Лазерний терапевтичний апарат

Реферат: Лазерний терапевтичний апарат включає в себе джерело когерентного випромінювання, світловод, оптичну систему для формування пучка, що має обертаючий елемент. Між лазерним джерелом і вхідним торцем світловода послідовно встановлені оптично пов'язані перший об'єктив. Другий об'єктив, що встановлений за вихідним торцем світловода з можливістю узгодження апертури другого об'єктива з апертурою пучка променів, що виходять зі світловода. Вводиться волоконно-оптичний об'єднувач світловодів, що складається з загального світловоду та парного числа під'єднаних, кінцева частина загального світловоду виконана у вигляді граней, які нахилені до осі загального світловода під кутом. Кожен з під'єднаних світловодів встановлений до відповідної грані загального світловода з зазором, не менше половини максимальної довжини хвилі об'єднуваного випромінювання. UA 100221 U (12) UA 100221 U UA 100221 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до медичної техніки, а саме до лазерної терапії і може знайти застосування в терапевтичних цілях при лікуванні захворювань шляхом опромінення враженої області лазерним випромінюванням. Відомий лазерний терапевтичний пристрій, що взятий за прототип, включає в себе джерело лазерного випромінювання, лазерний світловод, що з'єднаний з джерелом лазерного випромінювання, і оптичну систему для формування пучка, що має обертаючий елемент, а між лазерним джерелом і вхідним торцем світловода послідовно встановлені оптично пов'язані перший об'єктив, відстань від якого до вхідного торця світловода менше за його фокусну відстань, світловод, другий об'єктив, що встановлений за вихідним торцем світловода з можливістю узгодження апертури другого об'єктива з апертурою пучка променя, що виходить зі світловода, коліматор, що включає негативну лінзу і об'єктив, в колімованому пучці встановлений дифракційний елемент, дифраговані пучки якого виконують роль джерел опромінення вражених тканин (патент РФ № 2528659 по М. Кл. A61N 5/067, опубл. 20.09.2014 р.). Відомий пристрій має наступні недоліки: а) механічний вузол введення/виведення світлорозділювальної пластини призводить до додаткових налагоджень апарату, що знижує ефективність його використання; б) втрата інтенсивності лазерного випромінювання через близькі по значенню коефіцієнти відбиття ρ та пропускання τ світло розділювальної пластини (ρ0,5). Задачею корисної моделі є підвищення ефективності лікування захворювань, що забезпечує стабільність параметрів опромінюючого лазерного потоку випромінювання та оптимізація конструкції лазерного терапевтичного апарату. Поставлена задача вирішується тим, що в лазерному терапевтичному апараті, що включає в себе джерело когерентного випромінювання, світловод, що оптично з'єднаний з джерелом лазерного випромінювання, і оптичну систему для формування пучка, що має обертаючий елемент, а між лазерним джерелом і вхідним торцем світловода послідовно встановлені оптично пов'язані перший об'єктив, відстань від якого до вхідного торця світловода менше за його фокусну відстань, світловод, другий об'єктив, що встановлений за вихідним торцем світловода з можливістю узгодження апертури другого об'єктива з апертурою пучка променів, що виходять зі світловода, коліматор, що включає розсіювальну лінзу і об'єктив, в колімованому пучці встановлений дифракційний елемент, дифраговані пучки якого виконують роль вторинних джерел опромінення вражених тканин, згідно з корисною моделлю, вводиться волоконнооптичний об'єднувач світловодів, що складається з загального світловоду та парного числа під'єднаних, кінцева частина загального світловоду виконана у вигляді граней, які нахилені до осі загального світловода під кутом φ:  n NA ,    arcsin 2  arcsin 2 n1 n1 а кожен з під'єднаних світловодів встановлений до відповідної грані загального світловода з зазором, не менше половини максимальної довжини хвилі об'єднуваного випромінювання, при цьому кут V між осями під'єднаного та загального світловодів дорівнює: n  n        arcsin 1  cos 3   arcsin 3  sin   , n  n  2  0   0  де n0 - показник заломлення середовища в зазорі; n1 - показник заломлення середовища загального світловода; n3 - показник заломлення середовища під'єднаного світловода; NA числова апертура загального світловода; υ - кут нахилу перпендикуляру до торцевої поверхні під'єднаного світловоду до його осі. А волоконно-оптичний об'єднувач з метою оптимізації конструкції та технології виробництва, кут між гранями кінцевої частини загального світловоду та його віссю складає 25-35°, а торцеві поверхні під'єднаних світловодів виконані перпендикулярно до їх осі. На фіг. 1 представлена схема лазерного терапевтичного апарату з двома лазерами; на фіг. 2 показана схема волоконно-оптичного об'єднувача. Лазерний терапевтичний апарат включає джерело когерентного випромінювання, що виконаний у вигляді лазера 1, і волоконно-оптичного світловода 2. Світловод 2 є складовою волоконно-оптичного об'єднувача 10. Між вихідним торцем волоконно-оптичного об'єднувача 10 і вхідним торцем світловода 2 встановлений перший об'єктив 3. Відстань від об'єктива 3 до вхідного торця світловода 2 вибрана менше ніж довжина його фокусної відстані. За вихідним торцем світловода 2 встановлений другий об'єктив 4 з можливістю узгодження апертури другого об'єктива з апертурою пучка, що виходить зі світловоду. Далі послідовно після другого об'єктива 4 встановлений коліматор, що включає розсіювальну лінзу 5 та об'єктив 6, що формує пучок V 1 UA 100221 U 5 10 15 20 25 30 35 паралельних світлових променів. В цьому