Спосіб стимулювання біологічних процесів регульованим зворотним зв’язком поляризованим випромінюванням

1. Спосіб стимулювання біологічних процесів регульованим зворотним зв'язком поляризованим випромінюванням, при якому формується потік поляризованого випромінювання, виставляється задане положення площини поляризації і потік випромінювання спрямовується на ділянку стимулювання, який відрізняється тим, що азимутальне положення площини поляризації випромінювання виставляється у положення максимальної взаємодії з положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що азимутальне положення площини поляризації, яке U 2 (19) 1 3 поляризованого випромінювання і тому ця задача є актуальною. Відомий спосіб підвищення ефективності стимулювання біологічних процесів поляризованим випромінюванням при якому ділянка, що підлягає стимулюванню, опромінюється лінійно поляризованим світлом з діапазоном довжини світлової хвилі як мінімум від 400 до 700нм, з щільністю потужності випромінювання встановленої в межах від 20 до 150мВт/см2 та з світловою енергією 5Дж/см2 у площини ділянки опромінення [1]. Недоліком відомого способу є те, що ці параметри, як показала лікувальна практика, не завжди забезпечують достатню ефективність стимулювання біологічних процесів поляризованим випромінюванням. Ці параметри є сталими і для вибору оптимальних значень, які забезпечать підвищення ефективності стимулювання біологічних процесів, необхідно виконувати просторове виставлення випромінювача. Таким чином регулювання поляризованого випромінювання при стимулюванні біологічних процесів відсутнє. Найбільш близьким технічним рішенням, обраним за прототип, є спосіб підвищення ефективності стимулювання біологічних процесів поляризованим випромінюванням, який забезпечується регулюванням параметрів випромінювання шляхом постачання перед поляризаційним елементом додатковим поляризаційним елементом та єдиною оправою поляризаційних елементів, при цьому обидва поляризаційні елементи виконані прохідними, наприклад з поляризаційної плівки, розташованими на оптичній осі пристрою у єдиній оправі, яка виконана з можливістю азимутального розвороту навколо оптичної осі пристрою на кут не менш 180° відносно корпуса пристрою, а додатковий поляризаційний елемент оздоблений додатковою оправою, яка виконана з можливістю азимутального розвороту навколо оптичної осі пристрою на кут не менш 90° відносно єдиної оправи поляризаційних елементів, єдина оправа оздоблена позначкою та шкалою виставлення, що розташована на корпусі, а також шкалою, що розташована на додатковій оправі, крім цього оптична схема формування пучка випромінювання оздоблена оправою перенастроювання від паралельного ходу променів до збіжного або розбіжного та шкалою відліку, що дозволяє перед опроміненням об'єкта сформувати світловий потік заданого напрямку площини поляризації, з вибраними вихідними фізичними параметрами і тим самим реалізувати спосіб стимулювання біологічних процесів регульованим поляризованим випромінюванням [2]. Недоліком способу підвищення ефективності стимулювання біологічних процесів поляризованим випромінюванням шляхом виконання операцій управління просторовим положенням площини поляризації і енергетичними параметрами поляризованого випромінювання, який обрано за прототип, є відсутність контролю оптимальної взаємодії. Рівень взаємодії буде визначений лише по кінцевому терапевтичному результату, що є операцією непридатною. В основу корисної моделі покладена задача шляхом усунення недоліків прототипу під час сти 33395 4 мулювання біологічного об'єкту, а саме забезпечити контроль взаємодії біологічного об'єкту з опроміненням і тим самим підвищити ефективність стимулювання біологічних процесів поляризованим випромінюванням. Суть корисної моделі в способі підвищення ефективності стимулювання біологічних процесів регульованим зворотнім зв'язком поляризованим випромінюванням, при якому ділянка стимулювання опромінюється поляризованим випромінюванням, полягає в тому, що азимутальне положення площини поляризації випромінювання виставляється у положення максимальної взаємодії з положенням найбільшої сприйнятливість ділянки стимулювання. Суть корисної моделі полягає в тому, що азимутальне положення площини поляризації, яке відповідає максимальній взаємодії потоку поляризованого випромінювання з положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання визначається по мінімальному значенню відбитої частини потоку опромінення. Суть корисної моделі полягає також в тому, що додатково визначається положення площини поляризації при мінімальній взаємодії потоку поляризованого випромінювання з положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання до положення площини поляризації опромінення та провіряється азимутальний кут між положенням площини поляризації випромінювання при мінімальній та максимальній взаємодії потоку поляризованого випромінювання з положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання до положення площини поляризації опромінення, який повинен бути 90кут. град.