RU2714192C1 - Device for skin separation of face from underlying tissues - Google Patents
Device for skin separation of face from underlying tissues Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714192C1 RU2714192C1 RU2019138388A RU2019138388A RU2714192C1 RU 2714192 C1 RU2714192 C1 RU 2714192C1 RU 2019138388 A RU2019138388 A RU 2019138388A RU 2019138388 A RU2019138388 A RU 2019138388A RU 2714192 C1 RU2714192 C1 RU 2714192C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microdevice
- movement
- sensors
- working part
- skin
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/00234—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets for minimally invasive surgery
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/32—Surgical cutting instruments
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B17/32—Surgical cutting instruments
- A61B17/322—Skin grafting apparatus
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Plastic & Reconstructive Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к эстетической медицине, хирургической косметологии и пластической хирургии и может найти применение при операциях на лице и шее, для удаления ранее установленных косметических нитей, разделения спаек и т.п.The invention relates to aesthetic medicine, surgical cosmetology and plastic surgery and may find application in operations on the face and neck, to remove previously installed cosmetic threads, separation of adhesions, etc.
Существующие на данный момент косметические терапевтические и хирургические мероприятия не дают удовлетворительных результатов. Пациенты начинают уделять все большее внимание пластической хирургии, перед которой стоят задачи по коррекции глубоких морщин кожи, не устраняемых при круговой пластике лица.Existing cosmetic therapeutic and surgical measures do not give satisfactory results. Patients are beginning to pay more and more attention to plastic surgery, which is faced with the task of correcting deep wrinkles of the skin that cannot be eliminated with circular face plastic surgery.
Известен способ устранения морщин (М.А. Суламанидзе, Д. Салти, М. Мачетте, Р. Рене, Г.Н. Михайлов. Устранение морщин лица методом подкожного рассечения мягких тканей // Анналы пластической, реконструктивной и эстетической хирургии. - 3,4. - 1999. - с. 29-36), который заключается в рассечении фиброзных перемычек с помощью проволочного скальпеля. После нанесения на кожу в области морщины предварительной разметки делается прокол в одном из полюсов морщины иглой, погружая ее на необходимую глубину в подкожно-жировую клетчатку (ПЖК). Затем под контролем пальца продвигают ее по периметру зоны отслойки до изгиба контура. В этом месте игла выводится на поверхность кожи. Вместе с ней протягивается проволока, закрепленная в ее ушке. Через это же отверстие игла вновь вводится под кожу и в том же слое клетчатки продвигается дальше до следующего изгиба контура, т.е. каждый последующий вкол производят в месте предыдущего выкола. Таким образом, проволокой окаймляют весь намеченный участок кожи с выводом иглы в самое первое отверстие кожи. Затем пилящими движениями расслаивают мягкие ткани, выводя ее на поверхность кожи, отделяя кожно-жировой лоскут от подлежащих тканей. После подсечения морщины в созданную полость для проведения гемостаза вводится холодный изотонический раствор хлорида натрия до появления жидкости розового цвета, затем накладывается давящая повязка и пузырь со льдом. Такая процедура проводится в течение 2-4 дней. В созданные полости вводят полиакриламидный гель Формакрил в количестве, необходимом для нивелирования контурной деформации.A known method of eliminating wrinkles (M. A. Sulamanidze, D. Salti, M. Machett, R. Rene, G. N. Mikhailov. Elimination of facial wrinkles by subcutaneous soft tissue dissection // Annals of plastic, reconstructive and aesthetic surgery. - 3, 4. - 1999. - pp. 29-36), which consists in the dissection of the fibrous jumpers using a wire scalpel. After preliminary marking is applied to the skin in the wrinkle area, a needle is punctured at one of the poles of the wrinkle with a needle, immersing it at the required depth in subcutaneous fat (TFA). Then, under the control of a finger, it is advanced along the perimeter of the detachment zone until the contour is bent. At this point, the needle is brought to the surface of the skin. Together with it stretches a wire fixed in her ear. Through the same hole, the needle is again inserted under the skin and in the same fiber layer it moves further to the next bend of the contour, i.e. each subsequent injection is performed at the site of the previous injection. Thus, wire fringes the entire intended area of the skin with the withdrawal of the needle into the very first hole of the skin. Then, with soft sawing, the soft tissues are stratified, bringing it to the surface of the skin, separating the skin-fat flap from the underlying tissues. After wrinkling, a cold isotonic sodium chloride solution is introduced into the created cavity for hemostasis until a pink liquid appears, then a pressure bandage and an ice pack are applied. This procedure is carried out within 2-4 days. Formacryl polyacrylamide gel is injected into the created cavities in the amount necessary to level contour deformation.
Недостатками данного способа является травматичность ввиду необходимости как минимум 4-х проколов иглой, длительность послеоперационного периода, т.е. проведение гемостаза в течение 2-4 дней, повторная операция для введения полиакриламидного геля Формакрил.The disadvantages of this method is the trauma due to the need for at least 4 needle punctures, the duration of the postoperative period, i.e. hemostasis for 2-4 days, reoperation for the introduction of polyacrylamide gel Formacryl.
Известен также способ уменьшения морщин (David S. Orentreich. - Subcutaneous Incisionless (Subcision) Surgery for the Correction of Depressed Scars and Wrinkles.- Dermatol Surg. - 1995; 21; 543-549), суть которого заключается в подсечении фиброзных перемычек морщины иглой с тремя гранями, которую вводят на необходимую глубину ПЖК через прокол в одном из полюсов морщины. Предварительно на кожу в области морщины наносят разметку. Иглой совершают поступательные движения в различных направлениях. Из поврежденных сосудов изливается кровь. Образующийся кровяной сгусток заполняет возникшую полость и способствует расправлению неблагоприятной складки на срок от 6 до 12 мес. Однако и этот способ является достаточно травматичным, имеется угроза кровотечения, послеоперационные результаты кратковременны.There is also a method for reducing wrinkles (David S. Orentreich. - Subcutaneous Incisionless (Subcision) Surgery for the Correction of Depressed Scars and Wrinkles. - Dermatol Surg. - 1995; 21; 543-549), the essence of which is to cut the fibrous jumpers of the wrinkles with a needle with three faces, which is introduced to the required depth of the pancreas through a puncture in one of the poles of the wrinkle. Previously, markings are applied to the skin in the area of wrinkles. The needle makes translational movements in various directions. Blood is poured from the damaged vessels. The resulting blood clot fills the cavity and helps to smooth out the unfavorable fold for a period of 6 to 12 months. However, this method is quite traumatic, there is a risk of bleeding, postoperative results are short-lived.
Таким образом, при косметологических процедурах, в работе пластических хирургов часто требуется отделить одни мягкие ткани пациента от других, разделяя их с наименьшей травматизацией и при этом без увеличения времени операции.Thus, during cosmetic procedures, in the work of plastic surgeons it is often required to separate some soft tissues of the patient from others, separating them with the least trauma and without increasing the time of the operation.
Известно устройство для разделения и отслоения мягких тканей (RU 32988 U1, 10.10.2003, Сергиенко Е.Н.), состоящее из браншей и рукоятки, в котором режущая часть устройства выполнена в виде двух браншей трехгранной формы, внутренние (нерабочие) края браншей тупо отшлифованы и плотно соприкасаются друг с другом до места шарнирного соединения на протяжении 8 см, внешние (рабочие) края браншей остро отточены, дистальные концы обеих браншей уплощены и в сомкнутом виде представляют собой площадку диаметром 5 мм, рукоятка выполнена в виде двух полукруглых сходящихся ручек, к одной из которых винтом жестко прикреплена металлическая пластинка S-образной формы шириной 3 мм, служащая амортизатором.A device for separating and exfoliating soft tissues (RU 32988 U1, 10/10/2003, Sergienko EN), consisting of branches and a handle, in which the cutting part of the device is made in the form of two branches of a trihedral shape, the inner (non-working) edges of the branches is known polished and tightly in contact with each other to the place of articulation for 8 cm, the outer (working) edges of the branches are sharpened, the distal ends of both branches are flattened and in closed form represent a platform with a diameter of 5 mm, the handle is made in the form of two semicircular joints dyaschihsya handles, one of which screw is rigidly attached steel plate S-shape 3 mm wide serving damper.
Однако данное устройство относится к травматичным хирургическим инструментам, которые не могут обеспечить той минимальной травматичности, которая требуется при косметологических операциях на лице и шее.However, this device relates to traumatic surgical instruments that cannot provide the minimal trauma that is required during cosmetic surgery on the face and neck.
Не обеспечивает низкой травматичности и хирургический ретрактор, состоящий из рабочей части, выполненной в виде крючка, представленного тупыми зубцами, и ручки, общей длиной 110 мм, шириной рабочей части 5 мм. Рабочая часть крючка представлена 2 тупыми зубцами шириной 1 мм и расположена под углом 10° к ручке, а ручка выполнена в виде кольца размерами 30×25 мм (патент BY на ПМ №8460 от 02.11.2011. Богдан В.Г., Шкода П.В., Авдиевич А.Д., Товстов Д.А.).The surgical retractor, which consists of a working part made in the form of a hook represented by blunt teeth, and a handle with a total length of 110 mm and a working part width of 5 mm, does not provide low trauma. The working part of the hook is represented by 2 blunt teeth with a width of 1 mm and is located at an angle of 10 ° to the handle, and the handle is made in the form of a ring 30 × 25 mm in size (BY patent on ПМ No. 8460 dated 02.11.2011. Bogdan V.G., Skoda P .V., Avdievich A.D., Tovstov D.A.).
Известен хирургический ретрактор для мобилизации стволовых и перфорантных подкожных вен, которые позволяют проводить операции из мини-доступа, соблюдая принцип наименьшей травматичности, без разреза кожи (RU 167389 U1, СГТУ имени Гагарина Ю.А., 10.01.2017). Ретрактор для мобилизации стволовых и перфорантных подкожных вен содержит крючок, стержень и рукоятку. Крючок выполнен в виде разомкнутого кольца с заостренной дистальной частью в виде сонаправленного с осью стержня наконечника под острым углом и загибом внутрь к центру. Устройство призвано снизить травматичность операции при мобилизации стволовых и перфорантных подкожных вен, облегчить подход к месту локации вен в интересах косметичности раны. Ретрактор вводят через прокол кожи, для определения положения вены используют УЗИ-контроль.Known surgical retractor for mobilization of the stem and perforating saphenous veins, which allow operations from mini-access, observing the principle of least trauma, without skin incision (RU 167389 U1, SSTU named after Gagarin Yu.A., 10.01.2017). A retractor for mobilization of stem and perforating saphenous veins contains a hook, a rod and a handle. The hook is made in the form of an open ring with a pointed distal part in the form of a tip co-directed with the axis of the rod at an acute angle and bending inward to the center. The device is designed to reduce the invasiveness of surgery when mobilizing the stem and perforating saphenous veins, to facilitate the approach to the location of the veins in the interest of cosmetic wounds. The retractor is injected through a puncture of the skin, ultrasound control is used to determine the position of the vein.
Однако большие размеры устройства (длина 60-80 мм, предназначен для вен, глубина залегания которых 3-5 см, диаметр стержня до 2 см) не позволяют использовать его при косметических операциях в области лица и шеи.However, the large dimensions of the device (length 60-80 mm, designed for veins, the depth of which is 3-5 cm, the diameter of the shaft up to 2 cm) do not allow using it in cosmetic operations in the face and neck.
Известен хирургический инструмент для рассечения трабекул (RU 2536104 С2, Свиридов С.В., 20.12.2014), выполненный в виде стержня круглой, эллиптической или овальной формы в поперечном сечении с рукояткой. Конец стержня выполнен изогнутым в горизонтальной плоскости влево или вправо по логарифмической кривой с углом расхождения от продольной оси прямолинейного участка стержня на 5-10° угловых и заканчивается шаровой головкой с бородкой, разрез которой заточен. На изогнутом участке стержня выполнена гребенка из ряда пазов фасонного профиля, расположенных внутри дуги изгиба. Края пазов заточены. Рукоятка выполнена фигурной с выемками для охвата, удержания и фиксирования положения инструмента в пространстве правой или левой рукой. Инструмент позволяет получить длительный косметический эффект за счет выравнивания поверхности кожи в области целлюлитных ямок, уменьшения толщины жирового слоя в подкожном пространстве, а также за счет полноты липосакции.Known surgical instrument for dissecting trabeculae (RU 2536104 C2, Sviridov SV, 12/20/2014), made in the form of a rod of round, elliptical or oval shape in cross section with a handle. The end of the rod is made curved in a horizontal plane to the left or right along a logarithmic curve with an angle of divergence from the longitudinal axis of the rectilinear portion of the rod at 5-10 ° angular and ends with a ball head with a beard, the cut of which is sharpened. On the curved section of the rod, a comb is made of a number of grooves of the shaped profile located inside the bend arc. The edges of the grooves are sharpened. The handle is made curly with recesses for covering, holding and fixing the position of the tool in space with the right or left hand. The tool allows you to get a long-lasting cosmetic effect by smoothing the skin surface in the area of cellulite fossa, reducing the thickness of the fat layer in the subcutaneous space, and also due to the completeness of liposuction.
При этом в качестве материала стержня может быть использована сталь хирургическая, например, 03Х16Н15М3, AISI316L или др., коррозионно-стойкие и совместимые со средой операционного поля (кровь, лимфа и т.п.) материалы, а также чистые неактивные металлы, например, тантал, титан и сплавы, например, нитинол. В качестве материала рукоятки может быть использован инертный полимер или пластмасса, удобно формуемые в процессе переработки и химически инертные, а также устойчивые к воздействию стерилизирующих сред и условий, например, стиракрил, капрон, лавсан, фторопласт, и др. Для увеличения и сохранения режущей способности на заточенные режущие края пазов-ловушек может быть нанесено износостойкое покрытие - нитриды титана, циркония, хрома, молибдена, гафния, тантала, карбонитрид титана, интерметаллиды титана с алюминием, корунд, алмазоподобные покрытия с последующей лазерной заточкой.In this case, surgical steel, for example, 03X16H15M3, AISI316L or others, corrosion-resistant and compatible with the environment of the surgical field (blood, lymph, etc.) materials, as well as pure inactive metals, for example, can be used as the core material tantalum, titanium and alloys, for example, nitinol. The material of the handle can be an inert polymer or plastic, conveniently molded during processing and chemically inert, as well as resistant to sterilizing environments and conditions, for example, styracryl, nylon, lavsan, fluoroplastic, etc. To increase and maintain cutting ability A wear-resistant coating may be applied to sharpened cutting edges of grooves-traps - titanium nitrides, zirconium, chromium, molybdenum, hafnium, tantalum, titanium carbonitride, titanium intermetallic compounds with aluminum, corundum, diamond-like rytiya with subsequent laser sharpening.
Однако размеры данного инструмента для разделения трабекул не позволяют использовать его в полной мере при пластических операциях в области лица и шеи, где требуются более тонкие инструменты, малых размеров.However, the dimensions of this tool for separating trabeculae do not allow its full use in plastic surgery in the face and neck, where thinner tools of small sizes are required.
Известен стандартный инструмент для проведения операций по поводу липосакции - канюля, представляющая собой трубчатый стержень с рядом отверстий на рабочем конце. Однако во всех случаях в процессе проведения липосакции отверстие в канюле забивается обрывками трабекул - тяжей соединительной ткани между мышцами и кожей (так называемая мездра). Это существенно затрудняет процесс, увеличивает его продолжительность, отрицательно сказывается на качестве и глубине липосакции, а именно - на степени удаления жировой ткани. При этом объем потенциально возможного или допустимого наращивания жирового слоя можно существенно уменьшить, например, по толщине жирового слоя, по высоте его между мышцами и дермой, и, кроме того, способствовать выравниванию поверхности кожи в области операционного поля, а именно за счет уменьшения глубины целлюлитных ямок, или даже удвоения их количества - путем рассечения трабекул.A standard tool for performing operations on liposuction is known - a cannula, which is a tubular rod with a number of holes at the working end. However, in all cases, during liposuction, the opening in the cannula is clogged with scraps of trabeculae - strands of connective tissue between the muscles and skin (the so-called mezra). This significantly complicates the process, increases its duration, adversely affects the quality and depth of liposuction, namely, the degree of removal of adipose tissue. At the same time, the volume of the potential or permissible build-up of the fat layer can be significantly reduced, for example, by the thickness of the fat layer, by its height between the muscles and the dermis, and, in addition, to help level the skin surface in the area of the surgical field, namely by reducing the depth of the cellulite pits, or even doubling their number - by dissecting trabeculae.
Существуют предпосылки разработки и применения инструментов для рассечения трабекул, основанные на особенностях анатомического строения и соединения кожи и подкожных тканей.There are prerequisites for the development and use of tools for dissecting trabeculae, based on the features of the anatomical structure and connection of the skin and subcutaneous tissues.
Так, известен лигаментотом - хирургический инструмент для рассечения связок и сухожилий, выполненный в виде ступенчато изогнутого стержня с рукояткой; конец стержня выполнен в виде пластины с клиновидным расщепом, края которого заточены (RU 2012252 С1, Волковец Н.Н., МПК А61В 17/32, 15.05.1994). Недостатком указанного инструмента является ограниченная область применения - только на открытом операционном поле.So, it is known for ligamentotom - a surgical instrument for dissecting ligaments and tendons, made in the form of a stepwise curved rod with a handle; the end of the rod is made in the form of a plate with a wedge-shaped cleft, the edges of which are sharpened (RU 2012252 C1, Volkovets NN, IPC A61B 17/32, 05/15/1994). The disadvantage of this tool is the limited scope - only in the open surgical field.
Известен подкожный электронож (RU 17847 от 10.05.2001), состоящий из генератора, активного и пассивного электродов. Активный электрод представлен иглой, покрытой специальным лазерным напылением, предохраняющим кожу от повреждения, причем кончик иглы до этого напыления свободен. При включении генератора при помощи последовательных поворотов иглы в стороны по периметру обозначенной зоны отслаивают кожу от подлежащих тканей и одновременно с этим отсекают фиброзную перемычку, связывающую кожу с мышцами. Поврежденные кровеносные сосуды непосредственно во время подсечения коагулируют подкожным электроножом (гемостаз). При необходимости для нивелирования контурной деформации и создания преграды для образования новой морщины в созданный резервуар между кожей и клетчаткой вводят необходимое количество нерассасывающегося гелевого вещества, индифферентного для организма. Данные операции относятся к жидкостно-гелевой дерматензии (RU 2189180 С1, 20.09.2002, Тверская ГМА).Known subcutaneous electric knife (RU 17847 from 05/10/2001), consisting of a generator, active and passive electrodes. The active electrode is represented by a needle coated with a special laser spraying that protects the skin from damage, and the tip of the needle is free before this spraying. When the generator is turned on by successive turns of the needle to the sides along the perimeter of the designated zone, the skin is peeled off from the underlying tissues and at the same time the fibrous bridge connecting the skin to the muscles is cut off. Damaged blood vessels are directly coagulated by a subcutaneous electrocutaneous knife (hemostasis) during cutting. If necessary, to level contour deformation and create a barrier to the formation of a new wrinkle, the required amount of a non-absorbable gel substance indifferent to the body is introduced into the created reservoir between the skin and fiber. These operations relate to liquid gel dermatensia (RU 2189180 C1, 09.20.2002, Tverskaya GMA).