колімованому пучку встановлений дифракційний елемент 7, дифраговані пучки випромінювання якого виконують роль джерел опромінення вражених тканин. Дифракційний елемент 7 виконаний з можливістю його установки під кутом а до оптичної осі системи та має можливість обертання навколо неї. На поверхні 8 вказані розрізи світлових пучків, що представляють собою зону опромінення у відповідних порядках дифрагованих пучків: 0; +1; -1; +2; -2 і так далі. Вказані зони опромінення відповідають інтенсивності дифрагованих пучків I0, І±1 І±2, кожна з яких визначається деякою частиною від загальної інтенсивності потоку випромінювання І n. При використанні для терапевтичних цілей лазерного випромінювання з декількома довжинами хвиль передбачене використання додаткових лазерів 9, для чого в апараті між лазером 1 і першим об'єктивом 3 встановлений волоконно-оптичний об'єднувач 10. Волоконнооптичний об'єднувач 10 дозволяє вводити лазерне випромінювання від лазерів з іншими довжинами хвиль та проводити опромінення випромінюванням, що включає декілька довжин хвиль. Лазерний терапевтичний апарат працює наступним чином. Оптичне випромінювання від лазера 1 проходить через волоконно-оптичний об'єднувач 10 та перший об'єктив 3 і направляється у вхідний торець світловода 2. Потім світловий пучок проходить через другий об'єктив 4, розсіювальну лінзу 5 та об'єктив 6 і потрапляє на дифракційний елемент 7. Далі утворені дифраговані пучки впливають на поверхню тканини і, тим самим, відбувається репарація враженої тканини. При впливі на тканину інтенсивність дифрагованих пучків може плавно регулюватися за рахунок зміни кута падіння а світлового пучка на дифракційний елемент 7. Установка волоконно-оптичного об'єднувача 10 дає можливість використовувати поперемінно, а також одночасно, лазерне випромінювання з декількома довжинами хвиль. Опромінення декількома лазерами проводиться шляхом об'єднання когерентних пучків за допомогою волоконно-оптичного об'єднувача 10. Волоконно-оптичний об'єднувач 10 виконаний таким чином, що кінцева частина об'єднуючого світловода виконана у вигляді граней, які мають нахил до осей підведених світловодів з оптимальним кутом, що мінімізує втрати інтенсивності лазерного випромінювання. Волоконно-оптичний об'єднувач світловодів, складається з загального світловоду та парного числа під'єднаних, а кінцева частина загального світловоду виконана у вигляді граней, які нахилені до осі загального світловода під кутом φ:  n NA .    arcsin 2  arcsin 2 n1 n1 Вибір такого кута φ обумовлений тим, що він обирається з умов повного внутрішнього відбивання для всіх мод випромінювання, що поширюється через під'єднані світловоди. А кожен з відгалужених світловодів встановлений до відповідної грані загального світловода з зазором, не менше половини максимальної довжини хвилі об'єднуваного випромінювання, при цьому кут V між осями під'єднаного та загального світловодів дорівнює: n  n        arcsin 1  cos 3   arcsin 3  sin   . n  n  2  0   0  Вибір такого кута обумовлений мінімізацією світлових втрат. Таким чином введення волоконно-оптичного об'єднувача світловодів з точним вибором кутів падіння променів в лазерний терапевтичний апарат дає можливість проводити процес опромінення як в статичному, так і в динамічному режимах роботи та забезпечує стабільність параметрів опромінюючого лазерного потоку випромінювання і оптимізація конструкції лазерного терапевтичного апарату. V 40 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 1. Лазерний терапевтичний апарат, що включає в себе джерело когерентного випромінювання, світловод, що оптично з'єднаний з джерелом лазерного випромінювання, і оптичну систему для формування пучка, що має обертаючий елемент, а між лазерним джерелом і вхідним торцем світловода послідовно встановлені оптично пов'язані перший об'єктив, відстань від якого до вхідного торця світловода менше за його фокусну відстань, світловод, другий об'єктив, що встановлений за вихідним торцем світловода з можливістю узгодження апертури другого об'єктива з апертурою пучка променів, що виходять зі світловода, коліматор, що включає розсіювальну лінзу і об'єктив, в колімованому пучці встановлений дифракційний елемент, дифраговані пучки якого виконують роль вторинних джерел опромінення вражених тканин, який 2 UA 100221 U відрізняється тим, що вводиться волоконно-оптичний об'єднувач світловодів, що складається з загального світловоду та парного числа під'єднаних, кінцева частина загального світловоду виконана у вигляді граней, які нахилені до осі загального світловода під кутом  :  5 а кожен з під'єднаних світловодів встановлений до відповідної грані загального світловода з зазором, не менше половини максимальної довжини хвилі об'єднуваного випромінювання, при цьому кут V між осями під'єднаного та загального світловодів дорівнює: V 10  n NA  arcsin 2  arcsin , 2 n1 n1 n  n        arcsin 1  cos 3   arcsin 3  sin   , n  n  2  0   0  де n0 - показник заломлення середовища в зазорі; n1 - показник заломлення середовища загального світловода; n 3 - показник заломлення середовища під'єднаного світловода; NA - числова апертура загального світловода;  - кут нахилу перпендикуляру до торцевої поверхні під'єднаного світловоду до його осі. 15 2. Волоконно-оптичний об'єднувач за п. 1, який відрізняється тим, що з метою спрощення технології виробництва, кут між гранями кінцевої частини загального світловоду та його віссю складає 25-35°, а торцеві поверхні розгалужених світловодів виконані перпендикулярно до їх осі. 3 UA 100221 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4