±Da, де Da - точність виміру. Вирішення покладеної технічної задачі запропонованим способом підтверджується законами поляризаційної оптики [3]. Поляризаційна система, що складається з джерела поляризованого випромінювання та з поляризаційночутливого приймача, як відомо з поляризаційної оптики, є пропорційною ланкою, тому що світловий потік, що прийшов у приймач, визначається за законом Малюса: І=І 0cos2b, (1) де І0,І - інтенсивність поляризованого випромінювання відповідно на вході й на виході поляризаційночутливої поверхні опромінення. b - кут між площиною поляризації випромінювання на виході поляризатора і положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання. Отримане рівняння статики поляризаційної системи в сталому режимі дає наступне відношення збільшень вихідної й вхідної величин: dI = -I0 sin 2b . db Як відомо коефіцієнт пропорційності приросту вихідної величини до приросту вхідної є коефіцієнтом передачі або коефіцієнтом чутливості для пропорційної ланки. Отримане співвідношення дозволяє зробити перші найбільш загальні висновки: - коефіцієнт передачі перебуває в прямій залежності від величини світлового потоку на вході поверхні, що опромінюється, 5 - коефіцієнт передачі залежить від початкового взаємного положення площин поляризації випромінювання на виході поляризатора і положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання. З фізичних міркувань положення, при якому b=90°, не є робочим тому, що взаємодія випромінювання з біологічним об'єктом відсутня. Оптимальним для лікування є положення при якому b=0°, що забезпечує максимальне використання падаючого на зону опромінення випромінювання. Для підвищення чутливості пристрою (або збільшення крутості характеристики в обраному положенні) застосовують метод симетричного розгойдування площини поляризації, наприклад, за допомогою комірки Фарадея. У результаті чого інтенсивність потоку випромінювання на виході аналізатора буде змінюватися за гармонійним законом. Амплітуда сигналу визначається відхиленням положення площин поляризації випромінювання на виході поляризатора і положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання від схрещеного (b=90°) або паралельного (b=0°). У точках узгодження сигнал частоти модуляції дорівнює нулю, і з'являється сигнал подвоєної частоти, що теж може бути використаний як інформаційний. Використання робочого сигналу частоти модуляції підвищує чутливість пристрою й робить цю залежність при малих кутах неузгодженості лінійною. Таким чином, для узгодження положення площин поляризації випромінювання на виході поляризатора і положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання достатньо розглянути системи у діапазоні малих кутів відхилення від схрещеного або паралельного положень узгодження: b=90°±Da, b=0°±Da, (2) де Da - кут, величина якого становить декілька кутових одиниць і у кінцевому випадку визначається точністю (чутливістю) приладу. У загальному плані для узгодження положення площин поляризації випромінювання на виході поляризатора і положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання необхідно мати можливість контролювати величину сигналу "фототеку" на виході ділянки стимулювання, що практично зробити важко без втручання в біологічний об'єкт. Тому пропонується контролювати не поглинену частку випромінювання, а відбиту виходячи з відомої рівності: F0=Fr +Fa+Ft, де: Fr - відбита частка випромінювання, Fa - поглинена частка випромінювання, Ft - частина випромінювання, що пройшла крізь опромінений об'єкт. Можна припустити, що лише відбита частка випромінювання не приймає участі у позитивній дії опромінення на біологічний об'єкт. Ця частка опромінення буде тим більше, чім буде менше взаємодія біологічного об'єкта з поляризованим випромінюванням, а це буде, як було сказано ви 33395 6 ще, тоді, коли площина поляризації випромінювання не співпадає з площиною найбільшої активності елемента біологічного об'єкту. У разі співпаду цих площин відбита частина опромінення буде мінімальною. Таким чином мінімальне значення відбитого випромінювання є індикатором оптимального узгодження поляризації опромінення з положенням площини найбільшої поляризаційної чутливістю біологічного об'єкта. Порівняльний аналіз технічного рішення, яке заявляється, із прототипом, показав, що спосіб стимулюванні біологічних процесів регульованим поляризованим випромінювання відрізняється тим, що азимутальне положення площини поляризації випромінювання виставляється у положення максимальної взаємодії з положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання при цьому азимутальне положення площини поляризації, яке відповідає максимальній взаємодії потоку поляризованого випромінювання з положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання, визначається по мінімальному значенню відбитої частини потоку опромінення, а також додатково визначається положення площини поляризації при мінімальній взаємодії потоку поляризованого випромінювання з положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання до положення площини поляризації опромінення та провіряється азимутальний кут між положенням площини поляризації випромінювання при мінімальній та максимальній взаємодії потоку поляризованого випромінювання з положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання до положення площини поляризації опромінення, який повинен бути 90 кут. град. ±Da, де Da - точність виміру. Таким чином, спосіб підвищення ефективності стимулювання біологічних процесів регульованим зворотнім зв'язком поляризованим випромінюванням та пристрій його здійснення, які заявляються, відповідають критерію винаходу "новизна". Суть корисної моделі пояснюється за допомогою ілюстрації на Фіг. На ілюстрації представлений прилад стимулювання біологічних процесів регульованим поляризованим випромінювання з контролем відбитого випромінювання, де 1 - прийомно-передаючий датчик поляризованого випромінювання, що містить: 2 - джерело випромінювання, 3 - оптичну схему формування пучка випромінювання, 4 - поляризатор, 5 - блок живлення випромінювача, 6 модулятор (Фарадея), 7 - блок живлення модулятора, 8 - фоточутлива до поляризованого випромінювання частина системи, у