Такие операции бескровны, атравматичны, так как производят вкол иглы в одном месте, одновременно с рассечением тканей производят коагуляция поврежденных кровеносных сосудов. Это укорачивает послеоперационный период, дает стойкий косметический результат.Such operations are bloodless, atraumatic, as they inject the needles in one place, simultaneously with the dissection of tissues, coagulation of damaged blood vessels is performed. This shortens the postoperative period, gives a lasting cosmetic result.
При этом известны магнитоактивные эластомеры (МАЭ) - новый тип магнитоуправляемых материалов, свойства которых обратимо изменяются под действием магнитного поля. Данный материал относится к классу Smart materials. (Степанов Г.В. и др. Магнитоактивный полимер с магнитотвердым наполнителем // Вестник ПНИПУ, 2013, Механика, No. 4, с. 106-137).In this case, magnetoactive elastomers (MAEs) are known - a new type of magnetically controlled materials whose properties change reversibly under the influence of a magnetic field. This material belongs to the class of Smart materials. (Stepanov G.V. et al. Magnetically active polymer with magnetically solid filler // Bulletin of PNIPU, 2013, Mechanics, No. 4, pp. 106-137).
Одним из его свойств является магнитореологический эффект, т.е. зависимость вязкоупругих свойств от магнитного поля. Подробное исследование материала выявило в нем наличие целого ряда полезных свойств, помимо магнитореологического эффекта: магнитодеформационный эффект, магнитострикционный эффект, эффект памяти формы (эффект псевдопластичности), магниторезистивный эффект, магнитопьезорезистивный эффект (сверхаддитивное изменение электропроводности под действием магнитного поля и механического давления). Такие параметры, как диэлектрическая проницаемость и магнитная восприимчивость, также изменяются под действием магнитного поля. Многообразные свойства материала определяются процессами диполь-дипольного взаимодействия между намагниченными частицами магнитного наполнителя, а также процессами обратимого перемещения (структурирования) или вращения анизотропных частиц наполнителя внутри полимерной матрицы. Области применения материала - эффективные пассивные и активные управляемые демпфирующие устройства, датчики магнитного поля, ускорения, давления, деформации, а также биологии - клеточных технологий.One of its properties is the magnetorheological effect, i.e. dependence of viscoelastic properties on the magnetic field. A detailed study of the material revealed a number of useful properties in it, in addition to the magnetorheological effect: magneto-deformation effect, magnetostrictive effect, shape memory effect (pseudo-plasticity effect), magnetoresistive effect, magneto-piezoresistive effect (super-additive change in electrical conductivity under the influence of magnetic field and mechanical pressure). Parameters such as dielectric constant and magnetic susceptibility also change under the influence of a magnetic field. The diverse properties of the material are determined by the processes of dipole-dipole interaction between the magnetized particles of the magnetic filler, as well as the processes of reversible movement (structuring) or rotation of anisotropic particles of the filler inside the polymer matrix. The fields of application of the material are effective passive and active controlled damping devices, sensors of magnetic field, acceleration, pressure, deformation, as well as biology - cell technology.
Данный материал часто называют «магнитореологический эластомер», а также магнитный гель, магнитоэластик, феррогель, магнитоактивный, магнитоуправляемый эластомер.This material is often called a “magnetorheological elastomer”, as well as magnetic gel, magnetoelastic, ferrogel, magnetically active, magnetically controlled elastomer.
В его основе лежит эластичная полимерная матрица и магнитный наполнитель.It is based on an elastic polymer matrix and magnetic filler.
Первым широко исследуемым свойством является магнитореологический эффект. Материал запатентован и исследован американскими фирмами «Форд» и «Лорд Корпорейшен». Вторым интересным свойством является магнитодеформационный эффект (деформация в неоднородном магнитном поле) и магнитострикционный эффект (деформация в однородном магнитном поле).The first widely studied property is the magnetorheological effect. The material is patented and researched by the American firms Ford and Lord Corporation. The second interesting property is the magnetodeformation effect (deformation in an inhomogeneous magnetic field) and the magnetostrictive effect (deformation in a uniform magnetic field).
Данные свойства материала находят применение в конструкциях активных и пассивных демпфирующих устройств, актуаторов, микродвижителей. Интересным является эффект памяти формы, который проявляется, если поместить материал в однородное магнитное поле: упругая резина становится пластичной, как пластилин или глина. Под действием внешней механической силы он приобретает новую форму. После выключения магнитного поля восстанавливается первоначальная форма. Было показано, что в области малых деформаций упругость и вязкость материала в магнитном поле 300 мТ может увеличиваться в 100 и 400 раз.These material properties are used in the construction of active and passive damping devices, actuators, micromotors. An interesting effect is the shape memory effect, which manifests itself if the material is placed in a uniform magnetic field: elastic rubber becomes plastic, like clay or clay. Under the influence of external mechanical force, it takes on a new form. After turning off the magnetic field, the original shape is restored. It was shown that in the region of small deformations, the elasticity and viscosity of a material in a magnetic field of 300 mT can increase by a factor of 100 and 400.
Таким образом, материал интересен как с точки практического применения, так и с точки зрения научных исследований характера взаимодействия магнитных частиц внутри полимерной матрицы.Thus, the material is interesting both from the point of practical application and from the point of view of scientific research on the nature of the interaction of magnetic particles inside the polymer matrix.
Получают МАЭ на основе порошков магнитных наполнителей - магнитомягкого железа и магнитожесткого - железо-неодим-бор в силоксановой полимерной матрице. Способы получения описаны в упомянутой публикации: Степанов Г.В. и др. Магнитоактивный полимер с магнитотвердым наполнителем // Вестник ПНИПУ, 2013, Механика, No. 4, с. 106-137; а также в RU 169560 U1, МГУ, 22.03.2017.MAE is obtained on the basis of powders of magnetic fillers — soft magnetic iron and magnetically hard — neodymium-boron iron in a siloxane polymer matrix. Production methods are described in the mentioned publication: G. Stepanov et al. Magnetically active polymer with magnetically solid filler // Bulletin of PNIPU, 2013, Mechanics, No. 4, p. 106-137; as well as in RU 169560 U1, Moscow State University, 03/22/2017.
Основными технологическими стадиями получения МАЭ являются:The main technological stages of obtaining MAE are:
1. Модифицирование магнитного наполнителя.1. Modification of the magnetic filler.
2. Стадия грубого смешения магнитного наполнителя и жидкого силиконового каучука.2. The stage of coarse mixing of the magnetic filler and liquid silicone rubber.
3. Тонкое диспергирование на валковом диспергаторе.3. Fine dispersion on a roll dispersant.
4. Смешение дисперсии с катализатором полимеризации в турбосмесителе.4. Mixing the dispersion with a polymerization catalyst in a turbo mixer.
5. Вакуумирование композиции.5. Evacuation of the composition.
6. Обработка формы антиадгезионным составом и заливка композиции в формы.6. Processing the mold with a release compound and pouring the composition into molds.
7. Магнитное структурирование.7. Magnetic structuring.
8. Полимеризация композиции в термошкафу (СВЧ-нагрев).8. Polymerization of the composition in a heating cabinet (microwave heating).
Кроме того, важной технологической стадией является подготовка поверхности магнитного наполнителя. Известно, что чем мельче порошок, тем труднее его равномерно распределить в полимерной матрице. Мелкие порошки сильно агломерируются и, как правило, обладают гидрофильными свойствами. При смешении порошков с жидким силиконовым каучуком он не проникает между частицами в агломерате, а обволакивает агломерат из множества частиц. Даже использование диспергирующих устройств, таких как валковый диспергатор и ультразвук, не позволяет полностью разрушить агрегаты. Агрегаты уменьшаются в размерах, но все равно остаются.In addition, an important technological stage is the preparation of the surface of the magnetic filler. It is known that the finer the powder, the more difficult it is to evenly distribute it in the polymer matrix. Fine powders are highly agglomerated and, as a rule, have hydrophilic properties. When mixing powders with liquid silicone rubber, it does not penetrate between the particles in the agglomerate, but envelops the agglomerate of many particles. Even the use of dispersing devices, such as roller dispersant and ultrasound, does not completely destroy the units. Aggregates are reduced in size, but still remain.
Для снижения агрегации порошков и придания им гидрофобных свойств, для совместимости с жидким силиконовым каучуком порошок модифицируют. Порошок обрабатывают смесью гидрофобизатора ГКЖ-94 (CH3)3Si-O-[CH3Si(H)-O-]n-Si(CH3)3 с силиконовым маслом (ПМС) в растворе гексана. Для порошков железа (2-5 мкм) концентрация модификатора составляет 1% на массу порошка. Смесь порошка железа с раствором модификатора пропускают через валковый диспергатор и сушат.To reduce the aggregation of powders and impart hydrophobic properties to them, the powder is modified for compatibility with liquid silicone rubber. The powder is treated with a mixture of GKZh-94 (CH 3 ) 3 Si-O- [CH 3 Si (H) -O-] n- Si (CH 3 ) 3 water repellent with silicone oil (PMS) in a hexane solution. For iron powders (2-5 μm), the modifier concentration is 1% by weight of the powder. A mixture of iron powder with a modifier solution is passed through a roller dispersant and dried.
Полимерная матрица представляет собой полимерную эластичную основу, выполненную из биоустойчивого полимера на основе полиакрилата, винилового полимера или силиконового каучука. Предпочтительно полимерная матрица изготавливается из силиконового 2-компонентного каучука марки СИЭЛ производства ГНИИХТЭОС. Два компонента матрицы - низкомолекулярный винилсодержащий компонент (A): ((CH3)3SiO(((CH3)2SiO)a(CH3(H)SiO)b)×Si(CH3)3 и гидридсодержащий компонент (Б): (CH2CH)3SiO[CH3SiO]ySi(CHCH2)3) смешивают между собой и с магнитным наполнителем, а затем полимеризуют.The polymer matrix is a polymer elastic base made of a biostable polymer based on polyacrylate, vinyl polymer or silicone rubber. Preferably, the polymer matrix is made of SIEL grade 2-component silicone rubber manufactured by GNIIHTEOS. The two matrix components are the low molecular weight vinyl component (A): ((CH 3 ) 3 SiO (((CH 3 ) 2 SiO) a (CH 3 (H) SiO) b ) × Si (CH 3 ) 3 and the hydride component (B ): (CH 2 CH) 3 SiO [CH 3 SiO] ySi (CHCH 2 ) 3 ) are mixed with each other and with a magnetic filler, and then polymerized.
В присутствии комплексного платинового катализатора -((CH2=CH)3SiO[CH3SiO]y-Si(CH=CH2)3+Pt-catalyst) протекает реакция их взаимодействия.In the presence of a complex platinum catalyst - ((CH 2 = CH) 3 SiO [CH 3 SiO] y -Si (CH = CH 2 ) 3 + Pt-catalyst), their reaction proceeds.
Модификацию и гидрофобизацию поверхности магнитного наполнителя необходимо проводить и потому, что имеются особенности полимеризации каучука. Если на поверхности наполнителя находятся ионы ОН-, то возможны побочные реакции при полимеризации каучука. При этом возникают значительные дефекты внутри образцов.Modification and hydrophobization of the surface of the magnetic filler must be carried out because there are features of the polymerization of rubber. If OH- ions are on the surface of the filler, then side reactions are possible during the polymerization of rubber. In this case, significant defects occur inside the samples.
Каждая частица оказывается отделена друг от друга и покрыта двойным слоем силиконовых молекул. Далее, такой модифицированный порошок легко распределяется в жидком силиконовом каучуке.Each particle is separated from each other and covered with a double layer of silicone molecules. Further, such a modified powder is readily dispersed in liquid silicone rubber.
Технология получения изделия из МАЭ заданной формы предполагает заливку жидкой смеси в форму с последующей полимеризацией при температуре 100-150°С. В ходе нагрева возможно расслоение системы, особенно если в составе крупные частицы свыше 10 мкм. Чтобы предотвратить расслоение композиции, в состав вводят структурирующие добавки, увеличивающие вязкость системы, такие как: аэросил и наномагнетит. Можно увеличить скорость полимеризации за счет увеличения скорости нагрева.The technology for producing a product from MAE of a given shape involves pouring a liquid mixture into a mold with subsequent polymerization at a temperature of 100-150 ° C. During heating, delamination of the system is possible, especially if the composition contains large particles of more than 10 microns. To prevent stratification of the composition, structural additives are added that increase the viscosity of the system, such as aerosil and nanomagnetite. It is possible to increase the polymerization rate by increasing the heating rate.
Для этого в первой фазе нагрева используют электромагнитное излучение диапазона СВЧ с частотой 2,4 ГГц и заданной мощности.To do this, in the first phase of heating, electromagnetic radiation of the microwave range with a frequency of 2.4 GHz and a given power is used.
Например, можно изготовить образцы МАЭ в виде цилиндров диаметром 25 мм и высотой 2-3 мм с содержанием полидисперсной фракции магнитного наполнителя (2-70 мкм) в количестве 30 об. %.For example, it is possible to produce MAE samples in the form of cylinders with a diameter of 25 mm and a height of 2-3 mm with a polydisperse fraction of the magnetic filler (2-70 μm) in an amount of 30 vol. %
Исследованиями установлено, что модуль упругости МАЭ с увеличением степени намагничивания материала возрастает. Причем модуль упругости в области малых деформаций выше, чем в области больших деформаций. Аналогичная зависимость наблюдается для вязкостной составляющей модуля. Зависимость вязкости от амплитуды имеет ниспадающий характер, также в области малых деформаций модуль имеет более высокие значения, чем в области больших деформаций.Studies have established that the elastic modulus of MAE increases with an increase in the degree of magnetization of the material. Moreover, the elastic modulus in the region of small strains is higher than in the region of large strains. A similar dependence is observed for the viscosity component of the module. The dependence of viscosity on amplitude has a dropping character; also in the region of small strains, the modulus has higher values than in the region of large strains.
Общий характер зависимости не изменяется с изменением намагничивающего поля, с увеличением силы поля возрастают численные значения параметра. В целом наблюдался небольшой рост коэффициента потерь с увеличением амплитуды деформации и силы намагничивающего поля.The general nature of the dependence does not change with a change in the magnetizing field; with increasing field strength, the numerical values of the parameter increase. In general, there was a slight increase in the loss coefficient with an increase in the strain amplitude and the strength of the magnetizing field.
Зависимости модулей от величины намагничивающего поля имеют сложный характер. Оба параметра растут с увеличением значения намагничивающего поля. При общем росте модулей от поля имеется резкий скачок увеличения модулей в области 1-1,2 Тл, после чего интенсивность роста замедляется. Данный скачок можно объяснить процессами внутреннего структурирования магнитного наполнителя внутри полимерной матрицы. В процессе намагничивания остаточная намагниченность наполнителя растет, начинается диполь-дипольное взаимодействие между частицами магнитного наполнителя, что отражается на некотором росте модулей.The dependences of the modules on the magnitude of the magnetizing field are complex. Both parameters increase with increasing value of the magnetizing field. With a general growth of modules from the field, there is a sharp jump in the increase in modules in the range of 1-1.2 T, after which the growth rate slows down. This jump can be explained by the processes of internal structuring of the magnetic filler inside the polymer matrix. In the process of magnetization, the residual magnetization of the filler increases, the dipole-dipole interaction between the particles of the magnetic filler begins, which affects a certain increase in the modules.
Начиная с некоторого критического значения остаточной намагниченности, процессы диполь-дипольного взаимодействия настолько возрастают, что частицы преодолевают силы упругости полимерной матрицы и притягиваются друг к другу, преодолевая силы упругости матрицы. В матрице возникают внутренние агрегаты, при этом напряжение резко возрастает, что сказывается на резком росте модулей. При дальнейшем намагничивании намагничивание в агрегатах частично возрастает, и некоторые частицы дополнительно примыкают к агрегатам. Стоит отметить, что в полях 2 Тл наполнитель приближается к намагниченности насыщения и его остаточная намагниченность перестает возрастать.Starting from a certain critical value of the residual magnetization, the processes of dipole-dipole interaction increase so much that the particles overcome the elastic forces of the polymer matrix and are attracted to each other, overcoming the elastic forces of the matrix. Internal aggregates appear in the matrix, while the voltage rises sharply, which affects the sharp increase in modules. With further magnetization, the magnetization in the aggregates partially increases, and some particles additionally adjoin the aggregates. It should be noted that in fields of 2 T, the filler approaches the saturation magnetization and its residual magnetization ceases to increase.
Таким образом, МАЭ с магнитожестким наполнителем демонстрирует увеличение вязкоупругости после намагничивания и способен работать как эффективное рабочее тело в пассивных и полуактивных демпфирующих устройствах без систем намагничивания. Следует отметить, что эффекты изменения вязкоупругих свойств в таком материале ниже, чем в композитах с магнитомягким наполнителем.Thus, magnetically rigid filler MAE exhibits an increase in viscoelasticity after magnetization and is able to work as an effective working fluid in passive and semi-active damping devices without magnetization systems. It should be noted that the effects of changes in the viscoelastic properties in such a material are lower than in composites with a soft magnetic filler.
Разбавление магнитного материала FeNdB немагнитным оксидом железа α-Fe203 приводит к увеличению расстояния между намагниченными частицами, уменьшению размагничивающего фактора и, соответственно, увеличению измеренной коэрцитивной силы материала. Сравнение двух образцов с жесткой матрицей подтверждает классическое положение: образец с низкой концентрацией магнитного наполнителя имеет более высокую коэрцитивную силу.Dilution of the magnetic material FeNdB with non-magnetic iron oxide α-Fe203 leads to an increase in the distance between magnetized particles, a decrease in the demagnetizing factor, and, accordingly, an increase in the measured coercive force of the material. Comparison of two samples with a rigid matrix confirms the classical position: a sample with a low concentration of magnetic filler has a higher coercive force.
Наиболее ярко эффект «разбавления» виден при измерении свойств прессованных таблеток со связкой из эпоксидной смолы. Образцы с эластичной матрицей демонстрируют противоположный эффект. Коэрцитивная сила образца с эластичной матрицей является наименьшей. Это указывает на то, что в процессе перемагничивания образца частицы магнитожесткого наполнителя переворачиваются механически внутри полимерной матрицы. Данный механизм намагничивания и перемагничивания является уникальным свойством данного МАЭ.The effect of “dilution” is most clearly seen when measuring the properties of pressed tablets with a bunch of epoxy resin. Samples with an elastic matrix exhibit the opposite effect. The coercive force of the sample with an elastic matrix is the smallest. This indicates that during the magnetization reversal of the sample, the particles of the magnetically rigid filler are inverted mechanically inside the polymer matrix. This mechanism of magnetization and magnetization reversal is a unique property of this MAE.
