close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9495

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
A 61B 6/08
A 61N 5/06
АППАРАТ ЛАЗЕРНЫЙ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ
(21) Номер заявки: a 20041202
(22) 2004.12.20
(43) 2006.06.30
(71) Заявители: Государственное научное учреждение "Институт физики
имени Б. И. Степанова Национальной академии наук Беларуси"; Научно-производственный кооператив
"Люзар" (BY)
(72) Авторы: Плавский Виталий Юлианович; Мостовников Василий Андреевич; Рябцев Андрей Борисович;
Мостовникова Галина Ростиславовна; Мостовников Андрей Васильевич; Леусенко Игорь Александрович; Гиневич Валерий Валерьевич
(BY)
BY 9495 C1 2007.08.30
BY (11) 9495
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатели: Государственное
научное учреждение "Институт физики имени Б. И. Степанова Национальной академии наук Беларуси"; Научнопроизводственный кооператив "Люзар" (BY)
(56) Ларюшин А.И. Низкоинтенсивные лазеры в медико-биологической практике. - Казань, 1997. - С. 61.
BY a20020855, 2004.
RU 2056872 C1, 1996.
RU 2045298 C1, 1995.
RU 2085231 C1, 1997.
SU 1768162 A1, 1992.
US 2004202209 A1, 2004.
JP 9038101 A, 1997.
(57)
1. Аппарат лазерный терапевтический, включающий блок питания и управления, лазерный излучатель, содержащий лазерный диод и оптический преобразователь пучка лазерного излучения, а также насадку для доставки лазерного излучения к участкам
воздействия, отличающийся тем, что оптический преобразователь пучка лазерного излучения выполнен в виде коллиматора, установленного с возможностью перемещения вдоль
оптической оси.
2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что насадка для доставки лазерного излучения
к участкам воздействия выполнена в виде световода.
3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что насадка для доставки лазерного излучения
к участкам воздействия выполнена в виде полого тела.
Фиг. 1
BY 9495 C1 2007.08.30
4. Аппарат по п. 3, отличающийся тем, что полое тело выполнено конусообразным с
вершиной в виде полусферы и установлено основанием к оптическому преобразователю.
5. Аппарат лазерный терапевтический по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что
лазерный излучатель содержит последовательно установленные после лазерного диода
устройство фокусировки и твердотельный активный элемент, заключенный в оптический
резонатор.
6. Аппарат лазерный терапевтический по п. 5, отличающийся тем, что в оптическом
резонаторе между твердотельным активным элементом и выходным зеркалом резонатора
установлен нелинейный кристалл.
7. Аппарат лазерный терапевтический по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что
лазерный излучатель дополнительно содержит последовательно установленные после лазерного диода устройство фокусировки и нелинейный кристалл.
Изобретение относится к медицине, а именно к физиотерапии, и может быть использовано для лечения широкого круга заболеваний различного генеза путем воздействия
низкоинтенсивным лазерным излучением на очаги поражения наружной и внутриполостной локализации, на проекции внутренних органов через кожный покров, путем надвенного и внутривенного облучения крови, а также путем проведения лазерной пунктуры и
акупрессуры и воздействия на рефлексогенные зоны.
Известен лазерный терапевтический аппарат "Лира", производства НПП "Рапид", г.
Москва [1]. Аппарат содержит источник питания и управления, два излучателя, в каждый
из которых встроен лазерный диод, генерирующий излучение, расходящееся под углом
20×45°, так как расходимость излучения лазерных диодов в плоскости p-n перехода и в
перпендикулярной плоскости отличается. Один из излучателей содержит световод для
транспортировки излучения к очагам поражения внутриполостной локализации. Ввод излучения в световод осуществляется с помощью оптического преобразователя пучка лазерного излучения в виде короткофокусной фокусирующей линзы. Линза зафиксирована в
положении, обеспечивающем фокусировку излучения на входной торец световода. Второй излучатель той же длины волны применяется только для наружного воздействия и не
содержит оптических преобразователей лазерного излучения, то есть его расходимость
характеризуется углом 20×45°.
