RU2050863C1

RU2050863C1 - Light treatment device

Info

Publication number: RU2050863C1
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Страхов
Original assignee: Московское конструкторское бюро "Параллель"
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 1995-12-27

Abstract

FIELD: medical engineering. SUBSTANCE: device has radiation supply sources brought together with light emitting diodes in one structural unit and additionally introduced reflector. Photometric transducers outputs are connected to control unit through analog-to-digital converters. Radiation supply source inputs are connected to control unit through digital-to- analog converters. EFFECT: enhanced accuracy of light treatment. 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к способам и устройствам для светового (в том числе лазерного) терапевтического воздействия. The invention relates to medical equipment, in particular to methods and devices for light (including laser) therapeutic exposure.

Известно устройство, предназначенное для светового лазерного воздействия на патологические очаги в терапевтических целях заявка Японии N 1-13386, А 61 N 5/06, 1989 г. A device is known for laser light exposure to pathological foci for therapeutic purposes, Japanese application N 1-13386, A 61 N 5/06, 1989

Известно также терапевтическое лазерное устройство для воздействия на патологические очаги, содержащее блок управления и несколько лазерных зондов, селективно возбуждаемых электрическим током, патент ФРГ N 3720742, кл. А 61 N 5/06, 1988 г. Also known is a therapeutic laser device for influencing pathological foci, containing a control unit and several laser probes selectively excited by electric current, German patent N 3720742, class. A 61 N 5/06, 1988

Наиболее близким техническим решением является устройство для световой терапии патент Франции N 2513522, кл. А 61 N 5/06, 1988 г. Устройство содержит блок управления, источник излучения, подключенный входом к выходу блока управления, контрольный фотометрический датчик, на который при процедуре контроля работоспособности направлен выход источника излучения, а также подключенные последовательно к выходу фотометрического датчика усилитель и блок индикации. The closest technical solution is a device for light therapy, French patent N 2513522, class. A 61 N 5/06, 1988. The device comprises a control unit, a radiation source connected to the output of the control unit, a photometric control sensor to which the output of the radiation source is directed during the operability control procedure, and an amplifier connected in series to the output of the photometric sensor and display unit.

Недостатком прототипа является низкая достоверность контроля, не позволяющая оценить степень работоспособности устройства и обеспечить необходимую точность дозировки (эффективность лечения) при неполной работоспособности устройства. The disadvantage of the prototype is the low reliability of the control, which does not allow to evaluate the degree of operability of the device and provide the necessary dosage accuracy (treatment effectiveness) with incomplete operability of the device.

Задачей заявленного технического решения является повышение точности световой терапии путем осуществления глубины контроля работоспособности светотерапевтических устройств в условиях их клинического применения. The objective of the claimed technical solution is to increase the accuracy of light therapy by exercising the depth of control of the health of light therapy devices in the conditions of their clinical use.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве для световой терапии, содержащем блок управления, подключенный выходами ко входам источников светового излучения, фотометрические датчики и блок индикации и сигнализации, введен калиброванный отражатель с заданным коэффициентом отражения, при этом в каждом канале источник излучения объединен конструктивно с фотометрическим датчиком в один блок, в котором они установлены согласованно, с постоянной апертурой и постоянным расстоянием от поверхности калиброванного отражателя, причем управляющие входы источников излучения подключены к выходам цифро-аналоговых преобразователей, входящих в состав блока управления, а выходы фотометрических датчиков подключены ко входам аналого-цифровых преобразователей, входящих в состав блока управления. This task is achieved by the fact that in the device for light therapy containing a control unit connected by outputs to the inputs of light sources, photometric sensors and an indication and signaling unit, a calibrated reflector with a given reflection coefficient is introduced, while in each channel the radiation source is combined structurally with photometric sensor in one unit in which they are installed in concert, with a constant aperture and a constant distance from the surface of the calibrated reflector, and the radiating inputs of the radiation sources are connected to the outputs of the digital-to-analog converters included in the control unit, and the outputs of the photometric sensors are connected to the inputs of the analog-to-digital converters included in the control unit.

Блок-схема заявленного устройства приведена на чертеже. A block diagram of the claimed device is shown in the drawing.

