Патент на изобретение №2304007

(54) УСТРОЙСТВО ДОЗИРОВАНИЯ УФ-ИЗЛУЧЕНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП

(57) Реферат:

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для точного дозирования ультрафиолетового излучения (УФИ), в частности при применении медицинской технологии АУФОК (аутотрансфузии ультрафиолетом облученной крови), а также в иных медицинских и научно-исследовательских целях, где требуется повторяемость процессов и высокая воспроизводимость результатов. Данное устройство содержит преобразователь напряжения в частоту, блок задания дозы излучения, ключ запуска электронного измерителя, блок управления ключом коммутации. Причем ключ запуска электронного измерителя соединен с управляющим входом блока управления ключом коммутации. При этом в устройство введены газоразрядная лампа УФ-излучения с индуктивным балластом, диодный мост, фотодатчик УФИ, соединенный со входом преобразователя напряжения в частоту, цифровой выход которого соединен с блоком задания дозы излучения, а его цифровой выход подключен к группе анализируемых входов блока управления ключом коммутации. Причем выход блока управления ключом коммутации соединен с входом электронного ключа коммутации, включенного через блок защиты в выходную диагональ моста, шунтирующего газоразрядную лампу. Использование данного изобретения позволит расширить функциональные возможности электронного измерителя электрической энергии. 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано для точного дозирования ультрафиолетового излучения (УФИ), в частности при применении медицинской технологии АУФОК (аутотрансфузии ультрафиолетом облученной крови), а также в иных медицинских и научно-исследовательских целях, где требуется повторяемость процессов и высокая воспроизводимость результатов.

Изобретение позволяет обеспечивать заранее заданную в цифровой форме величину дозы УФ-излучения в определенной зоне независимо от ряда внешних факторов, таких как изменение рабочей температуры, колебания напряжения в сети, старения арматуры газоразрядных ламп, потери вакуума и прочих факторов, приводящих к изменению интенсивности излучения.

Известны различные варианты построения устройств дозирования УФИ. Устройство, предложенное в [1], позволяет определить данные для максимального оздоровительного эффекта действия УФ-излучения исходя из среднего значения интенсивности биологической эффективности облучения человека.

Имеются другие варианты построения устройств дозирования излучения, которому подвергаются внутренние и внешние ткани биологических объектов при диагностике и терапии. Но все они дают значения доз, имеющих приблизительный, оценочный характер. Так, например, в [2] предлагается аппарат для диагностики и магнитолазерной терапии, построенный на основе лазерной биофотометрии. Но как в [2], так и в [3], где авторы решают задачу повышения точности контроля поглощенной дозы (при низкоинтенсивной лазерной терапии внутренних органов) за счет дополнительного учета энергии, затраченной на локальный нагрев эпидермиса (поверхностного слоя биоткани) и значению величины падающей на биообъект энергии не придается особого внимания. Между тем, от нее напрямую зависят величины вычисляемых поглощенных доз излучения. В одном случае полагаются на известность параметров излучателя, а в другом – на величину падающей средней мощности, хотя известно, что интенсивность падающего излучения значительно подвержена влиянию таких факторов, как старение арматуры, нестабильность напряжения питающей сети, изменение рабочей температуры и прочее.

Ввиду того, что в [2, 3] рассматривается излучение, лежащее в ближнем инфракрасном диапазоне оптического спектра (0.84-0.89 мкм), имеющего отличную от ультрафиолета (0.20-0.40 мкм) квантовую эффективность, а следовательно, и другую картину биологического действия, ни одно из этих устройств не может считаться прототипом предлагаемого устройства дозирования ультрафиолетового излучения.

Наиболее близким к заявленному объекту по технической сущности и достигаемому результату является устройство электронного измерителя электрической энергии, в котором предусмотрена возможность дозирования энергии, расходуемой на проведение определенной технологической операции [4].

