BR112021012062A2

BR112021012062A2 - Fonte de laser, dispositivo de laser e método de corte de um tecido

Info

Publication number: BR112021012062A2
Application number: BR112021012062-9A
Authority: BR
Inventors: Alfredo E. Bruno; Klaus Olaf Börnsen; Michael PEYER; Reinhard Kelnberger
Original assignee: Advanced Osteotomy Tools - Aot Ag
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2021-10-19
Also published as: WO2020127866A1; EA202191749A1; JP2022514614A; CN113194861A; US20220061918A1; EP3897438A1

Abstract

fonte de laser, dispositivo de laser e método de corte de um tecido. uma fonte de laser (101) compreende: (i) uma primeira configuração de geração de feixe (111, 112, 113) adaptada para gerar um feixe de laser de ablação primário pulsado (162) com pulsos tendo um primeiro espectro de emissão e uma primeira largura de pulso temporal para ablação de um tipo de tecido, (ii) uma segunda configuração de geração de feixe (121, 122, 123) adaptada para gerar um feixe de laser de ablação secundário pulsado (163) com pulsos tendo um segundo espectro de emissão diferente do primeiro espectro de emissão e uma segunda largura de pulso temporal para ablação de outro tipo de tecido diferente do tipo de tecido ablacionado pelo feixe de laser primário (162), (iii) uma terceira configuração de geração de feixe (121, 122, 123, 126) adaptada para gerar um feixe de laser de análise pulsado (161) com pelo menos um pulso tendo um terceiro espectro de emissão e uma terceira largura de pulso temporal mais curta do que a primeira largura de pulso temporal e mais curta do que a segunda largura de pulso temporal, e (iv) uma óptica de direcionamento de feixe (125) com elementos de alinhamento de feixe adaptados para alinhar o feixe de laser de ablação primário, o feixe de laser de ablação secundário (163) e o feixe de laser de análise (161) de modo que a fonte de laser (101) propague os feixes de laser (160) ao longo de um mesmo caminho de propagação.

Description

“FONTE DE LASER, DISPOSITIVO DE LASER E MÉTODO DE CORTE DE UM TECIDO” Campo técnico

[001] A presente invenção refere-se a uma fonte de laser de acordo com o preâmbulo da reivindicação independente 1 e mais particularmente a um dispositivo de laser tendo essa fonte de laser e um método de corte de um tecido. Essas fontes de laser configuradas para propagar vários feixes de laser podem ser úteis em muitas aplicações ou campos. Técnica Anterior

[002] Para materiais de corte e perfuração em vários campos técnicos, tornou- se cada vez mais popular usar aparelhos que aplicam um feixe de laser ao material. Hoje, em aplicações industriais, o corte ou a perfuração são amplamente utilizados, pois permitem processar peças de trabalho de maneira eficiente e flexível com alta precisão. Além disso, para cortar tecido duro humano ou animal, tais como ossos, cartilagens ou similares, o corte e a perfuração com laser são cada vez mais aplicados. Por exemplo, em cirurgia assistida por computador, é conhecido o uso de feixes de laser como instrumentos de corte. Mais particularmente, por exemplo, em WO 2011/035792 A1 é descrito um dispositivo médico osteotômico a laser assistido por computador e guiado por robô que permite a perfuração e corte preciso e suave de osso e outros tecidos humanos ou animais duros e também moles.

[003] Mais especificamente, a ablação de tecido a laser de tecido biológico mole está sendo usada em dermatologia, urologia, oncologia, neurocirurgia e outros campos, onde o corte de tecido e a coagulação do sangue são importantes. Para tal, diferentes sistemas de laser como Túlio (Tm), Hólmio (Ho), Neodímio (Nd) ou Érbio (Er) embutidos em vários vidros de estado sólido ou cristais usinados na forma de hastes que passam na parte infravermelha (IR) do espectro que é bombeado por lâm- padas flash (FLs) ou diodos laser (LDs) são comumente usados. Além disso, os LDs são usados com o objetivo de parar o sangramento. Os lasers Nd:YAG são usados para corte de tecidos moles em urologia, odontologia e outras áreas de cirurgia oral. Os lasers Nd:YAG de baixa intensidade são usados contra o descolamento da retina e também em outras cirurgias oculares. Outra área importante para os lasers Nd:YAG são a lipólise, proporcionando contra a lipoaspiração mecânica uma cura mais rápida, menos sangramento e menos eventos de anúncio e melhores resultados. Além disso, esses lasers são usados em várias aplicações dermatológicas e em aplicações de cirurgia plástica. Além disso, lasers de CO2 também foram usados nesses campos no passado.

[004] Uma situação frequentemente encontrada durante o corte ou ablação de tecido, por exemplo, na cirurgia, é que o tipo de tecido alvo muda com o aumento da profundidade do corte ou ao longo do corte. Essa mudança de tipo de tecido em teci- dos não homogêneos pode diminuir a eficiência da ablação a laser ou, em alguns casos, até interromper o processo de corte ou ablação. Por exemplo, ao cortar um osso, tal como cortar um fêmur completo transversalmente, o tecido muda da parte externa dura sendo um osso cortical e esponjoso para uma parte central, isto é, a medula, amplamente consistindo em tecido adiposo. Esses dois tipos de tecido são eliminados com mais eficiência por feixes de laser de dois comprimentos de onda distintos. Isso, principalmente porque o tecido ósseo contém água suficiente para ser ablacionado com um determinado feixe de laser, enquanto o tecido adiposo interno tem nenhum ou insignificante teor de água, mas será melhor ablacionado com um feixe de laser diferente. Mesmo ao usar um spray de solução de água para resfriar a superfície que é conhecido por aumentar a eficiência de ablação, o tecido adiposo é hidrofóbico e a eficiência de corte ao usar um comprimento de onda de feixe de, por exemplo, uma linha de emissão de laser Er:YAG em torno de 3 µm que é fortemente absorvido pela água, o processo de ablação permanece ineficiente.

[005] Portanto, há uma necessidade de um dispositivo, sistema ou método que permita o corte eficiente de um tecido alvo não homogêneo. Divulgação da Invenção

[006] De acordo com a invenção, esta necessidade é satisfeita por uma fonte de laser, uma vez que é definida pelas características da reivindicação independente 1, por um dispositivo de laser como é definido pelas características da reivindicação independente 15 e por um método como é definido pelas características da reivindi- cação independente 25. As modalidades preferidas estão sujeitas às reivindicações dependentes.

[007] Em um aspecto, a invenção é uma fonte de laser que compreende: (i) uma primeira configuração de geração de feixe adaptada para gerar um feixe de laser de ablação primário pulsado com pulsos tendo um primeiro espectro de emissão e uma primeira largura de pulso temporal; (ii) uma segunda configuração de geração de feixe adaptada para gerar um feixe de laser de ablação primário pulsado com pulsos tendo um segundo espectro de emissão diferente do primeiro espectro de emissão e uma segunda largura de pulso temporal; (iii) uma terceira configuração de geração de feixe adaptada para gerar um feixe de laser de análise pulsado com pelo menos um pulso tendo um terceiro espectro de emissão, que pode ser o mesmo que o primeiro ou segundo espectro de emissão, e uma terceira largura de pulso temporal menor do que a primeira largura de pulso temporal e mais curta do que a segunda largura de pulso temporal; e (iv) uma óptica de direcionamento de feixe com elementos de ali- nhamento de feixe adaptados para alinhar o feixe de laser de ablação primário, o feixe de laser de ablação secundário e o feixe de laser de análise de modo que a fonte de laser propague os feixes de laser ao longo de um mesmo caminho de propagação.

[008] O tecido alvo pode ser particularmente um tecido natural duro ou mole de humano ou de animal. Especificamente, o tecido alvo pode ser um tecido ósseo ou osso, tal como o fêmur.

[009] O termo "laser" pode geralmente se referir a um dispositivo ou arranjo que é configurado para gerar um feixe de laser ou que emite luz por meio de um processo de amplificação óptica com base na emissão estimulada de radiação eletro- magnética. Laser é um acrônimo para "amplificação de luz por emissão estimulada de radiação". O laser pode diferir de outras fontes de luz porque emite luz de forma coe- rente. Essa coerência espacial pode permitir que um laser seja focalizado em um ponto apertado, o que torna possíveis aplicações como corte ou litografia. As configu- rações de geração de feixe podem, em alguns casos, ser referidas como lasers.

[010] O termo "pulso" ou "pulso de laser" pode se referir a um feixe de laser de tempo comparativamente curto, de preferência de um determinado comprimento de onda tendo uma largura temporal específica, formato e potência. Em conexão com a geração de pulsos de laser, o termo "disparo" é usado neste documento, que se refere à ativação de uma das configurações de geração de feixe ou lasers da fonte de laser de modo que resulte em um pulso de voltagem elétrica de uma dada voltagem, corrente e perfil temporal.

[011] Em geral, a ablação de tecido por feixes de laser pulsado ocorre por vários efeitos físicos. Nos casos mais comuns, a luz de laser é absorvida por molécu- las como proteínas, lipídios, colágenos e ou outros compostos biológicos. A conversão da energia do laser absorvida leva ao calor térmico, resultando em um forte e rápido aumento da temperatura. Durante esse processo, na maioria das vezes, as moléculas no tecido são diretamente degradadas e convertidas em fragmentos sendo ejetados do ponto de ablação. Isso pode ser referido como ablação por um processo de ablação direta de natureza térmica. Tal processo pode levar indesejavelmente à carbonização do tecido, impedindo a cura subsequente. Portanto, as condições para ablação devem ser precisamente otimizadas e controladas durante o processo de corte.

[012] Além desta ablação direta, existe também um processo de ablação indi- reta ao usar um spray de água para resfriar e umidificar a região do tecido a ser abla- cionado. Gotículas de água e/ou uma película de água condensada na superfície do tecido sendo ablada por um feixe de laser podem ser fragmentadas com bastante energia cinética provida pelos pulsos do feixe de laser. Esses fragmentos podem co- lidir com as paredes do tecido e, assim, ablá-lo. Tal processo pode, em certas condi- ções, ser mesmo o principal ou único contribuidor da ablação como, por exemplo, no caso do tecido dentário, isto é, em aplicações odontológicas. Um exemplo em cirurgia óssea pode ser a ablação indireta ou fria de tecidos duros, tais como tecido ósseo e de colágeno, ou a ablação indireta de tecidos hidrofóbicos, como a parte central gor- durosa do fêmur, ou seja, a medula do fêmur.

