ES2407672T3 - Dispositivos de tratamiento inducidos electromagnéticamente - Google Patents

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Abstract

Un dispositivo de tratamiento (110) que comprende una fuente de excitación de energía electromagnética parafacilitar la realización de un procedimiento sobre un objetivo, que comprende: (a) una punta de corte o de tratamiento; (b) uno o más transmisores de luz; (c) un manguito (138) que tiene guías de ondas ópticos (118) que rodean la punta de corte o de tratamiento, y quepueden transmitir la luz emitida desde los uno o más transmisores de luz en una dirección que corresponde a la dela energía electromagnética dirigida por la punta de corte o de tratamiento desde la salida alejada distalmente deldispositivo de tratamiento (110) y en un volumen dispuesto distalmente del dispositivo de tratamiento (110) parailuminar la superficie objetivo; (d) al menos tres salidas (116) de fluidos dispuestas dentro del manguito (138), apuntadas alejándose del dispositivode tratamiento (110) hacia el volumen, y configuradas para propagar el fluido alejándose distalmente del dispositivode tratamiento (110) en la dirección del volumen para disponer de esta manera el fluido que se propaga en laenergía electromagnética, dentro del volumen, cuando la energía electromagnética es dirigida distalmenteseparándose del dispositivo de tratamiento en el volumen.

Description

Dispositivos de tratamiento inducidos electromagnéticamente.
Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención
La presente invención se refiere en general a dispositivos de tratamiento y, más en particular, a dispositivos que utilizan energía electromagnética y que pueden cortar, realizar ablación o tratar de otra manera una superficie objetivo médica, dental, industrial, o de otro tipo.
2. Descripción de la técnica relacionada
Han existido en la técnica anterior dispositivos de tratamiento que utilizan la energía electromagnética de alguna manera para tratar una superficie objetivo. Por ejemplo, taladros mecánicos y cortadores ópticos, utilizando ambos energía electromagnética de alguna manera, son bien conocidos en entornos médicos, dentales, e industriales para el tratamiento de superficies objetivo. Por ejemplo, los cortadores ópticos dentales pueden emplear una fuente de energía electromagnética, tal como una fuente de láser, con un sistema de fibra óptica que está conectado a la fuente de láser y que está configurado para dirigir la radiación desde el láser a través de una o más fibras ópticas, a una superficie del diente que debe ser cortada.
La patente norteamericana U.S. 6.231.567 B1 desvela un dispositivo para el tratamiento de un tejido por la interacción de la energía electromagnética con partículas de fluido, que comprende una punta de tratamiento y una pluralidad de salidas de fluido.
Sumario de la invención
Un dispositivo de tratamiento inducido electromagnéticamente incluye un miembro de cuerpo que tiene un extremo distal, una guía óptica que se extiende desde el extremo distal del miembro de cuerpo, y al menos tres boquillas posicionadas alrededor de la guía óptica para proporcionar un volumen de partículas de fluido atomizadas en la proximidad del extremo distal de la guía óptica. El dispositivo de tratamiento también puede incluir una cámara de mezcla situada proximalmente con respecto a las boquillas.
Otro dispositivo de tratamiento inducido electromagnéticamente incluye un miembro de cuerpo que tiene un extremo distal y al menos tres boquillas situadas en el extremo distal. Esta realización no tiene necesariamente una guía óptica que se extiende desde el extremo distal del miembro de cuerpo. Las al menos tres boquillas son efectivas para proporcionar un volumen de partículas atomizadas de fluido espaciadas separándose del extremo distal del miembro de cuerpo. El dispositivo de tratamiento inducido electromagnéticamente incluye una salida de energía para dirigir la energía hacia el volumen de partículas atomizadas de fluido. Este dispositivo de tratamiento también puede incluir una cámara de mezcla situada proximalmente a las boquillas.
Cualquier característica o combinación de características descritas en la presente memoria descriptiva están incluidas dentro del alcance de la presente invención siempre que las características incluidas en cualquiera de dichas combinaciones no sean mutuamente inconsistentes, como será evidente a partir del contexto, de esta memoria descriptiva, y del conocimiento de un experto en la técnica. Para los propósitos de resumir la presente invención, ciertos aspectos, ventajas y características novedosas de la presente invención se han descrito en la presente memoria descriptiva. Por supuesto, se debe entender que no necesariamente todos estos aspectos, ventajas o características serán incorporados en cualquier realización particular de la presente invención. Otras ventajas y aspectos adicionales de la presente invención son evidentes en la descripción detallada que sigue.
La invención es como se define por el conjunto de reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1A es una ilustración de un cortador óptico que tiene menos de tres boquillas con una primera intensidad.
La figura 1B es una ilustración del cortador óptico de la figura 1A con una segunda intensidad.
La figura 2A es una ilustración de un dispositivo de tratamiento óptico que tiene tres boquillas que están emitiendo partículas de fluido atomizadas con una primera intensidad.
La figura 2B es una ilustración del dispositivo de tratamiento óptico de la figura 2A que está emitiendo partículas de fluido atomizadas con una segunda intensidad.
La figura 2C es una ilustración del dispositivo de tratamiento óptico de la figura 2A que está emitiendo partículas del fluido atomizadas con una tercera intensidad.
La figura 3 es una vista en sección transversal de un dispositivo de tratamiento óptico que tiene tres boquillas.
La figura 4 es una vista en perspectiva del dispositivo de tratamiento óptico de la figura 3.
La figura 5 es una vista en sección transversal, tomada por la línea 5 - 5' del dispositivo de tratamiento óptico de la figura 4. La vista en sección transversal corresponde a la de la figura 3 pero sin la punta de corte o de tratamiento y la férula.
