Область техники

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для передачи концентрированного излучения от источника к пациенту, которое может быть использовано в косметологии, геронтологии и для лечебного воздействия на верхние слои кожи лица и части шеи пациента.

Предшествующий уровень техники

На данный момент имеется много косметологической аппаратуры для воздействия на кожу лица, шеи и волосяного покрова специально подобранного светодиодного освещения, инфракрасного излучения определенных частот, излучения СВЧ, КВЧ и ультразвукового излучения. Вся эта аппаратура имеет существенные недостатки, связанные с неконтролируемой глубиной воздействия. Если и есть какая-то фокусировка, которая ограничивает глубину воздействия, то она работает точечно на очень небольшой участок кожи. Это приводит к тому, что для обработки кожи всего лица требуется очень большое количество отдельных воздействий. Для того, чтобы воздействие было достаточно кратковременным, требуется очень большая мощность. Такое жесткое воздействие может привести к нежелательным последствиям. Если же мощность снизить для более мягкого воздействия, то потребуется множество часов для обработки всей кожи лица или шеи.

Из уровня техники известны различные устройства для передачи излучения от источника к пациенту, применяемые в косметологии. Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленным вариантам изобретения является устройство для фототерапии, раскрытое в патенте на изобретение RU 2613607, опубликованном 17.03.2017. Данное устройство содержит основание для терапевтических ламп, маску, выполненную с вогнутым параболическим искривлением и обладающую податливостью, и излучающие лампы, обеспечивающие излучаемую энергию с различными длинами волн и расположенные с возможностью передачи энергии излучения на обрабатываемый участок пользователя, и также содержащее наружную стенку и внутреннюю стенку, имеющую отражающую поверхность, обращенную к пациенту, и отверстия, пропускающие излучаемую энергию излучения на обрабатываемый участок, причем внутренняя стенка выполнена с возможностью равномерного распределения излучаемой энергии по обрабатываемому участку, и несущую часть для удержания маски на пользователе, включающую линзы для защиты глаз, причем при размещении устройства на пользователе параболическое искривление маски увеличивается для обеспечения согласования с размером пользователя.

Из недостатков данного устройства наиболее существенным является наличие дискретной фокальной зоны, т.е. наличие множества точечных фокальных зон, и невозможность создания непрерывной фокальной зоны.

Раскрытие изобретения

В последние десятилетия происходит переход от одиночных мощных источников СВЧ излучения, таких как магнетроны, клистроны, лампы бегущей волны и т.д., к распределенным источникам излучения, состоящим из множества отдельных твердотельных элементов. Аналогичная ситуация складывается и с лампами в световом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазоне. Вместо одиночных мощных ламп все чаще используются распределенные системы освещения на светодиодах.

Известно, что использование множества отдельных твердотельных СВЧ элементов, либо светодиодов значительно повышает надежность систем и увеличивает их экономичность. Кроме того, использование распределенных систем излучателей вместо одиночных позволяет распределить воздействие по всей площади, например, кожи лица, достаточно равномерно. Большинство отдельных элементов (светодиоды, твердотельные СВЧ элементы, вибраторы ультразвука) имеют конусную диаграмму направленности (ДН) около 120°. В заявляемом устройстве излучение таких элементов направляется на рефлектор. Однако, могут быть использованы и всенаправленные источники излучения, например, для ИК излучения решетка из углеродных или вольфрамовых нитей или другие всенаправленные источники. Именно для концентрации излучения от таких и любых других распределенных систем излучения, состоящих из отдельных элементов, может эффективно использоваться заявленное изобретение.

Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в создании непрерывной фокальной зоны определенной толщины, с обеспечением жесткого ограничения глубины концентрированного воздействия на кожу пациента любых используемых излучений. распределенный источник излучения, установленный между рефлектором и головой и повторяющий криволинейную поверхность рефлектора, криволинейная поверхность рефлектора образована посредством поперечного сжатия части сферы, предпочтительно полусферы, в направлении одной из осей с соотношением длин осей 1 : 1.1 -1.5 с формированием непрерывной фокальной зоны с конфигурацией, соответствующей криволинейной поверхности рефлектора и толщиной от 12 до 30 мм, а диаметр сферы выбирается в зависимости от размеров головы и составляет от 325 до 450 мм. Конфигурация рефлектора может быть в виде от 1 до ³ А части сферы.

Предлагаемые варианты устройства для передачи концентрированного излучения от источника к голове и части шеи человека геометрически жестко ограничивают глубину концентрированного воздействия любых излучений, поскольку толщина сформированной устройством фокальной зоны не будет превышать от 12 до 30 мм, предпочтительно - 25 мм. Кроме того, поскольку фокальная зона будет сформирована, в частности, в виде полусферы, то воздействие такой фокальной зоны будут распространяться сразу на всю кожу лица, части волосяного покрова и части шеи одновременно, что позволит использовать значительно более мягкие мощности, пролонгированные во времени.

Краткое описание фигур чертежей

Изобретение иллюстрируется чертежами на примере полусферы, где:

На фиг. 1 представлена схема установки устройства для передачи концентрированного излучения от источника к голове и части шеи человека, вид с боку.

На фиг. 2 представлена схема установки устройства для передачи концентрированного излучения от источника к голове и части шеи человека, вид спереди.

На фиг. 3 представлена недеформированная полусфера с недеформированной фокальной зоной.

На фиг. 4 представлена деформированная полусфера с деформированной фокальной зоной.

На фиг. 5 представлена фотография макета устройства. Штатив позволяет делать все необходимые регулировки в зависимости от размеров головы.

На фиг. 6 представлена фотография макета устройства, установленного на человеке. На фиг. 8 приведена схема, поясняющая механизм формирования фокальной зоны сферического рефлектора.

Лучший вариант осуществления изобретения

Устройство для передачи концентрированного излучения от источника к голове и части шеи человека включает рефлектор 1 и распределенный источник излучения, установленный между рефлектором и головой пациента 2. Рефлектор выполняется в виде деформированной поперечным сжатием части сферы, предпочтительно полусферы, и покрытой материалом, хорошо отражающим ИК лучи и лучи видимого диапазона, либо, в случае использования СВЧ, рефлектор выполняется из меди, алюминия или другого немагнитного металла, либо, в случае использования ультразвука, рефлектор выполняется из материала, хорошо отражающего ультразвук.

Часть сферы деформируется в направлении одной из её осей таким образом, чтобы соотношение длин осей удовлетворяло следующим условиям: 1 : 1.1 -1.5. При такой деформации рефлектора его фокальная зона формируется в соответствии с соотношением средних размеров головы человека. Размер части сферы подбирается таким образом, чтобы обеспечить размер фокальной зоны, примерно равный средним размерам головы человека. Как известно, средние размеры головы человека составляют примерно 16 см по ширине и 22 см по высоте головы.

Современные источники излучения имеют очень маленькие размеры. Например, светодиоды имеют геометрические размеры существенно меньше миллиметра. Установка нескольких сотен таких светодиодов между рефлектором и головой будет препятствовать свету, отраженному от рефлектора максимум на 1-2%.

Распределенная система светодиодов, распределенный источник ИК излучения, распределенная система твердотельных СВЧ или КВЧ излучателей, распределенная система вибраторов излучателей ультразвука или любой другой распределенный источник излучения 2, установленный между рефлектором 1 и головой человека, излучает на рефлектор 1. Рефлектор отражает это излучение и формирует фокальную зону в виде части сферы 3 в районе середины радиуса рефлектора. В случае, если рефлектор 1 деформирован в соответствии с соотношением ширины и высоты головы, то и фокальная зона 3 также будет деформирована и будет соответствовать конфигурации головы. При При необходимости рефлектор может быть от ! сферы при воздействии на часть головы и до % сферы при необходимости воздействия на большую область головы, например, на лицо, часть шеи и часть волосяного покрова.

