RU781U1 - Устройство для медико-биологической обработки биологических систем - Google Patents

Abstract

1. Устройство для медико-биологической обработки биологических систем, содержащее блок излучения с системой формирования параметров излучения, включающий импульсный генератор, отличающееся тем, что блок излучения включает в себя один или несколько лазерных излучателей, а система формирования параметров излучения снабжена низкочастотным и высокочастотным делителями частоты, схемой совпадения, блоком коммутации, блоком управления частотой, блоком управления уровнем мощности и блоком формирования импульсов, при этом рабочие входы низкочастотного и высокочастотного делителей частоты подключены к импульсному генератору, управляющие их входы подключены к соответствующим выходам блока управления частотой, а рабочие выходы низкочастотного и высокочастотного делителей частоты через схему совпадения и непосредственно подключены к рабочим входам блока коммутации, управляющий вход которого связан с первым выходом блока управления уровнем мощности, а выход с первым входом блока формирования импульсов, второй вход которого связан с управляющим выходом высокочастотного делителя частоты, причем управляющий выход блока управления частотой подключен к входу блока управления уровнем мощности, второй выход которого связан с вторым управляющим входом высокочастотного делителя частоты.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет постоянный магнит кольцеобразной формы, а лазерный излучатель размещен в цилиндрической камере с осевым отверстием для прохождения светового потока, при этом постоянный магнит закреплен на корпусе цилиндрической камеры соосно ее осевому отверстию, а противостоящая ему нару�

Description

A6I № 5/06

УСТРОЙСТВО ЛЛЯ МЕДИКОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ БИОЛОГИЧЕСКЖ СИСТЕМ

Полезная модель относится к медицинской технике и может быть использована в разлихщых областях медицины для осуществления лазерного и магнитолазерного воздействия на биологические объекты в терапии, хирургии, травмотологии, рефлексотерапии, невралгии, стоматологии, онкологии и др., а также для обработки жидких сред: крови, плазмы и их заменителей, питательных сред и разлихщых медицинских препаратов.

Известно устройство для медикобиологической обработки биологических систем,содержащее блок излучения с системой формирования параметров излучения, включающей импульсный генератор., (см. В.Е.Илларионов Основы лазерной терапии, М., Респект, 1992 г., с. 19-36).

Однако известное устройство для медикобиологической обработки биологических систем не обладает достаточным диапазоном возможных воздействий на биологические системы, не позволяет изменять, варьировать параметры оказываемого воздействия в процессе обработки, осуществлять комбинированное воздействие и, следовательно, не позволяет обеспечить необходимый лечебный эффект при воздействии на организм человека и биологический эффект при воздействии на жидкие среды и препараты.

Использование заявленного в качестве полезной модели устройства для медикобиологической обработки биологических систем обеспечивает широкий диапазон параметров воздействия на биологические системы, позволяет варьировать параметры воздействия в процессе обработки и оказывать комбинированное воздействие

uh

V

№ 2/00

и тем ca№w способствует ускорению процесса лечения и повьшению его эффективности при лечении заболеваний, а при обработке жидких сред и препаратов обеспечивает необходилый биологический эффект.

Эффективность обработки повышается, если при использовании в процессе медикобиологической обработки нескольких лазерных излучателей импульсы их воздействия согласовывают по фазе и частоте. Лазерное излучение, модулированное по частоте, помимо того, что сообщает биологической системе определенную энергию, несет в себе информативное воздействие на клеточном уровне.Лазерное излучение с одинаковыми параметрами (мощность, длина волны и т.д.), но посылаемое на биологический объект с разной частотой следования импульсов оказывает на него различное действие, так как сообщает клеткам различную информацию (по-разному их йрограммирует). Например, эффект биостимуляции, наблюдающийся при частоте 80 Гц, объясняется тем, ггго частота, с которой происходит деление клеток 77,77... Гц. Таким образом, при воздействии на объект импульсами лазерного излучения с частотой 80 Гц происходит как бы программирование клетки на деление и, как следствие, - быстрое заживление ран и т.д.