Descripción detallada de las realizaciones ilustradas
Se hará referencia a continuación en detalle a ciertas realizaciones de la invención, cuyos ejemplos se ilustran en los dibujos que se acompañan. Siempre que sea posible, se utilizarán los mismos o similares números de referencia en los dibujos y en la descripción para referirse a las mismas o similares partes. Se debe hacer notar que los dibujos están en forma simplificada y no están a escala precisa. En referencia a la descripción de la presente memoria descriptiva, solamente por razones de conveniencia y claridad, los términos de dirección, tales como, superior, fondo, izquierda, derecha, arriba, abajo, sobre, por encima, por debajo, debajo de, detrás y delante, se utilizan con respecto a los dibujos que se acompañan. No se debe interpretar que tales términos de dirección limitan el alcance de la invención de ninguna manera.
Aunque la descripción en la presente memoria descriptiva se refiere a ciertas realizaciones ilustradas, se debe entender que estas realizaciones se presentan a modo de ejemplo y no a modo de limitación. La intención de la descripción detallada que sigue, aunque se explican realizaciones ejemplares, se debe interpretar que cubren todas las modificaciones, alternativas y equivalentes de las realizaciones que puedan encontrarse dentro del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Haciendo referencia más en particular a los dibujos, las figuras 1A y 1B ilustran cortadores inducidos electromagnéticamente que tienen menos de tres boquillas situadas en la proximidad de una guía óptica.
De acuerdo con la descripción de la presente memoria descriptiva, las figuras 2A - 2C muestran una realización ejemplar de un dispositivo de tratamiento 10 inducido electromagnéticamente de la presente invención que está adaptado para facilitar la ejecución de un procedimiento. El dispositivo de tratamiento 10 utiliza energía electromagnética y puede estar adaptado para cortar, realizar la ablación o tratar de otro modo una superficie objetivo médica, dental, industrial, o de otro tipo. El dispositivo de tratamiento 10 se muestra comprendiendo un cuerpo 11, tal como un cuerpo de sujeción manual, que tiene un extremo distal 12. El extremo distal 12 del cuerpo 11 incluye una fibra de corte o de tratamiento, tal como una guía óptica de fibra 14, y al menos tres boquillas 16. La guía óptica de fibra 14 está acoplada típicamente a una fuente de energía láser de manera que la energía puede ser emitida desde el extremo distal de la guía óptica de fibra 14. El dispositivo de tratamiento 10 incluye típicamente un tubo de aire (es decir, un tubo para el suministro de una composición gaseosa) y / o un tubo de líquido (es decir, un tubo para el suministro de fluido y / o líquido) que, en una realización ilustrada proporcionan aire y líquido a las boquillas 16. El dispositivo de tratamiento 10 puede incluir uno o más tubos de aire o tubos de líquido en cualquier combinación. Las boquillas 16 están posicionadas en el dispositivo de tratamiento para dirigir una mezcla de gas (por ejemplo, aire) y de fluido (por ejemplo, líquido) separándose del extremo distal 12. En la realización ilustrada, las boquillas 16 están posicionadas para dirigir la mezcla de aire y líquido hacia un extremo distal de la guía óptica de fibra 14.
El tubo de líquido puede estar configurado para pasar cualquier fluido o líquido adecuado, tal como agua o, por ejemplo, otros líquidos a base de agua, hacia las boquillas 16. En ciertas realizaciones, los fluidos pueden estar condicionados tal como se describe en las patentes norteamericanas números. 5.785.521, 6.350.123 y 6.561.803 y la solicitud provisional norteamericana presentada el 19 de enero de 2005 y titulada SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO DE FLUIDO.
La mezcla de aire y líquido a continuación puede interactuar, por ejemplo, con la energía láser emitida desde la guía óptica de fibra 14 para crear una zona de interacción 18. Ejemplos de dispositivos de tratamiento y componentes adicionales que se pueden usar de acuerdo con la divulgación en la presente memoria descriptiva incluyen a los identificados en la patente norteamericana número 5.741.247, la patente norteamericana número. 6.254.597, la solicitud norteamericana presentada el 10 de enero de 2005 y titulada DISTRIBUCIONES DE ENERGÍA ELECTROMAGNÉTICA PARA EL CORTE DISRUPTIVO INDUCIDO ELECTROMAGNÉTICAMENTE.
Como se muestra en la figura 2A, el dispositivo de tratamiento 10 incluye al menos tres salidas de fluido, que en la realización ilustrada comprenden tres boquillas 16. En realizaciones adicionales, el dispositivo de tratamiento 10 puede incluir más de tres boquillas. Las boquillas 16 se ilustran situadas alrededor de la guía óptica 14. Cuando se proporcionan más de tres boquillas, las boquillas pueden estar dispuestas en una configuración sustancialmente circular para rodear la guía óptica 14. En ciertas realizaciones, las boquillas se pueden proporcionar como un anillo de boquillas que rodea sustancialmente la guía óptica. En una realización que tiene un anillo de boquillas, una sola boquilla, o una pluralidad de boquillas en forma de arco, eluden la guía óptica. 14. En la realización de la figura 2, las boquillas 16 pueden estar espaciadas uniformemente alrededor de la guía óptica 14, por ejemplo, con unas separaciones de cero, ciento veinte, y doscientos cuarenta grados, o pueden estar espaciadas a intervalos irregulares. En ciertas realizaciones, cada boquilla puede estar espaciada de otra boquilla una distancia de aproximadamente 5 Mm. Las boquillas pueden estar situadas (por ejemplo, a ras) en una superficie del extremo distal del dispositivo de tratamiento óptico, o pueden extenderse separándose de la superficie del extremo distal del dispositivo de tratamiento óptico. En ciertas realizaciones de los dispositivos de tratamiento que tienen un anillo de boquillas, la boquilla o boquillas pueden estar situadas dentro del cuerpo y el anillo puede estar situado en la superficie del extremo distal del dispositivo de tratamiento óptico. Proporcionar tres o más boquillas en el dispositivo de tratamiento 10 puede ser efectivo para crear una pulverización más fina de las partículas (por ejemplo, una atomización mayor o mejor de las partículas) en relación con los cortadores que tienen menos de tres boquillas.
Las boquillas 16 o el anillo de boquillas están posicionadas en el dispositivo de tratamiento 10 para proporcionar, en la realización ilustrada, una niebla o pulverización de, por ejemplo, las partículas atomizadas del fluido alrededor de la guía óptica 14. Las boquillas son típicamente de tamaño relativamente pequeño. En realizaciones ejemplares, las boquillas tienen un diámetro de salida entre aproximadamente 100 micrómetros y aproximadamente 500 micrómetros. En una realización ejemplar, las boquillas 16 están dispuestas en ángulos de manera que los ejes primarios de aire y líquido expulsados de las boquillas se cruzan a una distancia de aproximadamente 5 mm de las boquillas o, en una realización alternativa, a la misma o a una distancia menor desde el extremo distal de la guía óptica 14. En una realización ejemplar, la energía emitida desde la guía óptica 14 interactúa con las partículas atomizadas de fluido para hacer que al menos una porción de las partículas se expandan. La expansión de las partículas puede ser efectiva para impartir fuerzas de corte y / o de ablación sobre una superficie objetivo.
En ciertas realizaciones, el aire puede ser dirigido a las boquillas 16 a una presión que varía desde aproximadamente 0,34 atm (5 libras por pulgada cuadrada (psi)) a aproximadamente 4,082 atm (60 psi). El aire puede ser dirigido a las boquillas 16 con un caudal que varía de aproximadamente 0,5 litros / minuto a aproximadamente 20 litros / minuto. Sin embargo, en al menos una realización, el aire puede tener un caudal de aproximadamente 0,001 litros / minuto.
En ciertas realizaciones, el líquido puede ser dirigido a las boquillas a una presión que oscila de aproximadamente 0,34 atm (5 psi) a aproximadamente 4,082 atm (60 psi) y un caudal de aproximadamente 2 ml/minuto a aproximadamente 100 ml/minuto. En al menos una realización, el líquido fluye con un caudal de alrededor de 0,001 ml/minuto. En un ejemplo de realización, el líquido comprende agua.
Como ejemplo, un dispositivo de tratamiento de acuerdo con la descripción de la presente memoria descriptiva incluye un tubo de flujo de aire que contiene aire que fluye a aproximadamente 2 l/minuto a una presión de aproximadamente 1,36 atm (20 psi) y un tubo de flujo de líquido (por ejemplo, agua) que contiene agua que fluye a aproximadamente 40 ml/minuto a una presión de aproximadamente 1,36 atm (20 psi).
El dispositivo de tratamiento también puede estar provisto de una cámara de mezcla, que puede estar situada aguas arriba o proximal a las boquillas 16. La cámara puede ser efectiva para promover la mezcla de aire y de líquido antes de que se emita desde las boquillas 16. Al proporcionar una cámara de mezcla, es posible obtener el corte deseado de una superficie objetivo con poco aire o gas. Por ejemplo, como se muestra en las figuras 2A - 2C, se puede obtener una cantidad deseada de corte con una mezcla de aproximadamente el 5 -15% de aire con aproximadamente 50% de agua. Más en particular, en los ejemplos ilustrados, los cortadores de las figuras 2A - 2C utilizan mezclas de 15% de aire con 50% de agua, 10% de aire con 50% de agua, y 5% de aire con 50% de agua, respectivamente. En comparación, los cortadores que se muestran en las figuras 1A y 1B utilizan una mezcla de 65% de aire con 55% de agua, o 90% de aire con 75% de agua.
En una realización, un caudal de agua a través de la tubería de líquido del dispositivo de tratamiento 10 puede ser de aproximadamente 84 ml / minuto (por ejemplo, 100%), y un caudal de aire a través de la tubería de gas del dispositivo de tratamiento puede ser de 13 litros / minuto (por ejemplo, 100%). De esta manera, los valores que se muestran en las figuras 2A - 2C pueden ser entendidos con referencia a tales caudales. Los efectos de corte pueden ser sustancialmente lineales desde 0% a aproximadamente 100% para cada una de las tuberías de gas y líquido. Como se muestra en los dibujos que se acompañan, el dispositivo de tratamiento 10 que se muestra en las figuras 2A - 2C puede obtener un efecto de corte deseado utilizando menos aire con relación al cortador que se muestra en las figuras 1A y 1B.
El extremo distal 12 del dispositivo de tratamiento puede estar provisto como una porción retráctil que está configurada para ser retraída en el interior y desplazada del cuerpo 11 del dispositivo de tratamiento. El extremo distal 12 puede tener una superficie primera o superior 20 y una superficie opuesta segunda o inferior 22. Las boquillas 16 y la guía óptica 14 se pueden proporcionar, por ejemplo, en la segunda superficie 22. La primera y la segunda superficies pueden estar conectadas por una pared lateral 24 que es, por ejemplo, sustancialmente recta en una región proximal y curvada en un extremo distal. En una realización, las boquillas se pueden proporcionar sobre un elemento de disco rotatorio que es efectivo para hacer girar las boquillas alrededor de la guía óptica para generar diferentes efectos de corte con relación a una orientación del dispositivo de tratamiento 10.
Una energía intensa es emitida desde la guía óptica de fibra. Esta energía intensa se puede generar a partir de una fuente coherente, tal como un láser, o cualquier otro tipo de fuente radiante de energía electromagnética y / o fuente de excitación. En la realización ilustrada que comprende un láser, se puede utilizar una lámpara de destellos para estimular una barra de láser para generar de esta manera la radiación óptica coherente. Sin embargo, también son contemplados otros medios por la presente invención. Por ejemplo, se pueden usar diodos en lugar de lámparas de destellos con la fuente de excitación. El uso de diodos para generar la amplificación de luz por emisión estimulada se explica en el libro Ingeniería Láser de Estado Sólido, Cuarta Edición Revisada y Actualizada Extensamente, por Walter Koechner, publicado en 1996, cuyo contenido se incorpora expresamente en la presente memoria descriptiva por referencia.
En una realización ilustrada, el láser comprende un láser de estado sólido de erbio, cromo, itrio, escandio, granate de galio (Er, Cr.YSGG), que genera energía electromagnética que tiene una longitud de onda en un rango de 2,70 a 2,80 micrómetros, o bien un láser de estado sólido de erbio, itrio, granate de aluminio (Er:YAG), que genera energía electromagnética que tiene una longitud de onda de 2,94 micrómetros. Como es realizado actualmente, el láser de estado sólido Er, Cr.YSGG puede tener una longitud de onda de aproximadamente 2,78 micrómetros y el láser de estado sólido Er:YAG puede tener una longitud de onda de aproximadamente 2,94 micrómetros.
Aunque el fluido emitido desde las boquillas 16 puede ser de base acuosa, otros fluidos pueden ser utilizados y las longitudes de onda apropiadas de la fuente de energía electromagnética pueden ser seleccionadas para permitir, en algunas realizaciones, una alta absorción por el fluido. Otro sistema láser posible puede incluir un láser de estado sólido de cromo, tulio, erbio, itrio, granate de aluminio (CTE:YAG), que genera energía electromagnética que tiene una longitud de onda de 2,69 micrómetros. El fluido real utilizado puede variar, siempre y cuando coincida correctamente (lo que significa que sea altamente absorbido, en una realización ejemplar) con la longitud de onda de la fuente de energía electromagnética seleccionada (por ejemplo, láser).
Cuando se utilizan partículas atomizadas de fluido, las fuerzas de corte pueden ser impartidas cuando las partículas absorben energía electromagnética dentro de la zona de interacción. Un sistema de suministro para suministrar la energía electromagnética puede incluir una guía de energía óptica de fibra o equivalente que se une al sistema láser y se desplaza al lugar de trabajo deseado. Las ópticas de fibras o guías de ondas son típicamente largas, delgadas y ligeras, y son fáciles de manipular. La óptica de fibra se pueden hacer de fluoruro de calcio (CaF), óxido de calcio (CaO2), óxido de circonio (ZrO2), fluoruro de circonio (ZrF), zafiro, guía ondas hueco, núcleo líquido, vidrio TeX, sílice de cuarzo, sulfuro de germanio, sulfuro de arsénico, óxido de germanio (GeO2), y otros materiales. Otros sistemas de suministro, además de o como una alternativa al guía óptica 14 pueden incluir dispositivos que comprenden espejos, lentes y otros componentes ópticos en los que la energía que se desplaza a través de una cavidad, está dirigida por varios espejos, y se enfoca sobre el sitio de corte específico con lentes específicas . La realización ilustrada de suministro de luz para aplicaciones médicas de la presente invención es a través de un conductor óptica de fibra (por ejemplo, la guía óptica 14).
La figura 3 es una vista en sección transversal de un dispositivo de tratamiento óptico que tiene tres boquillas. El dispositivo de tratamiento óptico 110 incluye un cuerpo alargado 112 que tiene una estructura generalmente en forma de tubo con un interior hueco que está estructurado para contener una pluralidad de transmisores de luz, tales como fibras ópticas y similares, que se utilizan para transmitir la luz hacia o desde una pieza de mano. Un dispositivo de tratamiento óptico 110 comprende un extremo distal que tiene una porción distal 124 y un extremo proximal (no mostrado), estando definido el extremo distal como el extremo de salida más alejado de un operador y más próximo a una superficie objetivo. El cuerpo alargado 112 puede ser una estructura hueca que tiene una parte proximal (no mostrada) que es flexible. El cuerpo alargado 112 puede estar hecho de cualquier material o materiales adecuados, tales como acero inoxidable, bobina de metal o de plástico. Además, se ilustra el dispositivo de tratamiento óptico 110 teniendo una sección transversal generalmente cilíndrica, pero también podría incluir una o más porciones con diferentes formas de sección transversal, incluyendo oval, rectangular, o triangular, y otras similares.
El dispositivo de tratamiento óptico 110 puede comprender una pluralidad de miembros proximales, teniendo cada uno un interior hueco configurado para acomodar uno o más transmisores de luz u otras estructuras tubulares o alargadas que tienen áreas de sección transversal menor que el área de la sección transversal del interior hueco. Los miembros proximales pueden estar dispuestos de tal manera que los interiores huecos de cada elemento proximal se encuentren en comunicación con el interior hueco del cuerpo alargado 112. Esta disposición puede proporcionar una trayectoria sustancialmente continua para que los transmisores de luz se extiendan desde el extremo proximal hasta el extremo distal del cuerpo alargado 112. Una realización ejemplar puede comprender cuatro miembros proximales, pero realizaciones adicionales pueden comprender dos, o tres o más miembros proximales, dependiendo de, por ejemplo, el número de transmisores de luz que se utilizan en el dispositivo de tratamiento óptico. Dos de los miembros proximales 22A y 22B pueden estar provistos de diámetros sustancialmente iguales, teniendo otro de los miembros proximales un diámetro que sea diferente de cualquiera de los diámetros de los otros dos miembros proximales. Otras distribuciones de diámetro entre los cuatro miembros proximales de la realización ejemplar pueden ser implementadas en realizaciones modificadas. De acuerdo con la realización ejemplar de la figura 3, el cuarto de los miembros proximales puede estar formado como, o provisto de, por ejemplo, una fibra de corte o de tratamiento 120 para transmitir, en el caso de una aplicación de corte, la energía electromagnética (por ejemplo, de láser) para cortar.
El dispositivo de tratamiento óptico 110 se ilustra estando configurado para ser sostenido por la mano de un usuario. En una realización preferida, el dispositivo de tratamiento óptico 110 está configurado para dirigir la energía electromagnética desde una pieza de mano y / o para recibir la energía que puede ser generada en la proximidad de la pieza de mano. El dispositivo de tratamiento óptico se puede utilizar en aplicaciones médicas, industriales, dentales, y otras. En una realización, el dispositivo de tratamiento óptico es un dispositivo para emitir energía electromagnética en aplicaciones dentales. La energía electromagnética incluye preferentemente luz, tal como la luz visible, la luz láser, y otras similares. El dispositivo también se puede utilizar en los procedimientos de higiene dental. El dispositivo de tratamiento óptico 110 está conectado típicamente a por lo menos una fuente de energía electromagnética externa, tal como un láser, un diodo emisor de luz (LED), y / o una lámpara, de manera que la energía electromagnética que es generada por la fuente puede ser transmitida a través del dispositivo de tratamiento óptico 110 y dirigida desde una pieza de mano.
En la realización ilustrada del cuerpo alargado 112, el extremo distal incluye un extremo de salida emisor de energía electromagnética, y el extremo proximal incluye un extremo de entrada de energía electromagnética. Cada uno de los miembros proximales puede incluir un lúmen dimensionado para acomodar uno o más transmisores de luz u otras estructuras similares a tubos o fibras, por ejemplo, con cada uno de los tres primeros de los miembros proximales mencionados que contienen tres fibras emisoras de energía, tales como fibras ópticas, y el cuarto miembro proximal que contiene, por ejemplo, una fibra de corte o de tratamiento 120, tal como una fibra de potencia de erbio. Las fibras emisoras de energía se pueden fabricar, por ejemplo, de plástico usando técnicas convencionales, tales como extrusión y otras similares.
En el extremo proximal, las fibras de los dos o tres primeros miembros proximales están configuradas para recibir y transmitir la luz de, por ejemplo, un láser, un LED o una lámpara. Como es la realización actual, se introduce luz blanca, por ejemplo, la luz blanca generada por uno o más LED de luz blanca. En una realización ejemplar, dos LED de luz blanca ultra brillantes pueden ser utilizados como una fuente de luz de iluminación para la transmisión a través de las fibras, generando cada LED, por ejemplo, energía electromagnética a un nivel de potencia de aproximadamente 200 mW, ya sea en onda continua (CW) o en modo pulsado. En otras realizaciones, uno o ambos LED de luz blanca pueden ser sustituidos con diferentes LED que tienen diferentes propiedades, tales como diferentes colores (por ejemplo, azul). La luz azul puede ser en particular útil en el curado de materiales compuestos dentales, blanqueamiento dental, y la detección de caries, entre otras cosas, cuando el dispositivo se utiliza para el cuidado y la higiene dental. En este caso, cada uno de los miembros proximales acoplados a la luz azul puede incluir un mecanismo de obturación opcional o filtro para influir en la transmisión de la luz azul. El mecanismo de cierre o el filtro pueden estar estructurados para comprender, por ejemplo, filtros fosfóricos, para convertir la luz azul en blanca,
o pueden comprender otros componentes o configuraciones para la conversión de la luz de entrada a cualquier otra luz visible.
Un tercero de los tres primeros miembros proximales puede ser configurado para acomodar tres fibras ópticas que están configuradas para recoger o recibir la luz reflejada y dispersada por el extremo de salida del dispositivo de tratamiento óptico 110 y guiar esa luz hacia atrás hacia el extremo proximal. La luz reflejada y / o dispersada se puede utilizar como una señal de retroalimentación, que se puede pasar a un sensor u otro dispositivo adecuado para el análisis. La señal de realimentación puede facilitar, por ejemplo, la detección de daños a una superficie óptica (por ejemplo, el enfoque del haz de luz roja se dispersará y se reflejará) o fluorescencia de material dental (por ejemplo, caries, bacterias, desmineralización, y otros similares).
En el extremo de salida del cuerpo alargado 112, la luz es emitida desde y recogida en el dispositivo de tratamiento óptico 110. En la realización ilustrada, la luz u radiación electromagnética es emitida desde, por ejemplo, al menos una pluralidad de las fibras emisoras de energía, y la luz es recogida por una punta transparente o de otro u otros tipos de guías de ondas para encaminar en retorno, por ejemplo, al extremo proximal.
La radiación electromagnética dentro de la fibra de corte o de tratamiento 120 se puede derivar de un láser de estado sólido de erbio, cromo, itrio, escandio granate de galio (Er, Cr.YSGG), que genera energía electromagnética que tiene una longitud de onda de aproximadamente 2,78 micrómetros a una potencia media de hasta a 8 vatios, una tasa de repetición de aproximadamente 10 a 50 Hz, y una anchura de impulso de aproximadamente 150 a 700 microsegundos. Además, la radiación electromagnética puede comprender adicionalmente un haz de enfoque, tal como luz que tiene una longitud de onda de aproximadamente 655 nm y una potencia media de alrededor de 1 mW (en modo pulsado o CW). La luz emitida puede ser dirigida hacia una superficie de trabajo u objetivo, tal como una superficie de tejido, que incluye una superficie de un diente, para llevar a cabo uno o más procedimientos sensibles a la luz.