[013] Em conexão com a invenção, observou-se que, para o corte de tecidos e particularmente tecidos biológicos com feixes de laser, não é tão importante fazer uma distinção entre tecidos moles e duros como extrapolado ao usar ferramentas me- cânicas, mas é mais apropriado distinguir entre tecido hidrofílico ou contendo água, como células com água, e tecidos hidrofóbicos, que também estão associados com baixa quantidade de água, como células de nervos e tecidos adiposos. Além disso, devido ao caráter hidrofóbico desses tecidos, a água não pode aderir ou condensar na superfície a ser ablacionada, o que implica que o processo de ablação indireta mencionado acima não se aplica de forma eficiente. Em vez disso, em tais casos, um processo de ablação direta é benéfico, uma vez que um comprimento de onda ade- quado pode ser selecionado para ser absorvido de forma eficiente pelo tecido hidro- fóbico em questão. De fato, observa-se que em uma superfície hidrofóbica, como em uma medula em um fêmur, uma película de água de gotículas de água de um spray aquoso se retira rapidamente da superfície deixando a superfície seca de modo que nenhuma ou apenas pouca ablação indireta ocorre. Mais especificamente, para supe- rar os problemas de ablação a laser de tecidos hidrofóbicos, feixes de laser com outros comprimentos de onda do que os usados para tecidos hidrofílicos apresentam melho- res resultados. Por exemplo, o uso de lasers Nd:YAG é adequado para a ablação de lipídios e da maioria dos materiais hidrofóbicos biológicos. A ablação nestes casos é principalmente baseada na absorção direta da energia do laser como definido acima, ou seja, é um processo de ablação direta. Por outro lado, a gordura e os lipídios são em geral quimicamente mais estáveis resistindo a altas temperaturas. No entanto, a gordura e os lipídios estão derretendo principalmente e podem ser dessorvidos sob a influência de um pulso de laser. A degradação de gordura e lipídios, ou sua carboni- zação, é aqui um processo muito menor.

[014] Como mencionado, uma questão importante ao cortar um tecido é saber a priori que tipo de tecido deve ser encontrado pelo laser de ablação para decidir qual tipo de comprimento de onda do feixe de laser de ablação será usado para o pulso de laser subsequente. Para este efeito, a fonte de laser de acordo com a invenção provê o envio de um ou mais pulsos de amostragem, isto é, um ou mais pulsos do feixe de laser de análise, por exemplo, para induzir um plasma de alta temperatura e para ablação de uma pequena quantidade do tecido alvo na forma de fragmentos a serem analisados por qualquer método analítico adequado. Uma vez que o método analítico determina que o tecido em questão tem uma quantidade suficiente de água para in- duzir uma ablação eficiente, tal como mais de 1% de água, a fonte de laser pode ser ativada para emitir um dos feixes de laser de ablação primário ou feixe de laser de ablação secundário, o que for mais adequado para o tecido identificado. Vice-versa, se o tecido analisado não contiver água suficiente para a respectiva ablação direta e/ou se sua superfície for hidrofóbica, a fonte de laser pode ser ativada para emitir o outro do feixe de laser de ablação primário ou feixe de laser de ablação secundário. Em particular, a fonte de laser pode ser operada de modo que contínua ou regular- mente o feixe de laser de análise seja provido e o feixe de laser de ablação primário apropriado ou o feixe de laser de ablação secundário seja emitido em correspondência com o tipo de tecido identificado. Esse processo pode ser continuado durante todo o processo de corte ou ablação. Por exemplo, considerando que muitos pulsos de laser são necessários para fazer a ablação, por exemplo, a parte cortical do fêmur antes de encontrar a medula, o disparo do feixe de laser de análise não precisa necessaria- mente ser realizado após cada pulso do feixe de laser primário ou secundário. Em vez disso, pode ser suficiente passar com o feixe de laser de análise a cada cinco ou mais pulsos de qualquer um dos feixes de laser de ablação primário e secundário até que a medula seja encontrada. Na verdade, ter uma fonte de laser provendo dois ou mais tipos de feixes de laser de diferentes comprimentos de onda compartilhando o mesmo caminho de propagação coaxial permite uma série de diferentes modos de operação oferecendo alta flexibilidade no corte de diferentes tecidos biológicos.

[015] O termo "coaxial", conforme usado em conexão com o caminho de pro- pagação, refere-se a uma relação espacial entre os eixos de propagação de diferentes feixes de luz. Não tem nenhum significado em relação às relações temporais que po- dem surgir por ter múltiplos feixes de laser pulsados. Além disso, o coaxial também pode cobrir direções paralelas próximas particularmente comparáveis.

[016] De acordo com a invenção, a fonte de laser que gera feixes de laser primários e secundários coaxiais ou de mesmo caminho de propagação com pulsos com espectros de emissão distintos e larguras de pulso temporais distintas permite prover dois ou mais modos diferentes de ablação, dependendo do tecido alvo. Em particular, a fonte de laser permite alternar do feixe de laser de ablação primário, tal como um feixe de laser de uma configuração de geração de feixe de laser Er:YAG no modo de execução livre, para o feixe de laser secundário, tal como um feixe de laser de uma configuração de geração de feixe de laser Nd: YAG no modo de execução livre. A sigla “Er” representa Érbio, a sigla “Nd” representa Neodímio e a sigla “YAG” representa granada de ítrio e alumínio (Y3Al5O12). Um laser operando em modo de execução livre pode se referir à emissão de laser quando o ressonador não tem um dispositivo de encurtamento de pulso, mas simula aproximadamente o perfil temporal da fonte de bombeamento (por exemplo, semelhante à largura de tempo da lâmpada flash ou de um diodo laser). Além disso, essa troca pode ser baseada no tipo de tecido identificado por meio de tecido de amostra ablacionada pelo feixe de laser de análise. Por exemplo, ao cortar em regiões de tumor, pode ser vantajoso ter temperaturas de ponto mais altas para evitar a propagação de material tumoral ativo. Ou, a propagação de material infeccioso de regiões de infecções. Além disso, os feixes de laser Nd:YAG podem apoiar a coagulação do sangue e ajudar a manter o campo cirúrgico e o cami- nho desimpedidos.

[017] A fonte de laser de acordo com a invenção pode ser utilizada em muitas sequências ou modos de disparo de laser para pelo menos três feixes de laser. Por exemplo, o feixe de laser de análise pode ser disparado constantemente na mesma frequência que os feixes de laser de ablação primários e/ou secundários, eventual- mente, com um pequeno deslocamento para que eles não se sobreponham e que haja tempo suficiente para o sistema analítico para identificar o tecido a ser ablacionado. No entanto, este modo de operação de disparo do laser pode atrasar todo o processo. Em um caso como o corte transversal de um fêmur, a sequência de disparo pode ser disposta de tal forma que uma vez que o feixe de laser de análise e o sistema analítico identifiquem a parte cortical externa do fêmur, então um determinado número de im- pulsos de laser, por exemplo, 10 pulsos de laser, é disparado de qualquer feixe de laser de ablação antes que o próximo pulso do feixe de laser de análise seja disparado novamente. Neste caso, a frequência ou taxa de repetição do feixe de laser de análise pode ser 1/10 da frequência dos feixes de laser de ablação primários ou secundários. Além disso, também pode ser possível disparar mais de um pulso do feixe de laser de análise para garantir que a identificação do tecido a ser ablacionado seja com um alto grau de precisão. Este exemplo, por exemplo, para o caso de corte transversal de um fêmur, pode ser independente das frequências de disparo dos feixes de laser de abla- ção que é o laser correto para o osso cortical continua até que a medula seja encon- trada. Além disso, a fonte de laser pode ser operada de forma que o tempo entre dois pulsos subsequentes de qualquer um dos três feixes de laser não precise necessari- amente ser constante. Por exemplo, se o método analítico usado para analisar os fragmentos gerados pelo feixe de laser de análise requer algum tempo para ser ana- lisado, por exemplo, 1/10 de um segundo, então os feixes de laser de ablação primário ou secundário deveriam esperar, por exemplo, para um sinal de gatilho, para disparar qualquer feixe de laser, dependendo do tipo de tecido identificado.

[018] Assim, a fonte de laser de acordo com a invenção permite cortar de forma eficiente um tecido alvo não homogêneo, tal como um osso com diferentes tipos de tecido. Mais especificamente, ossos com dois tipos de tecidos, tal como o fêmur, onde um tecido é hidrofílico, ou seja, com uma quantidade considerável de água para ablação direta, e o outro tecido é hidrofóbico, como o conteúdo de água de um spray não adere a superfície do corte ou orifício, e/ou ter uma pequena quantidade despre- zível de água, é altamente benéfico usar feixes de ablação a laser pulsado com dife- rentes comprimentos de onda. Com a fonte de laser aqui proposta, cortar o fêmur ou outro tecido semelhante pode ser mais fácil usando, por exemplo, o feixe de laser de ablação primário para a parte cortical e o feixe de laser de ablação secundário para a medula.

[019] De preferência, a primeira configuração de geração de feixe tem um meio de ganho para gerar o feixe de laser de ablação primário e a segunda configu- ração de geração de feixe tem um segundo meio de ganho diferente do primeiro meio de ganho para gerar o feixe de laser de ablação secundário. Ao configurar a fonte de laser, o meio de ganho pode ser escolhido para a aplicação pretendida da fonte de laser. Em particular, meios de ganho apropriados podem ser incorporados a fim de permitir a geração de feixes de laser de ablação adequados para cortar ou fazer a ablação dos tipos de tecido envolvidos.

[020] A terceira configuração de geração de feixe pode ter um meio de ganho próprio para gerar o feixe de laser de análise. Este terceiro meio de ganho pode ser igual ou diferente de qualquer um dos primeiros e segundos meios de ganho. No en- tanto, de preferência, a terceira configuração de geração de feixe compreende, de preferência, o segundo meio de ganho. Assim, o terceiro meio de ganho pode ser usado para gerar o feixe de laser de ablação secundário, bem como o feixe de laser de análise. Em tal modalidade, também o terceiro espectro de emissão é vantajosa- mente o mesmo que o segundo espectro de emissão. Isso permite uma implementa- ção particularmente eficiente da fonte de laser.

[021] De preferência, a terceira configuração de geração de feixe compreende um formador de pulso gigante. Neste contexto, o termo "formador de pulso gigante" se refere à formação de pulsos de feixe de laser com potência de pico comparativa- mente alta, como, por exemplo, potência de pico de gigawatt. Também pode ser refe- rido como compressor de pulso, uma vez que em modalidades vantajosas, o pulso gigante seja formado pela compressão de um pulso. Tal formador de pulso gigante permite moldar ou gerar pulsos de feixe de laser que são particularmente adequados para a análise dos fragmentos resultantes da análise do feixe de laser que atinge o tecido alvo. Em particular, permite prover um pulso de laser comparativamente curto, mas de alta energia, que faz a ablação não seletiva de todos os tipos de tecido, mas apenas em uma quantidade comparativamente pequena.

[022] Em uma modalidade preferencial, o formador de pulso gigante tem um elemento optoeletrônico, tal como um dispositivo de comutação Q ativo. Tal elemento optoeletrônico ou dispositivo de comutação Q ativo permite o fornecimento eficiente de pulsos de laser gigantes sofisticados que são particularmente adequados para o tecido alvo envolvido, tal como tecido biológico.

