DE19840751C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Lasers - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Lasers

Info

Publication number
DE19840751C2
DE19840751C2 DE19840751A DE19840751A DE19840751C2 DE 19840751 C2 DE19840751 C2 DE 19840751C2 DE 19840751 A DE19840751 A DE 19840751A DE 19840751 A DE19840751 A DE 19840751A DE 19840751 C2 DE19840751 C2 DE 19840751C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
laser
switching element
semiconductor switching
flash lamp
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE19840751A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19840751A1 (de
Inventor
Karol Nemez
Jure Nahtigal
Janko Nendel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Medys Medical & Dental Systems Distribution GmbH
Fotona doo
Original Assignee
Medys Medical & Dental Systems Distribution GmbH
Medys Medical & Dental Systems
Fotona doo
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Medys Medical & Dental Systems Distribution GmbH, Medys Medical & Dental Systems, Fotona doo filed Critical Medys Medical & Dental Systems Distribution GmbH
Priority to DE19840751A priority Critical patent/DE19840751C2/de
Publication of DE19840751A1 publication Critical patent/DE19840751A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19840751C2 publication Critical patent/DE19840751C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B18/20Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
    • A61B18/22Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B2018/00636Sensing and controlling the application of energy
    • A61B2018/00696Controlled or regulated parameters
    • A61B2018/00702Power or energy
    • A61B2018/00708Power or energy switching the power on or off
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
    • A61B18/18Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves
    • A61B2018/1807Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using light other than laser radiation

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Lasers (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines La­ sers der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung sowie eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 5 angegebenen Art.
Bei der gebräuchlichen Methode zur Erregung eines Lasers mittels eines Impulsformungsnetzwerks wird ein Thyristor, eine Spule und eine Blitzlampe mit einer Kapazität in Reihe geschaltet. Eine solche Anordnung ist in US 5,255,277 A beschrieben. Dabei wird die Kapazität mit einer vorgegebe­ nen Spannung aufgeladen, welche die gespeicherte elektri­ sche Ladung in der Kapazität bestimmt. Die Blitzlampe wird mittels eines Ionisierungsstromes von einer hierfür vorge­ sehenen Stromquelle in einem ionisierten bzw. leitenden Zu­ stand gehalten für einen Impuls des Hauptentladungsstroms, der von dem Thyristor durchgeschaltet wird. Bei einem Be­ darf eines Laserstrahls wird der Thyristor gezündet und dadurch in einen leitenden Zustand gebracht, wodurch ein Entladestrom aus der Speicherkapazität durch die Spule zur Blitzlampe fließt.
Das Zeitverhalten des Impulses, nämlich der Stromamplitude und Pulslänge, ist bei dieser Art der Erregung abhängig vom Speicherniveau der Kapazität, von der Spule und einer durch die Blitzlampe gegebenen Konstante. Das Ende des Impulses wird bei Unterschreiten der Haltespannung des Thyristors erreicht, d. h. bei einer Spannung, die praktisch gegen "Null" geht. Durch den allmählich abfallenden Verlauf des Impulses ist die Impulslänge häufig zu groß, sie kann auch nicht beeinflußt werden, da die Spannung der Speicherkapa­ zität und die Induktivität der Spule im wesentlichen die Form des Impulses bzw. das Zeitverhalten bestimmen.
In der US 5,243,615 A ist ein Laser-System zur Generierung von Laserstrahlen mit großer Ausgangsleistung beschrieben. Dieses System umfaßt einen Resonator und ein durch thermi­ sche Fokussierung wirkendes Verstärkungselement sowie eine Energiequelle für die Pumpenergie. Mit diesem System soll durch Reduzierung der thermischen Fokussierung die Aus­ gangsleistung gesteigert werden.
Die DE 29 29 663 A1 beschreibt eine Schaltung zum Betrieb von mindestens zwei Bogenentladungsblitzlampen mit Edelgas­ füllung mit einem Fülldruck unter einer Atmosphäre. Die Speisung für die Bogenentladungslampen wird direkt aus ei­ ner Gleichstromquelle vorgenommen. Für die Gleichstrom­ quelle sind Anschlüsse vorgesehen, an denen ein Wechsel­ stromkonverter angeschlossen ist. Eine Versorgungsschaltung enthält einen Ladekondensator, zu dem parallel zwei Entla­ dungslampen geschaltet sind. An den Lampen sind Mittel zur Ankopplung von Zündimpulsen vorgesehen. Außerdem sind Schaltungsmittel zur Erzeugung und Zuleitung einer Folge von Hochspannungsimpulsen abwechselnd zu den Mitteln zur Ankopplung von Zündimpulsen an die Gleichstromquelle sowie die Ausgänge des Konverters angeschlossen.
