Устройство для фотообработки биотканей человека

Полезная модель относится к медицинской технике и может применяться в дерматологии для постоянного и временного удаления человеческих волос, их миниатюризации и изменения цвета. Применение различных источников входного излучения позволяет использовать устройство также для коагуляции кровяных сосудов, вен и селективного повреждения коллагена дермиса с целью его регенерации.
Известны устройства для фотообработки биотканей человека с лазерными источниками света и доставкой излучения по оптическому волокну, работа которых основана на селективном нагреве желаемой области биоткани (кожи, кровеносного сосуда или волосяной фолликулы).
В патенте США №6997923 описано устройство с лазерным источником света и трехлинзовым объективом постоянного увеличения, предназначенным для фокусировки излучения под кожу. В патенте США №8322348 описано устройство для лазерной обработки с использованием неравномерного выходного пучка. В патенте США №9821171 описано устройство для обработки кожи включающее оптическую систему переменного увеличения для регулировки диаметра участка обработки.
Из патента США №8926678 известен наконечник устройства лазерной обработки, содержащий: оптическое волокно, которое сконфигурировано для направления лазерного излучения, испускаемого импульсным источником света; и вращающийся держатель, который выполнен с возможностью удерживания наконечника оптического волокна, так что часть наконечника наклоняется относительно оси вращения для направления оптической оси лазерного излучения в направлении целевой точки, расположенной на оси вращения, при этом схема облучения источника импульсного света регулируется блоком управления.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа заявленного устройства.
Общий недостаток прототипа, равно как и всех приведенных выше аналогов, состоит в том, что известные устройства не позволяют одновременно обрабатывать кожу равномерно освещенным пятном переменного диаметра, изменять форму этого пятна, обеспечивать оптимальный угол сходимости излучения при его вводе в кожу и осуществлять обратную связь по уровню обратно рассеянного излучения.
Задачей полезной модели является создание устройства с оптической системой переменного увеличения, создающей равномерно освещенное пятно на поверхности кожи и в подповерхностном слое на глубине до 3 мм, обеспечивая при этом необходимый контроль уровня обратно рассеянного кожей излучения с целью повышения терапевтической эффективности прибора.
Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для решения вышеуказанной задачи полезной модели.
Согласно полезной модели устройство для фотообработки биотканей человека, содержащее волоконный источник света, трехлинзовою оптическую систему, предназначенную для формирования светового пятна заданного диаметра на поверхности кожи, характеризуется тем, что между оптической системой и волоконным источником света размещен волноводный гомогенизатор излучения, причем первая линза по ходу излучения выполнена плоско-выпуклой, обращенной плоской стороной к источнику света, вторая линза выполнена двояковыпуклой, а третья линза выполнена плосковыпуклой, обращенной плоской стороной к поверхности кожи и контактирует с ней.
Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных, факультативных признаков, а именно:
- на входной поверхности волноводного гомогенизатора излучения помимо волоконного источника света может быть размещен волоконный приемник излучения;
- первая линза по ходу лучей оптической системы может быть выполнена двояковыпуклой;
- третья линза по ходу лучей оптической системы может быть выполнена двояковыпуклой, контактирует с кожей деформируя ее поверхность.
Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в обеспечении возможности смены формы светового пятна на поверхности кожи, расширения диапазона регулировок диаметра светового пятна на поверхности кожи, обеспечение переноса изображения выходной поверхности волноводного гомогенизатора на поверхность кожи, чем достигается равномерное ее освещение в пределах светового пятна, а также достижения оптимального ввода излучения в кожу, что обеспечивает лучший терапевтический эффект.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена оптическая схема заявленного устройства. На чертеже позициями обозначены: 1 - волоконный источник излучения, 2 - волоконный приемник, 3 - волноводный гомогенизатор, 4 - первая линза, 5 - вторая линза, 6 - третья линза, 7 - поверхность кожи, 8 - световые лучи, 9 - пучок света, 10 - сходимость излучения.
Заявляемое устройство содержит волоконный источник излучения 1 (диаметр сердцевины волокна до 1.5 мм) с присоединенным к нему (вплотную, либо на некотором расстоянии от него) волноводным гомогенизатором излучения круглого или полигонального профиля (например, квадратного или шестигранного) диаметром превышающем сердцевину волокна и длиной достаточной для достижения заданного равномерного распределения освещенности на выходной поверхности гомогенизатора
Устройство работает следующим образом. Световые лучи 8 от волоконного источника излучения 1 попадают на входную поверхность волноводного гомогенизатора 3, далее световой пучок расширяясь и испытывая полные внутренние отражения от его боковой поверхности распространяется к его выходной поверхности, которая становится равномерно освещенной. Распространяясь далее, пучок света 9 проходит через оптическую систему переменного увеличения, состоящую из линз 4, 5 и 6. Линза 4 является плосковыпуклой и обращена плоской поверхностью к источнику света, пройдя линзу 4, свет попадает на двояковыпуклую линзу 5, которая может перемещаться вдоль оптической оси для смены увеличения системы. Пройдя линзу 5 свет проходит через линзу 6, которая является плосковыпуклой и плоской стороной контактирует с поверхностью кожи 7. Линза 6 обеспечивает сходимость излучения 10 на заданный угол для лучшего терапевтического эффекта. Излучение 10 при прохождении в кожу испытывает рассеяние, и некоторая его часть рассеивается обратно, последовательно проходит через линзы 6, 5, 4 и волноводный гомогенизатор 3, после чего попадает на входную поверхность волоконного приемника 2.
Положительный эффект данной конструкции заключается в возможности смены формы светового пятна на поверхности кожи путем замены волноводного гомогенизатора соответствующей формы, дополнительно также расширяется диапазон регулировок диаметра светового пятна на поверхности кожи путем применения волноводных гомогенизаторов различных диаметров. Между волноводным гомогенизатором и поверхностью кожи расположена оптическая система переменного увеличения, позволяющая одновременно регулировать диаметр светового пятна на поверхности кожи, обеспечивать перенос изображения выходной поверхности волноводного гомогенизатора на поверхность кожи, чем достигается равномерное ее освещение в пределах светового пятна, а также необходимый угол сходимости излучения в кожу для достижения заданного терапевтического эффекта. Последняя поверхность оптической системы контактирует с поверхностью кожи что необходимо как для достижения оптимального ввода излучения в кожу, так и для реализации контактных методов охлаждения биоткани для лучшего терапевтического эффекта. Для реализации обратной связи по уровню рассеянного обратно от кожи излучению в предлагаемом устройстве применяется волоконный приемник излучения 2, присоединенный к входной поверхности гомогенизатора 3, который обеспечивает равномерное распределение освещенности в плоскости волоконного приемника света независимо от диаметра светового пятна на поверхности кожи, чем достигается высокая точность измерения уровня обратно рассеянного света.