[023] Em outra modalidade preferida, a terceira configuração de geração de feixe compreende dois espelhos ressoadores e o formador de pulso gigante tem um rotador eletromecânico no qual um dos dois espelhos ressoadores da terceira confi- guração de geração de feixe é montado. Ao girar sobre os espelhos ressonadores,

um pulso gigante pode ser gerado por meios comparativamente simples quando os dois espelhos ressonadores estão devidamente alinhados durante um curto período de tempo.

[024] Em outra modalidade, um elemento ou dispositivo de comutação Q pas- sivo pode ser usado. Para a comutação Q passiva, pode ser usado um absorvedor saturável que compreende uma transmissão de material que aumenta quando a in- tensidade da luz excede um limite. O material pode ser um cristal dopado com íons, um corante branqueador ou um semicondutor passivo. Inicialmente, a perda do ab- sorvedor é alta, mas ainda baixa o suficiente para permitir alguma ação de laser. Desta forma, uma grande quantidade de energia é armazenada no meio de ganho. Conforme a potência aumenta, o feixe de laser satura o absorvedor, o que reduz rapidamente a perda do ressonador. Isso pode levar o absorvedor a um estado com baixas perdas para permitir a extração eficiente da energia armazenada. Um pulso muito curto com alta potência de pico, um chamado pulso gigante, é gerado. Após o pulso, o absorve- dor retorna ao seu estado de alta perda.

[025] O termo "modo de comutação Q" ou comutação Q ", tal como aqui utili- zado, pode se referir a um processo mecânico optoelétrico de intracavidade ou a um processo realizado por meio de um absorvedor saturável para acionar a luz laser para gerar pulsos de luz laser curtos. Aqui, dispositivos de comutação Q ativos e passivos são adequados. A comutação Q pode ser obtida colocando um atenuador variável dentro do ressonador óptico do laser. Quando o atenuador está funcionando, a luz que sai do meio de ganho não retorna e o laser não pode ocorrer. Essa atenuação dentro da cavidade corresponde a uma diminuição do fator Q, ou fator de qualidade, do ressonador óptico. O atenuador variável é, portanto, comumente chamado de "co- mutação Q", quando usado para esse propósito. Um alto fator Q corresponde a baixas perdas do ressonador por ida e volta e vice-versa. Inicialmente, o meio de laser pode ser bombeado enquanto a comutação Q é definida para evitar o feedback de luz no meio de ganho, produzindo um ressonador óptico com fator Q baixo. Isso produz uma inversão de população, mas a operação do laser ainda não pode ocorrer, pois não há feedback do ressonador. Como a taxa de emissão estimulada depende da quantidade de luz que entra no meio, a quantidade de energia armazenada no meio de ganho pode aumentar à medida que o meio é bombeado. Devido às perdas por emissão espontânea e outros processos, a energia armazenada pode atingir algum nível má- ximo após um certo tempo. Pode-se dizer que o meio está saturado de ganho. Neste ponto, o dispositivo de comutação Q é rapidamente alterado de Q baixo para Q alto, permitindo o feedback e o processo de amplificação óptica por emissão estimulada para começar. Devido à grande quantidade de energia já armazenada no meio de ganho, a intensidade da luz no ressonador de laser pode aumentar muito rapidamente. Isso também pode fazer com que a energia armazenada no meio se esgote quase tão rapidamente. O resultado líquido pode ser um pulso curto de saída de luz do laser, que pode ter uma intensidade de pico alta.

[026] De preferência, o primeiro espectro de emissão tem um máximo em uma faixa de cerca de 2'900 nm a cerca de 3’000 nm, em uma faixa de cerca de 2'950 nm a cerca de 2'980 nm ou em uma faixa de cerca de 2'960 nm a cerca de 2'970 nm, ou de cerca de 2'964 nm. Tal espectro de emissão é particularmente eficiente para remo- ver tecido hidrofílico. O termo "hidrofílico", tal como aqui utilizado, pode se referir a um tipo de tecido com uma quantidade elevada considerável de água, de modo que a ablação direta possa ser alcançada. Por exemplo, tal espectro de emissão pode ser particularmente adequado para corte ou ablação da parte cortical de um osso, tal como o fêmur. Tal espectro de emissão pode, por exemplo, ser gerado por uma con- figuração de geração de feixe Er:YAG.

[027] De preferência, o segundo espectro de emissão tem um máximo em uma faixa de cerca de 1'000 nm a cerca de 1'100 nm, em uma faixa de cerca de 1'050 nm a cerca de 1'080 nm ou em uma faixa de cerca de 1'060 nm a cerca de 1'070 nm,

ou de cerca de 1'064 nm. O termo "hidrofóbico", conforme usado neste documento, pode se referir a um tipo de tecido ao qual a água de um spray essencialmente não adere à superfície e/ou que tem uma quantidade insignificante de água, tal como me- nos do que cerca de 1%. Tal espectro de emissão pode, por exemplo, ser gerado por uma configuração de geração de feixe Nd:YAG que pode ser particularmente eficiente para remover tecido hidrofóbico, tal como a medula de um osso, por exemplo, o fêmur. Uma vantagem da configuração de geração de feixe Nd:YAG pode ser que ela pode ser operada em dois modos. Em uma operação de execução livre, ele produz pulsos longos, por exemplo, de cerca de 100 µs a cerca de 400 µs e alta potência, por exem- plo, cerca de 100 mJ a cerca de 1 J, que é o laser ideal para o feixe de laser de ablação secundário no dispositivo UTL.

[028] O espectro de laser fundamental do laser Nd:YAG ou feixe de laser de ablação primário pode ser de 1'064 nm, que cai na região espectral infravermelha (IR) muito conveniente para a ablação de tecidos hidrofóbicos. O mesmo laser ou espectro de laser pode ser usado para a análise (ou seja, o feixe de laser de análise) em seu espectro de laser fundamental de 1'064 nm. Alternativamente, o terceiro espectro de emissão tem preferencialmente um máximo em uma faixa de cerca de 500 nm a cerca de 560 nm, ou em uma faixa de cerca de 520 nm a cerca de 540 nm, ou de cerca de 532 nm. Em particular, o terceiro espectro de emissão em sua versão de segundo harmônico (SHG) pode estar na parte visível do espectro de feixe de 532 nm. Esse SHG pode ser gerado sob condições especiais usando cristais de duplicação de fre- quência, tais como cristais KDP (dihidrogênio-fosfato de potássio) ou outros. Como o efeito SHG é um processo não linear em termos de potência de pico de pulso, essa frequência visível pode ser obtida com mais eficiência quando os pulsos de laser são relativamente curtos (por exemplo, menos de 20 ns) do que aqueles obtidos quando o laser Nd:YAG é operado com um dispositivo de comutação Q. O perfil temporal do feixe de 532 nm pode ser semelhante ou ligeiramente mais curto do que o perfil tem- poral do feixe de 1'064 nm, mas sua intensidade pode ser muito menor, tal como uma fração da intensidade fundamental. Os cristais de duplicação de frequência são geral- mente colocados extracavidade e após o dispositivo de comutação Q intracavidade e devem ser ajustados em um ângulo particular em relação ao feixe de entrada de 1'063 nm. Ambos os feixes de laser podem emergir para o cristal de duplicação de frequên- cia de forma coaxial, portanto, para usar um ou outro feixe de laser é necessário usar filtros para bloquear um dos dois comprimentos de onda ou espelhos ou prismas di- croicos para separar as duas cores.

[029] Além disso, o mesmo meio de ganho pode ser operado com um ele- mento óptico intracavidade (ou seja, dentro do ressonador óptico) ou optoeletrônico, tal como um dispositivo de comutação Q, que encurta os pulsos para, por exemplo, cerca de 10 ns a cerca de 20 ns em pulsos de baixa potência, por exemplo, µJ e, portanto, ideal para análise de feixe de laser. Ou, se os pulsos têm larguras de tempo maiores, a energia por pulsos também deve ser maior para poder sustentar a ablação do tecido e a ionização e/ou excitação eletrônica dos fragmentos nos fragmentos; im- portante pode ser que a potência de pico definida como a largura de energia / tempo de pulso permaneça alta, conforme exemplificado no parágrafo subsequente. Uma vantagem adicional de usar um laser Nd:YAG é que o sangramento do tecido pode ser reduzido, se necessário, sem o efeito clássico de carbonização do tecido. Além disso, um conjunto de múltiplos pulsos de laser, tal como cerca de 2 a cerca de 6 dentro de um período de tempo curto e exato, como ns a µs, antes que os feixes de laser de ablação possam reduzir uma onda de choque e/ou possam preparar a super- fície, e podem aumentar a velocidade de corte.

[030] Um parâmetro de relevância potencial na ablação a laser, bem como na ionização dos fragmentos nos fragmentos, não é apenas a energia por pulso, mas a largura de tempo do pulso que determina a potência de pico. Para os casos típicos mencionados acima de, por exemplo, um pulso dos lasers Er:YAG ou Nd:YAG de execução livre tendo, por exemplo, 1J de energia distribuída em 200 µs, a potência de pico atinge 5 kW, enquanto para o Laser Nd:YAG comutado Q tendo, por exemplo, 100 mJ espalhados em 15 ns, a potência de pico é 6,7 MW, que é mil vezes maior do que quando o mesmo laser é executado no modo de funcionamento livre. Também pode ser importante comparar esses valores com aqueles de um laser cw (onda con- tínua) operado a 10 W com potência de pico muito baixa de também 10 W explicando o fato de que os lasers cw não são adequados para ablação a laser.

[031] Para aplicações cirúrgicas envolvendo o corte de ossos, pode ser alta- mente benéfico usar feixes de laser de ablação pulsada com os espectros de emissão mencionados anteriormente. Portanto, uma fonte de laser que propaga feixes de laser de ablação com os espectros de emissão acima, permite o corte fácil de ossos, como um fêmur, usando o feixe de laser de ablação primário para a parte cortical e o feixe de laser de ablação secundário para a medula.

