ES2577012T3 - Láser médico con obturador electrónico - Google Patents

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ES2577012T3
ES2577012T3 ES12765183.4T ES12765183T ES2577012T3 ES 2577012 T3 ES2577012 T3 ES 2577012T3 ES 12765183 T ES12765183 T ES 12765183T ES 2577012 T3 ES2577012 T3 ES 2577012T3
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Abstract

Un láser médico, que comprende: (a) una fuente de láser para suministrar una salida del láser, en la que dicha fuente de láser recibe entrada desde un suministro de potencia del láser; y (b) un circuito obturador electrónico para supervisar y controlar la seguridad de dicha salida del láser, en el que dicho circuito obturador electrónico comprende: (i) un circuito monitor de seguridad: (ii) un primer sensor de corriente y un segundo sensor de corriente, en el que dicho primer sensor de corriente y dicho segundo sensor de corriente están dispuestos ambos, pero independientemente, para proporcionar entrada a dicho circuito monitor de seguridad, y en el que dicho segundo sensor de seguridad está dispuesto para proporcionar entrada a dicho suministro de potencia del láser; en el que el primer sensor de corriente y el segundo sensor de corriente están dispuestos cada uno de ellos para supervisar una corriente del láser proporcionada por dicho suministro de potencia del láser; en el que están previstos medios para utilizar el primer sensor de corriente para controlar la corriente del láser a un nivel controlado; y en el que están previstos medios para supervisar el segundo sensor de corriente para asegurar si la corriente del láser estar por debajo de una corriente umbral; y (iii) un primer foto detector y un segundo foto detector, en el que dicho primer foto detector y dicho segundo foto detector están dispuestos ambos, pero independientemente para proporcionar entrada a dicho circuito monitor de seguridad, en el que el primer foto detector y el segundo foto detector están dispuestos para supervisar una potencia de emisión del láser; en el que el primer foto detector está dispuesto para ser utilizado en una iteración de circuito cerrado para ajustar la salida de suministro de potencia del láser, de tal manera que se alcanza un nivel deseado de emisión del láser; y en el que están previstos medios para comparar la salida del segundo foto detector con la del primer foto detector para asegurar que son consistentes.

Description

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DESCRIPCION

Laser medico con obturador electronico Campo de la invencion

La invencion se refiere a laseres medicos. En particular, la invencion se refiere a laseres con obturadores electronicos para suministrar con seguridad ene^a laser para aplicaciones medicos.

Antecedentes de la invencion

Debenan disenarse laseres medicos para cumplir normas de seguridad para mitigar en primer lugar la exposicion laser, por ejemplo, inadvertida a partes del cuerpo, durante la exposicion con el tratamiento con laser y fallo de un componente individual. Para cumplir estas normas de seguridad, la norma actualmente aceptada consiste en utilizar un obturador mecanico controlado electronicamente y foto detectores para suministrar la salida del laser como se muestra en la figura 1.

Se ha probado que los obturadores mecanicos son lentos y potencialmente poco fiables. El mecanismo de accion para un obturador del laser es controlar el movimiento y mantener un obstaculo mecanico dentro y fuera de la trayectoria del haz del laser para prevenir que luz del laser de tratamiento sea suministrada a la region de tratamiento o incluso salga del cerramiento del laser dentro del dispositivo, hasta que se alcanzan las condiciones apropiadas para el suministro del laser. A la conexion del dispositivo, el obturador mecanico esta inicialmente “cerrado” (o movido a la posicion cerrada) bloqueando el haz de salida del laser.

Despues de las condiciones apropiadas, el obturador es movido desde la posicion “cerrada-a-abierta” y se mantiene en la posicion “abierta” para permitir el suministro del laser y el tratamiento. Despues de un segundo conjunto de condiciones, el obturador es movido desde la posicion “abierta-a-cerrada”, y mantenido en la posicion cerrada para prevenir el suministro del laser y el tratamiento. Tales obturadores mecanicos incluyen un absorbedor del laser para absorber ver la energfa del laser y/o reflejarla para redirigir la energfa del laser desde la trayectoria del haz del laser hasta un sumidero del laser.

El movimiento desde “abierto-a-cerrado” (o viceversa) esta normalmente en el orden de al menos diez milisegundos como resultado del movimiento de la masa desde una posicion estacionaria hasta una posicion estacionaria diferente y teniendo en cuenta la aceleracion, desaceleracion y “eliminacion de rebotes”, llegando a reposo en la segunda posicion estacionaria. Tfpicamente se requieren sensores de posicion para confirmar el obturador en un estado “abierto”, “cerrado” o “transicion” y a menudo se forma redundancia alrededor del sensor y/o el propio obturador. Los obturadores mecanicos se basan en partes moviles y como tales estan sometidas a desgaste y deterioro y potencialmente a adhesion en cualquier posicion “cerrada” o incluso de manera mas peligrosa en las posiciones “abiertas”, resultando condiciones de error y fallos del dispositivo.

