CN115484887A - 通过互补辐射消灭病毒的设备 - Google Patents

Abstract

一种通过互补辐射消灭病毒的设备，专注于削弱覆盖某些病毒的脂肪层，从而间接破坏，该技术利用强烈的调制光辐射，主要发射器是460纳米LED，利用本发明的技术，发射400纳米至460纳米波段的二次辐射，以实现对光的减弱和破坏，脂肪层覆盖SARS‑CoV‑2等病毒，这种光辐射与超声波脉冲相辅相成，完成对病毒内部的破坏作用，为此采用了涉及通过分层量子激发进行发射的技术，该技术使用单色发光二极管来实现非常高强度的多色发射，这种发射在组织穿透方面是非常可控的。

Description

通过互补辐射消灭病毒的设备

技术领域

本发明涉及生物化学、医学、光电子学和电子学领域开发。

背景技术

在通过纯化学手段以及基因和生物操作来对抗病毒和细菌感染的同时，人们在理论上和实际上都使出了巨大的功力来开发基于电磁辐射和机械波。基本上，这些功力都集中在病毒核心的破坏上，到目前为止还无法通过完全物理的方式开发出对抗病毒流行的最佳解决方案，因此众所周知电离紫外线辐射可以摧毁几乎所有的病毒。然而，这种辐射会对周围组织产生非常严重的损害，这使得它无法在患者身上实际使用。已经看到60GigaHertz量级的超高频波允许修改并在某些情况下破坏某些病毒的核心，尽管这种类型的治疗尚未完善用于一般用途，主要的治疗方法之一这种疗法必须面对的问题是辐射对身体的渗透性差，为此它不得不求助于体外循环技术，提取病人的血液并将其引导到一个血液被照射的腔室，然后再进行照射，再重新进入患者体内。这些透析型技术的问题是它们只能攻击血液中的病毒，但在SARS-CoV-2冠状病毒等情况下，肺部，心脏和肾脏的病原体浓度很高，是目前已开发的此类放射技术通常无法到达的地方。

在冠状病毒SARS-CoV-2等病例中，仍然没有药物可以对抗它，开发疫苗来预防也需要很长时间，并且需要一种不依赖于专门设计的药物或生物溶液的非侵入性治疗，是一种在全球范围内具有巨大价值的工具。需要注意的是，许多病毒尤其是基于RNA的病毒，可以发生变异，从长远来看需要继续开发疫苗和药物。

发明内容

本发明的技术目的在于使用不同频率的电磁辐射，特别是在400纳米至460纳米(蓝光)和超声波和超音速等机械波的范围内，来攻击范围内的脂肪或脂质覆盖物，如SARS-CoV-2冠状病毒等病毒，从而使病毒的核心容易被破坏。这与已开发的非侵入性方法相比有很大的不同，因为其他过程直接攻击核心，而我们的技术专注于使用一种间接策略来摧毁病毒，该策略重于破坏病毒周围的脂肪层。为了将这项技术应用到患者身上，我们使用了一种设备，该设备在460纳米至400纳米的特定波长范围内发射高能光脉冲，该波长对脂肪具有破坏性影响，并使其深入组织，到达病毒作用的器官，我们在PWM类型的排列中使用非常窄的频率，其中谷峰关系允许我们在不施加过多能量的情况下进行良好的穿透。同样，这项技术允许结合根据脉冲强度、持续时间和重复频率的预编程分布模式，将不同波长的光定向到患者的特定区域，这取决于在该疗法中使用650纳米到950纳米之间的另一个波长范围来补充蓝光(400纳米至460纳米)的破坏作用，因为用950纳米至650纳米范围内的光或光子脉冲照射会增加ATP(叁磷酸腺苷)水平，它是一种为细胞提供能量并参与的元素积极加强和恢复。

通过互补辐射消灭病毒的设备模拟洗手过程，该过程已被证明对控制SAR-CoV-2冠状病毒的增殖非常有效，因为该过程会削弱冠状病毒的脂质层，使它变成可溶的，在水中通过皂化一旦完成，机械性质的压力和张力会破坏病毒的细胞核。我们的系统包括通过电磁波的作用削弱脂质层，特别是光能在460纳米波长附近，然后再用超声波攻击病毒，使得病毒失去脂肪保护后完成对病毒的破坏，并辅助以后续波长更大的光能照射，产生附带效应有助于病毒的结构破坏和细胞无法强化。

