Устройство для воздействия на биологический объект электромагнитным излучателем оптического диапазона

 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам воздействия на биологический объект электромагнитным излучением оптического диапазона, и может быть использовано при физиотерапевтическом воздействии на животного или человека для профилактики и терапии, например, в офтальмологии. Устройство содержит источник электромагнитного излучения и оптический коммутатор, а также расположенные между источником электромагнитного излучения и оптическим коммутатором, последовательно установленные коллиматор, светофильтр и дифракционную решетку, также блок ввода данных, блок управления и дозатор интегрального потока излучения, а также последовательно соединенные блок формирования кольцевого полихроматического поля и блок масок. Входы блока управления соединены с выходами блока ввода данных и дозатора интегрального потока излучения, а его выходы соединены со входом последнего и входом оптического коммутатора, выход которого соединен со входом блока формирования кольцевого полихроматического поля. Оптический коммутатор выполнен матричным, многоканальным с возможностью получения модулированного по яркости и регулируемого по длине волны и ширине спектра непрерывного электромагнитного излучения для попеременного и/или одновременного индивидуального и/или группового избирательного электромагнитного облучения. Кроме того, в данном устройстве оптический коммутатор содержит управляемую систему матричных зеркал, снабженную электроприводами и блоком щелевых диафрагм, а также блок модуляции и коммутации потока излучения с электроприводом, при этом оптический вход системы матричных зеркал является входом оптического коммутатора, а его выходами являются многоканальные и/или одноканальные оптические выходы блока модуляции и коммутации потока излучения. При этом дифракционная решетка выполнена отражательной с переменным периодом и углом блеска, а оптический коммутатор выполнен на основе блока единичных акустооптических переключателей, выполненных на волноводной пластине по технологии сверхбольших интегральных схем. Программное изменение длины волны и ширины спектра излучения при широком диапазоне регулирования интенсивности потока оптического излучения, а также возможность получения с помощью предлагаемого устройства одновременно нескольких полей облучения с различными монохроматическими и полихроматическими потоками оптического излучения позволяет значительно расширить область применения данного устройства для эффективного воздействия на биологические объекты электромагнитным излучением оптического диапазона, на их биоритмы и биологическую активность. Устройство позволяет также проводить групповые сеансы воздействия. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам воздействия на биологический объект электромагнитным излучением оптического диапазона, и может быть использовано как при физиотерапевтическом воздействии на животного или человека для профилактики и терапии, например, в офтальмологии, так и в сельскохозяйственной практике.

Известно устройство для воздействия на биологический объект электромагнитным излучением оптического диапазона, включающее источник импульсного оптического излучения на полупроводниковом излучателе (лазере). (Патент РФ N 2010581, кл. A 61 N 5/06, 1992 г.).

Однако данное устройство обеспечивает импульсное воздействие только в узком диапазоне лазерного излучения. Это резко снижает возможности устройства, например, при лечении различных заболеваний. Так, при лечении ряда заболеваний с помощью воздействия на глаз для эффективного лечения необходимо использовать квазинепрерывный поток излучения ультрафиолетового или видимого диапазонов (см. заявку N 97102766/14), что известное устройство не обеспечивает.

Известно светолечебное устройство, содержащее источник электромагнитного излучения и оптический коммутатор, роль которого выполняет световод, (Авторское свидетельство СССР N 1761158, кл. A 61 N 5/06, 1989 г. - прототип).

Однако данное устройство является одноканальным с ручным управлением изменения длины волны и ширины спектра излучения при малом диапазоне регулирования интенсивности потока. Оно не позволяет получать одновременно несколько полей облучения с несколькими различными монохроматическими потоками излучения.

В основу изобретения поставлена цель разработать такое устройство для воздействия на биологический объект электромагнитным излучением оптического диапазона, которое обеспечит непрерывное попеременное и/или одновременное, индивидуальное и/или групповое избирательное воздействие спектром монохроматических и/или полихроматических электромагнитных излучений в широком диапазоне, оперативно регулируемом согласно применяемому способу.

Техническим результатом изобретения является создание такого устройства, которое позволит проводить эффективное биорезонансное воздействие любым необходимым по выбранному способу монохроматическим или полихроматическим излучением оптического диапазона на биоритмы и биологическую активность различных биологических объектов и живых организмов, на функционирование отдельных их элементов, структур и систем обеспечения жизнедеятельности.