На фиг.7 приведена схема, поясняющая расчет фокусного расстояния FP вогнутого сферического рефлектора радиусом R для луча, падающего на антенну параллельно главной оптической оси на расстоянии а от нее. Геометрическая конфигурация задачи ясна из рисунка. В равнобедренном треугольнике AOF легко

OF =—— . выразить боковую сторону OF через основание О А = R и угол при нём ^а : cos а

Из прямоугольного треугольника ОВА находим: cos а = АВ - -JR ² - а ²

R R

R ²

OF =

Тогда 2^R ² a ² Искомое фокусное расстояние от точки F до полюса Р:

Это уравнение является уравнением фокальной зоны сферического рефлектора. Чем больше расстояние от оси до параллельного луча а, тем дальше смещается фокус в сторону рефлектора (угол падения равен углу отражения). В случае рефлектора с радиусом R = 190 мм при а = 100 мм смещение фокуса от точки R/2 составит 17 мм. При маленьком расстоянии а точка F будет совпадать с точкой R/2. Такая геометрия сферы называется Сферической Аберрацией. Для большинства устройств, которые применяются в связи, радиолокации и т.д. Сферическая Аберрация является существенным недостатком, поскольку не позволяет сформировать фокус в виде точки, как при использовании параболы. Но в случае заявляемого устройства Сферическая Аберрация является существенным преимуществом, которое позволяет сформировать объемную фокальную зону.

На фиг. 8 показан механизм формирования такой фокальной зоны. Формирование фокальной зоны в сферическом рефлекторе происходит следующим образом. Все излучение от отдельных элементов распределенного излучателя 2, параллельное оптической оси ОР, сформирует линию R/2 F. На формирование этой линии будет

ПЯЙПТЯТ1. lίuϋί'tLΐ' ги^гЬ тт ^р ц-тгтя Р ППНМРПНП ?PPU90P MV! ППИ _ПЯ rrHVre C _f hen _bT 1 90 ММ. Пои Из центра сферы О можно провести множество оптических осей на поверхность рефлектора, например ОР1 и ОР2. При этом все отдельные элементы 2 будут также излучать параллельно этим осям ОР1 и ОР2 и формировать фокальные линии R/2 F1 и R/2 F2 на этих осях. На формирование этих фокальных линий будут работать совершенно независимые участки рефлектора Р1 и Р2 размером 200x200 мм. Поскольку из центра сферы О можно провести множество оптических осей (вправо, влево, наверх, вниз от оптической оси ОР), то на каждой из этого множества осей за счет излучения элементов 2 параллельно им будет сформирована фокальная линия с использованием независимых частей рефлектора размером 200x200 мм. Таким образом будет сформирована сферическая объемная фокальная зона 3 с радиусом R/2 и толщиной около 17 мм в сторону рефлектора весьма высокой концентрации. Эта фокальная зона, деформированная вместе с рефлектором в виде овала будет как раз воздействовать на кожу лица и части головы (см. Фиг.4).

Таким образом, излучение элементов распределенного источника, установленного между рефлектором и головой на участок рефлектора размером до 200x200 мм параллельно одной оптический оси, сформирует фокальную линию длиной 17 мм в сторону рефлектора. На расстоянии большем, чем 17 мм от точки R/2 на линии радиуса в сторону рефлектора концентрации практически не будет. На расстоянии большем, чем R/2 от рефлектора будет концентрация на расстоянии примерно, половина расчетного смещения фокуса, в данном случае около 8 мм. Дальше концентрации также практически не будет. При множестве оптических осей из центра сферы на ее поверхность с помощью части распределенного источника размером до 200x200 мм вокруг каждой такой оси будет сформирована сферическая объемная фокальная зона толщиной 25 мм.

Промышленная применимость

Универсальное устройство для передачи концентрированного излучения от распределенного источника к голове человека, части шеи может быть использовано в косметологии, геронтологии и в лечебных целях.