SK9709Y1 - Fototermický regeneračný prístroj pracujúci v červenej a blízkej infračervenej oblasti využívajúci výkonné LED diódy - Google Patents

Abstract

Fototermický regeneračný prístroj pracujúci v červenej a blízkej infračervenej oblasti využívajúci výkonné LED diódy v pulznom režime pozostáva z tela (4) biolampy so vzduchovými kanálmi (8) na odvod tepla, z LED modulu (3), na ktorom je umiestnená najmenej jedna LED dióda (3a), z mikroprocesorovej jednotky (5) s výkonovým budičom, senzorom teploty, ovládacími tlačidlami, displejom a USB konektorom (5a) na napájanie zo zdroja, pričom LED modul (3) je umiestnený v kryte (2) s ochrannou fóliou (1) a mikroprocesorová jednotka (5) je umiestnená v kryte (6) elektroniky s prednou fóliou (7).

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa zaoberá konštrukciou fototermického regeneračného prístroja (biolampy) na osobné účely s vysokým výkonom bez potreby polarizácie na regeneráciu tkanív s aplikáciou výkonových LED diód na povrchovú montáž s vlnovou dĺžkou v blízkej infračervenej oblasti.

Doterajší stav techniky

Biolampa, zariadenie určené na biostimulačné a fototerapeutické aplikácie, sa využíva na liečenie niektorých chorôb. Ako zdroj žiarenia sa používa buď halogénová žiarovka, alebo LED diódy s vlnovou dĺžkou v oblasti 630 - 950 nm (červená - blízka infračervená), prípadne laser. Výstupné žiarenie je zväčša upravené lineárnym alebo kruhovým (prípadne eliptickým) polarizačným filtrom. Ako filter sa používa lineárna polarizačná fólia, prípadne polarizačné platne, kde sa využíva Brewsterov uhol. Týmto žiarením sa ožaruje pokožka. Polarizačné techniky, žiaľ, absorbujú značné množstvo žiarenia, zvyčajne okolo 60 % (lineárny polarizačný film), čím sa zmenšuje aj stimulačný účinok biolampy. Okrem toho je energia žiarenia zmenšená o časť, ktorá sa odráža od pokožky a závisí predovšetkým od vzdialenosti zdroja od pokožky. V súčasnej dobe sú na trhu biolampy vyžívajúce halogénové žiarovky a nízkovýkonové LED diódy (636 nm, červené). Ich vyžiarený výkon sa pohybuje v rozsahu od 2,5 do 90 mW/cm². Niektoré riešenia v uvedenej oblasti techniky sú zverejnené aj v patentovej literatúre.

Patentový dokument US6,955,684 B2 „PORTABLE LIGHT DELIVERY APARATUS AND METHODS“ zverejňuje riešenie biolampy, kde sú využívané zdroje žiarenia v prevedení s vývodmi pre technológiu montáže priechodných otvorov, čo znižuje možný výkon zariadenia. Toto riešenie má separovaný LED modul od riadenia.

V dokumente US6,860,896 B2 „THERAPEUTIC METHOD AND APARATUS“ je opísaný spôsob aplikácie biolampy na rôzne povrchy tela pri pôsobení žiarenia. Navrhované zariadenie nie je integrované a pozostáva z viacerých blokov. Navrhované spôsoby adresácie jednotlivých LED diód vo viditeľnej oblasti môžu vyvolávať epileptický záchvat.

Dokument US2006/0282134 A1 „PHOTO-THERMAL THERAPEUTIC DEVICE“ opisuje fototermické terapeutické zariadenie, ktoré pozostáva z viacerých častí a teplo sa získava hlavne z pasívnych súčiastok (rezistive heat), pričom toto teplo sa tvorí a reguluje priamo na LED module ako sekundárny efekt generácie tepla pri vyžarovaní LED diód.

V dokumente US2007/0239233 A1 „SURFACE MOUNT LIGHT EMITTING DIODE MEDICAL APARATUS“ je zverejnené riešenie integrovanej biolampy s použitím LED diód na povrchovú montáž. Od navrhovaného riešenia sa líši rozdielnym spôsobom konštrukcie, prichytenia LED s absenciou regulácie teploty a dokument US2010/0331930 A1 „PHOTOTHERAPY DEVICE“ opisuje konštrukciu biolampy so separovaným LED žiaričom a riadením. Používa LED diódy v prevedení s vývodmi pre technológiu montáže priechodných otvorov, ktorých nedostatkom je obmedzenie možného výkonu.

