PL192844B1 - Oświetlacz do fotodynamicznej diagnostyki lub terapii profilowanej powierzchni - Google Patents

Abstract

1. Oswietlacz do fotodynamicznej diagno- styki lub terapii profilowanej powierzchni, za- wierajacy obudowe, w której sa zamocowane liczne zródla swiatla oswietlajace powierzchnie swiatlem o w zasadzie jednorodnej intensyw- nosci, znamienny tym, ze zródla swiatla (10) sa wygiete tak, ze sa ogólnie równolegle do profilowanej powierzchni i oswietlaja powierzch- nie swiatlem widzialnym, a obudowa (30) utrzy- muje wygiete zródla swiatla (10) w odpowiedniej odleglosci od profilowanej powierzchni. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek odnosi się do oświetlacza do fotodynamicznej diagnostyki lub terapii profilowanej powierzchni. W szczególności, niniejszy wynalazek odnosi się do urządzenia do terapii fotodynamicznej (PDT) lub diagnostyki (PD) rogowacenia starczego na skórze głowy lub na fragmentach twarzy pacjenta, a także innych wskazań (np. trądziku) i innych rejonów ciała pacjenta (np. ramion, nóg itd.).

Stosowane tutaj określenie „światło widzialne” odnosi się do energii promieniowania w zakresie widzialnym widma promieniowania elektromagnetycznego, zaś określenie „światło” odnosi się do energii promieniowania obejmującego ultrafiolet (UV), podczerwień (LR) i widzialne zakresy widma promieniowania elektromagnetycznego.

Opis stanu techniki

Terapia fotodynamiczna lub fotochemioterapia jest obecnie proponowana do terapii kilku rodzajów schorzeń skóry lub w z okolic skóry lub innych tkanek, takich, jakie występują we wnękach ciała. Na przykład, PDT jest proponowana do terapii różnych rodzajów raka skóry i stanów przedrakowych. W PDT, pacjentowi ordynuje się czynnik aktywowany światłem lub prekursor czynnika aktywowanego światłem, który gromadzi się w diagnozowanej lub leczonej tkance. Rejon ciała pacjenta, który zawiera diagnozowaną lub leczoną tkankę, jest następnie naświetlany światłem widzialnym. Światło widzialne powoduje chemiczne i/lub biologiczne zmiany w czynniku aktywowanym światłem, który, z kolei, selektywnie lokalizuje, niszczy lub zmienia wybraną tkankę, a jednocześnie powoduje tylko niewielkie i odwracalne zmiany w innych tkankach w danym rejonie.

Ogólną informacje źródłową o PDT z wykorzystaniem kwasu lewulinowo-5-aminowego („ALA”) jako prekursora czynnika aktywowanego światłem można znaleźć w patencie amerykańskim o numerze 5,079,262, zatytułowanym „Method of Detection and Treatment of Malignant and Non-Malignant Lesions Utilizing 5-Aminolevulinic Acid” (Sposób detekcji i leczenia złośliwych i niezłośliwych zmian chorobowych przy wykorzystaniu kwasu lewulinowo-5-aminowego), którego autorem jest James C. Kennedy i in., przyznany 7 stycznia 1992 r. i w amerykańskim patencie p numerze 5,211,938, zatytułowanym „Method of Detection of Malignant and Non-Malignant Lesions by Photochemotherapy of Protoporphyrin IX Precursors” (Sposób detekcji złośliwych i niezłośliwych zmian chorobowych przez fotochemioterapię prekursorami protoporfiryny LX), którego autorem jest James C. Kennedy i in., przyznanym 18 maja 1993 r. Treść tych patentów jest włączona tutaj jako materiał źródłowy. Publikacja James'a C. Kennedy'ego i in. W Journal of Clinical Laser Medicine and Surgery z 5 listopada 1996 r., zatytułowana „Photodynamic Therapy (PDT) and Photodiagnosis (PD) Using Endogenous Photosensitization Induced by 5-Aminolevulinic Acid (ALA): Mechanisms and Clinical Results” (Terapia fotodynamiczna (PDT) i fotodiagnostyka (PD) przy użyciu endogennego uczulenia na światło, wywołanego przez kwas lewulinowo-5-aminowy (ALA): Mechanizmy i wyniki kliniczne) jest również włączona tutaj jako materiał źródłowy. „First Phase III” (Pierwsza faza III), doroczny raport firmy DUSA Pharmaceuticals, Inc. (Tarrytown, Nowy Jork) zawiera ilustracje i przykłady stosowania wynalazku i jest również włączony tutaj jako materiał źródłowy.

Stosowane tutaj, określenia ALA lub kwas lewulinowo-5-aminowy odnoszą się do samego ALA, jego prekursorów i jego farmaceutycznie akceptowanych soli.

Większość tradycyjnych, nielaserowych źródeł światła zawiera jedynie trzy główne bloki funkcjonalne: źródło emisji do generowania fotonów (np. żarówka świetlna); elementy sprzęgające, służące do kierowania, filtrowania lub innego prowadzenia emitowanego światła, tak aby docierało do przewidzianego celu w użytecznej formie i układ sterujący, służący do rozpoczynania i zatrzymywania wytwarzania światła w odpowiednim momencie. Popularny, biurowy osprzęt oświetlenia fluorescencyjnego jest dobrym przykładem takiego układu. W tym osprzęcie, białe światło widzialne jest wytwarzane przez kontrolowane wyładowanie łukowe w parach rtęci, które pobudza nieorganiczny materiał luminoforu wewnątrz szklanej rury. Przekaz energii od łuku powoduje emisję widzialnego, białego światła z rury. Emitowane światło widzialne jest kierowane w stronę miejsca pracy przez reflektory w obudowie lampy; dystrybucja światła widzialnego w stronę miejsca przeznaczenia jest często zwiększana przez stosowanie układu rozpraszającego. W typowym układzie biurowym, wytwarzanie światła widzialnego jest sterowane przez prosty przełącznik, który przerywa dopływ energii do lampy.

PL 192 844 B1

Dla celów terapeutycznych pożądane jest dostarczanie emisji, która jest jednorodna pod względem intensywności i barwy. W szczególności, jest wysoce pożądane dostarczanie oświetlacza z widmem emitowanego światła, które pokrywa w znacznym stopniu widmo optycznego aktywowania fotouczulacza. Według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, światło niebieskie o długości fali przekraczającej 400 nm (nanometrów) jest szczególnie korzystne dla pewnych celów diagnostycznych i terapeutycznych, szczególnie, kiedy ALA jest czynnikiem aktywowanym światłem, użytym do PD i PDT rogowacenia starczego. Jednakże światło widzialne w innych zakresach widma, szczególnie w zakresie zielonym i czerwonym między 400 a 700 nm może być również stosowane.

Tradycyjne oświetlacze nie wytwarzają światła widzialnego, które jest dostatecznie jednorodne pod względem intensywności na profilowanej powierzchni.

Istota wynalazku

Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie ulepszonego oświetlacza do PDT i/lub PD.

Innym celem wynalazku jest dostarczenie oświetlacza do PDT, który wytwarza światło widzialne o znacznej jednorodności pod względem zarówno charakterystyk widmowych jak i intensywności na powierzchni profilowanej w sposób zróżnicowany. Stosowane tutaj określenie powierzchni profilowanej odnosi się do powierzchni niepłaskiej.

Jeszcze innym celem wynalazku jest dostarczenie oświetlacza do PDT lub PD, który wytwarza światło widzialne niemal całkowicie w wybranym zakresie długości fal.

Innym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie oświetlacza do oświetlania twarzy lub głowy pacjenta.

Jeszcze innym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie oświetlacza z układem chłodzenia poprawiającym jednorodność intensywność promieniowania oświetlacza.

Dodatkowym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie oświetlacza, zawierającego skończony emiter, który przybliża jednorodną emisję emitera o nieskończonej płaszczyźnie przez zmianę odległości między poszczególnymi źródłami światła wewnątrz oświetlacza.

Jeszcze innym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie oświetlacza z układem monitorującym światło widzialne emitowane przez liczne źródła światła i wysyłający sygnał służący do regulacji emisji światła widzialnego przez liczne źródła światła.

Według wynalazku, oświetlacz do fotodynamicznej diagnostyki lub terapii profilowanej powierzchni, zawierający obudowę, w której są zamocowane liczne źródła światła oświetlające powierzchnię światłem o w zasadzie jednorodnej intensywności, charakteryzuje się tym, że źródła światła są wygięte tak, że są ogólnie równoległe do profilowanej po-wierzchni i oświetlają powierzchnię światłem widzialnym, a obudowa utrzymuje wygięte źródła światła w odpowiedniej odległości od profilowanej powierzchni.

Każde z wygiętych źródeł światła może zawierać ogólnie łukowaty rejon środkowy i ramiona, rozciągające się od odpowiednich końców rejonu środkowego, a obudowa zawiera otwór, pozwalający na wprowadzanie profilowanej powierzchni między ramionami w kierunku rejonu środkowego. Rejon środkowy jest ogólnie półkolisty, zaś ramiona rozciągają się ogólnie równolegle jedno do drugiego od odpowiednich końców rejonu środkowego. Łukowaty rejon środkowy ma promień krzywizny, równy w przybliżeniu 19 centymetrów.

Ramiona obudowy są połączone z układem chłodzącym, przystosowanym do dostarczania zwiększonego chłodzenia do rejonu środkowego i jego końców niż do rejonu środkowego.

W obudowie jest podtrzymywany reflektor, usytuowany między obudową a licznymi źródłami światła, a między licznymi wygiętymi źródłami światłą ą profilowaną powierzchnią jest zamocowana w obudowie osłona, natomiast układ chłodzący zawiera otwory wlotowe w osłonie, przystosowane do przedostawania się przez nie powietrza z otoczenia; zaś w reflektorze są otwory pośrednie, przystosowane do przesyłania ogrzanego powietrza z pierwszej strefy między reflektorem a osłoną do drugiej strefy między reflektorem a obudową i otwory wylotowe w obudowie, przystosowane do usuwania ogrzanego powietrza.

W obudowie jest umieszczony przynajmniej jeden wentylator, przystosowany do kierowania powietrza z otoczenia przez otwory wlotowe i usuwania ogrzanego powietrza przez otwory wylotowe. Otwory wlotowe obejmują perforacje w osłonie w pobliżu wolnych końców ramion, zaś otwory pośrednie obejmują perforacje w reflektorze w pobliżu końców rejonu środkowego.

PL 192 844 B1

Liczne wygięte źródła światła są ogólnie równoległe jedno do drugiego, zaś odległość w kierunku poprzecznym między sąsiednimi wygiętymi źródłami światła zmienia się wzdłuż profilowanej powierzchni. Odległości w kierunku poprzecznym między wewnętrznymi źródłami światła są większe niż między zewnętrznymi źródłami światła.

Obudowa otacza rejon emisji, a liczne wygięte źródła światła stanowi siedem lamp fluorescencyjnych, mających pierwszą odległość w kierunku poprzecznym od najbardziej wewnętrznej lampy fluorescencyjnej do każdej sąsiedniej lampy fluorescencyjnej, drugą odległość w kierunku poprzecznym między pośrednimi lampami fluorescencyjnymi po każdej stronie najbardziej wewnętrznej lampy fluorescencyjnej, trzecią odległość w kierunku poprzecznym między najbardziej zewnętrznymi lampami fluorescencyjnymi a odpowiednimi sąsiednimi, pośrednimi lampami fluorescencyjnymi i czwartą odległość w kierunku poprzecznym między najbardziej zewnętrznymi lampami fluorescencyjnymi a krawędziami rejonu emisji i tym, że pierwsza odległość w kierunku poprzecznym jest równa w przybliżeniu 7 centymetrów, druga odległość w kierunku poprzecznym jest równa w przybliżeniu 5 centymetrów, trzecia odległość w kierunku poprzecznym jest równa w przybliżeniu 3,5 centymetra, zaś czwarta odległość w kierunku poprzecznym jest równa w przybliżeniu 2,5 centymetra.