Таким образом, известный аппарат для проведения лазерной терапии методом наружного и внутриполостного воздействия содержит два излучателя, что экономически не целесообразно. При этом большая расходимость излучения при наружном воздействии
приводит к снижению глубины проникновения излучения в ткань. Кроме того, при обычно практикуемой длительности сеанса фототерапии 10-20 минут и неконтактном воздействии, например, на поверхность ожога расстояние от торца излучателя до облучаемой
поверхности может произвольно изменяться. Большая расходимость излучения, вариабельность расстояния от торца излучателя до облучаемой поверхности приводит к резким
колебаниям плотности мощности лазерного излучения в течение процедуры фототерапии,
что сказывается на результатах лечения. В известном аппарате не предусмотрена возможность регулировки размеров светового пятна путем изменения расходимости излучения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является аппарат для лазерной терапии полупроводниковый типа АЛТП-2, производства НПО "Элекон", г. Казань [2]. Аппарат содержит источник питания и управления, излучатель, в
который встроены лазерный диод, оптический преобразователь пучка лазерного излучения в виде короткофокусной фокусирующей линзы, а также сменные световодные инструменты для транспортировки лазерного излучения к различным участкам тела пациента
и к очагам поражения внутриполостной локализации. Принцип работы аппарата состоит в
следующем. Лазерный диод генерирует расходящееся излучение. Жестко зафиксирован2
BY 9495 C1 2007.08.30
ная короткофокусная линза служит для ввода излучения в световодный инструмент. Светопроводящим сердечником световода является стеклянное или кварцевое волокно. Входной торец световода расположен за линзой на расстоянии, на котором сечение луча в
плоскости, перпендикулярной направлению распространения излучения, имеет минимальные размеры, то есть торец световода находится в области перетяжки луча.
При воздействии лазерным излучением на очаги поражения наружной локализации
как без световода, так и в случае его использования излучение имеет большую расходимость. Это, с одной стороны, ограничивает глубину проникновения излучения в ткань и
не позволяет проводить воздействие на глубоко локализованные очаги поражения, с другой стороны, предполагает осуществление воздействия контактным или полуконтактным
способом. В противном случае плотность мощности воздействующего излучения вследствие увеличения размеров светового пятна с увеличением расстояния от излучателя или от
дистального конца световода до облучаемой поверхности будет слишком мала, чтобы
воздействие производило выраженный терапевтический эффект. Известный аппарат не
позволяет регулировать размеры светового пятна на теле пациента за счет изменения расходимости излучения при неизменном расстоянии от излучателя до тела пациента, что
создает дополнительные сложности при проведении процедуры лазерной терапии. Кроме
того, при применении известного аппарата для лазерной пунктуры и акупрессуры с использованием световода на заполированном дистальном конце светопроводящего сердечника световода от механического взаимодействия с кожей пациента с течением времени
накапливаются микроцарапины, заполняемые ороговевшими частичками кожи. Это приводит к экранировке излучения, его рассеянию и снижению плотности мощности. По этой
причине дистальный конец световода известного аппарата требуется периодически полировать, что не возможно сделать в условиях медицинского учреждения. Использование же
известного аппарата для лазерной пунктуры и акупрессуры без световода является неэффективным, так как размеры светового пятна на поверхности тела пациента значительно
превышают размеры большинства биологически активных точек. Кроме того, при таком
варианте рефлексотерапии от постоянного взаимодействия линзы с кожей пациента наблюдается ее быстрое повреждение за счет микроцарапин, что приводит к светорассеянию
и снижению мощности излучения.
Задачей предполагаемого изобретения является создание лазерного терапевтического
аппарата, обеспечивающего многофункциональное назначение, то есть проведение процедуры лазерной терапии с использованием одного излучателя по всем методикам, принятым в настоящее время в фототерапии, и обеспечивающего в отличие от аналогов:
регулировку размеров светового пятна на теле пациента при неизменном расстоянии
от излучателя до поверхности тела пациента;
постоянство плотности мощности воздействующего излучения при вариабельности
расстояния от излучателя до поверхности тела пациента и максимальную глубину проникновения излучения в ткань за счет получения коллимированного луча;
длительный ресурс работы насадки для лазерной пунктуры и акупрессуры при постоянстве параметров воздействующего излучения;
сохранение широких функционально-методических характеристик аппарата при преобразовании спектрального диапазона излучения лазерного диода.
