Лазерна медична установка для цілей променевої терапії - Імпульс-1
Московський орден Леніна, орден Жовтневої Революції
та ордени Трудового Червоного Прапора
ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Реферат з дисципліни "Проектування лазерних та оптико-електронних приладів"
Майорова Павла Леонідовича, група РЛ 3-91.
Структурна схема. 2
Функціональна схема. 3
Принцип дії. 5
Основні параметри та характеристики. 7
Список літератури. 9
В даний час лазерне випромінювання з більшим або меншим успіхом застосовується у різних галузях науки. Унікальні властивості випромінювання лазерів, такі, як монохроматичність, когерентність, мала розбіжність і можливість при фокусуванні отримувати дуже високу щільність потужності на поверхні, що опромінюється, забезпечили широке застосування лазерів. Використання квантової електроніки виявилося, зокрема, дуже корисним для клінічної медицини. У медичних цілях використовуються в основному твердотільні та газові лазери. Імпульсні твердотільні лазери застосовують переважно в офтальмології для операцій з усунення відшарування сітківки ока та при лікуванні глаукоми. Для цих цілей була розроблена спеціальна апаратура з використанням неодимових та рубінових лазерів. Для операцій із розсіченням тканин імпульсні лазери виявилися непридатними, тому цих цілей застосовують лазери безперервної дії. У Радянському Союзі було створено хірургічну апаратуру на СО2 лазерах. Такі хірургічні установки застосовують у загальній хірургії, онкології та інших галузях.
Установками на основі аргонових лазерів безперервної дії з використанням спеціальних світловодів користуються медики при внутрішньопорожниннихопераціях.
У терапії різних хвороб широко застосовуються газові гелій-неонові лазери. Наприклад, позитивні результати отримані при лікуванні трофічних виразок, ран, запальних процесів, деяких судинних захворювань та кардіології. Не викликає сумніву стимулююча дія випромінювання гелій-неонових лазерів при регенерації та покращенні обмінних процесів.
Основними перевагами, що стимулюють застосування лазерів у медицині, є радикальність лікування, зниження термінів втручання, зменшення кількості ускладнень, крововтрати, покращення умов стерильності тощо.
Лазерна медична установка "Імпульс-1" - перший вітчизняний апарат, створений та розроблений для ведення лазеротерапії відповідно до медико-технічної вимоги Міністерства охорони здоров'я СРСР. Розробка установки була закінчена у 1971 році. У тому ж році Комітет з нової медичної техніки МОЗ СРСР дав рекомендацію до випуску промислової партії цих установок, яка і була виготовлена у 1975 році на Свердловському заводі електромедичної апаратури.
Установка "Імпульс-1" розроблена на базі спеціально створеного для неї потужного імпульсного лазера на неодимовому склі.
Установка (див. рис. 1) складається з наступних основних частин: операційного апарату, накопичувача енергії та головного пульта живлення та управління.
Конструктивна схема операційного апарату установки наведено малюнку 2.
Операційний апарат складається з горизонтального ствола 1, встановленого на вертикальній стійці2. Стовбур може повертатися навколо горизонтальної осіIі вертикальної осіII.
Вертикальна стійка2жорстко закріплена на платформі3. Платформа має колеса для переміщення апарата по підлозі. Довертикальній стійці прикріплено поручень.
Усередині стовбура1жорстко закріплені лазерний випромінювач4, калориметричний блок5та блок підпалювання6. На кінець стовбура1встановлений телескопічний вал7з поворотно-фокусуючою головкою8.
Телескопічний вал7можна переміщати вздовж його власної осі симетріїIIIі повертати навколо тієї ж осіIIIразом з поворотно-фокусуючою головкою8. Головка8жорстко закріплена на кінці телескопічного валу. На ньому жорстко закріплена і рукоятка9, що охоплює поворотно-фокусуючу головку8.
Усередині головки8жорстко зафіксовані селективно відбиває лазерне випромінювання дзеркало10, фокусуюча лінза11, конденсор12та лампочка розжарювання13.
Лазерний випромінювач4виконаний у вигляді окремого блоку. Активним елементом у ньому є стрижень із неодимового скла ПГЛС-1 діаметром 45 мм та довжиною 617 мм. Активний елемент збуджується за допомогою чотирьох ксенонових ламп накачування ІПФ-20000, розташованих у чотирипелюстковому освітлювачі з чотирма V-подібними відбивачами, виготовленими з нержавіючої сталі. Внутрішні поверхні відбивачів поліровані і мають срібне покриття, що добре відображає. Активний елемент розташований у корпусі освітлювача вздовж осі симетрії. Корпус освітлювача виготовлений із нержавіючої сталі. Торці активного елемента ущільнені в корпусі освітлювача за допомогою індієвих кілець, що стискаються циліндричними утримувачами дзеркал резонатора. Глухе та напівпрозоре дзеркала, встановлені паралельно торцям активного елемента, герметизує порожнини між дзеркалом та активним елементом. При цьому бічними стінками порожнин є циліндричні поверхні власників.дзеркал резонатора. Внутрішня порожнина освітлювача, лампи накачування та активний елемент омиваються 0.02% розчином K2 Cr2 O4 у дистильованій воді, що циркулює через освітлювач.
Напівпрозоре дзеркало резонатора (коефіцієнт пропускання 60%) встановлено у випромінювачі4з боку поворотно-фокусуючої головки8. Глухе дзеркало резонатора з коефіцієнтом пропускання 5% розміщено з боку калориметричного блоку5. Тому при генерації лазерного випромінювання в резонаторі випромінювача4основна частина випромінювання спрямована у бік поворотно-фокусуючої головки, а решта - у бік калориметричного блоку5, де поглинається його приймальним майданчиком.
Калориметричний блок5(після проведення відповідного калібрування) забезпечує вимірювання енергії лазерного випромінювання, що спрямовується у бік поворотно-фокусуючої головки, по поглиненою його приймальним майданчиком енергії лазерного випромінювання.
Блок підпалу6чотирисекційний. Кожна його секція призначена для запалювання однієї з ламп накачування лазерного випромінювача.
Регулювання розмірів плям лазерного випромінювання на об'єкті опромінення здійснюється в операційному апараті зміною відстані між лінзою11поворотно-фокусуючої головки та об'єктом опромінення, а контроль розмірів плям ведеться системою підсвічування.
Накопичувач енергії установки – електричні ємності, об'єднані у чотири секції. Кожна секція накопичувача призначена для живлення однієї лампи накачування чотирилампового лазерного випромінювача операційного апарату. Місткість конденсаторів однієї секції 1200 мкФ, максимальна напруга заряду 4.6 кВ, максимальна енергія заряду 12.5 кДж. Максимальна сумарна енергія заряду чотирьох секцій складає 50 кДж. Кожна секціянакопичувача розташована в окремій шафі. Габаритні розміри шафи 600 600 1500 мм.
Блоки заряду накопичувача енергії включають джерело струму, випрямляч і систему управління. Система керування вбудована в панель керування, блоки джерела та випрямляча розташовані під столом пульта керування.
Система охолодження лазерного випромінювача вмонтовано у пульт управління. Вона включає насос і двоконтурний водяний теплообмінник. Через внутрішній контур теплообмінника прокачується 0.02% розчин K2 Cr2 O4, що циркулює через лазерний випромінювач і охолоджує його теплонавантажені елементи. Зовнішній контур теплообмінника омивається водопровідною водою. Тепло, що накопичилося у внутрішньому контурі теплообмінника, передається у зовнішній контур і відводиться разом з водопровідною водою, що циркулює в ньому.