Эффективность обработки повышается, длительность процесса уменьшается, если одновременно с воздействием лазерным излучением -на объект воздействуют постоянным или переменным магнитным полем и/или ультрафиолетовым излугчением. комбинированное воздействие, лечебный эффект оказываемого воздействия при лечении целого ряда заболеваний и приводит к сокращению сроков лечения.

(

пользовании устройства для медикобиологической обработки биологических систем, содержащего блок излучения с системой формирования параметров излучения, включающей импульсный генератор, в котором блок излучения включает в себя один или несколько лазерных излучателей, а система формирования параметров излучения снабжена низкочастотным.и высокочастотньм делителями частоты, схемой совпа,дения, блоком коммутации, блоком управления частотой, блоком управления уровнем мощности и блоком формирования импульсов, при этом рабочие входы низкочастотного и высокочастотного делителей частоты подключены к импульсному генератору, управляющие их входы подключены к соответствующим выходам блока управления частотой, а рабочие выходы низкочастотного и высокочастотного делителей частоты через схему совпадения и непосредственно подключены к рабочим входам блока коммутации, управляющий вход которого связан с первым выходом блока управления уровнем мощности, а выход - с первым входом блока формирования импульсов, второй вход которого связан с управляющим выходом высокочастотного делителя частоты, причем управляющий выход блока управления частотой подключен ко входу блока управления уровнем мощности, второй выход которого связан со вторым управляющим входом высокочастотного делителя частоты.

Одним из возможных вариантов выполнения устройства является такое, при котором оно имеет повтоянный магнит кольцеобразной формы, а лазерный излучатель размещен в цилиндрической камере с осевым отверстием для прохождения светового потока,при этом постоянный магнит закреплен на корпусе цилиндрической ка,меры соосно ее осевому отверстию, а противостоящая ему наружная стенка камеры оснащена держателем.

цессе лечения обеспечивается тем, что в этом варианте исполнения устройство имеет систему фокусировки светового потока,расположенную между постоянным магнитом и лазерным излучателем, и набор световодов.

При комбинированном воздействии магнитным полем и лазерньм излучением повьшается медикобиологический эффект обработки, повышается эффективность, сокращаются сроки лечения. Такой результат достигается при использовании модификации устройства, которое снабжено постоянньм магнитом, выполненным в виде диска или кольца, а лазерные излучатели, составляющие блок излучения, ориентированы в одном направлении, при Ътом постоянный магнит установлен за лазерными излучателями блока излучения.

Использование в блоке излучения нескольких лазерных излучателей позволяет охватывать в процессе обработки большую поверхность объекта, а также воздействовать на объект лазерным излучением в разных режимах одновременно, например, в непрерывном и импульсном режимах и в различных их временных сочетаниях, последовательности и интенсивности.

Частным случаем реализации устройства указанной модификации является такой, при котором лазерные излучатели блока излучения расположены равномерно в плоскости круга с диаметром, равным диаметру постоянного магнита.

Частными случаями реализации устройства являются такие, при которых постоянный магнит выполнен с радиальной или с осевой намагниченностью.

Более высокой однородностью магнитного поля по сравнению с модификацией устройства, в которой магнит имеет осевую намагниченность, имеет такой вариант его выполнения, при котором постоянный магнит выполнен из соединенных между собой боковыми гранями отдельных секторов с радиальной намагниченностью.

Другой возможной модификацией устройства является такая, при которой постоянный магнит выполнен в виде диска с осевой намагниченностью и соединенных между собой боковыми гранями секторов с радиальной намагниченностью, по дугам своих меньших оснований сопряженных с образующей поверхностью диска, что обеспечивает создание более сильного магнитного поля.

Удобство пользования устройством повьша.ется, если корпус лазерного излучателя оснащен держателем.

Держатель может быть выполнен полым, в этом случае он может быть использован для подвода внешних коммуникаций (токоподвода) устройства.

Лечебный эффект ряда заболеваний усиливается, сроки их лечения сокращаются при комбинированном лазерном и/или магнитолазерном облучении объектов в сочетании с воздействием на объект ультрафиолетовым излучением. Для обеспечения этого результата устройство снабжается источником ультрафиолетового излучения.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами.

