Апарат лазерної хірургії

Реферат: UA 75626 U UA 75626 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до медицини, зокрема до лазерної хірургії, і може бути використана як в загальній хірургії, ортопедії і травматології, нейрохірургії, так і в неврології, гінекології, оториноларингології, офтальмології, стоматології, дерматології, естетичній медицині. Принцип дії заснований на здатності квантової енергії лазера руйнувати патологічні структури біологічної тканини, що дозволяє використовувати пристрій, що заявляється, як у випадках неаблятивної (неруйнуючої) дії: лазерної гіпертермії, фотодинамічної терапії деяких ракових захворювань шкіри, підшкірної клітковини і слизистих оболонок, так і при аблятивній (руйнівній) дії на біологічну тканину: лазерній коагуляції, вапоризації. Пристрій, що заявляється, може застосовуватися також у випадках терапевтичної дії при лікуванні опорного рухового апарата (артрити, артроз, підошовний тендиніт, шпора п'яти, остеохондроз хребта). Відомій «Медичний лазерний пристрій» (Патент Україні № 28767, МПК-6 А61В18/20, H01S3/02, БВ-6-2002 p.), який містить розрядну трубку, встановлену усередині обмежувального кожуха, систему повітряного охолодження із засобом прокачування повітря, причому засіб прокачування повітря виконаний принаймні з двох вентиляторів, один з яких встановлено уздовж осі розрядної трубки, а другий - у верхній частині обмежувального кожуха, система повітряного охолодження містить датчик температури, встановлений усередині обмежувального кожуха, блок регулювання продуктивності засобу прокачування, що містить задатчик температури, модуль контролю температури, модуль гальванічної розв'язки, модуль сигнальний, модуль регулювання числа обертів вентилятора, модуля живлення, вихід задатчика температури з'єднаний з входом модуля контролю температури, вихід якого з'єднаний з входом модуля гальванічної розв'язки, перший вихід якого з'єднаний з модулем сигнальним, а другий вихід - з входом модуля регулювання числа обертів вентилятора, другий вхід якого з'єднаний з виходом модуля живлення, вихід модуля регулювання числа обертів вентилятора з'єднаний з входом вентилятора, другий вихід модуля живлення з'єднаний з третім входом модуля контролю температури і іншим входом модуля гальванічної розв'язки, четвертий вихід модуля живлення з'єднаний із входом датчика температури і входом задатчика температури. Недоліком відомого пристрою є його конструктивна складність, що знижує надійність пристрою. Відомій «Пристрій для розсікання тканин» (Патент Україні № 28767, МПК-6 А61В18/20, H01S3/02, БВ-6-2002 p.), що включає джерело лазерного випромінювання, розміщений в корпусі світлопровід, знімний наконечник і затиск хірургічний для біотканини, містить дві шарнірно сполучені бранші, що перехрещуються, з рукоятками, кремальєрний замок і затискні губки, верхня з яких має крізний подовжній паз, а нижня забезпечена виступом, при цьому пристрій забезпечений повзуном з приводом, а повзун виконаний з крізним подовжнім пазом і встановлений на верхній затискній губці з можливістю подовжнього переміщення, причому привід повзуна складається з електродвигуна і вала-шестірні, що взаємодіє із зубчатою рейкою, виконаною на бічній поверхні верхньої затискної губки, пов'язаної з електродвигуном приводу і із знімним наконечником, крім того, пристрій забезпечений об'єктивом і фотоелементом, при цьому об'єктив жорстко пов'язаний з корпусом світлопроводу. Недоліком відомого пристрою є його конструктивна складність, що знижує надійність пристрою. Найбільш близьким по технічній суті і технічному результату, що досягається, і вибраним як прототип є «Лазерний медичний пристрій «Кристал» (Патент Російської Федерації № 2110874, МПК-7 A61N5/06, А61В18/22, опубл. 20.08.2001 p., торгова марка «Лазерний діодний хірургічний апарат «ЛАХТА-МИЛОН» http://www.milon.ru/index.phtml?id=9), що містить блок живлення, сполучений з мікропроцесорним блоком управління, до якого підключений оптичний блок, що включає напівпровідникові лазерні джерела, випромінюючі у видимій і інфрачервоній областях спектра, світлопроводи від яких, що є складовими оптичного вузла юстирування волоконнооптичного перетворювача, зведені в одне волокно, виконане у вигляді щільного циліндра з полірованим дистальним торцем, виходом підключеного до змінного волоконно-оптичного інструмента, що має світлопровід діаметром 200 - 400 мкм, при цьому потужність напівпровідникових лазерних джерел, випромінюючих у видимій області, не перевищує 5 Вт, а потужність напівпровідникових лазерних джерел, випромінюючих в інфрачервоній області в діапазоні 780 - 950 нм і 960 - 1060 нм, не перевищує 25 Вт. Недоліком прототипу є його конструктивна складність, що знижує надійність пристрою і збільшує вартість виробу. 1 UA 75626 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Задачею корисної моделі є розробка простого і компактного апарата лазерної хірургії з досягненням технічного результату - спрощення пристрою і зниження його вартості при збереженні функціональності, а також підвищення ергономічності і простоти експлуатації. Поставлена задача вирішується тим, що в «Апараті лазерної хірургії», який включає лазерний випромінювач, оптичний блок, мікропроцесорний блок управління з ключем блокування пристрою і блок живлення, лазерний випромінювач, оптичний блок і блок управління розташовані в маніпуляторі, який сполучений гнучким дротом з блоком живлення, крім того, апарат містить пристрій примусової вентиляції, встановлений в задній частині маніпулятора, а корпус маніпулятора забезпечений ребристим радіатором, при цьому пристрій виконаний з можливістю підключення оптичної насадки-світлопроводу або гнучкого світлопроводу з коліміруючим перехідником, а блок управління оснащений двома кнопками і світловим і звуковим індикаторами, крім того, блок управління виконаний на мікроконтролері, наприклад сімейства Ріс16ххх, за принципом генератора з широтно-імпульсною модуляцією площі імпульсу, при цьому блок управління має «пам'ять» попереднього режиму роботи, який автоматично встановлюється при новому включенні пристрою, лазерний випромінювач виконаний на базі лазерних діодів, з довжиною хвилі лазерного випромінювання - 808 нм (445 нм і 650 нм), а схемотехніка пристрою виконана з можливістю адаптації до будь-якої з вказаних довжин хвиль випромінювання, при цьому діапазон потужності випромінювання складає 1 - 15 Вт, частота імпульсів «безперервного» випромінювання - 5 кГц, частота модулюючих імпульсів рівна 10 Гц, схемотехніка пристрою забезпечує 13 режимів установки, 10 з яких є ступенями регулювання вихідної потужності, а останні 3 - це тимчасові параметри випромінювання в режимі модуляції, які дорівнюють 5-10-15 сек., управління установкою режимів потужності і режиму випромінювання здійснюється однією кнопкою, режими роботи пристрою, в т.ч. і сигналізація наявності випромінювання лазера, відображаються на 7-сегментному світлодіодному індикаторі, вибір режимів і робота пристрою супроводжується звуковим сигналом, пристрій примусової вентиляції виконаний у вигляді малопотужного кулера. Суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, співпадаючими з прототипом, є наступні ознаки: - лазерний випромінювач; - оптичний блок; - мікропроцесорний блок управління з ключем блокування пристрою; - блок живлення. Відмітними від прототипу суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, є наступні ознаки: - лазерний випромінювач, оптичний блок і блок управління розташовані в маніпуляторі; - маніпулятор сполучений гнучким дротом з блоком живлення; - апарат містить пристрій примусової вентиляції, встановлений в задній частині маніпулятора; - корпус маніпулятора забезпечений ребристим радіатором; - пристрій виконаний з можливістю підключення оптичної насадки-світлопроводу або гнучкого світлопроводу з коліміруючим перехідником; - блок управління оснащений двома кнопками і світловим і звуковим індикаторами. Приватними відмітними від прототипу суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, є наступні ознаки: - блок управління виконаний на мікроконтролері, наприклад сімейства Ріс16ххх, за принципом генератора з широтно-імпульсною модуляцією площі імпульсу, при цьому блок управління має «пам'ять» попереднього режиму роботи, який автоматично встановлюється при новому включенні пристрою; - лазерний випромінювач виконаний на базі лазерних діодів, з довжиною хвилі лазерного випромінювання - 808 нм (445 нм і 650 нм), а схемотехніка пристрою виконана з можливістю адаптації до будь-якої з вказаних довжин хвиль випромінювання, при цьому діапазон потужності випромінювання складає 1 - 15 Вт (залежно від вживаного лазерного діода); - частота імпульсів «безперервного» випромінювання - 5 кГц; - частота модулюючих імпульсів рівна 10 Гц; - схемотехніка пристрою забезпечує 13 режимів установки, 10 з яких є ступенями регулювання вихідної потужності, а останні 3 - це фіксовані за часом в режимі модуляції, і рівні 5 - 10 і 15 сек.; - управління установкою режимів потужності і тимчасових модульованих режимів випромінювання здійснюється однією кнопкою; - режими роботи пристрою, в т.ч. і сигналізація наявності випромінювання лазера, відображаються на 7-сегментному світлодіодному індикаторі; 2 UA 75626 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - вибір режимів і робота пристрою супроводжуються звуковим сигналом; - пристрій примусової вентиляції виконаний у вигляді малопотужного кулера. Відомо, що для цілей хірургії промінь лазера має бути достатньо могутнім, щоб нагрівати біотканину вище за температуру 50 - 70 °C, що приводить до її коагуляції, розтину або випаровування. У лазерній хірургії потужність лазерного випромінювання може дорівнювати від одиниць до сотень Вт, наприклад: - лазери, що коагулюють, - 1-5 Вт; - випарювальні і неглибоко ріжучі лазери - 5-20 Вт; - глибоко ріжучі лазери - 20-100 Вт. Крім того, хірургічні лазери залежно від типу активного середовища підрозділяють на безперервні і імпульсні, при цьому, слід враховувати, що ділення лазерів по потужності є в значній мірі умовним, оскільки довжина хвилі випромінювання і режим роботи дуже сильно впливають на вимоги по вихідній потужності хірургічних лазерів. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом існує наступний. Дійсно, досягнення технічного результату - спрощення пристрою і зниження його вартості при збереженні функціональності, а також підвищення ергономічності і простоти експлуатації неможливо за відсутності будь-якої з суттєвих ознак, вказаних в першому пункті формули корисної моделі. Наприклад: - якщо лазерний випромінювач, оптичний блок і блок управління розташовані в маніпуляторі, то це дозволяє ергономічно, не відволікаючись на програмування (як це має місце при «настільному» виконанні), проводити установку параметрів роботи «однією рукою»; - якщо маніпулятор сполучений гнучким дротом з блоком живлення, то блок живлення може бути встановлений в будь-якому зручному місці на значній відстані від маніпулятора; - якщо апарат містить пристрій примусової вентиляції, встановлений в задній частині маніпулятора, то окрім основної функції охолоджування, кулер також служить для відсмоктування диму, що утворюється при аблятивних процедурах, покращуючи огляд операційного поля; - якщо корпус маніпулятора забезпечений ребристим радіатором, то поліпшуються умови конвекційного охолоджування лазерного випромінювача; - якщо пристрій, що заявляється, виконаний з можливістю підключення оптичної насадкисвітлопроводу або гнучкого світлопроводу з коліміруючим перехідником, то це дозволяє при необхідності виконувати операції із застосуванням термінальних змінних світлопроводів; - якщо блок управління оснащений всього двома кнопками і світловим і звуковим індикаторами, то це покращує ергономіку роботи з пристроєм і оперативність його управління. У хірургічному лазері режими з таймером (5, 10 і 15 сек. з 100-мілісекундною тривалістю) застосовуються, зокрема, при необхідності гіпертермії (прогрівання) патологічної тканини до температури 60 - 80 °C. Це приводить до денатурації білка патологічної тканини з подальшим відторгненням. Цю маніпуляцію виконують за допомогою циліндрового світлопроводу з площею розфокусованого променя на контактному торці 0,6 см. Такий спосіб дії дозволяє прогрівати тканину до базального шару, зводячи до мінімуму можливість утворення грубого рубця. Проведений заявником аналіз рівня техніки, що включає пошук за патентними і науковотехнічними джерелами інформації, з виявленням джерел, що містять інформацію про аналоги технічного рішення, що заявляється, дозволяє встановити, що заявником не виявлені аналоги, ідентичні технічному рішенню, що заявляється. Тому можна стверджувати, що корисна модель, що заявляється, відповідає умові охороноздатності за критерієм «новизна». Крім того, корисна модель промислово застосовна, оскільки технічне рішення, що заявляється, дозволяє використовувати його при розробці і виготовленні хірургічних лазерних апаратів. Можливість здійснення корисної моделі, що заявляється, підтверджується описом його практичної реалізації, що приводиться нижче, і ілюструється кресленнями На фіг. 1 показаний зовнішній вигляд першого варіанта корпусу пристрою; на фіг. 2 - те ж, вигляд спереду; на фіг. 3 показана блок-схема пристрою; на фіг. 4 показаний зовнішній вигляд другого варіанта корпусу пристрою; на фіг. 5 показаний зовнішній вигляд третього варіанта корпусу пристрою. Слід зазначити, що у всіх трьох варіантах корпусу пристрою, його схемотехніка і відмітні від прототипу суттєві ознаки залишаються однаковими. 3 UA 75626 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Заявлений апарат лазерної хірургії 1 включає лазерний випромінювач (умовно не показаний), оптичний блок 2, мікропроцесорний блок управління (умовно не показаний) з ключем блокування пристрою і блок живлення (умовно не показані). При цьому лазерний випромінювач, оптичний блок 2 і блок управління розташовані в маніпуляторі 3, який сполучений гнучким дротом (умовно не показаний) з блоком живлення. Апарат 1 містить пристрій примусової вентиляції 4, встановлений в задній частині маніпулятора 3. Корпус 5 маніпулятора 3 забезпечений ребристим радіатором 6. Апарат 1 виконаний з можливістю підключення оптичної насадки-світлопроводу або гнучкого світлопроводу з коліміруючим перехідником (умовно не показані). Блок управління апарата 1 оснащений двома кнопками (кнопкою «Пуск» 7 і кнопкою вибору режиму потужності 8), світловими індикаторами (індикатор роботи пристрою 9, індикатор живлення 10 і дисплей вибраного режиму потужності 11) і звуковим індикатором (умовно не показаний). Блок управління виконаний на мікроконтролері, наприклад сімейства Ріс16ххх, за принципом генератора з широтно-імпульсною модуляцією площі імпульсу, при цьому блок управління має «пам'ять» попереднього режиму роботи, який автоматично встановлюється при новому включенні пристрою. Лазерний випромінювач виконаний на базі лазерних діодів, з довжиною хвилі лазерного випромінювання - 808 нм (445 нм і 650 нм), а схемотехніка пристрою виконана з можливістю адаптації до будь-якої з вказаних довжин хвиль випромінювання, при цьому діапазон потужності випромінювання складає 1 - 15 Вт. Частота імпульсів безперервного випромінювання дорівнює 5 кГц, а частота модулюючих імпульсів рівна 10 Гц. Схемотехніка пристрою, що заявляється, забезпечує 13-ть режимів установки, 10-ть з яких є ступенями регулювання вихідної потужності, а три, що залишилися, - це модульовані 10 Гц і фіксовані за часом: 5, 10 і 15 сек. Управління установкою режимів потужності і режиму випромінювання здійснюється однією кнопкою - кнопкою вибору режиму потужності 8. Режими роботи пристрою, в т.ч. і сигналізація наявності випромінювання лазера, відображаються на 7-сегментному світлодіодному індикаторі - дисплеї вибраного режиму потужності 11. Вибір режимів і робота пристрою супроводжуються звуковим сигналом. Пристрій примусової вентиляції 4 виконано у вигляді малопотужного кулера. Апарат лазерної хірургії, що заявляється, також може бути конструктивно виконаний у вигляді циліндра для утримання його як олівця (ручки, писального пера) і у вигляді мініманіпулятора-«пістолета». Технічні параметри даних конструкцій корпусів аналогічні основній моделі, що заявляється, за винятком потужності випромінювання, яка складає 3 Вт. Оптична блок 2 апарати 1 представляє коліміруючий об'єктив - триплет фірми Aixiz з можливістю адаптації світлопроводу з коліміруючим перехідником (умовно не показані). Основні технічні параметри апарата лазерної хірургії: - довжина хвилі лазерного випромінювання - 808 нм (445 нм і 650 нм); - частота імпульсів безперервного випромінювання - 5 кГц; - частота модулюючих імпульсів 10 кГц; - ступенів регулювання вихідної потужності - 10; - час випромінювання в режимі модуляції: 5-10-15 сек. - потужність випромінювання 7 Вт; - управління установкою режимів потужності і режиму випромінювання здійснюється однією кнопкою; - режими відображаються на 7-сегментному світлодіодному індикаторі; - вибір режимів і робота апарата супроводжуються звуковим сигналом; - є ключ блокування апарата; - вага апарата (ручка-маніпулятор) - 180 г. - живлення апарата здійснюється від готового блока живлення фірми Mean Well, модель SI00-7,5, споживана потужність 50 Вт, вага блока живлення 700 грам. Схемотехніка хірургічного лазерного апарата 1. Побудований на базі одного корпуса контролера сімейства Ріс16ххх за принципом генератора з ШІМ (широтно-імпульсною модуляцією) площі імпульсу. 2. Має 10 ступенів рівня потужності, вибираються однією кнопкою. 4 UA 75626 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 3. При натиску кнопки 8 далі включається 1-й режим імпульсно-модульований з параметрами: тривалість імпульсу 100 мсек, частота 10 Гц. Відображається сегмент «D». Даний режим працює 5 сек. При подальшому натисненні кнопки 8 включається сегмент «D і G». Час роботи даного режиму 10 секунд. У подальшому режимі світяться сегменти «A, G і D». Час роботи цього режиму 15 сек. Вихід на номінальний струм накачування - «плавний», за 100 мілісекунд. Є функція пам'яті, тобто, після виключення живлення апарата зберігається останній виставлений режим, який при новому включенні «пропонує» роботу з себе. Зберігатися він може скільки завгодно. Це корисно в тих випадках, коли доводиться працювати на даному режимі з однорідними біологічними тканинами. Варіанти конструкцій корпусів апаратів (див. мал. 1, 4 та 5) у зв'язку із застосованою схемотехнікою є наймініатюрнішими, а головне - ергономічні в групі виробів INTERNATIONAL STANDART ІЕС 60825-1. Належать до класу 4. Варіанти конструкцій корпусів також дозволяють використовувати природну конвекційну (або вбудованим кулером) можливість охолоджування, яка досить при короткочасному або нетривалому тимчасовому режимах роботи. Крім того, конструкції радіаторів дозволяють адаптувати лазерні діоди конструктивного виконання: ТО-56, ТО-18, ТО-3. Представлені варіанти корпусів на фіг. 1, 4 і 5 призначені для роботи з вищепереліченими лазерними діодами: - ТО-56 - інфрачервоний лазерний діод (808 нм, і 980 нм) з потужністю випромінювання відповідно 7 Вт і 5 Вт; - ТО-18 - червоний лазерний діод (650 нм) з потужність випромінювання 3 Вт; - ТО-3 - синій лазерний діод (445 нм) з потужністю випромінювання 1,5 Вт і 1 Вт. Загальні особливості для обох конструкцій: 1. Схемотехніка на програмованому мікроконтролері з мінімальною кількістю навісних елементів, що забезпечує високу надійність і безвідмовність. 2. Просте управління, всього двома кнопками. 3. Плавний пуск. 4. Застосування лазерних випромінювачів з довготривалим терміном експлуатації (5000 10000 годин), а не «короткоживучих» (150 годин). 5. Застосування лазерних діодів в корпусах різного виконання. 