In EP 0 682 389 A2 ist ein Laser beschrieben mit einer Hochspannungsversorgung, einem Pulsformnetzwerk sowie einer Steuerungseinrichtung und einer Simmer-Stromquelle. Der Resonatorhohlraum enthält ein Lasermaterial, das Licht mit einer Wellenlänge von 1,7 µm bis 4 µm imitiert. Mittels eines Schaltkreises sollen Pulsfolgen von mehr als 10 Impulsen pro Sekunde erzeugt werden.
In der US 5,689,520 A ist ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Erzeugung variabler Impulsformen für Laser be­ schrieben, insbesondere für Laser, die in der Humanchirur­ gie benutzt werden. Dabei ist eine Steuereinrichtung vorge­ sehen, die in Abhängigkeit eines Anforderungssignals durch den Benutzer unterschiedliche Parameter koordiniert, näm­ lich die Pulsenergie, Pulsfrequenz und Pulsdauer. Ein bipo­ larer Transistor mit isoliertem Gateanschluß oder ein ähn­ liches Schaltelement mit Ansteuerung durch die Steuerein­ heit werden dazu benutzt, dem Laser Energie zuzuführen, und zwar als modulierte Impulse mit variabler Pulsfrequenz und Pulslänge. Die Impulsenergie wird variiert durch Änderung der Ladung des Speicherkondensators, von dem Entladungs­ ströme für die Blitzlampe mittels des bipolaren Transistors geschaltet werden. Zwischen dem Laser und dem Laserhand­ griff ist eine Meßeinrichtung für die Leistung des Laser­ strahls vorgesehen, wobei ein Ausgangssignal dieser Meßein­ richtung der Steuereinrichtung zugeführt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Lasers der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung derart weiterzubilden, daß die Benutzung des Lasers durch exaktere Steuerung, insbe­ sondere für die medizinische Behandlung, verbessert wird. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Betrieb eines solchen Lasers zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Anspruchs 5 gelöst.
Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind darin zu se­ hen, daß ein optimales Pumpen des Lasers während des Pulses und eine exakte Leistungssteuerung durch Messen der Laser­ energie erfolgen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erfüllt alle geforderten Sicherheitsstandards für medizinische Ge­ räte. In diesem Zusammenhang sind auch die durch die Energiemeßvorrichtung ermöglichten Maßnahmen zur Vermeidung von Überspannungen und zu hohen Strömen zu sehen, indem bei Überschreitung eines vorgegebenen Wertes ein Kurzschluß über die Blitzlampen erzeugt wird. Das Signal, das die Energie des Laserstrahls repräsentiert, ist vorzugsweise ein digitales Signal, das einem Steueranschluß des Halb­ leiterschalters unmittelbar zugeführt wird. Alternativ dazu oder auch zusätzlich kann das die Energie des Lasers re­ präsentierende Signal als Eingangsparameter der Steuer­ einrichtung zugeführt werden. Auf diese Weise wird der Wert der tatsächlich gemessenen Energie für die Gesamtsteuerung berücksichtigt.
Vorzugsweise wird der von dem Halbleiterschaltelement durchgesteuerte Entladestrom der Kondensatoranordnung durch eine Spule und über eine Diode der Blitzlampe zugeführt. Dabei dient die Spule dazu, Stromspitzen, die insbesondere beim Beginn des Impulses auftreten, zu begrenzen, wodurch die Blitzlampe keinen extremen Strombelastungen ausgesetzt wird, was letztendlich die Lebensdauer der Blitzlampe ver­ längert. Die Diode dient dem Zweck, einen Strom in der Ge­ genrichtung zu unterbinden, so daß durch die an der Blitz­ lampe anliegende Ionisierungsspannung kein Strom in Richtung auf das Halbleiterschaltelement fließt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Blitzlampen vorgesehen, so daß es vorteilhaft ist, die auf­ einanderfolgenden Impulse des vom Halbleiterschaltelement gesteuerten Entladestroms abwechselnd einer von zwei Blitz­ lampen zuzuführen.