На фиг, 1,2,3,4,5 приведены различные модификации устройства для медикобиологической обработки биологических систем.

На фиг. б - блок-схема системы формирования параметров излучения .

На фиг, 7,8 приведены тактограммы, поясняющие работу системы формирования параметров излучения.

Устройство для медикобиологической обработки биологических систем включает блок излучения, который может быть выполнен в виде одного или нескольких - лазерных излучателей I, При использовании в блоке излучения нескольких лазерных излучателей I последние группируются в матрицы (фиг. 1,2,5), создающие суммарйое лазерное излучение.

Матрица может содержать от 10 до 30 лазерных излучателей I, которые ориентированы в направлении обрабатываемого объекта.

Обрабатываемые объекты могут находиться в статическом положении, например, при лечении заболеваний людей или животных, когда блок излучения позиционируется относительно какого-либо их органа, при обработке жидких сред или препаратов, например, крови, размещенной в сосуде 2 (фиг.1) для сбора донорской крови, подлежащей консервации.

Обрабатываемые объекты могут находиться в движении (см. фиг.2), когда обрабатываемая жидкая среда прокачивается ч:ерез зону обработки, которая осуществляется в плоской кювете 3.Система 4 (см. фиг.1) формирования параметров излучения обеспечивает необходимый характер воздействия на объект, устанавливая и варьируя параметры лазерного излучения, выбирая режим воздействия, согласовывая по фазе и частоте импульсы воздействия лазерным излучением.

Дополнительно к лазерному излучению объект может подвергаться воздействию магнитным полем, которое создается посредством постоянного магнита 5, который может быть выполнен в виде диска или кольца (фиг. 1,2,5) или иметь только кольцеобразную форму (фиг. 3 и 4). Форма постоянного магнита 5 определяется конструктивньми особенностями лазерного излучателя.

Постоянные магниты 5 являются сменными. Сменой постоянных магнитов 5 можно изменять интенсивность воздействия на объект магнитным полем, биологический и медицинский эффект от воздействия магнитным полем различен при изменении полярности магнита.

Дополнительно к лазерному и к магнитолазерному воздействию объект может быть подвергнут воздействию ультрафиолетовым излучением, которое может осуществляться с помощью излучателя 6 ультрафиолетового излучения (фиг.2).

Лазерные излучатели I размещаются в корпусах 7 из немагнитного материала.

В одной из возможных модификаций устройства корпус 7 выполнен в виде цилиццрической камеры (фиг. 3,4), имеющей осевое отверстие 8 для прохоадения светового потока лазерного излучения.

Постоянный магнит 5 кольцеобразной формы закреплен на корпусе цилиндрической камеры соосно осевому отверстию камеры.Противоположная осевому отверстию 8 наружная стенка камеры оснащена держателем 9.

При использовании в процессе обработки световодов (на чертежах не показаны) устройство оснащается оптической системой 10 фокусировки светового потока, располагаемой между постоянным магнитом 5 и лазерным излучателем I (фиг.4).

Система 4 формирования параметров излучения включает (фиг.6) импульсный генератор 10, подключенный к рабочим входам низкочастотного делителя II частоты и высокочастотного делителя 12 частоты. Управляющие входы делителей II и 12 частоты подключены к выходам блока 13 управления частотой, а рабочие выходы делителей II и 12 частоты подключены ко входам схемы совпадения 14 и к рабочим входам блока 15 коммутации. Выход схемы совпадения 14 подключен к третьему рабочему входу блока 15 коммутации, управляющий вход которого связан с первым выходом блока 16 управления уровнем мощности. Выход блока 15 коммутации связан с первым входом блока 17 формирования импульсов, второй вход которого подключен к управляющему выходу высокочастотного делителя 12 частоты. Выход блока 13 управления частотой подключен ко входу блока 16 управления уровнем мощности, второй выход которого подключен ко второму управляющему входу высокочастотного делителя 12 частоты, выходы блока 17 формирования импульсов подключены к блокам излучения.

Устройство для медикобиологической обработки биологических систем функционирует следующим образом.

Подлежащий обработке объект размещается (фигЛ) или подается (фиг.2) в зону облучения. При медицинской обработке (лечении) человека устройство позиционируется относительно обрабатываемых органов или участков тела (фиг. 3 и 5), а в случаях воздействия на труднодоступные, в том числе внутренние органы, доступ к ним и воздействие осуществляется с использованием световодов (фиг.4).

После этого на объект воздействуют лазерным излучением с заданными параметрами, которые определяются исходя из характера заболевания, рекомендаций по лечению, особенностей обрабатываемой среды, препарата и т.д.

Воздействие лазерным излучением осуществляют посредством одного (фиг. 3,4) или нескольких (фиг. 1,2,5) лазерных излучателей I.

Воздействие на объект осуществляют непрерывно или в импульсном режиме с длительностью импульсов от 50 до 100 не.

При использовании нескольких лазерных излзгчателей I воздействие на объект может осуществляться одновременно в непрерывном и импульсном режимах.

Воздействие магнитным полем посредством постоянных магнитов 5 и/или ультрафиолетовым излучением посредством источника б ультрафиолетового излучения может производиться одновременно с лазерным облучением или в различной последовательности.

Задание и изменение параметров лазерного излучения, согласование фазы и частоты импульсного воздействия осуществляется посредством системы 4 формирования параметров излучения.

Функционирование системы 4 формирования параметров излучения происходит следующим образом.

НЫЙ II и высокочастотный 12 делители частоты с различными Кт и Kg соответственно коэффициентами деления. Полученные в результате деления различные по частоте сигналы с выходов делителей П и 12 частоты подаются на входы схемы совпадения 14 и на входы блока 15 коммутации. Сигнал с выхода схемы совпадения 14 подается на третий рабочий вход блока 15 коммутации, который подключает один из указанных трех сигналов к блоку 17 формирования импульсов по комавде, постзшающей от блока 16 управления уровнем мощности.

Значения Кт и Кр коэффициентов деления для делителей II и

jL

12частоты устанавливаются блоком. 13 управления частотой. Соответствующая информация с блока 13 управления частотой подается также и на блок 16 управления уровнем мощности, который в свою очередь может .корректировать значение К и тем самым влиять на частоту сигнала на выходе высокочастотного делителя 12 частоты.

Приоритет в управлении коэффициентом деления К имеет блок

13управления частотой, когда на выходе блока 15 коммутации необходимо получить последовательность одиночных высокочастотных импульсов. При этом на вход блока 17 формирования импульсов блок 15 коммутации подает сигнал с выхода высокочастотного делителя 12 частоты (точка В на фиг,б). Приоритет в управлении коэффициентом деления К имеет блок 16 управления уровнем мощности, когда на вход блока 17 формирования импульсов необходимо подать (через блок 15 коммутации)сигнал со схемы 14 совпадения,

В исходном состоянии по сигналу с блока 16 управления уровнем мощности блок 15 коммутации подает на вход блока 17 формирования мощности сигнал с выхода низкочастотного делителя II частоты. При этом низкочастотные импульсы следуют с частотой

-/3-

Значение коэффициента деления Кт устанавливается посредством блока 13 управления частотой, исходя из требуемого значения частоты лазерного излучения, создаваемого блоками I излучения, с учетом возможных предельных значений, устанавливаемых для низкочастотного делителя II частоты (например, от О до 1500 Гц). Если необходимая частота лежит выше этого предела, то ее устанавливают с помощью блока 13 управления частотой, изменяя коэффициент деления К высокочастотного делителя 12 частоты.

При этом блок 15 коммутации отключает от входа блока 17 формирования импульсов выход низкочастотного делителя II частоты, и подключает к блоку 17 формирования импульсов соответствующий выход высокочастотного делителя 12 частоты. Таким образом с помощью блока 13 управления частотой можно установить нужную частоту следования одиночных импульсов в диапазоне О -f 100000 Гц.

Так, например, блоком 13 управления частотой установлена искомая частота 100 Гц, которая и поступает на вход блока 17 формирования импульсов. В этом случае на выходах блоков I излучения будут получены одиночные импульсы оптического, излучения с частотой 100 Гц. Для импульсных лазеров, имеющих довольно высокую Ю-гЗО Вт в Импульсе и фиксированную длительность импульса излучения 70т150 не, средняя мощность будет составлять 0,08I м ВТ, что недостаточно для большинства случаев обработки биосистем лазерным излучением. При повышении средней мощности за счет увеличения импульсной мощности происходит цовреждение биосистемы на клеточном уровне (разрыв клеток и т.д.). Повышение средней мощности за счет увеличения длительности и;мпульса также не представляется возможным, так как это приводит к выходу из строя лазерных излучателей I.

fc

. :ю

тоту на выходе высокочастотного 12 делителя), в широких пределах регулировать среднюю мощность (в рассматриваемом случае от 0, м ВТ до 40460 м вт).

Для получения пакетов импульсов с помощью блока 16 управления уровнем мощности изменяют коэффициент деления Kg.

Одновременно блок 15 коммутации переключает вход блока 17 формирования импульсов, соединяя его с выходом схемы 14 совпадения (точкой С фиг.6). При этом..на входе блока 17 формирования импульсов появляются пакеты импульсов с частотой 100 Гц, а частота следования импульсов в пакетах может изменяться в пределах от 400 Гц до 100000 Гц. Блоком 16 управления уровнем мощности устанавливается требуемое для. этого значение К.

Таким образом,на первый вход блока 17 формирования импульсов подается либо последовательность одиночных импульсов, либо пакетов импульсов.

На первом его выходе по фронту пришедшего импульса формируются импульсы постоянной длительности ЗОО-гбОО не и постоянной амплитуды для запуска лазерных излучателей I блока излучения в импульсном режиме. На втором выходе из поступающих импульсов по фронту формируются импульсы, по форме представляющие собой меа,ццр. Этот выход используется для запуска лазерных излучателей I в непрерывном режиме излучения. Причем амплитуда выходных импульсов является пропорциональной мощности излучения. Величина амплитуды прямо пропорциональна частоте на выходе высокочастотного 12 делителя частоты.

Таким образом, при увеличении частоты на выходе высокочастотного 12 делителя частоты вместе с ростом средней мощности импульсного излучения происходит рост средней мощности (мощности непрерывного излучения) лазерных излучателей I блока излучения, работающих в непрерывном режиме, запускающихся по второму

выходу блока 17 формирования импульсов. В частном случае реализации настощего изобретения делители частоты II и 12 могут представлять собой цифровые счетчики, которые обеспечивают деление входной частоты на задаваемый коэффициент деления. При этом частота на выходе делителя f

Так, например, задавая коэффициент деления К, в общем случае, из фиксированной частоты, поступающей от импульсного 10 генератора (100000 Гц), можно получить на выходе делителей П и 12 .частоты сигналы с различной частотой в диапазоне от О до 100000 Гц. Низкочастотный делитель II частоты работает в диапазоне 041500 Гц. Высокочастотный делитель 12 частоты обеспечивает выходной сигнал с более высокой частотой до 100000 Гц.

Делители частоты П и 12 могут работать как поочередно, вырабатывая одиночные импульсы в диапазоне частот от десятых долей герца до сотен килогерц, так и совместно. В последнем случае лазерное излучение модулировано двзшя частотами: низкой и высокой, именно это и приводит к формированию пакета импульсов различной плотности.

Если низкую частоту, например 80 Гц, на которой наблюдается ярко выраженный эффект биостимуляции, заживления ран и т.д., зафиксировать, а высокую частоту изменять в пределах 400 Гц 50000 Гц, то можно не только регулировать в пжроких пределах

среднюю мощность излучения и менять информационный код воздействия на биосистему, но и получить дополнительно эффекты обезболивания на частотах 1500 Гц, ЗООО-бООО Гц, 24000 Гц, 30000 Гц.

В блоках излу чения могут использоваться различные полупроводниковые лазерные излучатели с длиной волны 0,67 мкм - 1,331мкм, матричные или одинохюые, работающие в непрерывном или импульсном режиме с длительностью от 50 не -f 1000 не для импульсных излучателей до нескольких секунд для непрерывных излучателей, мощно i(}

f

IS

стью от единиц милливатт до сотен ватт в импульсе.

