RU218198U1

RU218198U1 - Device for the treatment of skin diseases

Info

Publication number: RU218198U1
Application number: RU2022129213U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Владимирович Шитц
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Плазменные технологии"
Filing date: 2022-11-10
Publication date: 2023-05-16

Abstract

Полезная модель относится к медицинской технике. Задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности фотолечения за счет концентрации и экранирования УФБ-излучения, а также фиксации расстояния от светодиодной матрицы до кожи пациента. Устройство для лечения кожных заболеваний содержит излучатель на основе УФБ-светодиодов, источник питания, контроллер с функцией таймера, согласно полезной модели, дополнительно содержит рефлектор, который выполняет одновременно несколько функций: 1) концентрирует УФБ-излучение на строго ограниченной контуром рефлектора поверхности; 2) фиксирует дистанцию от поверхности лампы до кожи пациента; 3) понижает температуру УФБ-светодиодов, т.е. выполняет функцию теплового радиатора. 2 ил.

The utility model relates to medical equipment. The objective of the claimed utility model is to increase the efficiency of phototreatment by concentrating and shielding UVB radiation, as well as fixing the distance from the LED matrix to the patient's skin. The device for the treatment of skin diseases contains an emitter based on UVB LEDs, a power source, a controller with a timer function, according to the utility model, it additionally contains a reflector that simultaneously performs several functions: 1) concentrates UVB radiation on a surface strictly limited by the contour of the reflector; 2) fixes the distance from the lamp surface to the patient's skin; 3) lowers the temperature of the UVB LEDs, i.e. acts as a heat sink. 2 ill.

Description

Полезная модель предназначена для лечения и профилактики иммунозависимых дерматологических заболеваний, таких как псориаз, витилиго и различные формы дерматита.The utility model is intended for the treatment and prevention of immune-dependent dermatological diseases such as psoriasis, vitiligo and various forms of dermatitis.

Известны различные эксимерные лампы для лечения дерматологических заболеваний, в частности, в настоящее время широко и эффективно применяется узкополосная УФБ-фототерапия кожных заболеваний с помощью эксимерных лазеров на длине волны 308 нм и газоразрядных ламп низкого давления на парах ртути на длине волны 311 нм.Various excimer lamps are known for the treatment of dermatological diseases, in particular, narrow-band UVB phototherapy of skin diseases using excimer lasers at a wavelength of 308 nm and low-pressure mercury vapor discharge lamps at a wavelength of 311 nm is now widely and effectively used.

К недостаткам эксимерных лазеров можно отнести такие факторы, как их высокую стоимость, сложность устройства и дорогое обслуживание; в свою очередь ртутные лампы имеют крайне нестабильную мощность УФБ-излучения, зависящую от температуры окружающей среды и от срока наработки лампы, а также от необходимости прогрева перед их применением. The disadvantages of excimer lasers include such factors as their high cost, complexity of the device and expensive maintenance; in turn, mercury lamps have an extremely unstable UVB radiation power, depending on the ambient temperature and on the operating time of the lamp, as well as on the need for warming up before using them.

Эксимерные XeCl* лампы обеспечивают высокую стабильность узкополосного УФ излучения на длине волны 308 нм и срок службы более 8 000 часов [1].Excimer XeCl* lamps provide high stability of narrow-band UV radiation at a wavelength of 308 nm and a service life of more than 8,000 hours [1].

Стабильность источников УФБ-излучения необходима для точной подачи УФБ-дозы на кожу больного. В противном случае есть вероятность того, что пациент получит меньшую УФБ-дозу, что приведет к снижению эффективности фототерапии, либо произойдет превышение необходимой УФБ-дозы, а это проводит к УФ-ожогу кожи и опасности формированию новообразований, в том числе онкологических.The stability of UVB sources is essential for accurate delivery of UVB dose to the patient's skin. Otherwise, there is a possibility that the patient will receive a lower UVB dose, which will lead to a decrease in the effectiveness of phototherapy, or the required UVB dose will be exceeded, and this leads to UV skin burns and the risk of formation of neoplasms, including oncological ones.