Wygięte źródła światła generują światło widzialne w zasadzie całkowicie w niebieskim zakresie widma. Światło ma nominalną długość fali równą 417 ±5 nanometrów i nominalną szerokość pasma 30 nanometrów.

Liczne wygięte źródła światła zawierają rurę fluorescencyjną, pokrytą od wewnątrz przez Sr2P2O7:Eu.

Liczne wygięte źródła światła mają maksymalny całkowity rejon emisji o powierzchni około 2850 centymetrów kwadratowych i minimalny, aktywny terapeutycznie, rejon emisji o powierzchni około 1350 centymetrów kwadratowych.

Między licznymi wygiętymi źródłami światła a profilowaną powierzchnią może być usytuowana osłona, podtrzymywana przez obudowę, a liczne źródła światła w aktywnym rejonie emisji w odległości około 5 centymetrów (2 cale) od osłony i w odległości około 10 centymetrów (4 cale) od osłony mają intensywność promieniowania równą przynajmniej 70% maksymalnej intensywności promieniowania. Intensywność promieniowania licznych wygiętych źródeł światła w aktywnym rejonie emisji, we wszystkich roboczych odległościach od osłony, jest równa przynajmniej 60% maksymalnej intensywności promieniowania.

Intensywność promieniowania licznych wygiętych źródeł światła jest równa około 9 do 11 miliwatów na centymetr kwadratowy. Intensywność promieniowania jest równa około 10 miliwatów na centymetr kwadratowy.

W innym wariancie wynalazku między licznymi źródłami światła a profilowaną powierzchnią jest usytuowana osłona podtrzymywaną przez obudowę, przy czym osłona odfiltrowuje promieniowanie ultrafioletowe emitowane przez liczne wygięte źródła światła w kierunku profilowanej powierzchni. Osłona jest wykonana z poliwęglanu. Osłona zawiera rozpraszacz światła.

W kolejnym wariancie wynalazku liczne wygięte źródła światła zawierają przynajmniej jeden zasilający obwód elektroniczny, który zawiera kontroler aktywujący/dezaktywujący do dostarczania/przerywania zasilania licznych wygiętych źródeł światła; kontroler ekspozycji do przerywania zasilania licznych wygiętych źródeł światła, |B kiedy wybrana dawka światła naświetli profilowaną powierzchnie i rozrusznik do inicjowania i utrzymywania napięcia na licznych wygiętych źródłach światła. Kontroler ekspozycji jest zegarem do przerywania zasilania licznych źródeł światła po upływie ustalonego czasu. Zegar zawiera przynajmniej jeden element regulacyjny do ustalania czasu ekspozycji profilowanej powierzchni na wspomniane światło. Przynajmniej jeden obwód elektroniczny zawiera czujnik światła widzialnego do pomiaru intensywności światła z przynajmniej jednego z licznych źródeł światła i do wytwarzania pierwszego sygnału, reprezentatywnego dla mierzonego światła; detektor do monitorowania wejściowego napięcia rozrusznika i do wytwarzania drugiego sygnału, reprezentatywnego dla monitorowanego napięcia wejściowego; transformator, służący do dostarczania licznych napięć wejściowych do rozrusznika; zestaw przełączników, służących do wyboru jednego z licznych napięć wejściowych w celu dostarczenia do rozrusznika i procesor, służący do sterowania działaniem wspomnianego przynajmniej jednego obwodu elektronicznego i do odbierania sygnałów pierwszego i drugiego i sterowania zestawem przełączników; przy czym procesor reguluje napięcie wejściowe rozrusznika w celu regulacji intensywności światła z licznych wygiętych źródeł światła tak, że utrzymywana jest w zasadzie jednorodna intensywność światła widzialnego oświetlającego profilowaną powierzchnię. Transformator jest autotransformatorem obniżającym-podwyższającym. Przynajmniej

PL 192 844 B1 jeden obwód elektroniczny zawiera wskaźnik, służący do wskazywania stanu oświetlacza, sterowany przez procesor. Kontroler aktywujący/dezaktywujący zawiera główny wyłącznik zasilania, służący do kontrolowania dopływu zasilania z zewnętrznego źródła i stacyjkę, służącą do uniemożliwienia używania oświetlacza przez nieuprawnione osoby.

W obudowie są podtrzymywane czujnik światła widzialnego i reflektor umieszczony między czujnikiem światła widzialnego oraz licznymi wygiętymi źródłami światła; przy czym w reflektorze jest pierwszy otwór, przystosowany do przesłania światła widzialnego z pierwszego z licznych wygiętych źródeł światła do czujnika światła widzialnego, i pierwszy otwór jest oddalony od czujnika światła widzialnego o pierwszą odległość i ma pierwsze pole powierzchni przekroju poprzecznego, a także w reflektorze jest drugi otwór, przystosowany do przesłania światła widzialnego z drugiego z licznych wygiętych źródeł światła do czujnika światła widzialnego, i drugi otwór jest oddalony od czujnika światła widzialnego o drugą odległość i ma drugą powierzchnię przekroju poprzecznego; przy czym stosunek pierwszego i drugiego pola powierzchni przekroju poprzecznego jest proporcjonalny do odwrotności kwadratów wspomnianych odległości pierwszej i drugiej, a czujnik światła widzialnego jest przystosowany do monitorowania intensywności światła emitowanego ze źródeł światła pierwszego i drugiego i wytwarzania sygnału do regulowania intensywności światła widzialnego emitowanego przez liczne źródła światła, tak że jest zapewniona w zasadzie jednorodna intensywność światła widzialnego, oświetlającego profilowaną powierzchnię.

W reflektorze jest trzeci otwór, przystosowany do przesłania światła widzialnego z trzeciego z licznych wygiętych źródeł światła do czujnika światła widzialnego, przy czym trzeci otwór jest oddalony od czujnika światła widzialnego o trzecią odległość i ma trzecią powierzchnię przekroju poprzecznego; a z licznych wygiętych źródeł światła drugie i trzecie są w zasadzie jednakowo oddalone od przeciwnych boków pierwszego z licznych wygiętych źródeł światła, zaś odległości druga i trzecia są w zasadzie równe i wspomniane powierzchnie przekroi poprzecznych druga i trzecia są w zasadzie równe; zaś czujnik światła widzialnego jest przystosowany do monitorowania intensywności światła emitowanego przez pierwsze, drugie i trzecie z licznych wygiętych źródeł światła i wytwarzania sygnału, do regulowania intensywności światła widzialnego z licznych wygiętych źródeł światła, tak jest zapewniana w zasadzie jednorodna intensywność światłą widzialnego, oświetlającego profilowaną powierzchnię.

Oświetlacz opisany powyżej jest używany do naświetlania profilowanej powierzchni z nałożonym miejscowo kwasem lewulinowo-5-aminowym. Kwas lewulinowo-5-aminowy jest dostarczany w nośniku. Kwas lewulinowo-5-aminowy jest dostarczany w kolejnych porcjach. Emitowane światło jest w zasadzie w niebieskim zakresie widma. Naświetlanie obejmuje w przybliżeniu 1000 sekund naświetlania światłem o nominalnej długości fali 417 ±5 nanometrów i nominalnej szerokości pasma 30 nanometrów.

Liczne wygięte źródła światła i ich obwody tworzą rejon emisji do emulowania emitera o nieskończonej płaszczyźnie VH emisji, ogólnie równoległy jeden do drugiego i przystosowany do emisji światła o w zasadzie jednorodnej intensywności ze wspomnianego rejonu emisji; przy czym pierwsza odległość w kierunku poprzecznym między sąsiednimi źródłami światła zmienia się w stosunku do obwodu.

Pierwsza odległość w kierunku poprzecznym jest większa między sąsiednimi źródłami światła, oddalonymi od obwodu niż między sąsiednimi źródłami światła, znajdującymi się w pobliżu wspomnianego obwodu. Liczne źródła światła zawierają pierwszą parę wygiętych źródeł światła, usytuowanych równolegle jedno do drugiego i oddalonych od obwodu o pierwszą odległość; drugą parę wygiętych źródeł światła, usytuowanych równolegle do pierwszej pary i oddalonych od odpowiedniego źródła z pierwszej pary o drugą odległość w kierunku poprzecznym; trzecią parę wygiętych źródeł światła, usytuowanych równolegle do par pierwszej i drugiej i oddalonych od odpowiedniego źródła z drugiej pary o trzecią odległość w kierunku poprzecznym i przynajmniej jedno środkowe, wygięte źródło światła, usytuowane równolegle do par pierwszej, drugiej i trzeciej i oddalone od sąsiednich wygiętych źródeł światła o czwartą odległość w kierunku poprzecznym; przy czym odległości pierwsza, druga, trzecia i czwarta są w przybliżonych stosunkach 2,5:3,5:5:7, odpowiednio.

Według niniejszego wynalazku oświetlacz do PDT lub PD profilowanej powierzchni zawiera liczne źródła światła, ogólnie ustawione odpowiednio do profilowanej powierzchni i oświetlające profilowaną powierzchnię światłem widzialnym o w zasadzie jednorodnej intensywności i obudowę, podtrzymującą liczne źródła światła ogólnie równolegle do profilowanej powierzchni.

PL 192 844 B1

Sposób PDT lub PD powierzchni profilowanej obejmuje zwykle dostarczenie kwasu lewulinowo-5-aminowego na powierzchnię profilowaną i oświetlenie profilowanej powierzchni światłem widzialnym o w zasadzie jednorodnej intensywności z licznych źródeł światła, umieszczonych ogólnie równolegle do profilowanej powierzchni.

Układ chłodzący oświetlacza, zawiera wydłużone źródło światła, mające ogólnie łukowaty segment, połączony z ogólnie prostym segmentem. Ogólnie prosty segment i połączenie między segmentami ogólnie łukowatym i prostym uzyskuje większe chłodzenie niż ogólnie łukowaty segment.

Według niniejszego wynalazku oświetlacz do emulowania emitera o nieskończonej płaszczyźnie zawiera powierzchnię emitującą, mającą obwód i liczne źródła światła, które są ogólnie równoległe jedno do drugiego, przy czym wspomniane liczne źródła światła są przystosowane do emitowania światła o w zasadzie jednorodnej intensywności ze wspomnianej powierzchni emitującej. Odległość w kierunku poprzecznym między sąsiednimi źródłami światła zmienia się wzdłuż wspomnianego obwodu.

W celu realizacji wymienionych celów, zapewniony jest również układ monitorujący oświetlacza oświetlającego powierzchnię. Układ monitorujący zawiera liczne regulowane źródła światła, przystosowane do oświetlania powierzchni światłem o w zasadzie jednorodnej intensywności; czujnik światła, podtrzymywany odpowiednio do licznych źródeł światła; przegrodę, umieszczoną między czujnikiem światła a licznymi źródłami światła; pierwszy otwór w przegrodzie, przystosowany do przesyłania światła od pierwszego z licznych źródeł światła do czujnika światła, przy czym pierwszy otwór jest oddalony od czujnika światła o pierwsza odległość i ma pierwsze pole powierzchni przekroju poprzecznego i drugi otwór w przegrodzie, przystosowany do przesyłania światła od drugiego z licznych źródeł światła do czujnika światła, przy czym drugi otwór jest oddalony od czujnika światła o drugą odległość i posiada drugie pole powierzchni przekroju poprzecznego. Stosunek powierzchni pierwszej i drugiej jest proporcjonalny do odwrotności kwadratów odległości pierwszej i drugiej; przy czym czujnik światła jest przystosowany do monitorowania światła emitowanego z pierwszego i drugiego źródła spośród licznych źródeł światła i wysyła sygnał, służący do regulacji emisji światła z licznych źródeł światła tak, aby dostarczyć światło o w zasadzie jednorodnej intensywności, oświetlające powierzchnię.