[032] De preferência, a óptica de direcionamento de feixe compreende um ele- mento de combinação de feixe disposto para combinar o feixe de laser de ablação primário, o feixe de laser de ablação secundário e o feixe de laser de análise. Em geral, existem três maneiras possíveis de combinar feixes coaxialmente com diferen- tes comprimentos de onda. A primeira forma envolve a combinação por meio de um espelho dicroico. Este espelho pode refletir o feixe de laser com o comprimento de onda mais alto e transmitir o feixe de laser com o comprimento de onda mais baixo. A segunda forma envolve um dispositivo opto-mecânico, onde, por exemplo, um ou dois espelhos ajustáveis são montados em uma corrediça eletromecânica. O slide pode ter duas posições, onde cada feixe pode ser selecionado. A terceira forma envolve a com- binação dos feixes com espelhos montados em um eixo rotativo, tal como dispositivos galvanômetros. De qualquer forma, existem alguns elementos opto-mecânicos neces-

sários para coincidir com a divergência diferente das diferentes fontes de laser, res- pectivamente para colimar cada feixe de laser individual e para desviar os feixes indi- vidualmente em espelhos diferentes para o alinhamento paralelo adequado dos feixes de laser. Em algumas modalidades, pode ser favorável ter o feixe de análise de laser em transmissão para a estrutura de mistura do feixe. Quando os feixes são combina- dos coaxialmente ou paralelamente e considerando que na maioria dos casos os fei- xes são compostos de pulsos, os diferentes feixes pulsados geralmente não estão se propagando no mesmo espaço ao mesmo tempo. Nesse sentido, o conceito de coaxial ou paralelo pode se referir a dois feixes pulsados que se propagam pelo mesmo es- paço, mas em períodos de tempo ligeiramente diferentes.

[033] De preferência, a primeira largura de pulso temporal e a segunda largura de pulso temporal estão em uma faixa de cerca de 1 µs a cerca de 1 ms ou em uma faixa de cerca de 150 µs a cerca de 300 µs. Esses pulsos de laser comparativamente longos podem ser particularmente apropriados para ablação de tecido para cortar ou perfurar o tecido alvo.

[034] De preferência, a terceira largura de pulso temporal está em uma faixa de cerca de 1 ps a cerca de 100 ns ou em uma faixa de cerca de 1 ns a cerca de 50 ns. Esses pulsos de laser comparativamente curtos podem ser particularmente ade- quados para fazer a ablação de uma pequena fração de tecido em alta temperatura de modo que, ao mesmo tempo, íons como Ca++, Na+, K+, bem como outros íons, moléculas ou fragmentos de tecido, sejam eletronicamente excitados para serem de- tectados facilmente por, por exemplo espectroscopia de ruptura induzida por laser (LIBS), sem prejudicá-la para fins de análise.

[035] De preferência, a fonte de laser compreende pelo menos uma lâmpada flash como fonte de luz para a primeira configuração de geração de feixe, a segunda configuração de geração de feixe e/ou a terceira configuração de geração de feixe. Assim, cada configuração de geração de feixe pode ser equipada com uma lâmpada flash própria. Ou, de forma mais eficiente, uma lâmpada flash pode ser usada para combinar qualquer configuração de geração de feixe. Em particular, uma lâmpada flash pode ser provida como fonte de luz para a primeira configuração de geração de feixe e outra lâmpada flash pode ser fornecida como fonte de luz para a segunda configuração de geração de feixe e a terceira configuração de geração de feixe juntas.

[036] Essas lâmpadas de flash permitem prover pulsos de luz ao meio de ga- nho, de modo que pulsos de laser sejam emitidos, os quais são particularmente be- néficos em conexão com materiais sensíveis à temperatura. Por exemplo, o formato, a largura temporal e a quantidade de energia dos pulsos de laser individuais podem ser apropriados para a ablação de qualquer tipo de tecido, tal como tecido ósseo. Mesmo que as FLs possam ter algumas desvantagens em comparação com outras fontes de luz de bombeamento, tais como diodos laser em certos casos, quando as fontes de luz de bombeamento simples são operadas com taxas de repetição de pulso comparativamente baixas, como pode ser implementado para materiais termicamente sensíveis, as vantagens específicas da lâmpada das FLs geralmente dominam.

[037] De preferência, a fonte de laser compreende pelo menos um diodo laser como fonte de luz para a primeira configuração de geração de feixe, a segunda confi- guração de geração de feixe e/ou da terceira configuração de geração de feixe. Esse laser de diodo laser bombeado pode ser uma alternativa para as lâmpadas flash des- critas acima, o que pode ser benéfico em algumas aplicações.

[038] Em uma modalidade eficiente, a terceira configuração de geração de feixe compreende componentes da primeira configuração de geração de feixe ou da segunda configuração de geração de feixe. Por exemplo, a terceira configuração de geração de feixe pode compreender o mesmo meio de ganho que qualquer uma da primeira ou segunda configuração de geração de feixe.

[039] Em outro aspecto, a invenção é um dispositivo de laser. Em particular, o dispositivo de laser compreende uma fonte de laser conforme descrito acima e uma unidade de controle configurada para ajustar a óptica de direcionamento de feixe. Tal dispositivo de laser permite implementar e alcançar de forma eficiente os processos, efeitos e benefícios descritos acima em conexão com a fonte de laser de acordo com a invenção e suas modalidades preferidas.

[040] Em uma modalidade preferida, o dispositivo de laser compreende ainda um arranjo de análise de pluma adaptado para identificar um tipo de tecido em um fragmento de uma pluma gerada pelo feixe de laser de análise que atinge um tecido alvo.

[041] O termo "pluma", tal como aqui utilizado, pode se referir a um produto de um processo de combustão ou carbonização induzido pela ablação a laser e pode compreender moléculas odoríferas, fumaça, aerossóis e semelhantes, referidos como fragmentos. Mais especificamente, no contexto da ablação a laser, a pluma pode re- sumir ou compreender qualquer substância ejetada por um feixe de laser ao atingir o tecido alvo como fragmentos. Consequentemente, em conexão com a pluma, o termo "fragmentos" pode se referir a quaisquer moléculas resultantes da ablação do tecido alvo, como pequenas frações sólidas voláteis do tecido alvo, fumaça, aerossóis, mo- léculas odoríferas e semelhantes.

[042] O termo "substância", tal como aqui utilizado, pode se referir a uma única substância, uma mistura de várias substâncias ou um padrão de um determinado nú- mero de massas ou moléculas, qualquer padrão espectroscópico ou semelhante.

[043] Nas cirurgias modernas existe uma necessidade crescente de analisar o tecido “online” durante a intervenção para que os cirurgiões tenham todas as infor- mações possíveis disponíveis durante a operação para reduzir o tempo de operação e, muito provavelmente, uma segunda intervenção. Por exemplo, em uma vasectomia de um tumor, a informação do tecido durante a intervenção é necessária para distin- guir entre tecido saudável e canceroso. Por exemplo, no reconhecimento do tumor, a detecção precisa da margem do tumor representa um desafio central durante uma intervenção cirúrgica, tal como na remoção de um tumor no osso. Nesses casos, o cirurgião precisa saber se o tecido que está sendo cortado ao redor do tumor é sau- dável ou se também possui células cancerosas. Para essa tarefa, a análise geral- mente feita por várias biópsias é muito lenta e o cirurgião opta por cortar tecido adici- onal para aumentar a certeza de que o tecido cancerígeno foi removido. Na verdade, e apesar dos recentes avanços tecnológicos, as biópsias continuam sendo procedi- mentos demorados e bastante complicados. Além disso, as biópsias padrão às vezes são realizadas no pós-operatório, dependendo dos resultados da biópsia, pode ser necessário proceder a uma intervenção cirúrgica subsequente. Em outras palavras, tais processos não permitem uma reação durante a intervenção dependendo do re- sultado da biópsia conforme desejado pelos cirurgiões e pacientes. Portanto, a análise online durante o corte pode dar as informações necessárias para cortar apenas o te- cido tumoral e reduzir o tempo de cirurgia.

[044] Da mesma forma, o arranjo de análise de pluma do dispositivo de laser permite fornecer uma identificação rápida e confiável do tecido alvo, de modo que o feixe de laser de ablação ideal possa ser selecionado. Em particular, ao implementar o arranjo de análise de pluma no dispositivo de laser, uma operação independente de qualquer meio de análise externo ou semelhante pode ser provida.

[045] O princípio de operação por trás de tal dispositivo de laser é que o feixe de laser de análise cria uma pluma ou microplasma com fragmentos do tecido alvo. Esta pluma se contrapropaga aproximadamente ao longo da direção do feixe de laser de ablação de entrada após cada pulso de laser atingir o tecido alvo. Esses fragmen- tos compreendem moléculas, átomos, fragmentos de células, bem como íons e elé- trons na forma de fragmentos. A composição dos fragmentos é indicativa do tecido sendo removido. Assim, pode ser uma característica, ou uma “assinatura”, do tipo de tecido ablacionado.

[046] Desse modo, a unidade de controle é preferencialmente configurada para ativar automaticamente ou a primeira configuração de geração de feixe da fonte de laser ou a configuração de geração de segundo feixe da fonte de laser, depen- dendo do tipo de tecido identificado pelo arranjo de análise de pluma. Mais especifi- camente, o arranjo de análise de pluma é preferencialmente adaptado para identificar um tipo de tecido hidrofílico e um tipo de tecido hidrofóbico.

[047] Assim, o dispositivo de laser permite cortar com precisão os tecidos hi- drofílicos e hidrofóbicos e analisar o tecido durante uma intervenção médica e parti- cularmente cirúrgica de uma forma comparativamente rápida e precisa e, vantajosa- mente, dentro do tempo da intervenção cirúrgica. O dispositivo de laser proposto pode eliminar a necessidade de biópsia pós-operatória demorada por uma biópsia óptica e, assim, possivelmente evitar uma segunda intervenção.

[048] O arranjo de análise de pluma pode compreender um espectroscópio a laser. O espectroscópio a laser pode compreender um espectroscópio de fluorescên- cia induzida por laser (LIF), um espectroscópio de espalhamento Raman anti-Stokes coerente (CARS), um espectroscópio fotoacústico a laser (LPAS), um espectroscópio de decomposição induzida por laser (LIBS), um espectroscópio de emissão atômica (AES), um AES / LIBS, um espectroscópio de ionização de múltiplos fótons aprimo- rada por ressonância (REMPI), um espectroscópio de massa (MS), um sistema onde as moléculas são separadas por sua seção transversal de colisão, tal como um es- pectroscópio de mobilidade iônica (IMS), ou um espectroscópio de espalhamento elástico (ES). A escolha de um espectroscópio a laser específico pode depender do problema específico em questão. Além disso, em algumas aplicações, pode ser van- tajoso combinar vários desses espectroscópios de laser em um único dispositivo de laser. Por exemplo, uma combinação de tomografia de coerência óptica (OCT), LIBS e espectrometria de massa (MS) pode ser particularmente benéfica.

[049] O espectroscópio a laser permite identificar e quantificar com precisão as substâncias nos fragmentos da pluma. Esse espectroscópio também permite son- dar a pluma originada em tempo real com um feixe de laser específico. Assim, permite uma análise comparativamente rápida de forma que as substâncias possam ser iden- tificadas mais ou menos em tempo real ou, pelo menos, no momento da intervenção. O termo "tempo real" nesta conexão pode se referir a uma operação do dispositivo de laser em que o feixe de laser de ablação pulsada é provido sem quaisquer restrições e a avaliação da pluma é realizada durante a operação. É evitado um atraso essencial e, em particular, uma interrupção no funcionamento do dispositivo de laser.

