RU2733690C1

RU2733690C1 - Phototherapy apparatus

Info

Publication number: RU2733690C1
Application number: RU2019143317A
Authority: RU
Inventors: Наум Львович Богачек; Виктор Анатольевич Монич
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью «Элторг»
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2020-10-06
Also published as: CN115003376A; WO2021150134A1; DE112020006568T5

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention refers to medical equipment, namely to phototherapeutic devices for exposure to broadband radiation of light-emitting diodes and/or narrow-band radiation of laser diodes on internal organs and tissues of humans and animals. Phototherapeutic device comprises light modules with light-emitting elements located on the piercing plates, which are in thermal contact with radiators, a power supply unit, a controller and fasteners. Light modules are connected by fastening elements into matrices. On the outer side of the base the light modules are equipped with an internal protective curb. Internal protective curb is made with light-reflecting coating.

EFFECT: technical result consists in improvement of efficiency of phototherapeutic procedures and reduction of their time due to increased area of simultaneously irradiated anatomical zones, high efficiency of collecting light on an irradiated surface, broader functional capabilities of the device, as well as higher safety of procedures.

1 cl, 8 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области медицинской техники, а именно к фототерапевтическим устройствам для воздействия широкополосным излучением светодиодов и/или узкополосным излучением лазерных диодов, на внутренние органы и ткани человека и животных, в том числе, на кору и подкорковые зоны головного мозга через кость черепа, для черезкожного воздействия на артерии, в шейно-воротниковой зоне, обеспечивающие кровоснабжение головное мозга, и находящиеся в этой зоне нервные структуры и биологические ткани, а также на костные, мягкие ткани и слизистые оболочки, находящиеся в других анатомических зонах организма.The proposed invention relates to the field of medical technology, namely to phototherapeutic devices for exposure to broadband light-emitting diodes and / or narrow-band radiation of laser diodes on internal organs and tissues of humans and animals, including the cortex and subcortical zones of the brain through the skull bone, for transcutaneous effects on arteries, in the cervical-collar zone, providing blood supply to the brain, and the nerve structures and biological tissues in this zone, as well as on bone, soft tissues and mucous membranes located in other anatomical zones of the body.

Облучение производится красным и/или ближним инфракрасным светом, спектр которого относится к так называемому окну прозрачности кровенаполненных тканей (примерно от 620 до 1200 нм, то есть от правой границы полосы поглощения гемоглобина до левой границы полосы поглощения воды).Irradiation is performed with red and / or near infrared light, the spectrum of which belongs to the so-called transparency window of blood-filled tissues (approximately from 620 to 1200 nm, that is, from the right border of the hemoglobin absorption band to the left border of the water absorption band).

Фототерапия внутренних органов и тканей обеспечивает улучшение циркуляции крови в периферических кровеносных сосудах, ускорение регенерации нейронов, снижение уровня процессов перекисного окисления липидов и показана для амбулаторного применения и использования в условиях медико-профилактических учреждений. В основе процессов фототерапии находится фотохимическое (нетепловое) воздействие красного или ближнего инфракрасного света на нейроны, клетки крови, соединительные и костные ткани, а также слизистые оболочки. На молекулярном уровне эффект облучения обусловлен фотобиомодификацией нескольких мишеней для электромагнитного излучения красного и ближнего инфракрасного диапазонов [1]. К ним относятся IV комплекс дыхательной цепи митохондрий (цитохром с оксидаза), нитрозильные комплексы оксида азота с цитохром с оксидазой и молекулами гемоглобина, ионные каналы мембран клеток и ферменты антиоксидантной защиты клеток (например, супреоксиддисмутаза, каталаза, глутадион пероксидаза) [2].Phototherapy of internal organs and tissues improves blood circulation in peripheral blood vessels, accelerates the regeneration of neurons, reduces the level of lipid peroxidation processes and is indicated for outpatient use and use in medical institutions. The processes of phototherapy are based on the photochemical (non-thermal) effect of red or near infrared light on neurons, blood cells, connective and bone tissues, as well as mucous membranes. At the molecular level, the effect of irradiation is due to the photobiomodification of several targets for electromagnetic radiation in the red and near infrared ranges [1]. These include the IV complex of the mitochondrial respiratory chain (cytochrome c oxidase), nitrosyl complexes of nitric oxide with cytochrome c oxidase and hemoglobin molecules, ion channels of cell membranes and antioxidant cell defense enzymes (for example, supreoxide dismutase, catalase, glutadione peroxidase) [2].

