ЛАЗЕРНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ ПРИБОР

Полезная модель относится к области медицины и предназначена, преимущественно, для использования в косметологии, для процедур лазерной эпиляции и воздействия на кожу (например, при шлифовке кожи).
Из уровня техники известен аппарат для магнито-светодиодной терапии, содержащий блок питания, светодиод, в состав которого входит, по крайней мере, два излучающих кристалла, кольцевой постоянный магнит и радиатор для охлаждения светодиода, при этом светодиод расположен в теле радиатора так, что его излучающие кристаллы выведены на торцевую поверхность радиатора, а кольцевой постоянный магнит закреплен на торцевой поверхности радиатора так, что выведенные на нее излучающие кристаллы расположены в зоне отверстия кольцевого постоянного магнита. В состав светодиода дополнительно введена оптическая линза, установленная в отверстие кольцевого постоянного магнита, к торцевой поверхности радиатора по ее периферии жестко подсоединена жесткая пластина, к которой по ее краям присоединен ремешок для крепления аппарата на руке или ноге пользователя, а в качестве светодиода испо пользован светодиод, испускающий электромагнитное излучение с мощностью 120÷300 мВт.(RU 48790 U1, A61N 5/06, 10.11.2005).
Известно устройство для воздействия на организм оптическим излучением в физиотерапевтических целях, представляющее собой корпус, внутри которого находится блок автономного питания и чип программного управления, в переднем его отделе находится зеркальный отражатель и сверхяркий светодиод синего или красного диапазона, а в заднем отделе корпуса - гнездо для штекера зарядного устройства для аккумуляторной батареи, на поверхности корпуса находится кнопка включения устройства и выбора программы сеанса фототерапии, при этом на передний отдел корпуса крепится одна из трех различных по форме светопроводящих насадок, выбранных из следующих: насадка для облучения естественных полостей организма, представляющая собой круговой цилиндр с закругленным передним краем; в заднем отделе насадки имеется ограничительное кольцо; насадка для облучения задней стенки (RU 57124 U1, A61N 5/00, 10.10.2006).
Известно лазерное медицинское устройство, содержащее блок питания, связанный с ним микропроцессорный блок управления, соединенный с оптическим блоком, включающим полупроводниковые лазерные источники, световоды, оптический узел юстировки и адаптер для подключения сменного волоконно-оптического инструмента, при этом оно дополнительно включает функционально связанные с блоком управления блок стабилизации длины волны излучения лазеров, блок нетеплового мониторинга облучаемой зоны и блок индикации и контроля мощности, снабженный блоками звуковой и световой сигнализации, при этом блок стабилизации длины волны излучения лазеров включает группу Пельтье-холодильников, соединенных с термодатчиками, функционально связанных с микропроцессорным блоком управления (RU 46435 U1, A61N 5/067, 10.07.2005).
Известно устройство для контактного облучения с электронной системой охлаждения, включающее источник лазерного излучения, соединенный с ним световод, охлаждающий блок, включающий сапфировое окно. Устройство включает электронный элемент Пельтье с центральным отверстием, при этом сапфировое окно, оснащенное термодатчиком, соединено с «холодной» стороной элемента Пельтье, а «горячая» сторона элемента Пельтье снабжена радиатором с развитой поверхностью и отверстием для прохождения света, приспособление для крепления волокна, а также электронный блок, состоящий из драйвера, ПИД регулятора, блока индикации (RU 20008 U1, A61N 5/00, 10.09.2012).
Наиболее близким аналогом технического решения является лазерный медицинский прибор, содержащий корпус с размещенными в нем, по меньшей мере, одним лазерным излучателем, источником подсветки и датчиком излучения, фокусирующую систему, устройство видеонаблюдения и блок питания, отличающийся тем, что устройство видеонаблюдения расположено на одной оси с корпусом и фокусирующей системой, а лазерный излучатель, источник подсветки и датчик излучения размещены по образующей, коаксиальной оси фокусирующей системы (RU 2181572 C2, A61B 18/20, 27.04.2002).
