RU2221610C1 - Optical duct device for transmitting irradiation of light source to biological tissue for laser therapy - Google Patents

Optical duct device for transmitting irradiation of light source to biological tissue for laser therapy Download PDF

Info

Publication number
RU2221610C1
RU2221610C1 RU2002117635/14A RU2002117635A RU2221610C1 RU 2221610 C1 RU2221610 C1 RU 2221610C1 RU 2002117635/14 A RU2002117635/14 A RU 2002117635/14A RU 2002117635 A RU2002117635 A RU 2002117635A RU 2221610 C1 RU2221610 C1 RU 2221610C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aperture
channel
mandrel
optical
biological tissue
Prior art date
Application number
RU2002117635/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002117635A (en
Inventor
А.П. Ромашков
Original Assignee
Ромашков Анатолий Петрович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ромашков Анатолий Петрович filed Critical Ромашков Анатолий Петрович
Priority to RU2002117635/14A priority Critical patent/RU2221610C1/en
Publication of RU2002117635A publication Critical patent/RU2002117635A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2221610C1 publication Critical patent/RU2221610C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)

Abstract

FIELD: medical technique used for laser therapy. SUBSTANCE: device includes main optical-fiber light-transmitting duct whose distal end is secured to mandrel. The last has through axial opening, inlet and outlet ends. Distal end of duct with outlet aperture is mounted in inlet end. Cavity is formed between said aperture and outlet end of mandrel. Said cavity is in the form of truncated cone with apex angle no more than aperture angle; large base of cone is joined with outlet end of mandrel. Device also includes additional optical-fiber duct. Plane of inlet aperture of additional duct coincides with plane of outlet aperture of main duct and with small base of cone. Surface area of small base of cone is more than summed surface area of apertures arranged in said base. Inner surface of cone is mirror one. EFFECT: enhanced comfortability of using device, possibility for receiving information related to optical characteristics. 2 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, используемой для лазерной терапии, в части создания оптического канала транспортировки излучения от источника оптического излучения до биологической ткани, и может найти широкое применение в аппаратах лазерной терапии с коррекцией мощности падающего на биологическую ткань оптического излучения. The invention relates to medical equipment used for laser therapy, in terms of creating an optical channel for transporting radiation from an optical radiation source to biological tissue, and can be widely used in laser therapy apparatus with correction of the power of optical radiation incident on biological tissue.

Для эффективного проведения лазерной терапии необходимо определение оптических характеристик биологической ткани (таких, как, например, коэффициент отражения ткани) во время воздействия на нее конкретного источника излучения. For effective laser therapy, it is necessary to determine the optical characteristics of biological tissue (such as, for example, the reflection coefficient of tissue) during exposure to a specific radiation source.

Известен оптический канал транспортировки излучения от источника оптического излучения до биологической ткани для лазерной терапии, содержащий светопроводящий канал в виде фотометрического шара, имеющего входную апертуру, связанную с источником оптического излучения, выходную апертуру, предназначенную для контакта с биологической тканью, и дополнительную выходную апертуру, предназначенную для передачи излучения, отраженного от биологической ткани [1]. A known optical channel for transporting radiation from an optical radiation source to biological tissue for laser therapy, comprising a light guide channel in the form of a photometric ball having an input aperture connected to an optical radiation source, an output aperture designed to contact biological tissue, and an additional output aperture designed for transmitting radiation reflected from biological tissue [1].

Известное устройство обеспечивает возможность определения оптических характеристик (например, коэффициента отражения) биологической ткани во время воздействия на нее конкретного источника излучения, что повышает эффективность лазерной терапии. The known device provides the ability to determine the optical characteristics (for example, reflection coefficient) of biological tissue during exposure to a specific radiation source, which increases the effectiveness of laser therapy.

Недостатком устройства является то, что оно неудобно в эксплуатации: врачу, проводящему процедуру, приходится держать в руках громоздкую сферу и перемещать ее по биологической ткани. При этом, как правило, на сфере установлен в дополнительной выходной апертуре фотоэлектрический преобразователь со своими электрическими цепями; кроме того, необходимо сочленение излучателя со сферой, что еще больше увеличивает громоздкость перемещаемого устройства. The disadvantage of this device is that it is inconvenient to operate: the doctor conducting the procedure has to hold a bulky sphere in his hands and move it around biological tissue. In this case, as a rule, a photovoltaic converter with its own electrical circuits is installed on the sphere in an additional output aperture; in addition, it is necessary to couple the emitter with the sphere, which further increases the bulkiness of the moving device.

Известен также оптический канал транспортировки излучения от источника оптического излучения до биологической ткани для лазерной терапии, содержащий основной волоконно-оптический светопроводящий канал и дополнительный волоконно-оптический светопроводящий канал, предназначенный для передачи отраженного биологической тканью излучения. Оба канала выполнены в виде комбинированного волоконно-оптического жгута [2]. Also known is an optical channel for transporting radiation from an optical radiation source to biological tissue for laser therapy, comprising a main fiber optic light guide channel and an additional fiber optic light guide channel for transmitting radiation reflected by the biological tissue. Both channels are made in the form of a combined fiber optic bundle [2].