Цитохром с оксидаза выполняет ключевую роль в процессе синтеза АТФ. Фотобиомодификация цитохром с оксидазы стимулирует процессы регенерации нейронов, активацию факторов транскрипции и модификацию экспрессии генов. Поглощение фотонов видимого и ближнего инфракрасного света нитрозильными комплексами приводит к синергетическому эффекту. При этом высвобождается оксид азота, обеспечивающий вазодилический эффект кровеносных сосудов и активируются молекулы цитохром с оксидазы, с которыми был связан оксид азота, последнее стимулирует клеточное дыхание и процессы синтеза молекул АТФ. В конечном итоге происходит улучшение циркуляции крови и ускорение регенерации повреждённых биологических тканей. Фотобиомодификация ионных каналов стимулирует выход из клеток ионов кальция и активирует гладкую мускулатуру, регулирующую циркуляцию крови. Активация ферментов антиоксидантной системы обеспечивает ускорение процессов регенерации биологических клеток, повреждённых при нарушениях кровоснабжения или нанесении ран.Cytochrome c oxidase plays a key role in the synthesis of ATP. Photobiomodification of cytochrome c oxidase stimulates neuronal regeneration, activation of transcription factors, and modification of gene expression. The absorption of photons of visible and near infrared light by nitrosyl complexes leads to a synergistic effect. At the same time, nitric oxide is released, which provides a vasodilic effect of blood vessels, and molecules of cytochrome c oxidase, with which nitric oxide was bound, are activated, the latter stimulates cellular respiration and the synthesis of ATP molecules. Ultimately, there is an improvement in blood circulation and acceleration of the regeneration of damaged biological tissues. Photobiomodification of ion channels stimulates the release of calcium ions from cells and activates smooth muscles that regulate blood circulation. Activation of enzymes of the antioxidant system accelerates the regeneration of biological cells damaged by blood supply disturbances or wounds.

Фототерапия приводит к ускорению регенерации мышечных и нервных клеток, ускорению заживления хирургических и длительно незаживающих ран [3]. Известно также применение облучения красным и ближним инфракрасным светом головного мозга для лечения пациентов, переживших острые нарушения кровоснабжения головного мозга (ОНМК) различного генеза или черепно-мозговые травмы [4]. Облучение, производимое через кость черепа (транскраниальные процедуры), позволяет ускорить регенерацию нервных клеток, улучшить циркуляцию крови в головном мозге и, в конечном итоге, снизить тяжесть последствий ОНМК и даже восстановить трудоспособности пациентов [5]. Помимо этого, сеансы фототерапии позволяют обеспечить профилактику ОНМК, а также воспалительных и неврологических заболеваний в шейно-воротниковой и других анатомических зонах организма [5, 6].Phototherapy accelerates the regeneration of muscle and nerve cells, accelerates the healing of surgical and long-term non-healing wounds [3]. It is also known to use irradiation with red and near infrared light of the brain for the treatment of patients who survived acute cerebral blood supply disorders (ACV) of various origins or traumatic brain injuries [4]. Irradiation produced through the skull bone (transcranial procedures) can accelerate the regeneration of nerve cells, improve blood circulation in the brain and, ultimately, reduce the severity of the consequences of stroke and even restore patients' ability to work [5]. In addition, phototherapy sessions allow for the prevention of stroke, as well as inflammatory and neurological diseases in the cervical collar and other anatomical areas of the body [5, 6].

В качестве излучающих элементов используют сверхъяркие светодиоды или лазерные диоды, располагающихся вплотную или вблизи к кожным покровам облучаемой поверхности или терминальные концы световодов, подводящих световой поток от лазерных диодов. При процедурах транскраниального облучения создаваемый световой поток проникает через кости черепа и воздействует на молекулярные мишени находящиеся в клетках коры и подкорковых зон, располагающихся на глубинах до 20 мм от поверхности коры головного мозга. По имеющимся оценкам только от 5% до 3% потока красного и инфракрасного излучения, падающего на поверхность головы, достигает поверхности коры головного мозга [7]. Superbright LEDs or laser diodes located close to or close to the skin of the irradiated surface or terminal ends of light guides supplying the luminous flux from laser diodes are used as emitting elements. During transcranial irradiation procedures, the generated light flux penetrates through the bones of the skull and acts on molecular targets located in the cells of the cortex and subcortical zones located at depths of up to 20 mm from the surface of the cerebral cortex. It is estimated that only 5% to 3% of the flux of red and infrared radiation incident on the surface of the head reaches the surface of the cerebral cortex [7].

Для обеспечения в тканях головного мозга потоков света, обеспечивающих значимый лечебный эффект, интенсивность света, достигшего поверхности коры головного мозга, должна быть не менее 10 мВт/см² [8], соответственно, интенсивность света, падающего на поверхность головы должна составлять не менее 300 мВт/см². Коэффициент полезного действия светодиодов и лазерных диодов составляет 30-40%. Отсюда следует необходимость применения для транскраниальной фототерапии светоизлучающих элементов с потребляемой электрической мощностью 1000 мВт и выше и решения технических задач эффективного рассевания тепловой мощности, выделяемой светоизлучающими элементами, а также контроля температуры облучаемой поверхности тела. Таким образом,, создание эффективного и безопасного устройства для фототерапии на сегодняшний лень является актуальной задачей.To provide light fluxes in the brain tissues that provide a significant therapeutic effect, the intensity of light reaching the surface of the cerebral cortex should be at least 10 mW / cm ² [8], respectively, the intensity of light falling on the surface of the head should be at least 300 mW / cm ² . The efficiency of LEDs and laser diodes is 30-40%. Hence, it is necessary to use light-emitting elements for transcranial phototherapy with an electrical power consumption of 1000 mW and more and to solve technical problems of efficient dissipation of the thermal power emitted by light-emitting elements, as well as to control the temperature of the irradiated body surface. Thus, the creation of an effective and safe device for phototherapy is currently an urgent task.

