Модернизация оптической системы лазерной установки "Квант-15" (стр. 3 из 5)
В зависимости от параметров лазера повреждение фолликулы может быть фотомеханическим, когда основным разрушительным фактором является быстрое расширение ткани при нагревании, или фототермическим, когда происходит коагуляция, обугливание (карбонизация) или испарение (вапоризация). Наиболее проверенным типом лазера, использующегося на данный момент для эпиляции, является гранатовый (или неодимовый) лазер. Этот тип лазера одобрен FDA (Foog and Drug Administration), - агенством в США, контролирующим введение в практику всех медицинских и пищевых препаратов и приборов (как лазер, который может применяться в качестве эпиляционной техники). В то время как сведения об эффективности других лазеров часто противоречивы.
Генерация лазерного излучения в таком лазере осуществляется на переходах ионов неодима (Nd3+), которые встроены в алюмо-иттрий-гранатовые кристаллы (yttrium-aluminium garnet - YAG). Поэтому такой лазер чаще называют Nd:YAG лазер. Он излучает в ближнем инфракрасном диапазоне (λ=1064 нм). Это излучение минимально поглощается в верхних слоях кожи и проникает в глубокие слои. Длительность импульса порядка 100 нс, то есть гораздо меньше, чем у других типов лазера. Также проводимая мной модернизация оптической системы установки позволит значительно улучшить оптические характеристики при фокусировке пятна лазера (снижение расходимости пучка излучения и уничтожение паразитных пятен), путём внедрения диафрагмы в квантрон установки, выделяющей центральную моду пучка, тем самым также уменьшая мощность излучения лазера (до 15 Вт) и увеличивая точность фокусировки пятна, что особенно немаловажно, т.к при использовании модулированного излучения, с ростом мощности, значительно повышается вероятность вызвать механическое повреждение коагулируемой ткани (особенно при малом диаметре фокального пятна). Существенные различия между лазерами с синхронизацией мод и свободной генерации заметны на частоте модуляции вплоть до 100кГц. Рассмотренные мной в табл.1 аналоги, по оптическим показателям (таким как размер пятна, регулируемая энергия импульса и управляемый режим работы) уступают установке «Квант-15М», что, по моему мнению, является существенным преимуществом при выборе направления модернизации.
1.3 Обзор патентной и технической литературы
С целью определения направления модернизации лазерной установки «Квант-15М» был проведен патентный поиск и анализ патентной и технической литературы периода с 1992 по 2003 гг., и были исследованы устройства по классу В23К26/00, представляющие собой устройства для лазерной эпиляции и лазерной терапии. Выявлены сходные и отличительные моменты в конструкции, принципе действия, способах транспортировки лазерного излучения и способах охлаждения лазерных установок.
Страны поиска: Россия и ведущие страны мира (США, Швеция, Франция, Германия Япония).
В результате проведенного поиска, были выявлены следующие основные цели, преследуемые при подаче заявок на патент: повышение точности наводки лазерного излучения, сокращение времени проведения операции, повышение эффективности воздействия лазерного излучения на кожу человека, снижение риска и последствий во время проведения процедуры эпиляции и в послепроцедурный период, локализация лазерного воздействия внутри фолликулы волоса, повышение надежности, упрощение конструкции, уменьшение габаритных размеров, упрощение сборки и юстировки и уменьшение экономических показателей установок.
Рассмотрена различная литература по конструированию и проектированию лазерных установок, таких авторов, как У. Диоли «Лазерная технология и обработка материалов», Рэди Дж. «Действие мощного лазерного излучения», Рыкалин Н.Н., Углов А.А. «Теплофизические процессы при взаимодействии лазерного излучения с поглощающими средами», Сухов Л.Т «Лазерная сварка» и многих других.
В процессе патентного анализа выявлены следующие ведущие Российские фирмы в данной отрасли техники:
ОАО «Раменское приборостроительное конструкторское бюро».
Научно-производственное объединение «Электронная техника»
ЗАО «Астрофизика»
Таблица 2. Обзор патентной литературы.
| Наименование объекта | Страна заявителя | Количество патентов, опубликованных заявок по годам | |||
| 1992 | 1993-95 | 1998 | 2003 | ||
| Приборы для лазерной эпиляции и терапии. | РоссияСШАШвецияФранцияЯпонияГермания | 2111-- | 311-11 | 1-2-21 | 3-2--- |
Наиболее интересными патентами, на мой взгляд, являются:
· повышение точности наводки лазерного излучения и дозирования излучения; это отмечено в патентах №2042338RU, №2196558 RU, 9717011WO, 556204US, 4430720DE, 1768162RU, 2144342RU;
· повышение надежности, упрощение конструкции, уменьшение габаритных размеров – 5643252US, 2042338RU, 930303RST, 1637795RU, 1768162RU, 92010458RU, 97113312RU;
· локализация лазерного воздействия на биологическую ткань – 1651777JP, 2197933RU, 4430720DE, 5565938US, 2164117RU, 6458120 US;
Для модернизации лазерной эпиляционной установки «Квант-15М» была выбрана базовая цель – повышение точности наводки лазерного излучения на область воздействия лазера, также для облегчения работы косметолога и из-за труднодоступности некоторых зон эпиляции и сложным рельефом кожного покрова человека одним из основных направлений модернизации установки была выбрана модернизация оптико-механической системы, в частности замена телескопической системы кварцевым световодом по которому лазерное излучение будет передаваться непосредственно на эпилятор, при помощи которого врач легко сможет производить эпиляцию волос с тела пациента; локализация воздействия лазерного излучения внутри фолликулы волоса, с помощью внедрения в оптическую систему внутрирезонаторной диафрагмы, для выделения модового состава излучения, уменьшения угловой расходимости и снижения мощности излучения; также была выбрана модернизация системы охлаждения и упрощение конструкции установки, уменьшение её габаритных размеров.
2. Расчетно-конструкторская часть
2.1 Описание конструкции установки
2.1.1 Разработка общего вида установки
Общий вид лазерной технологической установки должен быть таким, чтобы находящемуся на рабочем месте косметологу, производящему лазерную эпиляцию были доступны все органы управления установкой и видны необходимые контрольно — измерительные приборы. Также лазерная технологическая установка должна отвечать как эстетическим требованиям, (окраска её не должна раздражать глаза работающего и обслуживающего персонала), так и требованиям безопасности. Наиболее важными аспектами в разработке общего вида лазерной технологической установки, конечно, являются компактность её блоков и безопасность работы на ней как для косметолога, так и для пациента.
Чтобы обезопасить оператора от воздействия лазерного излучения при работе установки, работающей на длине волны 1.06 мкм, применяется специальный кварцевый световод, по которому лазерное излучение будет передаваться непосредственно на эпилятор, с помощью которого оно локализуется строго в точке фокусировки на коже, тем самым сводя к минимуму рассеивание и отражение лазерного излучения в пространство и снижая риск его попадания в глаза косметолога. Для удобства наведения лазера в нужную точку на коже человека, в установку был внедрён полупроводниковый «пилотный» лазер, на «красной» длине волны 0,63 мкм.
2.1.2 Описание принципа действия установки
Рис.2. Блок-схема прибора «КВАНТ-15».
 |