[050] O dispositivo de laser tendo um espectroscópio a laser também pode ser usado para determinar ou analisar o tecido remanescente na superfície da região recém ablacionada, em vez dos fragmentos ejetados na pluma. Em modalidades es- pecíficas, seria mesmo possível que o arranjo de análise de pluma só seja capaz de analisar o tecido remanescente e que as substâncias nos fragmentos da pluma gerada pelo feixe de laser ablacionando o tecido alvo não sejam ou não sejam devidamente identificadas.

[051] De preferência, a unidade de controle é configurada para ativar a pri- meira configuração de geração de feixe da fonte de laser quando o tipo de tecido identificado pelo arranjo de análise de pluma é um tipo de tecido hidrofílico e para ativar a segunda configuração de geração de feixe da fonte de laser quando o tipo de tecido identificado pelo arranjo de análise de pluma é um tipo de tecido hidrofóbico. Desse modo, a unidade de controle é preferencialmente configurada para ativar si- multaneamente a primeira configuração de geração de feixe e a segunda configuração de geração de feixe quando o tipo de tecido identificado pelo arranjo de análise de pluma é um tipo de tecido hidrofílico ou um tipo de tecido hidrofóbico.

[052] De preferência, a unidade de controle é configurada para ativar a ter- ceira configuração de geração de feixe da fonte de laser para fazer a ablação do tecido alvo para gerar os fragmentos com a pluma. Assim, a análise do tecido alvo pode ser particularmente benéfica.

[053] De preferência, o dispositivo de laser compreende ainda um sistema de resfriamento configurado para resfriar um tecido alvo atingido pelo feixe de laser de ablação primário ou pelo feixe de laser de ablação secundário.

[054] De preferência, a unidade de controle é configurada para sincronizar os pulsos do feixe de laser de ablação primário, do feixe de laser de ablação secundário e do feixe de laser de análise. A unidade de controle também pode ser configurada para realizar várias outras tarefas. Em particular, a unidade de controle pode ser uma unidade de controle central controlando o dispositivo laser completo ou a maioria de suas porções. A unidade de controle pode compreender um computador ou uma uni- dade de processamento, um armazenamento de dados, uma memória e semelhantes.

[055] Em ainda outro aspecto, a invenção é um método de corte de um tecido por meio de um dispositivo de laser, conforme descrito acima. O método compreende as etapas de: (i) posicionar um tecido em uma área de operação do dispositivo de laser onde a óptica de direcionamento da fonte de laser direciona os feixes de laser da fonte de laser; (ii) a fonte de laser do dispositivo de laser propagando um feixe de laser de análise gerado pela terceira configuração de geração de feixe de laser; (iii) identificar um tipo de tecido principal em uma pluma de fragmentos gerados pelo feixe de laser de análise que atinge o tecido; (iv) selecionar a primeira configuração de ge- ração de feixe ou a segunda configuração de geração de feixe adequada ao tipo de tecido principal identificado; e (v) ablação do tecido por meio da primeira configuração de geração de laser selecionada ou configuração de segunda geração de laser da fonte de laser.

[056] Tal método permite implementar e alcançar de forma eficiente os pro- cessos, efeitos e benefícios descritos acima em conexão com o dispositivo de laser de acordo com a invenção e suas modalidades preferidas.

[057] Desse modo, as etapas de identificação do principal tipo de tecido e de seleção da primeira configuração de geração de feixe ou da segunda configuração de geração de feixe, de preferência, são executadas automaticamente por um arranjo de análise de pluma do dispositivo de laser.

[058] O método compreende preferencialmente uma etapa de predefinição de uma geometria de ablação, em que o tecido alvo é ablacionado pela primeira configu- ração de geração de laser selecionada ou segunda configuração de geração de laser da fonte de laser ao longo da geometria de ablação. Desse modo, a geometria de corte pode ser predefinida por uma série de pontos alvo adjacentes, em que cada um dos pulsos de laser atinge o alvo em um ponto alvo predefinido da série de pontos alvo adjacentes. Cada um dos dois pulsos de laser subsequentes pode atingir o alvo em dois pontos alvo diferentes da série de pontos adjacentes, em que os dois pontos alvo não são adjacentes um ao outro. Além disso, para os casos mais comuns encon- trados em que pulsos de ablação únicos não são suficientes para cortar todo o tecido em questão, o processo pode ser repetido varrendo o mesmo caminho várias vezes até que o processo cirúrgico seja concluído.

[059] Além disso, o método pode ser um método in vitro ou, alternativamente, um método in vivo. Breve descrição dos desenhos

[060] Aspectos da fonte de laser de acordo com a invenção, o dispositivo de laser de acordo com a invenção e o método de acordo com a invenção são descritos em mais detalhes neste documento a seguir por meio de uma modalidade exemplar e com referência aos desenhos anexos, nos quais: figura 1 mostra uma vista esquemática de uma configuração de uma modali- dade de uma fonte de laser de acordo com a invenção em uma modalidade de um dispositivo de laser de acordo com a invenção adequado para realizar uma modali- dade de um método de acordo com a invenção para a ablação de um tecido depen- dendo do seu teor de água, bem como da identificação do tecido a ser analisado;

figura 2 mostra uma vista esquemática detalhada de outros componentes do dispositivo de laser da figura 1; figura 2a mostra a temporização de dois feixes de laser de ablação gerados pela fonte de laser da figura 1 um para o outro, onde Δt é a mudança de tempo ou atraso entre eles em um modo alternado; figura 2b mostra a temporização dos dois feixes de laser de ablação gerados pela fonte de laser da figura 1, quando um feixe de laser de ablação está disparando após dois disparos de laser do outro feixe de laser de ablação; figura 2c mostra a temporização em que apenas um feixe de laser de análise gerado pela fonte de laser da figura 1 está disparando; figura 2d mostra a temporização dos dois feixes de laser de ablação gerados pela fonte de laser da figura 1, quando um feixe de laser de ablação está disparando após dois disparos de laser do outro feixe de laser de ablação; figura 3a mostra uma vista esquemática de duas fontes de alimentação pos- síveis usadas em combinação com a fonte de laser da figura 1; fig. 3b mostra uma vista esquemática de duas outras fontes de alimentação possíveis usadas em combinação com a fonte de laser da figura 1. Descrição das modalidades

[061] Na descrição a seguir, certos termos são usados por razões de conve- niência e não se destinam a limitar a invenção. Os termos "direita", "esquerda", "para cima", "para baixo", "sob" e "acima" referem-se às instruções nas figuras. A termino- logia compreende os termos explicitamente mencionados, bem como suas derivações e termos com um significado semelhante. Além disso, termos relativos espacialmente, como "abaixo", "por baixo", "inferior", "acima", "superior", "proximal", "distal" e seme- lhantes, podem ser usados para descrever a relação de um elemento ou característica a outro elemento ou recurso conforme ilustrado nas figuras. Esses termos espacial-

mente relativos destinam-se a abranger diferentes posições e orientações dos dispo- sitivos em uso ou operação, além da posição e orientação mostradas nas figuras. Por exemplo, se um dispositivo nas figuras for virado, os elementos descritos como "abaixo" ou "por baixo" de outros elementos ou recursos estariam "acima" ou "sobre" os outros elementos ou recursos. Assim, o termo exemplar "abaixo" pode abranger ambas as posições e orientações acima e abaixo. Os dispositivos podem ser orienta- dos de outra forma (girados 90 graus ou em outras orientações) e os descritores rela- tivos espacialmente usados neste documento interpretados em conformidade. Da mesma forma, as descrições de movimento ao longo e ao redor de vários eixos in- cluem várias posições e orientações de dispositivos especiais.

[062] Para evitar a repetição nas figuras e nas descrições dos vários aspectos e modalidades ilustrativas, deve ser entendido que muitas características são comuns a muitos aspectos e modalidades. A omissão de um aspecto de uma descrição ou figura não implica que o aspecto esteja ausente das modalidades que incorporam aquele aspecto. Em vez disso, o aspecto pode ter sido omitido para maior clareza e para evitar uma descrição prolixa. Neste contexto, o seguinte se aplica ao resto desta descrição: Se, a fim de esclarecer os desenhos, uma figura contém sinais de referên- cia que não são explicados na parte diretamente associada da descrição, então ela é referida a seções da descrição anterior ou seguinte. Além disso, por razões de lucidez, se em um desenho nem todas as características de uma peça forem providas com sinais de referência, é referido a outros desenhos que mostram a mesma peça. Nú- meros semelhantes em duas ou mais figuras representam os mesmos elementos ou elementos semelhantes.

[063] A figura 1 mostra uma modalidade de um dispositivo de laser 100 de acordo com a invenção equipado com uma modalidade de uma fonte de laser 101 de acordo com a invenção e implementando uma modalidade de um método de acordo com a invenção. O dispositivo de laser 100 é a seguir também referido como disposi- tivo de laser de tecido universal 100 ou dispositivo UTL 100.

[064] A fonte de laser 101 compreende uma primeira lâmpada flash (FL) 112 disposta para bombear uma haste de estado sólido 111 Er:YAG como um primeiro meio de ganho, e dois primeiros espelhos ressonadores 113 incorporando a haste de estado sólido Er:YAG 111. A primeira lâmpada flash 112, a haste de estado sólido Er:YAG 111 e os dois primeiros espelhos ressonadores 113 juntos formam uma pri- meira configuração de geração de feixe 110, que também é referida como primeiro laser 110. A primeira configuração de geração de feixe 110 é adaptada para gerar um feixe de laser de ablação primário pulsado 162 com pulsos tendo um primeiro espectro de emissão e uma primeira largura de pulso temporal conforme descrito em mais de- talhes abaixo.

[065] A fonte de laser 101 compreende ainda uma segunda lâmpada flash (FL) 122 disposta para bombear uma haste Nd:YAG 121 como um segundo meio de ga- nho, dois segundos espelhos ressonadores 123 incorporando a haste Nd:YAG 121 e um dispositivo de comutação Q 126 como elemento optoeletrônico. A segunda lâm- pada flash 122, a haste de estado sólido Nd:YAG 121 e os dois segundos espelhos ressonadores 123 juntos formam uma segunda configuração de geração de feixe 120, que também é referida como segundo laser 120. Além disso, a mesma segunda lâm- pada flash 122, a haste de estado sólido Nd:YAG 121 e os dois segundos espelhos ressonadores 123 formam juntamente com o dispositivo de comutação Q 126 uma terceira configuração de geração de feixe 120, que também é referida como segundo ou terceiro laser 120. A segunda configuração de geração de feixe 120 é adaptada para gerar um feixe de laser de ablação secundário pulsado 163 com pulsos tendo um primeiro espectro de emissão e uma primeira largura de pulso temporal conforme des- crito em mais detalhes abaixo. A terceira configuração de geração de feixe 120 é adaptada para gerar um feixe de laser de análise pulsada 161 com pulsos tendo um terceiro espectro de emissão e uma terceira largura de pulso temporal mais curta do que a primeira largura de pulso temporal e mais curta do que a segunda largura de pulso temporal, conforme descrito em mais detalhes abaixo.