6. Вартість апаратів в рази менше існуючих прототипів. Це при всьому тому, що по функціях вони аналогічні з прототипами, але що мають свої особливості. Результати використання апарата, що заявляється. За 2011 р і 3 місяці 2012 р вказаними апаратами лазерної хірургії проведено 114 операції. З них: - операцій по лазерній резекції (корекції) врослого нігтя - 48; - операцій лазерної гіпертермії новоутворень - 6; - операцій лазерної абляції (видаленню) доброякісних новоутворень (фіброми, папіломи, невуси, кератоми, гемангіоми) - 53; - операцій по лазерній абляції злоякісних новоутворень 7. Аналіз віддалених результатів (через 2 місяці після операції) показав наявність рецидиву врослого нігтя в 3-х випадках. Причини: особливості будови нігтьового ложі в двох випадках, і травма - в одному. Рецидивів після видалених новоутворень не спостерігалося. Післяопераційні рубці були нормотрофічні, естетично виглядали. Келоїдний рубець наголошувався в двох випадках. Після проведеної двократного фракційного фототермолізу келоїд порівнявся з рівнем навколишньої шкіри. На підставі всього вищевикладеного можна зробити вивід, що задача, поставлена в справжній корисній моделі, - розробка простого і компактного апарата лазерної хірургії виконана з досягненням технічного результату - спрощення пристрою і зниження його вартості при збереженні функціональності, а також підвищення ергономічності і простоти експлуатації. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 1. Апарат лазерної хірургії, що включає лазерний випромінювач, оптичний блок, мікропроцесорний блок управління з ключем блокування пристрою і блок живлення, який відрізняється тим, що лазерний випромінювач, оптичний блок і блок управління розташовані в маніпуляторі, який сполучений гнучким дротом з блоком живлення, крім того, апарат містить 5 UA 75626 U 5 10 15 20 25 пристрій примусової вентиляції, встановлений в задній частині маніпулятора, а корпус маніпулятора забезпечений ребристим радіатором, при цьому пристрій виконаний з можливістю підключення оптичної насадки-світлопроводу або гнучкого світлопроводу з коліміруючим перехідником, а блок управління оснащений двома кнопками, світловим і звуковим індикаторами. 2. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що блок управління містить мікроконтролер, наприклад сімейства Ріс16ххх, за принципом генератора з широкоімпульсною модуляцією площі імпульсу, при цьому блок управління має "пам'ять" попереднього режиму роботи, який автоматично встановлюється при новому включенні пристрою. 3. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що лазерний випромінювач виконаний на базі лазерних діодів, з довжиною хвилі лазерного випромінювання - 808 нм (445 нм і 650 нм), а схемотехніка пристрою виконана з можливістю адаптації до будь-якої з вказаних довжин хвиль випромінювання, при цьому діапазон потужності випромінювання складає 1-15 Вт. 4. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю забезпечення частоти імпульсів "безперервного" випромінювання - 5 кГц. 5. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю забезпечення частоти модулюючих імпульсів - 10 Гц. 6. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що схемотехніка пристрою забезпечує 13 режимів установки, 10 з яких є ступенями регулювання вихідної потужності, а 3, що залишилися, - це тимчасові параметри випромінювання в режимі модуляції, які рівні 5-10-15 сек. 7. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що управління установкою режимів потужності і режиму випромінювання здійснюється однією кнопкою. 8. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що режими роботи пристрою, в т.ч. і сигналізація наявності випромінювання лазера, відображаються на 7-сегментному світлодіодному індикаторі. 9. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що вибір режимів і робота пристрою супроводжується звуковим сигналом. 10. Апарат за п. 1, який відрізняється тим, що пристрій примусової вентиляції виконаний у вигляді малопотужного кулера. 6 UA 75626 U 7 UA 75626 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8