RU184163U1

RU184163U1 - Device for photoprocessing of human biological tissues

Info

Publication number: RU184163U1
Application number: RU2017142938U
Authority: RU
Inventors: Сергей Борисович Бирючинский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ"
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2018-10-17

Abstract

Полезная модель относится к медицинской технике и предназначена 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. Световые лучи 8 от волоконного источника излучения 1 попадают на входную поверхность волноводного гомогенизатора 3. Распространяясь далее, пучок света 9 проходит через оптическую систему переменного увеличения, состоящую из линз 4, 5 и 6. 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 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 и 4, а также волноводный гомогенизатор 3 попадает на входную поверхность волоконного приемника 2. Обеспечивается возможность смены формы светового пятна на поверхности кожи, расширение 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 достижение оптимального ввода излучения в кожу, что обеспечивает лучший терапевтический эффект. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

The utility model relates to medical equipment and is intended for permanent and temporary removal of human hair, their miniaturization and color change. The use of various sources of input radiation allows you to use the device also for coagulation of blood vessels, veins and selective damage to the collagen of the dermis in order to regenerate it. The light rays 8 from the fiber radiation source 1 fall on the input surface of the waveguide homogenizer 3. Propagating further, the light beam 9 passes through a variable-magnification optical system consisting of lenses 4, 5 and 6. After passing through lens 4, light enters a biconvex lens 5, which can move along the optical axis to change the magnification of the system. After passing through lens 5, light passes through lens 6, which ensures the convergence of radiation 10 at a given angle for a better therapeutic effect. Radiation 10, when passing into the skin, experiences scattering, and some part of it is scattered back, sequentially passes through the lenses 6, 5 and 4, and the waveguide homogenizer 3 falls on the input surface of the fiber receiver 2. It is possible to change the shape of the light spot on the skin surface, expanding the range of adjustments of the diameter of the light spot on the skin surface, ensuring the transfer of the image of the output surface of the waveguide homogenizer to the skin surface, thereby achieving uniform illumination within the light spot, as well as achieving optimal input of radiation into the skin, which provides the best therapeutic effect. 1 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

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.The utility model relates to medical equipment and can be used in dermatology for permanent and temporary removal of human hair, their miniaturization and color change. The use of various sources of input radiation allows you to use the device also for coagulation of blood vessels, veins and selective damage to the collagen of the dermis in order to regenerate it.

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).Known devices for photo-processing human biological tissues with laser light sources and delivery of radiation through an optical fiber, the operation of which is based on the selective heating of the desired area of the biological tissue (skin, blood vessel or hair follicle).

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.US Pat. No. 6,999,923 describes a device with a laser light source and a three-lens constant zoom lens designed to focus radiation under the skin. US Pat. No. 8,323,448 describes a device for laser processing using an uneven output beam. US Pat. No. 9821171 describes a skin treatment device comprising a variable magnification optical system for adjusting the diameter of a treatment site.

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.US 8,826,678 discloses a tip for a laser processing device, comprising: an optical fiber that is configured to direct laser radiation emitted by a pulsed light source; and a rotating holder that is capable of holding the tip of the optical fiber, so that part of the tip is inclined relative to the axis of rotation to direct the optical axis of the laser radiation in the direction of the target point located on the axis of rotation, while the irradiation pattern of the pulsed light source is controlled by the control unit.

Данное техническое решение принято в качестве прототипа заявленного устройства.This technical solution was made as a prototype of the claimed device.

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.A common disadvantage of the prototype, as well as all the above analogues, is that the known devices do not allow to simultaneously treat the skin with a uniformly illuminated spot of variable diameter, change the shape of this spot, provide an optimal angle of convergence of radiation when it is introduced into the skin and provide feedback on backscattered radiation level.

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.The objective of the utility model is to create a device with an optical system of variable magnification, creating a uniformly illuminated spot on the surface of the skin and in the subsurface layer to a depth of 3 mm, while ensuring the necessary control of the level of radiation backscattered by the skin in order to increase the therapeutic efficiency of the device.

Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для решения вышеуказанной задачи полезной модели.The essence of the claimed technical solution is expressed in the following set of essential features, sufficient to solve the above problems of the utility model.

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.According to a utility model, a device for photo-processing of human biological tissues, containing a fiber light source, a three-lens optical system designed to form a light spot of a given diameter on the skin surface, is characterized by the fact that a waveguide radiation homogenizer is placed between the optical system and the fiber light source, the first lens being in the direction the radiation is made flat-convex, with the flat side facing the light source, the second lens is biconvex, and the third lens is made and a flat-convex, facing flat side to the skin surface and in contact with it.

Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных, факультативных признаков, а именно:In addition, the claimed technical solution is characterized by the presence of a number of additional, optional features, namely:

- на входной поверхности волноводного гомогенизатора излучения помимо волоконного источника света может быть размещен волоконный приемник излучения;- on the input surface of the waveguide homogenizer of radiation, in addition to the fiber light source, a fiber radiation detector can be placed;

- первая линза по ходу лучей оптической системы может быть выполнена двояковыпуклой;- the first lens along the rays of the optical system can be made biconvex;

- третья линза по ходу лучей оптической системы может быть выполнена двояковыпуклой, контактирует с кожей деформируя ее поверхность.- the third lens along the rays of the optical system can be made biconvex, in contact with the skin, deforming its surface.

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.The claimed combination of essential features ensures the achievement of a technical result consisting in the possibility of changing the shape of the light spot on the skin surface, expanding the range of adjustments of the diameter of the light spot on the skin surface, ensuring the transfer of the image of the output surface of the waveguide homogenizer to the skin surface, thereby achieving uniform illumination within the light spots, as well as achieving optimal input of radiation into the skin, which provides the best therapeutic Effect.

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.The essence of the utility model is illustrated in the drawing, which shows an optical diagram of the claimed device. In the drawing, the positions indicated: 1 — fiber radiation source, 2 — fiber receiver, 3 — waveguide homogenizer, 4 — first lens, 5 — second lens, 6 — third lens, 7 — skin surface, 8 — light rays, 9 — light beam , 10 - convergence of radiation.

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 гомогенизатораThe inventive device comprises a fiber radiation source 1 (fiber core diameter up to 1.5 mm) with a waveguide homogenizer attached to it (close to or at a certain distance from it) of a circular or polygonal profile (for example, square or hexagonal) with a diameter exceeding the fiber core and a length sufficient to achieve a given uniform distribution of illumination on the output surface of the homogenizer

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.The device operates as follows. The light rays 8 from the fiber radiation source 1 fall on the input surface of the waveguide homogenizer 3, then the light beam expanding and experiencing total internal reflection from its side surface propagates to its output surface, which becomes uniformly illuminated. Propagating further, the light beam 9 passes through a variable-magnification optical system consisting of lenses 4, 5, and 6. Lens 4 is plano-convex and faces a light source with a flat surface, passing through lens 4, light enters a biconvex lens 5, which can move along the optical axis to change the increase in the system. After passing through the lens 5, light passes through the lens 6, which is a plano-convex and flat side in contact with the surface of the skin 7. Lens 6 ensures the convergence of radiation 10 at a given angle for the best therapeutic effect. Radiation 10, when passing into the skin, experiences scattering, and some part of it is scattered back, sequentially passes through the lenses 6, 5, 4 and the waveguide homogenizer 3, after which it enters the input surface of the fiber receiver 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.The positive effect of this design lies in the possibility of changing the shape of the light spot on the skin surface by replacing the waveguide homogenizer of the corresponding shape, and the range of adjusting the diameter of the light spot on the skin surface by using waveguide homogenizers of various diameters is also expanding. Between the waveguide homogenizer and the skin surface there is an optical system of variable magnification, which allows you to simultaneously control the diameter of the light spot on the skin surface, to ensure the transfer of the image of the output surface of the waveguide homogenizer to the skin surface, thereby achieving uniform illumination within the light spot, as well as the necessary angle of convergence of radiation in skin to achieve the desired therapeutic effect. The last surface of the optical system is in contact with the skin surface, which is necessary both to achieve optimal input of radiation into the skin, and to implement contact methods for cooling biological tissue for a better therapeutic effect. To implement feedback on the level of radiation scattered back from the skin, the proposed device uses a fiber radiation detector 2 attached to the input surface of the homogenizer 3, which provides a uniform distribution of illumination in the plane of the fiber light receiver, regardless of the diameter of the light spot on the skin surface, thereby achieving high accuracy measuring backscattered light.

Claims

1. A device for photo-processing of human biological tissues, containing a fiber light source, a three-lens optical system designed to form a light spot of a given diameter on the skin surface, characterized in that a waveguide radiation homogenizer is placed between the optical system and the fiber light source, the first lens being in the direction of radiation made flat-convex, facing flat side to the light source, the second lens is biconvex, the third lens is made flat-convex, facing flat side to the skin surface and in contact with it.

2. A device for photo-processing of human biological tissues according to claim 1, characterized in that on the input surface of the waveguide radiation homogenizer, in addition to the fiber light source, a fiber radiation detector is placed.