Un sistema tradicional tfpico realiza un ensayo de mitigaciones de seguridad al arranque del dispositivo, con el obturador mecanico en una posicion “cerrada”, bloqueando la exposicion a laser externo. Tal ensayo implica la operacion de emision de laser, la operacion de foto detectores y el ensayo de datos de calibracion. En operacion normal, cuando el usuario no intenta utilizar el dispositivo del laser, el sistema esta en el Modo de Disponibilidad y el obturador mecanico esta cerrado previniendo la exposicion inadvertida. Cuando el usuario desea que el laser pueda ser utilizado, el usuario selecciona el Modo Preparador y se abre el obturador mecanico. El usuario puede activar entonces la emision del laser pulsando el Conmutador de Activacion del Laser.

Las senales del foto detector son supervisadas por una Circuito Monitor de Seguridad para gestionar el exceso de potencia de los sistemas de laser medicos tradiciones. Si se detecta exceso de potencia por el Circuito Monitor de Seguridad, se cerrara el obturador mecanico. De nuevo, la escala de tiempo para detener esta situacion de exceso de potencia es al menos diez milisegundos y, por lo tanto, es uno de los puntos debiles del uso de obturadores mecanicos.

Para mitigar el fallo de un componente individual en laser medico tradicional, se utiliza una duplicacion de los circuitos de supervision de potencia y de seguridad. De acuerdo con ello, los laseres medicos tradicionales tienen foto detectores redundantes, conmutadores internos en el Conmutador de Activacion del Laser y redundancia en el obturador mecanico y/o sensores en el mismo.

El diseno de laseres medicos ha evolucionado desde sistemas de alta tension para accionar laseres de gas y lamparas de arco para bombear el material del laser, hasta diodos de alta corriente para emision directa del laser y/o para bombear material del laser. Partiendo desde un origen de alta tension, donde no se utilizan sensores de corriente y no se estimula la conmutacion en la trayectoria electrica principal, se aplican mitigaciones de seguridad, tales como que el obturador del laser bloquee la luz laser y la supervision de la seguridad primaria se realice con foto detectores para supervisar directamente la luz laser. En particular, el obturador mecanico y los foto detectores han persistido con el tiempo y a traves de la evolucion de los disenos de laseres medicos, ademas del coste adicional, la

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complejidad del diseno y la supervision de la seguridad han imposibilitado anteriormente la necesidad de formar redundancia adicional y el concepto de remover el obturador mecanico no ha sido implementado hasta la fecha.

Una alternativa a un obturador mecanico es un obturador optico (por ejemplo, un Pockels Cells). En lugar de mover un objeto mecanico en la trayectoria del haz para controlar la transmision de energfa del laser, se coloca un componente optico en la trayectoria del haz que tiene la capacidad de conmutar desde opticamente opaco hasta opticamente transparente. Opticamente opaco es analogo a una posicion “cerrada” del obturador en el caso de un obturador mecanico que bloquea el haz de tratamiento con laser y opticamente transparente es analogo a una posicion “cerrada” del obturador en el caso de un obturador mecanico, que permite que la energfa del laser sea suministrada a la region de tratamiento. Otros obturadores son tipicamente costosos y tienen el potencial de danarse a los niveles de potencia del laser utilizados para tratamientos medicos y como tales no se utilizan en dispositivos de laser medico.

De acuerdo con ello, existe una necesidad en la tecnica de desarrollar nuevas tecnicas distintas a los obturadores mecanicos u opticos para supervisar y controlar la seguridad de la salida del laser durante tratamientos con laser medico. El foco de la presente invencion es un dispositivo de laser medico que utiliza un obturador electronico y no incluye un obturador mecanico o un obturador optico.

El documento US 2009/097513 A1 describe un laser medico que no comprende un obturador mecanico para controlar la salida del laser, que comprende una fuente de diodo laser para suministrar la salida del laser, en el que dicha fuente de diodo laser recibe la salida desde un suministro de potencia del laser; y comprende, ademas, un circuito obturador solo electronico para supervisar y controlar la seguridad de dicha salida del laser, en el que dicho circuito de obturador electronico comprende un circuito monitor de seguridad que proporciona salida a un conmutador de corriente de seguridad solo electronico; un primer sensor de corriente y un segundo sensor de corriente, en el que dicho primer sensor de corriente y dicho segundo sensor de corriente proporciona, sin embargo, de forma independiente entrada a dicho circuito monitor de seguridad, y en el que dicho segundo sensor de corriente proporciona entrada a dicho suministro de potencia del laser; en el que el primer sensor de corriente se utiliza para controlar la corriente del laser a un nivel controlado; y en el que el segundo sensor de corriente esta supervisado para determinar si la corriente del laser es mayor que la permitida por un resistor de limitacion. El circuito de obturacion electronico de este documento incluye al menos dos conmutadores de seguridad FET independientes del suministro de potencia del laser, uno de los cuales constituye un “conmutador de corriente en el lado alto” que esta sobre el lado de tension positiva de la fuente del laser, y el otro de los cuales constituye un “conmutador de corriente del lado bajo” que esta sobre el lado de tension negativa de la fuente de laser.