Eine Simmer-Stromquelle mit einer Ausgangsspannung von ca. 80 V bis 250 V, vorzugsweise 120 V, dient der Bereit­ stellung eines Ionisierungsstromes durch die Blitzlampen, wobei zweckmäßigerweise ein Umschaltrelais vorgesehen ist, das die Simmer-Stromquelle abwechselnd mit einer der beiden Blitzlampen verbindet.
Um eine Beschädigung des Halbleiterschaltelementes durch etwaige Stromspitzen bei Spannungswechseln zu vermeiden, was gegebenenfalls eine vollständige Entladung der Spei­ cherkapazität über die Blitzlampe zur Folge haben könnte und sich möglicherweise auch auf den Laser selbst nach­ teilig auswirkt, ist zwischen dem Emitteranschluß und dem Minuspol der Spannungs- bzw. Gleichstromversorgung eine Diode angeordnet, deren Anode mit dem Minuspol und Kathode mit dem Emitteranschluß verbunden sind. Bei bestimmten Um­ ständen, nämlich bei Beschädigung des Halbleiterschalt­ elementes oder unangemessener Breite des digitalen Signals von der Steuereinheit, könnte es zu einem schädigenden Energieniveau am Laserausgang kommen. Daher wird als Sicherungsmaßnahme zwischen Emitteranschluß und der Spule eine Sicherung geschaltet und an die Verbindung zwischen Sicherung und Spule die Anode eines Thyristors ange­ schlossen, dessen Kathode mit dem Minuspol der Spannungs- bzw. Gleichstromversorgung verbunden ist. Die Zündelektrode dieses Thyristors ist mit einem Signalausgang der Energie­ meßvorrichtung verbunden, so daß in Abhängigkeit der gemessenen Energie eine Zündung des Thyristors und damit ein Kurzschluß des Entladungsstromes möglich ist. Durch die un­ mittelbare Energiemessung ist sofort feststellbar, ob die Ausgangsenergie des Lasers einen unzulässigen Wert über­ schreitet, wobei zweckmäßigerweise die Zündung des Thyristors erfolgt, wenn die Energie den zweifachen Wert einer vorbestimmten Energie überschreitet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an­ hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 einen Schaltkreis der Vor­ richtung,
Fig. 2 eine grafische Darstellung variabler Impulslängen bei gleicher Impulsenergie,
Fig. 3 eine Ausführungsvariante zu Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine Lasereinheit 1 gezeigt, die zwei Blitz­ lampen 2 und 3 in parallelen Leitungszweigen umfaßt. Dabei ist die Blitzlampe 2 einem Nd:YAG-Laser und die Blitzlampe 3 einem Er:YAG-Laser zugeordnet. Die Lasereinheit 1 ist ausgangsseitig an ein Laserhandstück 4 geschaltet, das bei­ spielsweise für chirurgische Anwendungen in der Human­ chirurgie benutzt wird. Zwischen der Lasereinheit 1 und dem Laserhandstück 4 ist eine Energiemeßvorrichtung 5 geschal­ tet, welche die von der Lasereinheit 1 abgegebene Energie erfaßt und die gemessene Größe sowohl zur Steuerung der in den Blitzlampen 2, 3 erzeugten Pumpenenergie als auch für Sicherungseinrichtungen benutzt wird. Um eine für die Blitzlampen 2, 3 ausreichende Energie bereitzustellen, ist eine Hochspannungsspeicherkapazität 6 vorgesehen, die mehrere Kondensatoren 7 in Parallelschaltung umfaßt. Die Speicherkapazität 6 wird mittels einer Hochspannungs- Gleichstromversorgung 8 geladen. Mit dem Pluspol der Spei­ cherkapazität 6 ist der Kollektor eines Halbleiterschalt­ elementes 9a verbunden, wobei es sich bei dem Haltleiter­ schaltelement beispielsweise um einen bipolaren Transistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder einen Metalloxidfeldeffekt­ transistor (MOSFET) oder ähnlich wirkendes Element handelt. Derartige Halbleiterschaltelemente weisen herstellungs­ bedingt auch die Funktion einer zwischen Emitter und Kollektor befindlichen Diode auf, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist.
