Устройство для облучения труднодоступных участков организма

 

Изобретение относится к медицинской технике. Цель - повышение коэффициента использования световой энергии. Устройство содержит световод 1 и стакан 2 с прозрачными стенками, заполненный прозрачной средой 3. На дистальном конце стакана 2 установлено плоское зеркало 5. От 0,1 до 10,3 объема стакана заполнено веществом 4, причем N<SB POS="POST">ст</SB>≥N<SB POS="POST">с</SB>

N<SB POS="POST">в</SB>≥√A<SP POS="POST">2</SP>+N<SB POS="POST">ст</SB>, где A - числовая апертура световода 1

N<SB POS="POST">ст</SB>, N<SB POS="POST">с</SB> и N<SB POS="POST">в</SB> - показатели преломления соответственно стенок стакана, среды 3 и вещества 4. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (1)S А 61 Н 5/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4475219/30-14 (22) 12,08.88 (46) 15,11„90, Бюл. 11. -42 (71) Радиотехнический институт им, акад. А.Л.Минца (72) А.С.Ложенко, В„И,Речицкий и В.П.Жаров (53) 615.475(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1285662, кл, А 61 N 5/06, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ТРУДH0jlACTYIIHblX УЧАСТКОВ ОРГАНИЗМА (57) Изобретение относится к меди„„SU„„1606128

2 цинской технике. Цель —. повьппение коэффициента использования световой энергии. Устройство содержит световод 1 и стакан 2 с прозрачными стенками, заполненный прозрачной средой

3. На дистальном конце стакана 2 установлено плоское зеркало 5, От 0,1 до

10,3 объема стакана заполнено ве еством 4, причем и и ; и — А +п где А — числовая апертура световода

1; и,, n и n > - показатели преломления соответственно стенок стакана, среды 3 и вещества 4. 3 ил.

1606128

Изобретение относится к медицинской технике и может использоваться в физиотерапии при проведении лазеротерапевтических процедур.

Цель изобретения — повышение коэффициента использования световой энергии.

На фиг.1 представлено устройство; на фиг.2.и 3 †.. соответственно схема и график, поясняющие математический расчет.

Устройство содержит светонод 1, размещенный на оси стакана 2 с прозрачными стенками. Объем стакана 2 заполнен прозрачной .средой 3 и веществом 4. В дистальной части стакана 2 установлено плоское зеркало 5, Показатели преломления стенок стакана, среды 3 и вещества 4 отвечают

УсловиЯм пс1 пс n B А +и т

2 2 где и, nñ и п — показатели преломления стенок . стакана, среды 3 и вещества 4 соответственно; А — числовая апертура световода.

Устройство работает следующим образом, Световой поток от лазера (не показан), выходя из торца снетовода 1, распространяется в среде 3 и по стен- 30 кам стакана .2, Для того чтобы световой поток распространялся по стенкам стакана необходимо избежать эффекта полного внутреннего отражения на границе веществ. Для этого показатель 35 преломления стенок стакана должен быть больше или равен показателю преломления среды 3> и и . Если инструмент не контактирует сэ стенками трубчатого органа, то свечение происходит по всей длине инструмента. В том случае, когда имеет место контакт инструмента с внутренним органом, например с луковицей двенадцатиперстной кишки, преимущественно происходит рассеяние светового потока на микронеоднородностях этого органа. В этом случае при подвижности внутреннего. органа, когда место контакта его с инструментом постоян- 50 но.меняется, тем не менее засветка осуществляется в процессе всей светолечебной процедуры, т.е. "отслеживается" перемещение органа.

Световой поток, который не рассеялся в зоне контакта с органом, доходит до зеркала 5, отражается и опять возвращается в зону контакта с органом.

Участок с веществом 4, коэффициент преломления которого отвечает условию и А +п, где А — число2 вая апертура световода; и, - показатель преломления стенок стакана, позволяет снизить ту часть светового потока, которая выходит из устройства по стенкам стакана, минуя зеркало 5, Лучи, попадая в вещество 4, не проникают в материал стакана 2, а отражаются от него по закону полного внутреннего отражения (ПВО), Для определения минимального показателя преломления вещестна 4 необходимо рассмотреть ход луча вышедшего из световода под максимальным углом (апертурный луч)

А

-(/ИО КС

= arcsin — — - и с где А — числовая апертура световода;

n — показатель преломления веC щества 4, Исходя иэ инварианта Штраубеля при соблюдении закона ПВО и зпИ =иB з1п(к =А, 1 гдето „ — апертурный луч в веществе 4; и 8 — показатель преломления вещества 4, С другой стороны для выполнения закона ПВО необходимо, чтобы

ncr

sin (10 -!и ) мокс п

Из этих выражений нетрудно определить условие для п 8

nB =Следует отметить, что этот участок не является рабочим, так как лучи будут распространяться преимущестненно по центральной жиле, изолиро" ванной от возможного контакта. Поэтому длину 1 указанного участка, эаг элненного веществом 4, следует выбирать исходя из конкретных размеров облучаемых внутренних органов, с одной стороны, и увеличения использования световой энергии, с другой, Поэтому необходимо опреде.mn зависимость коэффициента использования светового потока от конструктивных параметров устройства .(длины участка с!

606128

S.