Сущность изобретения заключается в достижении упомянутого технического результата в устройстве для воздействия на биологический объект электромагнитным излучением оптического диапазона, содержащем источник электромагнитного излучения и оптический коммутатор, в которое дополнительно введены расположенные между источником электромагнитного излучения и оптическим коммутатором, последовательно установленные коллиматор, светофильтр и дифракционная решетка, введены также блок ввода данных, блок управления и дозатор интегрального потока излучения, а также последовательно соединенные блок формирования кольцевого полихроматического поля и блок масок, причем входы блока управления соединены с выходами блока ввода данных и дозатора интегрального потока излучения, а его выходы соединены со входом последнего и входом оптического коммутатора, выход которого соединен со входом блока формирования кольцевого полихроматического поля, при этом оптический коммутатор выполнен матричным, многоканальным с возможностью получения модулированного по яркости и регулируемого по длине волны и ширине спектра непрерывного электромагнитного излучения для попеременного и/или одновременного индивидуального и/или группового избирательного электромагнитного облучения.

Кроме того, в данном устройстве оптический коммутатор содержит управляемую систему матричных зеркал, снабженную электроприводами и блоком щелевых диафрагм, а также блок модуляции и коммутации потока излучения с электроприводом, при этом оптический вход системы матричных зеркал является входом оптического коммутатора, а его выходами являются многоканальные и/или одноканальные оптические выходы блока модуляции и коммутации потока излучения. При этом дифракционная решетка выполнена отражательной с переменным периодом и углом блеска, а оптический коммутатор выполнен на основе блока единичных акусто-оптических переключателей, выполненных на волноводной пластине по технологии сверхбольших интегральных схем.

Принцип воздействия на биологический объект, проводимого с помощью предлагаемого устройства, основан на биорезонансном эффекте воздействия электромагнитным излучением оптического диапазона на чувствительные зоны биологических объектов, таких как биологически активные точки и зоны, зрительный анализатор и другие. Это обеспечивает нормализацию биоритмических процессов объектов, улучшение их функционирования. Например, улучшение состояния функции глаза за счет достижения одновременного или попеременного успокаивающего и стимулирующего воздействия на зрение человека.

На фиг. 1 изображено устройство для воздействия на биологический объект электромагнитным излучением оптического диапазона, блок-схема; на фиг.2 - матричный оптический коммутатор, блок-схема; на фиг.3 - блок-схема одного из каналов блока модуляции и коммутации потока излучения; на фиг.4 - биконическая призма блока формирования кольцевого полихроматического поля.

Устройство содержит источник электромагнитного излучения 1, коллиматор 2, светофильтр 3, дифракционную решетку 4, матричный оптический коммутатор 5 (МОК), блок управления 6, дозатор интегрального потока излучения 7, блок ввода данных 8, блоки элементов 9 и 12, предназначенных непосредственно для воздействия на биологические объекты, блок формирования кольцевого полихроматического поля 10, блок масок 11 и линии оптической связи 13, 14, 15, 16.

Источник электромагнитного излучения 1 может быть выполнен в виде набора зональных источников оптического излучения, обеспечивающих необходимый для конкретного метода использования диапазон излучений в ИК, УФ или видимой областях спектра.

Коллиматор 2 обеспечивает формирование узких пучков параллельных или линейнорасходящихся лучей по отдельным зонам инфракрасного, видимого и ультрафиолетового диапазонов излучения, используется для повышения эффективности преобразования и качества выделяемой монохроматической области спектра.

Светофильтр 3 выравнивает яркость потока излучения по всему спектру излучения или корректирует поток излучения согласно методу использования, например, в случае галогенного источника излучения корректирует яркость в середине полосы излучения, которая у данного источника выше, чем по краям.

Дифракционная решетка 4 может быть выполнена с переменными периодом штрихов и углов блеска по зонам инфракрасного, видимого и ультрафиолетового диапазонов излучения. Выполнение дифракционной решетки 4 с переменным периодом штрихов, нарезанных на специальной машине, управляемой ЭВМ или с помощью голографических методов, обеспечивает дифракционную эффективность и непрерывный спектр разложения оптического излучения. Дифракционная решетка может быть выполнена вогнутой.

Матричный оптический коммутатор 5 осуществляет выборку необходимых узких спектральных участков оптического излучения, их модуляцию по интенсивности согласно способу воздействия (например, способа физиотерапии) и их распределение: индивидуальное по линии оптической связи 13 или групповое по линии оптической связи 14.

Матричный оптический коммутатор 5 (фиг.2) содержит систему матричных зеркал 17 со щелевыми диафрагмами 19. Каждое из зеркал соединено с соответствующим электроприводом блока 18 электроприводов, например, шаговым двигателем с синусным механизмом, и осуществляет выборку участка монохроматического излучения.

Кроме того, в МОК 5 входит блок модуляции и коммутации потока излучения 20 с блоком 21 электроприводов. Блок модуляции и коммутации потока излучения выполнен в виде системы обтюраторных устройств, 22 каждый из обтюраторов 22 которой выполнен эллипсовидной формы и соединен с соответствующим электроприводом блока 21, например, электромагнитным вибратором. Система обтюраторных устройств обеспечивает включение и выключение каждого из выбранных потоков оптического излучения и его модуляцию по необходимому закону (например, при импульсном воздействии формирует импульсы излучения заданных периода, длительности и интенсивности) в каждом канале индивидуально.