Данное устройство также обеспечивает возможность определения оптических характеристик биологической ткани, как и устройство [1], при этом обладает дополнительным преимуществом по сравнению с [1]: волоконно-оптический жгут является более гибкой конструкцией, чем жесткая сфера, то есть более удобным при эксплуатации. This device also provides the ability to determine the optical characteristics of biological tissue, like the device [1], while it has an additional advantage compared to [1]: a fiber optic bundle is a more flexible design than a rigid sphere, that is, more convenient for use.

Недостатком устройства является то, что комбинированный жгут содержит возможность взаимного перемещения волокон внутри жгута в процессе перемещения по биологической ткани, в устройстве отсутствует взаимная жесткая фиксация апертур соответствующих волокон и их положения относительно биологической ткани. При этом снижается надежность, достоверность и точность измерения коэффициента отражения ткани. The disadvantage of this device is that the combined bundle contains the possibility of mutual movement of the fibers inside the bundle in the process of moving along biological tissue, the device does not have a mutual rigid fixation of the apertures of the corresponding fibers and their position relative to biological tissue. This reduces the reliability, reliability and accuracy of measuring the reflection coefficient of the fabric.

Также известен оптический канал транспортировки излучения от источника оптического излучения до биологической ткани для лазерной терапии, являющийся по числу общих признаков наиболее близким к заявляемому, содержащий основной волоконно-оптический светопроводящий канал, один конец которого имеет входную апертуру и коннектор для соединения с источником оптического излучения, второй, дистальный конец канала имеет выходную апертуру, плоскость которой перпендикулярна оси транспортируемого излучения, и закреплен в оправке, предназначенной для фиксации в пространстве дистального конца светопроводящего канала относительно биологической ткани, оправка имеет сквозное осевое отверстие и входной и выходной торцы, соответственно расположенные перпендикулярно направлению транспортируемого излучения, при этом дистальный конец канала закреплен внутри сквозного осевого отверстия оправки со стороны ее входного торца так, что в осевом отверстии оправки между выходной апертурой канала и выходным торцом оправки образована цилиндрическая технологическая полость [3]. Also known is an optical channel for transporting radiation from an optical radiation source to biological tissue for laser therapy, which is the closest to the claimed one by the number of common features, comprising a main fiber optic light guide channel, one end of which has an input aperture and a connector for connecting to an optical radiation source, the second distal end of the channel has an output aperture, the plane of which is perpendicular to the axis of the transported radiation, and is fixed in the mandrel, is designed To fix the space in the space of the distal end of the light guide channel relative to the biological tissue, the mandrel has a through axial hole and inlet and outlet ends, respectively, located perpendicular to the direction of the transported radiation, while the distal end of the channel is fixed inside the through axial hole of the mandrel from the side of its input end so that in the axial hole of the mandrel between the output aperture of the channel and the output end of the mandrel formed a cylindrical technological cavity [3].

Преимуществом данного устройства по сравнению с [1] и [2] являются его технологичность и удобство в эксплуатации, обусловленные гибкостью волоконно-оптических элементов, их жестким закреплением в оправке, фиксирующей как взаимное положение светопроводящих каналов, так и их положение относительно биологической ткани при перемещении по ней, отсутствием громоздких перемещаемых элементов. The advantage of this device compared to [1] and [2] is its manufacturability and ease of use, due to the flexibility of the fiber optic elements, their rigid fixation in the mandrel, fixing both the relative position of the light guide channels and their position relative to biological tissue when moving along it, the lack of bulky movable elements.

Недостатком устройства является невозможность получения информации об оптических характеристиках облучаемой биологической ткани, что существенно снижает эффективность терапевтического воздействия при использовании устройства и ограничивает диапазон его применимости. The disadvantage of this device is the inability to obtain information about the optical characteristics of the irradiated biological tissue, which significantly reduces the effectiveness of the therapeutic effect when using the device and limits the range of its applicability.

Целью изобретения является повышение эффективности терапевтического воздействия при использовании устройства и расширение диапазона его применимости за счет обеспечения возможности получения информации об оптических характеристиках облучаемой биологической ткани с одновременным сохранением технологичности устройства и удобства в эксплуатации. The aim of the invention is to increase the effectiveness of therapeutic effects when using the device and expand the range of its applicability by providing the ability to obtain information about the optical characteristics of the irradiated biological tissue while maintaining the manufacturability of the device and ease of use.