Устройство содержит блок управления 1, источники излучения 2, подключенные входами к управляющим выходам блока управления 1, фотометрический датчик 3, объединенный с источником излучения 2 конструктивно в один блок 6. Выход фотометрического датчика 3 подключен к измерительному входу блока управления 1, к сигнальному выходу блока управления 1 подключен блок индикации и сигнализации 5, а раскрыв апертуры блока 6 помещен при контроле на отражающую поверхность калиброванного отражателя 7 с известным коэффициентом отражения, причем источники излучения 2 и фотометрический датчик 3 расположены конструктивно в составе блока 6 таким образом, что их оптические оси максимально совмещены по направлению, направлены в сторону раскрыва апертуры, а корпус блока 6 обеспечивает совпадение зоны S₃ обзора фотометрического датчика 3 с зонами облучения источников 2, а также постоянство расстояния R от центров источников 2 и фотометрического датчика 3 до облучаемой поверхности (в том числе до отражающей поверхности отражателя 7 при контроле).The device comprises a control unit 1, radiation sources 2, connected by inputs to the control outputs of the control unit 1, a photometric sensor 3, combined with a radiation source 2 structurally in one unit 6. The output of the photometric sensor 3 is connected to the measuring input of the control unit 1, to the signal output of the unit the control unit 1 is connected to the display and signaling unit 5, and the opening aperture of the unit 6 is placed during control on the reflective surface of the calibrated reflector 7 with a known reflection coefficient, and the sources of exercises 2 and the photometric sensor 3 are structurally arranged as part of block 6 in such a way that their optical axes are maximally aligned in the direction directed toward the aperture opening, and the case of block 6 ensures that the viewing area S ₃ of the photometric sensor 3 coincides with the radiation zones of sources 2, and also the constancy of the distance R from the centers of the sources 2 and the photometric sensor 3 to the irradiated surface (including to the reflective surface of the reflector 7 during control).

Устройство для световой терапии может работать в режимах контроля работоспособности, диагностики неисправностей и терапевтического воздействия. The device for light therapy can operate in the modes of monitoring performance, diagnosing malfunctions and therapeutic effects.

При заводском изготовлении на стадии сертификации производят однократную калибровку характеристики чувствительности фотометрического датчика, устанавливающей табличную зависимость между плотностью потока П излучения от каждого источника 2 на отражающей поверхности 7 в раскрыве апертуры блока 6 и эквивалентными значениями U₃ сигналов отклика на выходе фотометрического датчика 3. Калибровку характеристики чувствительности (Uf(П) ) производят в частном диапазоне каждого источника излучения 2, входящего в блок 6 устройства ( а также других источников, входящих в комплект устройства, при необходимости), во всем рабочем диапазоне значений интенсивности излучения П с учетом известного значения коэффициентов отражения К_отр. калиброванного отражателя, входящего в комплект устройства фиг.1. Таблицы значений характеристики чувствительности фотометрического датчика 3 (U f(П)) при известном коэффициенте отражения калиброванного отражателя 7 позволяют по измеренному в блоке управления 1 сигналу отклика U с выхода фотометрического датчика 3 определять текущее значение мощности Р источника излучения
Р₂ K ^.S₂ ^.П₂ ^. К_отр ^.U₃ или U₃ f₃ (П₂), где K коэффициент пропорциональности, устанавливаемый при калибровке блока 6;
S₂ облучаемая и воспринимаемая датчиком поверхность;
П₂ плотность потока излучения от источника 2 на облучаемой поверхности;
К_отр. коэффициент отражения облучаемой поверхности;
U₃ сигнал отклика с выхода датчика 3.At the factory manufacturing stage, at the certification stage, a one-time calibration of the sensitivity characteristic of the photometric sensor is carried out, establishing a tabular relationship between the flux density P of radiation from each source 2 on the reflecting surface 7 in the aperture of the unit 6 and the equivalent U ₃ values of the response signals at the output of the photometric sensor 3. Calibration of the characteristic sensitivity (Uf (P)) is produced in the private range of each radiation source 2 included in the unit 6 of the device (as well as other sources included in the device, if necessary), in the entire operating range of the radiation intensity P taking into account the known values of the reflection coefficients K _neg . calibrated reflector included in the device of figure 1. The table of values of the sensitivity characteristic of the photometric sensor 3 (U f (P)) at a known reflection coefficient of a calibrated reflector 7 allows the current value of the radiation source power P to be determined from the output of the photometric sensor 3 from the output of the photometric sensor 3 measured in the control unit 1
P ₂ ^K. S ₂ ^. P ₂ ^. To _neg ^. U ₃ or U ₃ f ₃ (P ₂ ), where K is the proportionality coefficient set during calibration of block 6;
S _{2 the} surface irradiated and perceived by the sensor;
P _{2 the} density of the radiation flux from source 2 on the irradiated surface;
To _neg. reflection coefficient of the irradiated surface;
U ₃ signal response from the output of the sensor 3.