En una realización, el dispositivo de tratamiento óptico 110 comprende un trayecto de guía de luz con una curva, que como se realiza en la presente, comprende una curva de noventa grados aproximadamente, en la que se proporciona una estructura de alteración de la trayectoria de la luz, tal como un reflector 130. Una parte del dispositivo de tratamiento óptico 110 dispuesta distalmente de la línea de trazos E - E' en la figura 3, puede girar de esta manera en algunas realizaciones alrededor de un eje longitudinal de la porción proximal del dispositivo de tratamiento óptico 110 que está dispuesto proximalmente a la línea de trazos E - E'. Detalles y funciones que se refieren a una estructura de este tipo, que puede facilitar una operación de pieza de mano de rotación, se describen en la patente norteamericana número 6.389.193 y solicitud provisional norteamericana número 60/589,536,presentada el 20 de julio de 2004 y titulada PIEZA DE MANO ROTATIVA EN CONTRA - ÁNGULO QUE TIENE UNAFÉRULA DE PUNTA DE REALIMENTACIÓN TÁCTIL, los contenidos completos de ambas están incorporadas expresamente en la presente memoria descriptiva por referencia. Con referencia continuada a la figura 3, el reflector 130 se ilustra incluyendo una pluralidad de espejos 132 y 134. En otras realizaciones, se pueden proporcionar menos o más espejos y / o estructuras adicionales o alternativas. El espejo 132 se ilustra configurado para alterar la luz emitida desde la fibra de corte o de tratamiento 120, y el espejo 134 se ilustra configurado para alterar la trayectoria de la luz emitida desde una o más de las fibras emisoras de energía. Además, el espejo 134 puede estar configurado para dirigir la luz que se refleja de retorno de la superficie objetivo hacia el extremo proximal del dispositivo de tratamiento óptico 110 para proporcionar una señal que puede ser utilizada, por ejemplo, para el análisis, como se ha explicado más arriba.
El dispositivo de tratamiento óptico 110 también se ilustra incluyendo una punta de corte o de tratamiento 140 para dirigir la luz hacia una superficie objetivo. Además, se proporciona un manguito 138 que rodea sustancialmente la punta de corte o de tratamiento 140. El manguito 138 puede estar hecho de un material que sea sustancialmente transparente para permitir que la luz emitida desde las fibras emisoras de energía, como luz blanca, sea dirigida dentro y transmitida a través del manguito 138 hacia una superficie objetivo.
El manguito 138 está provisto de tres o más boquillas 116 (cf. 16), cada una de las cuales está dispuesta, con independencia de las otras, en una dimensión radial, al menos parcialmente dentro del manguito 138, y que además pueden estar dispuestas, en una dimensión de salida que es paralela a un eje de la fibra de corte o de tratamiento 140, cerca de una porción o porciones proximal, distal, o de cualquier otro del manguito 138, o en cualquier otra localización o localizaciones a lo largo de la dimensión de salida. El manguito 138 se puede montar dentro de o alrededor de la férula 139 y está provisto de múltiples aberturas 118 y / o 119 para guías de ondas ópticas para transmitir la luz En otras realizaciones el manguito 138 puede estar construido de un material transparente, tal como el zafiro o plástico transparente habiéndose omitido pocas o la totalidad de las aberturas de guía ondas óptica.
La luz de las fibras de transmisión de energía puede ser utilizada, por ejemplo, para iluminar la superficie objetivo. La iluminación de la superficie objetivo se puede producir continuamente durante un procedimiento que se está realizando, o la iluminación puede ser interrumpida. Además, la iluminación puede ser controlada de forma automática o manualmente. Los espejos 132 y 134 pueden ser construidos para enfocar uno o más haces de luz en la punta de corte o tratamiento 140. En la realización ilustrada, el espejo 132 está construido para enfocar el haz de láser de erbio emitida desde la fibras de corte o de tratamiento 120 dentro de la punta de corte o de tratamiento 140, y el espejo 134 está construido para enfocar la luz emitida desde las fibras emisoras de energía, tal como luz azul, luz blanca, u otra luz, dentro de la férula 139 y / o manguito. 138.
El dispositivo de tratamiento óptico 110 puede incluir también una estructura de punta, tal como una punta de curado. La otra estructura de punta se puede utilizar en lugar de, o conjuntamente con, la punta de corte o de tratamiento 140 y / o el manguito 138. Cuando la estructura de punta es una punta de curado, la punta de curado se puede posicionar en el dispositivo de tratamiento óptico 110 y estar configurada para recibir o recoger la luz azul emitida desde las fibras emisoras de energía para dirigir la luz azul hacia una superficie objetivo para obtener un efecto deseado, tal como el curado de materiales compuestos dentales. Para aumentar la cantidad de luz azul que es recogida por la estructura de punta, se puede elegir un diámetro para la estructura de punta para maximizar la cantidad de luz azul recogida. La punta de corte o de tratamiento 140 y la estructura de punta pueden estar fabricadas de un zafiro o materiales de vidrio, incluyendo los materiales de plástico, que es / son transparentes ópticamente para permitir que la luz se transmita con efectividad a través del mismo a una superficie objetivo.
La punta de corte o tratamiento, férula y / o la estructura asociada pueden ser configuradas, modificadas y / o adaptadas, en su totalidad o en parte, como se describe en la solicitud provisional norteamericana el 20 de julio de2004 y titulada PIEZA DE MANO ROTATIVA EN CONTRA - ÁNGULO QUE TIENE UNA FÉRULA DE PUNTA DEREALIMENTACIÓN TÁCTIL, la solicitud norteamericana presentada el 10 de enero de 2005 y titulada PUNTAS ÓPTICAS DE FIBRA DE SALIDA MODIFICADAS y la solicitud norteamericana número presentada el 10 de enero de 2005 y titulada DISPOSITIVO DE ILUMINACIÓN Y MÉTODOS RELACIONADOS.
La figura 4 es una vista en perspectiva del dispositivo de tratamiento óptico de la figura 3. La figura 5 es una vista en sección transversal, tomada a lo largo de la línea 5 - 5' del dispositivo de tratamiento óptico de la figura 4. La vista en sección transversal corresponde a la de la figura 3 pero sin la punta de corte o de tratamiento y la férula. En la realización que se ilustra de la figura 5, una tubería 116a de gas (por ejemplo, aire) y una tubería 116b de líquido (por ejemplo, agua) están acopladas para suministrar a cada boquilla 116.
De acuerdo con una realización ejemplar, los materiales son eliminados de una superficie objetivo por fuerzas de corte distintas de las fuerzas de corte térmico puramente convencionales. La energía láser se puede utilizar en combinación con la salida de las boquillas 16 para inducir fuerzas de corte y / o de ablación sobre y / o dentro del material objetivo. De acuerdo con un mecanismo de corte, que no es mutuamente excluyente de otros, las partículas atomizadas de fluido actúan como un medio para la transformación de al menos parte de la energía electromagnética del láser en fuerzas de corte y / o de ablación disruptivas.
El dispositivo de tratamiento 10 que se describe en la presente memoria descriptiva puede ser utilizado para cortar o eliminar materiales biológicos o no biológicos. Los materiales biológicos pueden incluir tejidos duros y blandos. Los materiales biológicos pueden incluir placa, sarro, una capa o película biológica de consistencia orgánica, una capa de secreción, una capa de polisacáridos, y una capa de placa. Una capa de secreción puede comprender material biológico fragmentado, incluyendo proteínas, y puede incluir elementos vivos o decaidos, o combinaciones de los mismos. Una capa de polisacáridos puede comprender una suspensión coloidal de residuos de comida y saliva. La placa se refiere a una película que incluye alimentos y saliva, que a menudo atrapa y aloja bacterias en la misma. Estas capas o películas pueden estar dispuestas sobre los dientes, otras superficies biológicas, y superficies no biológicas. Por ejemplo, el dispositivo de tratamiento 10 puede ser usado para eliminar el material dental de los dientes de un paciente, tal como mediante la eliminación de esmalte dental, dentina del diente, cemento dental, caries dentales, amalgama, materiales compuestos, sarro y cálculos. El dispositivo de tratamiento 10 también puede ser utilizado para cortar o eliminar hueso, cartílago, o porciones de los mismos. O el dispositivo de tratamiento 10 puede ser usado para cortar tejidos blandos tales como grasa, piel, mucosa, encía, músculo, corazón, hígado, riñón, cerebro, ojo, y vasos. El término "grasa" se refiere al tejido animal que consiste en células distendidas con materia grasa o aceitosa. También se contemplan otros tejidos blandos tales como el tejido de mama, linfangiomas y hemangiomas.
Los materiales no biológicos pueden incluir, por ejemplo, vidrio y superficies de chips semiconductores. El mecanismo de corte inducido electromagnéticamente puede ser utilizado además para cortar o realizar la ablación de materiales cerámicos, cementos, polímeros, porcelanas, y materiales y dispositivos implantables, incluyendo metales, cerámicas y polímeros. El mecanismo de corte inducido electromagnéticamente también puede ser utilizado para cortar o extirpar superficies de metales, plásticos, polímeros, caucho, vidrio y materiales cristalinos, hormigón, madera, tela, papel, cuero, plantas, y otros materiales artificiales y de origen natural. Los metales pueden incluir, por ejemplo, aluminio, cobre, y hierro.
Por lo tanto, de acuerdo con la presente descripción y en una realización, un aparato para impartir fuerzas de corte y / o de ablación en, cerca de, y / o dentro de una superficie objetivo incluye al menos tres boquillas para la colocación de las partículas atomizadas de fluido en una zona de interacción, cerca de la superficie objetivo, y una guía óptica para dirigir la energía electromagnética desde una fuente de energía dentro de la zona de interacción. Adicionalmente uno o más controles pueden ser configurados para permitir a un usuario controlar los efectos de corte proporcionados por el aparato. Como se explica en la presente memoria descriptiva, al menos una parte de las partículas puede absorber la energía emitida desde la guía óptica para crear fuerzas de corte y / o de ablación cerca de, en, y / o dentro de la superficie objetivo y / o proporcionar enfriamiento. Como se ha explicado en la presente memoria descriptiva, otra realización incluye un anillo de boquilla en lugar de, o además de, las al menos tres boquillas.
Las realizaciones que se han descrito más arriba se han proporcionado a modo de ejemplo, y la presente invención no está limitada a estos ejemplos. Múltiples variaciones y modificaciones a las realizaciones descritas se les ocurrirán, en la medida en que no se excluyan mutuamente, a los expertos en la técnica tras la consideración de la descripción anterior. Adicionalmente, otras combinaciones, omisiones, sustituciones y modificaciones serán evidentes para los expertos en la técnica en vista de la divulgación de la presente memoria descriptiva.

Claims (17)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un dispositivo de tratamiento (110) que comprende una fuente de excitación de energía electromagnética para facilitar la realización de un procedimiento sobre un objetivo, que comprende:
    (a)
    una punta de corte o de tratamiento;
    (b)
    uno o más transmisores de luz;
    (c)
    un manguito (138) que tiene guías de ondas ópticos (118) que rodean la punta de corte o de tratamiento, y que pueden transmitir la luz emitida desde los uno o más transmisores de luz en una dirección que corresponde a la de la energía electromagnética dirigida por la punta de corte o de tratamiento desde la salida alejada distalmente del dispositivo de tratamiento (110) y en un volumen dispuesto distalmente del dispositivo de tratamiento (110) para iluminar la superficie objetivo;
    (d)
    al menos tres salidas (116) de fluidos dispuestas dentro del manguito (138), apuntadas alejándose del dispositivo de tratamiento (110) hacia el volumen, y configuradas para propagar el fluido alejándose distalmente del dispositivo de tratamiento (110) en la dirección del volumen para disponer de esta manera el fluido que se propaga en la energía electromagnética, dentro del volumen, cuando la energía electromagnética es dirigida distalmente separándose del dispositivo de tratamiento en el volumen.
  2. 2. El dispositivo de tratamiento (110) como se expone en la reivindicación 1, en el que:
    las salidas de fluido (116) están dispuestas alrededor de la punta de corte o de tratamiento en una superficie plana normal a la dirección de la energía electromagnética; y
    la punta de corte o de tratamiento emite la energía electromagnética en relación con la colocación del fluido que se propaga, de manera que la energía electromagnética se cruce con el fluido que se propaga, en una forma de al menos un impulso de salida que, durante la utilización, se cruza con el fluido que se propaga en el volumen.
  3. 3. El dispositivo de tratamiento (110) como se expone en las reivindicaciones 1 o 2, en el que:
    las salidas de fluido (116) están dispuestas alrededor de la punta de corte o de de tratamiento en una superficie normal a la dirección;
    cada una de las salidas de fluido (116) está orientada con un eje longitudinal paralelo a la dirección para emitir las partículas de fluido a lo largo del eje; y
    la energía electromagnética imparte una cantidad relativamente grande de energía en al menos una parte del fluido que se propaga en el volumen, siendo suficiente la cantidad relativamente grande de energía impartida en el fluido que se propaga para hacer que el fluido que se propaga se expanda y aplique fuerzas de corte o de ablación disruptivas sobre el objetivo.
  4. 4.
    El dispositivo de tratamiento como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, en el que cada una de la pluralidad de guías de ondas de iluminación (118) en el manguito (138) está dispuesta adyacente a una o más salidas de fluido (116).
  5. 5.
    El dispositivo de tratamiento (110) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 - 4, en el que:
    las salidas de fluido (116) están dispuestas sobre una superficie plana (138); y
    la superficie (138) comprende la pluralidad de guías de ondas (118), estando intercalada cada una de ellas entre dos salidas de fluido (116) correspondientes.
  6. 6. El dispositivo de tratamiento (110) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5, en el que:
    las salidas de fluido (116) están configuradas para introducir agua en el volumen; y
    la punta de corte o de tratamiento recibe energía electromagnética de un láser Er: YAG, un Er.YSGG, un Er, Cr:YSGG y un CTE: YAG.
  7. 7.
    El dispositivo de tratamiento (110) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 -6, en el que la pluralidad de guías de ondas (118) dispuestas en el manguito (138) están configuradas para emitir la luz visible, y las salidas de fluido (116) están configuradas para introducir, simultáneamente con el direccionamiento de la energía electromagnética desde la punta de corte o de tratamiento y la emisión de luz de las guías de ondas (118), el fluido en el volumen.
  8. 8.
    El dispositivo de tratamiento (110) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 - 7, en el que la energía electromagnética de la punta de corte o de tratamiento tiene una de entre (a) una longitud de onda dentro de
    un intervalo de aproximadamente 2,69 a aproximadamente 2,80 micrómetros y (b) una longitud de onda de aproximadamente 2,94 micrómetros.
  9. 9.
    El dispositivo de tratamiento (110) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 - 8, en el que las salidas de fluido (116) están dispuestas circunferencialmente y la pluralidad de guías de ondas (118) están dispuestas circunferencialmente sobre la superficie para emitir luz.
  10. 10.
    El dispositivo de tratamiento (110) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 -9, en el que la pluralidad de guías de ondas (118) junto con las salidas de fluido (116) rodean la punta de corte o de tratamiento.
  11. 11.
    El dispositivo de tratamiento (110) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 - 10, en el que la punta de corte o de tratamiento comprende uno o más de entre una lámpara de destellos y un diodo láser.
  12. 12.
    El dispositivo de tratamiento (110) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 - 11, en el que el número de guías de ondas de iluminación (118) es al menos dos veces el número de salidas de fluido (116).
  13. 13.
    Un dispositivo de tratamiento (110) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 - 12, en el que:
    la punta de corte o de tratamiento está configurada para facilitar la generación y la emisión en una dirección distal, en relación con el dispositivo de tratamiento (110), de al menos un impulso de salida, desplazándose el impulso de salida dentro de un volumen; y
    las al menos tres salidas de fluido (116) están configuradas para propagar partículas del fluido en la dirección distal para que las partículas de fluido que se propagan reciban la energía del impulso de salida en el volumen y la expansión de las partículas del fluido que se propagan como consecuencia de la recepción.
  14. 14.
    El dispositivo de tratamiento (110) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 - 11 y 13, en el que: el manguito es un manguito de forma cilíndrica (138); la punta de corte o de tratamiento comprende una lámpara de destellos; cada una de las salidas de fluido (116) está orientada para dirigir las partículas del fluido en el trayecto del impulso
    de salida desde la lámpara de destellos para interactuar, al menos parcialmente, con el impulso de salida; y se imparten fuerzas disruptivas al objetivo durante el uso, comprenden las fuerzas disruptivas una o más de las fuerzas de corte y de las fuerzas disruptivas de ablación.
  15. 15.
    El dispositivo de tratamiento (110) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 - 10 y 13, en el que: la punta de corte o de tratamiento comprende un diodo láser; cada una de las salidas de fluido (116) está orientada para propagar partículas de fluido en el trayecto del impulso
    de salida procedente del diodo láser para interactuar al menos parcialmente con el impulso de salida; y las fuerzas disruptivas se imparten, durante el uso, al objetivo, comprendiendo las fuerzas disruptivas una o más de las fuerzas de corte y de las fuerzas disruptivas de ablación.
  16. 16.
    El dispositivo de tratamiento (110) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 - 15, en el que el número de guías de ondas de iluminación (118) es mayor que el número de las al menos tres salidas de fluido (116).
  17. 17.
    El dispositivo de tratamiento (110) como se expone en cualquiera de las reivindicaciones 1 - 16, en el que las salidas de fluido (116) rodean la punta de corte o de tratamiento y la pluralidad de los guías de ondas (118) están dispuestos circunferencialmente en relación con el corte o la punta de tratamiento y están dispuestos concéntricamente con relación a las salidas de fluido (116).
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