Известны устройства для фототерапии и светотерапии RU №166391 [9], RU №157529 [10]), RU № 2108122 [11], US 9687669 [12], WO-2016007798-A2 [13], US 201983809 [14], RU № 2696441 [15].Known devices for phototherapy and light therapy RU No. 166391 [9], RU No. 157529 [10]), RU No. 2108122 [11], US 9687669 [12], WO-2016007798-A2 [13], US 201983809 [14], RU No. 2696441 [15].

Данные устройства имеют корпус, содержащий светоизлучающие элементы и блок управления, содержащий контроллер и блок питания. Корпус имеет элементы крепления, фиксирующие его на теле пациента, на анатомической зоне, облучаемой в ходе фототерапевтической процедуры. Недостатками данных аппаратов является отсутствие тепловых радиаторов светоизлучающих элементов, что свидетельствует о малой мощности светового излучения, снижающей их эффективность при транскраниальном облучении мозга, и отсутствие собираемых в матрицу световых модулей, что не позволяет увеличивать площадь одновременно облучаемой анатомической зоны и формировать облучаемые зоны заданной конфигурации, а отсутствие защитных бордюров создаёт опасность попадания от облучаемой поверхности света в глаза пациента и окружающих людей.These devices have a housing containing light-emitting elements and a control unit containing a controller and a power supply. The body has fastening elements that fix it on the patient's body, on the anatomical zone irradiated during the phototherapy procedure. The disadvantages of these devices are the absence of thermal radiators of light-emitting elements, which indicates a low power of light radiation, which reduces their efficiency during transcranial irradiation of the brain, and the absence of light modules collected in a matrix, which does not allow increasing the area of the simultaneously irradiated anatomical zone and forming irradiated zones of a given configuration. and the absence of protective borders creates the danger of light from the irradiated surface entering the eyes of the patient and people around him.

Известно устройство для терапевтического воздействия на голову пациента, описанное в патенте RU № 2696441 [16], которое содержит источник питания и элемент воздействия, включающий излучатель, который является составной частью колебательного LC-контура, включенного в схему автогенератора, модулятор, выход которого соединен со схемой автогенератора, источник низкочастотного сигнала, у которого выход соединен с входом модулятора и который выполнен в виде аудиоплеера. Устройство имеет оптический излучатель, выполненный в виде 6 отрезков светодиодной ленты типа SMD 5050 - 60 LED RGB. Каждая светодиодная сборка содержит корпус, в котором установлены светодиоды трех цветов - красного с длиной волны 640 нм, зеленого с длиной волны 530 нм и синего с длиной волны 450 нм, каждый из 5 отрезков закреплен на основании внутри цилиндрического каркаса, при этом цепи питания светодиодов каждого цвета посредством контроллера подключены к выходным клеммам источника питания, содержит 24 светодиода инфракрасного излучения с длиной волны 880 нм. Недостатком этого устройства является жёсткость конструкции оптического излучателя, в котором светодиодные ленты закреплены внутри цилиндрического каркаса, на диэлектрической пластине. Данная конструкция не позволяет регулировать конфигурацию зоны светового воздействия. Кроме того, отсутствие радиаторов, отводящих тепло от светоизлучающих элементов, свидетельствует о низкой мощности видимого и инфракрасного света, создаваемого оптическим излучателем, что снижает эффективность транскраниальной фототерапии. Отсутствие в конструкции собираемых в матрицу световых модулей, не позволяет увеличивать площадь одновременно облучаемых анатомических зон и формировать облучаемые зоны заданной конфигурации. Конструкция устройства не содержит сенсоров температуры облучаемой поверхности, что не позволяет обеспечить безопасность проводимой процедуры от ожога облучаемой поверхности.There is a known device for therapeutic effects on the patient's head, described in patent RU No. 2696441 [16], which contains a power source and an action element including a radiator, which is a component of an oscillatory LC circuit included in the oscillator circuit, a modulator whose output is connected to an auto-generator circuit, a low-frequency signal source, whose output is connected to the modulator input and which is made in the form of an audio player. The device has an optical emitter made in the form of 6 pieces of LED strip type SMD 5050 - 60 LED RGB. Each LED assembly contains a housing in which LEDs of three colors are installed - red with a wavelength of 640 nm, green with a wavelength of 530 nm, and blue with a wavelength of 450 nm, each of the 5 segments is fixed on the base inside the cylindrical frame, while the power supply circuit of the LEDs of each color are connected to the output terminals of the power supply by means of a controller; it contains 24 infrared LEDs with a wavelength of 880 nm. The disadvantage of this device is the rigidity of the design of the optical emitter, in which the LED strips are fixed inside a cylindrical frame, on a dielectric plate. This design does not allow adjusting the configuration of the light exposure zone. In addition, the absence of radiators that remove heat from the light-emitting elements indicates a low power of visible and infrared light generated by the optical emitter, which reduces the effectiveness of transcranial phototherapy. The absence of light modules assembled into a matrix in the design does not allow to increase the area of simultaneously irradiated anatomical zones and to form irradiated zones of a given configuration. The design of the device does not contain sensors for the temperature of the irradiated surface, which does not allow ensuring the safety of the procedure being performed against burns of the irradiated surface.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению, выбранным в качестве прототипа, является устройство, описанное в патенте US № 8435273 [16].Closest to the claimed technical solution, selected as a prototype, is the device described in US patent No. 8435273 [16].