In der Verbindungsleitung zwischen dem Emitter des Halb­ leiterschaltelementes 9a und der Lasereinheit 1 befindet sich eine Sicherung 11a und eine Spule 12a. Zwischen der Spule 12a und der Lasereinheit 1 verzweigt sich die Leitung in zwei parallele Stränge, nämlich über eine Diode 13a zur Blitzlampe 3 und eine Diode 14a zur Blitzlampe 2. Zum Er­ zeugen eines Ionisierungsstromes für die Blitzlampen 2, 3 ist eine Simmer-Stromquelle 15 vorgesehen, die im Bereich von beispielsweise 100 mA bis 500 mA einstellbar ist und über ein Relais 16a abwechselnd mit den Blitzlampen 2 bzw. 3 verbindbar ist. Auf diese Weise wird stets eine der Blitzlampen 2, 3 in ionisiertem Zustand gehalten, wobei die hierfür erforderliche Spannung zwischen 80 V und 250 V be­ tragen kann und beispielsweise 120 V beträgt. Die Dioden 13a und 14a verhindern, daß die Speicherkapazität 6 mittels der Simmerstromquelle 15 geladen wird
Eine Steuereinheit 17, die vorzugsweise einen Mikropro­ zessor enthält, erzeugt einerseits ein analoges Signal, das über eine Verbindungsleitung 21 der Hochspannungs-Gleich­ stromquelle 8 zugeführt wird. Andererseits erzeugt die Steuereinrichtung 17 ein digitales Signal, das über eine Verbindungsleitung 22 dem Steueranschluß (Gate) des Halb­ leiterschaltelementes 9a zugeleitet wird. Als Eingangs­ parameter der Steuereinrichtung 17 dienen einerseits ein von dem Benutzer über den Eingang 20 vorgegebenes Signal sowie ein am Ausgang C der Energiemeßvorrichtung 5 er­ zeugtes Signal, das über eine Verbindungsleitung 25 der Steuereinrichtung 17 zugeführt wird. Wie in Fig. 1 darge­ stellt, ist eine Rückkopplung von der Steuereinrichtung 17 zu der Energiemeßvorrichtung 5 über die Verbindungsleitung 26 vorgesehen.
Als Sicherheitsmaßnahmen gegen Überlastung, d. h. zu große und zu lang anhaltende Entladeströme der Speicherkapazität 6, was eine zu hohe Pumpenenergie in der Lasereinheit 1 zur Folge hätte, sind eine Diode 18 und ein Thyristor 19a vor­ gesehen. Die Diode 18 ist mit ihrer Anode an den Minuspol und mit ihrer Kathode an den Emitter des Halbleiterschalt­ elementes 9a geschaltet. Diese Diode 18 ist vorgesehen, um einen Strompfad für den durch die Spule 12 und parasitische Induktivitäten aufrechterhaltenen Strom während des Schal­ tens in den Sperrzustand des Halbleiterschaltelementes 9a zu schaffen. Die Diode 18 schützt somit das Halbleiter­ schaltelement 9a vor Zerstörung. Die Anode des Thyristors 19a ist mit der Leitung zwischen der Sicherung 11a und der Spule 12a verbunden, während die Kathode an dem Minuspol liegt. Die Zündung des Thyristors 19a erfolgt bei einem entsprechenden Signal am Ausgang B der Energiemeßvor­ richtung 5, wobei dieses Signal über eine Leitung 24 der Zündelektrode des Thyristors 19a zugeführt wird. Mit einer gestrichelten Linie ist eine Leitung 23 angedeutet, die von einem Ausgang A der Energiemeßvorrichtung 5 zu dem Steuer­ anschluß des Halbleiterschaltelementes 9a führt, wobei das am Ausgang A erzeugte Signal ein digitales Signal ist.