Матричный оптический коммутатор 5 также может быть выполнен на основе акусто-оптических переключателей (АОП) с коллекторами на волноводных пластинах, канализирующих монохроматические пучки излучения по n каналам. Он может быть изготовлен методом сверхбольших интегральных схем (СБИС). Такой МОК обеспечивает переключение узкого монохроматического потока из всего диспергированного потока оптического излучения, падающего на матричное поле, на выход соответствующего канала при поступлении сигнала с блока управления 6.

Блок управления 6 обеспечивает программно-временное управление матричным оптическим коммутатором 5 по жестким или гибким программам в соответствии с требованиями и алгоритмом, заложенным в используемом способе воздействия (см., например, заявку N 97102766/14)) и может быть выполнен на основе ЭВМ.

Дозатор 7 интегрального потока излучения, который также может быть выполнен на основе ЭВМ, осуществляет автоматический расчет времени сеанса воздействия и допустимой яркости потока излучения в каждом отдельном случае в соответствии с особенностями характеристик данного биологического объекта, реальным режимом биостимуляции, заложенным в очередной сеанс воздействия с учетом допустимой медико-биологической дозы.

Блок ввода данных 8 обеспечивает ввод в блок управления 6 начальных условий осуществляемого воздействия, индивидуальных характеристик пациента и других данных, необходимых для осуществления проводимого воздействия соответствии с используемым способом физиотерапии, а также индикацию хода исполнения заданных режимов воздействия.

В качестве блока ввода данных 8 могут быть использованы средства ЭВМ, выполняющие аналогичные функции.

Блоки элементов 9 и 12 обеспечивают передачу сформированных соответственно монохроматического и полихроматического пучков оптического излучения непосредственно на биологическую зону воздействия. Каждый из них включает ряд оптических излучателей, выполненных, например, в виде наконечников единичных световодов либо световолоконных жгутов, накладываемых на биологические зоны воздействия, либо установленных в камере с окошком непосредственного наблюдения, либо заключенных в специальные очки. При этом очки или камеры могут быть снабжены информационной голограммой, используемой в процессе воздействия.

Блок формирования кольцевого полихроматического поля 10 обеспечивает формирование m-парных каналов по числу облучаемых объектов с n-секторами различного монохроматического излучения и включает т двухсторонних биконических призм, каждая из которых имеет 7 2n зеркальных граней (см. фиг.4).

При этом n = 3,..., N, необходимое количество каналов К МОМ линии оптической связи 15 определяют следующим образом: К=nxm, где m определяют числом объектов одновременного воздействия.

Вращение кольцевого полихроматического поля достигается непрерывным изменением положения зеркал матричного оптического коммутатора 5, а блок формирования кольцевого полихроматического поля 10 обеспечивает синфазное с противоположным направлением вращение кольцевого полихроматического поля для каждой пары каналов. Блок масок 11 обеспечивает избирательное облучение участков поверхности объектов за счет формирования необходимого поля излучения и содержит, например, вырезающие маски, отверстия которых выполнены в соответствии с требованиями способа воздействия. Отверстия масок могут быть снабжены голографическими модулями, синтезаторами формы, что в ряде случаев повышает эффективность проводимого воздействия.

Линия оптической связи 13 одноканальных выходов блока модуляции и коммутации потока излучения состоит из каналов, каждый из которых может включать только один единичный световод, а каждый из каналов линий 14, 15, 16 оптической связи многоканальных выходов упомянутого блока содержит набор световодов или световолоконный жгут.

Принцип действия устройства заключается в следующем. Поток лучей от источника электромагнитного излучения 1 поступает в коллиматор 2, который формирует параллельный или линейнорасходящийся пучок лучей. Сформированный пучок лучей проходит через светофильтр 3, компенсирующий неравномерность оптического излучения источника 1, и поступает на дифракционную решетку 4 с переменным шагом штрихов, обеспечивающих непрерывный спектр его разложения на матричное поле МОК 5.

Матричный оптический коммутатор 5 по командам и сигналам управления блока управления 6 производит выборку необходимых узких спектральных участков излучения, объединение нескольких каналов для обеспечения необходимой ширины спектральной полосы, их модуляцию согласно выбранному методу воздействия и распределение индивидуальное - по линии 13 оптической связи и групповое - по линии 14 оптической связи.

Для защиты биологического объекта от экспозиционной передозировки и опасной яркости потока оптического излучения дозатор 7 производит контроль и интегральную оценку сигналов управления и команд блока управления 6, осуществляет автоматический расчет интегральной энергии потока оптического излучения в процессе проведения воздействия по каждому из каналов оптического воздействия с учетом особенностей характеристик данного биологического объекта, реально принятого режима воздействия, с учетом допустимой медико-биологической дозы и длин волн излучения и определяет время экспозиции для каждого из облучаемых объектов.