Поставленная цель достигается тем, что в оптическом канале транспортировки излучения от источника излучения до биологической ткани для лазерной терапии, содержащем основной волоконно-оптический светопроводящий канал, один конец которого имеет входную апертуру и коннектор для соединения с источником оптического излучения, второй, дистальный конец канала имеет выходную апертуру, плоскость которой перпендикулярна оси транспортируемого излучения, и закреплен в оправке, предназначенной для фиксации в пространстве дистального конца светопроводящего канала относительно биологической ткани, оправка имеет сквозное осевое отверстие и входной и выходной торцы, соответственно расположенные перпендикулярно направлению транспортируемого излучения, при этом дистальный конец канала закреплен внутри сквозного осевого отверстия оправки со стороны ее входного торца так, что в осевом отверстии оправки между выходной апертурой канала и выходным торцом оправки образована полость, согласно изобретению в устройство введен дополнительный волоконно-оптический светопроводящий канал, предназначенный для передачи излучения, отраженного от биологической ткани, плоскость входной апертуры дополнительного канала совпадает с плоскостью выходной апертуры основного канала, упомянутая полость в оправке выполнена в виде усеченного конуса с углом при его вершине, не превышающим апертурный угол оптического волокна основного и дополнительного каналов, большее основание конуса совмещено с выходным торцом оправки и является выходной апертурой устройства, а меньшее основание с плоскостью выходной апертуры основного канала, при этом площадь меньшего основания конуса больше суммы площадей этой апертуры и входной апертуры дополнительного канала, при этом внутренняя поверхность конуса выполнена зеркальной. This goal is achieved by the fact that in the optical channel for transporting radiation from the radiation source to biological tissue for laser therapy, containing the main fiber-optic light guide channel, one end of which has an input aperture and a connector for connecting to an optical radiation source, the second, distal end of the channel has output aperture, the plane of which is perpendicular to the axis of the transported radiation, and is fixed in a mandrel designed to fix in the space of the distal end of the light of the conducting channel relative to the biological tissue, the mandrel has a through axial hole and input and output ends, respectively, located perpendicular to the direction of the transported radiation, while the distal end of the channel is fixed inside the through axial hole of the mandrel from the side of its input end so that in the axial hole of the mandrel between the output aperture channel and the outlet end face of the mandrel is formed a cavity, according to the invention, an additional fiber-optic light guide channel is introduced into the device al, designed to transmit radiation reflected from biological tissue, the plane of the input aperture of the additional channel coincides with the plane of the output aperture of the main channel, said cavity in the mandrel is made in the form of a truncated cone with an angle at its apex not exceeding the aperture angle of the optical fiber of the main and additional channels , the larger base of the cone is combined with the output end of the mandrel and is the output aperture of the device, and the smaller base with the plane of the output aperture of the main channel, the area of the smaller base of the cone is greater than the sum of the areas of this aperture and the input aperture of the additional channel, while the inner surface of the cone is made mirrored.

Сущность изобретения состоит в том, что за счет введения в устройство дополнительного волоконно-оптического канала технологическая полость устройства-прототипа преобразована в фотометрическую полость, форма которой в виде усеченного конуса с внутренней зеркальной поверхностью, оговоренными расположением и размерами оснований и углом при вершине обеспечивает высокую эффективность ввода отраженного биологической тканью излучения в дополнительный канал, что обеспечивает повышение эффективности терапевтического воздействия при использовании устройства, расширяет диапазон его применимости, сохраняя технологичность и удобство в эксплуатации, свойственные прототипу. The essence of the invention lies in the fact that due to the introduction of an additional fiber-optic channel into the device, the technological cavity of the prototype device is transformed into a photometric cavity, the shape of which is in the form of a truncated cone with an internal mirror surface, the location and dimensions of the bases and the angle at the apex provide high efficiency introducing radiation reflected by biological tissue into the additional channel, which provides an increase in the effectiveness of the therapeutic effect when used using the device, extends the range of its applicability, while maintaining the manufacturability and ease of use inherent in the prototype.

На фиг.1 представлено продольное сечение устройства. Figure 1 presents a longitudinal section of the device.

На фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1. Figure 2 is a section along aa in figure 1.