该系统的模块化特性允许设计专门的设备，用于治疗处于不同的条件和情况以及疾病不同阶段的患者；椅子、桌子和放射室可以根据个性化的时间表自动或手动为患者提供治疗。

一旦脂肪覆盖层遭破坏，聚焦超声波的应用可以快速破坏和分解病毒，不仅可以用于透析型设备(体外循环)，还可以直接外部应用到需要的器官。同样，辐照头可用于辐照设备和配件，例如口罩、长袍和仪器，来限制病毒的传播。

对于会削弱病毒脂质覆盖的能量的产生，我们使用了一种非常规技术来激发发光二极管，该技术采用了一种与传统通过LED产生光能的处理完全不同的量子处理，它允许在极短的脉冲中产生非常高的能量，同时发射谐波波长的二次辐射，该技术基于专有的LED和激光激发技术，称为发光二极管的量子分层激发，它允许同时使用发光二极管的最高水平允许使用单色二极管晶体进行多色发射，从而可以广泛控制辐照穿透以及构成治疗期间发射的每个脉冲的波长范围，这就是该技术的围绕发光二极管分层量子设计的激励技术发射头，但也是修改了最大和最小辐射水平的控制和调制方式。

附图说明

图1显示了冠状病毒在光子辐照过程中处于不同分解阶段。

图2显示了一种用于破坏病毒的设备，其中光子头由超声波发射系统补充。

图3为破坏病毒的光子发射图。

图4显示了辐射脉冲序列的形成。

图5显示了作为能量脉冲宽度和强度的函数的光子照射对皮肤和组织的渗透。

图6显示了具有相位相互作用的超声波发生系统的框图。

图7显示了正面和背面照射治疗的应用领域。

图8显示了多点治疗床。

图9显示了具有自动定位功能的辐照系统。

图10显示了一种用于对坐着的患者进行治疗的机器。

图11显示了辐射发射器的机械支撑结构。

图12显示了带有光和超声波发射器的模块。

图13显示了体外血液照射系统。.

图14显示了使用LED分层量子发射系统的多波段多色发射装置的电路。

具体实施方式

对抗病毒引起的疾病的传统方法主要基于开发专门用于对抗某种病毒的生化装置、疫苗和药物，而不是通用的方法，另一方面是当前发展技术的趋势允许以更通用的方式破坏病毒，到目前为止，这些方法主要集中在破坏病毒的细胞核和遗传物质上。用于通过互补辐射消灭病毒的设备，本发明的目地，具有完全不同的方法，并且基于允许破坏围绕多种病毒的脂肪或脂质层的技术，其中一些病毒其中最致命的是SARS-CoV-2，这种与我们有关的技术可以在一定距离内对脂肪或脂质进行皂化，也就是说，它可以像肥皂一样溶解脂肪。事实上，这是最重要的技术之一，全球公认的防止SARS病毒CoV-2传播的方法包括用肥皂洗手几秒钟，来破坏覆盖病毒核心的脂肪层，使其容易受到压力的影响而暴露并破坏病毒核心的遗传物质。

图1显示了一种冠状病毒2，它具有一系列结构蛋白突起3、一个脂肪覆盖层4和一个具有非分段RNA基因组66的细胞核，这种病毒在暴露于强光子辐射脉冲时在390纳米至480纳米的范围内，通过使用产生强烈且穿透性的光子辐射7的光子脉冲发生器设备1，迅速呈现周围的脂肪层或脂质的退化，如下所示脂肪覆盖被辐射损坏的冠状病毒5，这就是为什么它开始暴露其核糖核酸(RNA)遗传物质，使其病毒核易受攻击，随后在此步骤中导致核心被破坏的冠状病毒6RNA 67被破坏而无法运作，病毒也无法再继续造成损害，为了加强对病毒内部结构的破坏作用，我们将光子辐射7与超声波照射相结合，这种超声波辐照度振动也以高能脉冲的形式进行，并使用各种调制频率根据波的干扰压力区，当波击中一个点时，由于各种超声波脉冲的相位重合而产生压力点，即也就是说，如果一个超声波波峰与另一个超声波波峰重合，则其幅度会增加，而当波峰与波谷重合时，产生的压力效应是两个波的减法。