Аналогичным образом калибруют характеристику управления источника излучения 2, в результате чего получают табличную зависимость между значениями сигнала управления U₂ и мощностью излучения Р₂ (плотностью потока облучения П₂).In a similar manner, the control characteristic of the radiation source 2 is calibrated, as a result of which a tabular relationship is obtained between the values of the control signal U ₂ and the radiation power P ₂ (radiation flux density P ₂ ).

U₂ f^' ₂(Р₂) f^''(П₂)
В режиме контроля блок 6 устанавливают апертурой на отражающую поверхность отражателя 7, подают с блока управления 1 последовательные значения сигналов управления U₂ на соответствующие излучатели 2. Отраженный от поверхности 7 поток излучения К_отр. x П₂ воздействует на вход датчика 3, на выходе которого вырабатывается сигнал отклика U₃, поступающий в блок управления 1. В блоке управления 1 сравниваются значения потоков излучения П₂ на основе таблиц калибровки. Если их различие не превышает допустимых, значит блок 6 находится в работоспособном состоянии. Контроль производят для всего рабочего диапазона плотности потока излучения (П_min < <П₂ < П_maх). В блоках 6 с несколькими источниками излучения 2 может быть обнаружен отказ отдельных излучателей. В этом случае устройство для световой терапии работоспособно только в тех пределах дозы облучения, которую обеспечивают работоспособные излучатели. Это ограничение запоминается в блоке контроля 1 по результатам контроля и учитывается автоматически при задании дозы облучения (увеличением продолжительности сеанса) с соответствующей индикацией врачу причины изменения.U ₂ f ^' ₂ (P ₂ ) f ^'' (P ₂ )
In control mode, block 6 is installed with an aperture on the reflective surface of the reflector 7, serial values of control signals U ₂ are supplied from control unit 1 to the respective emitters 2. The radiation flux K _neg. x П ₂ acts on the input of sensor 3, at the output of which a response signal U ₃ is supplied to control unit 1. In control unit 1, the values of radiation fluxes П _{2 are} compared based on calibration tables. If their difference does not exceed the permissible, then block 6 is in working condition. The control is performed for the entire working range of the radiation flux density (P _min <<P ₂ <P _max ). In blocks 6 with several radiation sources 2, failure of individual emitters can be detected. In this case, the device for light therapy is operable only within the limits of the radiation dose provided by operable emitters. This restriction is stored in control unit 1 according to the results of the control and is automatically taken into account when setting the radiation dose (increasing the duration of the session) with the appropriate indication to the doctor of the reason for the change.

В устройствах, содержащих несколько одноименно работающих блоков 6 (многоканальные световые воздействия) могут быть перекрестные отказы, при которых в одном из блоков может быть отказ источника 2, в другом фотометрического датчика 3. В этом случае блоки 6 (после первого этапа контроля ранее рассмотренным способом) устанавливают апертурами друг к другу и включают режим углубленного контроля. В этом случае управляющие сигналы U₂ подают на источник 2 одного блока 6-1, а сигналы отклика U₃ cнимают с выхода датчика 3 второго блока 6-2( при многоканальном варианте устройства). Потом порядок включения датчика 3 и источника 2 меняют местами. В результате выявляют наличие канала (блока 6) с исправным источником 2, который может быть использован в лечебном процессе. Этим значительно снижается вероятность полного отказа устройства и обеспечивается более высокая достоверность дозировки светового терапевтического воздействия.In devices containing several operating units of the same name 6 (multichannel light effects), there may be cross-faults, in which one of the units may have a failure of source 2, and the other of the photometric sensor 3. In this case, units 6 (after the first stage of control by the previously discussed method ) set the apertures to each other and turn on the in-depth control mode. In this case, the control signals U ₂ are supplied to the source 2 of one block 6-1, and the response signals U _{3 are} removed from the output of the sensor 3 of the second block 6-2 (with a multi-channel version of the device). Then the order of inclusion of the sensor 3 and the source 2 is interchanged. As a result, the presence of a channel (block 6) with a working source 2, which can be used in the treatment process, is detected. This significantly reduces the likelihood of a complete failure of the device and provides a higher reliability of the dosage of light therapeutic effect.