Л = Д выл ) 35

45

8 s

К вЂ” + п{1 — — )

S Г S

55

5 веществом 4, толщины стенки стакана и т.д.}, На фиг.2 показана схема, показывающая геометрический ход лучей. Условные обозначения: 1 — длина участка с большим коэффициентом преломления;

d D — внутренний и внешний диаметры устройства; а — толщина стенки стакана. 10

Коэффициент использования световой энергии К определяется как пол

K — — -- Ф

< вых

15 дя Рвых у пол мощность cBBTDBoFo потока на выходе устройства и полез-. ная (в данном случае световой поток, рассеянный на органе Ф ), В первом приближении 20 паол p z zr ) где Рк, < — мощность светового потока, рассеянного после первого (от световода 1 к зеркалу 5) и второго (< т зеркала 5 к патологическому органу) прохождения света, Эмпирически выявлено, что где s — площадь контакта с облучае" мым органом;

S — площадь дистального конца устройства {от конца световода 1 до зеркала 5)

Соотношение - целесообразно задаS. вать в диапазоне 0,1-0,5, Тогда Р<будет определяться, как

@n < s .õt<< Б >> где О - коэффициент отражения от зеркала 5.

Таким образом

Увеличение коэф< .ициента использования при наличии участка с большим показателем преломления 4 происходит за счет увеличения коэффициента р отражения от зеркала. При отсутствии участка. с большим коэффициентом преломления коэффициент отражения определяется как

Ф ° (Pd «P 83 м1Я а ф РЦ Р1 Dz > где SС,,S - площади окружностей с диаметрами d и D, Когда этот участок присутствует, то (= (+ (+ jJ, где f - плотность светового потока, причем

Р обусловлен световым потоком с углами в интервале от 1/О до g которые раньше проходили мимо зеркала через отрезок АС, а теперь, отразившись от стакана, полностью падают на зеркало.

Чмакс .я<<>)йю <лаи- 4.

I смаке Ч малс е<о

2а

Ч>акс агсйя

Ч макс л где 1/O=arctg — л — ббусловлен ! 2. световыми лучами с углами от 0 до

1/О, которые обусловлены виньетированием длиной 1 (на фиг.2 этим лучам соответствует круг с радиу2(0 Р (<.Фи Ч сомОС) и = 1

Г 4 Lt мак

Чтобы вывести выражение для. Р> необходимы громоздкие математические выкладки, Проводить их нецелесообразно, так как показывают исследования Pg представляет незначительную величину по сравнению с Р, и ею можно пренебречь.

На фиг,3 представлен примерный вид графика p (q).

Исходя иэ размеров конкретных облучаемых органов соотношение длин дистального конца L {участок от конца световода до зеркала) и участка с большим коэффициентом преломления 1 бывает разньм. Например, при облучении рубцов пищевода, длина которого достигает 250мм, 1 отношение " принимает максимальное

1 значение и может быть равным -. С другой стороны, при облучении опухоли в ушном канале, где L не более

20 мм отношение — — минимальное э L

1 и равное 10. Таким образом, диапазон

1 1 1 изменения отношения

L 10 3

1606128 к ()(! "— — ).

8

Например, при a=O 2 мм, п =1,52 (поливинилхлорид), А=0,19 (одйожиль35

Предлагаемое устройство может быть как гибким, так и жестким, Изготовить его можно следующим образом. В прозрачную полихлорвиниловую трубку (n < 1, 52) . вводится компаунд типа

СКТЙ (и =1,41). Затем на требуемую длину 1 вводится эпоксидная смола (n l,54), после чего в конец трубки вставляется отражатель пз нержавеющей 10 стали. В другой конец трубки вводится одножильный волоконный световод (Аяа 0,2) и его конец устанавливается на необходимом расстоянии до отражателя. Жидкая сердцевина отверждается (1624 часа), затаи происходит изоляция дистального конца путем оплавления или эаклеивания..

Таким образом, увеличение коэффициента отражения по сравнению с 20 устройством без вещества 4 происходит на величину

2а

-arctg —ч макс 1

Ч макс, А 2а

are s in (" — ) — are tg (— ) пет 1 ти

А р

arcsin (- †-) п т

30 а увеличение коэффициента использования происходит на величину ный.кварцполимерный световод) и при

1=4,2 мм J)) 0,5, а при 1=10 мм, (), = 0,69, 1

Следует отметить> что толщинустакана а необходимо брать как можно меньше по сравнению с общим диамета ром устройства D например — 0,4.

Устройство обладает простой технологией изготовления и безопасностью при проведении светолечебных процедура

Формула и э обретения

Устройство для облучения труднодоступных участков организма, содержащее световод, на дистальном конце которого установлен стакан с прозрачными боковыми стенками и отражающим дном, заполненный оптической средой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения коэффициента использования световой энергии, показатель преломления и> оптической прозрачной среды, заполняющей дистальную-часть объема стакана, г отвечает условию п А +и где Л вЂ” числовая апертура световода; и — показатель преломления стенок стакана, а показатель преломления оптической прозрачной среды остального объема стакана не больше показателя преломления стенок стакана.

1б06128 р(р)

Составитель Н.Галамага

Редактор А,Долинич Техред д. Сердюкова Корректор В.Гирняк

Заказ 3508 Тираж 531 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, !01