Диэлектрическая проницаемость магнитного эластомера меняется под действием внешнего магнитного поля вплоть до 150% в случае FeNdB наполнителя и до 80% для Fe наполнителя. Полевая зависимость динамической диэлектрической проницаемости имеет существенно нелинейный характер.The dielectric constant of the magnetic elastomer changes under the influence of an external magnetic field up to 150% in the case of FeNdB filler and up to 80% for Fe filler. The field dependence of the dynamic dielectric constant is essentially nonlinear.
Наблюдается значительная анизотропия динамической диэлектрической проницаемости МАЭ по отношению к взаимной ориентации постоянного магнитного поля и переменного электрического поля. Величина эффекта достигает значительной величины (более 150%) и зависит от типа магнитного наполнителя МАЭ и направления приложенного поля. Для образца, состоящего из полимерной матрицы без магнитных частиц, изменение диэлектрической проницаемости под действием внешнего магнитного поля в пределах ошибки обнаружено не было.Significant anisotropy of the dynamic dielectric constant of the MAE with respect to the relative orientation of the constant magnetic field and the alternating electric field is observed. The magnitude of the effect reaches a significant value (more than 150%) and depends on the type of magnetic filler MAE and the direction of the applied field. For a sample consisting of a polymer matrix without magnetic particles, a change in dielectric constant under the action of an external magnetic field was not found within the error.
Анализируя поведение материала и всю совокупность свойств, можно сделать заключение, что кроме диполь-дипольного взаимодействия между частицами происходят процессы обратимого перемещения магнитных частиц внутри полимерной матрицы под действием магнитного поля. То есть частицы магнитного наполнителя под действием магнитного поля и диполь-дипольного взаимодействия образуют цепеподобные структуры внутри полимерной матрицы в направлении магнитного поля. В случае использования в качестве магнитного наполнителя магнитожесткого наполнителя, например, порошка FeNdB, наблюдаются процессы вращения магнитного наполнителя внутри полимерной матрицы.By analyzing the behavior of the material and the totality of properties, we can conclude that, in addition to the dipole – dipole interaction between particles, the processes of reversible movement of magnetic particles inside the polymer matrix under the influence of a magnetic field occur. That is, particles of a magnetic filler under the influence of a magnetic field and dipole-dipole interaction form chain-like structures inside the polymer matrix in the direction of the magnetic field. If a magnetically rigid filler, for example, FeNdB powder, is used as a magnetic filler, the processes of rotation of the magnetic filler inside the polymer matrix are observed.
Известные свойства МАЭ используют при изготовлении магнитных пломб, для чего жидкую полимерную композицию раскатывают с помощью ракеля по поверхности пластины из фторопласта до заданной толщины. Для осуществления процесса полимеризации пластину помещают в печь при температуре 100-150°С на 30-60 мин. Магнитную пломбу необходимого размера вырезают на поверхности пластины и снимают (G.V. Stepanov, D.Yu. Borin, E.Yu. Kramarenko, V.V. Bogdanov, D.A. Semerenko, and P.A. Storozhenko. Magnetoactive Elastomer Based on Magnetically Hard Filler: Synthesis and Study of Viscoelastic and Damping Properties. Polymer Science, Ser. A, 2014, Vol. 56, No. 5, pp. 603-613; S. Abramchuk, E. Kramarenko, G. Stepanov, L.V. Nikitin, G. Filipcsei, A.R. Khokhlov, and M. Zrinyi, Novel Highly Elastic Magnetic Materials for Dampers and Seals: Part I. Preparation and Characterization of the elastic materials. Polym. Adv. Technol. 18, 883-890 (2007); G.V. Stepanov, S.S. Abramchuk, D.A. Grishin, L.V. Nikitin, E.Yu. Kramarenko, and A.R. Khokhlov, Effect of a homogeneous magnetic field on the viscoelastic behavior of magnetic elastomers. Polymer 48, 488 (2007)). Снаружи покрывают биосовместимым силиконовым эластомером.The well-known properties of MAE are used in the manufacture of magnetic fillings, for which the liquid polymer composition is rolled using a squeegee on the surface of a fluoroplastic plate to a predetermined thickness. To carry out the polymerization process, the plate is placed in an oven at a temperature of 100-150 ° C for 30-60 minutes. A magnetic seal of the required size is cut out on the surface of the plate and removed (GV Stepanov, D.Yu. Borin, E.Yu. Kramarenko, VV Bogdanov, DA Semerenko, and PA Storozhenko. Magnetoactive Elastomer Based on Magnetically Hard Filler: Synthesis and Study of Viscoelastic and Damping Properties. Polymer Science, Ser. A, 2014, Vol. 56, No. 5, pp. 603-613; S. Abramchuk, E. Kramarenko, G. Stepanov, LV Nikitin, G. Filipcsei, AR Khokhlov, and M Zrinyi, Novel Highly Elastic Magnetic Materials for Dampers and Seals: Part I. Preparation and Characterization of the elastic materials. Polym. Adv. Technol. 18, 883-890 (2007); GV Stepanov, SS Abramchuk, DA Grishin, LV Nikitin , E. Yu. Kramarenko, and AR Khokhlov, Effect of a homogeneous magnetic field on the viscoelastic behavior of magnetic elastomers. Polymer 48, 488 (2007)). The outside is coated with a biocompatible silicone elastomer.
Так как любое намагниченное тело или магнитная неоднородность может рассматриваться как магнитный диполь или их совокупность и испытывать силовое воздействие за счет приложенного внешнего магнитного поля, то имеет важное практическое значение возможность использования магнитных полей в качестве инструмента для управления перемещением и ориентацией указанных объектов, в частности, для медицинских применений.Since any magnetized body or magnetic inhomogeneity can be considered as a magnetic dipole or their combination and undergo force action due to an external magnetic field, the possibility of using magnetic fields as a tool to control the movement and orientation of these objects, in particular, is of great practical importance. for medical applications.
В организм человека преднамеренно вводят инородные тела, имеющие намагниченность, для выполнения различных задач. Управление ими с помощью внешнего магнитного поля позволяет безболезненно для пациента проводить различные диагностические и/или терапевтические процедуры.Foreign bodies with a magnetization are deliberately introduced into the human body to perform various tasks. Control of them using an external magnetic field allows the patient to carry out various diagnostic and / or therapeutic procedures without serious consequences.
Известны технические решения для создания управляемых магнитным полем эндоскопических капсул, когда магнитное управление осуществляется с помощью внешнего магнитного поля, создаваемого как электромагнитами, так и системами на основе постоянных магнитов. Например, подобные комплексы для проведения полностью управляемого капсульного эндоскопического обследования раскрыты в US 20070221233 А1, опубл. 27.09.2007, US 20100268026 А1, опубл. 21.10.2010, US 20110054255 А1, опубл. 03.03.2011, US 20110184235 А1, опубл. 28.07.2011.Known technical solutions for creating a magnetic field controlled endoscopic capsules, when magnetic control is carried out using an external magnetic field created by both electromagnets and permanent magnet systems. For example, such complexes for conducting a fully controlled capsule endoscopic examination are disclosed in US 20070221233 A1, publ. 09/27/2007, US20100268026 A1, publ. October 21, 2010, US 20110054255 A1, publ. 03.03.2011, US 20110184235 A1, publ. 07/28/2011.
Основными недостатками существующих систем являются невозможность манипулировать эндоскопической капсулой в ЖКТ с 6 степенями свободы, включая перемещение по всему ЖКТ, значительные габариты и масса установки.The main disadvantages of existing systems are the inability to manipulate the endoscopic capsule in the gastrointestinal tract with 6 degrees of freedom, including movement throughout the gastrointestinal tract, significant dimensions and weight of the unit.
Известна конфигурация магнитной системы управления с использованием одного постоянного магнита, позволяющая переориентировать капсулу в желудке (Arthur W Mahoney and Jake J Abbott: 5-DOF Manipulation of a Magnetic Capsule in Fluid using a Single Permanent Magnet: Proof-of- Concept for Stomach Endoscopy. In Hamlyn Symp. Med. Robot., pages 114-115, 2013).A known configuration of a magnetic control system using a single permanent magnet that allows you to reorient the capsule in the stomach (Arthur W Mahoney and Jake J Abbott: 5-DOF Manipulation of a Magnetic Capsule in Fluid using a Single Permanent Magnet: Proof-of-Concept for Stomach Endoscopy. In Hamlyn Symp. Med. Robot., Pages 114-115, 2013).
В известном решении применяется роботизированная «рука» -манипулятор, перемещающая один магнит. Как линейные перемещения, так и вращение магнита реализуются за счет вращений в суставах «руки». Использование одного магнита позволяет управлять ориентацией магнита эндоскопической капсулы, однако, магнитная сила всегда направлена в сторону магнита-манипулятора. Более того, присутствуют «мертвые зоны» и неудобные направления в рабочем пространстве.In the known solution, a robotic “arm” is used, a manipulator that moves one magnet. Both linear displacements and the rotation of the magnet are realized due to rotations in the joints of the “arm”. The use of a single magnet allows you to control the orientation of the magnet of the endoscopic capsule, however, the magnetic force is always directed towards the magnet manipulator. Moreover, there are "dead zones" and inconvenient directions in the workspace.
Известен манипулятор эндоскопической магнитоуправляемой капсулы (KR 100540758 В1, опубл. 10.01.2006), позволяющий перемещать и останавливать эндоскопическую капсулу в теле пациента. Манипулятор имеет 5 степеней свободы, две вращательные из которых реализуются за счет двух узлов поворота, а три линейные (поперечное, продольное и вертикальное направление) - за счет узлов линейных перемещений. Устройство имеет два постоянных магнита, каждый из которых закреплен в струбцине по обе стороны от пациента, выполненной с возможностью поворота и перемещения в вертикальной и продольной плоскостях. Струбцина закреплена на рейке, установленной на вертикальной станине, при этом линейное перемещение постоянного магнита в поперечной плоскости происходит за счет перемещения станины вдоль основания.Known manipulator of an endoscopic magnetically controlled capsule (KR 100540758 B1, publ. 10.01.2006), which allows you to move and stop the endoscopic capsule in the patient's body. The manipulator has 5 degrees of freedom, two rotational of which are realized due to two nodes of rotation, and three linear (transverse, longitudinal and vertical directions) - due to nodes of linear movements. The device has two permanent magnets, each of which is fixed in a clamp on both sides of the patient, made with the possibility of rotation and movement in the vertical and longitudinal planes. The clamp is mounted on a rail mounted on a vertical bed, while the linear movement of the permanent magnet in the transverse plane occurs due to the movement of the bed along the base.
Недостатками данного манипулятора является то, что расстояние между эндоскопической капсулой и внешним постоянным магнитом управляется вручную, поэтому возникает риск из-за ошибки оператора повредить стенки организма, когда капсула и магнит находятся на небольшом расстоянии друг от друга. Кроме того, использование двух магнитов, расположенных с противоположных сторон от пациента, не позволяет создать все возможные конфигурации поля, необходимые для эффективного управления капсулой. Данный манипулятор обладает низкой точностью и плохой воспроизводимостью.The disadvantages of this manipulator are that the distance between the endoscopic capsule and the external permanent magnet is manually controlled, so there is a risk of operator damage to the body walls when the capsule and magnet are at a small distance from each other. In addition, the use of two magnets located on opposite sides of the patient does not allow to create all possible field configurations necessary for effective control of the capsule. This manipulator has low accuracy and poor reproducibility.
Существующие магнитные системы, осуществляющие управление движением инородного объекта с намагниченностью в теле пациента, обладают недостаточной точностью движения инструмента и манипуляционными возможностями в ограниченном пространстве, в связи с чем, возникают «мертвые зоны» и невозможно создание в любой точке рабочего пространства системы любой наперед заданной конфигурации магнитного поля, включая величину и направление поля, значения всех компонентов градиента магнитного поля.Existing magnetic systems that control the movement of a foreign object with magnetization in the patient’s body have insufficient accuracy of tool movement and manipulation capabilities in a limited space, and therefore there are “dead zones” and it is impossible to create a system of any predetermined configuration at any point in the working space magnetic field, including the magnitude and direction of the field, the values of all components of the magnetic field gradient.
Известно также устройство управления движением объекта, имеющего намагниченность и находящегося внутри тела пациента (RU 2667880, Тишин A.M. и др., ООО «Фармаг», https://findpatent.ru/patent/266/2667880.html) и содержащего по меньшей мере 4 источника постоянного магнитного поля, расположенных в области пространства, окружающего тело пациента. При этом каждый из источников обладает 5-ю степенями свободы и выполнен с возможностью автоматизированного управления его пространственным положением и угловой ориентацией с использованием обратной связи и учетом положения и ориентации объекта внутри пациента. В качестве объекта может быть использован(а) эндоскопическая капсула, медицинский микроробот, лекарственный раствор с магнитными наночастицами, микро или наноиглы, сенсор или стимулятор.It is also known a device for controlling the movement of an object having a magnetization and located inside the patient’s body (RU 2667880, Tishin AM et al., Pharmag LLC, https://findpatent.ru/patent/266/2667880.html) and containing at least 4 sources of constant magnetic field located in the region of space surrounding the patient’s body. Moreover, each of the sources has 5 degrees of freedom and is configured to automatically control its spatial position and angular orientation using feedback and taking into account the position and orientation of the object inside the patient. As an object, (a) an endoscopic capsule, a medical microrobot, a drug solution with magnetic nanoparticles, a micro or nano-needle, a sensor or a stimulator can be used.
При этом источник постоянного магнитного поля может быть выполнен в виде по меньшей мере одного постоянного магнита, электромагнита или электромагнита с сердечником, в виде системы, включающей электромагнит и по меньшей мере один постоянный магнит.The source of the constant magnetic field can be made in the form of at least one permanent magnet, an electromagnet or an electromagnet with a core, in the form of a system comprising an electromagnet and at least one permanent magnet.
Устройство может быть выполнено таким образом, что каждый источник постоянного магнитного поля установлен в манипуляторе, закрепленном на едином общем основании. При этом конфигурация манипулятора может быть выполнена на основе пространственного механизма параллельной структуры. Манипулятор может быть выполнен в виде трипода, который состоит из трех линейных приводов и обеспечивает 3 степени свободы для управляемого координатного перемещения привода вращения, который установлен в конечной точке линейных приводов. При этом привод вращения скомпонован для закрепления источника постоянного магнитного поля и обеспечивает 2 угловые степени свободы для управляемой настройки углов поворота источника постоянного магнитного поля.The device can be made in such a way that each source of a constant magnetic field is installed in the manipulator, mounted on a single common base. The configuration of the manipulator can be performed on the basis of the spatial mechanism of the parallel structure. The manipulator can be made in the form of a tripod, which consists of three linear drives and provides 3 degrees of freedom for the controlled coordinate movement of the rotation drive, which is installed at the end point of the linear drives. Moreover, the rotation drive is arranged to fix the source of constant magnetic field and provides 2 angular degrees of freedom for the controlled adjustment of the rotation angles of the source of constant magnetic field.
Использование обратной связи для перемещения источников постоянного магнитного поля с учетом положения и ориентации объекта, определяемой с помощью одной из известных методик отслеживания положения объекта и его ориентации в режиме реального времени, позволяет увеличить точность управления и позиционирования объектом данным манипулятором.Using feedback to move sources of a constant magnetic field, taking into account the position and orientation of the object, determined using one of the known methods for tracking the position of the object and its orientation in real time, allows you to increase the accuracy of control and positioning of the object by this manipulator.
Данный эффект используется и в заявляемом нами изобретении.This effect is also used in our invention.
Для обеспечения обратной связи при движении имплантируемого под кожу устройства с микроконтроллером имплантированного устройства, а также для предоставления информации об окружающих тканях внешнему устройству дистанционного управления необходимо наличие нескольких типов датчиков как на имплантируемом устройстве, так и на внешнем устройстве дистанционного управления им.To provide feedback when moving an implantable device under the skin of the device with the microcontroller of the implanted device, as well as to provide information about the surrounding tissues to an external remote control device, several types of sensors must be present both on the implantable device and on the external remote control device.
Так, известна спектрофотометрия (СФМ) биологических тканей в красном и ближнем инфракрасном (К-БИК) диапазонах длин волн, представляющая собой совокупность методов фотометрирования потоков оптического излучения от источников излучения или после его взаимодействия с образцами в зависимости от длины волны.Thus, spectrophotometry (SPS) of biological tissues in the red and near infrared (K-NIR) wavelength ranges is known, which is a set of methods for photometric measurements of optical radiation fluxes from radiation sources or after its interaction with samples depending on the wavelength.
Среди наиболее широко использующихся в клинической практике СФМ-методов известна СФМ с глубинным зондированием биоткани и регистрацией рассеянного в обратном направлении излучения; примером является оптическая тканевая оксиметрия, служащая для определения степени оксигенации гемоглобина крови в работающей мышечной ткани, в головном мозге новорожденных с патологией или взрослых в процессе активной деятельности мозга. В данном методе регистрируются рассеянное в обратном направлении излучение. Физической основой методов СФМ является взаимодействие фотонов света с биологической тканью.Among the most widely used in clinical practice SPS methods, SPS is known with deep probing of biological tissue and registration of backscattered radiation; An example is optical tissue oximetry, which is used to determine the degree of oxygen hemoglobin oxygenation in working muscle tissue, in the brain of newborns with pathology or in adults in the process of active brain activity. In this method, radiation scattered in the opposite direction is recorded. The physical basis of the SPS methods is the interaction of light photons with biological tissue.
С оптической точки зрения биоткани, включая биологические жидкости: кровь, лимфу и пр., - можно разделить на два больших класса:From an optical point of view, biological tissues, including biological fluids: blood, lymph, etc., can be divided into two large classes:
1) сильно рассеивающие (оптически мутные), такие как кожа, мозг, стенка сосуда, кровь, склера, оптические свойства которых описываются моделью многократного рассеяния;1) highly scattering (optically cloudy), such as skin, brain, vessel wall, blood, sclera, the optical properties of which are described by a multiple scattering model;
2) слабо рассеивающие (прозрачные), такие, как роговица и хрусталик глаза, оптические свойства которых описываются в модели однократного (или малократного) рассеяния.2) weakly scattering (transparent), such as the cornea and lens of the eye, the optical properties of which are described in the model of single (or multiple) scattering.
Биологические ткани оптически неоднородны, являются сильно рассеивающими и поглощающими средами со средним показателем преломления, большим, чем у воздуха. На границе раздела биообъект-воздух часть излучения отражается, так называемое френелевское отражение, а остальная часть проникает в биоткань. За счет многократного рассеяния и поглощения излучение экспоненциально затухает при распространении в биоткани. Объемное рассеяние является причиной распространения значительной доли излучения в обратном направлении, обратного рассеяния.Biological tissues are optically heterogeneous, are highly scattering and absorbing media with an average refractive index greater than that of air. At the bioobject-air interface, part of the radiation is reflected, the so-called Fresnel reflection, and the rest penetrates into the biological tissue. Due to multiple scattering and absorption, the radiation decays exponentially as it propagates through biological tissue. Volume scattering is the cause of the propagation of a significant proportion of radiation in the opposite direction, backscattering.