[066] A fonte de laser 101 é adicionalmente equipada com uma óptica de di- recionamento e modelagem de feixe 125 com vários espelhos como elementos de alinhamento de feixe adaptados para alinhar o feixe de laser de ablação primário 162, o feixe de laser de ablação secundário 163 e o feixe de laser de análise 161 de modo que a fonte de laser 101 propaga os três feixes de laser 160 ao longo de um mesmo caminho de propagação. A óptica de direcionamento de feixe 125 tem ainda uma óp- tica de modelagem de feixe 171 para corrigir a divergência diferente ou o feixe de laser de ablação primário 162 e o feixe de laser de análise 161 e um primeiro elemento de combinação de feixe 170 para combinar o feixe de laser secundário combinado de ablação e análise 161 / 163 com o feixe de laser de ablação primário 162.

[067] Além da fonte de laser 101, o dispositivo UTL 100 compreende uma fonte de alimentação central 130, um sistema de resfriamento central 140 e um barra- mento 200 para comunicação entre o dispositivo UTL 100 e outros componentes, tal como um robô para guiar a fonte de laser 101.

[068] Na figura 2 componentes adicionais do dispositivo UTL 100 são mostra- dos. Em particular, o dispositivo UTL 100 compreende ainda uma unidade de controle 190, uma unidade de análise 180 como arranjo de análise de pluma, uma unidade de divisão de feixe 210, um elemento de focagem de feixe 211 e um eletrônico 132 para o dispositivo de comutação Q 126. A unidade de controle 190 está acoplada ao sis- tema de resfriamento 140, a fonte de alimentação 130, a unidade de análise 180 e componentes externos, tais como o robô para guiar a fonte de laser 101 através do barramento 200. O eletrônico 132 está incorporado na fonte de alimentação 130 que energiza o UTL completo dispositivo 100.

[069] A unidade de divisão de feixe 210 está posicionada no caminho de pro- pagação. Está disposto para direcionar os três feixes de laser 160 em direção ao ele- mento de focagem de feixe 211, onde eles são focados e direcionados a um tecido alvo 230. Luz refletida ou emitida, por exemplo, fluorescência de alguns dos fragmen- tos do tecido convertido em fragmentos, do tecido alvo devido à interação do feixe de laser de análise 161 com o tecido alvo 230 pode ser guiada de volta contrapropagação ao longo do caminho óptico e capturada pela unidade de análise 180. Esta luz é refe- rida como luz analítica 164 que é usada para LIBS na unidade de análise 180. O re- sultado da análise em tempo real da luz de análise capturada 164 pela unidade de análise 180 pode ser posteriormente usado pela unidade de controle 190 e/ou outros componentes para controlar ainda mais o processo de ablação ou outros dispositivos.

[070] A unidade de divisão de feixe 210 pode consistir em vários elementos opto-mecânicos, tais como, por exemplo, espelhos, espelhos dicroicos ou lentes para alinhar adequadamente diferentes caminhos ópticos entre si, por exemplo, colinear ou paralelo. O elemento de focagem de feixe 211 pode ser um sistema de lente, óptica reflexiva ou uma combinação de ambos. De preferência, um espelho de scanner como óptica reflexiva é adaptado para focar o feixe de laser de corte e o feixe de laser de imagem. Desse modo, o espelho do scanner pode ser um espelho côncavo montado em uma unidade de digitalização móvel que pode simplificar o alinhamento e o con- trole. Tal projeto de óptica reflexiva tem ainda a vantagem de perdas menores e sem aberrações cromáticas ao usar diferentes comprimentos de onda. Desta forma, uma operação eficiente particular do dispositivo de ablação a laser é possível.

[071] O feixe de laser de análise 161 tem um comprimento de onda máximo em 1'064 nm e é operado usando o dispositivo de comutação Q 126 para fornecer pulsos curtos, ou seja, tendo uma largura temporal de cerca de 10 ns, de alta energia. Tal feixe de laser de análise 161 produz um plasma de alta temperatura que excita eletronicamente alguns dos produtos de degradação nos fragmentos que podem ser analisados convenientemente por fluorescência induzida por laser (LIF) dentro da uni- dade de análise 180. Para esse propósito, a luz refletida do feixe de laser de análise 161 que atinge o tecido alvo 230 é guiado para a unidade de análise 180 como luz analítica 164. Além disso, o dispositivo UTL 100 também aplica a análise com espec- troscopia de degradação induzida por laser (LIBS). Em particular, o feixe de laser de análise 161 fortemente focado no tecido alvo 230 gera uma pluma na qual os frag- mentos têm alguns dos seguintes íons quando o tecido alvo é um tecido biológico e particularmente um tecido ósseo: Ca++, Mg++, Na+, K+, H+, O2- mas também outros íons. Esses íons têm emissão de decadência de longa vida na parte visível do espec- tro que pode ser facilmente monitorada usando LIBS na unidade de análise 180. Ou- tros elementos que são detectáveis nos fragmentos da pluma são Fe +++ e outros íons. As proporções das intensidades de emissão de tais elementos excitados estão corre- lacionadas com o tipo de tecido. Com base no tipo de tecido identificado, a unidade de controle 190 seleciona qual feixe de laser de ablação 162, 163 usar. Para análise de superfície LIBS, os pulsos de laser curtos do feixe de laser de análise 161 são particularmente eficientes para gerar um espectro de emissão de elemento. No en- tanto, também outros feixes de laser com outros comprimentos de onda podem ser usados para a mesma finalidade, desde que tal laser possa gerar um plasma de pelo menos 3.000 Kelvin dentro de tipicamente ns ou pulsos ainda mais curtos, porque eles podem ser menos destrutivos para o tecido alvo.

[072] Em princípio, o LIBS pode analisar qualquer matéria independentemente do seu estado físico, seja sólido, líquido ou gasoso, pois todos os elementos emitem luz de frequências características quando excitados a temperaturas suficientemente altas. Quando os componentes de um material a ser analisado são conhecidos, o LIBS pode ser usado para avaliar a abundância relativa de cada elemento constituinte ou para monitorar a presença de impurezas. Como uma quantidade comparativamente pequena de material é consumida durante o processo LIBS, a técnica é considerada essencialmente não destrutiva ou minimamente destrutiva e, com uma potência média total de menos de um watt no alvo, quase não há aquecimento em torno do local de ablação. LIBS também é uma técnica muito rápida que dá resultados em segundos, tornando-a particularmente útil para o propósito em questão, ou seja, em tempo real. LIBS é uma técnica inteiramente óptica que requer apenas acesso óptico ao espé- cime. E sendo uma técnica óptica, não invasiva e sem contato torna o LIBS particu- larmente adequado e eficiente para ser implementado no dispositivo UTL 100.

[073] Tecnicamente, LIBS pode ser feita por pulsos de laser duplos por um ou diferentes comprimentos de onda de laser, em que o atraso entre os dois pulsos de laser está na faixa de 5 µs ou menos. O primeiro pulso de laser é usado para produzir uma superfície limpa e seca apenas enquanto o segundo pulso é usado para analisar a superfície do tecido puro. Usando um pulso de laser Er:YAG de baixa intensidade no modo de execução livre para fazer a ablação de biofluidos e água, enquanto o pulso curto de laser subsequente da ativação do dispositivo de comutação Q 126 do terceiro laser 120 atingiu o tecido alvo puro 230.

[074] O dispositivo UTL 100, com seu feixe de laser de análise 161 permite a análise da superfície do tecido antes do corte subsequente com os feixes de laser de ablação 162, 163. Além disso, durante o corte por meio de qualquer um dos feixes de laser de ablação primário ou secundário 162, 163, os pulsos analíticos curtos do feixe de laser de análise 161 podem ser usados a qualquer momento para gerar fragmentos adequados para serem convenientemente analisados pela análise 180, por exemplo, aplicando LIBS. A qualquer momento, a unidade de controle 190 pode selecionar o feixe de laser de ablação apropriado 162, 163 de acordo com o tipo de tecido identifi- cado pela unidade de análise 180.

[075] Entre os lasers que são usados para remover substratos como tecido duro humano e particularmente tecido ósseo, os lasers de Érbio (Er) de estado sólido emitindo a 2'964 nm sendo um comprimento de onda fortemente absorvido em água estão emergindo como os mais adequados por várias razões técnicas. Particular- mente, eles podem fornecer uma alta absorção de água em sua linha de emissão de comprimento de onda de 2’964 nm com a possibilidade de miniaturá-los para serem integrados ao dispositivo médico 100 e, requisitos de manutenção comparativamente baixos. Portanto, este tipo de laser é incorporado na primeira configuração de geração de feixe 110.

[076] Outros lasers com benefícios semelhantes usados para remover subs- tratos, como tecido duro humano e particularmente tecido ósseo, são lasers de Hólmio (Ho) de estado sólido que emitem luz em um comprimento de onda semelhante, en- quanto esses lasers posteriores parecem mais adequados para medicina interna por- que são mais fáceis de encontrar guias de onda a serem usados para trazer a luz do laser para o corpo por meio de, por exemplo, endoscópios. Os lasers Er são mais adequados do que os lasers Ho para a propagação da luz no espaço livre, tal como o ar para cirurgias abertas, enquanto os lasers Ho para, por exemplo, intervenções ci- rúrgicas minimamente invasivas porque a luz pode ser lançada em fibras ópticas de qualquer tipo.

[077] Cristais Er:YAG e Nd:YAG, onde YAG significa granada de ítrio e alumí- nio (YAG = Y3Al5O12), conforme empregado no primeiro meio de ganho 111 e no se- gundo meio de ganho 121, respectivamente, são bombeados com as primeira e se- gunda lâmpadas flash 112, 122, mas, alternativamente, também podem ser bombea- das com diodos laser (LDs). Eles são frequentemente usados em lasers comutados Q bombeados com lâmpada flash para encurtar a duração dos pulsos. No contexto da presente invenção, o laser Nd:YAG será usado em ambos, a) o chamado modo de execução livre para produzir pulsos relativamente longos na faixa de microssegundos, dependendo principalmente da largura de tempo da FL de bombeamento, conforme incorporado pela segunda configuração de geração de feixe, bem como em b) o modo comutado Q para gerar pulsos curtos na faixa de nanossegundos, como incorporado pela terceira configuração de geração de feixe de laser. O laser Er:YAG, conforme incorporado pela primeira configuração de geração de feixe, será usado exclusiva- mente no modo de execução livre, fornecendo pulsos de mais de 100 microssegun- dos.