Недостатками указанных технических решений является недостаточная эффективность их охлаждающих элементов и возможность перегрева компонентов устройств.
Задачей, на решение которой направлено техническое решение, является повышение долговечности и стабильности работы компонентов устройства и устройства в целом.
Поставленная задача достигается за счет того, что лазерный медицинский прибор, содержит корпус с размещенными в нем электрическими элементами - лазерными излучателями, источниками подсветки, блоком фокусировки, модулем видеонаблюдения, причем корпус устройства выполнен в виде толстостенной цилиндрической оболочки, причем с внешней стороны цилиндрической оболочки расположены термоэлектрические элементы Пельтье, которые выполнены криволинейными, с цилиндрической внутренней поверхностью, и плотно прижаты к цилиндрической оболочке корпуса с ее внешней стороны.
Блок фокусировки включает, по меньшей мере, одну линзу.
Лазерный медицинский прибор может дополнительно включать блок питания, к которому подсоединены упомянутые электрические элементы.
Блок питания может быть размещен внутри корпуса.
Внешняя сторона каждого термоэлектрического элемента Пельтье может быть выполнена профилированной, либо к внешней стороне каждого термоэлектрического элемента Пельтье может быть прикреплен радиатор.
Корпус может охватывать дополнительная цилиндрическая оболочка, при этом между корпусом и дополнительной цилиндрической оболочкой имеется зазор, причем прибор дополнительно снабжен блоком принудительного охлаждения, который обеспечивает движение теплоносителя в зазоре между корпусом и дополнительной цилиндрической оболочкой.
Предпочтительно, что блок принудительного охлаждения представляет собой вентилятор.
Блок принудительного охлаждения может представлять собой модуль жидкостного охлаждения.
С внутренней стороны толстостенной цилиндрической оболочки в ее торцевой части со стороны расположения блока фокусировки может быть выполнена резьба или размещены фиксирующие приспособления для закрепления дополнительных оптических насадок.
Предпочтительно, что модуль видеонаблюдения расположен на одной оси с корпусом и блоком фокусировки, при этом лазерные излучатели и источники подсветки расположены вокруг этой оси в соответствии с радиальной симметрией.
Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения компонентов системы, что в свою очередь обеспечивает повышение долговечности и стабильности работы компонентов устройства и устройства в целом.
На ФИГ. 1 изображен продольный разрез устройства.
На ФИГ. 2 изображен вид с торца.
На ФИГ. 3 изображен стандартный термоэлектрический элемент Пельтье.
На ФИГ. 4 изображен оригинальный термоэлектрический элемент Пельтье, выполненный в соответствии с описываемым техническим решением.
На ФИГ. 5 изображен оригинальный термоэлектрический элемент Пельтье, выполненный в соответствии с описываемым техническим решением с профилированной внешней стороной (оснащенный ребрами).
На ФИГ. 6 изображен продольный разрез устройства оснащенного дополнительной цилиндрической оболочкой и блоком охлаждения.
На ФИГ. 7 вид с торца на устройство, оснащенное дополнительной цилиндрической оболочкой и блоком охлаждения.
Лазерный медицинский прибор, содержит корпус 1 с размещенными в нем электрическими элементами - лазерными излучателями 2, источниками подсветки 3, блоком фокусировки 4, модулем видеонаблюдения 5.
Корпус устройства выполнен в виде толстостенной цилиндрической оболочки, причем с внешней стороны цилиндрической оболочки расположены термоэлектрические элементы 6 Пельтье, которые выполнены криволинейными, с цилиндрической внутренней поверхностью 7 и плотно прижаты к цилиндрической оболочке корпуса с ее внешней стороны 8.
Блок фокусировки прибора включает, по меньшей мере, одну линзу 9 для сведения лучей лазерных излучателей 2.