Оптический канал транспортировки излучения от источника оптического излучения (на фигурах не показан) до биологической ткани для лазерной терапии содержит основной волоконно-оптический светопроводящий канал 1 (фиг.1), один конец которого (входной) имеет входную апертуру 2 и коннектор 3 для соединения с источником оптического излучения, второй дистальный (выходной) конец канала имеет выходную апертуру 4, плоскость которой перпендикулярна оси транспортируемого излучения, и закреплен в оправке 5, предназначенной для фиксации в пространстве дистального конца светопроводящего канала 1 относительно биологической ткани. Оправка 5 имеет сквозное осевое отверстие 6 и входной 7 и выходной 8 торцы, соответственно расположенные перпендикулярно направлению транспортируемого излучения. Дистальный конец канала 1 закреплен внутри сквозного осевого отверстия 6 оправки 5 со стороны ее входного торца 7 так, что в осевом отверстии оправки 5 между выходной апертурой 4 канала 1 и выходным торцом 8 оправки 5 образована полость 9. В устройство введен дополнительный волоконно-оптический светопроводящий канал 10, предназначенный для передачи излучения, отраженного от биологической ткани. Плоскость входной апертуры 11 дополнительного канала 10 совпадает с плоскостью выходной апертуры 4 основного канала 1. Упомянутая полость 9 в оправке 5 выполнена в виде усеченного конуса с углом α при его вершине "В", не превышающим апертурный угол β оптического волокна основного и дополнительного каналов. (Апертурный угол - это телесный угол, в пределах которого оптическое излучение выходит из торца оптического волокна, и предельное значение угла, под которым оптическое излучение может поступать извне в оптическое волокно. Для оптического волокна апертурный угол определяется как β=2 arcSin NA, где NA - числовая апертура оптического волокна; для обычно используемых оптических волокон значение апертурного угла β, как правило, составляет ~30o. На фиг.1 показан угол β для волокна канала 1. Для волокна канала 10 такой же угол β на фиг.1 не показан). Большее основание конуса совмещено с выходным торцом 8 оправки 5, а меньшее основание - с плоскостью выходной апертуры 4 основного канала 1. Площадь S меньшего основания конуса больше суммы площадей Sвых этой апертуры 4 и Sвх апертуры 11 дополнительного канала 10 (фиг.2). Внутренняя поверхность 12 конуса выполнена зеркальной (фиг.1). Поскольку выходная апертура 4 канала 1 расположена в глубине конической полости 9 оправки 5 (совмещена с плоскостью ее меньшего основания), то в качестве выходной апертуры оптического канала транспортировки излучения (в целом, как устройства из собственно волоконно-оптического канала и оправки) необходимо рассматривать большее основание усеченного конуса, совмещенное с выходным торцом 8 оправки 5. При этом размер (площадь S'вых) выходной апертуры оптического канала транспортировки излучения в целом определяется углом α, связанным с апертурным углом используемого оптического волокна, и высотой h усеченного конуса. Указанный угол α при вершине "В" усеченного конуса, в виде которого выполнена полость 9 оправки 5, удовлетворяет условию:
α<2 arcSin NA,
где NA - числовая апертура используемого оптического волокна.
An optical channel for transporting radiation from an optical radiation source (not shown in the figures) to biological tissue for laser therapy contains a main fiber-optic light guide channel 1 (Fig. 1), one end of which (input) has an input aperture 2 and a connector 3 for connection with a source of optical radiation, the second distal (output) end of the channel has an output aperture 4, the plane of which is perpendicular to the axis of the transported radiation, and is fixed in a mandrel 5, designed to be fixed in space d the true end of the light guide channel 1 relative to the biological tissue. The mandrel 5 has a through axial hole 6 and the input 7 and output 8 ends, respectively, located perpendicular to the direction of the transported radiation. The distal end of the channel 1 is fixed inside the through axial hole 6 of the mandrel 5 from the side of its input end 7 so that a cavity 9 is formed in the axial hole of the mandrel 5 between the output aperture 4 of the channel 1 and the output end 8 of the mandrel 5. An additional fiber-optic light guide is introduced into the device channel 10, designed to transmit radiation reflected from biological tissue. The plane of the input aperture 11 of the additional channel 10 coincides with the plane of the output aperture 4 of the main channel 1. The aforementioned cavity 9 in the mandrel 5 is made in the form of a truncated cone with an angle α at its apex "B" not exceeding the aperture angle β of the optical fiber of the main and additional channels. (The aperture angle is the solid angle within which the optical radiation exits from the end of the optical fiber, and the limit angle at which the optical radiation can enter externally into the optical fiber. For an optical fiber, the aperture angle is defined as β = 2 arcSin NA, where NA is the numerical aperture of the optical fiber; for commonly used optical fibers, the value of the aperture angle β is typically ~ 30 ° . Figure 1 shows the angle β for the fiber of channel 1. For the fiber of channel 10, the same angle β in figure 1 is not shown ) The larger base of the cone is aligned with the outlet end 8 of mandrel 5, while the smaller base - with the output aperture plane 4 of the main channel 1. The area S of the smaller base of the cone greater than the sum of areas S of the aperture 4 O and S Rin aperture 11 additional channel 10 (Figure 2) . The inner surface 12 of the cone is made mirrored (figure 1). Since the output aperture 4 of channel 1 is located deep in the conical cavity 9 of the mandrel 5 (aligned with the plane of its smaller base), it is necessary to consider a larger one as the output aperture of the optical radiation transport channel (as a whole, as devices from the fiber-optic channel and the mandrel itself) the base of the truncated cone, combined with the output end 8 of the mandrel 5. The size (area S ' out ) of the output aperture of the optical radiation transport channel is generally determined by the angle α associated with the aperture the angle of the optical fiber used, and the height h of the truncated cone. The specified angle α at the vertex "B" of the truncated cone, in the form of which the cavity 9 of the mandrel 5 is made, satisfies the condition:
α <2 arcSin NA,
where NA is the numerical aperture of the optical fiber used.