Podstata technického riešenia

Podstata technického riešenia spočíva v konštrukcii fototermického regeneračného prístroja (biolampy) s použitím výkonových LED diód s minimálnou vzdialenosťou od plochy aplikácie na zvýšenie účinnosti regenerácie. Biolampa pracujúca v červenej a blízkej infračervenej oblasti využívajúca výkonné LED diódy pozostáva z tela biolampy so vzduchovými kanálmi na odvod tepla, z LED modulu, na ktorom je najmenej jedna LED dióda, z mikroprocesorovej jednotky s výkonovým budičom, ovládacími tlačidlami, displejom a USB konektorom, pričom LED modul je umiestnený v kryte s ochrannou fóliou a mikroprocesorová jednotka je chránená krytom elektroniky s prednou fóliou. Ochranná fólia je priehľadná alebo lineárne polarizačná alebo kruhová polarizačná. Vzduchové kanály sú vytvorené medzi LED modulom a príslušne vytvarovaným telom biolampy. Fototermický regeneračný prístroj (biolampa) je vybavený fixačným pásom prevlečeným vzduchovými kanálmi na pripevnenie na postihnutom mieste.

LED diódy sú riadené z mikroprocesora cez výkonový budič. Toto riešenie poskytuje nastavenie režimu (pulzný, kontinuálny), výkonu a časovača, ktorého použitie je vhodné napríklad pri spánku. Pulzný režim s frekvenciami 10 Hz, 5 Hz a 1 Hz je vhodný na opakované aplikácie regenerácie, kde nedochádza k značnému ohrevu zdroja žiarenia. Je možné si navoliť pulzný režim s reguláciou výkonu a jeho obmedzením pri dosiahnutí stanovenej teploty. V technickom riešení je výhoda pulzného režimu v tom, že použitá vlnová dĺžka je mimo rozsahu viditeľného spektra ľudského zraku, to znamená, je pre ľudí neviditeľná. Týmto sa zabráni nežiaducim javom ako vyvolanie epileptického záchvatu v pulznom režime. Pulzný režim dodáva najvyššiu možnú dávku žiarenia do regenerovaného tkaniva a nevyvoláva pamäťový efekt buniek. Kontinuálny režim je vhodný na termostimulačné aplikácie, napríklad pri prechladnutí. Okrem zdroja žiarenia s vlnovou dĺžkou 860 nm výkonové LED diódy sekundárne generujú teplo, ktoré sú v riešení používané na ohrev aplikačnej platne biolampy a napomáhajú pri prechladnutí a chrípke. Elektrické obvody umožňujú napájanie biolampy z rôznych zdrojov energie, napríklad externej batérie, sieťového adaptéra, USB zásuvky v aute, z PC a podobne. Chladenie výkonových LED diód je zabezpečené konštrukciou biolampy a prirodzeným prúdením vzduchu. LED diódy sú osadené na povrchu MCPCB (Metal Core Printed Circuit Board) dosky, ktorá zabezpečuje rozvod tepla z bodových zdrojov LED diód na plošný zdroj. Počet LED diód môže byť rôzny, minimálne môže byť jedna. Podobne aj aplikačná plocha môže mať rôzne tvary od jednoduchej plochy po ohnuté povrchy. Biolampa sa aplikuje na postihnuté miesto pomocou fixačného pásu, ktorý biolampu k tomuto miestu fixuje. Technické riešenie je možné použiť aj pri pohybe, napríklad pri chôdzi. Jednotlivé moduly biolampy sú integrované v jednom obale, čo zjednodušuje jej používanie. Počet LED diód závisí od požadovaného výkonu a konkrétnej aplikácie.

Maximálna teplota je regulovaná elektronicky, pomocou mikroprocesora podľa nastavenia užívateľa v definovanom rozsahu od 40 do 70 °C, čím sa zabezpečuje nastaviteľný fototermický stimulačný účinok. Ochranná fólia je z materiálu, ktorý umožňuje použitie bežných dezinfekčných prostriedkov na dezinfekciu kontaktnej plochy. Obal fototermického regeneračného prístroja je z odolného plastu vhodného na kontakt s pokožkou. Fototermický regeneračný prístroj obsahuje prvok na generovanie zvukového tónu a/alebo melódie na oznámenie ukončenia zvoleného stimulačného programu, ktorým môže byť piezoreproduktor.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Na obrázku 1 je zobrazené usporiadanie fototermického regeneračného prístroja. Na obrázku 2 je zobrazená bloková schéma fototermického regeneračného prístroja. Na obrázku 3 je zobrazený zložený fototermický regeneračný prístroj s fixačným pásom.