[078] Lasers LD-Er:YAG e Nd:YAG bombeados em LD podem ser mais efici- entes na transferência de energia para criar inversão populacional do que quando bombeados por FLs (ou seja, FL-Er:YAG) e são mais fáceis de miniaturizar em relação à sua ótica bem como a sua eletrônica. Além disso, lasers Er e Nd bombeados por LD podem ser operados em taxas de repetição mais altas, como taxas de repetição de até kHz, do que lasers bombeados por FL, que geralmente são operados de 10 a 20 Hz. Ambos os lasers podem ser operados em modo de funcionamento livre ou comu- tado Q. No contexto da presente invenção, são usados lasers bombeados por FL.

[079] As FL 112, 122 são usadas para altas energias pulsadas. Elas são bas- tante ineficientes porque produzem um amplo espectro de luz, fazendo com que a maior parte da energia seja desperdiçada como calor no meio de ganho, enquanto DL tem uma emissão de comprimento de onda nítida e, portanto, menos energia é perdida na forma de calor.

[080] Em resumo, as vantagens dos lasers FL-Er:YAG são: potência de bomba comparativamente alta (particularmente potência de pico) pode ser gerada; o preço por watt de potência da bomba gerada é comparativamente baixo; e as lâmpa- das são bastante robustas, por exemplo, imune a picos de tensão ou corrente. Suas desvantagens são: a vida útil é comparativamente limitada (geralmente algumas cen- tenas ou até alguns milhares de horas de operação ou, em termos de flashes, cerca de cinco milhões de fotos); a eficiência de conversão de energia elétrica em luz do laser é comparativamente baixa (normalmente, no máximo, alguns por cento); e as fontes de alimentação elétrica geralmente envolvem altas tensões que levantam ques-

tões de segurança adicionais quando se trata de um dispositivo médico. As conse- quências da baixa eficiência de conversão não são apenas um maior consumo de eletricidade, mas também uma maior carga de calor, o que pode tornar necessário um sistema de resfriamento mais potente.

[081] Desvantagens de LD-Er:YAG em comparação com FL-Er:YAG, particu- larmente no contexto de propósitos de ablação de tecido humano ou animal, são a qualidade mais baixa do feixe de laser (isto é, M2 mais alto), o que torna a focalização comparativamente difícil e comparável potência de pico baixo em pulsos longos de- gradando a proporção de energia eletromagnética que é transformada em fragmentos em comparação com aquela que é convertida, atingindo o calor nas paredes de tecido restantes, por exemplo, um osso sendo cortado.

[082] Vantagens de FL-Er:YAG de funcionamento livre em comparação com LD-Er:YAG particularmente dentro de certos limites, podem ser que os lasers anterio- res podem ser controlados com uma janela de tempo longa entre pulsos relativamente mais curtos, tal como menos de 400 µs que permite aumentar a proporção de energia eletromagnética que é transformada em fragmentos em relação ao sangue que flui para as paredes em comparação com o LD-Er:YAG tendo, por exemplo, a mesma energia total (por exemplo, 10 W em pulsos com larguras de tempo de, por exemplo, 1 ms ou mais) em potências de pico baixo devido às larguras de pulso muito mais longas e uma grande fração de seus fluxos de energia em comparação com o calor nas paredes de tecido restantes de, por exemplo, quando um tecido ósseo está sendo cortado.

[083] O resfriamento dos lasers é realizado pelo único sistema de resfriamento 140, considerando que na maioria dos casos apenas um dos primeiro e segundo la- sers 110, 120 está ativo ao mesmo tempo. A tubulação de resfriamento é, assim, co- nectada em linha, isto é, o líquido de resfriamento passa através de um laser 110, 120 primeiro e, em seguida, através do outro laser 110, 120.

[084] Conforme mencionado, o dispositivo UTL 100 pode ser montado em um dispositivo robótico ou qualquer outro dispositivo de atuação para posicionamento como parte de um dispositivo médico ou qualquer dispositivo que se comunica com o dispositivo UTL 100 através do barramento 200. Assim, o dispositivo UTL 100 pode ser configurado como “escravo” e o dispositivo médico como “mestre”.

[085] A figura 2a à figura 2d mostram ilustrações esquemáticas de vários mo- dos de operação com possíveis sequências de disparo. Na figura 2a, há um pulso do feixe de laser de análise 161 para gerar a pluma com uma pequena quantidade de fragmentos para determinar que tipo de tecido é encontrado usando a unidade de análise 180 que incorpora LIBS. Dependendo desta informação, pulsos únicos de qualquer um dos feixes de laser de ablação primários e secundários 162, 163 são disparados. O espaço de tempo entre os pulsos, , do feixe de laser de análise 161 e aqueles de qualquer um dos pulsos dos feixes de laser de ablação 162, 163 são de taxa de repetição idêntica, isto é, frequência  (1).

[086] No entanto, e considerando que a quantidade de tecido a ser encontrada não muda ao longo de muitos pulsos dos feixes de laser de ablação 162, 163, um usuário poderia escolher disparar o feixe de laser de análise 161 a uma taxa de repe- tição muito menor espaçada por um tempo mais longo  (2) como mostrado na figura 2b. Em tal caso, a taxa de repetição do feixe de laser de análise 161,  (2) poderia ser convenientemente escolhida, mas não necessariamente, para ser uma fração uni- forme daquela dos feixes de laser de ablação 162, 163,  (1).

[087] A figura 2c mostra um caso semelhante ao mostrado na figura 2b exi- bindo a transição da ablação com o feixe de laser de ablação primário 162 para o feixe de laser de ablação secundário 163.

[088] A figura 2d corresponde a um arranjo de disparo onde as taxas de repe- tição de qualquer um dos feixes de laser de análise e ablação 161, 162, 163 não são constantes. Tal situação pode ser encontrada quando a unidade de análise 180 requer mais tempo para determinar a composição dos fragmentos na pluma e, portanto, que tipo de tecido está sendo removido, portanto, cada pulso terá um espaçamento de tempo diferente .

[089] A figura 3a representa uma visão geral esquemática simplificada da fonte de alimentação 130 que consiste em dois circuitos de alimentação separados. Um circuito 130.6 é para o primeiro laser ou primário 110 e outro circuito 130.7 para o segundo laser ou secundário 120. Um terceiro circuito adicional 132 é usado para controlar o dispositivo de comutação Q 126. Todos os três circuitos são controlados por um controlador de fonte de alimentação 130.5 que também pode controlar o sis- tema de resfriamento 140 e está conectado à unidade de controle 190 que define a configuração de pulso e os modos de piscar.

[090] Cada circuito de potência 130.6, 130.7 está disposto para disparar o pri- meiro laser 110 ou o segundo laser 120. Nos circuitos de alimentação 130.6, 130.7 há um circuito de carga 130.1 responsável por transformar a CA, ou seja, fonte de cor- rente alternada, entrada para uma CC definida, ou seja, corrente contínua, tensão. Uma unidade capacitiva 130.2 armazena a energia necessária e é carregada pelo circuito de carga 130.1 até o nível de tensão definido. A combinação do capacitor e do circuito de carga é projetada de forma que haja energia suficiente presente para todos os formatos de pulso aplicáveis e taxas de repetição exigidas nas FLs. Em pa- ralelo à FL 112, 122 existe um circuito de ignição 130.3 que acende a lâmpada por meio de uma alta tensão na faixa dos quilovolts aplicada à FL 112, 122. Para manter a respectiva FL 112, 122 acesa após a ignição, um circuito de vazamento dentro do circuito de pulso 130.4 aplica uma tensão CC à lâmpada. O controlador 130.5 fecha o circuito sobre a FL 112, 122 por meio de um interruptor integrado dentro do circuito de pulso 130.4 para o tempo definido da largura de pulso. Isso leva à intermitência da FL 112, 122 para uma largura de pulso desejada. Tal comutação pode ser realizada com qualquer comutação de alta potência.

[091] O circuito de fonte de alimentação 132 para o dispositivo de comutação Q 126 depende do dispositivo de comutação Q 126 usado. Se, por exemplo, um dis- positivo eletro-óptico for usado, a fonte de alimentação 132 tem que fornecer altas tensões na faixa de até quilovolts. Se, por exemplo, um dispositivo acústico-óptico for usado, a fonte de alimentação de comutação Q 132 pode incorporar frequências de fornecimento de circuito RF altas na faixa de centenas de mega-hertz.

[092] A figura 3b mostra, em comparação com a figura 3a, uma combinação especial dos dois circuitos de alimentação 130.6 para o primeiro laser 110 e o circuito de alimentação 130.7 do segundo laser 120. Nesta modalidade, existe apenas um carregador 130.1 e um circuito capacitivo 130.2 para ambos os circuitos de alimenta- ção. Isso simplifica o projeto, no entanto, restringe a flexibilidade de pulsar o primeiro e o segundo lasers 110, 120 a qualquer momento de forma independente.

[093] Esta descrição e os desenhos anexos que ilustram aspectos e modali- dades da presente invenção não devem ser tomados como limitantes - as reivindica- ções definem a invenção protegida. Em outras palavras, embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita em detalhes nos desenhos e na descrição anterior, tal ilustra- ção e descrição devem ser consideradas ilustrativas ou exemplares e não restritivas. Várias mudanças mecânicas, composicionais, estruturais, elétricas e operacionais po- dem ser feitas sem se afastar do espírito e escopo desta descrição e das reivindica- ções. Em alguns casos, circuitos, estruturas e técnicas bem conhecidas não foram mostradas em detalhes a fim de não obscurecer a invenção. Assim, será entendido que mudanças e modificações podem ser feitas por aqueles versados na técnica den- tro do escopo e espírito das seguintes reivindicações. Em particular, a presente inven- ção cobre outras modalidades com qualquer combinação de características de dife- rentes modalidades descritas acima e abaixo. Por exemplo, enquanto a maioria dos exemplos e explicações acima é no campo da cirurgia, o princípio subjacente à pre- sente invenção também pode ser usado em outros campos técnicos. Em particular, a invenção pode ser útil para cortar qualquer substrato heterogêneo que vantajosa- mente é cortado com diferentes comprimentos de onda e/ou larguras de pulso. Ou, é possível operar a invenção em uma modalidade tendo mais de três configurações de geração de feixe para fornecer ablação adicional e/ou análise de feixes de laser.

[094] A divulgação também cobre todas as características adicionais mostra- das nas figuras individualmente, embora possam não ter sido descritas na descrição anterior ou seguinte. Além disso, alternativas únicas das modalidades descritas nas figuras e a descrição e alternativas únicas de características das mesmas podem ser negadas do assunto da invenção ou do assunto divulgado. A divulgação compreende um assunto que consiste nos recursos definidos nas reivindicações ou nas modalida- des exemplares, bem como um assunto que compreende os referidos recursos.