Основной волоконно-оптический светопроводящий канал 1 может быть выполнен в виде оптического моноволокна или волоконно-оптического регулярного или нерегулярного жгута. При этом размер (площадь Sвых) выходной апертуры 4 этого канала 1 равен площади сердцевины оптического моноволокна световода или сумме аналогичных площадей всех оптических волокон при использовании волоконно-оптического жгута. В случае выполнения основного канала 1 в виде моноволокна (одной оптической жилы) ось этого основного световода целесообразно располагать по оси конуса, образующего фотометрическую полость 9.The main fiber optic light guide channel 1 may be made in the form of an optical monofilament or a fiber optic regular or irregular bundle. In this case, the size (area S o ) of the output aperture 4 of this channel 1 is equal to the core area of the optical monofilament fiber or the sum of similar areas of all optical fibers when using a fiber optic bundle. In the case of the implementation of the main channel 1 in the form of a monofilament (one optical core), the axis of this main fiber should be placed along the axis of the cone forming the photometric cavity 9.

Дополнительный волоконно-оптический светопроводящий канал 10 может быть выполнен в виде как оптического моноволокна, так и регулярного или нерегулярного волоконно-оптического жгута или связки независимых таких жгутов. Размер (площадь Sвх) входной апертуры 11 канала 10 равен площади сердцевины оптического моноволокна световода или сумме аналогичных площадей оптических волокон, образующих жгут или жгуты.An additional fiber-optic light guide channel 10 can be made in the form of either an optical monofilament or a regular or irregular fiber optic bundle or a bundle of independent such bundles. The size (area S I ) of the input aperture 11 of the channel 10 is equal to the core area of the optical monofilament fiber or the sum of the similar areas of the optical fibers forming the bundle or bundles.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Выходная апертура устройства (большее основание конуса оправки 5 на выходном ее торце 8) устанавливается на биологическую ткань. The output aperture of the device (the larger base of the cone of the mandrel 5 at its output end 8) is installed on the biological tissue.

Оптическое излучение от источника излучения, например, от лазера терапевтического аппарата, совместно с которым работает описываемое устройство, вводится с помощью коннектора 3 во входную апертуру 2 основного волоконно-оптического светопроводящего канала 1. Затем излучение по оптическому волокну поступает на дистальный конец канала 1 к его выходной апертуре 4 и далее в фотометрическую полость 9, через нее поступает через выходную апертуру устройства в плоскости торца 8 оправки 5 на облучаемую биологическую ткань, закрывающую эту апертуру. Часть падающего на биологическую ткань оптического излучения отражается ею, и пропорциональная отраженному потоку часть излучения через входную апертуру 11 дополнительного волоконно-оптического канала 10 поступает в соответствующий фотоэлектрический преобразователь (не показан), неся информацию об оптических характеристиках облучаемого биообъекта для дальнейшего использования этой информации в целях повышения эффективности терапевтической лазерной процедуры. Optical radiation from a radiation source, for example, from a laser of the therapeutic apparatus, with which the described device works, is introduced using a connector 3 into the input aperture 2 of the main fiber-optic light guide channel 1. Then, the radiation is transmitted through the optical fiber to the distal end of channel 1 to its the output aperture 4 and then into the photometric cavity 9, through it enters through the output aperture of the device in the plane of the end face 8 of the mandrel 5 to the irradiated biological tissue that covers this aperture. A part of the optical radiation incident on the biological tissue is reflected by it, and a part of the radiation proportional to the reflected flux through the input aperture 11 of the additional fiber-optic channel 10 enters the corresponding photoelectric converter (not shown), carrying information about the optical characteristics of the irradiated biological object for further use of this information for increasing the effectiveness of a therapeutic laser procedure.

За счет того, что в устройство введен дополнительный волоконно-оптический светопроводящий канал 10, технологическая полость в оправке устройства-прототипа преобразована в фотометрическую полость 9, что расширило диапазоны применимости устройства: перевело его из разряда типового магистрального световода в разряд метрологического устройства, обеспечивающего возможность повышения эффективности лазерной терапии за счет использования информации "обратной связи" от биологического объекта при непосредственном воздействии на него лазерным излучением. Due to the fact that an additional fiber-optic light guide channel 10 is introduced into the device, the technological cavity in the mandrel of the prototype device is converted into a photometric cavity 9, which expanded the applicability range of the device: transferred it from the discharge of a typical trunk to the discharge of a metrological device, which makes it possible to increase the effectiveness of laser therapy through the use of "feedback" information from a biological object with direct exposure to laser radiation.

За счет того, что в устройстве плоскость входной апертуры 11 дополнительного канала 10 совпадает с плоскостью выходной апертуры 4 основного канала 1, с одной стороны, сохранена технологичность прототипа (происходит технологическая операция оптической полировки одной детали торец 7), с другой стороны, такое расположение элементов способствует повышению эффективности лазерной терапии при использовании устройства, так как исключает дополнительные оптические искажения и "затенение" при вводе отраженного излучения в канал 10 при любом "ступенчатом" взаимном расположении указанных апертур. Due to the fact that in the device the plane of the input aperture 11 of the additional channel 10 coincides with the plane of the output aperture 4 of the main channel 1, on the one hand, the prototype manufacturability is preserved (the technological operation of optical polishing of one part ends 7), on the other hand, this arrangement of elements helps to increase the efficiency of laser therapy when using the device, as it eliminates additional optical distortion and "shadowing" when the reflected radiation is introduced into channel 10 at any "step" atom "relative position of said apertures.