Устройство имеет корпус, два встроенных в корпус световых модуля, содержащих светоизлучающие элементы, рассеиватель света, гладкую прозрачную торцевую пластину, сенсор температуры., микроконтроллер, блок питания. Каждый модуль имеет один сменный сверхъяркий светодиод, излучающий ближнее инфракрасное излучение (спектральный максимум, 850 нм) или видимый свет, радиатор, установленный на плате, и находящейся в тепловом контакте со светодиодами, рефлектор и линзу. Излучение светодиода направляется на рассеиватель под задаваемым с помощью рефлекторного отражателя и линзы углом. От рассеивателя излучение проходит через торцевую светопрозрачную пластину и направляется на ткани организма, подвергающиеся фототерапевтической процедуре контактным с облучаемой поверхностью или бесконтакным путём. Однако данное техническое решение обеспечивает фототерапевтическое воздействие локально и облучение нескольких анатомических требует проведения нескольких последовательных процедур. Эффективность светового облучения снижена вследствие поглощения и рассеяния света в материале линзы, в рассеивателе и в торцевой светопрозрачной пластине. Потери светового потока составляют не менее 10% от излучаемой светодиодами энергии, что критично при процедурах транскраниальной фототерапии головного мозга, поскольку в костях черепа происходят потери от 95% до 97% падающих на поверхность головы света [7, 8]. При контакте торцевой светорассеивающей пластины с поверхностями тела, имеющими кривизну, например с поверхностью головы, со стороны скальпа, при транскраниальных процедурах, плоская поверхность торцевой светопрозрачной пластины не обеспечивает плотного примыкания к облучаемой поверхности, что приводит к потерям световой энергии, снижению эффективности процедуры и попаданию отраженного поверхностью кожи светового потока в глаза пациента и окружающих людей, что снижает безопасность процедуры и приводит к необходимости обеспечения мер по защите пациента и окружающих людей от отражённого света.The device has a housing, two light modules built into the housing containing light-emitting elements, a light diffuser, a smooth transparent end plate, a temperature sensor, a microcontroller, and a power supply. Each module has one replaceable super-bright LED, emitting near infrared radiation (spectral maximum, 850 nm) or visible light, a heat sink mounted on a board and in thermal contact with the LEDs, a reflector and a lens. The light from the LED is directed to the diffuser at an angle set using a reflective reflector and a lens. Radiation from the diffuser passes through the end translucent plate and is directed to the tissues of the body, which undergo a phototherapy procedure by contact with the irradiated surface or by contactless means. However, this technical solution provides a local phototherapeutic effect and irradiation of several anatomical ones requires several consecutive procedures. The efficiency of light irradiation is reduced due to absorption and scattering of light in the lens material, in the diffuser, and in the end plate. Losses of luminous flux are at least 10% of the energy emitted by LEDs, which is critical for transcranial phototherapy of the brain, since losses from 95% to 97% of light incident on the surface of the head occur in the skull bones [7, 8]. When the end light-scattering plate comes into contact with body surfaces that have a curvature, for example, with the surface of the head, from the scalp, during transcranial procedures, the flat surface of the end light-transparent plate does not provide a tight adhesion to the irradiated surface, which leads to loss of light energy, a decrease in the efficiency of the procedure and the light flux reflected by the skin surface into the eyes of the patient and the surrounding people, which reduces the safety of the procedure and leads to the need to ensure measures to protect the patient and the surrounding people from reflected light.

Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, - создание эффективного и безопасного устройства для фототерапии.The technical problem solved by the proposed invention is the creation of an effective and safe device for phototherapy.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении эффективности фототерапевтических процедур и сокращении времени их проведения благодаря увеличению площади одновременно облучаемых анатомических зон, увеличению эффективности сбора света на облучаемой поверхности, расширению функциональных возможностей устройства, а также повышению безопасности проводимых процедур.The technical result from the use of the invention is to increase the efficiency of phototherapeutic procedures and reduce the time of their implementation due to an increase in the area of simultaneously irradiated anatomical zones, an increase in the efficiency of light collection on the irradiated surface, an increase in the functionality of the device, and an increase in the safety of the procedures.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для фототерапии, содержащем световые модули со светоизлучающими элементами, расположенными на распаячных платах, находящихся в тепловом контакте с радиаторами, блок питания, контроллер и элементы крепления, световые модули соединены элементами крепления в матрицы и с наружной стороны основания снабжены внутренним защитным бордюром.The technical result is achieved by the fact that in a phototherapy device containing light modules with light-emitting elements located on soldering boards that are in thermal contact with radiators, a power supply unit, a controller and fastening elements, the light modules are connected by fastening elements in matrices and on the outside of the base equipped with an internal protective border.

Элементы крепления выполнены с фиксирующими отверстиями, мерными метками и выемками для перемычек.The fastening elements are made with fixing holes, measuring marks and recesses for jumpers.