Выбор программы проводимого воздействия, его режимов, контроль хода их выполнения осуществляют с помощью блока ввода данных 8.

Монохроматические узкие пучки излучения, сформированные в матричном оптическом коммутаторе 5, поступают по линии оптической связи 13 на элементы блока 9. Изменение ширины спектральной полосы излучения осуществляется путем объединения нескольких монохроматических близлежащих пучков излучения в одной линии оптической связи.

Многоканальные узкие пучки излучения, сформированные в матричном оптическом коммутаторе 5, поступают по линии оптической связи 15 на двусторонние призмы блока формирования кольцевого полихроматического поля 10. Сформированное здесь кольцевое полихроматическое поле 10 с синфазным и противоположным направлением вращения для каждой пары каналов объектов поступает по линии оптической связи 16 на маски блока 11, которые формируют необходимое поле излучения в соответствии с требованиями проводимого воздействия.

С выхода блока масок 11 сформированное полихроматическое поле излучения по линии оптической связи 14 поступает попарно на элементы блока 12.

Устройство используют следующим образом.

Оператор с помощью блока ввода данных 8 вводит в блок управления 6 данные с характеристиками воздействия, данные о биологическом объекте и выбирает необходимую жесткую программу или формирует гибкую программу по принятому способу воздействия, сравнивает планируемое время сеанса с допустимым по данным дозатора 7 интегрального потока излучения. При необходимости устанавливает требуемые по способу маски блока 11.

Затем, например, пациента располагают около оптического излучателя. При этом либо надевают на пациента специальные очки, либо наконечник световода накладывают на биологическую зону воздействия, либо размещают пациента около информационного окна. Далее включают устройство и проводят сеанс физиотерапевтического воздействия пучком оптического излучения.

Данное устройство позволяет эффективно воздействовать электромагнитным излучением любых длин волн из всего оптического диапазона на биологически активные зоны биологических объектов, на глаза и биологически активные точки человека или животного по индивидуальной программе с автоматически регулируемыми временем, яркостью, частотой, формой и видом воздействия, а также длинами волн монохроматического и полихроматического излучений. Оно позволяет измерять сочетание длин волн полихроматического излучения, формировать кольцевое секторное поле, вращать его сектора и регулировать частоту их подачи. С его помощью можно осуществлять подбор необходимой информационной голограммы, используемой во время воздействия. Это позволяет значительно повысить эффективность воздействия на различные биологические объекты, в том числе повысить эффективность физиотерапевтического лечения широкого круга заболеваний человека и патологических изменений других биологических объектов.

Программное изменение длины волны и ширины спектра излучения при широком диапазоне регулирования интенсивности потока оптического излучения, а также возможность получения с помощью предлагаемого устройства одновременно нескольких полей облучения с различными монохроматическими и полихроматическими потоками оптического излучения позволяет значительно расширить область применения данного устройства для эффективного воздействия на биологические объекты электромагнитным излучением оптического диапазона, на их биоритмы и биологическую активность. Устройство позволяет также проводить групповые сеансы воздействия.

Формула изобретения

1. Устройство для воздействия на биологический объект электромагнитным излучением оптического диапазона, содержащее источник электромагнитного излучения и оптический коммутатор, отличающееся тем, что в него дополнительно введены расположенные между источником электромагнитного излучения и оптическим коммутатором, последовательно установленные коллиматор, светофильтр и дифракционная решетка, введены также блок ввода данных, блок управления и дозатор интегрального потока излучения, а также последовательно соединенные блок формирования кольцевого полихроматического поля и блок масок, причем входы блока управления соединены с выходами блока ввода данных и дозатора интегрального потока излучения, а его выходы соединены с входом последнего и входом оптического коммутатора, выход которого соединен с входом блока формирования кольцевого полихроматического поля, при этом оптический коммутатор выполнен матричным, многоканальным с возможностью получения модулированного по яркости и регулируемого по длине волны и ширине спектра непрерывного электромагнитного излучения для попеременного, и/или одновременного индивидуального, и/или группового избирательного электромагнитного облучения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптический коммутатор содержит управляемую систему матричных зеркал, снабженную электропроводами и блоком щелевых диафрагм, а также блок модуляции и коммутации потока излучения с электропроводами, при этом оптический вход системы матричных зеркал является входом оптического коммутатора, а его выходами являются многоканальные и/или одноканальные оптические выходы блока модуляции и коммутации потока излучения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дифракционная решетка выполнена отражательной с переменными периодом и углом блеска.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптический коммутатор выполнен на основе блока единичных акустооптических переключателей, установленных на волноводной пластине и выполненных по технологии сверхбольших интегральных схем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4