За счет того, что полость 9 в оправке 5 выполнена в виде усеченного конуса, при этом угол α при его вершине не более апертурного угла β оптического волокна светопроводящих каналов, а большее основание конуса совмещено с выходным торцом 8 оправки 5 и является выходной апертурой устройства, а меньшее основание - с плоскостью выходной апертуры 4 канала 1, устройство выполнено с высокой эффективностью ввода отраженного излучения в дополнительный канал 10, что повышает эффективность терапии при использовании данного устройства. Due to the fact that the cavity 9 in the mandrel 5 is made in the form of a truncated cone, the angle α at its apex is not more than the aperture angle β of the optical fiber of the light guide channels, and the larger base of the cone is combined with the output end 8 of the mandrel 5 and is the output aperture of the device, and the smaller base with the plane of the output aperture 4 of channel 1, the device is made with high efficiency of input of reflected radiation into the additional channel 10, which increases the effectiveness of therapy when using this device.

За счет того, что площадь "S" меньшего основания конуса больше суммы площадей "Sвыx" и "Sвx" соответственно выходной апертуры 4 основного 1 и входной апертуры 11 дополнительного 10 светопроводящих каналов (фиг.2), исключены оптические потери как по ходу лазерного излучения, так и отраженного излучения, что повышает эффективность лазерной терапии.Due to the fact that the area "S" of the smaller base of the cone is greater than the sum of the areas "S o " and "S in ", respectively, of the output aperture 4 of the main 1 and input aperture 11 of the additional 10 light guide channels (Fig. 2), optical losses are excluded laser radiation, and reflected radiation, which increases the effectiveness of laser therapy.

За счет того, что внутренняя поверхность 12 конуса выполнена зеркальной (с коэффициентом отражения ~100%), обеспечена концентрация потока оптического излучения, падающего на биологическую ткань, и повышена эффективность воздействия этого потока на нее, при этом повышена эффективность ввода в дополнительный канал 10 отраженного биотканью излучения, что способствует повышению эффективности лазерной терапии при использовании описанного устройства. Due to the fact that the inner surface 12 of the cone is made of a mirror (with a reflection coefficient of ~ 100%), the concentration of the flux of optical radiation incident on the biological tissue is ensured, and the efficiency of the impact of this flux on it is increased, while the efficiency of introducing the reflected biological tissue radiation, which improves the efficiency of laser therapy when using the described device.