Поглощенный свет преобразуется в тепло, переизлучается в виде флуоресценции, а также тратится на фотобиохимические реакции. Спектр поглощения определяется типом доминирующих поглощающих центров, а также содержанием воды в биоткани. В ультрафиолетовой (УФ, λ<390 нм) и инфракрасной (ИК) (λ>1 мкм) областях спектра велико поглощение белками и водой, соответственно, поэтому вклад рассеяния сравнительно мал, и свет неглубоко проникает в биоткань - всего на несколько клеточных слоев. Для коротких волн видимой области глубина проникновения типичной биоткани составляет 0,5, 2,5 мм; имеет место как поглощение, так и рассеяние; около 15-40% падающего излучения отражается. В области длин волн 0,6,0,9 мкм рассеяние превалирует над поглощением, следовательно, глубина проникновения света увеличивается до 8,2 мм. Также существенно увеличивается интенсивность отраженного и рассеянного в обратном направлении биотканью излучения, до 35-70% от падающего. В зеленой области спектра 500-570 нм доминирует поглощение гемоглобином крови.The absorbed light is converted into heat, re-emitted in the form of fluorescence, and is also spent on photobiochemical reactions. The absorption spectrum is determined by the type of dominant absorption centers, as well as the water content in the biological tissue. In the ultraviolet (UV, λ <390 nm) and infrared (IR) (λ> 1 μm) spectral regions, absorption by proteins and water is high, respectively, therefore, the contribution of scattering is relatively small, and light penetrates into the biological tissue superficially - only a few cell layers. For short waves of the visible region, the penetration depth of a typical biological tissue is 0.5, 2.5 mm; both absorption and scattering take place; about 15-40% of the incident radiation is reflected. In the wavelength region of 0.6.0.9 μm, scattering prevails over absorption, therefore, the depth of light penetration increases to 8.2 mm. Also, the intensity of radiation reflected and scattered backward by biological tissue increases significantly, up to 35-70% of the incident. In the green region of the spectrum of 500-570 nm, hemoglobin absorption of blood dominates.
Поглощение рассеянного света пигментами кожи дает количественную информацию о концентрации билирубина, меланина, воды, насыщении гемоглобина кислородом, содержании лекарственных препаратов и других поглотителей в ткани и крови, что является основой ряда диагностических методов. Значительное проникновение видимого и ближнего ИК света через кожу внутрь организма человека в области длин волн так называемого «терапевтического окна» (650-900 нм) является основой ряда методов фототерапии и оптической диагностики (СФМ). Твердые ткани, такие, как ребра и черепная коробка, а также цельная кровь демонстрируют сравнительно хорошее пропускание в видимой и ближней ИК-области спектра.The absorption of scattered light by skin pigments gives quantitative information on the concentration of bilirubin, melanin, water, oxygen saturation of hemoglobin, the content of drugs and other absorbers in the tissue and blood, which is the basis of a number of diagnostic methods. Significant penetration of visible and near infrared light through the skin into the human body in the wavelength region of the so-called “therapeutic window” (650-900 nm) is the basis of a number of phototherapy and optical diagnostics (SPS) methods. Hard tissues such as ribs and cranial box, as well as whole blood show a relatively good transmission in the visible and near infrared region of the spectrum.
Хромофоры биологических тканей - вещества, ответственные за поглощение излучения, могут быть разделены на те, которые проявляют кислородозависимое поглощение (окси- и дезоксигемоглобин, миоглобин и цитохромоксидаза), и те, чье поглощение существенно не меняется в процессе клинических измерений in vivo (вода, меланин, билирубин, жировая ткань).Chromophores of biological tissues - substances responsible for the absorption of radiation, can be divided into those that exhibit oxygen-dependent absorption (oxy- and deoxyhemoglobin, myoglobin and cytochrome oxidase), and those whose absorption does not change significantly during clinical measurements in vivo (water, melanin , bilirubin, adipose tissue).
Основной вклад в общий коэффициент поглощения в красной и ближней ИК-областях спектра вносят фракции гемоглобина и вода. Вклад остальных хромофоров колеблется от долей процента для билирубина и до 10% для цитохромоксидазы и меланина кожи. Корректность учета вклада этих хромофоров в общий коэффициент поглощения определяет составляющую методической погрешности СФМ-методов, что по-разному учитывается в различных методах СФМ и их приборных реализациях.The main contribution to the total absorption coefficient in the red and near-IR spectral regions is made by the hemoglobin and water fractions. The contribution of the remaining chromophores ranges from a fraction of a percent for bilirubin and up to 10% for cytochrome oxidase and skin melanin. The correctness of taking into account the contribution of these chromophores to the total absorption coefficient determines the component of the methodological error of the SPS methods, which is taken into account differently in different SPS methods and their instrument implementations.
Четыре независимых макроскопических параметра характеризуют распространение излучения в ткани: параметр анизотропии рассеяния (g), коэффициент поглощения (ma), коэффициент рассеяния (ms), показатель преломления (n). Эти параметры, по сути, несут информацию как о биохимических свойствах, так и морфологических, структурных и функциональных особенностях ткани, т.е. позволяют определять ее тип.Four independent macroscopic parameters characterize the propagation of radiation in the tissue: scattering anisotropy parameter (g), absorption coefficient (m a ), scattering coefficient (m s ), and refractive index (n). These parameters, in fact, carry information about both biochemical properties and morphological, structural and functional features of the tissue, i.e. allow you to determine its type.
Доминирующими факторами, влияющими на рассеивающие свойства биотканей, являются размер, форма и плотность центров рассеяния, а также различия в показателях преломления. Рассеяние в биотканях, в основном, происходит на клетках, клеточных органеллах и макромолекулах, таких как белки. Размеры клеток млекопитающих находятся в диапазоне 2-30 мкм, а клеточные органеллы существенно различаются по форме и размерам (от 5 нм до 7 мкм). Белки чаще рассматриваются как «сферы» диаметром менее 7 нм.The dominant factors affecting the scattering properties of biological tissues are the size, shape and density of scattering centers, as well as differences in refractive indices. Scattering in biological tissues mainly occurs on cells, cellular organelles and macromolecules, such as proteins. The size of mammalian cells is in the range of 2-30 μm, and the cell organelles vary significantly in shape and size (from 5 nm to 7 μm). Proteins are more often regarded as "spheres" with a diameter of less than 7 nm.
Также велика вариабельность значений показателя преломления в биотканях. Липиды (n»1,46) и белки (n»1,51) имеют относительно высокие показатели преломления, в то время как межклеточная жидкость имеет более низкий показатель преломления (n«1,35) (https://megapredmet.ru/1-73329.html).The variability of the refractive index in biological tissues is also great. Lipids (n "1.46) and proteins (n" 1.51) have relatively high refractive indices, while intercellular fluid has a lower refractive index (n "1.35) (https://megapredmet.ru/ 1-73329.html).
Флуоресцентная спектроскопия (ФСС) основана на зондировании биообъекта излучением в видимой области спектра с целью возбуждения эндогенных и экзогенных флуоресцирующих биомаркеров кожи (NADH, флавины, липофусцины, порфирины и др.) и регистрации спектров флуоресценции. Данный метод позволяет регистрировать и анализировать in vivo содержание в тканях и органах веществ, определяющих метаболизм и жизнеспособность клеток и тканей. Многие биомаркеры характеризуются близкими или перекрывающимися областями поглощения и флуоресценции, в результате выходящее из ткани излучение имеет сложный спектральный состав. Сигнал представляет собой суперпозицию спектров флуоресценции разных природных компонентов биоткани, таких как коллаген, эластин, никотинамид (NADH) и т.д., имеющих разные интенсивности флуоресценции на разных длинах волн. Для регистрации флуоресценции диагностические системы содержат в своем составе малогабаритные оптоволоконные спектроанализаторы, которые позволяют регистрировать и количественно измерять интенсивности обратно рассеянного тканями исходного (возбуждающего) излучения и излучения флуоресценции как функцию длины волны, т.е. определять спектральную плотность мощности вторичного излучения от биоткани.Fluorescence spectroscopy (FSS) is based on probing a biological object with radiation in the visible region of the spectrum to excite endogenous and exogenous fluorescent skin biomarkers (NADH, flavins, lipofuscins, porphyrins, etc.) and to record fluorescence spectra. This method allows you to register and analyze in vivo the content in tissues and organs of substances that determine the metabolism and viability of cells and tissues. Many biomarkers are characterized by close or overlapping absorption and fluorescence regions; as a result, radiation emerging from the tissue has a complex spectral composition. The signal is a superposition of the fluorescence spectra of various natural components of biological tissue, such as collagen, elastin, nicotinamide (NADH), etc., having different fluorescence intensities at different wavelengths. To register fluorescence, diagnostic systems contain small-sized fiber-optic spectrum analyzers that allow recording and quantitatively measuring the intensities of the back-scattered tissue (source) radiation and fluorescence radiation as a function of wavelength, i.e. determine the spectral power density of the secondary radiation from biological tissue.
Для возбуждения флуоресценции в тканях in vivo, как правило, используют маломощные (мощность Р<10 мВт) непрерывные лазеры на выбранную длину волны или узкополосные светодиодные излучатели. Это наиболее дешевое конструктивное решение, позволяющее использовать оптоволоконные зонды для транспортировки излучения к биоткани и обратно. Диагностический комплекс «ЛАКК-М», например, содержит несколько таких лазерных и светодиодных источников излучения на длины волн λ=365, 450, 532 и 635 нм. Излучение от лазеров доставляется к поверхности биоткани по осветительному световоду, являющемуся одной из жил (обычно центральной) многожильного оптоволоконного зонда, содержащего, кроме осветительного, еще и набор приемных оптических волокон, по которым регистрируемое от биоткани вторичное излучение (рассеянное, флуоресценции), формирующееся в диагностическом объеме биоткани, доставляется в полихроматор. Внутри полихроматора излучение проходит пороговый обрезающий оптический фильтр, ослабляющий исходное излучение на длине волны генерации лазера примерно в 1000 раз, и разлагается в спектр диспергирующим элементом - дифракционной решеткой. Далее весь этот спектр регистрируется линейным фотоприемником, преобразуется в электрический сигнал пропорционально падающей на фотоприемник спектральной плотности мощности, электрический сигнал усиливается усилителем и через стандартное устройство сопряжения подается для дальнейшей обработки в компьютер.To excite fluorescence in tissues in vivo, as a rule, low-power (power P <10 mW) cw lasers of a selected wavelength or narrow-band LED emitters are used. This is the cheapest constructive solution that allows the use of fiber optic probes for transporting radiation to and from biological tissue. The LAKK-M diagnostic complex, for example, contains several such laser and LED radiation sources at wavelengths λ = 365, 450, 532 and 635 nm. The radiation from the lasers is delivered to the surface of the biological tissue through the light guide, which is one of the veins (usually central) of a multicore optical fiber probe, which contains, in addition to the light, a set of receiving optical fibers, through which secondary radiation (scattered, fluorescence) detected from the biological tissue is formed in diagnostic volume of biological tissue delivered to a polychromator. Inside the polychromator, the radiation passes through a threshold cut-off optical filter, which attenuates the initial radiation at a laser generation wavelength of about 1000 times, and is decomposed into a spectrum by a dispersing element — a diffraction grating. Further, this entire spectrum is recorded by a linear photodetector, converted into an electrical signal proportionally to the spectral power density incident on the photodetector, the electrical signal is amplified by an amplifier, and fed through a standard interface to a computer for further processing.
Благодаря матричному многоэлементному фотоприемнику и полихроматору весь спектр вторичного излучения, включая и спектр флуоресценции, можно сразу наблюдать на экране монитора компьютера в реальном времени.Thanks to the multi-element matrix photodetector and polychromator, the entire spectrum of secondary radiation, including the fluorescence spectrum, can be immediately observed on a computer screen in real time.
Флуоресцентная диагностика позволяет оценивать интенсивность излучения флуоресценции никотинамидов, флавинов, липофусцина, порфиринов и др. ферментов. Для оценки флуоресценции применяется, в частности, коэффициент флуоресцентной контрастности биоткани, определяемый по формуле: Kf=1+(If - Il) / (If+Il), где If - максимум (пик) интенсивности в линии флуоресценции фермента; Il - максимум в интенсивности пика в линии возбуждения.Fluorescence diagnostics makes it possible to evaluate the fluorescence emission intensity of nicotinamides, flavins, lipofuscin, porphyrins, and other enzymes. To assess fluorescence, in particular, the coefficient of fluorescence contrast of biological tissue is used, which is determined by the formula: Kf = 1 + (If - Il) / (If + Il), where If is the maximum (peak) of intensity in the fluorescence line of the enzyme; Il is the maximum in peak intensity in the excitation line.
Датчики, основанные на перечисленных выше физических эффектах СФМ, ФСС могут быть использованы в предлагаемом нами устройстве.Sensors based on the above physical effects of SPS, FSS can be used in the device we offer.
Однако в данном случае на вопрос выбора датчика значительно может повлиять то, что предлагаемое устройство должно иметь крайне малые размеры.However, in this case, the choice of the sensor can be significantly affected by the fact that the proposed device should be extremely small.
В то же время в настоящее время в мире ведутся разработки по созданию спектрометрических датчиков и методик применения излучения ТГц-частотного диапазона для задач медицины и биологии. Связано это, прежде всего, с тем, что в этом диапазоне лежат наиболее сильные линии поглощения многих веществ (например, вода, аммиак, спирты). При этом в терагерцовом диапазоне находятся частоты колебаний больших групп атомов, образующих молекулу и колебания водородных связей многих органических веществ, представляющих интерес для биологии и медицины (белки, молекулы ДНК). Они очень чувствительны к геометрической форме молекулы, ее окружению и играют важную роль в биохимических реакциях.At the same time, developments are underway in the world to create spectrometric sensors and methods for using THz-frequency radiation for medical and biological problems. This is due, first of all, to the fact that in this range lie the strongest absorption lines of many substances (for example, water, ammonia, alcohols). Moreover, in the terahertz range are the vibration frequencies of large groups of atoms forming a molecule and the vibrations of hydrogen bonds of many organic substances of interest to biology and medicine (proteins, DNA molecules). They are very sensitive to the geometric shape of the molecule, its environment and play an important role in biochemical reactions.
Датчики, реализующие метод терагерцовой спектроскопии, основаны на явлении поглощения группами атомов испытуемого объекта электромагнитных излучений в терагерцовом диапазоне. При поглощении энергии облучения происходит возбуждение молекулярных колебаний, поскольку молекулы поглощают только те кванты энергии, частоты которых соответствуют частотам валентных, деформационных и вибрационных колебаний молекул. Способность терагерцовых датчиков идентифицировать определенные классы веществ основана на явлении резонанса так называемых крутильных колебаний молекул органических веществ. Использование терагерцевой спектроскопии позволяет дистанционно в настоящее время идентифицировать взрывчатку и наркотики, что является преимуществом, так как не всегда можно идентифицировать их другими методами.Sensors implementing the method of terahertz spectroscopy are based on the phenomenon of absorption by groups of atoms of a test object of electromagnetic radiation in the terahertz range. When the radiation energy is absorbed, molecular vibrations are excited, since molecules absorb only those energy quanta whose frequencies correspond to the frequencies of stretching, deformation, and vibrational vibrations of the molecules. The ability of terahertz sensors to identify certain classes of substances is based on the resonance phenomenon of the so-called torsional vibrations of molecules of organic substances. The use of terahertz spectroscopy allows remote identification of explosives and drugs, which is an advantage, since it is not always possible to identify them by other methods.
Положительной особенностью метода терагерцовой спектроскопии является то, что полосы поглощения одного и того же вида колебаний атомной группы различных веществ располагаются в определенном диапазоне спектра (например, 3720-3550 см-1 - диапазон валентных колебаний групп -ОН; 3050-2850 см-1 - групп -СН, -СН2, -СН3 органических веществ). Точное положение максимума полосы поглощения атомной группы в пределах этого диапазона указывает на природу вещества (так, максимум 3710 см-1 свидетельствует о наличии групп -ОН, а максимум 3030 см-1 - о присутствии групп =С-Н ароматических структур). Таким образом, богатый спектр колебательных и вращательных переходов в органических веществах и соединениях в терагерцовом диапазоне позволяет с высокой точностью определить их наличие и произвести идентификацию и, следовательно, терагерцовая спектроскопия может быть применена для анализа смесей и идентификации чистых веществ или их смесей путем сопоставительного анализа спектров откликов.A positive feature of the terahertz spectroscopy method is that the absorption bands of the same type of vibration of the atomic group of various substances are located in a certain range of the spectrum (for example, 3720-3550 cm -1 - the range of stretching vibrations of -OH groups; 3050-2850 cm -1 - groups —CH, —CH 2 , —CH 3 of organic substances). The exact position of the maximum absorption band of the atomic group within this range indicates the nature of the substance (for example, a maximum of 3710 cm -1 indicates the presence of —OH groups, and a maximum of 3030 cm -1 indicates the presence of = CH groups of aromatic structures). Thus, the rich spectrum of vibrational and rotational transitions in organic substances and compounds in the terahertz range allows one to determine their presence and identification with high accuracy and, therefore, terahertz spectroscopy can be used to analyze mixtures and identify pure substances or their mixtures by comparative analysis of the spectra feedback.
В настоящее время вопрос разработки сверхмалогабаритных спектрометров и спектрометрических датчиков актуален во всем мире. Миниатюризация размеров ТГц-спектрометров является важной задачей как технологического, так и коммерческого применения в целом.Currently, the issue of developing ultra-small spectrometers and spectrometric sensors is relevant worldwide. The miniaturization of the sizes of THz spectrometers is an important task of both technological and commercial applications in general.
Обычно для регистрации спектров с поверхности вещества применяют спектрометрические датчики на основе метода нарушенного полного внутреннего отражения (например, известны спектрометрические датчики британской компании TeraView (www.teraview.com), полезная модель 92172 «Терагерцовый сканирующий зондовый микроскоп», В.В. Герасимов, Б.А. Князев. Особенности спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения в терагерцовом диапазоне // Вестник НГУ, Серия: физика, 2008, т. 3, №4, 97-112). Принцип действия известных датчиков основан на поглощении поверхностным слоем детектируемого вещества энергии электромагнитного излучения, выходящего из призмы полного внутреннего отражения, которая находится в оптическом контакте с изучаемой поверхностью. Однако такие датчики имеют существенные габариты, значительно превышающие длину волны излучения.Usually, spectrometric sensors based on the method of impaired total internal reflection are used to record spectra from the surface of a substance (for example, spectrometric sensors of the British company TeraView (www.teraview.com), utility model 92172 “Terahertz scanning probe microscope”, V.V. Gerasimov, B.A. Knyazev, Features of spectroscopy of impaired total internal reflection in the terahertz range // Vestnik NSU, Series: Physics, 2008, vol. 3, No. 4, 97-112). The principle of operation of the known sensors is based on the absorption by the surface layer of the detected substance of electromagnetic radiation energy emerging from the prism of total internal reflection, which is in optical contact with the surface under study. However, such sensors have significant dimensions, significantly exceeding the radiation wavelength.