光子和超声波这两种辐射的互补作用，作用方式类似于用肥皂和水洗手作用于被病毒污染的手，即皂化剂与机械力结合。如图2所示，调制超声发射器73被添加到光子脉冲发生器设备1中，产生具有高穿透细胞和组织的超声辐射75；光发射电路30适当地聚焦光子辐射7，使得两种辐射源的能量结合起来首先削弱病毒周围的脂肪层，随后破坏病毒的结构和遗传物质。

完整的辐射头集成到单一个单元中，其中光学发射电路30和调制超声发射器73由中央控制器85协调，中央控制器85由通用电源系统74供电。

光子辐射可以有多种波长，但基本上我们使用波长在约460纳米的光，这种蓝光具有皂化脂肪的特性，但是为了在生活中产生对病毒脂质覆盖层的皂化作用组织，这种光子发射必须具有非常高的强度，我们使用的光最好由发光二极管(LEDS)或激光二极管产生，在这两种情况下，光强度都需要穿透几厘米以下皮肤可能会灼伤患者，这就是为什么需要产生非常高强度的光脉冲的原因，但它们在时间上是分开的，这样就可以在不用将治疗区域暴露在非常高的能量下的情况下进行深度照射，为了实现这一点，我们采用了一种完全不同于传统的激活发光二极管的方法。

激活发光二极管的一般做法，无论它们是简单的LED还是激光二极管，都包括通过它们的受控电流，无论是恒定的还是脉冲的。在本发明的设备对像中，我们使用高压载流子的引入能量，(电子或空穴)到发光二极管阵列上，对电流没有任何限制，让载流子流过阵列，直到阵列即将热塌陷，此时载流子的供应被完全切断，并且允许发光二极管阵列的潜温在预定热流的基础上下降的时间，通过风扇和散热片的主动散热辅助，一旦散热允许，重复激活循环，从而产生一系列非常高功率的光脉冲，其中包含从发射器的基本波长延伸到几十纳米以下的波长，这意味着如果发射矩阵的基本波长为460纳米，则发射的脉冲将包含光在460纳米到400纳米的范围内。

图3显示了一个光发射电路30，该电路基于发光二极管的分层量子激发原理，它通过以非常高的电压脉冲(数倍于灯的标称电压)激发发光二极管，无论是LED还是激光器，这种过激使载流子(电子或空穴)在穿过二极管结时达到稳定的能量状态，多余的能量通过分层的能量跳跃释放，即单次载体可以发射不同的波长直到它稳定，因为光子能量的数量是由一个常数乘以发射辐射的频率建立的，只有在达到稳定之前多余的光子发射才会转化为热量；该技术允许非常高的光子能量，并使标称设计为发射特定波长的光的发光二极管可以发射更短(更高能量)波长的二次辐射，除了基本问题。

使用该技术还可以通过460纳米发光二极管阵列，在450纳米和430纳米处发射二次辐射，我们在系统中添加了OOK型调制，以实现机械冲击效果，效应光子或发光除外。尽管本发明的通过互补辐射目标消灭病毒的设备可以与具有常规激活发射器的光子照明系统一起运作，但是发光二极管的分层量子激发头的使用发出了极窄脉冲的完美组合光束、高功率和受控带宽范围内的光子发射，并通过在分层激发发射的基本概念中添加OOK型调制和照明矩阵部分的多个选择，最佳照明不只限于一个区域而是病人的身体的一定体积。