Лазерный медицинский прибор может включать блок питания 10, к которому подсоединены упомянутые электрические элементы. Блок питания 10 может быть размещен внутри корпуса (ФИГ. 1-6), а может быть вынесен за его пределы. Оснащение прибора термоэлектрическими элементами 6 Пельтье с криволинейной конфигурацией позволяет обеспечить эффективный отвод тепла и разместить блок питания внутри пространства корпуса устройства.
Внешняя сторона 11 каждого термоэлектрического элемента Пельтье может быть выполнена профилированной (ФИГ. 5) и иметь ребра 12. Либо к внешней стороне каждого термоэлектрического элемента Пельтье может быть прикреплен радиатор (на чертежах условно не показан).
Для интенсификации процесса охлаждения корпус может быть оснащен дополнительной цилиндрической оболочкой 13 (ФИГ. 6), причем между корпусом и дополнительной цилиндрической оболочкой имеется зазор 14, а устройство снабжено блоком принудительного охлаждения, который обеспечивает движение теплоносителя (посредством воздушной тяги или прокачки жидкости) в упомянутом зазоре 14 между корпусом и дополнительной цилиндрической оболочкой 13, что обеспечивает отведение тепла от внешних сторон 11 термоэлектрических элементов Пельтье.
Предпочтительно, что блок принудительного охлаждения представляет собой вентилятор 15, при этом теплоносителем является воздух.
Блок принудительного охлаждения может представлять собой модуль жидкостного охлаждения (условно не показан), при этом теплоносителем является жидкость.
С внутренней стороны толстостенной цилиндрической оболочки в ее торцевой части со стороны расположения блока фокусировки 4 выполнена резьба 16 или размещены фиксирующие приспособления для закрепления дополнительных оптических насадок.
Модуль видеонаблюдения 5 расположен на одной продольной оси с корпусом 1 и блоком фокусировки 4, при этом лазерные излучатели 2 и источники подсветки 3 компактно расположены вокруг этой оси в соответствии с радиальной (круговой) симметрией.
Изготавливаемые в настоящее время промышленностью стандартные термоэлектрические элементы Пельтье имеют плоскую форму (ФИГ. 3) и состоят из двух плоских пластин 17, выполненных из диэлектрического материала, между которыми размещены последовательно соединенные металлическими медными площадками (условно не показаны) полупроводниковые термопары 18. Обычно упомянутые пластины 17 изготавливают из керамики на основе оксида или нитрида алюминия. Стандартные термоэлектрические элементы плоской формы (ФИГ. 3) не подходят для размещения на корпусе 1 прибора, который выполнен в виде толстостенной цилиндрической оболочки, т.к. между плоскими элементами и цилиндрической оболочкой возможен только точечный контакт, либо возникает необходимость использования промежуточных элементов обеспечивающих плотный контакт плоских элементов с корпусом, что в любом случае приведет к значительному снижению эффективности охлаждения корпуса, повышению температуры внутри корпуса и возможному отказу электрических элементов прибора.
Цилиндрическая форма корпуса обусловлена компактным радиальным расположением в нем электрических элементов, поэтому наиболее предпочтительна для прибора в рамках описываемого технического решения. Кроме того, прибор с корпусом цилиндрической формы более эргономичен. Для того чтобы обеспечить эффективный отвод тепла от цилиндрической оболочки в рамках описываемого технического решения использованы оригинальные термоэлектрические элементы Пельтье криволинейной формы, с цилиндрической внутренней поверхностью 7 (ФИГ. 4, 5). Данные элементы могут включать две криволинейные пластины 19 из диэлектрического материала (ФИГ. 2, 4). Наиболее предпочтителен вариант, когда термоэлектрический элемент Пельтье криволинейной формы включает со стороны, предназначенной для закрепления на корпусе 1 криволинейную пластину 19 с цилиндрической внутренней поверхностью 7, а с другой криволинейный радиатор 20, внутренняя сторона которого выполнена цилиндрической, а внешняя оснащена ребрами 12. При этом полупроводниковые термопары 18 размещены между криволинейной пластиной 19 и криволинейным радиатором 20. В случае, когда прибор оснащен блоком принудительного охлаждения, ребра 12 размещены в зазоре 14 между корпусом и дополнительной цилиндрической оболочкой 13 с образованием каналов 21 (ФИГ. 6, 7).