В большинстве случаев прогресс развития спектрографов терагерцового диапазона был связан с системами спектроскопии во временной области (TDS). Система TDS генерирует и обнаруживает ТГц импульс сигнала во временной области и вычисляет спектр путем выполнения преобразования Фурье входящего сигнала. Это технологически сложные и достаточно дорогие системы со значительными массо-габаритными характеристиками. Такие компании, как Picometrix (США), TeraView (Великобритания) и Zomega (США) развивают это направление спектрометров ТГц.In most cases, progress in the development of terahertz spectrographs has been associated with time domain spectroscopy (TDS) systems. The TDS system generates and detects a THz signal pulse in the time domain and calculates the spectrum by performing the Fourier transform of the incoming signal. These are technologically sophisticated and quite expensive systems with significant mass-dimensional characteristics. Companies such as Picometrix (USA), TeraView (UK) and Zomega (USA) are developing this line of THz spectrometers.
Так, известен датчик компании Zomega, предназначенный для неразрушающего контроля и реализующий метод спектроскопии во временной области (Х.-С. Zhang and Albert Redo-Sanchez. Handheld THz Instrumentation // http://spie.org/x86630.xml, C.O. Лунев, В.И. Сырямкин. Интеллектуальная интегрированная система дистанционного обнаружения взрывчатых веществ // Известия высших учебных заведений, Физика, Т. 56, №10/2, 2013).For example, a Zomega sensor is known for non-destructive testing and implements time-domain spectroscopy (H.-S. Zhang and Albert Redo-Sanchez. Handheld THz Instrumentation // http://spie.org/x86630.xml, CO Lunev , VI Syryamkin. Intelligent Integrated System for the Remote Detection of Explosives // News of Higher Educational Institutions, Physics, T. 56, No. 10/2, 2013).
Однако такие датчики достаточно трудоемки в производстве, имеют значительные габариты, значительно превышающие длину волны излучения.However, such sensors are quite laborious in production, have significant dimensions, significantly exceeding the radiation wavelength.
Известен спектрометрический датчик, включающий дисперсионный элемент, выполненный в виде вогнутой дифракционной решетки, массив приемников излучения, расположенных в соответствующих фокусах дисперсионного элемента и регистрирующее устройство (R.V. CHIMENTI and R.J. THOMAS, SPECTROMETERS: Miniature spectrometer designs open new applications potential // laser focus world, 05/01/2013. URL htlp://www.laserfocusworld.com/articles/print/volume-49/issue-05/features/spectrometers--miniature-spectrometer-designs-open-new-applicati.html; Nano-Stick Spectrometer. URL http://www.nanoopticdevices.eom/#lspectrometers/clylt).A known spectrometric sensor, including a dispersion element made in the form of a concave diffraction grating, an array of radiation receivers located in the corresponding foci of the dispersion element and a recording device (RV CHIMENTI and RJ THOMAS, SPECTROMETERS: Miniature spectrometer designs open new applications potential // laser focus world, 01/05/2013. URL htlp: //www.laserfocusworld.com/articles/print/volume-49/issue-05/features/spectrometers--miniature-spectrometer-designs-open-new-applicati.html; Nano- Stick Spectrometer. URL http: //www.nanoopticdevices.eom/#lspectrometers/clylt).
Принцип действия таких спектрометрических датчиков основан на использовании явления дифракции в зоне Фраунгофера, где расстояние Z вдоль оптической оси больше Z>>d2/λ, где - d диаметр апертуры и λ длина волны излучения. Однако и такие спектрометрические датчики имеют значительные (по сравнению с длиной волны излучения) продольные габариты.The principle of operation of such spectrometric sensors is based on the use of the diffraction phenomenon in the Fraunhofer zone, where the distance Z along the optical axis is greater than Z >> d 2 / λ, where d is the aperture diameter and λ is the radiation wavelength. However, such spectrometric sensors have significant (in comparison with the radiation wavelength) longitudinal dimensions.
Известен малогабаритный спектрометрический датчик излучения, включающий массив дисперсионных элементов, выполненных в виде линз Френеля, каждая из которых обеспечивает селективность на определенной частоте, массив приемников излучения, расположенных в соответствующих фокусах дисперсионного элемента и регистрирующее устройство. (Yeonjoon Park et al. Miniaturization of a Fresnel spectrometer, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 10 (2008) 095301(8pp) doi: 10.1088/1464-4258/10/9/095301). Принцип действия данного спектрометра основан на использовании дисперсионных свойств Френелевской оптики и линейки приемников. Известный спектрометрический датчик позволяет уменьшить продольные габариты, поскольку работает в зоне Френеля. Однако и у него продольные габариты остаются значительно превышающими длину волны излучения, поскольку принцип построения спектрометра принципиально ограничивает его миниатюризацию размером фокусного расстояния F≥2d на заданной длине волны λ, т.е. продольными габаритами, лежащими в интервале (d<<Z<<d2/λ)>>λ.A small-sized spectrometric radiation sensor is known, including an array of dispersion elements made in the form of Fresnel lenses, each of which provides selectivity at a certain frequency, an array of radiation receivers located in the corresponding foci of the dispersion element and a recording device. (Yeonjoon Park et al. Miniaturization of a Fresnel spectrometer, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 10 (2008) 095301 (8pp) doi: 10.1088 / 1464-4258 / 10/9/095301). The principle of operation of this spectrometer is based on the use of the dispersion properties of the Fresnel optics and a line of receivers. The known spectrometric sensor allows to reduce the longitudinal dimensions, since it works in the Fresnel zone. However, its longitudinal dimensions also remain significantly larger than the radiation wavelength, since the principle of construction of the spectrometer fundamentally limits its miniaturization by the focal length F≥2d at a given wavelength λ, i.e. longitudinal dimensions lying in the interval (d << Z << d 2 / λ) >> λ.
Задача значительного уменьшения продольных габаритов спектрометрического датчика решена в полезной модели, раскрытой в RU 153680 U1, 27.07.2015, Минин И.В., Минин О.В. Данный известный малогабаритный спектрометрический датчик излучения включает массив дисперсионных элементов, каждый из которых обеспечивает селективность на определенной частоте, массив приемников излучения, расположенных в соответствующих фокусах дисперсионного элемента и регистрирующее устройство. При этом дисперсионный элемент выполнен в виде диэлектрических микрочастиц, формирующих фотонные струи. Диэлектрические микрочастицы выполнены в виде кубоидов с размерами, определяемыми из соотношения где: k - коэффициент, равный 1.84, Н - высота кубоида, L - длина стороны кубоида, λ - длина волны падающего волнового фронта, n/n0 - относительное значение показателя преломления материала кубоида и среды. Авторами известной полезной модели был обнаружен эффект формирования т.н. тераструй (V. Pacheco-Pena, М. Beruete, I.V. Minin, O.V. Minin. Terajets produced by 3D dielectric cuboids // Applied Physics Letters, 105, 084102 (2014); http://dx.doi.org/10.1063/1.4894243) (аналог фотонных наноструй в оптическом диапазоне при падении плоского волнового фронта на сферическую диэлектрическую частицу) при облучении диэлектрических кубоидов, где фокусировка излучения с эффектом сверхразрешения наблюдается на расстояниях 0<Z<(1-3)λ Дисперсионные свойства диэлектрических кубоидов (зависимость длины тераструи, ее положения в пространстве и фокусирующих свойств от значения падающей на кубоид длины волны) применены в качестве основы упомянутого сверхмалого спектрометра с продольными габаритами не более нескольких длин волн (т.е. не более нескольких мм).The task of significantly reducing the longitudinal dimensions of the spectrometric sensor was solved in a utility model disclosed in RU 153680 U1, 07.27.2015, Minin I.V., Minin O.V. This known small-sized spectrometric radiation sensor includes an array of dispersion elements, each of which provides selectivity at a specific frequency, an array of radiation receivers located in the corresponding foci of the dispersion element and a recording device. In this case, the dispersion element is made in the form of dielectric microparticles forming photonic jets. The dielectric microparticles are made in the form of cuboids with sizes determined from the ratio where: k is a coefficient equal to 1.84, H is the cuboid height, L is the cuboid side length, λ is the wavelength of the incident wave front, n / n 0 is the relative value of the refractive index of the cuboid material and the medium. The authors of the known utility model have discovered the effect of the formation of the so-called terastruy (V. Pacheco-Pena, M. Beruete, IV Minin, OV Minin. Terajets produced by 3D dielectric cuboids // Applied Physics Letters, 105, 084102 (2014); http://dx.doi.org/10.1063/1.4894243 ) (an analogue of photonic nanojets in the optical range when a plane wave front is incident on a spherical dielectric particle) upon irradiation of dielectric cuboids, where focusing of radiation with the superresolution effect is observed at distances 0 <Z <(1-3) λ , its position in space and focusing properties on the value of the wavelength incident on the cuboid) n namely as the basis of said ultralow spectrometer with longitudinal dimensions of no more than several wavelengths (i.e., no more than several mm).
При падении терагерцового излучения на массив дисперсионных элементов, каждый из которых обеспечивает селективность на определенной частоте и выполнен в виде диэлектрических микрочастиц, формирующих фотонные струи (в частности, кубоиды), каждый элемент массива микрочастиц формирует фотонные тераструи (в терагерцовом диапазоне), длина которых Z(λ), в частности, зависит от длины волны падающего на них излучения λ. В соответствии с дисперсионными свойствами таких диэлектрических микрочастиц на расстояниях, соответствующих текущей длине волны, располагается массив приемников излучения, сигналы с которых поступают в регистрирующее устройство. Таким образом, каждый канал данного спектрографического датчика (элемент массива микрочастицы и соответствующего ему приемника излучения) настраивается на определенную длину волны излучения, соответствующую спектральной полосе вещества, подлежащего обнаружению, и обеспечивает селективность на определенной частоте. Количество элемента массива микрочастиц и приемников соответствует количеству спектральных полос, подлежащих определению с помощью данного датчика (определяется его конкретным назначением).When terahertz radiation falls on an array of dispersion elements, each of which provides selectivity at a certain frequency and is made in the form of dielectric microparticles forming photonic jets (in particular, cuboids), each element of an array of microparticles forms photonic terastrays (in the terahertz range) whose length Z (λ), in particular, depends on the wavelength of the radiation λ incident on them. In accordance with the dispersion properties of such dielectric microparticles at distances corresponding to the current wavelength, an array of radiation receivers is located, the signals from which enter the recording device. Thus, each channel of a given spectrographic sensor (an element of a microparticle array and a corresponding radiation receiver) is tuned to a specific radiation wavelength corresponding to the spectral band of the substance to be detected and provides selectivity at a specific frequency. The number of an element of an array of microparticles and receivers corresponds to the number of spectral bands to be determined using this sensor (determined by its specific purpose).
Данный тип датчиков также может быть использован в заявляемом нами устройстве - в качестве датчиков, расположенных на имплантируемом под кожу устройстве и предназначенных для определения параметров живой ткани, расположенной по ходу движения устройства.This type of sensors can also be used in the device we declare - as sensors located on a device implantable under the skin and designed to determine the parameters of living tissue located along the movement of the device.
Существуют, в том числе, подкожно вводимые, такие устройства, которые способны выполнять различные заданные манипуляции путем управления извне, например, с помощью различных видов энергии (световой, электрической, магнитной), в частности, при использовании в качестве приложения магнитореологического эластомера (например, описанные в WO 2019115670 А1, 20.06.2019, Javier Espina Perez и др.).There are, inter alia, subcutaneous inputs, such devices that are capable of performing various predetermined manipulations by external control, for example, using various types of energy (light, electric, magnetic), in particular, when using magnetorheological elastomer as an application (for example, described in WO 2019115670 A1, 06/20/2019, Javier Espina Perez, etc.).
Коммерчески доступные магнитные стимуляторы включают круговые, параболические, восьмеричные (бабочка) и нестандартные конструкции (Chris HOVEY and Reza Jalinous, The GUIDE TO MAGNETIC STIMULATION, The Magstim Company Ltd, Spring Gardens, Whitland, Carmarthenshire, SA34 0HR, United Kingdom, 2006). Дополнительные варианты осуществления катушки магнитного стимулятора описаны, например, в US 6,179,770; Кент Дэйви и др. Магнитная катушка стимуляции и расчет цепи. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol. 47 (№11, Ноябрь 2000): 1493-1499. Многие из проблем, которые связаны с такими обычными магнитными стимуляторами, например, сложность схемы импульсного генератора и проблема с перегревом, в значительной степени могут быть устранены тороидальной конструкцией.Commercially available magnetic stimulants include circular, parabolic, octal (butterfly) and custom designs (Chris HOVEY and Reza Jalinous, The GUIDE TO MAGNETIC STIMULATION, The Magstim Company Ltd, Spring Gardens, Whitland, Carmarthenshire, SA34 0HR, United Kingdom, 2006). Additional embodiments of a magnetic stimulator coil are described, for example, in US 6,179,770; Kent Davy et al. Magnetic stimulation coil and circuit design. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol. 47 (No. 11, November 2000): 1493-1499. Many of the problems that are associated with such conventional magnetic stimulants, for example, the complexity of the pulse generator circuit and the problem of overheating, can be largely eliminated by the toroidal design.
С помощью таких катушек можно получать осциллограммы с относительно простыми, маломощными цепями, которые питаются от батарей. Схемы могут быть заключены в коробку или присоединены к самому стимулятору для использования в качестве ручного устройства. В любом случае управление устройством может осуществляться только с помощью переключателя включения/выключения и ручки питания.Using these coils, waveforms with relatively simple, low-power circuits that are powered by batteries can be obtained. The circuits can be enclosed in a box or attached to the stimulator itself for use as a hand-held device. In any case, the device can only be controlled with the on / off switch and the power knob.
Токи, проходящие через катушки магнитного стимулятора, будут насыщать его сердечник (например, напряженность магнитного поля от 0,1 до 2 Тл для материала сердечника Supermendur). Это потребует приблизительно 0,5-20 А тока, проходящего через каждую катушку, обычно 2 А, с напряжением на каждой катушке от 10 до 100 вольт (US 2013317580 А1, 28.11.2013, Bruce J. Simon и др.)The currents passing through the coils of the magnetic stimulator will saturate its core (for example, a magnetic field of 0.1 to 2 T for the core material Supermendur). This will require approximately 0.5-20 A of the current passing through each coil, usually 2 A, with a voltage on each coil of 10 to 100 volts (US 2013317580 A1, 11/28/2013, Bruce J. Simon, etc.)
Известно имплантируемое, в том числе подкожно, устройство (US 2016000548 А1, 07.01.2016, Erez Lieberman Aiden et al. - прототип), функционально соединенное с внешним устройством управления и содержащее элементы, которые позволяют дистанционно управлять имплантированным устройством, в частности, для косметических целей - способствовать его передвижению, расширению, а также выходом из него жидкости или газа, призванных изменить контуры, формы внутренних тканей, например, лица. Устройство может содержать элементы, выполненные телескопическими, т.е. способными выдвигаться из устройства под действием сигнала управляющего извне элемента. В варианте осуществления устройство представляет собой инъекционное устройство, имеет размеры, позволяющие проходить через канал, например, иглу, канюлю или катетер.Known implantable, including subcutaneous, device (US 2016000548 A1, 01/07/2016, Erez Lieberman Aiden et al. - prototype), functionally connected to an external control device and containing elements that allow you to remotely control the implanted device, in particular for cosmetic goals - to facilitate its movement, expansion, as well as the release of liquid or gas from it, designed to change the contours, shapes of internal tissues, for example, faces. The device may contain elements made telescopic, i.e. able to move out of the device under the action of a signal from an external control element. In an embodiment, the device is an injection device that is sized to allow passage through a channel, for example, a needle, cannula or catheter.
Известное устройство может быть помещено в тело субъекта в одной или нескольких областях, включая лицо (например, подбородок, щеку, челюсть, губы, лицевую складку, лоб, нос), грудь (под грудной мышцей), ягодицы (например, в ягодичную мышцу), ноги (например, икроножная область, бедро), руки (например, бицепс, трицепс), область гениталий (например, для реконструкции гениталий), живот или область сердца. Устройство может имплантироваться в тело субъекта для конструирования или реконструкции одной или нескольких частей тела (например, после ампутации, травмы или ожога, рубцевания, врожденной аномалии или заболевания). Устройство имеет толщину стенки от примерно 1 нм до примерно 1 см и, соответственно, длину от 1 нм до примерно 10 см., объем от примерно 10 см3 до примерно 600 см3.A known device can be placed in the subject’s body in one or more areas, including the face (for example, chin, cheek, jaw, lips, facial fold, forehead, nose), chest (under the pectoral muscle), buttocks (for example, in the gluteus muscle) , legs (e.g., calf, thigh), hands (e.g., biceps, triceps), genital area (e.g. for genital reconstruction), abdomen or heart area. The device may be implanted in the subject’s body to construct or reconstruct one or more parts of the body (for example, after amputation, trauma or burns, scarring, a congenital anomaly, or disease). The device has a wall thickness of from about 1 nm to about 1 cm and, accordingly, a length of from 1 nm to about 10 cm, a volume of from about 10 cm 3 to about 600 cm 3 .
Известное устройство помещается под кожу для лечения недостатков контура кожи, вызванных старением, воздействием окружающей среды, потерей веса, хирургическим вмешательством, болезнью, врожденным пороком развития или для эстетического улучшения (например, для лечения морщин, шрамов на лице, следов от угревой сыпи, линий марионеток или для увеличения различных черт лица).A known device is placed under the skin to treat imperfections in the skin caused by aging, environmental influences, weight loss, surgery, illness, congenital malformations or for aesthetic improvement (for example, for treating wrinkles, facial scars, acne marks, lines puppets or to enhance various facial features).
Устройство может быть введено непосредственно в тело субъекта с помощью иглы, введенной в ткань, при этом прямое давление на систему поддерживает устройство в теле субъекта, в то время как игла извлекается. Либо устройство имплантируют хирургическим путем с помощью разреза покровных тканей и последующего наложения швов.The device can be inserted directly into the body of the subject using a needle inserted into the tissue, with direct pressure on the system supporting the device in the body of the subject, while the needle is removed. Or the device is implanted surgically using an incision of integumentary tissues and subsequent suturing.