如图3所示的光发射电路30由高功率LED或激光发射器57的阵列形成，这些发射器包括一组固态元件，每一个固态元件的电功率容量大于1瓦，但以每单位30瓦或更高功率的阵列分组，可以使用功率容量较低的发射器，但如果阵列功率保持在30瓦到150瓦之间，这将延长患者接受治疗所需的时间，每次治疗的时间可以在3分钟到5分钟之间，由光发射器阵列57发射的光能具有必须由聚焦装置34集中的主要辐射图案33产生具有合适散射角35的光子辐射7图案；发射器阵列57具有主要由电源系统50、低阻抗电压源56形成的激励电路，必须具有在微亨利输出范围内的低电感以及几分之一毫欧的电阻，这是在用于脉冲处理的特殊放电电容器下实现的，发射器阵列57的激发或断开由高速固态开关54控制(开关时间少于20纳秒到30纳秒)，系统使用能量估计器52来评估已经通过矩阵或发射器阵列57的电能的量，将转换为光和热的能量，能量估计器元件的功能是向集成装置和脉冲控制器55提供必要的信息，以便它估计何时应该通过LED或激光二极管的发射器矩阵或阵列57中断能量供应，这样做的方式是，在最大电流容量下脉冲的最大持续时间，而不测量产生的热能量，这可能导致发射矩阵的破坏，从以下事实开始电路和热流是已知的。在这种情况下，它是由风扇辅助的主动散热，这为我们提供了进入破坏过程之前可以流过矩阵的最大电能的理论值，应该记住，每个发光二极管的电位降取决于温度；出于这个原因，一旦积分器电路和脉冲控制器55认为必须切断通过矩阵的电源，它就会向发射功率控制36提供信息，以启动矩阵的绝对断开过程。高速固态开关54，为了实现这一点，关闭命令必须具有足够的电容来处理在高速固态开关54的激活控制输入处发现的电容和寄生元件为此使用电流放大器32，使得来自发射功率控制36的激活命令以足够的能量到达高速固态开关54。尽管该电路能够发出发光二极管矩阵所能提供的最高的光能，但它还可以保护它们避免受自身产生的热量的破坏，并且在确定可以流过最大值的能量后，还允许发射器矩阵，这个能量可以向下控制，也就是说，它可以使用低于最大值的能级来改变，甚至可以根据特定的程序进行调制，所以我们在这里介绍了一种产生光子脉冲的方法基于LED分层量子刺激的专有技术，在撞击时产生显着的机械力，但修改了基于数字信号和可产生机械振动的OOK型调制控制最大和最小辐射的方式在光子脉冲的影响下，这个用于光学冲击的数字控制信号58作用于积分器和脉冲控制器55即光学和机械效应的二元性。

每个光脉冲的持续时间和强度非常重要，重复率也很重要，即每秒发射多少个脉冲，以及它们的调制方式。至关重要的是，发光二极管阵列或发射器阵列57在每个循环中消耗的能量不超过热流允许的最大值，如图4所示，光发射电路30可以产生低而窄的脉冲或低而宽的脉冲，图4中所示的发射功率图39可以看到发射功率控制36如何确定光子发射将如何在这样的脉冲宽度40和脉冲高度41可以根据预定发射而变化，但始终考虑每个脉冲的面积比(宽度与高度)和脉冲之间的死区时间43，在可变、固定或可调节的时间段42内，根据治疗和要照射的治疗区域建立脉冲及其形状的调制。在图5中，患者8的一部分示意性地显示，辐射束18必须穿过皮肤64和肌肉63到达目标17，如果脉冲模式是宽能量脉冲16的模式，因为这些不是那么强烈，它们不会有太多的穿透力，然而，具有更大特定强度(每微秒的焦耳)的窄能量脉冲22可以在体内具有更大的穿透力，这样就可以在不灼伤患者8的皮肤64的情况下到达和治疗内部器官，例如肺或肾脏；治疗类型、要照射的器官或要治疗的区域，确定脉冲序列的编程。