Заявителем изготовлено устройство в различных вариантах исполнения: с различными типами волоконно-оптических каналов. В качестве конструктивной основы использован магистральный световод [3]. Основной волоконно-оптический канал был выполнен в вариантах: в виде моноволокна (кварц-полимер с диаметром оптической жилы 400 мкм) и в виде волоконно-оптического жгута (11 оптических волокон кварц-полимер с диаметром оптической жилы 100 мкм). Дополнительный волоконно-оптический канал был выполнен в вариантах: в виде моноволокна (кварц-полимер с диаметром оптической жилы 400 мкм), в виде волоконно-оптического жгута (7 оптических волокон кварц-полимер с диаметром оптической жилы 100 мкм) и в виде волоконно-оптического жгута (11 оптических волокон кварц-полимер с диаметром оптической жилы 100 мкм). Концы гибких оптических волокон запрессованы во входном торце оправки (вариант механического закрепления - с использованием эпоксидного клея). Фотометрическая полость оправки (разработки заявителя) была выполнена в виде усеченного конуса с углом при вершине ~ 25o и диаметрами оснований: меньшее основание - 2 мм (площадь этого основания больше суммы площадей сердцевин оптических волокон основного и дополнительного каналов), большее основание - 8 мм. Зеркальное покрытие внутреннего конуса - алюминий (вариант выполнения - полировка). В качестве источника лазерного излучения использовался лазерный терапевтический аппарат "Кристалл-Т2". Испытания этих вариантов устройства доказали их эффективность при использовании в аппаратах лазерной терапии. Каждый из описанных признаков устройства в отдельности оказался необходим, а в совокупности признаки достаточны для достижения поставленной цели:
- достигнуто удобство в эксплуатации: оправку удобно держать врачу-оператору в руке при проведении лазерных лечебных процедур, оптические каналы жестко фиксированы относительно друг друга и облучаемой биологической ткани, что одновременно повышает надежность, достоверность и точность измерения коэффициента отражения биологической ткани, и, тем самым, способствует повышению эффективности терапевтической процедуры;
- устройство технологично в производстве: концы гибких оптических волокон каналов жестко (механически) зафиксированы, что обеспечивает одновременную полировку их торцов и создание их единой плоскости при гарантированной неизменности их взаимного расположения, что также "работает" на повышение эффективности терапевтической процедуры;
- обеспечена возможность повышения эффективности терапевтического воздействия за счет получения по дополнительно введенному волоконно-оптическому светопроводящему каналу информации об оптических характеристиках облучаемой биологической ткани в процессе воздействия на нее лазерного излучения;
- расширен диапазон применимости устройства: из пассивного устройства-световода устройство превратилось в метрологический элемент с наличием диагностических функций, сохранив при этом все функциональные характеристики устройства-световода, что одновременно способствует, как показано выше, повышению эффективности терапевтической процедуры.
The applicant manufactured the device in various versions: with various types of fiber optic channels. As a constructive basis used trunk light guide [3]. The main fiber-optic channel was made in the following variants: in the form of a monofilament (quartz-polymer with an optical core diameter of 400 microns) and in the form of a fiber-optic bundle (11 optical fibers quartz-polymer with an optical core diameter of 100 microns). An additional fiber-optic channel was made in the following variants: in the form of a monofilament (quartz-polymer with an optical core diameter of 400 μm), in the form of a fiber-optic bundle (7 optical fibers quartz-polymer with an optical core diameter of 100 μm) and in the form of optical bundle (11 optical fibers quartz-polymer with a diameter of an optical core of 100 microns). The ends of the flexible optical fibers are pressed into the input end of the mandrel (mechanical fixing option using epoxy glue). The photometric cavity of the mandrel (developed by the applicant) was made in the form of a truncated cone with an apex angle of ~ 25 ° and base diameters: a smaller base - 2 mm (the area of this base is greater than the sum of the areas of the core of the optical fibers of the main and additional channels), the larger base - 8 mm . Mirror coating of the inner cone - aluminum (embodiment - polishing). Crystal-T2 laser therapeutic apparatus was used as a source of laser radiation. Tests of these device options have proven their effectiveness when used in laser therapy devices. Each of the described features of the device separately was necessary, but in the aggregate the signs are sufficient to achieve the goal:
- ease of use has been achieved: it is convenient to hold the mandrel to the operator operator in the hand when carrying out laser treatment procedures, the optical channels are rigidly fixed relative to each other and the irradiated biological tissue, which simultaneously increases the reliability, reliability and accuracy of measuring the reflection coefficient of biological tissue, and thereby helps to increase the effectiveness of the therapeutic procedure;
- the device is technologically advanced in production: the ends of the flexible optical fibers of the channels are rigidly (mechanically) fixed, which ensures simultaneous polishing of their ends and the creation of their single plane with guaranteed invariability of their relative position, which also works to increase the effectiveness of the therapeutic procedure;
- it was possible to increase the effectiveness of the therapeutic effect by obtaining information on the optical characteristics of the irradiated biological tissue during exposure to laser radiation through an additionally introduced fiber-optic light guide channel;
- the range of applicability of the device has been expanded: from a passive fiber device, the device has turned into a metrological element with diagnostic functions, while preserving all the functional characteristics of the fiber device, which at the same time contributes, as shown above, to increasing the efficiency of the therapeutic procedure.

Таким образом, описанное устройство найдет широкое применение в аппаратах лазерной терапии с коррекцией мощности падающего на биологическую ткань оптического излучения, в лечебно-диагностических лазерных терапевтических аппаратах, а также при проведении научных и медико-биологических исследований взаимодействия лазерного излучения с биологическими тканями. Thus, the described device will find wide application in laser therapy devices with correction of the power of optical radiation incident on biological tissue, in medical diagnostic and laser therapeutic devices, as well as in conducting scientific and biomedical studies of the interaction of laser radiation with biological tissues.

Источники информации
1. А.П. Ромашков. Аппаратура для лазерной терапии: метрология, унификация, стандартизация. - М., ВНИИОФИ, 1995 г., с.28. - аналог.
Sources of information
1. A.P. Romashkov. Equipment for laser therapy: metrology, unification, standardization. - M., VNIIOFI, 1995, p. 28. - analogue.

2. А.П. Ромашков. Аппаратура для лазерной терапии: метрология, унификация, стандартизация. - М., ВНИИОФИ, 1995 г., с.28-29. - аналог. 2. A.P. Romashkov. Equipment for laser therapy: metrology, unification, standardization. - M., VNIIOFI, 1995, p. 28-29. - analogue.

3. Рекламный лист "Комплект изделий для внутривенного лазерного облучения крови КИВЛ-01" - Институт прикладных проблем волоконной оптики, 117942, М., ул. Вавилова, 3 - прототип. 3. Leaflet "Set of products for intravenous laser irradiation of blood KIVL-01" - Institute of Applied Problems of Fiber Optics, 117942, Moscow, ul. Vavilova, 3 - prototype.