К недостаткам вышеописанных конструкций можно отнести невысокую их эффективность. The disadvantages of the above structures include their low efficiency.

Наряду с этим к УФБ-лампам для фототерапии дерматологических заболеваний имеются требования к однородности распределения излучения по облучаемой поверхности, что легко может быть достигнуто при использовании протяженных газоразрядных ламп [2].Along with this, UVB lamps for phototherapy of dermatological diseases have requirements for the uniformity of radiation distribution over the irradiated surface, which can easily be achieved using extended gas discharge lamps [2].

В последнее время полупроводниковые светодиоды, излучающие на длине волны 310 нм (пик полосы), начали применять в качестве источника узкополосного УФБ-для лечения аутоиммунных кожных заболеваний [3]. Но поскольку светодиод является точечным источником излучения, для получения высокой однородности их необходимо размещать как можно ближе друг к другу. Так в известном устройстве YOUWEMED BU10 LED используется матрица из 27 светодиодов, размещенные на расстоянии друг от друга 3 мм. Такое плотное размещение светодиодов на дистанции 20 мм от поверхности лампы позволяет получить однородное распределение УФБ-излучения на плотской поверхности, однако плотность мощности такой лампы не превышает 2 мВт/см², что значительно удлиняет процедуру фотолечения.Recently, semiconductor LEDs emitting at a wavelength of 310 nm (band peak) have begun to be used as a source of narrow-band UVB for the treatment of autoimmune skin diseases [3]. But since the LED is a point source of radiation, in order to obtain high uniformity, they must be placed as close to each other as possible. So in the well-known device YOUWEMED BU10 LED, a matrix of 27 LEDs is used, placed at a distance of 3 mm from each other. Such dense placement of LEDs at a distance of 20 mm from the lamp surface makes it possible to obtain a uniform distribution of UVB radiation on a flat surface, however, the power density of such a lamp does not exceed 2 mW/ ^cm2 , which significantly lengthens the phototreatment procedure.

Для получения более мощного УФБ-излучения необходимо использовать светодиоды с кристаллом на медной пластине, которую устанавливают на охлаждающий радиатор. С помощью светодиода такой структуры можно получить мощность УФБ-излучения до 50 мВт. Но поскольку пластина мощных УФБ-светодиодов имеет размер 16-20 мм, плотное размещение светодиодов для получения однородного распределения излучения на поверхности невозможно.To obtain more powerful UVB radiation, it is necessary to use LEDs with a crystal on a copper plate, which is installed on a cooling radiator. Using an LED of this structure, it is possible to obtain a UVB radiation power of up to 50 mW. But since the plate of high-power UVB LEDs has a size of 16-20 mm, dense placement of LEDs to obtain a uniform distribution of radiation on the surface is impossible.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) к заявляемому устройству является лампа Kernel LED UVB, где кристаллы светодиодов находятся на расстоянии 18 мм, а требуемую однородность (не более 10%) мощности УФБ-излучения можно получить на расстоянии не менее 40 мм. Но, как известно, при увеличении расстояния от светодиодной матрицы до облучаемой поверхности интенсивность излучения падает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника излучения, поэтому при удалении лампы на расстояние 40 мм на облучаемой поверхности можно получить 5-6 мВт/см². The closest in technical essence (prototype) to the claimed device is the Kernel LED UVB lamp, where the LED crystals are at a distance of 18 mm, and the required uniformity (no more than 10%) of the UVB radiation power can be obtained at a distance of at least 40 mm. But, as you know, with an increase in the distance from the LED matrix to the irradiated surface, the radiation intensity drops in inverse proportion to the square of the distance from the radiation source, therefore, when the lamp is removed at a distance of 40 mm, 5-6 mW / cm ² can be obtained on the irradiated surface.