Внутренний защитный бордюр выполнен со светоотражающим покрытием.The internal protective curb has a reflective coating.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, на которых изображены:The proposed invention is illustrated by drawings, which depict:

На фиг. 1 - фрагмент матрицы световых модулей, вид сверху; FIG. 1 - a fragment of the matrix of light modules, top view;

На фиг. 2 - корпус светового модуля, в разрезе;FIG. 2 - sectional view of the light module body;

На фиг. 3 - корпус светового модуля, вид снизу;FIG. 3 - light module body, bottom view;

На фиг. 4 - корпус светового модуля, вид сверху;FIG. 4 - light module body, top view;

На фиг. 5 - корпус светового модуля, вид сбоку;FIG. 5 - light module body, side view;

На фиг. 6 - световой модуль, вид сбоку, в разрезе;FIG. 6 - light module, side view, in section;

На фиг.7 - элемент крепления;Figure 7 is a fastening element;

На фиг. 8 - фрагмент светового модуля 3, вид сбоку, с продетым в прорезь элементом крепления.FIG. 8 - a fragment of the light module 3, side view, with a fastening element threaded into the slot.

Устройство для фототерапии содержит одну или несколько матриц 1, соединенных с блоком управления 2, содержащих световые модули 3, соединенные элементами крепления 4. Блок управления 2 имеет разъём 5 для подключения к световым модулям 3 матрицы 1. Блок управления 2 содержит контроллер 6 и блок питания 7 (фиг.1). Корпус светового модуля 3 снабжен крышкой 8. В основании 9 корпуса имеется паз 10 для распаячной платы, отверстие 11 для светоизлучающих элементов, светоотражающее покрытие 12 внутренней стенки внутреннего защитного бордюра и внешний защитный бордюр 13 (фиг.2, фиг.3), а также внутренний защитный бордюр 14 (фиг.4), В корпусе светового модуля 3 имеются отверстия 15, служащие для конвекции воздуха, прорези 16, для продевания элементов крепления 4 и перемычка 17, обеспечивающая передачу механического усилия корпусу светового модуля 3 от элементов крепления 4 (фиг.5). Перемычка 17 в корпусе светового модуля 3 имеет один или несколько фиксаторов 18 для элементов крепления 4 (фиг.5). Светоизлучающие элементы 19 (фиг. 6) расположены на распаячной плате 20. Тепло, выделяемое светоизлучающими элементами 19, разогревает распаячную плату 20, через теплопроводящую ленту или клей 21, поступает на радиатор 22 и рассевается путём конвекции воздуха и теплового излучения. На фиг. 7 дан вид элемента крепления 4, который имеет идентификационный номер 23, фиксирующие отверстия 24, мерные метки 25 и выемки 26. Идентификационный номер 23 позволяет выбрать необходимые для сборки матрицы 1 элементы крепления 4, имеющие заданную инструкцией по сборке матрицы длину. На рисунке в качестве примера приведён номер элемента крепления I, который дан римской цифрой, чтобы не спутать его с номерами мерных меток 25. На фиг. 8 показан фрагмент светового модуля 3 с элементом крепления 4, продетым в прорезь 16 боковой грани светового модуля 3.The device for phototherapy contains one or several matrices 1 connected to the control unit 2, containing light modules 3, connected by fastening elements 4. The control unit 2 has a connector 5 for connecting to the light modules 3 of the matrix 1. The control unit 2 contains a controller 6 and a power supply 7 (Fig. 1). The body of the light module 3 is provided with a cover 8. In the base 9 of the body there is a groove 10 for a soldering board, a hole 11 for light-emitting elements, a reflective coating 12 of the inner wall of the inner protective curb and an outer protective curb 13 (Fig. 2, Fig. 3), as well as internal protective border 14 (Fig. 4), In the body of the light module 3 there are holes 15 serving for air convection, slots 16 for threading the fastening elements 4 and the bridge 17, which ensures the transfer of mechanical force to the body of the light module 3 from the fastening elements 4 (Fig .five). The jumper 17 in the housing of the light module 3 has one or more latches 18 for fastening elements 4 (Fig. 5). The light-emitting elements 19 (Fig. 6) are located on the soldering board 20. The heat generated by the light-emitting elements 19 heats the soldering board 20, through the heat-conducting tape or glue 21, enters the radiator 22 and dissipates by convection of air and heat radiation. FIG. 7 shows a view of the fastening element 4, which has an identification number 23, fixing holes 24, measuring marks 25 and recesses 26. Identification number 23 allows you to select the fastening elements 4 necessary for assembling the matrix 1, having a length specified by the instructions for assembling the matrix. The figure shows the number of the fastening element I as an example, which is given in a Roman numeral so as not to confuse it with the numbers of the measuring marks 25. In Fig. 8 shows a fragment of the light module 3 with the fastening element 4 threaded into the slot 16 of the side edge of the light module 3.

Заявляемое устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.

