Ứng dụng của Thiết bị Laser điều trị đa bước sóng trong y học và công nghiệp

2, Trong lĩnh vực công nghiệp

Do sự tiến bộ vượt bậc về công nghệ và kỹ thuật laser cũng như các công nghệ khác có liên quan, những năm gần đây, việc ứng dụng laser trong công nghiệp đã được quan tâm một cách đặc biệt. Các ứng dụng của laser trong công nghiệp được thực hiện nhờ khai thác triệt để các tính chất đặc thù của laser như: Độ đơn sắc, tính kết hợp cao; có thể tạo được những bức xạ có cường độ lớn ở vùng phổ nhìn thấy, hồng ngoại, tử ngoại; có mật độ năng lượng cao ở chế độ liên tục và xung. Thiết lập được các bảng biểu Atlas định hướng công nghệ cho việc cắt các loại gỗ dán, cao su, thuỷ tinh hữu cơ, mika GAT Đài Loan dày tới 15 mm; cho việc khắc gỗ thông, cáctông, gỗ mỡ, thuỷ tinh hữu cơ.

Đặc biệt việc triển khai những công nghệ Hologram trong khắc dấu, tem bằng laser đã cho ra các loại con dấu, tem chính xác, năng suất cao, dễ dàng trong tự động hoá và cho phép mã hoá các điểm cần thiết trong con dấu, tem để chống làm giả. Dựa trên nguyên lý ánh sáng truyền theo một đường thẳng trong không khí, Trung tâm đã thiết kế chế tạo được các thiết bị lấy mức cho ngành xây dựng (gồm một laser bán dẫn cùng một hệ quang tạo ra tia laser màu đỏ và một mặt phẳng nằm ngang thay thế cho nivô truyền thống); thiết bị trợ giúp căn tâm trục tàu thuỷ (một laser He-Ne, hệ quang và hệ vi chỉnh) cho các nhà máy đóng tàu thuỷ; thiết bị dò tìm tâm tia laser dạng Gauss; thiết bị quét tia laser theo một số quỹ đạo.

1, Lý thuyết về sự hấp thụ và bức xạ của Einstein

Phòng thí nghiệm đầu tiên về thông tin quang của nước ta đã được thành lập tại Viện Nghiên cứu Công nghệ Quốc gia (nay là Viện ứng dụng công nghệ). Đây cũng chính là nơi đã thử nghiệm đường truyền tín hiệu về Audio, Video bằng cáp quang. Mỗi năm, trên thế giới lĩnh vực thông tin quang chiếm thị phần hơn 10 tỷ USD.

Còn ở nước ta sự đầu tư cho lĩnh vực này chưa tương xứng, do vậy các sản phẩm của ta còn chưa vươn ra được thị trường thế giới.

4, Hoạt động của Laser

1, Hoạt tính phân gián của tế bào

Trong phần này đưa ra các kết quả nghiên cứu cho thấy các thông số tối ưu của các loại laser dùng để kích thích vào phân gián tổng hợp axit nucleic thay đổi tính chất bám dính bề mặt, phục hồi các cơ quan di truyền và các quá trình khác. Để đánh giá tác động kích thích của bức xạ laser cường độ thấp với các bước sóng khác nhau ở vùng nhìn thấy ở đây đã dùng các loại laser He-Ne(λ=632.8 nm), laser He-Cd (λ=441.6 nm) và cho tác động vào hoạt tính phân gián của tế bào. Trong thí nghiệm có sự thay đổi mật độ công suất ta để thời gian chiếu là 10 phút ở bảng 2 ta thấy, với mật độ công suất khác nhau bức xạ Laser có tác dụng kích thích và cả tác dụng ức chế, với mật độ công suất 30, 100 và 500mW/cm2 ta thấy có sự tăng chỉ số phân gián tế bào so với mẫu.

Các kết quả trên cho thấy nếu thay đổi chế độ và tham số bức xạ có thể tác động định hướng tới hoạt tính phân gián tế bào của con người, hoạt tính này quyết định cường độ các quá trình sinh học quan trọng nhất ở mức độ mô và toàn cơ thể. Trên cơ sở các kết quả thực nghiệm đã nghiên cứu ta rút ra kết luận trên lâm sàng nên dung các thông số sau đây: Hiêu quả hơn cả là dùng kết hợp hai loại laser He-Cd và He-Ne với khoảng cách thời gian bức xạ10-15 phút, mật độ công suất 100-500mW/cm2.