Устройство может содержать один или несколько портов с микроэлектромеханическими клапанами (например, для резервуара или картриджа и регулируемого элемента) и одну или несколько секций. В варианте осуществления клапан включает в себя осмотический клапан (например, позволяет впускать жидкость). Схема управления функционально соединена с клапаном резервуара или картриджа. Наполнитель включает одно или несколько веществ, которые могут находиться в различных физических состояниях или их комбинациях, включая, например, невязкую жидкость, вязкую жидкость, гель, порошок, шарики, хлопья, пену, непрерывные или не непрерывные волокна, катушки, шарики волокон, трикотажные волокна, тканые ткани, нити и т.п. Наполнителем может быть: поливинилпирролидон, силиконовое масло, растительное масло, физиологический раствор, желатин, коллаген, аутологичный жир, гиалуроновая кислота, аутологичная плазма, вода, физиологический раствор, силикон, диоксид углерода или другие физиологические носители. Например, картридж с углекислым газом может быть активирован энергией, выделяемой с пульта дистанционного управления. Например, радиочастотное устройство может сигнализировать картриджу о выделении углекислого газа в определенном количестве (например, 5 куб. см в течение 12-часового периода и т.д.). В варианте осуществления пульт дистанционного управления питается по меньшей мере от одной из акустической энергии, радиочастотной энергии, тепловой энергии или световой энергии.The device may contain one or more ports with microelectromechanical valves (for example, for a reservoir or cartridge and an adjustable element) and one or more sections. In an embodiment, the valve includes an osmotic valve (for example, allows fluid to be admitted). The control circuit is operatively connected to the valve of the reservoir or cartridge. The filler includes one or more substances that may be in various physical conditions or combinations thereof, including, for example, an inviscid liquid, viscous liquid, gel, powder, balls, flakes, foam, continuous or non-continuous fibers, coils, fiber balls, knitted fibers, woven fabrics, threads, and the like. The filler may be: polyvinylpyrrolidone, silicone oil, vegetable oil, saline, gelatin, collagen, autologous fat, hyaluronic acid, autologous plasma, water, saline, silicone, carbon dioxide or other physiological carriers. For example, a carbon dioxide cartridge can be activated by energy released from a remote control. For example, a radio frequency device may signal a cartridge to emit carbon dioxide in a certain amount (for example, 5 cc over a 12-hour period, etc.). In an embodiment, the remote control is powered by at least one of acoustic energy, radio frequency energy, thermal energy, or light energy.
При этом по меньшей мере один наполнитель для устройства включает полимер или другой материал, который изменяет состояние (например, из жидкого в твердое или из жидкого в гелевую матрицу и т.д.) при активации по меньшей мере одного из параметров: температуры, гидратации, рН, концентрации соли, поверхностного натяжения, специфического антигена, специфического химического вещества (например, белка), света, ультразвука, тепла, магнитной силы или механических элементов (например, наличия внешней мембраны или одного или нескольких внутренних компонентов).At the same time, at least one filler for the device includes a polymer or other material that changes state (for example, from liquid to solid or from liquid to gel matrix, etc.) when at least one of the parameters is activated: temperature, hydration, pH, salt concentration, surface tension, specific antigen, specific chemical substance (e.g. protein), light, ultrasound, heat, magnetic force or mechanical elements (e.g. presence of an external membrane or one or more internal co nents).
Наполнитель может быть активирован с использованием внешней энергии (например, лазера, ультрафиолета, микроволнового излучения, магнитного поля и т.д.). Устройство может использовать поток вещества (например, газа или жидкости) для расширения или сжатия устройства. Внешняя энергия может использоваться для индуцирования изменения объема, формы, цвета или тона устройства in vivo.The filler may be activated using external energy (e.g., laser, ultraviolet, microwave, magnetic field, etc.). The device may use a flow of a substance (eg, gas or liquid) to expand or contract the device. External energy can be used to induce a change in volume, shape, color or tone of the device in vivo.
Таким образом, данное известное устройство способно разделять ткани, в том числе подкожно, для косметических, пластических целей, с помощью введения (выпускания) в них тех или иных веществ или материалов, будучи способным расширяться и сжиматься под внешним, дистанционным управлением, осуществляющим контроль за одним или несколькими двигателями устройства, сконфигурированными для приема дистанционных сигналов.Thus, this known device is able to separate tissues, including subcutaneously, for cosmetic, plastic purposes, by introducing (releasing) in them certain substances or materials, being able to expand and contract under external, remote control, which controls one or more device motors configured to receive remote signals.
При этом внешнее (дистанционное) управление может дополнительно принимать и обрабатывать сигналы от одного или нескольких внутренних или внешних датчиков устройства, которые функционально соединены с внешним управлением. Датчик может быть пространственным, временным, внешним и/или удаленным датчиком для обнаружения условий окружающей среды. Например, датчик может включать в себя внутренний датчик для обнаружения параметров или условий самого устройства, или параметров или условий тела субъекта, в которое имплантируется данное устройство. Примеры внутренних датчиков, которые могут быть адаптированы для использования с различными вариантами осуществления данного устройства можно найти, например, в заявке US 2012/0157804.In this case, the external (remote) control can additionally receive and process signals from one or more internal or external sensors of the device, which are functionally connected to the external control. The sensor may be a spatial, temporary, external and / or remote sensor for detecting environmental conditions. For example, the sensor may include an internal sensor for detecting parameters or conditions of the device itself, or parameters or conditions of the body of the subject into which the device is implanted. Examples of internal sensors that can be adapted for use with various embodiments of this device can be found, for example, in application US 2012/0157804.
Само устройство может быть выполнено из различных материалов, в том числе из магнитоактивного эластомера, в связи с чем, может управляться от внешнего пульта посредством магнитного поля.The device itself can be made of various materials, including a magnetically active elastomer, and therefore, can be controlled from an external console by means of a magnetic field.
Однако данное устройство после имплантации статично, не изменяет своего местоположения, а только размеры, форму и т.д., в требуемом месте, в которое его имплатируют, но не способно передвигаться под кожей, атравматично раздвигая ткани в различных требуемых местах на лице и шее.However, after implantation, this device is static, does not change its location, but only the size, shape, etc., in the desired place in which it is implanted, but is not able to move under the skin, atraumatically spreading tissues in various places on the face and neck .
Данная проблема решена в настоящем изобретении.This problem is solved in the present invention.
Техническим результатом разработанного нами устройства является обеспечение атравматичного разделения тканей лица и шеи - кожи от подкожной клетчатки при помещении микроустройства подкожно, причем разделение возможно в различных областях лица и шеи в процессе направленного, управляемого движения микроустройства, что не требует имплантации другого устройства разделения тканей в иных требуемых местах. Обеспечивается точность манипуляций разделения подкожных тканей за счет управления работой имплантируемого микроустройства в режиме реального времени. Кроме того, обеспечивается риск снижения осложнений, ввиду того, что микроустройство имплантируется только один раз и решает косметологические задачи в процессе одной процедуры, в процессе своего движения.The technical result of the device we developed is to ensure atraumatic separation of the tissues of the face and neck - the skin from the subcutaneous tissue when placing the micro device subcutaneously, and separation is possible in different areas of the face and neck in the process of directed, controlled movement of the micro device, which does not require the implantation of another tissue separation device in other required places. The accuracy of manipulation of subcutaneous tissue separation is ensured by real-time control of the operation of the implantable microdevice. In addition, the risk of reducing complications is provided, due to the fact that the microdevice is implanted only once and solves cosmetological problems in the course of one procedure, in the process of its movement.
Для этого предложено устройство для отделения кожи лица от подлежащей подкожной клетчатки, содержащее:For this, a device is proposed for separating facial skin from underlying subcutaneous tissue, comprising:
i) внешнее устройство дистанционного управления движением имплантируемого микроустройства, содержащееi) an external device for remote control of the movement of the implantable microdevices containing
датчики световых сигналов, выполненные с возможностью принимать световые сигналы от расположенного под кожей имплантируемого микроустройства,light signal sensors configured to receive light signals from an implantable microdevice located under the skin,
датчики изменений характеристик магнитного поля, испускаемого рабочей частью имплантируемого микроустройства,sensors for changes in the characteristics of the magnetic field emitted by the working part of the implantable microdevice,
и индукторы электромагнитных сигналов, выполненные с возможностью воздействовать на рабочую часть имплантируемого микроустройства для изменения направления его движения;and electromagnetic signal inductors, configured to act on the working part of the implantable microdevices to change the direction of its movement;
ii) имплантируемое под кожу микроустройство удлиненной формы, содержащее рабочую часть с выдвижным режущим элементом, закрепленным в пазе на передней части микроустройства,ii) an implantable microdevice under the skin of an elongated shape, comprising a working part with a retractable cutting element fixed in a groove on the front of the microdevice,
датчики параметров живых тканей и датчики линейного и углового перемещения имплантируемого микроустройства, расположенные по ходу движения имплантируемого устройства - на передне-верхней поверхности рабочей части,sensors of parameters of living tissues and sensors of linear and angular displacement of the implantable microdevice located along the direction of movement of the implantable device - on the front-upper surface of the working part,
при этом верхняя часть рабочей части выполнена из магнитного материала, способного изгибаться в соответствии с формой поверхности подлежащих тканей и с возможностью взаимодействия с датчиками изменений параметров магнитного поля устройства дистанционного управления, находящегося извне тела,the upper part of the working part is made of magnetic material capable of bending in accordance with the surface shape of the underlying tissues and with the possibility of interaction with the sensors of changes in the parameters of the magnetic field of the remote control device located outside the body,
нижняя часть рабочей части содержит:the lower part of the working part contains:
а) микроэлектропривод с источником питания, связанный с датчиками параметров живых тканей и движения посредством микросхемы,a) a microelectric drive with a power source associated with sensors of parameters of living tissues and movement through a microcircuit,
б) микроконтроллер функционально посредством микросхем связанный:b) the microcontroller functionally by means of integrated circuits:
с датчиками параметров живых тканей и движения имплантируемого устройства,with sensors of parameters of living tissues and movement of the implantable device,
с магнитоактивным элементом в верхней части рабочей части имплантируемого микроустройства,with a magnetoactive element in the upper part of the working part of the implantable microdevice,
с выдвижным режущим элементом,with retractable cutting element
с микроэлектроприводом,with microelectric drive
при этом корпус имплантируемого устройства имеет высоту, подходящую для механического отделения кожи лица от подлежащих тканей.while the body of the implantable device has a height suitable for the mechanical separation of facial skin from underlying tissues.
В частных случаях своего выполнения или использования устройство может содержать:In special cases of its implementation or use, the device may contain:
- средство дистанционного перемещения рабочей части выполнено в виде внешнего пульта с нажимными элементами управления режущим элементом рабочей части и снабжено, как минимум, одним магнитным материалом, выполненным для взаимодействия с, как минимум, одним магнитным материалом, установленным в рабочей части;- means for remote movement of the working part is made in the form of an external remote control with push controls for the cutting element of the working part and is equipped with at least one magnetic material made to interact with at least one magnetic material installed in the working part;
- поверхность корпуса с выдвижным режущим элементом, которая снабжена видеокамерой;- the surface of the housing with a retractable cutting element, which is equipped with a video camera;
- средство дистанционного перемещения рабочей части, выполненное в виде внешнего пульта с нажимными элементами управления режущим элементом рабочей части и управления видеокамерой и снабжено, как минимум, одним магнитным материалом, выполненным для взаимодействия с, как минимум, одним магнитным материалом, установленным в рабочей части;- means for remote movement of the working part, made in the form of an external remote control with pressure control elements of the cutting element of the working part and controlling the video camera and equipped with at least one magnetic material made to interact with at least one magnetic material installed in the working part;
- выдвижной режущий элемент, выполненный в виде дискового ножа, соединенного с приводом с возможностью вращения в горизонтальной плоскости устройства;- retractable cutting element made in the form of a circular knife connected to the drive with the possibility of rotation in the horizontal plane of the device;
- выдвижной режущий элемент, выполненный в виде дисковой пилы, соединенной с приводом с возможностью вращения в горизонтальной плоскости устройства;- retractable cutting element made in the form of a circular saw connected to the drive with the possibility of rotation in the horizontal plane of the device;
- выдвижной режущий элемент, выполненный в виде двух лезвий, соединенных с приводом, с возможностью их встречного перемещения;- retractable cutting element made in the form of two blades connected to the drive, with the possibility of their oncoming movement;
- светодиод, выполненный в виде метки для визуального отслеживания перемещения устройства под кожей и установленный в стенку корпуса рабочей части со стороны кожи;- an LED made in the form of a label for visually tracking the movement of the device under the skin and installed in the wall of the housing of the working part from the skin side;
- корпус рабочей части, выполненный каплевидной формы, причем передняя часть имеет большую высоту, чем задняя.- the body of the working part, made in a drop-shaped form, and the front part has a greater height than the back.
Устройство может выполняться в виде одноразового инструмента;The device can be made in the form of a disposable tool;
- включать источник питания, который связан с электроприводом беспроводным соединением и имеет средство для крепления к операционному белью или одежде.- turn on the power source, which is connected to the electric drive by a wireless connection and has means for attaching to operating linen or clothes.
Продольный размер устройства (оптимальным размером является) не превышает 0,5-1 см, включая выдвигающуюся режущую часть устройства, в объеме - не более 1000 мм3 (10×10×10 мм), включая режущую часть устройства в выдвинутом состоянии.The longitudinal size of the device (the optimal size is) does not exceed 0.5-1 cm, including the extendable cutting part of the device, in a volume of not more than 1000 mm 3 (10 × 10 × 10 mm), including the cutting part of the device in the extended state.
Микроустройство включает в себя приемник и внутреннюю схему управления, которая может принимать сигналы от внешнего источника, такого как пульт дистанционного управления или компьютер или внешние датчики.The microdevice includes a receiver and an internal control circuit that can receive signals from an external source, such as a remote control or computer or external sensors.
Микроустройство содержит микроэлектропривод (микроэлектродвигатель).The microdevice contains a microelectric drive (microelectric motor).
Имплантируемое микроустройство содержит внутренние датчики, которые функционально соединены с приемником и схемой внутреннего управления.The implantable microdevice contains internal sensors that are functionally connected to the receiver and the internal control circuit.
Схема внутреннего контроля функционально соединена с другими частями микроустройства. Внутренняя схема управления обрабатывает принятые сигналы и информирует об этом, посредством микросхемы, другие части микроустройства, например двигатель, электропривод.The internal control circuit is functionally connected to other parts of the microdevice. The internal control circuit processes the received signals and informs about it, by means of a microcircuit, other parts of the microdevice, for example, an engine, an electric drive.
Имплантируемое микроустройство в передней своей части содержит микродатчики (сенсоры), позволяющие передавать информацию о:The implantable microdevice in its front part contains microsensors (sensors) that allow transmitting information about:
- свойствах лежащей перед микроустройством ткани, например, об изменении плотности ткани, ее оптических свойств, выходе ее значений за пределы заданного диапазона. Это свидетельствует о том, что перед устройством, например, ткань сосуда или нерва, и в этом случае внутренняя схема устройства позволяет передать сигнал электроприводу о необходимости остановки и изменения направления движения микроустройства, чтобы предотвратить нежелательное повреждение тканей. Данные датчики могут относиться к спектрофотометрическим, могут быть основаны на флуоресцентной спектроскопии, получении данных об оптической плотности ткани;- the properties of the tissue lying in front of the microdevice, for example, about a change in the density of the tissue, its optical properties, the exit of its values outside the specified range. This indicates that in front of the device, for example, tissue of a vessel or nerve, and in this case, the internal circuit of the device allows you to send a signal to the electric drive about the need to stop and change the direction of movement of the microdevice in order to prevent unwanted damage to the tissues. These sensors can be spectrophotometric, can be based on fluorescence spectroscopy, obtaining data on the optical density of the tissue;
- положении устройства - датчики линейного и углового перемещений, датчики движения/остановки, передающие информацию на внешнее устройство для изменения направления движения.- device position - linear and angular displacement sensors, motion / stop sensors, transmitting information to an external device to change the direction of movement.
Имплантируемое микроустройство содержит:The implantable microdevice contains:
упомянутые датчики параметров живых тканей, лежащих перед микроустройством (например, плотности, оптических свойств ткани, линейного и углового перемещения) на передней поверхности (торце) микроустройства, связанные с источником питания посредством микросхемы, а также в передне-верхней части микроустройства - датчик-метку инфракрасного сигнала для отслеживания снаружи движения микроустройства через кожу;said sensors of parameters of living tissues lying in front of the microdevice (for example, density, optical properties of the tissue, linear and angular displacement) on the front surface (end) of the microdevice, connected to the power source by means of a microcircuit, and also in the front-upper part of the microdevice - sensor label an infrared signal to track the movement of the microdevice through the skin from the outside;
источник питания в нижней части устройства в виде соответствующего размера батареи или аккумулятора, посредством микросхемы связанный с микроконтроллером и микроэлектроприводом, причем, микроконтроллер в нижней части устройства обеспечивает управление движением устройства внутри тела и функционально связан (посредством микросхемы) с источником питания устройства и с электроприводом, обеспечивающим поступательное движение микроустройства вперед, а также с датчиками на передней поверхности микроустройства;a power source at the bottom of the device in the form of an appropriate size of the battery or accumulator, by means of a microcircuit connected to the microcontroller and the microelectric drive, moreover, the microcontroller at the bottom of the device provides control of the movement of the device inside the body and is functionally connected (via the microcircuit) to the device’s power supply and the electric drive, providing forward movement of the microdevice forward, as well as with sensors on the front surface of the microdevice;
при этом микроконтроллер выполнен с возможностью воздействия на магнитоактивный эластомер, из которого выполнена рабочая часть имплантируемого микроустройства, изменяя его магнитное поле, посредством чего дистанционно датчик внешнего устройства управления (вне тела) получает информацию об остановке движения имплантированного микроустройства и о необходимости изменения траектории его дальнейшего движения;the microcontroller is made with the possibility of influencing the magnetoactive elastomer from which the working part of the implantable microdevice is made, changing its magnetic field, whereby remotely the sensor of the external control device (outside the body) receives information about the stop of movement of the implanted microdevice and about the need to change the trajectory of its further movement ;
при этом рабочая часть имплантируемого устройства выполнена из магнитоактивного (магнитореологического) эластомера, способного изменять параметры магнитного поля в ответ на внешние воздействия (изменения во внешней по отношению к устройству среде), например, через посредство микросхемы в виде параметров электровоздействия, изменяемых в соответствии с изменениями показателей датчиков имплантированного микроустройства, расположенных на его передней поверхности;the working part of the implantable device is made of a magnetoactive (magnetorheological) elastomer capable of changing magnetic field parameters in response to external influences (changes in the environment external to the device), for example, through a microcircuit in the form of electric exposure parameters, changed in accordance with changes indicators of implanted microdevice sensors located on its front surface;
микроконтроллер также дает электрический сигнал для выдвижения режущей части устройства из его передней части в случае совпадения характеристики ткани, обнаруживаемой датчиком перед устройством, с заданной характеристикой/диапазоном характеристик (например, с плотностью или химическим составом ПЖК, плотностью или химическим составом спайки, соединительно-тканным тяжем, диапазоном оптических характеристик ткани), и электрический сигнал для удаления режущей части вовнутрь устройства;the microcontroller also gives an electrical signal to extend the cutting part of the device from its front if the characteristics of the fabric detected by the sensor in front of the device coincide with a given characteristic / range of characteristics (for example, with the density or chemical composition of the pancreas, the density or chemical composition of the solder, connective tissue weight, the range of optical characteristics of the fabric), and an electrical signal to remove the cutting part inside the device;
при этом режущая часть устройства выполнена:while the cutting part of the device is made:
либо в виде дискового ножа диаметром не более 0,5 см (не более ширины рабочей части устройства), расположенного в горизонтальной плоскости рабочей части устройства, с возможностью вращения в этой плоскости,or in the form of a circular knife with a diameter of not more than 0.5 cm (not more than the width of the working part of the device) located in the horizontal plane of the working part of the device, with the possibility of rotation in this plane,
либо в виде дисковой микропилы аналогичных размеров, расположенной в горизонтальной плоскости рабочей части устройства с возможностью вращения в этой плоскости,or in the form of a disk micropile of similar dimensions, located in the horizontal plane of the working part of the device with the possibility of rotation in this plane,
либо в виде в виде двух лезвий шириной и длиной не более 0,5 см, с возможностью встречного перемещения лезвий - по типу ножниц,or in the form of two blades with a width and length of not more than 0.5 cm, with the possibility of oncoming movement of the blades - according to the type of scissors,
при этом режущая часть помещена внутри имплантируемого устройства в горизонтальный паз со стороны его передней поверхности (торца) и соединена с микроэлектроприводом и микроконтроллером,while the cutting part is placed inside the implantable device in a horizontal groove from the side of its front surface (end) and connected to the microelectric drive and the microcontroller,
верхняя часть (половина) устройства в горизонтальной плоскости представляет собой магнитоактивный эластомер (МАЭ), а нижняя включает микроконтроллер, микросхемы соединения элементов схемы устройства, микроэлектропривод, источник питания.the upper part (half) of the device in the horizontal plane is a magnetoactive elastomer (MAE), and the lower part includes a microcontroller, microcircuits for connecting elements of the device circuit, microelectric drive, power source.
Устройство внешнего, дистанционного управления движением имплантируемого устройства может представлять собой кнопочный пульт, содержащий приемопередатчик инфракрасного сигнала для дистанционного включения имплантируемого устройства, при этом получение сигнала от инфракрасной метки на имплантированном устройстве представляет собой обратную связь для внешнего устройства дистанционного управления.An external, remote control device for the movement of the implantable device may be a keypad containing an infrared signal transceiver to remotely turn on the implantable device, and receiving the signal from the infrared mark on the implanted device is a feedback for the external remote control device.
Устройство внешнего дистанционного управления имплантируемым микроустройством также имеет:An external remote control device for an implantable microdevice also has:
источник питания (например, батарейку, аккумулятор),power source (e.g. battery, battery),
связанный с ним посредством микросхемы микроконтроллер,microcontroller associated with it through a microcircuit,
катушку магнитной индуктивности, испускающую внешнее магнитное поле, посредством которого внешнее устройство управления функционально связано с имплантируемым устройством, а именно: изменения заранее заданных параметров внешнего магнитного поля позволяют влиять на изменения заранее заданных параметров МАЭ имплантированного устройства, регулируя особенности его движения (остановку, начало, возобновление движения, направления поворотов и т.д.),a magnetic inductance coil emitting an external magnetic field through which the external control device is functionally connected to the implantable device, namely: changes in the predefined parameters of the external magnetic field allow you to influence the changes in the predefined parameters of the MAE of the implanted device, adjusting the features of its movement (stop, start, resumption of movement, direction of turns, etc.),
датчики параметров магнитного поля, генерируемого МАЭ, связанные с микроконтроллером внешнего устройства дистанционного управления посредством микросхемы и дающие ему информацию об изменениях параметров магнитного поля МАЭ.sensors of magnetic field parameters generated by the MAE, connected to the microcontroller of the external remote control device by means of a microcircuit and giving him information about changes in the parameters of the magnetic field of the MAE.
Источником питания имплантируемого устройства может быть батарея, топливный элемент, катушка беспроводной передачи энергии с индуктивным компонентом или энергетический комбайн, способный собирать энергию из тепла тела или механического движения, с использованием термоэлектрического или пьезоэлектрического компонента (см., например, US 2013/0041235, US 2012/0157804).The power source of the implantable device may be a battery, a fuel cell, an inductive component wireless energy transfer coil or an energy processor capable of collecting energy from body heat or mechanical movement using a thermoelectric or piezoelectric component (see, for example, US 2013/0041235, US 2012/0157804).
Например, источник питания может включать в себя одну или несколько микробатарейных или тонкопленочных батарей (см., например, US 5,338,625, касающийся тонкопленочной батареи и способа ее изготовления). Имплантируемое микроустройство может включать в себя один или несколько источников питания, которые перезаряжаются от внешнего источника (см., например, US 2005/0143787, на способ и систему для обеспечения электрических импульсов для нейромодуляции блуждающего нерва с использованием перезаряжаемого имплантированного генератора импульсов).For example, a power source may include one or more micro-battery or thin-film batteries (see, for example, US 5,338,625 regarding a thin-film battery and a method for manufacturing it). An implantable microdevice may include one or more power sources that are rechargeable from an external source (see, for example, US 2005/0143787, for a method and system for providing electrical impulses for neuromodulation of a vagus nerve using a rechargeable implanted pulse generator).
Устройство работаем следующим образом.The device works as follows.
Имплантируемое микроустройство является одноразовым. После антисептической обработки выбранного места введения производится поверхностный косметический микроразрез кожи лица, через который устройство вводится под кожу, над ПЖК.The implantable microdevice is disposable. After antiseptic treatment of the selected injection site, a superficial cosmetic micro-section of the skin of the face is made, through which the device is inserted under the skin, above the pancreas.
Включается дистанционное устройство управления, находящееся на нужном расстоянии от поверхности тела, над местом имплантации устройства, индуцируя включение инфракрасного светового сигнала на имплантированном устройстве.The remote control device is turned on, located at the desired distance from the body surface, above the implantation site of the device, inducing the inclusion of an infrared light signal on the implanted device.
Дистанционное устройство управления во включенном состоянии с помощью активированной катушки индуктивности (после включения устройства) начинает генерировать магнитное поле, которое взаимодействует с МАЭ имплантированного устройства.The remote control device in the on state using the activated inductor (after turning on the device) begins to generate a magnetic field that interacts with the MAE of the implanted device.
МАЭ, изменяя собственную намагниченность под действием внешнего магнитного поля дистанционного устройства, посредством микросхемы взаимодействует с микроконтроллером, запуская начало его работы.MAE, changing its own magnetization under the influence of an external magnetic field of a remote device, interacts with a microcontroller through a microcircuit, starting its operation.
Микроконтроллер подает сигнал о включении источнику питания имплантированного микроустройства, датчикам на передней поверхности устройства и микроэлектроприводу, индуцируя начало движения имплантированного устройства под кожей.The microcontroller sends a signal to turn on the power source of the implanted microdevice, the sensors on the front surface of the device and the microelectric drive, inducing the start of movement of the implanted device under the skin.
При этом микроконтроллер сразу же начинает получать сигналы от датчиков движения и параметров живой ткани, расположенных на передней поверхности устройства. При этом микроконтроллер содержит заданные данные о параметрах живой ткани, при которых возможно движение устройства и выдвижение его режущего элемента.In this case, the microcontroller immediately begins to receive signals from motion sensors and parameters of living tissue located on the front surface of the device. At the same time, the microcontroller contains predetermined data on the parameters of living tissue, at which the device can move and extend its cutting element.
В случае если по данным датчиков эти параметры соответствуют заданным, микроконтроллер дает команду имплантируемому устройству двигаться вперед, при этом режущий элемент получает сигнал для выдвижения из паза устройства и осуществляет разделение тканей, лежащих по ходу движения имплантированного микроустройства.If, according to the sensors, these parameters correspond to the set, the microcontroller instructs the implantable device to move forward, while the cutting element receives a signal to extend from the groove of the device and separates the tissues lying in the direction of movement of the implanted microdevice.
В случае же изменения показаний датчиков о параметрах впереди лежащих живых тканей, выходе их за границы заданных диапазонов, микроконтроллер, получив посредством микросхемы данную информацию, дает сигнал о том, что режущий элемент должен вдвинуться обратно в паз, а имплантируемое устройство - прекратить движение.If the sensor readings on the parameters of the living tissues in front, change them beyond the boundaries of the specified ranges, the microcontroller, having received this information by means of a microcircuit, gives a signal that the cutting element should slide back into the groove, and the implantable device should stop moving.
Одновременно датчик движения/остановки (линейного и углового движения) имплантируемого устройства подает информацию через микроконтроллер на МАЭ, и изменяются характеристики магнитного поля, создаваемого МАЭ.At the same time, the motion / stop sensor (linear and angular movement) of the implantable device supplies information through the microcontroller to the MAE, and the characteristics of the magnetic field generated by the MAE change.
В результате, датчики магнитного поля, установленные на дистанционном устройстве управления, улавливают данные изменения, передают эту информацию посредством микросхемы в микроконтроллер дистанционного внешнего устройства управления, который передает об изменении параметров внешнего магнитного поля, воздействующего извне на имплантированное устройство и изменяющего свойства МАЭ этого устройства. В результате, информация об изменении параметров МАЭ посредством микросхемы поступает в микроконтроллер.As a result, the magnetic field sensors installed on the remote control device capture these changes, transmit this information via a microchip to the microcontroller of the remote external control device, which transmits a change in the parameters of the external magnetic field acting externally on the implanted device and changing the MAE properties of this device. As a result, information about the change in the MAE parameters by means of a microcircuit enters the microcontroller.
Микроконтроллер, в ответ, подает сигнал на микроэлектропривод о соответствующем изменении направления движения и возобновления его работы (движения и выдвигания режущего элемента). Окончание работы имплантированного устройства возможно в том месте, откуда оно начало свое движение, для уменьшения травматичности воздействия. Микроустройство извлекается из разреза и утилизируется обычным методом. На место разреза накладывают косметический шов.The microcontroller, in response, sends a signal to the microelectric drive about the corresponding change in the direction of movement and the resumption of its work (movement and extension of the cutting element). The termination of the implanted device is possible in the place where it started its movement, to reduce the morbidity of the impact. The microdevice is removed from the section and disposed of in the usual way. A cosmetic suture is applied to the incision site.
Инфракрасная метка на верхней поверхности микроустройства предназначена не только для отслеживания движения устройства, оценки его корректности в реальном времени, но и в качестве датчика, предоставляющего информацию о том, что имплантируемое устройство имеет заряд и способно двигаться.The infrared mark on the upper surface of the microdevice is designed not only to track the movement of the device, to evaluate its correctness in real time, but also as a sensor that provides information that the implantable device has a charge and is able to move.
Примеры использования устройства.Examples of using the device.
Нами были созданы четыре опытных образца микроустройства для имплантирования под кожу лица.We have created four prototypes of microdevices for implantation under the skin of the face.
В качестве экспериментальной животной модели может быть рассмотрена модель свиньи.As an experimental animal model, a pig model can be considered.
В процессе изучения анатомии кожи (пигментация, дерма, жировая ткань, придатки кожи) было выявлено что плотность волосяных фолликулов на коже человека: ~ 350/см2 на голове, ~ 25/см2 на ногах и руках и ~ 35/см2 на груди и предплечьях (Distribution of hairs and sweat glands on the bodies of Korean adults: a morphometric study. Hwang K, Baik SHActa Anat (Basel). 1997; 158(2): 112-20. The lack of significant changes in scalp hair follicle density with advancing age.Sinclair R, Chapman A, Magee J.Br J Dermatol. 2005 Apr; 152(4): 646-9.; Eccrine sweat glands are major contributors to reepithelialization of human Sachs DL, Orringer JS, Voorhees JJ, Fisher GJ. Am J Pathol. 2013 Jan; 182(1): 163-71.).In the process of studying the anatomy of the skin (pigmentation, dermis, adipose tissue, skin appendages), it was found that the density of hair follicles on human skin: ~ 350 / cm 2 on the head, ~ 25 / cm 2 on the legs and arms and ~ 35 / cm 2 on chest and forearms (Distribution of hairs and sweat glands on the bodies of Korean adults: a morphometric study. Hwang K, Baik SHActa Anat (Basel). 1997; 158 (2): 112-20. The lack of significant changes in scalp hair follicle density with advancing age.Sinclair R, Chapman A, Magee J. Br J Dermatol. 2005 Apr; 152 (4): 646-9 .; Eccrine sweat glands are major contributors to reepithelialization of human Sachs DL, Orringer JS, Voorhees JJ, Fisher GJ. Am J Pathol. 2013 Jan; 182 (1): 163-71.).
Плотность волосяных фолликулов у домашней взрослой свиньи (~ 10-20/см2) по сравнению с неонатальными свиньями (~ 730/см2) (The comparative histology of porcine and guinea pig skin with respect to iontophoretic drug delivery.Ferry LL, Argentieri G, Lochner DH.Pharm Acta Helv. 1995 Apr; 70(1): 43-56; Comparative study of hair follicle morphology in eight mammalian species and humans.Mangelsdorf S, Vergou T, Sterry W, Lademann J, Patzelt ASkin Res Technol. 2014 May; 20(2): 147-54).Density of hair follicles in a domestic adult pig (~ 10-20 / cm 2 ) compared to neonatal pigs (~ 730 / cm 2 ) (The comparative histology of porcine and guinea pig skin with respect to iontophoretic drug delivery. Ferry LL, Argentieri G , Lochner DH.Pharm Acta Helv. 1995 Apr; 70 (1): 43-56; Comparative study of hair follicle morphology in eight mammalian species and humans. Mangelsdorf S, Vergou T, Sterry W, Lademann J, Patzelt ASkin Res Technol. 2014 May; 20 (2): 147-54).
Волосяной фолликул, сальные и апокринные железы у людей, как и у свиней и морских свинок, схожи. Люди уникальны тем, что у них есть миллионы потовых желез, распределенных по всей их волосистой коже. Несмотря на то, что они структурно схожи и производят похожий пот на водной основе, эти два типа эккринных потовых желез образуют две различные подкатегории в зависимости от их функции и характеристик. У свиней так называемые «эккринные» потовые железы гистологически различны (они представляют собой разветвленные трубчатые железы с секреторным эпителием) и обнаруживаются только на морде, губах и запястном органе. На остальной части кожи у свиней есть другой тип желез: «апокринные» потовые железы.The hair follicle, sebaceous and apocrine glands in humans, as in pigs and guinea pigs, are similar. People are unique in that they have millions of sweat glands distributed throughout their hairy skin. Although they are structurally similar and produce similar water-based sweat, these two types of eccrine sweat glands form two different subcategories, depending on their function and characteristics. In pigs, the so-called "eccrine" sweat glands are histologically different (they are branched tubular glands with secretory epithelium) and are found only on the muzzle, lips and carpal organ. On the rest of the skin, pigs have a different type of gland: the “apocrine” sweat glands.
Кожа человека сильно васкуляризирована по сравнению с млекопитающими. Сосудистая сеть свиной кожи напоминает таковую у человека по наличию нижнего, среднего кожного и субэпидермального сплетения (Radiation effects in swine. I. Vascular supply of the skin and hair. USNRDL-TR-67-141.Forbes PDRes Dev Tech Rep. 1967 Dec 5; ():1-18.), хотя субэпидермальное сосудистое сплетение значительно менее плотно в свиной, чем в коже человека (Confocal laser scanning microscopy of porcine skin: implications for human wound healing studies.Vardaxis NJ, Brans ТА, Boon ME, Kreis RW, Marres LMJ Anat. 1997 May; 190 (Pt 4)():601-11).Human skin is highly vascularized compared to mammals. The vascular network of pig skin resembles that of a person by the presence of the lower, middle cutaneous and subepidermal plexus (Radiation effects in swine. I. Vascular supply of the skin and hair. USNRDL-TR-67-141. Forbes PDRes Dev Tech Rep. 1967 Dec 5 ; (): 1-18.), Although the subepidermal vascular plexus is much less dense in porcine than in human skin (Confocal laser scanning microscopy of porcine skin: implications for human wound healing studies.Vardaxis NJ, Brans TA, Boon ME, Kreis RW, Marres LMJ Anat. 1997 May; 190 (Pt 4) (): 601-11).
У свиной кожи также меньше сосудистой системы вокруг волосяных фолликулов и сальных желез по сравнению с кожей человека (THE SKIN OF THE DOMESTIC PIG.MONTAGNA W, YUN JSJ Invest Dermatol. 1964 Jul; 42():11-21.).Pig skin also has less vascular system around the hair follicles and sebaceous glands compared to human skin (THE SKIN OF THE DOMESTIC PIG.MONTAGNA W, YUN JSJ Invest Dermatol. 1964 Jul; 42 (): 11-21.).
Сенсорная иннервация также более развита у людей, чем у других млекопитающих (Morphology of cutaneous sensory receptors.Montagna WJ Invest Dermatol. 1977 Jul; 69(1): 4-7).Sensory innervation is also more developed in humans than in other mammals (Morphology of cutaneous sensory receptors. Montagna WJ Invest Dermatol. 1977 Jul; 69 (1): 4-7).
В то же время, кожа свиньи и человека выглядит анатомически близко или, по крайней мере, ближе друг к другу, чем кожа мышей, крыс или кроликов. У свиней и людей толщина эпидермиса и дермы в совокупности составляет ~ 1-3 мм (The comparative histology of porcine and guinea pig skin with respect to iontophoretic drug delivery.Ferry LL, Argentieri G, Lochner DH.Pharm Acta Helv. 1995 Apr; 70(1): 43-56.). Волосы редки у обоих видов по сравнению с большинством других млекопитающих, и их кожная соединительная ткань содержит эластичные волокна (отсутствуют у грызунов и кроликов). Эпидермис и васкуляризация сопоставимы, и они оба лишены панникулярного карноза (за исключением некоторых остатков на нескольких участках) (Function of the panniculus carnosus--a hypothesis.Greenwood JEVet Rec. 2010 Nov 6; 167(19): 760.).At the same time, the skin of pigs and humans looks anatomically close, or at least closer to each other, than the skin of mice, rats or rabbits. In pigs and humans, the epidermis and dermis are cumulatively ~ 1-3 mm thick (The comparative histology of porcine and guinea pig skin with respect to iontophoretic drug delivery. Ferry LL, Argentieri G, Lochner DH. Pharm Acta Helv. 1995 Apr; 70 (1): 43-56.). Hair is rare in both species compared to most other mammals, and their skin connective tissue contains elastic fibers (absent in rodents and rabbits). The epidermis and vascularization are comparable, and both are devoid of pannicular carnosis (with the exception of some residues in several areas) (Function of the panniculus carnosus - a hypothesis. Greenwood JEVet Rec. 2010 Nov 6; 167 (19): 760.).
Учитывая все вышесказанное об анатомическом сходстве и различиях между кожей человека и свиньи, можно сказать, что свиная модель является лучшей моделью (The pig as a model for human wound healing. Sullivan TP, Eaglstein WH, Davis SC, Mertz PWound Repair Regen. 2001 Mar-Apr; 9(2): 66-76). Анатомическое и функциональное сходство кожи свиньи и человека подтверждено рядом работ. Так, Fritz P. et al. в 2010 в процессе сравнения прохождения гидрофобных веществ через кожу человека и животных (свинья и крыса) определили, что кожа свиньи для этого - наиболее подходящая модель (Comparison of human skin or epidermis models with human and animal skin in in-vitro percutaneous absorption. International Journal of Pharmaceutics.Volume 215, Issues 1-2, 14 March 2001, Pages 51-56).Given all the above about the anatomical similarities and differences between human and pig skin, we can say that the pig model is the best model (The pig as a model for human wound healing. Sullivan TP, Eaglstein WH, Davis SC, Mertz PWound Repair Regen. 2001 Mar -Apr; 9 (2): 66-76). The anatomical and functional similarity of the skin of pigs and humans is confirmed by a number of works. So, Fritz P. et al. in 2010, in a process of comparing the passage of hydrophobic substances through the skin of humans and animals (pig and rat), it was determined that pig skin is the most suitable model for this (Comparison of human skin or epidermis models with human and animal skin in in vitro percutaneous absorption. International Journal of Pharmaceutics. Volume 215, Issues 1-2, March 14, 2001, Pages 51-56).
В исследовании 2017 г, посвященном аллометрическому масштабированию толщины кожи, эластичности, вязкоупругости к массе для трансляции микромедицинских устройств от мышей, крыс, кроликов, свиней к человеку, были получены данные, рекомендовавшие кожу кролика и кожу свиньи для доклинических испытаний медицинских устройств (Jonathan С.J Allometric scaling of skin thickness, elasticity, viscoelasticity to mass for micro-medical device translation: from mice, rats, rabbits, pigs to humans.. Scientific Reports volume 7, Article number: 15885 (2017)).In a 2017 study on allometric scaling of skin thickness, elasticity, viscoelasticity to mass for translating micromedical devices from mice, rats, rabbits, pigs to humans, data were obtained that recommended rabbit skin and pig skin for preclinical trials of medical devices (Jonathan C. J Allometric scaling of skin thickness, elasticity, viscoelasticity to mass for micro-medical device translation: from mice, rats, rabbits, pigs to humans .. Scientific Reports volume 7, Article number: 15885 (2017)).
Нами опыты проводились на 4 здоровых молодых половозрелых свиньях, обоего пола (2 самки и 2 самца), в возрасте 6-7 месяцев, массой тела 70-80,0 кг.We conducted experiments on 4 healthy young sexually mature pigs, of both sexes (2 females and 2 males), aged 6-7 months, weighing 70-80.0 kg.
При выполнении исследования придерживались «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных». Свиней содержали в стандартных условиях в отдельных клетках вивария со свободным доступом к обычной пище и воде.When carrying out the study, we adhered to the "Rules for the work using experimental animals." Pigs were kept under standard conditions in separate vivarium cells with free access to ordinary food and water.
Всем животным, после премедикации производилось тщательное бритье кожи. В большую ушную вену или ветви вены ушной раковины вводили 10%-ный раствор хлоралгидрата на изотоническом растворе с добавлением 5-10% глюкозы из расчета 1 мл/кг. Глубина анестезии легко контролировалась, так как она наступала «на кончике иглы» - в момент введения. Внутривенное введение хлоралгидрата обеспечивало глубокий сон продолжительностью до 1 ч и анестезию (Возможно использование и иных видов анестезии: https://www.activestudy.info/obshhaya-anesteziya-u-svinej/).After premedication, all animals were thoroughly shaved. A 10% solution of chloral hydrate in isotonic solution with the addition of 5-10% glucose at the rate of 1 ml / kg was injected into the large ear vein or branches of the vein of the auricle. The depth of anesthesia was easily controlled, since it was advancing “at the tip of the needle” - at the time of administration. Intravenous administration of chloral hydrate provided deep sleep lasting up to 1 hour and anesthesia (Other types of anesthesia can also be used: https://www.activestudy.info/obshhaya-anesteziya-u-svinej/).
По достижении анестезии производилась имплантация микроустройства.Upon reaching anesthesia, microdevices were implanted.
Предварительно, за месяц до испытания действия микроустройства, экспериментальным животным под наркозом были произведены следующие манипуляции:Previously, a month before the test of the microdevice, experimental animals under anesthesia made the following manipulations:
- двум животным под кожу головы вживлялись косметические нити (свиней предварительно тщательно брили),- for two animals cosmetic threads were implanted under the scalp (pigs were previously carefully shaved),
- двум животным в сосуды под кожу головы вводился склерозант для стимуляции образования спаек (использовали натрия тетрадецилсульфат 0,5%, который вводили по 0,1-0,3 мл в несколько точек на голове подкожно. Возможно также использовать в качестве таковых пенные склерозанты в приемлемых дозах и концентрациях).- for two animals, a sclerosant was injected into the vessels under the scalp to stimulate the formation of adhesions (0.5% sodium tetradecyl sulfate was used, which was administered 0.1-0.3 ml at several points on the head subcutaneously. It is also possible to use foam sclerosants as such acceptable doses and concentrations).
После данных манипуляций проводили всем особям 5-дневную терапию антибиотиками широкого спектра действия. Осложнений в виде дерматонекрозов не зарегистрировано.After these manipulations, all individuals underwent 5-day broad-spectrum antibiotic therapy. No complications of dermatonecrosis have been reported.
Через месяц, после приживления нитей и образования спаек (что устанавливалось под контролем ультразвукового исследования), приступали к испытанию 4-х видов опытных образцов предлагаемого устройства.A month later, after the engraftment of the threads and the formation of adhesions (which was established under the supervision of an ultrasound scan), we started testing 4 types of prototypes of the proposed device.
В качестве основы устройства для отделения кожи лица от подлежащей подкожной клетчатки, во всех случаях использовали устройство, содержащее:As the basis of the device for separating facial skin from the underlying subcutaneous tissue, in all cases, a device was used containing:
i) внешнее устройство дистанционного управления движением имплантируемого устройства, содержащееi) an external device for remote control of the movement of the implantable device containing
датчики световых сигналов, выполненные с возможностью принимать световые сигналы от расположенного под кожей имплантируемого микроустройства,light signal sensors configured to receive light signals from an implantable microdevice located under the skin,
датчики изменений характеристик магнитного поля, испускаемого рабочей частью имплантируемого устройства,sensors of changes in the characteristics of the magnetic field emitted by the working part of the implantable device,
и индукторы электромагнитных сигналов, выполненные с возможностью воздействовать на рабочую часть имплантируемого микроустройства для изменения направления его движения;and electromagnetic signal inductors, configured to act on the working part of the implantable microdevices to change the direction of its movement;
ii) имплантируемое под кожу микроустройство удлиненной формы, содержащее рабочую часть с выдвижным режущим элементом, закрепленным в пазе на передней части микроустройства,ii) an implantable microdevice under the skin of an elongated shape, comprising a working part with a retractable cutting element fixed in a groove on the front of the microdevice,
датчики параметров живых тканей и датчики линейного и углового перемещения имплантируемого микроустройства, расположенные по ходу движения имплантируемого микроустройства - на передне-верхней поверхности рабочей части.sensors of parameters of living tissues and sensors of linear and angular displacement of the implantable microdevice located along the direction of movement of the implantable microdevice - on the front-upper surface of the working part.
При этом использовали подходящие датчики, способные улавливать изменения характеристик магнитного поля, испускаемого рабочей частью имплантируемого микроустройства, и подходящие индукторы электромагнитных сигналов на внешнем устройстве для управления движением имплантируемого микроустройства.They used suitable sensors capable of detecting changes in the characteristics of the magnetic field emitted by the working part of the implantable microdevices, and suitable inductors of electromagnetic signals on an external device to control the movement of the implantable microdevices.
Как и датчики параметров живых тканей, находящихся перед имплантируемым микроустройством, электромагнитные датчики и индукторы сигналов представляли собой приборы, работа которых основана, соответственно, на спектрофотометрическом анализе, флуоресцентной спектроскопии, терагерцовых взаимодействиях.Like the sensors of parameters of living tissues in front of an implantable microdevice, electromagnetic sensors and signal inductors were devices whose operation is based, respectively, on spectrophotometric analysis, fluorescence spectroscopy, and terahertz interactions.
Верхняя часть рабочей части каждого микроустройства была выполнена из магнитного материала, способного изгибаться в соответствии с формой поверхности подлежащих тканей и с возможностью взаимодействия с датчиками изменений параметров магнитного поля устройства дистанционного управления, находящегося извне тела - МАЭ.The upper part of the working part of each microdevice was made of magnetic material capable of bending in accordance with the surface shape of the underlying tissues and with the possibility of interacting with sensors for changing the parameters of the magnetic field of a remote control device located outside the body - MAE.
Нижняя часть рабочей части имплантируемого микроустройства содержала:The lower part of the working part of the implantable microdevices contained:
а) микроэлектропривод с подходящим по размерам источником питания, связанный с датчиками параметров живых тканей и движения посредством микросхемы,a) a microelectric drive with a suitable sized power source associated with sensors of parameters of living tissues and movement through a microcircuit,
б) микроконтроллер функционально посредством микросхем связанный:b) the microcontroller functionally by means of integrated circuits:
с датчиками параметров живых тканей и движения имплантируемого микроустройства,with sensors of parameters of living tissues and the movement of an implantable microdevice,
с магнитоактивным элементом (МАЭ) в верхней части рабочей части имплантируемого микроустройства,with a magnetoactive element (MAE) in the upper part of the working part of the implantable microdevice,
с выдвижным режущим элементом,with retractable cutting element
с микроэлектроприводом.with microelectric drive.
Корпус каждого имплантируемого микроустройства имел высоту, соответственно, от 0,2 до 0,4 мм (подходящую для механического отделения кожи головы от подлежащих тканей).The body of each implantable microdevice had a height of 0.2 to 0.4 mm, respectively (suitable for mechanically separating the scalp from the underlying tissues).
Выдвижные режущие элементы были представлены в микроустройствах, соответственно, дисковым ножом, дисковой пилой и в двух микроустройствах - в виде двух лезвий с возможностью их встречного перемещения.Retractable cutting elements were presented in microdevices, respectively, with a circular knife, circular saw and in two microdevices - in the form of two blades with the possibility of their oncoming movement.
На одном из устройств в передней части была закреплена минивидеокамера, способная передавать информацию на внешнее устройство (дистанционного перемещения) о состоянии лежащих перед имплантируемым микроустройством живых тканей. На остальных трех микроустройствах камеры отсутствовали.On one of the devices in the front part, a mini-video camera was mounted, capable of transmitting information to an external device (remote movement) about the state of living tissues lying in front of the implantable microdevice. There were no cameras on the other three microdevices.
Внешнее устройство в виде средства дистанционного перемещения рабочей части было выполнено в виде внешнего пульта с нажимными элементами управления режущим элементом рабочей части и снабжено магнитным материалом для взаимодействия с МАЭ в рабочей части имплантируемого микроустройства.The external device in the form of means for remote moving the working part was made in the form of an external remote control with push controls for the cutting element of the working part and provided with magnetic material for interaction with MAE in the working part of the implantable microdevice.
Возможным было использование как одного средства дистанционного перемещения имплантируемого микроустройства (один внешний пульт мог использоваться для любого из четырех имплантируемых микроустройств), так и специально созданного пульта в качестве средства дистанционного управления для каждого из имплантируемых микроустройств.It was possible to use either one means of remote movement of the implantable microdevices (one external remote control could be used for any of the four implantable microdevices), or a specially designed remote control as a means of remote control for each of the implantable microdevices.
Один из пультов имел дополнительно средства управления не только режущим элементом рабочей части, но и управления видеокамерой.One of the remotes had additional controls not only for the cutting element of the working part, but also for controlling the video camera.
Два из образцов имплантируемых микроустройств имели в стенке корпуса рабочей части со стороны кожи светодиод в качестве метки для визуального отслеживания перемещения данного микроустройства под кожей.Two of the samples of implantable microdevices had an LED in the wall of the body of the working part on the skin side as a mark for visual tracking the movement of this microdevice under the skin.
Одно из имплантируемых микроустройств имело корпус рабочей части каплевидной формы, и передняя его часть имела большую высоту, чем задняя (0,4 мм против 0,2 мм).One of the implantable microdevices had a drop-shaped working part housing, and its front part had a greater height than the back part (0.4 mm versus 0.2 mm).
Устройства использовались одноразово.Devices were used once.
У одного из имплантируемых устройств источник питания был связан с электроприводом беспроводным соединением и мог крепиться на ногу экспериментальной свиньи посредством ремешка, аналогичного ремешкам, используемым в операционных для крепления на конечностях датчиков сердечно-сосудистой деятельности.In one of the implantable devices, the power source was connected to the electric drive wirelessly and could be mounted on the leg of the experimental pig using a strap similar to the straps used in the operating rooms to attach cardiovascular sensors to the limbs.
Все микроустройства после имплантации работали аналогичным образом, как описано выше. Сбои в работе отсутствовали. Время непосредственно самой операции (от разреза кожи и помещения имплантируемого устройства под кожу до наложения косметических швов после его извлечения) составляло от 10 мин до 15 мин.All microdevices after implantation worked in the same way as described above. There were no malfunctions. The time of the operation itself (from skin incision and placement of the implantable device under the skin to the application of cosmetic sutures after its removal) ranged from 10 minutes to 15 minutes.
Антибиотикотерапию в послеоперационном периоде не проводили.Antibiotic therapy in the postoperative period was not performed.
Под контролем УЗИ у подопытных животных после проведения эксперимента не осталось каких-либо спаек и ранее введенных косметических нитей.Under the control of ultrasound in the experimental animals after the experiment, there were no adhesions and previously introduced cosmetic threads.
Швы у всех животных заживали первичным натяжением, осложнений не наблюдалось. Через месяц после проведения эксперимента под контролем УЗИ установлено отсутствие спаек, что свидетельствует о достигнутом эффекте как атравматичной работы устройства, так и о его эффективности в удалении нежелательных элементов под кожей.Sutures in all animals healed by primary intention, no complications were observed. A month after the experiment, under the control of ultrasound, the absence of adhesions was established, which indicates the achieved effect of both the atraumatic operation of the device and its effectiveness in removing unwanted elements under the skin.
Claims (26)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019138388A RU2714192C1 (en) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | Device for skin separation of face from underlying tissues |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019138388A RU2714192C1 (en) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | Device for skin separation of face from underlying tissues |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2714192C1 true RU2714192C1 (en) | 2020-02-12 |
Family
ID=69625715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019138388A RU2714192C1 (en) | 2019-11-27 | 2019-11-27 | Device for skin separation of face from underlying tissues |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2714192C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080108885A1 (en) * | 1998-08-26 | 2008-05-08 | Sensors For Medicine And Science | Optical-based sensing devices |
RU2344785C1 (en) * | 2007-07-18 | 2009-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Федерального Агентства по здравоохранению и социальному развитию" (ГОУ ВПО БГМУ РОСЗДРАВА) | Method of endoscopic insertion of videocapsule into stomach and duodenum and device for implementation of method |
US8540705B2 (en) * | 2009-03-05 | 2013-09-24 | Syneron Medical Ltd. | Devices and methods for percutaneous energy delivery |
US20150238666A1 (en) * | 2007-10-09 | 2015-08-27 | Ulthera, Inc. | System for tissue dissection and aspiration |
US20160000548A1 (en) * | 2014-07-03 | 2016-01-07 | Elwha Llc | Devices, methods, and systems related to expandable implants |
-
2019
- 2019-11-27 RU RU2019138388A patent/RU2714192C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080108885A1 (en) * | 1998-08-26 | 2008-05-08 | Sensors For Medicine And Science | Optical-based sensing devices |
RU2344785C1 (en) * | 2007-07-18 | 2009-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Федерального Агентства по здравоохранению и социальному развитию" (ГОУ ВПО БГМУ РОСЗДРАВА) | Method of endoscopic insertion of videocapsule into stomach and duodenum and device for implementation of method |
US20150238666A1 (en) * | 2007-10-09 | 2015-08-27 | Ulthera, Inc. | System for tissue dissection and aspiration |
US8540705B2 (en) * | 2009-03-05 | 2013-09-24 | Syneron Medical Ltd. | Devices and methods for percutaneous energy delivery |
US20160000548A1 (en) * | 2014-07-03 | 2016-01-07 | Elwha Llc | Devices, methods, and systems related to expandable implants |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20240091564A1 (en) | Apparatus for generating therapeutic shockwaves and applications of same | |
Genina et al. | Optical clearing of biological tissues: prospects of application in medical diagnostics and phototherapy | |
JP6503302B2 (en) | High-speed pulse electrohydraulic shock wave generator | |
US9259594B2 (en) | Apparatus and methods for deep tissue laser therapy | |
Van der Zee | Measurement and modelling of the optical properties of human tissue in the near infrared | |
US8430104B2 (en) | Method for treatment of microbial infection | |
US20090069741A1 (en) | Methods And Devices For Fractional Ablation Of Tissue For Substance Delivery | |
CN107441628A (en) | For targetting the composition and method of thermal conditioning | |
WO2005079687A2 (en) | Method and device for removing hair | |
JP6817219B2 (en) | Collagen stimulator and method | |
WO1996021938A1 (en) | Video-rate confocal scanning laser microscope | |
RU2714192C1 (en) | Device for skin separation of face from underlying tissues | |
Durmuş et al. | Investigation of the temperature effect of the IPL therapy device on tissue-mimicking material | |
Zafar | Instrumentation of fast widefield photoacoustic microscopy system with high fidelity data enhancement and storage | |
Monaretti et al. | Effect of capacitive radiofrequency on the dermis of the abdominal region | |
Bashkatov et al. | Monte Carlo study of skin optical clearing to enhance light penetration in the tissue: implications for photodynamic therapy of acne vulgaris | |
Jung et al. | Optical coherence tomography for in vitro monitoring of wound healing after laser irradiation | |
AU2016277677B2 (en) | Apparatus for generating therapeutic shockwaves and applications of same | |
AU2015202196B2 (en) | Apparatus for generating therapeutic shockwaves and applications of same | |
Tuchin | Immersion effects in tissues | |
König | history of multiphoton tomography | |
Wiwanitkit | Finite-Difference Time-Domain Method Application in Nanomedicine | |
Wang et al. | Intravital photoacoustic brain stimulation with high-precision | |
Gupta et al. | 20 Biophotonics | |
Yanina et al. | Histological study of subcutaneous fat at NIR laser treatment of the rat skin in vivo |