Угловой шаг двигателя 5 пропорционален угловому расстоянию между калиброванными отверстиями.

Шаговый двигатель 6 представляет собой устройство, обеспечивающее вращение диска-обтюратора 4.

Блок управления 7 представляет электронный модуль, управляющий работой шаговых двигателей 5 и 6, а также одномодового лазерного излучателя 1.

Монитор 8 представляет собой устройство, отображающее директивные и текущие значения параметров устройства.

Панель управления 9 представляет собой клавиатуру, предназначенную для ввода оператором директивных значений параметров устройства.

Используется для управления мощностью и временными параметрами лазерного излучения, подводимого в точку воздействия.

Блок питания 10 представляет собой устройство для формирования набора напряжений, необходимых для питания элементов устройства. Используется для энергопитания одномодового лазерного излучателя 1, шаговых двигателей 5 и 6, блока управления 7, монитора 8 и панели управления 9.

Достижение заявленных технических результатов при реализации Устройства для лазерного облучения крови обеспечивается нижеперечисленными существенными признаками.

Одномодовый лазерный_излучатель 1 размещается горизонтально на оптической скамье соосно со входом световода с иглой 2 (фиг. 1). Между выходом одномодового лазерного излучателя 1 и входом световода с иглой 2 размещают последовательно диск с набором калиброванных отверстий 3 и диск-обтюратор 4 таким образом, чтобы диски перпендикулярно перекрывали траекторию лазерного луча. Диски 3 и 4 центрально закреплены на валах шаговых двигателей 5 и 6 соответственно. Расстояние от центра диска с набором калиброванных отверстий 3 до траектории лазерного луча равно г. Блок питания 10 через блок управления 7 подключен к питающим входам одномодового лазерного излучателя 1, шагового двигателя 5, шагового двигателя 6 и монитора 8. Информационный выход блока управления 7 подключен ко входу монитора 8, информационный вход блока управления 7 подключен к выходу панели управления 9.

Устройство для лазерного облучения крови работает следующим образом.

Блок питания 10 формирует напряжение питания, которое поступает через Блок управления 7 на одномодовый лазерный излучатель 1, который генерирует лазерное излучение. Параметры излучения определяются конструкцией и рабочим телом лазера. Излученный лазерный луч поступает на вход световода с иглой 2 через отверстия в дисках 3 и 4. Требуемое калибровочное отверстие диска с набором калиброванных отверстий 3 совмещается с траекторией лазерного луча путем поворота диска шаговым двигателем 5, управляемым выходными сигналами блока управления 7. Номер калибровочного отверстия задается оператором с панели управления 9. Часть лазерного излучения проходит через диафрагму (калибровочное отверстие), а остальная - отражается и рассеивается (фиг. 2).

Диск-обтюратор 4 вращается шаговым двигателем 6 с заданной оператором скоростью. Диск-обтюратор 4 может содержать одно или более отверстий. Форма и число отверстий определяют скважность потока импульсов, скорость вращения влияет на длительность и период следования импульсов. Особенностью прибора для лазерного облучения крови является недопустимость механических колебаний, которые могут привести к невыполнению высоких требования к стабильности лазерного излучения. Для предотвращения резонансного воздействия на прибор вращающегося диска-обтюратора 4 сигнал управления шаговым двигателем 6 имеет специальную структуру, обеспечивающую широкий частотный спектр.

Заданные значения параметров режима работы Устройства для лазерного облучения крови вводятся оператором с панели управления 9 и отображаются на мониторе 8.

Настроенное Устройство для лазерного облучения крови позволяет дозированно с заданными параметрами подавать лазерное излучение в точку приложения воздействия.

Таким образом, цель изобретения достигнута.