W celu realizacji wymienionych celów, dostarczone jest również według niniejszego wynalazku światło do fotodynamicznej diagnostyki lub terapii profilowanej powierzchni, przy czym światło jest emitowane przez liczne źródła, dostarczone ogólnie równolegle do profilowanej powierzchni i oświetlające profilowaną powierzchnię z jednorodną intensywnością.

Niniejszy wynalazek opiera się na podobnych zasadach, jak opisany powyżej układ fluorescencyjnego oświetlenia. Według przykładu wykonania niniejszego wynalazku światło widzialne jest wytwarzane przez jednakowo odległe od powierzchni profilowanej rury fluorescencyjne i związaną z nimi elektronikę sterującą; światło widzialne emitowane przez te rury jest kierowane w stronę diagnozowanej lub leczonej powierzchni przez ogólnie równoległe do powierzchni profilowanej kształty rur i ich elementy, takie jak reflektor; uaktywnianie rur fluorescencyjnych i oświetlanie światłem widzialnym profilowanej powierzchni jest regulowane przez obwody elektroniczne.

Niniejszy wynalazek różni się od tradycyjnych źródeł światła ze względu na biologiczne wymagania nakładane na źródło światła stosowane do PDT. Dużo większy stopień dokładności i integracji jest wymagany w stosunku do elementów według niniejszego wynalazku. Wyjściowe widmo, czas naświetlania i jednorodność oświetlenia muszą być kontrolowane w celu zapewnienia, że właściwości urządzenia są odpowiednie dla dostarczania światła do zmian chorobowych i wywoływania reakcji fotodynamicznej. W celu uzyskania tego, każdy funkcjonalny blok wewnątrz niniejszego wynalazku zawiera starannie wybrane i obrobione elementy. Poniżej zostały dokładnie opisane zasady działania każdego z bloków funkcjonalnych.

Prawo odwrotności kwadratów dla optyki mówi, że intensywność światła ze źródła punktowego, odbierana przez obiekt, jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości od źródła. Z tego powodu odległość od źródła jest ważną zmienną we wszystkich układach optycznych. Zatem, w celu uzyskania jednorodnego oświetlenia twarzy lub głowy, muszą zostać zminimalizowane zmiany wyjściowego oświetlenia w funkcji odległości. Płaska powierzchnia emitującą nie dostarczą dawki jednorodnego światła do wszystkich elementów twarzy jednocześnie, ponieważ niepłaskie powierzchnie twarzy i głowy nie mogą zostać umieszczone w stałej odległości od powierzchni emitującej. W celu rozwiązania tego problemu, niniejszy wynalazek stosuje powierzchnię emitującą w kształcie litery U, która lepiej odtwarza profile twarzy i głowy człowieka i minimalizuje różnice odległości między lampą a obiektem, co, z kolei, minimalizuje różnice oświetlenia obiektu.

PL 192 844 B1

Ponieważ emisja cylindrycznych źródeł światła może zmieniać się z temperaturą, również rozkład temperatury odgrywa ważną rolę w uzyskiwaniu jednorodnego oświetlenia. Następnie, ponieważ emisja z rury może zmieniać się z jej długością, dobór rozkładu temperatury może zostać użyty do regulowania jednorodności promieniowania oświetlacza.

Oświetlacz według wynalazku zapewnia jednorodny rozkład intensywności światła widzialnego.

Dodatkowe cele, właściwości i zalety wynalazku zostaną przedstawione w poniższym opisie i częściowo staną się zrozumiałe na podstawie opisu lub mogą zostać poznane dzięki praktyce wynalazku. Cele i zalety wynalazku mogą być realizowane i uzyskiwane przy pomocy przyrządów i kombinacji, szczegółowo wymienionych w dołączonych zastrzeżeniach.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia częściowo w przekroju poprzecznym widok z przodu oświetlacza według niniejszego wynalazku, fig. 2 - częściowo w przekroju poprzecznym widok z boku oświetlacza pokazanego na fig. 1, fig. 2 przedstawia częściowo w przekroju poprzecznym widok z góry oświetlacza pokazanego na fig. 1, fig. 4 - detale źródła światła w postaci rury fluorescencyjnej, pokazanej na fig. 1, fig. 5 - detale reflektora, pokazanego na fig. 1, fig. 6 - szczegóły osłony, pokazanej na fig. 1, fig. 7 - schemat okablowania elektrycznego w oświetlaczu pokazanym na fig. 1, fig. 8 - schemat obwodu rozrusznika w oświetlaczu pokazanym na fig. 1, fig. 9 - schemat zmodyfikowanego okablowania w oświetlaczu według niniejszego wynalazku, fig. 9A-9D - szczegóły schematu obwodu elektrycznego przedstawionego na fig. 9, fig. 10 - widmo typowej emisji fluorescencyjnej ze źródła światła w postaci rury fluorescencyjnej, pokazanej na fig. 4, fig. 11 - układ monitorujący według niniejszego wynalazku.

Szczegółowy opis korzystnych przykładów wykonania

Według korzystnego przykładu wykonania, przedstawionego na fig. 1-8, siedem rur fluorescencyjnych 10(1) - 10(7) w kształcie litery U jest zasilanych przez trzy rozruszniki elektroniczne 20. Regulowanie napięcia rozrusznika powoduje zmiany intensywności promieniowania emitowanego przez rury. Rury 10(1) - 10(7) są podtrzymywane przez obudowę 30 i są przykryte poliwęglanową osłoną 40, która kieruje strumień powietrza chłodzącego wewnątrz urządzenia i uniemożliwia kontakt między szkłem a pacjentem w przypadku pęknięcia rury. Aluminiowy reflektor 50, umieszczony za rurami, zwiększa zarówno promieniowanie wyjściowe jak i jednorodność rozkładu promieniowania wyjściowego. Ogólne wymiary urządzenia są równe w przybliżeniu 38 cm (wysokość) x 45 cm (szerokość) x 44,5 cm (średnica). Fig. 1 przedstawia położenie głowy i nosa pacjenta.

Przykładowe źródła światła

Według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, siedem rur fluorescencyjnych 10(1) - 10(7) typu F34T8 Ultra Blue o długości 36 cali dostarcza powierzchnię emisji światła widzialnego o wysokości maksymalnie 36 cm i szerokości 46 cm (w przybliżeniu 2S50 cm²), przy minimalnej powierzchni aktywnej terapeutycznie o wysokości 30 cm i szerokości 46 cm (w przybliżeniu 1350 cm²). Jak pokazano na fig. 1, rury mają ogólnie łukowaty rejon środkowy 10A i ramiona 10B, rozciągające się od odpowiednich końców rejonu środkowego.

Rury fluorescencyjne są typu gazowych lamp wyładowczych. Wykorzystują wyładowanie elektryczne w gazie o niskim ciśnieniu w celu wytworzenia plazmy, która oddziałuje z fluorescyjnym luminoforem w celu przetworzenia energii elektrycznej na światło. Typowa rura fluorescencyjna składa się ze szczelnej rury szklanej z elektrodami lub katodami na obu końcach. Rura jest od wewnątrz pokryta jednorodnie świecącym, nieorganicznym luminoforem krystalicznym. Rura jest napełniona gazem obojętnym o niskim ciśnieniu, zwykle argonem, do którego dodana jest przed zamknięciem rury niewielka ilość płynnej rtęci. Niskie ciśnienie wewnątrz rury powoduje, że pewna ilość płynnej rtęci paruje, powodując wytworzenie wewnątrz rury atmosfery złożonej z argonu i par rtęci. Przyłożenie dostatecznie wysokiego napięcia między katodami powoduje emisję elektronów z katody, które przemieszczając się wzdłuż rury jonizują mieszaninę argonu i par rtęci. Po zjonizowaniu, mieszanina gazowa wewnątrz rury staje się przewodząca, co pozwala na przepływ prądu elektrycznego i dalsze wzbudzanie atomów rtęci. Natężenie prądu płynącego przez rurę reguluje liczbę wzbudzonych atomów, a zatem również intensywność emisji światła z rury. Kiedy wzbudzone atomy rtęci wracają do stanu o niższej energii, emitują promieniowanie ultrafioletowe (UV). Promieniowanie UV jest absorbowane przez luminofor na ściance rury, wywołując fluorescencję luminoforu, efektywnie przetwarzając energię głównej linii

PL 192 844 B1 rezonansowej rtęci na większą długość fali. Skład chemiczny materiału luminoforu określa charakterystykę widma światła emitowanego z lampy. Można to wykorzystać do dobrania długości fali emitowanego światła zgodnie z wymaganiami aplikacji, jak w przypadku niniejszego wynalazku.

Emisja promieniowania z rury fluorescencyjnej nie jest jednorodna. Intensywność mierzona w bezpośredniej bliskości katody jest zwykle niska w porównaniu z intensywnością emisji z pozostałej części rury. Jest tak dlatego, ponieważ zjonizowany gaz w rejonie bliskim katody nie emituje tyle promieniowania UV, aby pobudzić luminofor. Rejon zmniejszonej emisji jest znany jako ciemnia Faradaya. W celu uniknięcia problemów z nie jednorodnością, w jednym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku wykorzystywane są liczne rury 10 (1) - 10(7) w kształcie litery U. Taki układ pozwala, aby katody i związane z nimi rejony niskiej emisji zna-lazły się poza aktywną powierzchnią emisyjną (w zasadzie za uszami pacjenta). Tylko bardziej jednorodna część środkowa promieniowania rury jest wykorzystywana do leczenia pacjenta. Inną zaletą układu jest to, że nie jednorodność można również regulować przez zmienianie odległości między rurami w kierunku poprzecznym (w kierunku poziomym zgodnie z Fig. 2). Jest to ważne, ponieważ trzeba kompensować fakt, że intensywność promieniowania ze źródła światła w postaci płaskiej płaszczyzny zmniejsza się w pobliżu krawędzi. Zmieniając odległości między rurami w kierunku poprzecznym, wytwarza się taki sam efekt, jak wyginanie krawędzi większego oświetlacza, emulując w ten sposób emiter o nieskończonej powierzchni w kompaktowym urządzeniu.

Kształt litery U, przyjęty dla rur, minimalizuje różnice odległości miedzy emiterem a obiektem, dostarczając jednorodnego rozkładu światła widzialnego na twarzy lub głowie pacjenta; Wymiary rury zostały dobrane w oparciu o przeciętne wymiary głowy dorosłego pacjenta. Montaż rur minimalizuje wpływ rejonów nieemitujących na ich końcach. Umożliwia to wykonanie niniejszego wynalazku w bardziej zwartej konstrukcji i lepsze ustawienie głowy pacjenta wśród źródeł światła widzialnego. Ponadto, kształt „U” dostarcza żądanej intensywności promieniowania i jednorodności promieniowania dla oświetlenia głowy i twarzy, a zatem zapewnia, że właściwa dawka światła widzialnego jest dostarczana do wszystkich rejonów obiektu podczas PDT.