Кроме повышения контролепригодности, заявленное устройство для световой терапии расширяет функциональные возможности светового терапевтического воздействия, т. к. калиброванные характеристики (U₂ f₂(П₂)) источника 2 и (U₃ f₃(П₂)) датчика 3 позволяют учитывать реальную отражающую способность поверхности патологического очага и повысить точность дозировки воздействия способом, составляющим предмет самостоятельного изобретения.In addition to increasing the suitability, the claimed device for light therapy expands the functionality of the light therapeutic effect, since the calibrated characteristics (U ₂ f ₂ (P ₂ )) of source 2 and (U ₃ f ₃ (P ₂ )) of sensor 3 make it possible to take into account the real the reflective ability of the surface of the pathological focus and to increase the accuracy of the dosage of exposure in a manner that is the subject of an independent invention.

Для упрощения реализации процедур контроля и световой терапии эти режимы должны выполняться автоматически по программе. С этой целью блок управления 1 строится на основе известного микропроцессора (микроЭВМ), интерфейсная шина которого является системной шиной устройства. На системную шину подключены модули постоянного запоминающего устройства (ППЗУ), хранящие программу управления и калибровки таблицы, многоканальный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) для выработки сигналов управления U₂ источниками излучения 2 и многоканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для измерения сигналов отклика U₃ c выхода датчиков 3. МикроЭВМ и АЦП являются известными устройствами, выполняют присущие им известные функции.To simplify the implementation of control procedures and light therapy, these modes should be performed automatically according to the program. To this end, the control unit 1 is built on the basis of a well-known microprocessor (microcomputer), the interface bus of which is the system bus of the device. Modules of read-only memory (EPROM) are stored on the system bus, which store the control and calibration program of the table, a multi-channel digital-to-analog converter (DAC) for generating control signals U _{2 by} radiation sources 2, and a multi-channel analog-to-digital converter (ADC) for measuring response signals U ₃ c the output of the sensors 3. Microcomputers and ADCs are known devices that perform their well-known functions.

Таким образом, заявленное устройство обладает по сравнению с известными устройствами для световой (в том числе лазерной) терапии более высокой достоверностью за счет более точной оценки степени работоспособности устройства, что достигается объединением источников излучения 2 и фотометрического датчика 3 в одном блоке 6, введением калиброванного отражателя 7, предварительной калибровкой характеристик управления источников излучения 2 и характеристик чувствительности датчиков 3, занесением калибровочных таблиц в память блока управления 1 и выполнением процедуры контроля автоматически по программе. Thus, the claimed device has, in comparison with known devices for light (including laser) therapy, higher reliability due to a more accurate assessment of the degree of operability of the device, which is achieved by combining radiation sources 2 and photometric sensor 3 in one unit 6, introducing a calibrated reflector 7, preliminary calibration of the control characteristics of the radiation sources 2 and the sensitivity characteristics of the sensors 3, recording calibration tables in the memory of the control unit 1 and the implementation of control procedures automatically according to the program.

Claims

DEVICE FOR LIGHT THERAPY, comprising a control unit connected by outputs to the inputs of light sources, photometric sensors and an indication and signaling unit, characterized in that a calibrated reflector with a given reflection coefficient is introduced into it, while in each channel the radiation source is combined structurally with photometric a sensor in one unit, in which they are installed in concert, with a constant aperture and a constant distance from the surface of the calibrated reflector, with control inputs The odes of the radiation sources are connected to the outputs of the digital-to-analog converters included in the control unit, and the outputs of the photometric sensors are connected to the inputs of the analog-to-digital converters included in the control unit.