Die Funktion der in Fig. 1 gezeigten Schaltung ist nach­ folgend erläutert. Vom Benutzer werden die gewünschten Pa­ rameter, nämlich Impulsenergie, Pulsdauer und Pulsfrequenz der Steuerungseinrichtung 17 eingegeben. In der Steuerein­ richtung 17 wird auf der Grundlage dieser Parameter und unter Berücksichtigung der Lasercharakterstik die benötigte Spannung der Speicherkapazität 6 berechnet. Die Steuerein­ richtung 17 generiert ein Steuersignal in analoger oder di­ gitaler Form, das über die Verbindungsleitung 21 der Hoch­ spannungs-Gleichstromquelle 8 zugeführt wird, welche die Speicherkapazität 6 lädt. Gleichzeitig wird ein Steuer­ signal mittels der Verbindungsleitung 26 der Energiemeßvor­ richtung 5 zugeführt, wobei es sich ebenfalls um ein ana­ loges oder digitales Signal handeln kann, so daß in der Energiemeßvorrichtung 5 ein vorgegebener Wert für die Ener­ gie eines einzelnen Laserimpulses vorhanden ist. Die Steuereinrichtung 17 generiert ein Steuersignal, das durch die Verbindungsleitung 22 dem Gateanschluß des Halbleiter­ schaltelementes 9a zugeführt wird, woraufhin dieses Halb­ leiterschaltelement in den leitenden Zustand geschaltet wird, und zwar für die Dauer der gewünschten Impulslänge. Die resultierende Energie des Laserimpulses wird in Echt­ zeit in der Energiemeßvorrichtung 5 gemessen und der ent­ sprechende Wert gespeichert. Erst nach Beendigung des La­ serimpulses wird der gemessene Wert durch die Verbindungs­ leitung 25 der Steuereinrichtung 17 zugeführt und einge­ lesen, um auf dessen Grundlage einen neuen lediglich ange­ paßten Wert der Impulsdauer oder Spannung zu berechnen, da­ mit eine Abweichung des vorgegebenen Wertes zu dem ge­ messenen Wert kompensiert werden kann. Unter normalen Be­ triebsbedingungen greift die Energiemeßvorrichtung 5 nicht unmittelbar auf die Ansteuerung des Halbleiterschalt­ elementes 9a ein. Nur bei einer wesentlichen Überschreitung beim Vergleich des vorgegebenen Signals mit der tatsächlich gemessenen Energie, beispielsweise beim Zweifachen des Vor­ gabewertes, greift die Energiemeßvorrichtung 5 ein, indem sie den Thyristor 19a zündet.
Im leitenden Zustand des Halbleiterschaltelementes fließt ein Entladestrom aus der Speicherkapazität 6 durch die Spule 12a und die Diode 13a zu der Blitzlampe 3, die auf­ grund der Kontaktstellung des Relais 16 im ionisierten Zu­ stand ist. Dieser Entladestrom, der durch die Blitzlampe 3 fließt, pumpt Energie in Form von Licht auf den Festkörper­ laser in der Lasereinheit 1. Der erzeugte Laserstrahl wird einem Laserhandstück 4 zugeführt, wobei in der Energiemeß­ vorrichtung 5 die jeweilige Energie, nämlich das Produkt aus Leistung und Zeit, gemessen wird. Aufgrund des am Aus­ gang C erzeugten Signals, das der Steuereinrichtung 17 zu­ geführt wird, wird die Länge des Impulses bestimmt und ein entsprechendes Signal an den Steueranschluß des Halbleiter­ schaltelementes 9a gegeben, wodurch der Impuls beendet wird. Wie durch die optional angedeutete Leitung 23 deut­ lich wird, kann selbstverständlich auch ein am Ausgang A anstehendes Signal unmittelbar dem Halbleiterschaltelement 9a zugeführt werden und den Impuls beenden. Nach einem Impuls und entsprechendem Entladestrom aus der Speicher­ kapazität 6 zu einer der Blitzlampen 2 oder 3 schaltet das Relais 16a den Kontakt um, so daß an die andere Blitzlampe 2 bzw. 3 die Ionisierungsspannung angelegt wird. Aufgrund der Ionisierung wird dann beim nächsten Impuls diese Blitz­ lampe vom Entladestrom der Speicherkapazität 6 durch­ flossen, jedoch nicht die andere Blitzlampe, die mangels Ionisierung zu diesem Zeitpunkt nicht im leitfähigen Zu­ stand ist.