После врачебного назначения, определяющего схему облучаемых светом анатомических зон, происходит сборка матрицы 1 из световых модулей 3 с помощью элементов крепления 4. Перед сборкой матрицы 1 производят проверку плотности сборки всех входящих в неё световых модулей путём лёгкого нажатия пальцем через отверстие 11 на распаячную плату 20, которая находится в пазе 10. В случае неплотного контакта распаячной платы 20 с теплопроводящей лентой 21 и радиатором 22 производят нажатие рукой на крышку 8 светового модуля 3 до восстановления плотного контакта. Длину элементов крепления 4 в матрице 1 определяют согласно инструкции к схеме проведения процедуры, в которой указаны номера световых модулей 3 и идентификационные номера элементов крепления 23, предназначенных для соединения соответствующих световых модулей 3. В инструкции к схеме проведения процедуры указываются также номера делений 25 для элементов крепления 4 до которых производится затягивание элемента крепления 4 в прорезь 16. Стяжка световых модулей 3 производится, например, парой элементов крепления 4 или одним элементом крепления 4 с раздвоенным терминальным окончанием. Для этого в прорезь 16 светового модуля 3, через перемычку 17 и ближайшее к прорези отверстие 15, продевают дистальный конец элемента крепления 4, порядковый номер которого, 23, указан в инструкции и натягивают до определяемой этой инструкцией метки 25. При этом перемычка 17 входит в ближайшую к метке 25 выемку 26, которая имеет ширину, обеспечивающую плотное вхождение в неё перемычки 17. Затем данный элемент крепления 4 закрепляют на перемычке 17 путём продевания отверстия 24 в фиксатор 18 на перемычке 17. Так же продевают и закрепляют второй стягивающий элемент 4 с той же стороны светового модуля 3. Эту процедуру производят аналогично со всеми световыми модулями, входящими в матрицу 1 согласно инструкции к схеме проведения фототерапевтической процедуры. Инструкция может предусматривать сборку нескольких матриц 1, соединённых друг с другом и с блоком управления 2 электрически. После этого матрица 1 закрепляется на теле пациента с помощью элементов крепления 4, идентификационные номера которых, 23, указаны в инструкции к схеме проведения фототерапевтической процедуры. Световые модули 3 в матрице 1 устанавливают так, чтобы отверстия 11 были направлены к облучаемому участку, а защитные бордюры 13 и 14 плотно, но без нажима, прилегали к поверхности кожи. После этого производят соединение световых модулей 3 матрицы 1 с блоком управления 2 с помощью разъёма 5 и включение блока управления 2, который подаёт электрическую энергию от блока питания 7 на светоизлучающие элементы 19 согласно установленной в контроллере 6 программе. Поток света от светоизлучающих элементов 19 под заданным технологией изготовления светодиода или лазерного диода углом попадает на облучаемую поверхность тела, ограниченную внутренним защитным бордюром 14. Около 15% попавшего на облучаемую поверхность тела света отражается и попадает на светоотражающее покрытие 12 внутреннего бордюра 14 и распаячной платы 20 и после одного или нескольких отражений возвращается на облучаемую поверхность тела. Вследствие дешевизны и доступности материала, из которого изготавливают бордюры 13 и 14, их можно выполнять съёмными, одноразовыми, что позволяет снизить требования к стерилизации световых модулей 3, ограничивая её протиранием основания 9 корпуса световых модулей 3 стерилизующими салфетками. After a medical appointment, which determines the pattern of anatomical zones irradiated with light, the matrix 1 is assembled from the light modules 3 with the help of fastening elements 4. Before assembling the matrix 1, the density of the assembly of all the light modules included in it is checked by lightly pressing with a finger through hole 11 onto the soldering board 20 , which is located in the groove 10. In case of loose contact of the soldering board 20 with the heat-conducting tape 21 and the radiator 22, the cover 8 of the light module 3 is pressed by hand until the tight contact is restored. The length of the fastening elements 4 in the matrix 1 is determined according to the instructions for the procedure diagram, in which the numbers of the light modules 3 and the identification numbers of the fastening elements 23 are indicated, intended for connecting the corresponding light modules 3. The instructions for the procedure diagram also indicate the division numbers 25 for the elements fasteners 4 to which the fastening element 4 is tightened into the slot 16. The light modules 3 are tightened, for example, by a pair of fastening elements 4 or one fastening element 4 with a bifurcated terminal end. To do this, the distal end of the fastening element 4 is threaded through the slot 16 of the light module 3, through the jumper 17 and the hole 15 closest to the slot, the serial number of which, 23, is indicated in the instructions and pulled up to the mark 25 determined by this instruction. In this case, the jumper 17 enters the recess 26 closest to the mark 25, which has a width that ensures the tight entry of the bridge 17 into it. Then this fastening element 4 is fixed on the bridge 17 by threading the hole 24 into the latch 18 on the bridge 17. The second tightening element 4 is also threaded and fixed with the same the same side of the light module 3. This procedure is carried out in the same way with all the light modules included in the matrix 1 according to the instructions for the phototherapy procedure. The instruction may provide for the assembly of several dies 1, electrically connected to each other and to the control unit 2. After that, the matrix 1 is fixed on the patient's body with the help of fastening elements 4, the identification numbers of which, 23, are indicated in the instructions for the scheme of the phototherapeutic procedure. The light modules 3 in the matrix 1 are installed so that the holes 11 are directed towards the irradiated area, and the protective borders 13 and 14 are tightly, but without pressure, adhered to the skin surface. After that, the light modules 3 of the matrix 1 are connected to the control unit 2 using the connector 5 and the control unit 2 is turned on, which supplies electrical energy from the power unit 7 to the light-emitting elements 19 according to the program installed in the controller 6. The flux of light from the light-emitting elements 19 at an angle specified by the manufacturing technology of the LED or laser diode falls on the irradiated surface of the body, limited by the inner protective border 14. About 15% of the light falling on the irradiated surface of the body is reflected and falls on the reflective coating 12 of the inner border 14 and the soldering board 20 and after one or more reflections it returns to the irradiated surface of the body. Due to the cheapness and availability of the material from which the curbs 13 and 14 are made, they can be made removable, disposable, which makes it possible to reduce the requirements for sterilization of the light modules 3, limiting it to wiping the base 9 of the body of the light modules 3 with sterilizing wipes.