Claims (1)

Оптический канал транспортировки излучения от источника оптического излучения до биологической ткани для лазерной терапии, содержащий основной волоконно-оптический светопроводящий канал, один конец которого имеет входную апертуру и коннектор для соединения с источником оптического излучения, второй, дистальный конец канала имеет выходную апертуру, плоскость которой перпендикулярна оси транспортируемого излучения, и закреплен в оправке, предназначенной для фиксации в пространстве дистального конца светопроводящего канала относительно биологической ткани, оправка имеет сквозное осевое отверстие и входной и выходной торцы, соответственно расположенные перпендикулярно направлению транспортируемого излучения, при этом дистальный конец канала закреплен внутри сквозного осевого отверстия оправки со стороны ее входного торца так, что в осевом отверстии оправки между выходной апертурой канала и выходным торцом оправки образована полость, отличающийся тем, что в устройство введен дополнительный волоконно-оптический светопроводящий канал, предназначенный для передачи излучения, отраженного от биологической ткани, плоскость входной апертуры дополнительного канала совпадает с плоскостью выходной апертуры основного канала, упомянутая полость в оправке выполнена в виде усеченного конуса с углом при его вершине, не превышающим апертурный угол оптического волокна основного и дополнительного каналов, большее основание конуса совмещено с выходным торцом оправки и является выходной апертурой устройства, а меньшее основание - с плоскостью выходной апертуры основного канала, при этом площадь меньшего основания конуса больше суммы площадей этой апертуры и входной апертуры дополнительного канала, при этом внутренняя поверхность конуса выполнена зеркальной.An optical channel for transporting radiation from an optical radiation source to biological tissue for laser therapy, containing a main fiber-optic light guide channel, one end of which has an input aperture and a connector for connecting to an optical radiation source, the second distal end of the channel has an output aperture, the plane of which is perpendicular axis of the transported radiation, and is fixed in a mandrel designed to fix in space the distal end of the light guide channel For biological tissue, the mandrel has a through axial hole and input and output ends, respectively, perpendicular to the direction of the transported radiation, while the distal end of the channel is fixed inside the through axial hole of the mandrel from the side of its input end so that in the axial hole of the mandrel between the channel output aperture and a cavity is formed by the output end of the mandrel, characterized in that an additional fiber-optic light guide channel is introduced into the device for As radiation reflected from biological tissue, the plane of the input aperture of the additional channel coincides with the plane of the output aperture of the main channel, the cavity in the mandrel is made in the form of a truncated cone with an angle at its apex not exceeding the aperture angle of the optical fiber of the main and additional channels, a larger base of the cone combined with the output end of the mandrel and is the output aperture of the device, and the smaller base is with the plane of the output aperture of the main channel, while the area of less than Considerations of the cone greater than the sum of the squares of the aperture and the inlet aperture of the supplemental channel, wherein the inner surface of the conical mirror is formed.
RU2002117635/14A 2002-07-03 2002-07-03 Optical duct device for transmitting irradiation of light source to biological tissue for laser therapy RU2221610C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002117635/14A RU2221610C1 (en) 2002-07-03 2002-07-03 Optical duct device for transmitting irradiation of light source to biological tissue for laser therapy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002117635/14A RU2221610C1 (en) 2002-07-03 2002-07-03 Optical duct device for transmitting irradiation of light source to biological tissue for laser therapy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002117635A RU2002117635A (en) 2004-01-10
RU2221610C1 true RU2221610C1 (en) 2004-01-20

Family

ID=32091296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002117635/14A RU2221610C1 (en) 2002-07-03 2002-07-03 Optical duct device for transmitting irradiation of light source to biological tissue for laser therapy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2221610C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Рекламный лист "Комплект изделий для внутривенного лазерного облучения крови КИВЛ-01". Изд-во Института прикладных проблем волоконной оптики, 2001. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002117635A (en) 2004-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101846765B (en) Light guide, light source apparatus and endoscope system
US6487440B2 (en) Optical probe having and methods for difuse and uniform light irradiation
US10359619B2 (en) Endoscope
US5248311A (en) Fiber-optic probe for soft-tissue laser surgery
US7127141B2 (en) Non-imaging optical corner turner
EP0955865B1 (en) Apparatus for diode laser pulse oximetry using multifiber optical cables and disposable fiber optic probes
JP4932993B2 (en) Single mode fiber optic coupling system
EP0069389B1 (en) Manipulator for laser knife
US6095974A (en) Disposable fiber optic probe
US5231684A (en) Optical fiber microlens
KR101257100B1 (en) System and Method for Optical Coherence Imaging
US5271079A (en) Light mixing device with fiber optic output
US5461692A (en) Multimode optical fiber coupling apparatus and method of transmitting laser radiation using same
AU664070B2 (en) Method for manufacturing a disposable arthroscopic probe
US20070116415A1 (en) Configuration detection device for endoscope
US5754716A (en) Optical mode mixer using fiber optic bundle
KR20120098770A (en) Illuminated suction apparatus
JP2010190934A (en) Light-guide, light source apparatus and endoscope system
US4569334A (en) Apparatus for restoring the light transmittance of an image-transmitting optical fiber bundle used in a fiber optic endoscope
US20170367569A1 (en) Illumination apparatus, endoscope and endoscope system
JP2016524958A (en) Endoscopic imaging system
RU2221610C1 (en) Optical duct device for transmitting irradiation of light source to biological tissue for laser therapy
JPH0256504A (en) Assembly for flexible guide for infrared energy
US20050286845A1 (en) Fiberoptic device for dental or industrial use
WO2019077693A1 (en) Optical probe

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070704