El documento EP 0 425 309 A2 describe un laser medico oftalmico que comprende una fuente de laser para suministrar una salida del laser, en el que dicha fuente del laser recibe entrada desde un suministro de potencia del laser; y un circuito obturador electronico para supervisar y controlar la seguridad de dicha salida del laser, en el que dicho circuito obturador electronico comprende, ademas, un circuito monitor de seguridad, que incluye electronica de control, y un primer foto detector y un segundo foto detector, en el que dicho primer foto detector y dicho segundo foto detector proporcionan ambos, pero independientemente, entrada a la electronica de control del circuito monitor de seguridad, en el que el primer foto detector y el segundo foto detector estan dispuestos cada uno de ellos para supervisar una potencia de emision del laser; y en el que el primer foto detector se utiliza en una iteracion de circuito cerrado para ajustar la salida de suministro de potencia del laser, de tal manera que se alcanza un nivel deseado de emision del laser, y en el que el segundo foto detector se utiliza para supervisar indicaciones de condiciones inseguras. El circuito de obturador electronico incluye al menos dos conmutadores electronicos de seguridad independientes del suministro de potencia del laser, a saber, un banco de paso MOSFET de potencia en el lado de tension positiva de la fuente de laser, y un circuito protector de sobretension que constituye una corriente de derivacion a traves de la fuente de laser.

Sumario de la invencion

La invencion se define en la reivindicacion 1. Las formas de realizacion se describen en las reivindicaciones dependientes.

Se proporciona un laser medico que utiliza solamente un circuito obturador electronico para controlar la salida de laser, sin mecanismo obturador mecanico, para uso en aplicaciones clrnicas. Una fuente de laser (por ejemplo, un laser oftalmico, un foto coagulador de laser de estado solido de bomba de diodo o similar) accionada por un suministro de potencia del laser suministra una salida del laser. Un circuito obturador electronico supervisa y controla la seguridad de la salida del laser. El circuito obturador electronico se basa en un circuito supervisor de seguridad, al menos dos sensores de corriente, al menos dos foto detectores y un conjunto de conmutadores electronicos de seguridad independientes del suministro de potencia del laser. El conjunto de conmutadores es un conjunto de uno, dos o tres conmutadores electronicos de seguridad. En una forma de realizacion, el circuito obturador electronico tiene un primer sensor de corriente y un segundo sensor de corriente. El primer sensor de corriente y el segundo sensor de corriente proporcionan ambos, pero independientemente, entrada al circuito monitor de seguridad, y el segundo sensor de corriente proporciona entrada al suministro de potencia del laser, y el segundo sensor de

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corriente proporciona entrada al suministro de potencia del laser. El circuito obturador electronico tiene, ademas, un primer foto detector y un segundo foto detector. El primer foto detector y el segundo foto detector proporcionan ambos, pero independientemente, entrada al circuito monitor de seguridad y ambos muestrean el haz laser de tratamiento. Los conmutadores electronicos del circuito de seguridad son: (i) un conmutador de corriente del lado de alta tension, (ii) un conmutador de corriente de retorno del lado de baja tension, o (iii) un conmutador de corriente de derivacion a traves de la fuente de laser. Los conmutadores tienen un tiempo de respuesta del conmutador en el orden de 0,1 ms a 0,005 ms para aplicaciones clmicas. En otro ejemplo, los conmutadores electronicos de corriente de seguridad son: (i) un primer conmutador electronico de seguridad de la corriente que recibe entrada desde el suministro de potencia del laser y que proporciona entrada a la fuente del laser, (ii) un segundo conmutador electronico de la corriente que recibe entrada desde la fuente del laser y que proporciona la trayectoria de retorno al suministro de potencia del laser, o (iii) un tercer conmutador electronico de corriente a traves de la fuente del laser, que recibe entrada o bien directamente desde el suministro de potencia del laser o indirectamente desde el suministro de potencia del laser a traves del segundo conmutador electronico de corriente. El circuito monitor de seguridad podna proporcionar entrada a un conmutador electronico de corriente de seguridad, por lo que el conmutador electronico de corriente de seguridad es independiente del suministro de potencia del laser.

El laser medico con un obturador electronico de acuerdo con la invencion tiene varias ventajas comparado con laseres medicos con obturadores mecanicos. