Аплікатор оптичний на поляризованому випромінюванні

Корисна модель відноситься до галузі медичної техніки, зокрема, до оптичних лікувальних приладів, а саме, до приладів на поляризованому випромінюванні. На теперішній час накопичений такий великий досвід використання світла у лікуванні та профілактиці, що можна стверджувати про існування фотомедицини. Це обумовлено наявністю фотодіагностики, фотопрофілактики, високо інтенсивної (лазерної) фото хірургії, низькоінтенсивної фото терапії, а також наявністю великої кількості фотомедичної апаратури. Широке використання у фотомедичній апаратурі знайшли енергетичні, хроматичні та поляризаційні властивості світла. Поляризоване випромінювання завдяки своїм просторовим властивостям має значно більшу взаємодію з живим організмом (клітинами, компартментами, клітинними мембранами, молекулами та іншими мікрочастками) у порівнянні із звичним неполяризованим випромінюванням. Позитивні особливості має локальна дія випромінювання на точки акупунктури. Поляризоване випромінювання, яке має просторово-часовий розподіл енергії, при взаємодії з біологічними тканинами трансформується в інші види енергії – механічну, хімічну, теплову. Процеси, які викликані збудженням або розжаренням тканин організму, є пусковим ланцюгом фізико-хімічних і біологічних реакцій, які формують кінцевий терапевтичний ефект. Широке використання для лікування енергетичних характеристик та поляризаційних властивостей випромінювання і створення на цій основі нових приладів є проблемою актуальною і своєчасною /1/ Відзначною особливістю поляризованого випромінювання на фоні його енергетичних та спектральних характеристик є його просторова характеристика - орієнтація електромагнітних коливань хвилі випромінювання. Тому природно у зв'язку з тим, що молекули, клітини, тканини, їх частки та інші біологічні об'єкти взаємодії з потоком випромінювання в просторі орієнтовані означеним образом, максимальний ефект взаємодії світла з ними (наприклад, міграція енергії у біоструктура х) вимагає просторового узгодження. А при лікуванні шляхом впливу на точки акупунктури необхідно додатково ураховува ти розмір плями опромінення. Відомі прилади на оптичному випромінюванні для лікування, які широко впроваджені у медичну практику /2/, а саме рефлектор медичний (Мінкова), лампи солюкс : стаціонарні (ЛСС-6), рухомі (ПЛС-6м), настільні ОСН-70, ОСТН-1, ЛСН-1М, зарубіжні зразки SR300/SR500 Sollux 500; солярії Ketler, Ergoline та інші, установки ультрафіолетові довгосмугові УУД-1, УУД-1-А, опромінювач для голови ОУГ-1, настільний ОУН-1 відрізняються один від одного частотою випромінювання, яка обумовлена джерелом випромінювання, конструктивним виконанням корпусу приладу в залежності від призначення (стаціонарні, рухомі та таке інше), від зони лікування. Відомий пристрій рефлектор медичний (Мінкова) /3/, який широко використовується для індивідуального самолікування, містить рефлектор, джерело випромінювання, корпус-держак, провід з'єднання джерела випромінювання з мережею живлення. Недоліком відомого приладу, який обраний за прототип, є значний розмір рефлектора, що ускладнює користування приладом, особливо при самолікуванні, значний нагрів джерела випромінювання (лампи розжарення), залежність від мережі живлення (відсутність автономного живлення), відсутність поляризації випромінювання, відсутня можливість локального впливу на точки акупунктури. Все це зменшує ефективність використання приладу та його випромінювання. Частково вказані недоліки відсутні у пристрої для світлотерапевтичного лікування - апараті лазерної терапії "Муравей" виго товлювача ТОО "Фирма "Техника" /4/, який є найближчім аналогом технічного рішення, що заявляється. Пристрій містить корпус з вікном для випромінювання, матричний лазерний випромінювач, електронну схему, елемент автономного живлення. Недоліком відомого пристрою є відсутність поляризації випромінювання, відсутність можливості змінювати розмір плями опромінення що зменшує е фективність використання випромінювання приладу. В основу корисної моделі поставлена задача створення світлотерапевтичного пристрою на поляризованому випромінюванні -аплікатора оптичного на поляризованому випромінюванні для лікування шляхом стимулювання біологічних процесів, в якому, при збереженні технологічності лікування, постачанням елементів поляризації випромінювання та елементів управління розміром плями опромінення забезпечується ефективне використання випромінювання. Аплікатор оптичний на поляризованому випромінюванні містить корпус з вікном для випромінювання, матрицю опромінення з випромінювачами, електронну схему, елемент автономного живлення, вихід якого підключений до електронної схеми . Відповідно до пропозиції корисна модель оснащена перед матрицею опромінення поляризаційним елементом з відомою орієнтацією площини поляризації, який, наприклад, складається з поляризаційної плівки та двох плоскопаралельних прозорих захисних пластин, розташованих перед та після поляризаційної плівки по ходу випромінювання, та електронною схемою комутації живлення випромінювачів матриці опромінення, вхід якої підключений до електронної схеми, а вихід до випромінювачів матриці опромінення. Наступною відмінністю корисної моделі, як варіанта виконання аплікатора, є те, що поляризаційний елемент виконаний у вигляді набору поляризаторів, які оптично спряжені з випромінювачами матриці опромінення, та мають фіксовану орієнтацією площини поляризації. І, нарешті, ще один варіант виконання аплікатора, у якому поляризаційний елемент виконаний у вигляді набору двохпроменевих поляризаторів, кожний з яких оптично спряжений з відповідними випромінювачами матриці, та фіксованою орієнтацією площини поляризації. Корисна модель, що запропонована, забезпечує ефективне використання випромінювання - використання його поляризації та оптимального розміру його поперечного перетину. Це зумовлене наступним. По-перше наявність поляризаційного елементу на відміну від прототипу забезпечує лікування пацієнтів поляризованим випромінюванням, а звідси відомі переваги такого лікування: скорочення часу лікування, що обумовлене частіші всього впливом поляризованого випромінювання на тканини на кліткових мембранах, що призводить до зміни їх фізичних властивостей (поверхневого заряду, діелектричної проникливості, грузькості, рухливості макромолекулярних комплексів), а також їх основних функцій (механічної, бар'єрної, матричної). У наслідок вибіркового поглинення енергії активуються системи мембранної організації біомолекул. А як наслідок цих процесів збільшується трофіка опромінених тканин. У тому випадку, коли лікування здійснюється опроміненням точок акупунктури, завдяки комутаційній електронній схемі, шляхом відключення зайвих випромінювачів, стає можливим локальний вплив випромінювання на зону опромінення. Алгоритм комутацій забезпечує любу задану форму плями опромінення, необхідну для оптимального лікування зони ураження. По-друге виконання поляризаційного елемента у вигляді набору поляризаторів, які оптично спряжені з випромінювачами матриці опромінення, та мають фіксовану орієнтацією площини поляризації, дозволяє розширити поляризаційні можливості аплікатора шляхом створення оптимальної мозаїки орієнтацій положення площини поляризації, яка дозволить збільшити чисельність опромінення біологічних об'єктів чутливих до поляризованого випромінювання, які будуть узгоджені з положенням поляризації опромінення, а це, природно, збільшує е фективність використання випромінювання. По-третє виконання поляризаційного елемента у вигляді набору двохпроменевих поляризаторів, кожний з яких оптично спряжений з відповідними випромінювачами матриці опромінення, та фіксованою орієнтацією, дозволяє збільшити поляризаційні властивості приладу та максимально використати потік випромінювання матриці опромінення. Це обумовлене тим, що двохпроменеві поляризатори, як відомо, розділяють падаючий на нього потік випромінювання на дві ортогональні поляризовані компоненти майже без втрат. В порівнянні з попередніми варіантами аплікатора, поляризатори яких виділяють одну компоненту і тому понад 50% випромінювання не використовується, запропонована модифікація забезпечує максимальне використання випромінювання та розширює поляризаційні можливості шляхом створення двох ортогональних положень поляризації на опроміненій поверхні, що теж повинне збільшувати лікувальні властивості аплікатора у тому випадку, коли в зоні опромінювання знаходяться біологічні об'єкти з різною орієнтацією чутливи х до поляризації випромінювання елементів (кліток, мембран, молекул і таке інше). Таким чином, аплікатор оптичний на поляризованому випромінюванні, який заявляється відповідає критерію винаходу "новизна". Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких представлені: на фіг. 1 а) - передня панель аплікатора оптичного на поляризованому випромінюванні, б) – поздовжній перетин аплікатора оптичного на поляризованому випромінюванні; на фіг. 2 а), б) - аналогічні зображення варіанту аплікатора з набором поляризаційних елементів; на фіг. 3 - окреме зображення поляризаційного елемента з ходом променів крізь нього; на фіг. 4 а), б) - варіант аплікатора з набором двохпроменевих поляризаторів; на фіг. 5 - окреме зображення двохпроменевого поляризатора з ходом променів крізь нього. Аплікатор оптичний на поляризованому випромінюванні містить корпус 1 з вікном 2 для випромінювання; поляризаційний елемент 3, що складається з поляризаційної плівки 4 та захисних плоскопаралельних прозорих пластин 5, між якими розташована поляризаційна плівка; матрицю опромінення 7 з випромінювачами 6; електронний блок 9 з комутаційною електронною схемою 8; елемент автономного живлення 10, виходи якого підключені до електронної схеми. Потік неполяризованого випромінювання від кожного випромінювача матриці опромінення позначений центральним променем 11, поляризований потік променем 12 з поляризацією 13, наприклад розташованої в площині рисунку, яка відповідає положенню площини найбільшого пропускання 14 поляризаційного елемента 3. Як варіант (фіг. 2) корисна модель постачена поляризаційним елементом 15, який складається з двозаломлюючих поляризаторів 16, наприклад поляризаційних призм Глано-Фуко-Тейлора 17 (фіг. 3), яка широко використовується у прецизійній поляризаційній оптиці /5/. Призма складається з двох прямокутних призм з одновіснозаломлюючого кристала (ісландського шпату) спряжених діагональними поверхнями крізь повітряний зазор Хід променів випромінювання позначені: "звичайний" 18 та його поляризація 21, а також - "незвичайний" 19 та його поляризація 20 . Наступний варіант аплікатора (фіг. 4) постачений поляризаційним елементом 22, який складається з поляризаторів 23, наприклад поляризаційних двохпроменевих призм 24 (фіг. 5) за авторськім свідоцтвом /6/. На фіг. 4 представлені: 11 - потік випромінювання, що падає, 25 -прямокутна призма, 26 - похилий паралепіпед, 27 та 28 - багатошарові інтерференційні діелектричні покриття, 29 та 30 пучки випромінювання з ортогональним положенням площин поляризації, а саме в площині рисунку (31) та в площині ортогональній площини рисунку (32). Аплікатор оптичний на поляризованому випромінюванні працює таким чином. Від автономного елемента живлення 10 за допомогою електронного блоку 9 через комутаційну схему 8 подається напруга для запалення випромінювачів 6 матриці опромінення 7, неполяризоване випромінювання 11 від кожного випромінювача 6 проходить поляризаційний елемент 3 і стає лінійно поляризованим випромінюванням 12 з положенням площини поляризації 13, яка відповідає площині найбільшого пропускання 14 поляризаційної плівки 4, що знаходиться між захисними плоскопаралельними прозорими пластинами 5. Поляризація випромінювання від кожного випромінювача буде однаковою в межах поляризаційної однорідності поляризаційної плівки. При цьому інтенсивність випромінювання 12 по відношенню до випромінювання 11 складає біля 50%. Після вибору місця опромінювання, за допомогою корпусу 1 вибирають положення пристрою тим самим вибирають положення площини поляризації 13 випромінювання 12 для отримання максимального ефекту лікування. Якщо в зоні опромінювання є біологічні об'єкти, які чутливі до різного положення поляризації випромінювання, ефективність дії випромінювання у цілому буде усередненою. Якщо необхідна для лікування інша форма поперечного перетину випромінювання ніж та, яка обумовлена формою всього вікна 2, за допомогою комутаційної схеми 8 за заданим алгоритмом вимикають непотрібні випромінювачі 6. Наприклад, для опромінення точок акупунктури, для отримання локалізованої зони опромінення, вмикається один випромінювач. Для