Кожухар Олександр Теофанович. Некогерентні випромінювачі з просторово зосередженими керованими потоками діагностично-лікувального застосування

brief description

Кожухар Олександр Теофанович. Некогерентні випромінювачі з просторово зосередженими керованими потоками діагностично-лікувального застосування : Дис... д-ра наук: 05.11.17 2005

Кожухар О.Т. Некогерентні випромінювачі з просторово зосередженими керованими потоками діагностично-лікувального застосування. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.17 біологічні та медичні прилади і системи. Національний університет Львівська політехніка”, Львів, 2005.
Дисертацію присвячено питанням створення нових і розвитку існуючих методів при розробках та дослідженнях спеціалізованих некогерентних випромінювачів з керованими актинічними оптичними потоками для фотомедичних приладів і технологій. Основна концепція роботи грунтується на єдності теоретичних, алгоритмічних, конструктивних і технологічних аспектів розв’язку задач забезпечення медико-технічних режимів, формування характеристик потоків випромінення, стабільності функціонування та якості компонентів випромінювачів. Запропоновані на нових принципах методи моделювання, комплексна експериментальна база та банк даних для створення наукових основ раціонального проектування випромінювальних тіл класу інтегрованих теплових випромінювачів. Сформульовано принципи та умови вибору параметрів променистих потоків, розвинуто математичні моделі, аналітичні вирази і алгоритми для оптимізації компонентів основних класів фотомедичних випромінювачів. Уточнені теоретичні принципи на виявлених закономірностях формування просторового розподілу променистих потоків для розробки моделей випромінювачів з динамічним променеутворенням та ефективних методів внутрішнього та зовнішнього керування. Запропоновані методи і аналітичні вирази та метод регулювання і стабілізації для автоемісійних катодолюмінесцентних мікроелектронних систем нового класу безртутних нетеплових випромінювачів. Запропоновані методи та визначені параметри елементів, що забезпечують часову стабільність та спектрокорекцію. Розкритий та обгрунтований вибір конструктивно-технологічних базисів. Наведено результати виконаних за допомогою розкритих теоретичних аспектів і розроблених математичних моделей та підтверджених при проведенні медичних та технічних випробувань, досліджень, що демонструють істотне покращення показників функціонування таких об’єктів.

В результаті виконаних автором теоретичних та експериментальних досліджень отримано нові рішення науково-прикладної проблеми створення основ побудови нового класу некогерентних випромінювачів з динамічними амплітудно-просторовими та спектральними характеристиками для широкого класу фотомедичних приладів лікувально-профілактичного та діагностичного призначення, у тому числі для фотостимуляційних фотоінформаційних та інших нових медичних технологій. Результати, отримані в дисертаційній роботі, доведено до практичної реалізації та впровадження.
За результатами досліджень можна зробити наступні висновки:

Виявлено в результаті аналізу інформаційних джерел невраховані особливості та обґрунтовано підходи щодо вибору для медичного застосування некогерентних випромінювачів різних механізмів променеутворення та спектральних діапазонів. Показано, що існуючі моделі, методи та методики проектування випромінювачів, а також принципи їх раціонального вибору не враховують при реалізації перспективних медичних технологій важливих чинників впливу на характеристики випромінення Це вимагає уточнення та вдосконалення математичних моделей випромінювачів, створення на їх основі методів і засобів керування динамікою променеутворення та забезпечення стабілізації випромінення, пошуку альтернативних випромінювачів для медичних технологій з відсутністю нагрівання опромінюваного біооб’єкта та екологічної небезпеки, розвинення наукових основ, принципів побудови та на їх основі розроблення, виготовлення і проведення медико-технічних апробацій теплових, люмінесцентних та напівпровідникових випромінювачів для перспективних галузей медицини;
Створено новий клас моделей випромінювачів динамічного променеутворення з урахуванням контрольованих змін параметрів, що на підставі запропонованих методів керування динамікою випромінювальних характеристик, зокрема, у винаходах автора (пат. 29165 А та 35400 А України), дозволило розробити випромінювачі нового покоління з динамічним просторовим розподілом випромінення. Завдяки можливості реалізації ними спеціальних фотостимуляційних режимів вони дозволяють скорочувати тривалість експозиції, наприклад, при личкувально-реставраційних роботах у галузі ортопедичної стоматології більш як на 20%, у порівнянні з існуючими фотомедичними приладами аналогічного застосування, що зменшує тривалість стоматологічних послуг і енергоспоживання
Уточнено, з одночасним урахуванням заданих осьової сили світла, корисного кута випромінення, експериментальних, довідникових та апріорних даних аналогів, а також модернізованих методів зворотного ходу променів та перехресного формування зображень моделі випромінювачів широкого класу фотомедичних приладів. На цій основі розроблено універсальну методику раціонального проектування класу інтегрованих теплових випромінювачів та розвинуто узагальнене аналітично експериментальне забезпечення з комплексом інженерних алгоритмів оптимізації профілів відбиваючих поверхонь теплових та розрядно-плазмових випромінювачів медичних приладів із заданими характеристиками опромінення різних галузей застосування, що спрощує і скорочує розрахунки.
Запропоновано на основі уточнення моделей реалізовані у впроваджених патентно чистих розробках принципи багаторазового діафрагмування внутрішніх променистих потоків, що дозволило у 1.5 рази збільшити вихідну потужність при незмінних габаритах діагностично-лікувальних світловодних приладів та принцип одночасності використання інфрачервоних потоків керованого зосередженого та розсіяного випромінення в зоні формування зубопротезувальних термопластичних матеріалів, що дозволило зменшити втрати первинного променистого потоку до одиниць % і, відповідно, енергоспоживання та, порівняно з газополум’яними аналогами, екологічну небезпеку.
Розроблено і вперше запропоновано для приладів опромінення біооб’єктів особливої термочутливості, зокрема, крові у гематологічному фотоферезі, моделі, розрахункові методики та алгоритми, а також рекомендації для розроблень та експериментальні взірці автоемісійних збуджувачів альтернативних катодолюмінесцентних випромінювачів, що дозволяють більш як на порядок знизити робочі напруги та усунути притаманні існуючим фотолюмінесцентним випромінювачам негативні чинники нагрівання біооб’єкта та наявності ртуті,.
Розроблено методи стабілізації випромінення на принципах скерованого дією запропонованих внутрішніх елементів та електричних полів перерозподілу продуктів розпилення, що збільшує термін забезпечення стабільності інтегрованих теплових випромінювачів для покращання відтворення ними медичних програм більш як удвічі, та принципі просторової фіксації розрядних випромінювальних тіл люмінесцентних випромінювачів унаслідок концентрації електричних полів у катодних порожнинах запропонованої конфігурації. За результатами моделювання та розрахунково-експериментальних досліджень розроблено рекомендації для проектування запропонованих стабілізуючих елементів та порожнинних катодів.
Розроблено на основі запропонованих моделей, методик і рекомендацій виготовлено та апробовано некогерентні випромінювачі та медичні прилади на їх основі стоматологічного, педіатричного, гематологічного та отоларингологічного призначення, медико-технологічний ефект яких підтверджено результатами експериментальних досліджень, протоколами випробувань та актами впровадження.