Как уже утверждалось выше, точность дозы УФБ-излучения важна для достижения высокой эффективности фотолечения аутоиммунных кожных заболеваний. В виду сильной зависимости интенсивности излучения (а значит и УФБ-дозы) от расстояния до объекта, очень важным является стабилизация расстояния до кожи пациента на фиксированном значении, но поскольку в лампе Kernel LED UVB нет устройства для фиксации дистанции, облучить кожу пациента строго заданной УФБ-дозой весьма затруднительно.As stated above, UVB dose accuracy is important for achieving high efficacy in phototherapy for autoimmune skin diseases. In view of the strong dependence of the radiation intensity (and hence the UVB dose) on the distance to the object, it is very important to stabilize the distance to the patient's skin at a fixed value, but since there is no device for fixing the distance in the Kernel LED UVB lamp, irradiate the patient's skin with a strictly specified UVB -dose is very difficult.

Таким образом, к основным недостаткам прототипа следует отнести как невысокую эффективность фотолечения вследствие неоднородности распределения интенсивности излучения на облучаемой поверхности при малой дистанции от светодиодной матрицы до объекта облучения, так и отсутствие ограничителя дистанции.Thus, the main disadvantages of the prototype should include both the low efficiency of phototreatment due to the inhomogeneity of the radiation intensity distribution on the irradiated surface at a small distance from the LED array to the irradiated object, and the absence of a distance limiter.

Технической задачей предлагаемого устройства является повышение эффективности фотолечения за счет использования рефлектора УФБ-излучения, который выполняет одновременно несколько функций: 1) концентрирует УФБ-излучение на строго ограниченной контуром рефлектора поверхности; 2) фиксирует дистанцию от поверхности лампы до кожи пациента; 3) понижает температуру УФБ-светодиодов, т.е. выполняет функцию теплового радиатора.The technical objective of the proposed device is to increase the efficiency of phototreatment through the use of a UVB radiation reflector, which simultaneously performs several functions: 1) concentrates UVB radiation on a surface strictly limited by the contour of the reflector; 2) fixes the distance from the lamp surface to the patient's skin; 3) lowers the temperature of the UVB LEDs, i.e. acts as a heat sink.

Учитывая вышеизложенное, устройство дополнительно оснащено рефлектором, выполняющим функции концентратора УФБ-излучения, тепловым радиатором и ограничителем расстояния от светодиодов до кожи пациента при покрытии рефлектором поверхности, ограниченной контуром рефлектора.Given the above, the device is additionally equipped with a reflector that acts as a concentrator of UVB radiation, a thermal radiator and a distance limiter from the LEDs to the patient's skin when the reflector covers the surface limited by the reflector contour.

В предлагаемом техническом решении высокая точность доставки установленной дозы УФБ-излучения достигается за счет рефлектора, ограничивающего и фиксирующего дистанцию d . Поэтому при использовании светодиодной лампы, оснащенной рефлектором, происходит облучение участка кожи, строго ограниченного контурами рефлектора, при этом отсутствует облучение периферийной области кожи пациента.In the proposed technical solution, the high accuracy of delivery of the set dose of UVB radiation is achieved by means of a reflector that limits and fixes the distance d . Therefore, when using an LED lamp equipped with a reflector, an area of the skin strictly limited by the contours of the reflector is irradiated, while there is no irradiation of the peripheral region of the patient's skin.

В заявленной полезной модели на корпусе 1 (фиг. 1) установлен рефлектор 3 с УФБ-светодиодами 2. Для проведения фототерапии проблемный участок кожи пациента 4 покрывается рефлектором 3 лампы, как показано на фиг. 1. При включении светодиодов 2 УФБ-излучение концентрируется на участке кожи пациента, ограниченным апертурой рефлектора 3, а облучение периферийных зон исключено.In the claimed utility model, a reflector 3 with UVB LEDs 2 is installed on the housing 1 (Fig. 1). 1. When the LEDs 2 are turned on, the UVB radiation is concentrated on the area of the patient's skin, limited by the aperture of the reflector 3, and the irradiation of peripheral zones is excluded.