даному конкретному випадку біологічний об'єкт опромінення, 9 - поляризована частина випромінювання, що використана біологічним об'єктом, 10 - відбита частина випромінювання, 11 - приймальна оптична схема відбитого випромінювання, 12 - фотоприймач відбитого випромінювання, 13 - вибірковий підсилювач частоти модуляції, 14 - індикатор положення поляризаційночутливих елементів біологічного об'єкту і площини поляризації опромінюючого випромінювання, 15 - пристрій розвороту поляриза 7 тора. Запропонований спосіб здійснюється в такий спосіб. У датчику поляризованого випромінювання (1) від джерела випромінювання (2) оптичною схемою (3) формується пучок випромінювання заданої форми й направлення. Поляризатор (4) перетворює його у випромінювання із заданим видом поляризації, наприклад у лінійно поляризоване, модулятор (6) забезпечує симетричне розгойдування площини поляризації з частотою і амплітудою, які визначаються частотою і амплітудою живлення, що створює блок живлення модулятора (7). Сформоване датчиком (1) випромінювання приймається фоточутливим до поляризованого випромінювання біологічним об'єктом (8), у якому поляризована частина випромінювання (9) буде використана біологічним об'єктом (8) у залежності від реакції біологічного об'єкту на орієнтацію площини поляризації падаючого випромінювання. Максимум взаємодії буде при співпадінні площини поляризації поляризатора (4) і положення, що відповідає максимуму сигналу стимулювання біологічного об'єкта (8), або максимуму фотовідгуку біологічного об'єкта і мінімальному значенню відбитого випромінювання (10). При ортогональному положенні площин буде відсутнє стимулювання біологічного об'єкта (8), що відповідає мінімуму фотовідгуку біологічного об'єкта і максимальному значенню відбитого випромінювання (10), яке потрапляє у ланцюг зворотного зв'язку. Ланцюг зворотного зв'язку працює наступним чином: відбите від біологічного об'єкту випромінювання (10) збирається оптичною схемою (11) і спрямовується на фотоприймач (12), де воно перетворюється у електричний струм частоти модуляції. Вибірковий підсилювач частоти модуляції (13) дозволяє виділити сигнал частоти модуляції на фоні власних шумів фотоприймача, мінімальне значення якого свідчить про наявність узгодження площини поляризації опромінення і площини найбільшої чутливості біологічного об'єкту до поляризованого випромінювання. Мінімум та максимум відбитого сигналу фіксується індикатором (14), а досягається це пристроєм розвороту поляризатора (15), який розвертає датчик (1) навколо оптичної осі приладу до ортогонального або узгодженого положення площини поляризації опромінення і площини найбільшої чутливості біологічного об'єкту до поляризованого випромінювання. Індикатор (14) обнуляється, наприклад, у момент мінімального значення сигналу у ланцюзі зворотного зв'язку і відраховує кут розвороту датчика (1) пристроєм розвороту (15) до отримання максимального значення відбитого випромінювання від біологічного об'єкту та провіряється співвідношення 90кут.град.±Da, де Da - точність виміру, що свідчить про правильність роботи приладу по поляри 33395 8 зованому випромінюванню. Нарешті, по амплітудному значенню сигналу у ланцюзі зворотного зв'язку на індикаторі (14) виставляємо за допомогою блока живлення випромінювача (5) величину світлового потоку, який є оптимальним з медичних міркувань. Математичні розрахунки та експериментальні перевірки свідчать, що запропонований спосіб стимулювання біологічних процесів регульованим зворотнім зв'язком по положенню площини поляризації та інтенсивності поляризованого випромінювання забезпечує узгодження положення площини поляризації опромінення і площини найбільшої чутливості біологічного об'єкту до поляризованого випромінювання з похибкою ±Da, яка знаходиться у межах 1...2кут.град., при цьому інтенсивність випромінювання може бути виставлена у межах випромінювальної спроможності випромінювача з похибкою 1...2 відсотки. Підвищення ефективності застосування способу стимулювання біологічних процесів регульованим поляризованим випромінюванням, у порівнянні з прототипом, досягається за рахунок того, що азимутальне положення площини поляризації випромінювання виставляється у положення максимальної взаємодії з положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання, при цьому азимутальне положення площини поляризації, яке відповідає максимальній взаємодії потоку поляризованого випромінювання з положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання визначається по мінімальному значенню відбитої частини потоку опромінення, і, крім того, додатково визначається положення площини поляризації при мінімальній взаємодії потоку поляризованого випромінювання з положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання до положення площини поляризації опромінення та перевіряється азимутальний кут між положенням площини поляризації випромінювання при мінімальній та максимальній взаємодії потоку поляризованого випромінювання з положенням найбільшої сприйнятливості ділянки стимулювання до положення площини поляризації опромінення, який повинен бути 90угл.град.±Da, де Da - точність виміру. Джерела інформації: 1. Патент Німеччини DE №3220218 С3 «Лампа для світлолікування і метод стимулювання біологічного процесу, що виникає при активізації клітин int СІ А6156, 31.05.90» - аналог. 2. Патент України №68039 А «Світлотерапевтичний пристрій на поляризованому випромінюванні» - прототип. 3. Шерклифф У. Поляризований свет. - М.: Мир, 1965. - 264с. 9 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 33395 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601