由于我们用来产生光子脉冲串的技术可以产生机械力，事实上如果将发射器指向耳朵，可以听到低频，虽然没有发出声音，但对声音的感知由于光子冲击波的影响如此强烈，以至于在冲击区域产生压力。这允许我们在某些情况下仅使用光或光子能量来破坏病毒，因为皂化作用是通过光辐射实现的，而且病毒上的机械应力也可以由电路产生的脉冲序列施加，然而在图3中，为了加强压力和摩擦对病毒产生的机械作用，我们使用超声波发射器，如图6所示，调制后的超声波发射器73成对排列，均产生超声波辐射75，即尽管调制的超声波发射器73可以单独作用，但当与其他超声发射器一起作用时，它们的有效性会提高在预定的深度，甚至用压力波扫过整个区域。为了实现这一点，我们使用了一个主谐振振荡器76，它由高频调制器77控制，使得主谐振振荡器76的输出连接到频率和相位调制发生器79，该发生器又由低频调制器78控制，这装置允许产生两个超声波脉冲序列，它们的振荡频率以FSK系统的方式在基频附近略微改变，除了这些脉冲序列在OOK中使用低频信号进行调制之外，这两个相位和幅度调制信号是连接到初级升压器80和次级升压器81，它们为信号提供高电压电平，以便将更多能量传送到形成每个调制声音发射器73的换能器，初级和次级阻抗耦合器82和83允许最大程度地向换能器传输能量。

根据要治疗的患者区域，将需要光子辐射7和超声波辐射75或多或少的穿透。事实上，图7中所示的股骨区域作为股骨治疗区域12的治疗需要很少的穿透以及面部治疗区域11将需要光子辐射7和超声波辐射75的较少穿透。事实上，图7所示的股骨区域作为股骨治疗区域12的治疗，就像面部治疗区域11一样需要很少的穿透，这些区域很重要，因为重要的动脉和静脉穿过它们，几乎整个血流在不超过5分钟的时间内通过；然而，这只允许对抗在血液中传播的病毒，图7显示了患者的前视图9和患者的后视图10，其中主要照射区域用于对抗病毒性疾病，例如它们是肾治疗区15、前肺治疗区13和后肺治疗区14，这最后两个存在肋骨交叉放置在照射头和肺之间的问题，为此装置被设计成可以移动头部避开肋骨，也就是说，它只允许肋间区域的辐射。该设备的控制可以在图9中看到，这里是一组定位伺服电机48，根据一组超声发射器49接收到的信息，允许磁头的垂直、水平和旋转运动，以便在治疗肺部区域时定位并避开肋骨，自动执行此操作。这些超声发射器49是低功率单元，与上面提到的高功率单元或调制超声发射器73相反，并且在这种情况下，目标是自动定位超声发射器模块。在这种情况下，目标是自动定位超声发射器模块辐射38，其在通用中央控制37和功率发射控制36下运行。伺服电机控制器71允许将辐射发射模块38定位在最佳位置和角度以执行辐照，其操作基于超声控制器51，基于超声发射器49的sodar类型动作提供信息，所有这些都由电源系统50供电的中央导航和定位控制53协调。该组件构成自动导航系统28，特别适用于肺部治疗，因为它降低了操作员因接近和接触患者而感染的风险。

患者可以躺下或坐着的情况下进行照射，为此如图8所示，使用治疗台68，患者8可以仰卧在其上，或向下，辐射透明窗口46允许辐射束18到达患者8，在这种情况下，模块化股骨发射器组44、模块化肾发射器组45、模块化肺发射设备47和额肺发射设备72，一些支撑臂69，允许头部或发射设备以辐射束到达所需区域的方式正确定位，替代方法是使用一张仅在上部放置头枕的床，这允许使用一半的头枕，但患者8一旦接受了正面治疗，就必须转身接受相应的背部治疗，这使每位患者所需的治疗时间加倍。

辐照头可以很容易地集成到各种治疗设备中，旨在治疗处于病情发展非常不同阶段的患者，尽管辐照头和设备可以手动用于辐照病毒集中的每一个区域，这些头也可以集成到设备中，例如图10中所示的椅子，这是一种用于治疗早期疾病(例如Covid 19)患者的组件。