Mit der beschriebenen Vorrichtung lassen sich Impulse er­ zeugen, welche die gleiche Energie, aber variable Impulslängen haben. Bei konstanter Momentanleistung - diese liegt vor, wenn der Spannungsimpuls in der Blitzlampe eine Recht­ eckform aufweist - ist die Energie des Laserpulses das Pro­ dukt aus dieser Momentanleistung und der Zeitdauer des Impulses. Dieser Zusammenhang kann anhand des in Fig. 2 dargestellten Beispiels wie folgt erläutert werden, wobei davon ausgegangen wird, daß rechteckige Impulse erzeugt werden, wie dies mit der in Fig. 1 dargestellten Schaltung möglich ist. In Fig. 2 ist die Momentanleistung über der Impulszeit aufgetragen. Es ergibt sich daraus, daß die Energie von 1 J konstant sein kann, auch wenn die Momentan­ leistung des Lasers äußerst unterschiedlich ist und bei­ spielsweise um mehrere Zehnerpotenzen variieren kann, wie dies aus folgender Beispielsrechnung hervorgeht:
Die Fig. 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Schal­ tung, wobei nachfolgend lediglich auf die Unterschiede bei­ der Ausführungen eingegangen werden soll. Im Ausführungs­ beispiel der Fig. 3 ist ein Halbleiterschaltelement 9b zwi­ schen dem Minuspol der Speicherkapazität 6 und den Minus­ polen der Blitzlampen 2, 3 geschaltet. Dabei ist der Kollektoranschluß des Halbleiterschaltelementes 9b über eine Sicherung 11b und eine Spule 12b jeweils mit der Kathode zweier parallel geschalteter Dioden 13b, 14b verbunden, wobei diese Dioden 13b, 14b jeweils einer der Blitzlampen 2, 3 zugeordnet sind. Außerdem zeigt Fig. 3 die Möglichkeit, ein Relais 16b zwischen den Minuspol der Simmer-Stromquelle 15 und die Blitzlampen 2, 3 zu schalten. Darüber hinaus ist es auch möglich, einen Thyristor 19b mit dessen Anode an den Pluspol der Hochspannungs-Gleichstrom­ quelle 8 und Kathode an die Verbindung zwischen der Spule 12b und den Dioden 13b, 14b zu schalten. Die Zündung des Thyristors 19b erfolgt ebenso wie in dem Ausführungsbei­ spiel der Fig. 1 bei einem entsprechenden Signal am Ausgang B der Energiemeßvorrichtung 5, wobei dieses Signal über die Leitung 24 der Zündelektrode des Thyristors 19b zugeführt wird.
Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere zum Ein­ satz in der Humanchirurgie, insbesondere zur Tiefenkoagu­ lation, Bakterienreduktion und endoskopischen Chirurgie.

Claims (15)

1. Verfahren zum Betrieb eines Lasers mit einem Laserhand­ stück, insbesondere für die Humanchirurgie, wobei eine Steuereinrichtung (17) in Abhängigkeit eines Signals über den Bedarf des Laserstrahls ein Halbleiterschalt­ element (9a, 9b) ansteuert, um aus einer Kondensator­ anordnung (6) einen Entladestrom einer Blitzlampe (2, 3) eines Festkörperlasers (1) zuzuführen und der Steuereinrichtung (17) ein von einer Meßvorrichtung (5) in Abhängigkeit des Laserstrahls zwischen Festkör­ perlaser (1) und Laserhandstück (4) erzeugtes Signal zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (5) die Energie des Laserstrahls in Echtzeit derart erfaßt, daß die Energie des jeweiligen Laserimpulses als Produkt aus der Momentanleistung und der Zeitdauer des Impulses bestimmt wird und dementsprechend ein Signal erzeugt wird, in dessen Abhängigkeit das Halbleiterelement (9a, 9b) in den sperrenden Zustand geschaltet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Energie des Laser­ strahls repräsentierende Signal der Meßvorrichtung (5) ein digitales Signal ist, das einem Steueranschluß des Halbleiterschaltelementes (9a, 9b) unmittelbar zuge­ führt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Halbleiter­ schaltelement (9a, 9b) durchgesteuerte Entladestrom der Kondensatoranordnung (6) durch eine Spule (12a, 12b) und über eine Diode (13a, 13b, 14a, 14b) der Blitzlampe (2, 3) zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinanderfolgenden Impulse des vom Halbleiterschaltelement (9a, 9b) ge­ steuerten Entladestroms abwechselnd einer von zwei Blitzlampen (2, 3) zugeführt wird.