При изготовлении единичных образцов заявляемого устройства корпуса световых модулей могут быть изготовлены методом 3-Д – печати. Для мелких партий корпуса световых модулей изготавливаются путём литья в пресс-формы из твердых полиуретанов, а при крупносерийном производстве - из металлов. Материалом для корпуса светового модуля может служить любой пластик, имеющий электроизоляционные свойства, устойчивый к разрывам и безвредный для. здоровья Для обеспечение светоотражения на внутреннюю стенку внутреннего защитного бордюра светового модуля и на внешнюю поверхность распаячной платы для светодиодов, после обезжиривания поверхностей наносится светоотражающий лак. Элементы крепления могут изготавливаться из силиконовой резины, профиль обеспечивается склеиванием резиновых полос или фрезерованием при низких температурах. Нанесение мерных меток и идентификационных номеров элементов крепления производится, например, технологией шелкографии. Сборка матрицы производится согласно инструкции для проведения процедуры фототерапии заданной анатомической зоны. В качестве светоизлучающих элементов могут использоваться сверхъяркие инфракрасные светодиоды мощностью 1-5 ватт. Тепловой контакт между распаячной платой для светодиодов и радиатором может осуществляться с помощью теплопроводящего клея или теплопроводящей ленты. В качестве контроллера блока управления может использоваться Arduino Mega или другие коммерчески доступные контроллеры, в блоке питания используется батарея из двух или большего числа аккумуляторов с ёмкостью не менее 3000 миллиампер-часов каждая. В качестве стабилизаторов тока для светодиодов можно использовать коммерчески доступные драйверы, обеспечивающие постоянный и импульсный ток величиной/амплитудой не менее 350 миллиампер.When manufacturing single samples of the claimed device, the light module housings can be manufactured using the 3-D printing method. For small batches, housings of light modules are made by molding from solid polyurethanes, and for large-scale production - from metals. The material for the housing of the light module can be any plastic that has electrical insulating properties, tear-resistant and harmless to. health To ensure light reflection on the inner wall of the inner protective border of the light module and on the outer surface of the soldering board for LEDs, after degreasing the surfaces, a reflective varnish is applied. The fastening elements can be made of silicone rubber, the profile is provided by gluing rubber strips or milling at low temperatures. Measurement marks and identification numbers of fastening elements are applied, for example, using silk-screen printing technology. The assembly of the matrix is carried out according to the instructions for carrying out the phototherapy procedure for a given anatomical zone. Super-bright infrared LEDs with a power of 1-5 watts can be used as light-emitting elements. Thermal contact between the LED soldering board and the heatsink can be made with heat transfer adhesive or heat transfer tape. An Arduino Mega or other commercially available controllers can be used as a control unit controller; the power supply uses a battery of two or more batteries with a capacity of at least 3000 milliampere-hours each. As current stabilizers for LEDs, you can use commercially available drivers that provide constant and impulse current with a value / amplitude of at least 350 milliamps.

Заявляемое устройство отвечает критерию «изобретательский уровень», поскольку в прототипах не выявлена совокупность отличительных признаков заявляемого устройства, состоящая в том, что световые модули имеют прорези, перемычки с фиксаторами и отверстия для продевания элементов крепления, элементы крепления имеют фиксирующие отверстия, мерные метки и выемки, с шириной, обеспечивающей плотное вхождение в них перемычек, корпус каждого светового модуля с наружной стороны основания имеет один или большее число съёмных или встроенных в основание светового модуля защитных бордюров кольцевой или иной формы, окружающих светоизлучающие элементы.The claimed device meets the criterion "inventive step", since the prototypes did not reveal a set of distinctive features of the claimed device, which consists in the fact that the light modules have slots, jumpers with latches and holes for threading fastening elements, fastening elements have fixing holes, measured marks and recesses , with a width that allows the jumpers to fit tightly into them, the body of each light module from the outer side of the base has one or more removable or built-in protective curbs of a circular or other shape surrounding the light-emitting elements.

Преимущества заявляемого устройства состоят в обеспечении одновременного фототерапевтическоо воздействия на несколько анатомических зон тела пациента, в возможности изменять конфигурацию облучаемых участков поверхности путём сборки матрицы из стандартных световых модулей, отвечающей задаваемой схеме лечебной процедуры, в обеспечении равномерности механической нагрузки на поверхность тела человека при размещении матрицы светоизлучающих элементов на облучаемой анатомической зоне с помощью внутреннего и внешнего защитных бордюров, в защите глаз пациента и окружающих людей от попадания отражённого от поверхности тела пациента света внутренним и внешним защитными бордюрами, в эффективном использовании света, испускаемого светоизлучающими элементами, благодаря наличию светоотражающего покрытия внутренней стенки внутреннего защитного бордюра и внешней стороны распаячной платы.The advantages of the proposed device are to provide a simultaneous phototherapeutic effect on several anatomical zones of the patient's body, in the ability to change the configuration of the irradiated surface areas by assembling a matrix of standard light modules corresponding to the prescribed scheme of the treatment procedure, in ensuring the uniformity of the mechanical load on the human body surface when placing the matrix of light-emitting elements on the irradiated anatomical area with the help of internal and external protective curbs, in protecting the eyes of the patient and surrounding people from the light reflected from the patient's body surface by internal and external protective curbs, in the efficient use of light emitted by light-emitting elements, due to the presence of a reflective coating on the inner wall of the inner protective border and outer side of the soldering board.