Liczba zastosowanych rur i odległości między nimi zostały dobrane w celu osiągnięcia pożądanych parametrów jednorodności i intensywności emitowanego promieniowania. Stwierdzono, że optymalny rozkład intensywności występuje, kiedy siedem rur 10(1) - 10(7) jest umieszczonych w obudowie symetrycznie względem przeciwnych krawędzi urządzenia przy następujących, przybliżonych odległościach w kierunku poprzecznym: 7 cm między środkową rurą 10(4) a każdą z dwóch rur 10(3), 10(5) sąsiadujących z rurą środkową 10(4); 5 cm między rurami 10(3), 10 (2) i 10(5), 10(6), tj. w następnych parach rur od środka i 3.5 cm między rurami 10(2), 10(1) i 10(6), 10(7), tj. w najbardziej zewnętrznych rurach po bokach urządzenia. Najbardziej zewnętrzne rury 10(1), 10(7) są oddalone o około 2,5 cm od krawędzi obudowy. Niniejszy wynalazek dostarcza bardzo jednorodne oświetlenie bez użycia dodatkowego elementu rozpraszającego. Jednakże jest również przewidywane, że element rozpraszający może zostać również dostarczony do osłony 40.

Rury fluorescencyjne według korzystnych przykładów wykonania niniejszego wynalazku wykorzystują dostępny w handlu luminofor Sr2P2O7:Eu, który jest stosowany w procesie diazotypii. Kiedy taki luminofor absorbuje promieniowanie UV emitowane przez rtęć, emituje w niebieskim zakresie widma o długości fali 417 nm (nominalnie) i szerokości widma 30 nm. Typowe widmo emisji fluorescencji rur według niniejszego wynalazku jest pokazane na fig. 10. Według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, widmo emitowanego promieniowania jest dobrane do widma absorpcyjnego protoporfiryny IX, substancji fotoczułej, która jest wytwarzana z ALA w tkance obiektu. Promieniowanie w innym zakresie widma może być dostarczane przy wykorzystywaniu innego luminoforu wewnątrz rur. Inny zakres widma emisyjnego może zostać dostarczony również przy wykorzystaniu innych technologii wytwarzania źródła światła.

Parametry elektryczne

Uzyskanie satysfakcjonującego działania rury fluorescencyjnej wymaga przyłożenia napięcia do katod rury w celu zainicjowania przewodności rury, a następnie regulowania prądu płynącego przez rurę. Rury fluorescencyjne, wykorzystujące wyładowanie w gazie, są szczególnie czułe na wartości napięcia i prądu, użyte do ich zasilania. Większe natężenie prądu zwiększa ilość generowanych elektronów, powodując zwiększenie intensywności emitowanego światła. Ale większy prąd powoduje zwiększenie temperatury katody, potencjalnie zwiększając erozję materiału katody i zanieczyszczenie

PL 192 844 B1 atmosfery rury przez materiał usuwany z katody; prowadzi to do skrócenia żywotności rury. Zbyt mały prąd płynący przez rurę może spowodować, że ścianka rury ma zbyt niską temperaturę, co spowoduje kondensację par rtęci, ujemnie wpływając na jednorodność intensywności emitowanego promieniowania. Następnie, w przypadku większości konstrukcji rury konieczne jest ogrzewanie katod w celu uzyskania właściwego inicjowania wyładowania w rurze. Regulowanie charakterystyk napięcia i/lub prądu w rurze oraz ogrzewanie katod są realizowane przez zewnętrzne obwody elektroniczne, które są zwykle montowane i umieszczane w jednym urządzeniu, zwanym „rozrusznikiem”. Możliwe są różne konstrukcje rozrusznika; od prostych, elektromagnetycznych cewek do wyszukanych obwodów elektronicznych, które optymalizują i sterują różnymi aspektami działania rury.

Według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, każdy rozrusznik 20 zawiera trzy główne bloki funkcjonalne: wejściowy obwód filtrujący, obwód oscylatora i transformator dla wysokiej częstotliwości.

Obwód filtra wejściowego prostuje przemienne napięcie z linii 120 VAC, tworząc wewnętrzne napięcie stałe (DC), które może zostać wykorzystane przez oscylator. Filtr nie pozwala również, żeby zakłócenia w linii AC ujemnie wpływały na działanie rozrusznika oraz nie pozwala, aby stany przejściowe oscylatora dostawały się wstecznie do linii AC. Na koniec, obwód ten dostarcza korekcji współczynnika mocy, dzięki czemu szczytowy prąd pobierany przez rozrusznik z linii AC jest mniejszy niż w przypadku prostego prostownika. Możliwe jest również zasilanie korzystnych przykładów wykonania niniejszego wynalazku stałym napięciem.

Oscylator dostarcza mechanizm do przekazywania energii elektrycznej w każdym urządzeniu rozrusznikowym 20; zawiera parę kluczujących tranzystorów, dołączonych do obwodu rezonansowego, który obejmuje transformator wyjściowy. Mały sygnał z transformatora wyjściowego jest podawany wstecznie na wejścia tranzystorów kluczujących, powodując ich oscylacje po przyłożeniu napięcia stałego. Energia oscylacji jest sprzęgana przez transformator z rurami. Przy tej konstrukcji rozrusznika, wielkość oscylacji jest proporcjonalna do napięcia stałego, które, z kolei, jest proporcjonalne do napięcia w linii AC. Ponieważ transformator jest również dołączony do katod rur, wielkość prądu płynącego przez rury jest proporcjonalna do napięcia przemiennego w linii AC. Jest to znane jako konstrukcja o niestałej mocy i została wybrana w celu umożliwienia regulowania intensywności oświetlenia wyjściowego według niniejszego wynalazku.

Transformator wysokiej częstotliwości przekazuje energię do rury oraz wykonuje kilka innych, ważnych funkcji. Dostarcza elektroniczną transformację poziomów napięcia i impedancji ograniczającej natężenie prądu w celu dostarczania właściwych wartości napięcia i natężenia prądu do rur w celu zapewnienia właściwego i bezpiecznego działania. Dostarcza również sprzężenia zwrotnego do oscylatora, co pomaga stabilizować jego działanie i dostarcza mechanizm generowania początkowego, wysokonapięciowego impulsu uruchamiającego.

Dodatkowe uzwojenia transformatora dostarczają prąd do ogrzewania katod rury. Obniża to poziom napięcia, potrzebny do zainicjowania wyładowania i ogranicza uszkodzenia katod wynikające z początkowego impulsu prądowego.

Ze względu na zmiany w procesie wytwórczym rur, intensywność emitowanego oświetlenia musi być regulowana, aby spełnić wymagania dla określonych celów PDT. Następnie, intensywność emitowanego oświetlenia musi być regulowana w miarę starzenia się rur, w celu kompensowania degradacji samych rur. W korzystnym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku, rozruszniki 20 są rozrusznikami o niestałej mocy, dzięki czemu emisja rury może być regulowana przez zmianę napięcia wejściowego podawanego do rozrusznika. Według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, możliwe są zmiany o 40% przez użycie dwóch obniżających/podwyższających autotransformatorów 60w linii AC.

Napięcie rozrusznika może być regulowane ręcznie lub automatycznie. Według przykładów wykonania niniejszego wynalazku, w których zastosowano ręczną regulację napięcia, odpowiednie napięcie rozrusznika jest ustalane przez technika ręcznie przez wybór końcówek na dwóch obniżających/podwyższających autotransformatorach 60. Ponieważ zmiany napięcia linii AC wpływają na napięcie rozrusznika, można zastosować stabilizację zewnętrznego napięcia w celu poprawienia stabilności emitowanego promieniowania. Inny korzystny przykład wykonania niniejszego wynalazku ma automatyczną regulację napięcia, obejmującą układ „aktywny”, zawierający przełączniki elektroniczne aktywowane przez mikrokontroler w celu eliminacji potrzeby stabilizowania zewnętrznego napięcia i potrzeby regulowania przez technika napięcia rozrusznika, kiedy emitowane promieniowanie rury zmniejsza z czasem intensywność. Mikrokontroler odbiera sygnały wejściowe z czujników optycznych

PL 192 844 B1 i napięciowych, a następnie uaktywnia odpowiedni przełącznik elektroniczny w celu utrzymywania intensywności emitowanego promieniowania w określonym zakresie. Aktywny układ kluczujący może również korygować zmiany intensywności emisji wynikające ze zmian napięcia linii i temperatury podczas pracy; zatem stabilizacja zewnętrznego napięcia linii nie jest potrzebna w korzystnym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku, wykorzystującym układ aktywnego kluczowania. Automatyczne regulowanie napięcia według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku jest opisane dokładniej poniżej.

Według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, trzy elektroniczne rozruszniki 20 o szybkim starcie są wykorzystane do zasilania siedmiu rur fluorescencyjnych 10(1) - 10(7). Dwa rozruszniki 20(1) i 20(3) zasilają dwie rury 10(1), 10(7) i 10(2), 10(6) odpowiednio, zaś jeden rozrusznik 20(2) zasila trzy rury 10(3) - 10(5). Rozruszniki te przetwarzają napięcie z linii 120 VAC, dostępne w standardowym gniazdku sieciowym na prąd sinusoidalny o wysokiej częstotliwości (ok. 25 kHz), odpowiedni do zasilania rur fluorescencyjnych. Działanie wysokoczęstotliwościowe jest pożądane w celu zmniejszenia tętnień emisji optycznej, które występują we wszystkich rurach fluorescencyjnych i w celu zwiększenia ogólnej intensywności. Tętnienia emitowanego promieniowania są małymi zmianami intensywności emisji rury w stosunku do sinusoidalnego, przemiennego prądu rury, używanego do podtrzymywania łuku w plazmie.

Parametry transmisji światła widzialnego

W celu wykorzystania światła widzialnego emitowanego z tyłu rury i w celu zwiększenia jednorodności rozkładu intensywności, dostarczony jest reflektor 50 w przybliżeniu 10 mm od tylnej powierzchni rur. Reflektor 50 jest wykonany z arkusza polerowanego aluminium, który jest wygięty odpowiednio do konfiguracji rur.

Powierzchnia emitująca niniejszego wynalazku jest przykryta osłoną 40 z tworzywa sztucznego, i niskiej przepuszczalności promieniowania UV. W korzystnym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku, osłona 40 z tworzywa sztucznego jest wykonana z poliwęglanu. Przy stosowanej technologii produkcji rury fluorescencyjnej, w emitowanym promieniowaniu pozostaje niewielka emisja UV. Poliwęglan ma bardzo małą przepuszczalność w ultrafioletowym zakresie widma i efektywnie odfiltrowuje wszelką resztkową emisję UV ze światła widzialnego emitowanego przez urządzenie. Osłona 40 chroni również pacjenta przed zranieniem w przypadku pęknięcia rury.

Parametry chłodzenia

Ponieważ temperatura katody i ścianki rury silnie wpływa na rozkład intensywności emisji, dostarczony jest układ chłodzenia w celu zapewnienia właściwego działania lampy. Według przykładu wykonania niniejszego wynalazku, układ chłodzący obejmuje otwory w osłonie poliwęglanowej 40, reflektorze 50 i obudowie 30 oraz wentylatory 70, służące do przemieszczania powietrza chłodzącego.

Powietrze otaczające dostarczane jest do wnętrza niniejszego wynalazku przez otwory wlotowe 42 w osłonie poliwęglanowej 40. Przestrzeń między osłoną 40 a reflektorem 50 tworzy pierwszą strefę (tj. komorę), w której powietrze otoczenia przechodzi nad rurami 10(1) - 10(7). Powietrze jest ogrzewane przez rury i jest kierowane od pierwszej strefy do drugiej strefy między reflektorem 50 a obudową 30 przez otwory w reflektorze 52. Otwory reflektora 52 są dostarczone po kątem ±45° w celu dostarczenia właściwego rozkładu temperatury w ściankach rur. Ogrzane powietrze jest wydalane przez cztery wentylatory 70, przez otwory wylotowe 32 w obudowie 30.