5. Vorrichtung zum Betrieb eines Lasers (1) mit einem La­ serhandstück (4), insbesondere für die Humanchirurgie, mit mindestens einem Festkörperlaser und einer zuge­ hörigen Blitzlampe (2, 3) sowie einer Kondensator­ anordnung (6) zur Bereitstellung einer Hochspannungs­ energie für die Blitzlampen (2, 3) und einem von einer Steuereinrichtung (17) steuerbaren Halbleiterschalt­ element (9a, 9b) zwischen der Kondensatoranordnung (6) und der Blitzlampe (2, 3), einer eine Hochspannung lie­ fernden Gleichstromquelle (8) sowie einer Meßvor­ richtung (5) zwischen dem Festkörperlaser (1) und dem Laserhandstück (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (5) eine mit der Steuereinrichtung (17) über eine Verbindungs­ leitung (25) gekoppelte Energiemeßvorrichtung (5) ist, der den vom Festkörper (1) erzeugten Laserstrahl bezüglich seiner Momentanleistung in Echtzeit erfaßt und Mittel zur Bestimmung des Produktes aus der Momentanleistung und der Zeitdauer des Impulses umfaßt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiemeßvorrichtung (5) einen Ausgang (A) für ein digitales Signal umfaßt und dieser Ausgang (A) mit einem Steueranschluß des Halbleiterschaltelementes (9a, 9b) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Emitter des Halbleiterschaltelementes (9a) und einem Pluspol der Blitzlampe (2, 3) eine Spule (12a) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Minuspol der Blitzlampe (2, 3) und dem Kollektor des Halbleiter­ elementes (9b) eine Spule (12b) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Simmer-Stromquelle (15) vorgesehen ist, die an die Blitzlampe (2, 3) schaltbar ist und diese durch Schalten des Entlade­ stromes in einem inonisierten Zustand hält.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Blitzlampen (2, 3) in parallelen Leitungszweigen vorgesehen sind, die über ein Relais (16) wechselweise mit der Simmer-Stromquelle (15) verbindbar sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Leistungs­ zweige eine Diode (13a, 13b, 14a, 14b) vorgesehen ist, die in einem von dem Halbleiterschaltelement (9a, 9b) durchgeschalteten Entladestrom zur jeweiligen Blitz­ lampe (2, 3) durchläßt und in Gegenrichtung sperrt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Emitteran­ schluß des Halbleiterschaltelementes (9a) und dem Minuspol der Hochspannungs-Gleichstromversorgung (8) oder zwischen dem Kollektoranschluß des Halbleiter­ schaltelementes (9b) und dem Pluspol der Hochspannungs- Gleichstromversorgung (8) eine Diode (18) angeordnet ist, wobei die Anode mit dem Minuspol und die Kathode mit dem Pluspol verbunden ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Emitter­ anschluß des Halbleiterschaltelementes (9a) und die Spule (12a) oder zwischen den Kollektoranschluß des Halbleiterschaltelementes (9b) und die Spule (12b) eine Sicherung (11a, 11b) geschaltet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß an die Verbindung zwischen Sicherung (11a, 11b) und Spule (12a, 12b) ein Thyristor (19a) angeschlossen ist, dessen Anode mit dem Pluspol und Kathode mit dem Minuspol der Spannungs- bzw. Gleichstromversorgung (8) verbunden ist, und daß die Zündelektrode mit einem Signalausgang (B) der Energie­ meßvorrichtung (5) verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß an die Verbindung zwischen Spule (12a, 12b) und der Blitzlampe (2, 3) ein Thyristor (19b) angeschlossen ist, dessen Anode mit dem Pluspol und Kathode mit dem Minuspol der Spannungs- bzw. Gleichstromversorgung (8) verbunden ist, und daß die Zündelektrode mit einem Signalausgang (B) der Energiemeßvorrichtung (5) verbunden ist.
DE19840751A 1998-09-08 1998-09-08 Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Lasers Expired - Lifetime DE19840751C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19840751A DE19840751C2 (de) 1998-09-08 1998-09-08 Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Lasers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19840751A DE19840751C2 (de) 1998-09-08 1998-09-08 Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Lasers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19840751A1 DE19840751A1 (de) 2000-03-09
DE19840751C2 true DE19840751C2 (de) 2003-07-03

Family

ID=7880061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19840751A Expired - Lifetime DE19840751C2 (de) 1998-09-08 1998-09-08 Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Lasers

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19840751C2 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2929663A1 (de) * 1978-08-28 1980-03-13 Gte Sylvania Inc Schaltung zum betrieb mehrerer blitzlampen an gleichstrom
US5243615A (en) * 1991-11-20 1993-09-07 Laserscope High-powered intracavity non-linear optic laser
US5255277A (en) * 1991-09-30 1993-10-19 Whittaker Ordnance, Inc. Electronic pulse width controller for flashlamp pumped lasers
EP0682389A2 (de) * 1994-05-10 1995-11-15 Premier Laser Systems, Inc. Laser mit hoher Wiederholfrequenz für den mittleren Infrarotbereich

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2929663A1 (de) * 1978-08-28 1980-03-13 Gte Sylvania Inc Schaltung zum betrieb mehrerer blitzlampen an gleichstrom
US5255277A (en) * 1991-09-30 1993-10-19 Whittaker Ordnance, Inc. Electronic pulse width controller for flashlamp pumped lasers
US5243615A (en) * 1991-11-20 1993-09-07 Laserscope High-powered intracavity non-linear optic laser
EP0682389A2 (de) * 1994-05-10 1995-11-15 Premier Laser Systems, Inc. Laser mit hoher Wiederholfrequenz für den mittleren Infrarotbereich

Also Published As

Publication number Publication date
DE19840751A1 (de) 2000-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60314184T2 (de) Elektrochirurgischer generator
DE4438463C1 (de) Verfahren und Schaltung zur bipolaren pulsförmigen Energieeinspeisung in Niederdruckplasmen
DE4412518C2 (de) Schaltungsanordnung zum Zünden und Betreiben einer Hochdruck-Entladungslampe
EP2026376B1 (de) Elektrische Versorgungseinheit für Plasmaanlagen
EP1517757B1 (de) Schaltkreis für eine elektromagnetische quelle zur erzeugung akustischer wellen
EP2174338B1 (de) Verfahren zum betrieb einer plasmaversorgungseinrichtung und plasmaversorgungseinrichtung
DE3639256C2 (de)
DE69224420T2 (de) Verfahren zum Speisen von Leistung in ein ophthalmisches Gaslasersystem
DE10015244C2 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zur pulsförmigen Energieeinspeisung in Magnetronentladungen
EP1593143A2 (de) Leistungszufuhrregeleinheit
DE4438978A1 (de) Elektrochirurgiegerät und Verfahren zu dessen Betrieb
DE2140832A1 (de) Verfahren und vorrichtung fuer die elektrische hochfrequenzchirurgie
EP0329988B1 (de) Hochfrequenz-Leistungsgenerator
DE102004025597A1 (de) Verfahren und Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur (PFC)
EP0740492A2 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Starten und Betreiben einer Entladungslampe
DE10138936A1 (de) Einschalteinrichtung für eine Gasentladungslampe
DE10201852A1 (de) Entladungslampen-Beleuchtungseinrichtung
DE3708071A1 (de) Energieversorgungsvorrichtung, insbesondere fuer eine gasentlandungsvorrichtung
DE102005045569A1 (de) Ladevorrichtung für einen Ladekondensator, insbesondere zur Speisung von Entladungslampen
EP1148768A2 (de) Stabilisierung des Betriebs von Gasentladungslampen
DE1924279C3 (de) Zweipolige Thyristor-Schaltvorrichtung für Wechselstromkreise
DE19840751C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Lasers
DE4330805C2 (de) Wechselstromquelle für Lichtbogenschweißprozesse
EP1476003A2 (de) Betriebsgerät und Verfahren zum Betreiben von Gasentladungslampen
EP2484183B1 (de) Elektronisches vorschaltgerät und verfahren zum betreiben mindestens einer entladungslampe

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: MEDYS MEDICAL & DENTAL SYSTEMS DISTRIBUTION GMBH,

Owner name: FOTONA D.D., LJUBLJANA, SI

8304 Grant after examination procedure
8364 No opposition during term of opposition
R071 Expiry of right