图10所示的组件是一个组件，其中患者坐在长凳上，设备自动执行所需的治疗并寻找最佳照射模式，患者被放置在座椅70上和一些背侧肺发射器19、肾发射器20和额肺发射器21通过股骨辐射导向器26对病毒集中的三个主要区域以及股骨区域进行同步和自动照射，一对从垂直导轨24出来的支架23通过滑动底座27固定在通用底座25上，允许头部水平和旋转垂直运动，以便更好地定位，肾脏和肺头和发射器成对放置，以最佳方式引导照射束。在图11中，可以看到背侧肺发射器19和肾发射器20如何通过固定元件29安装到定位臂60上，从而允许它们垂直移动穿过滑动导轨31在支架23上。

该系统的模块化允许构造仅具有能够发射各种波长但手动和便携式的光子发射器的头，具有用于手动照射的光子和超声波发射器的混合头，此外还配备有光子和超声波辐射发射器的模块化头将作为收发器的超声波换能器集成到自动导航和定位系统中，再集成到自动治疗机中，鉴于混合辐照能够破坏病毒，头部也可用于消毒站处理附件和器具等例如口罩、手套、医务人员的衣服以及可能受到病毒污染的一般器具。图12示出了模块化辐射发射设备61，其通过模块化支撑件59安装在设备支撑件62上，该模块化支撑件配备有多个模块化光子发射器65和超声发射器49，这些头由电机或伺服电机自动定位，允许它们在各个方向旋转和移动，以实现自动定位，从而在所需区域进行最正确的照射。尽管本发明的设备对象主要集中在直接对患者身体进行治疗，但它也可以应用于将患者的血液转移到外部回路以使其通过体外照射室然后返回的透析型治疗。它到患者的身体8，图13显示了这种类型的应用，其中体外照射室84用于通过超声波辐射75和光子辐射7直接照射血液，其中光子脉冲发生器装备有其光学发射电路30的设备1通过安装调制的超声波发射器73进行补充，这样，当需要时，存在用于照射患者血液的替代装置。

使用具有各种标称波长的LED或激光二极管阵列组装多个光子头，基本单元由包含覆盖大部分蓝色光谱的发光二极管的阵列组成，其他靠近覆盖大部分蓝色光谱的发光二极管红色光谱和覆盖近红外(800纳米到950纳米之间)的其他光谱，如图14所示，低阻抗电压源56连接到发射器选择器87，该发射器连接器的发射器多色矩阵86基于每个治疗阶段所需的波长。

发射功率控制36选择多色矩阵86内的发光二极管，它们将在治疗的每一个阶段被激活。

Claims (6)

1.一种通过互补辐射消灭病毒的设备，其特征在于，包括至少一个光子辐射发射器和一个超声波脉冲发射器，发射器组装在配备有安装和固定装置的模块化头中，所述光子辐射发射器是包括发射头的发射装置通过结合了OOK型调制器和照明矩阵扇区选择器的LED的分层量子激发，覆盖从400纳米到460纳米的波长带。

2.根据权利要求1所述的一种通过互补辐射消灭病毒的设备，其特征在于，所述光子辐射发射器为发射头，所述发射头包括LED的分层量子激发发射头，所述发射头上结合有OOK型调制器，以及覆盖950纳米至630纳米波段的照明矩阵扇区选择器。

3.根据权利要求1所述的一种通过互补辐射消灭病毒的设备，其特征在于，所述超声波脉冲发射器由一个以上发射元件组成，发射元件由相位和频率调制的振荡器激活。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种通过互补辐射消灭病毒的设备，其特征在于，包括一个以上光子和超声波能量的脉冲发射头，可放置在手动或自动激活支撑件中，所述激活支撑件放置在患者所在的元件周围，放置在元件可以是长凳或床的地方，其中床具有至少一个对发射头或发射器的辐射透明的表面。

5.根据权利要求1、3所述的一种通过互补辐射消灭病毒的设备，其特征在于，体外血液循环组件，组件也包括辐照室，光子和超声辐照头在其上通过透明表面照射，辐射束流经辐射室循环的血液，随后返回患者身体。

6.根据权利要求1、3所述的一种通过互补辐射消灭病毒的设备，其特征在于，辐照头与医用物品及附件消毒室连接，使待消毒物品置于下方，来自配备调制超声波发射器的460纳米头的辐射束。

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