Według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, liczne otwory wlotowe 42 (pokazano trzydzieści sześć) w osłonie poliwęglanowej 40są rozmieszczone w równych odstępach wzdłuż każdej krawędzi bezpośrednio nad rejonami katod rur. Otwory 52 w reflektorze 50 są parami szczelin wykonanymi w kolumnach od góry do dołu; otwory reflektora 52 są bezpośrednio naprzeciw wentylatorów 70, które są dostarczone pod kątem ±45° od środka urządzenia.

Prosty segment rury między rejonem katody ą wygiętym segmentem rury „U” wytwarza nieco większą intensywność emisji niż środkowa część segmentu wygiętego. Można to przypisać różnicy grubości pokrycia luminoforowego, wywołanej przez proces wyginania. W celu dalszego zwiększenia jednorodności intensywności emisji, otwory reflektora 52 są dostarczone w reflektorze 50 tak, że powietrze chłodzące przepływa głównie przez prostą sekcję i końcowe części wygiętej sekcji. Mniej powietrza chłodzącego przepływa nad środkiem rur między zestawami otworów reflektora 52, powodując,

PL 192 844 B1 że temperatura ścianki rury jest większa w tym rejonie. Ponieważ emisja promieniowania w takiej rurze rośnie (do pewnego stopnia) ze wzrostem temperatury ściany, cieplejszy rejon centralny rury wytwarza większą intensywność promieniowania niż reszta rury i kompensuje mniejszą wydajność emisji rejonu środkowego.

Podstawowe funkcje regulacyjne

Obsługiwane przez użytkownika regulacje według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku obejmują główny wyłącznik zasilania 80, umieszczony z tyłu obudowy 30 oraz stacyjkę 90 i zegar 100, umieszczone z boku obudowy 30. Zegar 100 zawiera wskaźnik czasu ekspozycji 102, który wyświetla czas pozostały do końca naświetlania.

Główny wyłącznik zasilania 80 jest częścią wyposażonego w bezpiecznik modułu wejściowego zasilania, zawierającego dwupozycyjny przechylny wyłącznik i standardowy kabel przyłączeniowy, zgodny z normą International Electromechanical Commission (IEC). Popychając przechylny wyłącznik do położenia „1” uzyskuje się dopływ energii do urządzenia. Wentylatory 70 działają, ale rury 10(1) - 10(7) nie świecą się aż do momentu włączenia stacyjki 90 i ustawienia oraz uaktywnienia zegara 100. Kiedy główny wyłącznik zasilania 80 jest w położeniu „0”, wszystkie elementy elektryczne wewnątrz niniejszego wynalazku są odłączone od linii AC. Moduł wejściowy zasilania dostarcza zabezpieczenie nadprądowe dla niniejszego wynalazku i ograniczenie prądu w przypadku wystąpienia impulsu napięciowego w linii zasilającej; główny wyłącznik zasilania 80 nie dostarczy zasilania do urządzenia, jeśli którykolwiek bezpiecznik w tym module jest przepalony.

Stacyjka 90 dostarcza środków, dzięki którym stosowanie niniejszego wynalazku może zostać ograniczone do upoważnionego personelu. Według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku działanie zegara 100 i rur 10(1) -10(7) wymaga włożenia klucza i obrócenia go w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek zegara o ¼ obrotu w położenie „ON”. Powoduje to uaktywnienie zegara 100, tak że można wprowadzić przewidziany czas ekspozycji.

Według przykładu wykonania niniejszego wynalazku, zegar systemowy 100 bezpośrednio steruje działaniem rur fluorescencyjnych 10(1) - 10(7). Zawiera trzy klawisze 104 do regulowania/sterowania: jeden klawisz uruchamiania/zatrzymywania i dwa klawisze ustawiania czasu, jak również wskaźnik czasu ekspozycji 102. Zegar 100 jest używany do ustawiania żądanego czasu ekspozycji i do inicjowania ekspozycji światłem widzialnym. Powoduje automatyczne wyłączenie rur według niniejszego wynalazku po upływie ustalonego czasu ekspozycji.

Dwa klawisze 104 ustawiania czasu są korzystnie przełącznikami membranowymi, które pozwalają użytkownikowi ustawić czas ekspozycji. Naciśnięcie klawisza 104 ze strzałką „do góry” zwiększa czas, zaś naciśnięcie klawisza 104 ze strzałką „w dół” skraca czas. Po pierwszym naciśnięciu klawiszy, dane na wyświetlaczu zmieniają się powoli. Jeśli klawisze są wciskane przez dłuższy czas, wyświetlane liczby zmieniają się szybciej. Małe regulacje wyświetlanego czasu można wykonać przez szybkie naciskanie i zwalnianie klawiszy. W ten sposób użytkownik może ustawić ustalony czas ekspozycji.

Klawisz 104 uruchamiania/zatrzymywania jest przełącznikiem membranowym, który steruje działaniem rury; przełącza między stanami włączonym i zatrzymanym dla rur i zegara. Po ustawieniu czasu ekspozycji, naciśnięcie klawisza 104 uaktywnia rury i inicjuje zliczanie w dół przez zegar. Naciśnięcie po raz drugi wyłącza rury i zatrzymuje zegar, dostarczając środka do przerwania kuracji w razie potrzeby. Jeśli klawisz 104 uruchamiania/zatrzymywania nie zostanie naciśnięty po raz drugi, zegar automatycznie wyłączy rury po zakończeniu zliczania w dół. Naświetlanie można również przerwać, jeśli trzeba, przez obrócenie klucza do położenia „OFF” lub przez popchnięcie dźwigni głównego wyłącznika zasilania 80do położenia „0”.

Wskaźnik czasu ekspozycji 102 w zegarze 100 jest korzystnie wyświetlaczem typu LED dla czterech cyfr, który podaje czas w minutach i sekundach. Przed wciśnięciem klawisza 104 uruchamiania/zatrzymywania w celu rozpoczęcia ekspozycji, wyświetlacz 102 wskazuje ustawiony czas ekspozycji. Po naciśnięciu klawisza 104 uruchamiania/zatrzymywania w celu zainicjowania naświetlania, wskaźnik czasu ekspozycji 102 zlicza w dół i wyświetla pozostały czas ekspozycji. Rury zostaną automatycznie wyłączone, kiedy na wyświetlaczu pojawi się „00:00”.

Zasilanie jest dostarczane przez trzyżyłowy przewód elektryczny, przystosowany do pracy w szpitalu. Wymagania na zasilanie według przykładu wykonania niniejszego wynalazku są następujące: 120 VAC,

PL 192 844 B1

2.5 A, 60 Hz, przy czym napięcie z linii zasilania AC jest stabilizowane zewnętrznym, komercyjnym stabilizatorem napięcia (np. SOLA MCR1000 -transformator stałego napięcia).

Funkcje automatycznego sterowania

Według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, potrzeba regulowania przez technika napięcia rozrusznika, kiedy intensywność emisji rury maleje z czasem, jest wyeliminowana przez dostarczenie automatycznej regulacji napięcia rozrusznika. Można to zrealizować przez zastąpienie ręcznego wybierania zwór na końcówkach „aktywnym” układem przełączników elektronicznych aktywowanych przez mikrokontroler (fig. 9 i 9A-9D). Mikrokontroler odbiera sygnały wejściowe z czujników optycznego i napięciowego, a następnie uaktywnia odpowiedni przełącznik elektroniczny w celu utrzymywania intensywności emisji w określonym zakresie wielkości. Aktywny układ kluczujący może korygować zmiany intensywności emisji wynikające ze zmian napięcia w linii zasilającej i zmian temperatury podczas naświetlania; dzięki temu zewnętrzna stabilizacja napięcia sieciowego nie jest wymagana według korzystnych przykładów wykonania niniejszego wynalazku, wykorzystujących automatyczne regulowanie napięcia rozrusznika. Wszystkie inne elementy automatycznej regulacji napięcia rozrusznika według przykładów wykonania niniejszego wynalazku, obejmujące rury 10(1) -10(7), rozruszniki 20, reflektor 50 i osłonę poliwęglanową 40, są takie same jak w przykładach wykonania z ręczną regulacją.

Według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, elektroniczny układ sterujący 110 obejmuje sześć bloków funkcjonalnych. Mikrokontroler 200 jest centralną jednostką przetwarzającą; obejmuje moduły, które odczytują dane z czujników urządzenia, określa stan urządzenia, reguluje napięcie rozrusznika (i intensywność emisji rur) i dostarcza użytkownikowi informacji przy pomocy wyświetlacza 112 typu LED (moduły są opisane dokładniej poniżej). W celu uzyskania określonego poziomu intensywności emisji, mikrokontroler 200 monitoruje intensywność emisji rury przy pomocy czujnika 120 światła widzialnego, który jest umieszczony za reflektorem 50. Odnośnie fig. 11, rozproszone światło widzialne jest dostarczane do czujnika 120 światła widzialnego przez szczeliny 122(3) - 122(5) za każdą ze środkowych rur 10(3) - 10(5) na płycie reflektora 50 nieco w lewo od środka. Obwód 210 detekcji napięcia sygnalizuje mikrokontrolerowi 200, kiedy zegar 100 zainicjował sekwencje zliczania w dół, a także kiedy zostało osiągnięte maksymalne dopuszczalne napięcie rozrusznika. Wykorzystując sygnały z tych czujników, mikrokontroler 200 porównuje bieżący stan urządzenia z wartościami zapisanymi podczas kalibracji i określa, czy potrzebna jest regulacja napięcia rozrusznika. Regulacja napięcia rozrusznika jest realizowana przy pomocy zespołu przełączników elektronicznych, sprzężonych poprzez transoptory 222, działające w momencie przejścia napięcia przez zero, z liniami wyjściowymi mikrokontrolera. Na koniec, jeśli urządzenie nie działa poprawnie lub nie wytwarza promieniowania o określonych parametrach, mikroprocesor 200 uaktywnia wskaźnik stanu urządzenia 112 w celu poinformowania o tym użytkownika. Zostaną teraz opisane dokładniej bloki funkcjonalne układu sterowania elektronicznego.

Według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, dostarczony jest w pełni programowalny, wbudowany mikrokontroler 200 (np. PLC16F84 firmy Microchip), który obejmuje jednostkę arytmetyczno-logiczną, pamięć RAM, nieulotną pamięć RAM, ROM i obwód interfejsowy w pojedynczym, monolitycznym układzie scalonym. Mikrokontroler 200 zawiera również elektronicznie niezależny obwód czasowy typu „watch-dog”, który jest tak zaprogramowany, że ustawia CPU w stan początkowy w przypadku sprzętowego uszkodzenia mikrokontrolera lub wystąpienia błędu w oprogramowaniu sprzętowym. Mikrokontroler 200 łączy się przy pomocy interfejsu z czujnikami urządzenia, wyświetlaczem stanu urządzenia 112 i zestawem przełączników elektronicznych przy pomocy dwunastu programowalnych, cyfrowych linii I/O. Parametry kalibracji urządzenia są zapisywane w nieulotnej pamięci RAM wewnątrz chipu mikrokontrolera, zaś całe oprogramowanie, służące do sterowania funkcjami regulatora jest zawarte w pamięci ROM wewnątrz chipu mikrokontrolera. Oprogramowanie sprzętowe jest wpisane do pamięci ROM i weryfikowane przy użyciu zewnętrznych urządzeń programujących.

Według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, czujnik 120 światła widzialnego (np. czujnik optyczny TSL230B firmy Texas Instruments) jest używany do detekcji emisji rury, zaś sygnał z czujnika światła widzialnego 120 jest używany jako kryterium regulacji. W przypadku czujnika optycznego TSL230B, fotodioda o dużej powierzchni i scalony przetwornik prądu na częstotliwość dostarczają sygnał wyjściowy do mikrokontrolera w postaci szeregu impulsów cyfrowych.

