Устройство для фототерапии дерматозов

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам для светолечения кожных болезней (псориаза, нейродермитов, профессиональных дерматозов, микозов). Технический результат: упрощение конструкции, увеличение срока службы и площади облучения, уход от содержащих ртуть излучателей и увеличение безопасности работы с устройством. Устройство состоит из излучателя, обеспечивающего ультрафиолетовое излучение в лечебном диапазоне длин волн. При этом в качестве излучателя используется лампа барьерного разряда на рабочих молекулах возбужденного азота (N ₂*) с излучением в диапазоне длин волн 280-420 нм, или на рабочих молекулах гидроксила (·ОН*) в диапазоне длин волн 306-320 нм, либо на их смеси.

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к устройствам для светолечения кожных болезней.

Известно, что при использовании ультрафиолетового излучения в медицине для получения эритермного эффекта благоприятным является диапазон длин волн (260÷300)<<400 нм. Длины волн излучения <300 нм повышают риск возникновения актиничных каротозов кожи. УФА (315-400 нм) и УФВ (280-315 нм) излучение используется для фотолечения таких кожных заболеваний как псориаз, нейродермиты, профессиональных дерматозы, микозы. Например, спектр лечебного действия УФВ излучения на псориаз лежит в диапазоне длин волн 296-313 нм [1-3].

Известны устройства для УФ фототерапии, в которых в качестве излучателя используется люминесцентная лампа (например, ЛЭР-40 или TL-01) [1]. Такая лампа представляет собой ртутную лампу низкого давления, в которой коротковолновое излучение паров ртути преобразуется люминофором в излучение, полезное для фотолечения. Серьезным недостатком этих устройств является наличие ртути в рабочей среде излучателя, что делает их небезопасными при эксплуатации в медицинских учреждениях и быту (в случае разгерметизации колбы требуется демеркуризация помещений) и требует специальной и дорогостоящей процедуры утилизации отработавших ламп [4]. Поэтому, например, в странах ЕС с 2009 года начато поэтапное выведение содержащих ртуть ламп из производственного цикла [5]

Известны устройства для фототерапии, в которых в качестве излучателя используется импульсная газоразрядная лампа [6, 7]. Недостатком таких устройств является их сложность: указанные лампы требуют форсированного водяного охлаждения, и повышенных требований к электробезопасности. Кроме того, поскольку спектр излучения таких устройств широкий, требуется использование специальных светофильтров для выделения в нем лечебной части.

Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство для фототерапии, обеспечивающее ультрафиолетовое излучение в лечебном диапазоне длин волн, в котором в качестве излучателя используется N₂-лазер [8]. Лечебный эффект достигается действием излучения на =337 нм на пораженные участки кожи. К недостатку устройства является его сложность в обслуживании и конструктивном исполнении в сравнении с лампами для фототерапии. Кроме того, площадь засвечивания пораженного участка кожи не превышает 5 мм в диаметре.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции, увеличение срока службы, уход от содержащих ртуть излучателей и увеличение безопасности работы с устройством.

Указанная задача достигается за счет того, что устройство для фототерапии дерматозов, содержащее излучатель, обеспечивающий ультрафиолетовое излучение в лечебном диапазоне длин волн, согласно техническому решению, содержит в качестве излучателя лампу барьерного разряда на рабочих молекулах возбужденного азота (N₂*) с излучением в диапазоне длин волн 280-420 нм, или на рабочих молекулах гидроксила ·ОН* в диапазоне длин волн 306-320 нм, либо на их смеси.

Применяемые лампы характеризуются молекулярным спектром излучения, соответствующим лечебной области длин волн, а именно:

Ультрафиолетовый спектр излучения лампы барьерного разряда на рабочих молекулах N₂*, содержащей азот с добавками инертных газов, в области 300-420 нм представлен интенсивными полосами электронно-колебательных переходов второй положительной системы молекулярного азота С³П _uB³П_g, с максимумами на =316, 337.1, 358 и 380 нм (фиг.1).

Ультрафиолетовый спектр излучения лампы барьерного разряда на рабочих молекулах ·ОН*, содержащей пары воды с добавками инертных газов, представлен интенсивной полосой А²X²П полосы молекулы ОН*, с максимумом на =309.2 нм (фиг.2).

Ультрафиолетовый спектр излучения лампы барьерного разряда на рабочих молекулах ·ОН* и N₂*, например, содержащей пары аммиачной воды с добавками инертных газов, представляет собой комбинацию спектров, приведенных на фиг.1 и 2. Он содержит как указанные интенсивные полосы электронно-колебательных переходов второй положительной системы молекулярного азота, так и систему переходов полосы А ²X²П гидроксила ·ОН*, которая, по сравнению со спектром на фиг.1 имеет всего три сильных пика на =308.1, 309.2 и 309.5 нм, а другие пики подавлены.