Сочетание светового воздействия на несколько анатомических зон увеличивает эффективность фототерапевтических процедур, например, облучение шейно-воротниковой зоны, сочетающееся с трансраниальным световым воздействием на головной мозг пациента, перенесшего ишемический инсульт, позволяет усилить фототерапевтический эффект лечения последствий инсульта, поскольку в шейно-воротниковой зоне сосредоточены магистральные кровеносные сосуды, обеспечивающие кровоснабжение головного мозга, а световое воздействие на кровь в магистральных кровеносных сосудах снижает вязкость крови, улучшает её реологические свойства и кровоснабжение головного мозга. Одновременное облучение несколько зон сокращает время процедуры, что особенно важно в больничных условиях, поскольку сокращение времени процедуры увеличивает эффективность использования устройства. При транскраниальном облучении головного важно также обеспечить эффективный сбор света излучаемого светоизлучающими элементами, поскольку световой поток ослабляется в черепе в 20-30 раз, а электрическая мощность выделяющаяся в светоизлучающих элементах ограничена доступными по габаритам и стоимости радиаторами. Поэтому наличие светоотражающего покрытия внутренней стенки бордюра и распаячной платы имеет важное значение для повышения интенсивности света, падающего на облучаемую поверхность, и, как следствие, для повышения эффективности фототерапевтической процедуры. При этом защитные бордюры обеспечивают повышение безопасности проводимой процедуры, защищая глаза пациента и окружающих людей от света, отражённого от облучаемой поверхности тела. Графическая и цифровая разметка элементов крепления позволяет собирать матрицы световых модулей даже сложной конфигурации, отвечающих анатомическим особенностям пациента, что сокращает время сборки матрицы и увеличивает эффективность использования заявляемого устройства. Наличие выемок и фиксирующих отверстий обеспечивает устойчивость конфигурации матрицы даже при движении пациента и увеличивает эффективность проводимой процедуры благодаря надёжности крепления световых модулей на теле пациента и фиксации положения светоизлучающих элементов в ходе всей процедуры. The combination of light exposure on several anatomical zones increases the effectiveness of phototherapeutic procedures, for example, irradiation of the cervical-collar zone, combined with transranial light exposure to the brain of a patient who has suffered an ischemic stroke, makes it possible to enhance the phototherapeutic effect of treating the consequences of a stroke, since the cervical-collar zone contains the main blood vessels that provide blood supply to the brain, and light exposure to the blood in the main blood vessels reduces blood viscosity, improves its rheological properties and blood supply to the brain. The simultaneous irradiation of several zones reduces the procedure time, which is especially important in a hospital setting, since the reduction in the procedure time increases the efficiency of the device use. During transcranial irradiation of the head, it is also important to ensure effective collection of light emitted by light-emitting elements, since the luminous flux is attenuated in the skull by 20-30 times, and the electric power released in the light-emitting elements is limited by radiators available in size and cost. Therefore, the presence of a reflective coating on the inner wall of the border and the soldering board is important for increasing the intensity of light falling on the irradiated surface, and, as a consequence, for increasing the effectiveness of the phototherapy procedure. At the same time, protective curbs provide an increase in the safety of the procedure being carried out, protecting the eyes of the patient and those around him from the light reflected from the irradiated surface of the body. Graphic and digital marking of fastening elements allows assembling matrices of light modules of even complex configurations that meet the anatomical features of the patient, which reduces the matrix assembly time and increases the efficiency of using the proposed device. The presence of recesses and fixing holes ensures the stability of the matrix configuration even when the patient is moving and increases the efficiency of the procedure due to the reliability of attaching the light modules to the patient's body and fixing the position of the light-emitting elements during the entire procedure.

Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает достижение технического результата, состоящего в повышении эффективности фототерапевтических процедур, сокращении времени их проведения, повышении безопасности проводимых процедур и решение технической проблемы создания эффективного и безопасного устройства для фототерапии.Thus, the claimed invention provides the achievement of a technical result consisting in increasing the effectiveness of phototherapy procedures, reducing the time of their implementation, increasing the safety of the procedures and solving the technical problem of creating an effective and safe device for phototherapy.

Claims

Устройство для фототерапии, содержащее световые модули со светоизлучающими элементами, расположенными на распаячных платах, находящихся в тепловом контакте с радиаторами, блок питания, контроллер и элементы крепления, отличающееся тем, что световые модули элементами крепления соединены в матрицу и с наружной стороны основания своего корпуса имеют внешние и внутренние защитные бордюры, окружающие светоизлучающие элементы и выполненные с возможностью плотного прилегания к поверхности кожи, при этом внутренние защитные бордюры выполнены со светоотражающим покрытием. A device for phototherapy containing light modules with light-emitting elements located on the soldering boards in thermal contact with the radiators, a power supply, a controller and fastening elements, characterized in that the light modules are connected by fastening elements into a matrix and have external and internal protective borders, surrounding the light-emitting elements and made with the possibility of a snug fit to the skin surface, while the internal protective borders are made with a reflective coating.