[095] Além disso, nas reivindicações, a palavra "compreendendo" não exclui outros elementos ou etapas, e o artigo indefinido "um" ou "uma" não exclui uma plu- ralidade. Uma única unidade ou etapa pode cumprir as funções de vários recursos citados nas reivindicações. O mero fato de que certas medidas são citadas em reivin- dicações dependentes mutuamente diferentes não indica que uma combinação des- sas medidas não pode ser usada com vantagem. Os termos "essencialmente", "cerca de", "aproximadamente" e semelhantes em conexão com um atributo ou um valor em particular também definem exatamente o atributo ou exatamente o valor, respectiva- mente. O termo "cerca de" no contexto de um determinado valor ou faixa numerado refere-se a um valor ou faixa que é, por exemplo, dentro de 20%, dentro de 10%, dentro de 5% ou dentro de 2% da faixa ou valor dado. Os componentes descritos como acoplados ou conectados podem ser eletricamente ou mecanicamente acopla- dos diretamente ou podem ser indiretamente acoplados por meio de um ou mais com- ponentes intermediários. Quaisquer sinais de referência nas reivindicações não de- vem ser interpretados como limitando o escopo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Fonte de laser (101), CARACTERIZADA pelo fato de compreender uma primeira configuração de geração de feixe (111, 112, 113) adaptada para gerar um feixe de laser de ablação primário pulsado (162) com pulsos tendo um pri- meiro espectro de emissão e uma primeira largura de pulso temporal, uma segunda configuração de geração de feixe (121, 122, 123) adaptada para gerar um feixe de laser de ablação secundário pulsado (163) com pulsos tendo um segundo espectro de emissão diferente do primeiro espectro de emissão e uma se- gunda largura de pulso temporal, uma terceira configuração de geração de feixe (121, 122, 123, 126) adaptada para gerar um feixe de laser de análise pulsada (161) com pelo menos um pulso tendo um terceiro espectro de emissão e uma terceira largura de pulso temporal mais curta do que a primeira largura de pulso temporal e mais curta do que a segunda largura de pulso temporal, e uma óptica de direcionamento de feixe (125) com elementos de alinhamento de feixe adaptados para alinhar o feixe de laser de ablação primário (162), o feixe de laser de ablação secundário (163) e o feixe de laser de análise (161) de modo que a fonte de laser (101) propague os feixes de laser (160) ao longo de um mesmo caminho de propagação.

2. Fonte de laser (101), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de a primeira configuração de geração de feixe (111, 112, 113) ter um pri- meiro meio de ganho (111) para gerar o feixe de laser de ablação primário e a segunda configuração de geração de feixe (121, 122, 123) ter um segundo meio de ganho (121) diferente do primeiro meio de ganho para gerar o feixe de laser de ablação secundário.

3. Fonte de laser (101), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADA pelo fato de a terceira configuração de geração de feixe (121, 122, 123, 126) compre- ender o segundo meio de ganho (121).

4. Fonte de laser (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, CARACTERIZADA pelo fato de a terceira configuração de geração de feixe (121, 122, 123, 126) compreender um formador de pulso gigante.

5. Fonte de laser (101), de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de o formador de pulso gigante ter um elemento optoeletrônico, tal como um dispositivo de comutação Q.

6. Fonte de laser (101), de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADA pelo fato de a terceira configuração de geração de feixe (121, 122, 123, 126) compre- ender dois espelhos ressonadores e o formador de pulso gigante ter um rotador ao qual um dos dois espelhos ressonadores da terceira configuração de geração de feixe (121, 122, 123, 126) é montado.

7. Fonte de laser (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, CARACTERIZADA pelo fato de o primeiro espectro de emissão ter um má- ximo em uma faixa de cerca de 2’900 nm a cerca de 3’000 nm, em uma faixa de cerca de 2’950 nm a cerca de 2'980 nm ou em uma faixa de cerca de 2'960 nm a cerca de 2'970 nm, ou de cerca de 2'964 nm.

8. Fonte de laser (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, CARACTERIZADA pelo fato de o segundo espectro de emissão ter um má- ximo em uma faixa de cerca de 1'000 nm a cerca de 1'100 nm, em uma faixa de cerca de 1'050 nm a cerca de 1'080 nm ou em uma faixa de cerca de 1'060 nm a cerca de 1'070 nm, ou de cerca de 1'064 nm.

9. Fonte de laser (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, CARACTERIZADA pelo fato de o terceiro espectro de emissão ter um má- ximo em uma faixa de cerca de 500 nm a cerca de 560 nm, ou em uma faixa de cerca de 520 nm a cerca de 540 nm, ou de cerca de 532 nm.

10. Fonte de laser (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, CARACTERIZADA pelo fato de a óptica de direcionamento de feixe (125)

compreender um elemento de combinação de feixe (170) disposto para combinar o feixe de laser de ablação primário, o feixe de laser de ablação secundário (163) e o feixe de laser de análise (161).

11. Fonte de laser (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, CARACTERIZADA pelo fato de a primeira largura de pulso temporal e a se- gunda largura de pulso temporal estarem em uma faixa de cerca de 1 µs a cerca de 1 ms ou em uma faixa de cerca de 150 µs a cerca de 300 µs.

12. Fonte de laser (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, CARACTERIZADA pelo fato de a terceira largura de pulso temporal estar em uma faixa de cerca de 1 ps a cerca de 100 ns ou em uma faixa de cerca de 1 ns a cerca de 50 ns.

13. Fonte de laser (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, CARACTERIZADA pelo fato de compreender pelo menos uma lâmpada flash (112, 122) como fonte de luz da primeira configuração de geração de feixe (111, 112, 113), da segunda configuração de geração de feixe (121, 122, 123) e/ou da terceira configuração de geração de feixe (121, 122, 123, 126).

14. Fonte de laser (101), de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, CARACTERIZADA pelo fato de compreender pelo menos um diodo laser como fonte de luz da primeira configuração de geração de feixe (111, 112, 113), da segunda configuração de geração de feixe (121, 122, 123) e/ou da terceira configura- ção de geração de feixe.

15. Dispositivo de laser (100), CARACTERIZADO pelo fato de compreender uma fonte de laser (101) de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores e uma unidade de controle (190) configurada para ajustar a óptica de direciona- mento de feixe (125).

16. Dispositivo de laser (100), de acordo com a reivindicação 15,

CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda um arranjo de análise de pluma (180) adaptado para identificar um tipo de tecido em um fragmento de uma pluma gerado pelo feixe de laser de análise (161) que atinge um tecido alvo.

17. Dispositivo de laser (100), de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de a unidade de controle (190) estar configurada para ativar automaticamente a primeira configuração de geração de feixe (111, 112, 113) da fonte de laser (101) ou da segunda configuração de geração de feixe (121, 122, 123) da fonte de laser (101) dependente do tipo de tecido identificado pelo arranjo de análise de pluma.

18. Dispositivo de laser (100), de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de o arranjo de análise de pluma (180) ser adaptado para identificar um tipo de tecido hidrofílico e um tipo de tecido hidrofóbico.

19. Dispositivo de laser (100), de acordo com as reivindicações 16, 17 e 18, CARACTERIZADO pelo fato de a unidade de controle (190) estar configurada para ativar a primeira configuração de geração de feixe (111, 112, 113) da fonte de laser (101) quando o tipo de tecido identificado pelo arranjo de análise de pluma (180) for um tipo de tecido hidrofílico e para ativar a segunda configuração de geração de feixe (121, 122, 123) da fonte de laser (101) quando o tipo de tecido identificado pelo arranjo de análise de pluma (180) for um tipo de tecido hidrofóbico.

20. Dispositivo de laser (100), de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de a unidade de controle (190) estar configurada para ativar simultaneamente a primeira configuração de geração de feixe (111, 112, 113) e a segunda configuração de geração de feixe (121, 122, 123) quando o tipo de tecido identificado pelo arranjo de análise de pluma (180) for um tipo de tecido hidrofílico ou um tipo de tecido hidrofóbico.

21. Dispositivo de laser (100), de acordo com qualquer uma das reivindica-

ções 15 a 20, CARACTERIZADO pelo fato de a unidade de controle (190) ser confi- gurada para ativar a terceira configuração de geração de feixe (121, 122, 123, 126) da fonte de laser (101) para fazer a ablação do tecido alvo para gerar os fragmentos com a pluma.

22. Dispositivo de laser (100), de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 15 a 21, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda um sistema de resfriamento configurado para resfriar um tecido alvo atingido pelo feixe de laser de ablação primário (162) ou pelo feixe de laser de ablação secundário.

23. Dispositivo de laser (100), de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 15 a 22, CARACTERIZADO pelo fato de a unidade de controle (190) ser confi- gurada para sincronizar pulsos do feixe de laser de ablação primário (162), o feixe de laser de ablação secundário (163) e o feixe de laser de análise (161).

24. Dispositivo de laser (100), de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 15 a 23, CARACTERIZADO pelo fato de a terceira configuração de geração de feixe (121, 122, 123, 126) compreender componentes da primeira configuração de geração de feixe (111, 112, 113) ou da segunda configuração de geração de feixe (121, 122, 123).

25. Método de corte de um tecido por meio de um dispositivo de laser (100), como definido em qualquer uma das reivindicações 15 a 24, CARACTERIZADO pelo fato de compreender posicionar um tecido em uma área de operação do dispositivo de laser (100) onde a óptica de direcionamento de feixe (125) da fonte de laser (101) direciona os feixes de laser (160) da fonte de laser (101); a fonte de laser (101) do dispositivo de laser (100) propagando um feixe de laser de análise (161) gerado pela terceira configuração de geração de feixe de laser; identificar um tipo de tecido principal em uma pluma de fragmentos gerados pelo feixe de laser de análise (161) que atinge o tecido;

selecionar a primeira configuração de geração de feixe (111, 112, 113) ou a segunda configuração de geração de feixe (121, 122, 123) adequada ao tipo de tecido principal identificado; e fazer a ablação do tecido por meio da primeira configuração de geração de laser selecionada (111, 112, 113) ou segunda configuração de geração de laser (121, 122, 123) da fonte de laser (101).

26. Método, de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de as etapas de identificação do tipo de tecido principal e de seleção da primeira con- figuração de geração de feixe (111, 112, 113) ou da segunda configuração de geração de feixe (121, 122, 123) serem executadas automaticamente por um arranjo de análise de pluma do dispositivo de laser.

27. Método, de acordo com a reivindicação 25 ou 26, CARACTERIZADO pelo fato de compreender uma etapa de predefinição de uma geometria de ablação, em que o tecido alvo é ablacionado pela primeira configuração de geração de laser sele- cionada (111, 112, 113) ou segunda configuração de geração de laser (121, 122, 123) da fonte de laser (101) ao longo da geometria de ablação.

28. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 27, CARACTERIZADO pelo fato de ser um método in vitro.