PL 192 844 B1

Bezpośrednie przetworzenie sygnału optycznego na format cyfrowy redukuje złożoność obwodu i eliminuje problemy odnoszące się do kalibracji i dryftu, związane z obwodami analogowymi.

Czujnik 120 światła widzialnego jest dostarczony za środkową rurą 10(4) i panelem reflektora 50 nieco w lewo od środka. W celu monitorowania rozkładu światła widzialnego z licznych rur, wykonano trzy szczeliny 122(3) - 122(5) w reflektorze 50 za trzema środkowymi rurami 10(3) - 10(5). Pole powierzchni i położenie trzech szczelin 122(3) - 122(5) są takie, że czujnik 120 światła widzialnego odbiera wyrównaną intensywność z trzech rur 10(3) - 10(5). Według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, stosunek pól powierzchni dla dowolnych dwóch wybranych szczelin jest proporcjonalny do odwrotności kwadratów odległości wybranych szczelin od czujnika 120 światła widzialnego. Czujnik 120 światła widzialnego jest przykryty filtrem w celu dopasowania jego charakterystyki widmowej do charakterystyki optometru, który został użyty jako standard pomiarowy do kalibracji. Dodatkowo, czujnik 120 światła widzialnego jest przykryty rozpraszaczem światła w celu dalszego minimalizowania zależności położenia detektora od szczelin w reflektorze 122(3) - 122(5).

Obwód detekcji napięcia 210 wykonuje dwie funkcje: koordynuje działanie mikrokontrolera z zegarem układowym 100 i informuje mikrokontroler 200, kiedy zostanie osiągnięte maksymalne dopuszczalne napięcie rozrusznika. W korzystnym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku (odnośnie fig. 9A), obwód detekcji napięcia 210 zawiera układ pętli synchronizacji fazy (PLL) CD4046 214, zastosowany jako oscylator sterowany napięciem (VCO). Próbka napięcia sieciowego podawana na rozrusznik jest prostowana i użyta zarówno do dostarczenia zasilania dla CD4046 jak i jako wejście VCO.

Taki układ pozwala, aby obwód wytwarzał ciąg impulsów cyfrowych, którego częstotliwość jest proporcjonalna do napięcia rozrusznika. Ciąg impulsów jest sprzężony przez transoptor 212 z mikrokontrolerem 200, który określa napięcie rozrusznika przez pomiar czasu między kolejnymi impulsami.

Detekcja stanu zegara układowego jest realizowana przez umieszczenie styków przekaźnika zegara szeregowo z końcówkami zasilania rozrusznika. Kiedy zegar 100 jest wyłączony (np. terapia nie jest wykonywana), żadne napięcie nie jest podawane ani na obwód detekcji napięcia 210, ani na rozruszniki 20. Po wykryciu tego stanu, mikrokontroler 200 ustawia w stan początkowy zmienne systemowe i pętle, aż pojawi się ciąg impulsów (napięcie). Po zainicjowaniu przez zegar sekwencji zliczania w dół, styki przekaźnika zegara są zamykane, przykładając napięcie na obwód detekcji napięcia 210 i na rozruszniki 20. Kiedy obecność ciągu impulsów jest wykrywana przez mikrokontroler 200, przeprowadza on regulację (patrz poniżej). Chociaż obwód regulatora może regulować napięcie rozrusznika, czas trwania naświetlania jest kontrolowany sprzętowo przez zegar 100 przez szeregowe dołączenie styków przekaźnika.

Po zainicjowaniu naświetlania światłem widzialnym, mikrokontroler 200 monitoruje ciąg impulsów VCO i porównuje go z wartością zapisaną w pamięci podczas uruchamiania i kalibracji urządzenia. Jeśli zmierzona wartość przekracza zapisaną wartość, dalszy wzrost napięcia rozrusznika jest blokowany. Wartość zapisana w pamięci mikrokontrolera odpowiada napięciu rozrusznika na jednym odczepie transformatora, odpowiadającemu wartości mniejszej niż maksymalne napięcie robocze, nie pozwalając na wybór odczepu transformatora odpowiadającego maksymalnemu napięciu rozrusznika. Ten sposób minimalizuje niepotrzebne przełączanie i zapewnia, że napięcie rozrusznika nie przekroczy maksymalnego, dopuszczalnego napięcia roboczego (133 VAC w korzystnym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku) w żadnym momencie.

Odnośnie fig. 9C i 9D, zestaw przełączników elektronicznych, służący do wyboru odczepu transformatora, zawiera sześć tyrystorowych przełączników elektronicznych 220, które łączą linie wejściowe rozrusznika i odczepy wyboru napięcia na autotransformatorach 60 obniżających i podwyższających napięcie. Bramki tyrystorowych przełączników 220 są elektrooptycznie sprzężone z mikrokontrolerem 200. Mikrokontroler 200 zwiększa zatem lub zmniejszą napięcie podawane na rozruszniki 220 (zwiększając lub zmniejszając emisje rury) przez zasilenie odpowiednich bramek sterujących w celu wybrania odpowiednich odczepów.

Według korzystnych przykładów wykonania niniejszego wynalazku, wskaźnik stanu urządzenia 112 pokazuje, kiedy emitowane promieniowanie ma nieprawidłowe parametry w przypadku wystąpienia uszkodzenia urządzenia. Pomiary przy pomocy oddzielnego miernika mocy nie są konieczne.

W jednym korzystnym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku, wskaźnik stanu urządzenia 112 zawiera pojedynczą diodę typu LED, która wskazuje stan funkcjonalny urządzenia przy pomocy odpowiedniego migania.

Natychmiast po pierwszym obróceniu klucza w położenie „ON”, LED miga trzy razy, wskazując, że urządzenie działa normalnie i jest gotowe do użytku. Jeśli to nie nastąpi, oznacza to, że albo LED,

PL 192 844 B1 albo mikrokontroler nie działa poprawnie lub stacyjka 20, została włączona, wyłączona i ponownie włączona zbyt szybko, aby mikrokontroler 200 ustawił sterowanie LED w stan początkowy. Jeśli LED nie miga trzy razy po wyłączeniu zasilania na kilkanaście sekund i ponownym włączeniu zasilania, urządzenie nie powinno być używane.

Szybkie miganie natychmiast po włączeniu stacyjki 90 wskazuje, że wystąpił błąd sumy kontrolnej w mikrokontrolerze 200. Może to wystąpić w przypadku, gdy są problemy z wartościami zapisanymi w pamięci mikrokontrolera, dotyczącymi regulacji optycznej i ograniczenia napięcia rozrusznika. W tym przypadku, urządzenie nie jest gotowe do działania i nie będzie emitowało światła.

Jeśli wolne miganie wystąpi po zainicjowaniu czasowego naświetlania i regulator próbuje bezskutecznie 10 razy zmniejszyć intensywność emisji rury, aby dostosować parametry emisji do ustalonego zakresu, oznacza to, że intensywność emisji może być zbyt duża i napięcie rozrusznika nie może być dalej zmniejszone. Może to wynikać z uszkodzenia mikrokontrolera lub innego elementu. Jeśli LED miga wolno podczas naświetlania, ekspozycja powinna zostać przerwana, ponieważ intensywność emisji może być wyższa niż określone maksimum.

Jeśli pojawi się stałe świecenie wskaźnika po zainicjowaniu naświetlania i regulator próbuje bezskutecznie 10 razy zwiększyć intensywność emisji rury do założonych wartości, oznacza to, że intensywność emisji może być zbyt mała i napięcie rozrusznika nie może być dalej zwiększane. Jeśli LED świeci ciągle podczas naświetlania, ale nie miga, ekspozycja może być kontynuowana, chociaż wydajność może być mniejsza w wyniku małej intensywności emisji rury. LED zostanie wygaszona, jeśli emitowane promieniowanie wzrośnie powyżej określonej wartości minimalnej.

Oprogramowanie sprzętowe mikrokontrolera ma trzy główne moduły wykonawcze: inicjacja przy włączaniu zasilania, kalibracja i regulacja. Tylko moduły inicjacji przy włączaniu zasilania i regulacji są wykonywane podczas naświetlania pacjenta.

Moduł inicjacji przy włączaniu zasilania jest wykonywany tylko przy włączaniu zasilania mikrokontrolera, kiedy klucz 90 jest wkładany i obracany do położenia „ON”. W tym czasie zmienne programu otrzymują wartości początkowe, zaś wartości kalibracyjne, zapisane w nieulotnej pamięci RAM są odtwarzane. Dodatkowo, wykonywane są obliczenia sumy kontrolnej i porównywane z zapisaną wartością sumy kontrolnej. W przypadku niezgodności oprogramowanie wyłącza urządzenie i inicjuje szybkie miganie LED-u. Po uzyskaniu pomyślnego uruchomienia, sterowanie jest przekazywane do modułu regulacji.

Po uruchomieniu modułu regulacji, mikrokontroler 200 wykonuje pętlę detekcji napięcia dotąd, aż wykryje albo ciąg impulsów z obwodu napięciowego, albo zamknięcie styków na jednym z dostępnych dla technika klawiszy/zwór. W pętli ustalany jest stan początkowy wewnętrznego zegara i flag błędów. Jeśli zostanie wykryte zamknięcie zestyków, sterowanie jest przekazywane do modułu kalibracji (patrz poniżej). Po ustawieniu czasu ekspozycji na zegarze 100 i naciśnięciu klawisza 104 „START”, mikrokontroler 200 wykrywa ciąg impulsów wytwarzany przez VCO i wykonuje główną pętlę regulacji. Uruchamia to wewnętrzny zegar (niezależny od zegara układowego). W głównej pętli regulacji odczytywane są sygnały z VCO, czujnika 120 światła widzialnego i zegara wewnętrznego; wybierany jest, jeśli trzeba, nowy przekaźnik odczepu i wyświetlane są ewentualne błędy urządzenia co trzy sekundy zgodnie z algorytmem opisanym poniżej. Wykonywanie pętli jest kontynuowane dotąd, aż zegar przerwie naświetlanie i ciąg impulsów VCO.

Po pierwszym zainicjowaniu przez zegar sekwencji zliczania w dół, mikrokontroler 200 ustawia zestaw przełączników tak, aby podać napięcie sieciowe na rozruszniki 20. Podczas pierwszych 2,5 minuty (zgodnie z pomiarem przez zegar wewnętrzny), czujnik 120 światła widzialnego mierzy intensywność emisji rury i wybierane są odpowiednie odczepy transformatora w celu utrzymywania intensywności emisji na wartości odpowiadającej połowie zakresu określonego przez zapisane wartości minimalnej i maksymalnej intensywności (9,3 i 10,7 mW/cm² odpowiednio do korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku). Jest to wykonywane w celu dostarczenia optymalnego ogrzania rury przy utrzymywaniu intensywności emisji w założonym zakresie wartości.

W celu uzyskania dostatecznego czasu, żeby intensywność emisji znalazła się w założonym zakresie wartości po pięciu minutach od dowolnej regulacji napięcia rozrusznika, mikrokontroler 200 przełącza dolną granicę regulacji na wartość zapisana (9,3 mW/cm² w korzystnym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku) po pierwszych dwu i pół minucie działania; górna granica pozostaje bez zmian. Ponieważ granice regulacji nie są modyfikowane poza tym miejscem, promieniowanie wyjściowe pozostanie w zakresie tych wartości aż do zakończenia naświetlania.

PL 192 844 B1

Jeśli intensywność promieniowania nie może być utrzymywana między granicami regulacji, flagi błędów urządzenia uaktywniają wskaźnik stanu urządzenia (LED). Błąd urządzenia nie jest podawany dotąd, aż układ wykona dziesięć prób poprawienia parametrów. Daje to czas potrzebny, aby rury zareagowały na regulację i chroni przed sygnalizowaniem przejściowych niesprawności.