Поставленная задача решается следующим образом. В аппарате лазерном терапевтическом, включающем источник питания и управления, лазерный излучатель, содержащий
лазерный диод, и оптический преобразователь пучка лазерного излучения, а также насадку для доставки лазерного излучения к участкам воздействия, оптический преобразователь пучка лазерного излучения выполнен в виде коллиматора, установленного с
возможностью перемещения вдоль оптической оси. Перемещение коллиматора вдоль оптической оси позволяет либо фокусировать излучение лазерного диода на входной торец
световода, либо регулировать размеры светового пятна, изменяя расходимость излучения,
3
BY 9495 C1 2007.08.30
при замене световода насадкой в виде полого тела для доставки лазерного излучения к
участку воздействия. Выполнение полой насадки в виде конуса с полусферой у его вершины для проведения лазерной пунктуры или лазерной акупрессуры также позволяет изменять расходимость излучения для прохождения луча от оптического преобразователя к
участку воздействия. Введение в лазерный излучатель последовательно установленных
после лазерного диода устройства фокусировки и твердотельного активного элемента, заключенного в оптический резонатор, либо устройства фокусировки и нелинейного кристалла, а также размещение в оптическом резонаторе между активным элементом и
выходным зеркалом нелинейного кристалла позволяет преобразовать длину волны лазерного диода в спектральный диапазон, в котором обеспечивается более выраженный терапевтический эффект.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид аппарата лазерного терапевтического с насадкой в виде полого тела, находящегося в положении, обеспечивающем вариант получения коллимированного луча, на фиг. 2 - общий вид
аппарата лазерного терапевтического с насадкой в виде полого тела, находящегося в положении, обеспечивающем вариант получения расходящегося излучения; на фиг. 3 - общий вид аппарата лазерного терапевтического с насадкой для лазерной пунктуры и
акупрессуры; на фиг. 4 - общий вид аппарата лазерного терапевтического со световодом;
на фиг. 5 - общий вид аппарата лазерного терапевтического с лазерной диодной накачкой
твердотельного активного элемента; на фиг. 6 - общий вид аппарата лазерного терапевтического с лазерной диодной накачкой твердотельного активного элемента с последующим
преобразованием длины волны нелинейным кристаллом; на фиг. 7 - общий вид аппарата
лазерного терапевтического с преобразованием излучения лазерного диода нелинейным
кристаллом.
Предлагаемый аппарат лазерный терапевтический содержит источник питания и
управления, который на чертеже не показан, и лазерный излучатель, в корпусе 1 которого
зафиксирован лазерный диод 2, а также размещен оптический преобразователь пучка лазерного излучения 3, представляющий собой коллиматор. Между лазерным диодом 2 и
преобразователем пучка лазерного излучения 3 установлена пружина сжатия 4. На торце
корпуса 1 лазерного излучателя размещаются сменные насадки 5, выполненные либо в
виде полого тела для доставки лазерного излучения к участку воздействия наружной локализации фиг. 1 - фиг. 3, либо с волоконно-оптическим световодом 6 для воздействия на
очаги поражения внутриполостной локализации фиг. 4. В частных случаях выполнения
аппарата лазерного терапевтического с преобразованием длины волны излучения лазерного диода 2 между ним и пружиной 4 размещается либо устройство фокусировки 7 и твердотельный активный элемент 8, установленный между зеркалом 9 и зеркалом 10
резонатора фиг. 5, кроме того, между твердотельным активным элементом 8 и зеркалом 9
резонатора может вводиться нелинейный кристалл 11 фиг. 6, либо устройство фокусировки 7 и нелинейный кристалл 12 фиг. 7.