Устройство содержит аналоговый преобразователь мощности, преобразователь напряжения в частоту, счетчик импульсов, кроме того, дополнительно введены блок дешифраторов, блок задания дозы, ключ запуска электронного измерителя (электроэнергии), блок управления выключателем и выключатель электроэнергии, установленный в цепи источника питания.

Но в связи со спецификой системы питания источника ультрафиолетового излучения устройство электронного измерителя электрической энергии [4] не позволяет осуществить дозирование УФИ.

Задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей электронного измерителя электрической энергии за счет придания ему способностей дозировать подачу заранее заданного в цифровой форме количества энергии ультрафиолетового излучения и повышения точности дозирования УФИ.

Указанный технический результат достигается тем, что в электронный измеритель электрической энергии, содержащий преобразователь напряжения в частоту (импульсный интегратор), который подключен к входу счетчика импульсов, а также блок дешифраторов, блок задания дозы, ключ запуска электронного измерителя, блок управления выключателем, причем ключ запуска электронного измерителя соединен с другим управляющим входом блока управления выключателем, согласно изобретению дополнительно введены газоразрядный источник УФИ с индуктивным балластом, диодный мост, включенный параллельно источнику излучения, фотодатчик УФИ, соединенный со входом преобразователя напряжения в частоту, выход блока управления выключателем соединен с входом ключа коммутации газоразрядной лампы, последовательно с входом блока коммутации в диагональ моста включено балластное сопротивление, а параллельно ему включен блок защиты.

Фотодатчик УФИ представляет собой известную схему [5] включения фотодиода в режиме короткого замыкания, для обеспечения которого между выходом операционного усилителя и инвертирующим входом его включено сопротивление отрицательной обратной связи. При этом выходной сигнал схемы будет равен произведению тока короткого замыкания фотодиода и величины этого сопротивления.

При определенной величине интенсивности светового потока, падающего на фотодиод, ток короткого замыкания будет пропорционален энергетической освещенности (закон Столетова). Таким образом, если произвести интегрирование выходного сигнала операционного усилителя в цифровой форме, то возникает возможность осуществления дозирования энергии ультрафиолетового излучения и, следовательно, самого излучения.

Изобретение поясняется прилагаемым чертежом, где приведена функциональная схема устройства электронного измерителя дозы УФ-излучения газоразрядных ламп.

Устройство дозирования УФ-излучения газоразрядных ламп содержит газоразрядный источник со стартером и индуктивным балластом 1, диодный мост 2, включенный параллельно газоразрядной лампе 3, фотодатчик УФ-излучения 4, соединенный с входом преобразователя напряжения в частоту 5, выход которого подключен к блоку задания дозы излучения 6. Блок задания дозы состоит из счетчика импульсов, блока двоично-десятичных дешифраторов и блока позиционных декадных переключателей, которые подключены к группе анализируемых входов блока управления ключом коммутации 7, ключ запуска электронного измерителя излучения 8 присоединен к управляющему входу блока управления ключом коммутации 7, который имеет непосредственную связь с входом электронного ключа коммутации 9 газоразрядной лампы, который через блок защиты 10 включен в выходную диагональ моста.

Устройство дозирования УФ-излучения газоразрядного источника работает следующим образом.

В исходном состоянии, при подаче соответствующих напряжений питания на схему, ток через газоразрядную лампу со стартером не протекает, так как она зашунтирована электронным ключом коммутации 9 газоразрядной лампы, включенным в выходную диагональ диодного моста 2.

Перед подачей дозированного ультрафиолетового излучения, которое требуется для проведения предстоящей процедуры, предварительно устанавливается величина дозы с помощью позиционных декадных переключателей блока задания дозы излучения 6, имеющих десять фиксированных положений с соответствующими обозначениями цифр на лимбах. Количество переключателей равно, например, четырем десятичным разрядам цифр, соответствующим определенному значению задаваемой дозы, в заранее обусловленных для конкретной процедуры единицах.

В момент замыкания на короткое время кнопочного ключа запуска электронного измерителя излучения 8, в блоке управления ключом коммутации 7 формируется сигнал на включение лампы, который воздействует на электронный ключ коммутации 9. Составной транзистор электронного ключа запирается, и шунтирующее действие диодного моста прекращается. За счет переходных процессов в цепи, состоящей из накопителя энергии магнитного поля (он же – индуктивный балласт), в момент разрыва цепи при срабатывании стартера возникает импульс напряжения, обеспечивающий зажигание лампы.

Электрический сигнал, пропорциональный величине падающего на фотодиод светового потока УФИ с фотодатчика 4, находящегося в зоне облучаемого газоразрядной лампой 3 объекта, поступает на вход блока преобразования напряжения в частоту 5.

Блок 5, реализующий процедуру импульсного интегрирования текущего значения мощности потока, падающего на фотодиод фотодатчика УФИ в течение определенного периода времени, определяемого заданной в цифровой форме дозы излучения (путем квантования по вольт-секундной площади выходного сигнала фотодатчика), преобразует результат текущего интегрирования в последовательность импульсов, поступающих в блок 6.

Счетчик импульсов, входящий в блок задания дозы 6, подсчитывает количество импульсов и выдает информацию на вход блока двоично-десятичных дешифраторов, соединенных с блоком позиционных декадных переключателей блока задания дозы. После обнуления счетчика в блоке 6, в котором в виде двоичного числа содержится текущее значение дозы излучения, блок 6 вырабатывает сигнал, поступающий на второй вход блока 7, что приводит к появлению исходного низкого уровня сигнала на выходе блока 7 и закрыванию ключа 9. Это, в свою очередь, приводит к гашению разряда лампы (или окончанию дозирования УФИ).

Для предохранения электронного ключа коммутации 9 от электрического пробоя импульсами напряжения, возникающими между электродами лампы в моменты ее зажигания, предназначен специальный блок защиты 10.

Способность дозирования ультрафиолетового излучения, приданная описанному в прототипе электронному измерителю электрической энергии с целью расширения функциональных возможностей, заключается в использовании специальной электронной схемы в сочетании с известным устройством дозирования, что позволяет осуществить дозирование УФИ.

Предлагаемое устройство учитывает колебания мгновенных значений мощности светового потока, вызванными нестабильностью сети питания, процессами зажигания и гашения газоразрядных ламп, старением ламп, а также влиянием внешней среды.

Источники информации

1. Патент РФ №2150973, МПК 7 A61N 5/06, G01J 1/04, 1/42, 1/58 от 20.05.1998 г., опубл. 20.06.2000 г.

2. Патент РФ №2214844, МПК 7 A61N 5/067 от 27.02.2003 г., опубл. 27.10.2003 г.

3. Патент РФ №2228209, МПК 7 A61N 5/067 от 06.06.2002 г., опубл. 10.05.2004 г.

4. Патент РФ №2190861, МПК 7 G01R 21/06 от 16.03.2000 г., опубл. 10.10.2002 г.

5. Бузанова Л.К., Глиберман А.Я. Полупроводниковые фотоприемники, М.: Энергия, 1975 г., 65 с.

Формула изобретения

Устройство дозирования УФ-излучения газоразрядных ламп, содержащее преобразователь напряжения в частоту, блок задания дозы излучения, ключ запуска электронного измерителя, блок управления ключом коммутации, причем ключ запуска электронного измерителя соединен с управляющим входом блока управления ключом коммутации, отличающееся тем, что в него введены газоразрядная лампа УФ-излучения с индуктивным балластом, диодный мост, фотодатчик УФИ, соединенный со входом преобразователя напряжения в частоту, цифровой выход которого соединен с блоком задания дозы излучения, а его цифровой выход подключен к группе анализируемых входов блока управления ключом коммутации, причем выход блока управления ключом коммутации соединен со входом электронного ключа коммутации, включенного через блок защиты в выходную диагональ моста, шунтирующего газоразрядную лампу.

РИСУНКИ