2, Kích thích quá trình sinh học

Để thu được kết quả thuận nghịch hạ thấp tốc độ phân chia tế bào nên dùng Laser He-Cd phát sóng ở vùng phổ xanh còn muốn tăng cương độ phân chia tế bào thì dùng kết hợp hai loại laser He-Ne và He-Cd. Trong nhiều loại bệnh phát hiện thấy hiện tượng phân giảm cường độ quá trình sinh trong các tổ chức nhất định của cơ thể cùng với sự ức chế các chức năng sinh lý có liên quan tới chúng. Thay đổi phản ứng tổng hợp sinh học có thể là một trong những điểm quan trọng nhất xác định tác động của bức xạ laser lên các chức năng của tế bào và mô, lên quá trình phục hồi và tái tạo.

Nghiên cứu này có liên quan đến sự hiểu biết về nguyên nhân hoạt hóa các quá trình tăng sinh và phản ứng của các tế bào và tổ chức, nó cũng cho phép ta tác động định hướng tới hoạt tính chức năng của tế bào bằng cách thay đổi các thông số bức xạ. Với phương pháp này khi chiếu laser He-Cd với mật độ công suất 100mW/cm2 lên hoạt tính tổng hợp sinh học của tế bào ta thấy nếu thời gian chiếu lớn hơn 120 giây thì hàm lượng DNA trong hạt nhân giảm xuống còn thời gian chiếu 30 giây thì DNA tăng.

3,Thay đổi liên kết hoạt tính phân gián và tính chất bám dính bề mặt của tế bào

Để phân tích định lượng hàm lượng và tốc độ tổng hợp sinh học cac axit nucleit người ta dùng phương pháp thăm dò huỳnh quang và đánh dấu phóng xạ đưa vào các thymedin và các unidin. Từ đó có thể nói tới khả năng sử dụng bức xạ năng lượng thấp của laser He-Cd vùng sáng xanh để điều chỉnh hoạt tính tổng hợp sinh học của tế bào. Những kết quả thu được ở những mục trước nói lên ảnh hưởng của bức xạ laser đến quá trình tổng hợp sinh học và chứng tỏ rằng sự hoạt hóa của chúng làm tăng cường độ hoạt tính phân gián tế bào.

Tuy nhiên kết quả ở một số thí nghiệm lại cho thấy sự tổng hợp kết thúc hoàn của những chất cần thiết chủ yếu là axit DNA, Protein, tế bào có thể không kéo dài trong một thời gian đáng kể. Có thể kích thích cho các tế bào đó phân chia nhanh chóng bằng các tác nhân vật lý, hóa học, sinh học của tự nhiên, theo ý muốn của một số nhà khoa học thì điểm dựa duy nhất là bề mặt của màng tế bào.

4, Tác động chống đột biến của bức xạ Laser

Cấu tạo màng là ranh giới tự nhiên của đường phân pha rất nhậy cảm với các tác động từ bên ngoài. Biết rằng trạng thái kết cấu của hệ thống màng có vai trò quang trọng trong quá trình điều chỉnh tế bào.

2, Thiết kế mạch điện tử cho laser He-Ne

Nguồn cao thế sử dụng nguyên lý dao động Blocking thông qua biến áp Ferritte cho phép đạt hiệu suất lọc tín hiệu cao và đảm bảo độ mấp mô thế ra nhỏ. So với nguồn cao thế kiểu biến thế nâng thế từ điện lưới sau đó chỉnh lưu và lọc thành cao thế 1 chiều không có chất lượng cao, nguồn này có độ mấp mô 50Hz cỡ hàng trăm mV và cao thế lổi ra tăng đáng kể theo điện lưới. Tín hiệu từ bộ chuyển mạch được lọc nhiễu bằng R-S Trigger (IC 4013) và được truyền tới bộ đếm 10(trong trường hợp mạch ở trạng thái không phát STOP).

• Trigger đảo trạng thái và các phím điều khiển phát: Để thay đổi trạng thái phat/khụng phỏt, được điều khiển thụng qua ẵ vi mạch 4013 chung. Trong trạng thái phát, khi bộ đếm lùi đếm xuống 0, tín hiệu phản hồi từ mảng hiển số được truyền vào chân clock của vi mạch 4013 để đảo trạng thái.

3, Thiết kế mạch điện tử laser bán dẫn

• Bộ đếm lùi: Gồm hai vi mạch 74LS192 ghép tầng, khi mạch ở trạng thái không phát, các vi mạch này tải dữ liệu từ bộ đếm chốt thời gian. Khi mạch ở trạng thái phát, vi mạch hàng đơn vị nhận tín hiệu clock từ bộ tạo xung và chia 60 vào chân đếm lùi. Các chân dữ liệu từ bộ đếm lùi được giải mã bởi các vi mạch 74LS247 để điều khiển LED 7 đoạn có Anode chung.

5, Hệ thống laser He-Cd