Далее описана работа устройства в соответствие его компоновкой, показанной на ФИГ. 6.
Задействуют электрические элементы прибора, подавая к ним электроэнергию от блока питания, например, через управляющую печатную плату (условно не показана). Электрические элементы могут быть скоммутированы на управляющей печатной плате находящейся внутри корпуса устройства, либо выполнены с возможностью подключения к внешнему управляющему устройству (компьютеру). Лазерные излучатели 2 синхронно генерируют лучи малой мощности, которые сводятся на объекте в один луч или световое пятно с помощью блока фокусировки 4. Источники подсветки 3 освещают область воздействия, что дает возможность с помощью модуля видеонаблюдения 5 проводить юстировку положения луча, а также наблюдать за ходом операции на экране управляющего устройства. После юстировки и наведения луча в нужную область производят воздействие на слои с заданной глубиной, мощностью и продолжительностью. В качестве лазерных излучателей могут быть использованы Er:YAG лазеры с длинной волны 2940 нм. Также в корпус устройства могут быть установлены дополнительные оптические насадки 22, которые вкручиваются в корпус, для чего он снабжен резьбой 16.
Например, может быть установлена фракционная насадка, включающая дифракционную оптическую решетку и микролинзу для деления сфокусированного луча на множество отдельных микролучиков, которые фокусируются на поверхности кожи диаметром 100-200 мкм каждый, образуя микротермальные лечебные зоны.
В процессе работы электрических элементов прибора внутри корпуса 1 выделяется значительное количество тепла, которое необходимо отводить во избежание перегрева упомянутых элементов для чего с внешней стороны цилиндрической оболочки расположены термоэлектрические элементы 6 Пельтье, которые выполнены криволинейными, с цилиндрической внутренней поверхностью 7. Радиус кривизны внутренней поверхности 7 термоэлектрических элементов 6 Пельтье равен или немного больше радиуса цилиндрической оболочки корпуса. Термоэлектрические элементы 6 Пельтье плотно прижаты к корпусу и закреплены на нем. Между корпусом и термоэлектрическими элементами 6 Пельтье размещен слой термопасты или термоклея. В процессе работы прибора постоянно или временно задействуется блок охлаждения (вентилятор) который создает воздушную тягу от торца к концевой части устройства в зазоре между корпусом и дополнительной цилиндрической оболочкой (направление движение воздуха показано стрелками на ФИГ. 6). Поток воздуха в зазоре осуществляет отвод тепла от ребер 12 термоэлектрических элементов 6 Пельтье. Для обеспечения работы компонентов устройства в автоматическом режиме оно также может быть оснащено термодатчиками, датчиками освещенности, и другими датчиками. Термоэлектрические элементы 6 Пельтье могут быть подключены к блоку питания через импульсные стабилизаторы напряжения, что обеспечивает более эффективную их работу. Работа блока охлаждения и напряжение на термоэлектрических элементах 6 Пельтье регулируются управляющей печатной платой на основе данных с термодатчиков.
Описанный лазерный медицинский прибор обладает высокой стабильностью, надежностью, компактностью, эргономичностью и может работать в непрерывном режиме на максимальной мощности.
Оснащение корпуса термоэлектрическими элементами Пельтье с цилиндрической внутренней поверхностью позволило снизить температуру внутри корпуса в полтора раза, по сравнению с температурой при пассивном охлаждении соответствующем схеме наиболее близкого аналога (использовались ребра корпуса), а в сочетании с блоком принудительного охлаждения, при условии наличия у термоэлектрических элементов радиаторов 20, в три раза и более, в зависимости от типа и мощности блока охлаждения, а также площади внешней поверхности радиаторов.