отримання, наприклад, зони опромінення з провалом опромінення у середній зоні вмикаються випромінювачі, які розташовані по периметру вікна 2, для отримання іншої форми плями обручення вибирається інша комбінація випромінювачів за заданим алгоритмом. Варіант виконання аплікатора оптичного на поляризованому випромінюванні, який представлений на фіг. 2, завдяки виконанню поляризаційного елемента 15 у вигляді мозаїчного набору окремих поляризаторів 16, наприклад поляризаційних призм, які можуть бути орієнтовані у заданому порядку, що забезпечує підвищення ефективність дії поляризованого випромінювання, за рахунок збільшення числа біологічних об'єктів, з якими випромінювання знаходиться у резонансній взаємодії. У даному варіанті випромінювання 11 входить у поляризаційну призму 17 (фіг. 3), де на діагональний поверхні на границі з повітряним зазором, розділяється на дві компоненти з ортогональними поляризаціями: на "звичайний" промінь 18 з поляризацією в площині ортогональній площині рисунку (21), який відіб'ється і на напрямок опромінення не потрапить, та на "незвичайний" промінь 19 з поляризацією в площині рисунку (20), якій проходить крізь призму і потрапляє на об'єкт опромінення. Мозаїчне розташування положення площин поляризації випромінювання досягається розворотом поляризаційних призм 16 при наборі поляризаційного елемента аплікатора 15. Як приклад на фіг. 2 орієнтація положення площин поляризації виконана стовпчиками на кут ± 45 градусів. Випромінювання аплікатора сформоване таким же чином як і у першому варіанті, але з набором заданих положень поляризації, направляється на опромінення біологічного об'єкту. Варіант виконання аплікатора оптичного на поляризованому випромінюванні, який представлений на фіг. 4, завдяки виконанню поляризаційного елемента 22 у вигляді набору поляризаторів 23, наприклад поляризаційних двохпроменевих призм 24 (фіг. 5), підвищує е фективність дії поляризованого випромінювання і дозволяє практично 100% використовувати випромінювання матриці опромінення 7 з випромінювачами 6. Це досягається завдяки тому що при опроміненні біологічного об'єкта використовуються дві компоненти ("звичайна" та "незвичайна") з ортогональною поляризацією. У цьому варіанті неполяризоване випромінювання 11 потрапляє на вхідн у грань призми, проходить призму 26 і попадає на багатошарове інтерференційне покриття 27, де розкладається на дві складові, площини поляризації яких взаємно ортогональні. Одна складова, "незвичайна" 29, практично повністю пройде крізь покриття 27, тому що воно не має поглинання випромінювання. Друга складова, 30 - "звичайна", на багатошаровому інтерференційному покритті 27 відіб'ється і попаде на друге багатошарове інтерференційне покриття 28, де воно ще раз відіб'ється практично повністю, тому що площина поляризації його перпендикулярна площини падіння, і нарешті вийде з призми. Таким чином на виході поляризатора ми отримуємо два випромінювання з взаємно ортогональною площиною поляризації: "звичайне" (30) з поляризацією в площині ортогональній площині рисунку (32), та "незвичайне" (29) з поляризацією в площині рисунку (31), які потрапляють на напрямок опромінення. Після виставлення аплікатора оптичного на поляризованому випромінюванні відносно об'єкта опромінення виконуються медичні лікувальні процедури за методиками та вказівками лікаря або інструкцій. Джерела інформації 1. Гуляр С.А., Лиманский Ю.П., Тамарова З.А., Руденко И.В., Корчин И.А. Светотерапевтические аппараты нового поколения как отражение прогресса методологии применения некогерентного поляризованного света // Материалы XXII Международной научно-практической конференции "Применение лазеров в медицине и биологии". -Ялта. - 2004. - С. 133 - 135. 2. Улащик B.C., Лукомский И.В. Общая физиотерапия: Учебник. -Минск.: Интерпрессервис; Книжный Дом, 2003. - 512 с., ил. 3. Боголюбов В.М., Пономаренко Г.Н. Общая физиотерапия. - М.: Медицина, 1999.-432 с. 4. Низкоинтенсивная лазерная техника / Под общей редакцией С.В.Москвина, В.А.Буйлина - М.: ТОО "Фирма "Техника", 2000. - 724 с. 5. У.Шеркліфф Поляризованный свет. - М.: Мир,1965. - 264 с. 5. Авторське свідоцтво №1589242 від 01.05.1990 р. Корчина 1.0. "Двухлучевой поляризатор".