Аппарат работает следующим образом. Источник питания и управления аппарата
обеспечивает подачу электрического напряжения заданных характеристик на лазерный
диод 2, излучение которого попадает на оптический преобразователь пучка лазерного излучения 3, совмещающего в себе функции устройства фокусировки и коллиматора. Отличительной особенностью аппарата является возможность перемещения оптического
преобразователя пучка лазерного излучения 3 вдоль оптической оси, что приводит к изменению расстояния между ним и источником излучения 2. Изменение расстояния между
оптическим преобразователем пучка лазерного излучения 3 и лазерным диодом 2 осуществляется с помощью пружины 4, расположенной между ними таким образом, что она не
препятствует прохождению излучения от лазерного диода 2 к оптическому преобразователю пучка лазерного излучения 3 фиг. 1. При этом пружина 4 стремится удерживать преобразователь 3 на максимально возможном расстоянии от лазерного диода 2, а размер
4
BY 9495 C1 2007.08.30
максимального перемещения определяется длиной отверстия в корпусе 1 излучателя.
Внешний диаметр корпуса оптического преобразователя пучка лазерного излучения 3 и
внутренний диаметр отверстия корпуса 1 излучателя согласованы так, что преобразователь 3 передвигается по скользящей посадке под силой упругости пружины 4. Корпус оптического преобразователя 3 несколько удлинен для уменьшения возможности его
углового отклонения от оптической оси при перемещении. Оптические параметры преобразователя 3 и размеры корпуса 1 излучателя рассчитаны таким образом, что, во-первых,
рабочая апертура входной линзы преобразователя 3 не меньше размера светового пятна от
излучения лазерного диода 2 на ее поверхности при максимальном удалении преобразователя 3 от лазерного диода 2 фиг. 2. Во-вторых, при работе аппарата со световодным инструментарием фиг. 4 различного назначения, при вводе до упора насадки 5 с волоконнооптическим световодом 6 излучение лазерного диода 2 фокусируется на входной торец
световода 6, по которому оно транспортируется, обеспечивая воздействие на очаги поражения внутриполостной локализации, а также внутривенное облучение крови.
При использовании аппарата для воздействия на очаги поражения наружной локализации фиг. 1, фиг. 2 изменение расходимости излучения осуществляется с помощью фокусирующей насадки 5, представляющей собой полое тело, не препятствующее
распространению излучения от оптического преобразователя пучка лазерного излучения
3 к участку воздействия на поверхности тела пациента. Вкручивание по резьбе насадки 5
в корпус излучателя 1 приводит к перемещению оптического преобразователя 3 к лазерному диоду 2. Пружина 4 при этом сжимается. Величина максимального приближения
оптического преобразователя 3 к диоду 2 определяется длиной резьбовой части фокусирующей насадки 5. В зависимости от глубины вкручивания насадки 5 в корпус 1 излучателя обеспечивается изменение расходимости лазерного излучения на выходе аппарата.
При этом длина резьбы насадки 5 выбирается таким образом, что при ее закручивании
до упора в корпус 1 излучателя оптическим преобразователем 3 обеспечивается минимальная расходимость излучения, то есть получение коллимированного луча фиг. 1. В
этом случае для излучения заданной длины волны обеспечивается максимальная глубина проникновения в биологическую ткань. Кроме того, в случае дистанционного воздействия излучением на очаги поражения наружной локализации при использовании
коллимированного луча плотность мощности лазерного излучения не изменяется при
изменении расстояния от излучателя до тела пациента. При выкручивании насадки 5 из
корпуса 1 излучателя пружина 4 выталкивает оптический преобразователь 3, увеличивая
при этом его расстояние от лазерного диода 2. При этом изменяется расходимость лазерного излучения на выходе излучателя, а соответственно и размер светового пятна на
теле пациента фиг. 2.