Podczas wykonywania każdej pętli, mikrokontroler 200 mierzy napięcie rozrusznika przy pomocy VCO i ustawia flagę blokady, jeśli napięcie osiągnęło wartość maksymalną. Chociaż działanie to nie powoduje bezpośrednio zasygnalizowania błędu, błąd może zostać zasygnalizowany, jeśli intensywność emitowana przez urządzenie jest zbyt niska i nie może zostać zwiększona w wyniku ustawienia flagi blokady. Jeśli zegar 100 przerwie naświetlanie, zabraknie ciągu im-pulsów z VCO i mikrokontroler 200 wróci do pętli detekcji napięcia, czekając na zainicjowanie nowego naświetlania.

Dane dla modułu kalibracji są ustalane przed zainstalowaniem urządzenia w lecznicy. Maksymalne dopuszczalne napięcie rozrusznika dla obwodu detekcji napięcia 210 i sygnały czujnika 120 światła widzialnego, odpowiadające dolnej i górnej granicy regulacji są zapisane w pamięci mikrokontrolera przy użyciu algorytmu inicjowania/kalibracji.

W celu ustalenia maksymalnego napięcia rozrusznika, zwora kalibracji napięcia na płytce drukowanej jest zwarta, powodując, że mikrokontroler 200 wejdzie w tryb kalibracji napięcia. Do regulowania napięcia rozrusznika dla odczepu transformatora dającego napięcie niższe od maksymalnego, dopuszczalnego napięcia rozrusznika (127 VAC w korzystnym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku) stosuje się autotransformator. Przy powtórnym zwarciu zwory kalibracji napięcia następuje zapisanie tego napięcia i wartości sumy kontrolnej w nieulotnej pamięci mikrokontrolera. Za każdym razem, kiedy zwora kalibracji napięcia jest zwierana, wskaźnik stanu urządzenia (LED) miga, wskazując, że czynność została wykonana.

Następnie, granice regulacji górna i dolna są zapisywane w pamięci mikrokontrolera przez przejście do trybu kalibracji optycznej. Wzorcowy optometr UDT (np. UDT S370 miernik mocy z 247 detektorami i rozpraszaczem kosinusowym) jest umieszczany w punkcie odniesienia. Według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, punkt odniesienia znajduje się 3 cale od poliwęglanowej osłony 40 w środku terapeutycznie aktywnej przestrzeni. Napięcie rozrusznika jest regulowane przy pomocy autotransformatora w celu uzyskania żądanej maksymalnej intensywności emisji na wskazaniach optometru. Odpowiedni sygnał wyjściowy z czujnika 120 światła widzialnego jest wprowadzany do pamięci mikrokontrolera jako górna granica intensywności emisji.

Procedura jest powtarzana, przy czym intensywność emisji jest regulowana tak, aby uzyskać żądaną minimalną wartość wskazań optometru i ustalenia dolnej granicy regulacji.

Na koniec, zapisywana jest suma kontrolna i mikrokontroler 200 wraca do wykonywania modułu inicjacji przy włączaniu zasilania, podejmując normalną pracę. Podobnie jak przy kalibracji napięcia, wskaźnik stanu urządzenia (LED) miga za każdym razem po zapisaniu danych kalibracyjnych.

Stwierdzono, że według korzystnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, mierzona intensywność emisji z aktywnej powierzchni emitującej jest równa mniej więcej 70% zmierzonej wartości maksymalnej przy pomiarze detektorem z odpowiedzią kosinusową w odległości 4 i 2 cali, zaś około 60% wartości maksymalnej we wszystkich innych odległościach roboczych.

Przykładowe sposoby diagnozy i terapii

Zostanie teraz opisany przykład sposobu terapii przedrakowych zmian chorobowych, takich jak rogowacenie starcze, przy pomocy PDT wykorzystującej oświetlacz opisany powyżej w połączeniu z kwasem lewulinowo-5-aminowym (ALA).

W zasadzie bezwodny ALA jest mieszany z płynnym rozcieńczalnikiem tuż przed użyciem. Mieszanina ALA jest dostarczana miejscowo na zmiany chorobowe przy użyciu punktowego dozownika w celu kontrolowania rozkładu mieszaniny ALA. Odpowiedni dozownik jest opisany w amerykańskim zgłoszeniu patentowym 08/962,294 (zarejestrowanym 31 października 1997 r.), zaś ALA jest ogólnie omówiony również w amerykańskim zgłoszeniu patentowym 08/921,664 (zarejestrowanym 2 września 1997). Cała zawartość tych zgłoszeń jest włączona tutaj jako materiał źródłowy.

Po wyschnięciu nałożonej porcji mieszaniny ALA, można w podobny sposób nałożyć jedną lub więcej dodatkowych porcji. Ordynowane jest około 2 mg/cm² ALA. Formowanie fotoczułej porfiryny i uczulenie na światło leczonych zmian chorobowych następuje w ciągu następnych 14 - 18 godzin i w tym czasie ekspozycja na bezpośrednie światło słoneczne lub inne źródło jasnego światła powinna być minimalizowana. Między 14 a 18 godziną po zaordynowaniu ALA, zmiany chorobowe są naświetlane

PL 192 844 B1 przy pomocy oświetlacza według niniejszego wynalazku. Oświetlacz naświetla zmiany chorobowe jednorodnym, niebieskim światłem przez przewidziany czas. Według korzystnej terapii, światło widzialne ma nominalną długość fali 417 nm.

Ponieważ całkowita dawka światła (J/cm²) = intensywność naświetlania (W/cm²) x czas (s), jedynym dodatkowym parametrem, który powinien być kontrolowany w celu dostarczenia dawki światła dla właściwej terapii jest czas ekspozycji. Jest to realizowane w korzystnym przykładzie wykonania niniejszego wynalazku przez zegar, który steruje dopływem energii elektrycznej do rozruszników i który może zostać nastawiony przez lekarza. Dane wykazują, że 10 J/cm² dostarczane ze źródła o intensywności promieniowania 10 mW/cm² daje wyniki zadowalające klinicznie. Zgodnie z powyższym równaniem, taka dawka światła wymaga czasu ekspozycji równego 1000 sekund (16 minut, 40 sekund). Wybrana dawka światła może zostać również zaordynowana przez dodatkowe lub naprzemienne zmienianie intensywności naświetlania.

Dodatkowe zalety i modyfikacje będą oczywiste dla specjalistów w danej dziedzinie. Zatem wynalazek, w szerszym aspekcie, nie jest ograniczony do podanych szczegółów i przykładowych urządzeń, pokazanych i opisanych tutaj. Odpowiednio, różne modyfikacje mogą zostać dokonane bez odchodzenia od idei i litery ogólnej koncepcji innowacyjnej, określonej przez załączone zastrzeżenia i ich równoważniki.

Claims (39)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Oświetlacz do fotodynamicznej diagnostyki lub terapii profilowanej powierzchni, zawierający obudowę, w której są zamocowane liczne źródła światła oświetlające powierzchnię światłem o w zasadzie jednorodnej intensywności, znamienny tym, że źródła światła (10) są wygięte tak, że są ogólnie równoległe do profilowanej powierzchni i oświetlają powierzchnię światłem widzialnym, a obudowa (30) utrzymuje wygięte źródła światła (10) w odpowiedniej odległości od profilowanej powierzchni.
2. 2. Oświetlacz według zastrz. 1, znamienny tym, że każde z wygiętych źródeł światła (10) zawiera ogólnie łukowaty rejon środkowy (10A) i ramiona (10B), rozciągające się od odpowiednich końców rejonu środkowego, a obudowa (30) zawiera otwór, pozwalający na wprowadzanie profilowanej powierzchni między ramionami (10B) w kierunku rejonu środkowego (10A).
3. 3. Oświetlacz według zastrz. 2, znamienny tym, że rejon środkowy ( 10A) jest ogólnie półkolisty, zaś ramiona (10B) rozciągają się ogólnie równolegle jedno do drugiego od odpowiednich końców rejonu środkowego (10A).
4. 4. Oświetlacz według zastrz. 2, znamienny tym, że łukowaty rejon środkowy (10A) ma promień krzywizny, równy w przybliżeniu 19 centymetrów.
5. 5. Oświetlacz według zastrz. 2, znamienny tym, że ramiona (10B) obudowy (30) są połączone z układem chłodzącym (32, 42, 52), przystosowanym do dostarczania zwiększonego chłodzenia do rejonu środkowego (10A) i jego końców niż do rejonu środkowego (10A).
6. 6. Oświetlacz według zastrz. 5, znamienny tym, że w obudowie (30) jest podtrzymywany reflektor (50), usytuowany między obudową (30) a licznymi źródłami światła (10), a między licznymi wygiętymi źródłami światła (10) a profilowaną powierzchnią jest zamocowana w obudowie (30) osłona (40), natomiast układ chłodzący zawiera otwory wlotowe (42) w osłonie (40), przystosowane do przedostawania się przez nie powietrza z otoczenia; zaś w reflektorze (50) są otwory pośrednie (52), przystosowane do przesyłania ogrzanego powietrza z pierwszej strefy między reflektorem (50) a osłoną (40) do drugiej strefy między reflektorem (50) a obudową (30) i otwory wylotowe (32) w obudowie (30), przystosowane do usuwania ogrzanego powietrza.
7. 7. Oświetlacz według zastrz. 6, znamienny tym, że w obudowie (30) jest umieszczony przynajmniej jeden wentylator (70), przystosowany do kierowania powietrza z otoczenia przez otwory wlotowe (42) i usuwania ogrzanego powietrza przez otwory wylotowe (32).
8. 8. Oświetlacz według zastrz. 6, znamienny tym, że otwory wlotowe (42) obejmują perforacje w osłonie (40) w pobliżu wolnych końców ramion (10B), zaś otwory pośrednie (52) obejmują perforacje w reflektorze (50) w pobliżu końców rejonu środkowego (10A).
9. 9. Oświetlacz według zastrz. 1, znamienny tym, że liczne wygięte źródła światła (10) są ogólnie równoległe jedno do drugiego, zaś odległość w kierunku poprzecznym między sąsiednimi wygiętymi źródłami światła (10) zmienia się wzdłuż profilowanej powierzchni.

   PL 192 844 B1
10. 10. Oświetlacz według zastrz. 9, znamienny tym, że od ległości w kierunku poprzecznym między wewnętrznymi źródłami światła (10) są większe niż między zewnętrznymi źródłami światła (10).
11. 11. Oświetlacz według zastrz. 10, znamienny tym, że obudowa (30) otacza rejon emisji, a liczne wygięte źródła światła (10) stanowi siedem lamp fluorescencyjnych (10(1), 10(2), 10(3), 10(4), 10(5), 10(6), 10(7)), mających pierwszą odległość w kierunku poprzecznym od najbardziej wewnętrznej lampy fluorescencyjnej (10(4)) do każdej sąsiedniej lampy fluorescencyjnej (10(3), 10(5)), drugą odległość w kierunku poprzecznym między pośrednimi lampami fluorescencyjnymi (10(2), 10(6)) po każdej stronie najbardziej wewnętrznej lampy fluorescencyjnej (10(4)), trzecią odległość w kierunku poprzecznym między najbardziej zewnętrznymi lampami fluorescencyjnymi (10(1), 10(7)) a odpowiednimi sąsiednimi, pośrednimi lampami fluorescencyjnymi (10(2), 10(6)) i czwartą odległość w kierunku poprzecznym między najbardziej zewnętrznymi lampami fluorescencyjnymi (10(1), 10(6)) a krawędziami rejonu emisji i tym, że pierwsza odległość w kierunku poprzecznym jest równa w przybliżeniu 7 centymetrów, druga odległość w kierunku poprzecznym jest równa w przybliżeniu 5 centymetrów, trzecia odległość w kierunku poprzecznym jest równa w przybliżeniu 3,5 centymetra, zaś czwarta odległość w kierunku poprzecznym jest równa w przybliżeniu 2,5 centymetra.
12. 12. Oświetlacz według zastrz. 1, znamienny tym, że wygięte źródła światła (10) generują światło widzialne w zasadzie całkowicie w niebieskim zakresie widma.
13. 13. Oświetlacz według zastrz. 12, znamienny tym, że światło ma nominalną długość fali równą 417 ±5 nanometrów i nominalną szerokość pasma 30 nanometrów.
14. 14. Oświetlacz według zastrz. 1, znamienny tym, że liczne wygięte źródła światła (10) zawierają rurę fluorescencyjną, pokrytą od wewnątrz przez Sr2P2O7:Eu.
15. 15. Oświetlacz według zastrz. 1, znamienny tym, że liczne wygięte źródła światła (10) mają maksymalny całkowity rejon emisji o powierzchni około 2850 centymetrów kwadratowych i minimalny, aktywny terapeutycznie, rejon emisji o powierzchni około 1350 centymetrów kwadratowych.
16. 16. Oświetlacz według zastrz. 1, znamienny tym, że między licznymi wygiętymi źródłami światła (10) a profilowaną powierzchnią jest usytuowana osłona (40), podtrzymywana przez obudowę (30), a liczne źródła światła (10) w aktywnym rejonie emisji w odległości około 5 centymetrów (2 cale) od osłony (40) i w odległości około 10 centymetrów (4 cale) od osłony mają intensywność promieniowania równą przynajmniej 70% maksymalnej intensywności promieniowania.
17. 17. Oświetlacz według zastrz. 16, znamienny tym, że intensywność promieniowania licznych wygiętych źródeł światła (10) w aktywnym rejonie emisji, we wszystkich roboczych odległościach od osłony (40), jest równa przynajmniej 60% maksymalnej intensywności promieniowania.
18. 18. Oświetlacz według zastrz. 1, znamienny tym, że intensywność promieniowania licznych wygiętych źródeł światła (10) jest równa około 9 do 11 miliwatów na centymetr kwadratowy.
19. 19. Oświetlacz według zastrz. 18, znamienny tym, że intensywność promieniowania jest równa około 10 miliwatów na centymetr kwadratowy.
20. 20. Oświetlacz według zastrz. 1, znamienny tym, że między licznymi źródłami światła (10) a profilowaną powierzchnia jest usytuowana osłona (40) podtrzymywana przez obudowę (30), przy czym osłona (40) odfiltrowuje promieniowanie ultrafioletowe emitowane przez liczne wygięte źródła światła (10) w kierunku profilowanej powierzchni.
21. 21. Oświetlacz według zastrz. 20, znamienny tym, że osłona (40) jest wykonana z poliwęglanu.
22. 22. Oświetlacz według zastrz. 20, znamienny tym, że osłona (40) zawiera rozpraszacz światła.
23. 23. Oświetlacz według zastrz. 1, znamienny tym, że liczne wygięte źródła światła (10) zawierają przynajmniej jeden zasilający obwód elektroniczny, który zawiera kontroler aktywujący/dezaktywujący do dostarczania/przerywania zasilania licznych wygiętych źródeł światła (10); kontroler ekspozycji do przerywania zasilania licznych wygiętych źródeł światła, kiedy wybrana dawka światła naświetli profilowaną powierzchnię i rozrusznik (20) do inicjowania i utrzymywania napięcia na licznych wygiętych źródłach światła (10).
24. 24. Oświetlacz według zastrz. 23, znamienny tym, że kontroler ekspozycji jest zegarem (100) do przerywania zasilania licznych źródeł światła (10) po upływie ustalonego czasu.
25. 25. Oświetlacz według zastrz. 24, znamienny tym, że zegar (100) zawiera przynajmniej jeden element regulacyjny do ustalania czasu ekspozycji profilowanej powierzchni na wspomniane światło.
26. 26. Oświetlacz według zastrz. 23, znamienny tym, że przynajmniej jeden obwód elektroniczny zawiera czujnik światła widzialnego (120) do pomiaru intensywności światła z przynajmniej jednego z licznych źródeł światła (10) i do wytwarzania pierwszego sygnału, reprezentatywnego dla mierzonego światła; detektor do monitorowania wejściowego napięcia rozrusznika (20) i do wytwarzania drugiego

    PL 192 844 B1 sygnału, reprezentatywnego dla monitorowanego napięcia wejściowego; transformator (60), służący do dostarczania licznych napięć wejściowych do rozrusznika (20); zestaw przełączników, służących do wyboru jednego z licznych napięć wejściowych w celu dostarczenia do rozrusznika (20) i procesor, służący do sterowania działaniem wspomnianego przynajmniej jednego obwodu elektronicznego i do odbierania sygnałów pierwszego i drugiego i sterowania zestawem przełączników; przy czym procesor reguluje napięcie wejściowe rozrusznika (20) w celu regulacji intensywności światła z licznych wygiętych źródeł światła (10) tak, że utrzymywana jest w zasadzie jednorodna intensywność światła widzialnego oświetlającego profilowaną powierzchnię.
27. 27. Oświetlacz według zastrz. 26, znamienny tym, że transformator (60) jest autotransformatorem obniżającym-podwyższającym.
28. 28. Oświetlacz według zastrz. 26, znamienny tym, że przynajmniej jeden obwód elektroniczny zawiera wskaźnik (112), służący do wskazywania stanu oświetlacza, sterowany przez procesor.
29. 29. Oświetlacz według zastrz. 23, znamienny tym, że kontroler aktywujący/dezaktywujący zawiera główny wyłącznik zasilania (80), służący do kontrolowania dopływu zasilania z zewnętrznego źródła i stacyjkę (90), służącą do uniemożliwienia używania oświetlacza przez nieuprawnione osoby.
30. 30. Oświetlacz według zastrz. 1, znamienny tym, że w obudowie (30) są podtrzymywane czujnik światła widzialnego (120) i reflektor (50) umieszczony między czujnikiem światła widzialnego (120) oraz licznymi wygiętymi źródłami światła (10(3), 10(4), 10(5)); przy czym w reflektorze (50) jest pierwszy otwór (122(4)), przystosowany do przesłania światła widzialnego z pierwszego (10(4)) z licznych wygiętych źródeł światła do czujnika światła widzialnego (120), i pierwszy otwór (122 (4)) jest oddalony od czujnika światła widzialnego (120) o pierwszą odległość i ma pierwsze pole powierzchni przekroju poprzecznego, a także w reflektorze (50) jest drugi otwór (122(3)), przystosowany do przesłania światła widzialnego z drugiego (10(3)) z licznych wygiętych źródeł światła do czujnika światła widzialnego (120), i drugi otwór (122(3)) jest oddalony od czujnika światła widzialnego (120) o drugą odległość i ma drugą powierzchnię przekroju poprzecznego; przy czym stosunek pierwszego i drugiego pola powierzchni przekroju poprzecznego jest proporcjonalny do odwrotności kwadratów wspomnianych odległości pierwszej i drugiej, a czujnik światła widzialnego (120) jest przystosowany do monitorowania intensywności światła emitowanego ze źródeł światła (10) pierwszego i drugiego i wytwarzania sygnału do regulowania intensywności światła widzialnego emitowanego przez liczne źródła światła, tak że jest zapewniona w zasadzie jednorodna intensywność światła widzialnego, oświetlającego profilowaną powierzchnię.
31. 31. Oświetlacz według zastrz. 30, znamienny tym, że w reflektorze (50) jest trzeci otwór (122(5)), przystosowany do przesłania światła widzialnego z trzeciego (10(5)) z licznych wygiętych źródeł światła do czujnika światła widzialnego (120), przy czym trzeci otwór (122(5)) jest oddalony od czujnika światła widzialnego (120) o trzecią odległość i ma trzecią powierzchnię przekroju poprzecznego; a z licznych wygiętych źródeł światła drugie (10(3)) i trzecie (10(5)) są w zasadzie jednakowo oddalone od przeciwnych boków pierwszego (10(4)) z licznych wygiętych źródeł światła, zaś odległości druga i trzecia są w zasadzie równe i wspomniane powierzchnie przekroi poprzecznych druga i trzecia są w zasadzie równe; zaś czujnik światła widzialnego (120) jest przystosowany do monitorowania intensywności światła emitowanego przez pierwsze, drugie i trzecie z licznych wygiętych źródeł światła i wytwarzania sygnału, do regulowania intensywności światła widzialnego z licznych wygiętych źródeł światła, tak jest zapewniana w zasadzie jednorodna intensywność światła widzialnego, oświetlającego profilowaną powierzchnię.
32. 32. Oświetlacz według dowolnego z poprzednich zastrzeżeń, używany do naświetlania profilowanej powierzchni z nałożonym miejscowo kwasem lewulinowo-5-aminowym.
33. 33. Oświetlacz według zastrz. 32, znamienny tym, że kwas lewulinowo-5-aminowy jest dostarczany w nośniku.
34. 34. Oświetlacz według zastrz. 32, znamienny tym, że kwas lewulinowo-5-aminowy jest dostarczany w kolejnych porcjach.
35. 35. Oświetlacz według zastrz. 32, znamienny tym, że emitowane światło jest w zasadzie w niebieskim zakresie widma.
36. 36. Oświetlacz według zastrz. 35, znamienny tym, że naświetlanie obejmuje w przybliżeniu 1000 sekund naświetlania światłem o nominalnej długości fali 417 ±5 nanometrów i nominalnej szerokości pasma 30 nanometrów.
37. 37. Oświetlacz według zastrz. 1, znamienny tym, że liczne wygięte źródła światła (10) i ich obwody tworzą rejon emisji do emulowania emitera o nieskończonej płaszczyźnie emisji, ogólnie równoległy

    PL 192 844 B1 jeden do drugiego i przystosowany do emisji światła o w zasadzie jednorodnej intensywności ze wspomnianego rejonu emisji; przy czym pierwsza odległość w kierunku poprzecznym między sąsiednimi źródłami światła (10) zmienia się w stosunku do obwodu.
38. 38. Oświetlacz według zastrz. 37, znamienny tym, że pierwsza odległość w kierunku poprzecznym jest większa między sąsiednimi źródłami światła (10), oddalonymi od obwodu niż między sąsiednimi źródłami światła (10), znajdującymi się w pobliżu wspomnianego obwodu.
39. 39. Oświetlacz według zastrz. 37, znamienny tym, że liczne źródła światła (10) zawierają pierwszą parę wygiętych źródeł światła (10(1), 10(7)), usytuowanych równolegle jedno do drugiego i oddalonych od obwodu o pierwszą odległość; drugą parę wygiętych źródeł światła (10(2), 10(6)), usytuowanych równolegle do pierwszej pary i oddalonych od odpowiedniego źródła z pierwszej pary o drugą odległość w kierunku poprzecznym; trzecią parę wygiętych źródeł światła (10(3), 10(5)), usytuowanych równolegle do par pierwszej i drugiej i oddalonych od odpowiedniego źródła z drugiej pary o trzecią odległość w kierunku poprzecznym i przynajmniej jedno środkowe (10(4)), wygięte źródło światła, usytuowane równolegle do par pierwszej, drugiej i trzeciej i oddalone od sąsiednich wygiętych źródeł światła o czwartą odległość w kierunku poprzecznym; przy czym odległości pierwsza, druga, trzecia i czwarta są w przybliżonych stosunkach 2,5:3,5:5:7, odpowiednio.