Príklady uskutočnenia

Na obr. 1 je usporiadanie komponentov fototermického regeneračného prístroja, ktorý pozostáva z mikroprocesorovej jednotky 5 s výkonovým budičom, senzorom teploty, ovládacími tlačidlami, displejom a USB konektorom 5a, ku ktorej je so vzduchovou medzerou pripojený LED modul 3 zostrojený na teplovodivej doske (MCPCB - metal core printed circuit board) s LED diódami 3a na jej povrchu. LED modul 3 je zakrytý krytom 2 LED modulu a ochrannou fóliou 1. Doska mikroprocesorovej jednotky 5 je uložená v tele 4 fototermického regeneračného prístroja a vybavená krytom 6 elektroniky s prednou ochrannou fóliou 7. Fototermický regeneračný prístroj je vybavený fixačným pásom 9 prevlečeným cez vzduchové kanály 8 - obr. 3. Maximálna teplota je regulovaná elektronicky, pomocou mikroprocesora podľa nastavenia užívateľa v definovanom rozsahu od 40 do 70 °C, čím sa zabezpečuje nastaviteľný fototermický stimulačný účinok. Ochranná fólia 1 je z materiálu, ktorý umožňuje použitie bežných dezinfekčných prostriedkov na dezinfekciu kontaktnej plochy. Obal fototermického regeneračného prístroja je z odolného plastu vhodného na kontakt s pokožkou.

Na obr. 2 je zobrazená bloková schéma biolampy. USB-C konektor slúži na pripojenie zdroja energie k obvodom biolampy. MCU, mikroprocesor zabezpečuje riadenie fototermického regeneračného prístroja, do ktorého sa zaraďuje užívateľské nastavenie módu, časovača, výkonu a maximálnej teploty. Nastavenie sa realizuje pomocou ovládacích tlačidiel a displeja, ktorý okrem nastavenia zobrazuje aktuálny stav fototermického regeneračného prístroja. Mikroprocesor zabezpečuje reguláciu LED modulu prostredníctvom výkonového budiča, pričom kontroluje teplotu LED modulu pomocou tepelného senzora a tomu prispôsobuje výkon do LED modulu. V prípade napájania fototermického regeneračného prístroja z powerbanku ho mikroprocesor udržuje v aktívnom stave tým, že každých 10 sekúnd umelo zvýši odber z powerbanku. Ak fototermický regeneračný prístroj nie je používaný viac ako 2 minúty, tento algoritmus sa deaktivuje a powerbank sa po určitom čase vypne. Ukončenie stimulačného programu je sprevádzané zvukovým signálom (tón alebo melódia), tak isto aj stlačením ľubovoľného tlačidla pomocou zabudovaného piezoreproduktora.

Priemyselná využiteľnosť

Biolampa s fotostimulačným a termostimulačným účinkom má využitie na liečebné účely, predovšetkým na stimuláciu buniek a tkanív s prienikom do hĺbky 9 mm. Odporúčané je využitie na hojenie rán a zceľovanie 5 jaziev, liečenie diabetickej nohy, pri nachladnutí, pri bolestiach kĺbov a svalov a mnohých ďalších problémoch.

Zoznam vzťahových značiek

- ochranná fólia (priehľadná, lineárne polarizačná alebo kruhovo polarizačná)

- kryt LED modulu

- LED modul

3a - LED diódy

- telo fototermického regeneračného prístroja (biolampy)

- mikroprocesorová jednotka s výkonovým budičom, ovládacími tlačidlami a displejom

5a - USB konektor

- kryt elektroniky

- predná ochranná fólia

- vzduchové kanály

- fixačný pás

Claims (7)

1. Fototermický regeneračný prístroj pracujúci v červenej a blízkej infračervenej oblasti využívajúci výkonné LED diódy v pulzom režime, vyznačujúci sa tým, že pozostáva z tela (4) biolampy so vzduchovými kanálmi (8) na odvod tepla, z LED modulu (3), na ktorom je umiestnená najmenej jedna LED dióda (3a), z mikroprocesorovej jednotky (5) s výkonovým budičom, senzorom teploty, ovládacími tlačidlami, displejom a USB konektorom (5a) na napájanie zo zdroja, pričom LED modul (3) je umiestnený v kryte (2) s ochrannou fóliou (1) a mikroprocesorová jednotka (5) je umiestnená v kryte (6) elektroniky s prednou fóliou (7).

2. Fototermický regeneračný prístroj podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ochranná fólia (1) je priehľadná alebo lineárne polarizačná alebo kruhová polarizačná fólia.

3. Fototermický regeneračný prístroj podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že vzduchové kanály (8) sú vytvorené medzi LED modulom (3) a príslušne vytvarovaným telom (4) biolampy.

4. Fototermický regeneračný prístroj podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že je vybavený fixačným pásom prevlečeným vzduchovými kanálmi na upevnenie na postihnutom mieste (8).

5. Fototermický regeneračný prístroj podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že LED diódy (3a) LED modulu (3) sú umiestnené na povrchu dosky plošných spojov s kovovým jadrom.

6. Fototermický regeneračný prístroj podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že obsahuje prvok na generovanie zvukového tónu a/alebo melódie na oznámenie ukončenia zvoleného stimulačného programu.

7. Fototermický regeneračný prístroj podľa nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že je vytvorený vo forme jedného kompaktného zariadenia.