При использовании аппарата для рефлексотерапии путем проведения лазерной пунктуры или лазерной акупрессуры вместо насадки 5, выполненной в виде полой втулки
фиг. 1, фиг. 2, в излучатель вкручивается насадка 5, выполненная в виде полого конуса,
острая часть которого заканчивается полусферой фиг. 3. При этом размеры резьбы насадки 5 и ее внутренний диаметр рассчитаны таким образом, что при ее закручивании до
упора излучение лазерного диода 2 за счет перемещения оптического преобразователя 3
фокусируется на поверхность контакта насадки 5 с телом пациента и не экранируется ее
внутренними стенками. Благодаря этому нет необходимости использовать светопроводящий стеклянный сердечник или сердечник из кварцевого стекла для световодной транспортировки излучения. При загрязнении отверстия в насадке 5 ороговевшими частичками
кожи, при длительном использовании аппарата для проведения лазерной прессуры или
пунктуры, оно легко очищается от загрязнений с использованием иглы соответствующего
диаметра.
Все варианты лазерного воздействия на очаги поражения внутриполостной и наружной локализации, на биологически активные точки, а также внутривенное облучение кро5
BY 9495 C1 2007.08.30
ви осуществляются с использованием различных насадок 5 фиг. 1-4 и в случае преобразования длины волны излучения лазерного диода 2 путем накачки излучением лазерного
диода 2 активного элемента 8 твердотельного лазера. Преобразование излучения лазерного диода 2 осуществляется активным элементом 8 твердотельного лазера, находящегося в
оптическом резонаторе, образованном зеркалами 9 и 10. При этом зеркала 9 и 10 резонатора могут быть как внешними по отношению к активному элементу 8, так и могут быть
сформированы непосредственно на параллельных гранях активного элемента 8. Устройство фокусировки 7 предназначено для согласования размеров светового пятна излучения
лазерного диода с размерами активного элемента. Устройство фокусировки 7 представляет собой цилиндрическую или асферическую линзу, линзу с градиентом показателя преломления либо сложный коллиматор. Тип используемого для преобразования излучения
накачки твердотельного активного элемента 8 зависит от параметров лазерного диода 2.
Так, при использовании лазерных диодов, генерирующих в спектральном диапазоне 0,780,83 мкм, в качестве активных элементов твердотельных лазеров пригодны кристаллы,
активированные ионами редких земель Nd3 + и Тm3 +. В этом случае при использовании в
качестве активного элемента иттрий-алюминиевого граната, легированного ионами неодима, получена генерация твердотельного лазера на длинах волн 1,06 мкм; 0,94 мкм; 1,3
мкм. При применении в качестве активного элемента иттрий-алюминиевого граната, легированного ионами тулия, длина волны генерируемого излучения составляет 2,08 мкм.
Учитывая, что размеры базы резонатора твердотельного лазера с диодной накачкой не
превышают нескольких миллиметров, то для излучения твердотельного лазера, как и для
излучения лазерного диода, характерна высокая расходимость. Поэтому и в этом частном
случае выполнения предлагаемого аппарата с преобразованием длины волны излучения
лазерного диода 2 необходимо использование оптического преобразователя пучка лазерного излучения 3 и сменных насадок 5 для доставки лазерного излучения к участкам воздействия.
Вышерассмотренные схемы преобразования спектрального излучения лазерного диода позволяют получить генерацию на длине волны большей, чем длина волны излучения
лазерного диода 2. В случае преобразования длины волны излучения лазерного диода 2 в
излучение более коротковолновой области спектра внутри резонатора твердотельного лазера размещается нелинейный кристалл 11. Использование нелинейных кристаллов позволяет методами генерации оптических гармоник преобразовать длину волны излучения
твердотельного лазера, генерирующего в инфракрасной области спектра, в излучение видимой области спектра или в излучение ультрафиолетового диапазона. Так, при лазерной
диодной накачке в случае использования в качестве активной среды твердотельного лазера - иттрий-алюминиевого граната, легированного ионами неодима, а в качестве нелинейного кристалла - ниобата калия KNbО3 получена генерация в синей области спектра на
длине волны 0,47 мкм, что соответствует вторая гармоника от 0,94 мкм. При использовании в качестве нелинейного кристалла - литиевого трибората LBO - получена генерация в
зеленой области на длине волны 0,53 мкм и в красной области на длине волны 0,67 мкм.
Указанные длины волн являются вторыми гармониками от 1,06 мкм и от 1,3 мкм соответственно.