Работа устройства поясняется тактограммами фиг. 7 и. 8, которые иллюстрируют характер и последовательность формируемых системой 4 сигналов и, следовательно, характер воздействия лазерным излучением на биологические системы.

Значения коэффициентов Kj и К деления устанавливаются для низкочастотного II и высокочастотного 12 делителей частоты, исходя из соотношения

- , 4,- где KJ и Кр - целые числа.

К i : с

Ниже приведены возможные примеры использования заявленных полезных моделей.

Пример I. Использование полезных моделей возможно в условиях скорой помощи, когда необходимо быстро улучшить состояние больного: снять боли, нормализовать давление и т.д., при самых различных травмах и заболеваниях. Причем какое именно воздействие будет наиболее эффективно зависит от конкретного случая. В одних случаях нужно воздействовать непрерывным излучением с определенной длишой волны, в других - наиболее эффективно излучение импульсного лазера на высокой частоте в сочетании с южньм полюсом магнита, в третьих - необходимо обработать излучением большую площадь и лучше всего использовать блоки излучения с матрицами из нескольких десятков лазерных блоков излучения, в четвертых - достаточно воздействовать на биологически активные точки или провести внутривенное облучение крови. Дополнительное удобство работы обусловлено также тем, что весь аппарат вместе с блоками излучения и магнитными насадками помещается в стандартной автомобильной аптемке.

обработки донорской крови перед консервированием с целью удлиннения сроков хранения крови. За счет того, что могут одновременно работать несколько лазерных излучателей достигается высокая производительность устройства.

Claims (10)

1. Устройство для медико-биологической обработки биологических систем, содержащее блок излучения с системой формирования параметров излучения, включающий импульсный генератор, отличающееся тем, что блок излучения включает в себя один или несколько лазерных излучателей, а система формирования параметров излучения снабжена низкочастотным и высокочастотным делителями частоты, схемой совпадения, блоком коммутации, блоком управления частотой, блоком управления уровнем мощности и блоком формирования импульсов, при этом рабочие входы низкочастотного и высокочастотного делителей частоты подключены к импульсному генератору, управляющие их входы подключены к соответствующим выходам блока управления частотой, а рабочие выходы низкочастотного и высокочастотного делителей частоты через схему совпадения и непосредственно подключены к рабочим входам блока коммутации, управляющий вход которого связан с первым выходом блока управления уровнем мощности, а выход с первым входом блока формирования импульсов, второй вход которого связан с управляющим выходом высокочастотного делителя частоты, причем управляющий выход блока управления частотой подключен к входу блока управления уровнем мощности, второй выход которого связан с вторым управляющим входом высокочастотного делителя частоты.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет постоянный магнит кольцеобразной формы, а лазерный излучатель размещен в цилиндрической камере с осевым отверстием для прохождения светового потока, при этом постоянный магнит закреплен на корпусе цилиндрической камеры соосно ее осевому отверстию, а противостоящая ему наружная стенка камеры оснащена держателем.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно имеет систему фокусировки светового потока, расположенную между постоянным магнитом и лазерным излучателем, и набор световодов.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено постоянным магнитом, выполненным в виде диска или кольца, а лазерные излучатели, составляющие блок излучения, ориентированы в одном направлении, при этом постоянный магнит установлен за лазерными излучателями блока излучения.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что лазерные излучатели блока излучения расположены равномерно в плоскости круга с диаметром, равным диаметру постоянного магнита.

6. Устройство по п.2 или 4, отличающееся тем, что постоянный магнит выполнен с радиальной или с осевой намагниченностью.

7. Устройство по п.2 или 4, отличающееся тем, что постоянный магнит выполнен из соединенных между собой боковыми гранями отдельных секторов с радиальной намагниченностью.

8. Устройство по пп.4 и 5, отличающееся тем, что постоянный магнит выполнен в виде диска с осевой намагниченностью и соединенных между собой боковыми гранями секторов с радиальной намагниченностью, по дугам своих меньших оснований сопряженных с образующей поверхностью диска.

9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что корпус лазерного излучателя оснащен держателем.

10. Устройство но пп.1 и 4, отличающееся тем, что оно имеет источник ультрафиолетового излучения.