Поскольку расстояние от светодиодной матрицы до кожи пациента фиксированы, можно с высокой точностью рассчитать дозу УФБ-излучения, полученную пациентом за время фотосеанса.Since the distance from the LED matrix to the patient's skin is fixed, it is possible to calculate with high accuracy the dose of UVB radiation received by the patient during the photo session.

Предлагаемое в заявленной полезной модели техническое решение может применятся при разработке УФБ-ламп для фототерапии аутоиммунных дерматологических заболеваний. Так, например, была разработана УФБ-лампа на четырех серийных УФБ-светодиодах с плотностью мощностью на облучаемой поверхности до 10 мВт/см² (фиг. 2). Представленная конструкция лампы дает возможность получать высокую однородность распределения УФБ-излучения по поверхности (менее 5%), а значит однородный эффект эритемы по всей облученной области кожи пациента.The technical solution proposed in the claimed utility model can be used in the development of UVB lamps for phototherapy of autoimmune dermatological diseases. For example, a UVB lamp based on four commercial UVB LEDs with a power density on the irradiated surface up to 10 mW/cm ² was developed (Fig. 2). The presented design of the lamp makes it possible to obtain a high uniformity of the distribution of UVB radiation over the surface (less than 5%), which means a uniform effect of erythema over the entire irradiated area of the patient's skin.

Для удобства использования данное устройство снабжено блоком управления с функциями таймера и выбора дозы УФБ-излучения, по которому происходит автоматический расчет времени фототерапии.For ease of use, this device is equipped with a control unit with the functions of a timer and a dose of UVB radiation, according to which the phototherapy time is automatically calculated.

Данное техническое решения может быть применено для светодиодов, излучающих в других областях оптического спектра. This technical solution can be applied to LEDs emitting in other areas of the optical spectrum.

Литература:Literature:

1. М.И. Ломаев, Э.А. Соснин, В.Ф. Тарасенко, Д.В. Шитц, В.С. Скакун, М.В. Ерофеев, А.А. Лисенко Эксилампы барьерного и емкостного разрядов и их применение (обзор) // Приборы и техника эксперимента. - 2006. - № 5. - С. 5-26.1. M.I. Lomaev, E.A. Sosnin, V.F. Tarasenko, D.V. Schitz, V.S. Skakun, M.V. Erofeev, A.A. Lisenko Excilamps of barrier and capacitive discharges and their application (review) // Instruments and Experimental Technique. - 2006. - No. 5. - S. 5-26.

2. Шитц Д.В., Торшина И.Е., Некрасова Н.В., Бусько Т.М. Опыт применения эксимерной лампы, оснащенной системой контроля UVB дозы, в дерматологии // Biomedical Photonics. - 2020. - Т. 9, № 1. - С. 21-26.2. Shits D.V., Torshina I.E., Nekrasova N.V., Busko T.M. Experience with the use of an excimer lamp equipped with a UVB dose control system in dermatology // Biomedical Photonics. - 2020. - V. 9, No. 1. - S. 21-26.

3. Khan M.A., Maeda N., Jo M., et al. 13 mW operation of a 295-310 nm AlGaN UV-B LED with a p-AlGaN transparent contact layer for real world applications // J. of Mat. Chem. С. - 2018. - Vol. 7(1). - P. 143-52.3. Khan M.A., Maeda N., Jo M., et al. 13 mW operation of a 295-310 nm AlGaN UV-B LED with a p-AlGaN transparent contact layer for real world applications // J. of Mat. Chem. S. - 2018. - Vol. 7(1). - P. 143-52.

Claims

Device for the treatment of skin diseases, containing an emitter based on UVB LEDs, a power source, a control unit with the functions of a timer and a dose of UVB radiation, characterized in that it additionally contains a reflector that performs the functions of a UVB radiation concentrator, a thermal radiator and a distance limiter from LEDs to the patient's skin when covering the surface limited by the reflector contour with a reflector.