Воздействие на очаги поражения различной локализации лазерным излучением, полученным после его преобразования с использованием нелинейных кристаллов, осуществляется как с использованием фокусирующей насадки 5 фиг. 1-3, так и с использованием
световодных насадок 5 с волоконно-оптическим световодом 6 фиг. 4. Изменение расходимости излучения с целью его ввода в световод или изменения размеров светового пятна на
теле пациента осуществляются за счет перемещения оптического преобразователя пучка
лазерного излучения 3 вдоль оптической оси. Параметры оптического преобразователя 3,
а также геометрические размеры корпуса 1 излучателя и насадки 5 должны быть рассчитаны с учетом длины волны излучения на выходе излучателя.
6
BY 9495 C1 2007.08.30
Следующий вариант выполнения предлагаемого аппарата предусматривает прямое
преобразование длины волны излучения лазерного диода 2 нелинейным кристаллом 12
фиг. 7. Для согласования размеров светового пятна от лазерного диода 2 с параметрами
нелинейного кристалла 12 служит устройство фокусировки 7. Ввод излучения в дистальные приспособления различного назначения осуществляется за счет перемещения оптического преобразователя пучка лазерного излучения 3 вдоль оптической оси.
Таким образом, предлагаемый аппарат лазерный терапевтический обеспечивает проведение процедуры лазерной терапии по всем методикам, принятым в настоящее время в
фототерапии: путем воздействия низкоинтенсивным лазерным излучением на очаги поражения наружной и внутриполостной локализации, на проекции внутренних органов через
кожный покров, путем надвенного и внутривенного облучения крови, а также путем проведения лазерной пунктуры и акупрессуры и воздействия на рефлексогенные зоны. Все
вышеуказанные варианты процедуры лазерной терапии реализованы на базе одного излучателя. Причем, при проведении воздействия на очаги поражения наружной локализации,
на проекцию внутренних органов через кожный покров, а также на рефлексогенные зоны
обеспечивается регулировка размеров светового пятна на теле пациента при неизменном
расстоянии от излучателя до поверхности тела пациента за счет изменения расходимости
лазерного излучения. Частным случаем такого варианта воздействия является использование коллимированного луча. В указанном варианте обеспечиваются постоянство плотности мощности воздействующего излучения при вариабельности расстояния от излучателя
до поверхности тела пациента и максимальная глубина проникновения излучения в ткань.
Воздействие на очаги поражения внутриполостной локализации, в том числе с применением эндоскопического оборудования, внутрисосудистое облучение крови осуществляются с использованием волоконно-оптических приспособлений, обеспечивающих
световодную транспортировку излучения. Смена различных волоконно-оптических приспособлений различного назначения не требует дополнительной подъюстировки системы,
а осуществляется автоматически за счет перемещения оптического преобразователя пучка
лазерного излучения вдоль оптической оси.
При проведении лазерной терапии путем лазерной пунктуры и акупрессуры благодаря
применению предложенной световодной насадки, транспортировка излучения в которой
осуществляется без использования светопроводящих стеклянных сердечников, а выполненной в виде полого тела, обеспечивается высокий ресурс работы насадки при постоянстве параметров воздействующего излучения.
В предлагаемом аппарате обеспечивается сохранение его широких функциональнометодических характеристик и при преобразовании спектрального диапазона излучения
лазерного диода. Преобразование длины волны излучения генерации лазерного диода в
излучение иного спектрального диапазона как более длинноволновое, так и более коротковолновое позволяет выбрать необходимую длину волны для получения максимального
терапевтического результата.
Источники информации:
1. Лазеры в медицине. Каталог-справочник по странам СНГ и Прибалтики. - М.: Лазерная ассоциация, 1998. - С. 69.
2. Ларюшин А.И., Илларионов В.Е. Низкоинтенсивные лазеры в медико-биологической практике. - Казань: АБАК, 1997. - С. 61.
7
BY 9495 C1 2007.08.30
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
Фиг. 6
Фиг. 7
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
8
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
482 Кб
Теги
патент, by9495
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа