RO126376A2 - Dispozitiv pentru terapie laser controlat de calculator - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un dispozitiv de terapie laser controlat de calculator. Dispozitivul conform invenţiei este alcătuit dintr-un calculator (1) care comunică printr-o interfaţă (2) cu un microcontroler (3) care generează un semnal de formă dreptunghiulară, având parametri configuraţi de către calculator (1), semnalul generat fiind transmis, prin intermediul unui convertor (4) analog-digital şi al unui driver de putere (5), la o sondă laser (6) destinată tratării a diferite afecţiuni, parametrii de lucru fiind în acelaşi timp înregistraţi într-o bază de date care mai cuprinde şi informaţii referitoare la fiecare pacient tratat, precum şi informaţii despre evoluţia stării de sănătate a fiecăruia, ceea ce permite realizarea de statistici şi utilizarea datelor ca bază pentru cercetare.

Description

DISPOZITIV DE TERAPIE LASER CONTROLAT DE CALCULATOR

Invenția se refera la un dispozitiv de terapie laser controlat in totalitate cu ajutorul calculatorului pentru care sunt utilizate diferite sonde laser. Sondele laser sunt comandate cu un impuls dreptunghiular cu perioada, factor de umplere si amplitudine variabila in funcție de patologia tratata si tipul sondei folosite.

Efectele benefice ale radiației laser de mica putere asupra țesuturilor sunt verificate prin experiențe clinice si studii la nivel mondial de firme in domeniu precum BTL, Thor Laser, Elettronica Pagani. Experiențe si rezultate relevante au fost observate de către medici la pacientii pentru care au utilizat dispozitivul de terapie laser de tip DTL produs de către firma noastra similar cu al altor firme in domeniu de pe piața internaționala. Dispozitivele similare sunt compuse dintr-un bloc de comanda si o sonda laser cu lungimea de unda aleasa in funcție de patologia pentru care se dorește a fi utilizata iar radiația laser este modulata sau folosita ca unda continua - nemodulata. Modulul de comanda conține un generator de frecventa si un bloc de putere pentru alimentarea sondelor laser. Exista dispozitive cu laseri incorporați in blocul de comanda la care se cuplează o sonda prin fibra optica.

Dispozitivele de terapie laser dezvoltate pana in prezent nu oferă posibilitatea de a fi controlate in același timp prin intermediul unui PC, memorarea datelor despre pacient/patologie in același soft cat si controlul foarte larg al parametrilor de lucru pentru sonda laser aducand un plus de confort si ușurința in interpretarea datelor dar si evidenta istoricului pacientului.

Dispozitivul ce face obiectul acestui brevet este controlat in totalitate cu ajutorul calculatorului ceea ce face posibila înregistrarea unei baze de date cu parametrii de lucru folosiți in cazul fiecărui pacient precum si posibilitatea de a introduce date referitoare la evoluția stării de sanatate a acestuia. Datorita acestei facilitați se pot efectua statistici cu caracter de cercetare privind diminuarea evoluția patologiei pacientilor iar fiecare pacient are propriul istoric de tratament înregistrat in baza de date. De asemenea, parametrii de lucru ai sondei laser pot fi controlați după cum urmeaza: factorul de umplere al semnalului poate fi variat in gama 1-100%, perioada poate varia intre 2 si lOOOms acoperind o gama foarte larga de aplicații medicale. Tensiunea de alimentare poate lua valori intre 0 si 4 V in 255 de pași. Acest lucru da posibilitatea utilizării unei game variate de diode laser pentru diverse patologii dar si utilizarea ei in scop de cercetare.

Aparatul care face obiectul acestei cereri de brevet folosește următorul principiu de funcționare: blocul de comanda generează un semnal de forma dreptunghiulara cu parametrii introduși din palm P.C. sau laptop pe portul serial. Din aplicația instalata pe P.C. sunt setati parametrii semnalului precum si durata iradierii. Puterea acestei frecvente este amplificata printr-un etaj de putere apoi ajunge la sonda laser. Sonda laser este folosita direct pe suprafața pielii pentru tratarea diferitelor afecțiuni.

Sistemul are o configurație originala formata din următoarele blocuri fizice separate : blocul principal de control, sonde laser, PC ;

I

C\~2 O O g - Ο Ο 6 8 g - Ο 8 -09- 2009

Blocul principal conține următoarele subsisteme :

- generator de frecventa bazat pe microcontroller-ul PIC 18F4550.

- driver de comunicație seriala intre microcontroller si P.C. bazat pe circuitul MAX232

- bloc pentru reglarea amplitudinii semnalului dreptunghiular intre O si 4V in 255 pași bazat pe circuitul DACO 8

Sondele laser:

Pentru acest dispozitiv s-a realizat o „famile” cu următoarele tipuri de sonde cu gama de putere intre 5mW- 1W :

- sonda cu puterea de 5mW, lungime de unda: 650nm (1 fascicul)

- sonda cu puterea de 25mW, lungime de unda: 650nm (1 fascicul)

- sonda cu puterea de 35mW, lungime de unda : 650nm (7 fascicule)

- sonda cu puterea de 200mW, lungime de unda :808nm (1 fascicul)

- sonda cu puterea de 200mW, lungime de unda :650nm (1 fascicul)

- sonda cu puterea de 500mW, lungime de unda 650mW (1 fascicul)

- sonda cu puterea de 500mW, lungime de unda 808nm (1 fascicul)

- sonda cu puterea de 1W, lungime de unda 650nm (I fascicul)

- sonda cu puterea de 1W lungime de unda 808nm (1 fascicul)

P.C.-ul:

P.C.-ul comunica cu blocul principal printr-un adaptor USB —serial. Interfața cu utilizatorul este realizata in Matlab R2009a. Aceasta poate controla: perioada semnalului dreptunghiular, factorul de umplere, amplitudinea, timpul de expunere. Se înregistrează parametrii de expunere pentru fiecare pacient si evoluția la fiecare ședința intr-o baza de date. Aplicația realizează statistici pe baza informațiilor înregistrate in baza de date in funcție de formulele introduce de utilizator. Se pot afișa toate informațiile stocate despre un pacient existente in baza de date : datele expunerii, ora, parametrii de expunere, efecte observate si poze, alte observații;

Principalele avantaje ale dispozitivului de terapie laser controlat de calculator sunt:

1. Controlul parametrilor de lucru se face in totalitate din P.C.

2. Posibilitatea înregistrării parametrilor de lucru in baze de date si realizarea de statistici precum si posibilitatea urmăririi evoluției pacientului cu ajutorul bazei de date de la Începutul tratamentului pana la momentul propriu-zis.

3. Posibilitatea reglării factorului de umplere al semnalului dreptunghiular de comanda al sondei laser in intervalul 1-100%. Perioada semnalului poate fi reglata in intervalul 2-l000ms. Acestea permit efectuarea de cercetări complexe ale efectelor terapiei laser la diferiți parametri ai factorului de umplere si perioadei semnalului.

4. Posibilitatea de reglare a amplitudinii semnalului dreptunghiular pentru comanda diodei laser in intervalul 0-4V in 255 de pași. Acest lucru face posibila utilizarea unei game variate de diode laser in sondele laser pentru diverse aplicații medicale cat si pentru utilizarea de noi diode laser pentru cercetarea in domeniu.

5. Existenta unor programe prestabilite pentru diferite afecțiuni in domeniile: dermatologie, reumatologie, ortopedie si recuperare. De asemenea parametrii sunt ușor modificabili, existând posibilitatea creării programelor proprii.

cv- 2 Ο Ο 9 - Ο Ο 6 8 9 - Ο 8 -09- 2009

Schema principalelor blocuri este prezentata in Fig. 1 după cum urmeaza :

1-P.C.

- Interfața intre PC si microcontroller

- Microcontroller tip Microchip PIC 18F455O

- Convertor digital-analogic

- Driver de putere pentru alimentarea sondei laser

- Sonda laser

Figura 2 prezintă fiecare modul electronic realizat după cum urmeaza :

- PC

- Convertor USB- RS232

- Driver pentru comunicația seriala realizat cu ajutorul circuitului specializat MAX232

- Microcontroller tip PIC 18F4550

- Convertor digital analogic pe 8 biți

- Oscilator cuart 2MHz

- Bloc de surse de tensiune stabilizata pentru alimentarea modulelor electronice după cum urmeaza: 5V utilizați pentru alimentarea microcontrol Ierul ui, driverului serial, dioda laser

-12V - +12V utilizați pentru alimentarea convertorului digital analogic, driverului pentru alimentarea diodei laser

- Bloc de putere pentru alimentarea diodei laser

- Sonda laser

Figura 3 prezintă modul de realizare al sondei cu 1 fascicul laser cu puterea de 200mW si lungimea de unda de 808nm

- Carcasa aluminiu

- Dioda laser

- Capac sonda

- Cablu alimentare

Softul din memoria EEPROM a microcontrollerului:

In memoria EEPROM a microcontrollerului este scris cu ajutorul unui programator firmware-ul propriu-zis care realizează corelația intre comenzile primite de la PC pe portul serial si parametrii semnalului utilizat la alimentarea diodei.

Softul este scris in mediul de programare C++, special pentru aplicația de fata si are următoarele caracteristici:

-setări comunicație RS232: 9600 8N1

-pin semnal dreptunghiular: RAO

-pini folosiți pentru a genera amplitudinea variabila a semnalului cu ajutorul circuitului DAC08 sunt: Pin 1 - RDO, Pin 2 -RD1, Pin 3 - RD2, Pin4 - RD3, Pin5 RD4, Pin6 - RD5, Pin7 - RD6, Pin8 - RD7

Comenzi: in afara de bit start (#) si bit stop ($), toate caracterele trebuie sa fie numerice adica ‘0’.....’9’ η-2 0 0 9 -ο 0 6 8 9 -0 8 -09- 2009

-comanda pentru setarea biților care reglează amplitudinea variabila 0-4V #Oabcdefgh$ unde:

abcdefgh - valoarea numerica pe pinii RDO - RD7 (RD7 - bit-ul cel mai simnificativ) abcdefgh poate lua valori binare intre: 0 - 255 (8 biți rezoluție) bit 7 | bit 6 | bit5| bit 4|bit3 |bit2 |bitl |bitO -> reflecta starea pinilor:

RD7| RD6 |RD5| RD4|RD3|RD2|RD1|RDO

Bitx = 1 logic -> RDx = 5V

Bitx = 0 logic -> RDx = OV

-comanda pentru generarea semnalului dreptunghiular: #1 $ ; Acesta comanda pornește generarea semnalului pwm. Daca nu a fost setat un factor de umplere sau perioada in prealabil, factorul de umplere implicit este 50% iar perioada este Îs.

- comanda pentru oprirea generării de semnal dreptunghiular: #2$ ; Aceasta comanda oprește semnalul pwm (pinul RAO va fi setat la OV)

-comanda pentru setarea factorului de umplere : #3xyz$ ; xyz poate lua valori intre : 0 si 100%

- comanda pentru setarea perioadei semnalului: #4abcd$; abcd poate lua valori intre: 2 si 1000 ms

-comanda pentru generarea de semnal continuu nemodulat (5V): #5$ ; Aceasta comanda seteaza pinul pwm la 5 V in caz ca acesta este oprit.

-comanda pentru deinitializarea pinului de semnal pwm: #6$

Mesaje prin care microcontrollerul răspunde către P.C.:

CMD OK - comanda si parametrii primiți sunt ok CMD_UNKNOWN - comanda nu este recunoscuta CMD_LENGTH - numărul de parametrii este invalid CMD_PARAMETER - parametrii comenzii sunt invalizi

Aplicatiea P.C. :

Aplicația pentru P.C. este dezvoltata in mediul de programare Matlab versiunea 2009a cu ajutorul uneltei de programare vizuala tip „Guide”.

Interfața realizează controlul următoarelor elemente: perioada semnalului, factorul de umplere al semnalului, amplitudinea semnalului, durata de expunere. De asemenea aplicația suporta predefinirea parametrilor de lucru uzuali specifici unor anumite afecțiuni pentru utilizarea rapida ulterioara a acestora.

Baza de date înregistrează următoarele câmpuri: Nume si prenume pacient, parametrii de expunere (perioada, factor de umplere, amplitudinea semnalului si implicit tipul de sonda utilizata, timp de expunere), poze leziune pacient, data si ora efectuării tratamentelor, efecte observate, alte observații; contorul înregistrează timpul total de utilizare al aparatului.

Produsul se adreseaza exclusiv sectorului medical. Domeniile de utilizare sunt vaste si in continuua dezvoltare precum in: reumatologie, dermatologie etc. Utilizarea dispozitivelor similare, dar cu performante tehnice reduse sunt utilizate pentru stimulare ^- 2 0 0 9 - 0 0 6 8 9 -0 8 “09- 2009 in terapiile complementare (stimularea centrilor energetici ai organismului). Acesta a cunoscut o dezvoltare spectaculoasa in stiinta moderna. Prezentul aparat oferă avantajul setării precise a pulsurilor scurte dar de putere înalta pentru stimularea centrilor energetici (similar cu acupunctura).

Claims (1)

1. REVENDICĂRI

   I. Controlul parametrilor de funcționare ai aparatului se realizează in totalitate din P.C. ceea ce conferă aparatului o versatilitate ridicata, facand posibile următoarele aspecte:

   1. înregistrarea automata a tuturor parametrilor de lucru intr-o baza de date ceea ce da posibilitatea :

   urmărirea stării de sanatate a pacientului cu ajutorul bazei de date care înregistrează următoarele câmpuri: Nume si prenume pacient, parametrii de expunere (perioada, factor de umplere, amplitudinea semnalului si implicit tipul de sonda utilizata, timp de expunere), poze leziune pacient, data si ora efectuării tratamentelor, efecte observate, alte observații;

   realizării de statistici cu privire la evoluția stării de sanatate a pacientului ca urmare a tratamentului efectuat in funcție de parametrii tratamentului aplicat si utilizarea datelor in c abaza pentru cercetarea in domeniu ;

   II. Posibilitatea reglării factorului de umplere al semnalului dreptunghiular de comanda al sondei laser in intervalul 1-100% iar a perioadei semnalului in intervalul 2-1000ms cu ajutorul interfeței software, permițând efectuarea de cercetări complexe ale efectelor terapiei laser la diferiți parametrii ai factorului de umplere si perioadei semnalului;

   III. Posibilitatea de reglare a amplitudinii semnalului dreptunghiular pentru comanda diodei laser in intervalul 0-4V in 255 de pași. Astfel fiind posibila utilizarea unei game variate de diode in sondele laser pentru diverse aplicații medicale cat si pentru utilizarea de noi diode laser pentru cercetarea in domeniu;