Конструктивно лампы барьерного разряда представляют собой колбы из диэлектрического, прозрачного на рабочей длине волны материала, на поверхности которых расположены металлические электроды, к которым прикладывается импульсное или синусоидальное напряжение с частотами от нескольких Гц до нескольких МГц. Конструкции этих устройств могут быть различными (коаксиальными, планарными, цилиндоическими) в зависимости от сорта рабочего газа, давления, амплитуды и частоты прикладываемого напряжения. Пробой осуществляется между диэлектрическими барьерами, создавая неравновесную плазму, энергия электронов которой может достигать нескольких электрон-вольт, в то время как характерная температура тяжелых частиц сопоставима с температурой диэлектрических барьеров и не превышает, как правило, 100°С. Использование барьерного разряда обеспечивает чистоту спектров излучения, долговечность рабочей среды, электробезопасность эксплуатации. Описанные лампы позволяют облучать протяженные участки кожи. Кроме того, использование в качестве излучателя указанных ламп значительно упрощает конструкцию излучателя, а использованные нами рабочие среды не содержат ртути.

Например, лампа барьерного разряда коаксиального типа на рабочих молекулах N₂* с площадью излучающей поверхности колбы 61 см ², в рабочей смеси Ar/N₂=(70÷250)/1 и в диапазоне парциальных давлений от 100 до 700 Торр обеспечивала величины плотности мощности излучения от 1 до 2 мВт/см² . Этого достаточно для обеспечения минимальной эритермной дозы облучения (и, соответственно, лечебного эффекта) за время экспозиции несколько минут [1]. Питание устройства осуществляется импульсами напряжения в десятки килогерц с амплитудой до 7.5 кВ, что соответствует токам через лампу порядка нескольких миллиампер. Поэтому в сравнении с аналогами и прототипом (где величины тока могут достигать ампер) предложенное устройство является электробезопасным. Применение барьерного разряда обеспечивает чистоту спектра и значительно больший срок службы рабочей среды по сравнению с электродными газоразрядными лампами и N₂-лазером. Устройство позволяет облучать протяженный участок кожи до 60 см в длину и 3 см в ширину и может быть масштабировано за счет геометрии колбы для увеличения или уменьшения зоны облучения. Устройство не требует специального водяного охлаждения и/или сложной схемы питания и запуска, как того требуют импульсные газоразрядные лампы и N₂-лазер.

Аналогичные преимущества дает использование ламп барьерного разряда на рабочих молекулах ·ОН* и комбинации рабочих молекул N₂* и ·ОН*.

Таким образом, предлагаемое решение упрощает конструкцию, увеличивает срок службы и площадь облучения, позволяет использовать экологически безопасные рабочие среды излучателей и увеличивает безопасность работы с устройством.

Литература

1. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б.Айзенберга. - М., 2008. - С.736-741.

2. Parrish J.A., Jaencke K.F. Action spectrum for phototherapy of psoriasis // J.Invest. Dermatol. - 1981. - V.76. - P.359-362.

3. Cole C.A., Forbes P.D., Davies R.E. An action spectra for carcinogenesis // Photochem. Photobiol. - 1986. - V.43. - P.275-284.

4. Wolsey R. The Lamp Disposal Controversy // Lighting Futures. - 1998. - V.3. - 2. - P.1-4.

5. All changes in the lighting market // www.osram.com/incandescent 199R104GB OSRAM CRM CC.

6. Лымин В.А., Дружинин В.Н., Черний А.Н. Устройство для локальной фототерапии дерматозов // Патент RU 2195342 С1 (А61N 5/06). - Приоритет 11.09.2001. - Опубл. 27.12.2002.

7. Davenport S.A., Gollnick D.A. System and method for dermatological lesion treatment using gas discharge lamp with controllable current density // Patent appl. US 2009/0093799 A1 (A61В 18/18, A61N 5/06). - Publication data 09.04.2009.

8. Zimmer J.P. Pulsed UV laser treatment of recurring skin disorders // Patent appl. US 2008/0172046 A1 (A61В 18/20). - Publication data 17.07.2008.

Устройство для фототерапии дерматозов, содержащее излучатель, обеспечивающий ультрафиолетовое излучение в лечебном диапазоне длин волн, отличающееся тем, что в качестве излучателя используется лампа барьерного разряда на рабочих молекулах возбужденного азота (N₂*) с излучением в диапазоне длин волн 280-420 нм, или на рабочих молекулах гидроксила (·ОН*) в диапазоне длин волн 306-320 нм, либо на их смеси.