Стендовая проверка работоспособности заявленного устройства подтвердила его способность решать поставленную задачу. При реализации стенда в качестве его элементов использованы:

- одномодовый лазерный излучатель 1 - гелий-неоновый лазер ЛГН-100,

- световод с иглой 2 - КИВЛ-01,

- диск с набором калиброванных отверстий 3 - Э06629,

- диск-обтюратор 4 - Э06617,

- шаговый двигатель 5 - FL20STH30-0604A,

- шаговый двигатель 6 - АМ0820,

- блок управления 7 - Mikroe-1159,

- монитор 8 - Mikroe-1159,

- панель управления 9 - AK103-В,

- блок питания 10 - ТМР 30252С.

Внешний вид экспериментального образца Устройства для лазерного облучения крови приведен на фиг. 3.

Экспериментальный образец Устройства для лазерного облучения крови позволяет выполнить комплекс работ по настройке параметров излучения и провести тренировочные занятия с планируемым для проведения испытаний персоналом.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для управления параметрами лазерного луча при внутривенном облучения крови. Устройство для лазерного облучения крови содержит одномодовый лазерный излучатель, световод с иглой, блок питания, диск с набором калиброванных отверстий различного диаметра, диск-обтюратор, первый шаговый двигатель, выполненный с возможностью вращения диска-обтюратора с заданной оператором скоростью, второй шаговый двигатель, выполненный с возможностью поворота указанного диска с набором калиброванных отверстий для совмещения задаваемого оператором калибровочного отверстия с траекторией лазерного луча, блок управления, монитор, панель управления. Одномодовый лазерный излучатель размещен горизонтально соосно со входом световода с иглой. Между выходом одномодового лазерного излучателя и входом световода с иглой размещены перпендикулярно траектории лазерного луча последовательно диск-обтюратор, закрепленный на оси первого шагового двигателя, и закрепленный на оси второго шагового двигателя диск с набором калиброванных отверстий различного диаметра, представляющий собой непрозрачный диск с центральным отверстием для крепления на валу двигателя и группой калиброванных отверстий различного диаметра, расположенных на равном расстоянии r от центра и одинаковом угловом расстоянии друг от друга. Расстояние от центра диска с набором калиброванных отверстий до траектории лазерного луча равно r. Блок питания через блок управления подключен к питающим входам одномодового лазерного излучателя, первого шагового двигателя, второго шагового двигателя и монитора. Информационный выход блока управления подключен ко входу монитора. Информационный вход блока управления подключен к выходу панели управления. Изобретение обеспечивает возможность оперативного автоматизированного управления параметрами воздействующего излучения при лазерном облучении крови. 3 ил.

Устройство для лазерного облучения крови, содержащее одномодовый лазерный излучатель, световод с иглой, блок питания, отличающееся тем, что дополнительно содержит диск с набором калиброванных отверстий различного диаметра, диск-обтюратор, первый шаговый двигатель, выполненный с возможностью вращения диска-обтюратора с заданной оператором скоростью, второй шаговый двигатель, выполненный с возможностью поворота указанного диска с набором калиброванных отверстий для совмещения задаваемого оператором калибровочного отверстия с траекторией лазерного луча, блок управления, монитор, панель управления, при этом одномодовый лазерный излучатель размещен горизонтально соосно со входом световода с иглой, между выходом одномодового лазерного излучателя и входом световода с иглой размещены перпендикулярно траектории лазерного луча последовательно диск-обтюратор, закрепленный на оси первого шагового двигателя, и закрепленный на оси второго шагового двигателя диск с набором калиброванных отверстий различного диаметра, представляющий собой непрозрачный диск с центральным отверстием для крепления на валу двигателя и группой калиброванных отверстий различного диаметра, расположенных на равном расстоянии r от центра и одинаковом угловом расстоянии друг от друга, расстояние от центра диска с набором калиброванных отверстий до траектории лазерного луча равно r, блок питания через блок управления подключен к питающим входам одномодового лазерного излучателя, первого шагового двигателя, второго шагового двигателя и монитора, информационный выход блока управления подключен ко входу монитора, информационный вход блока управления подключен к выходу панели управления.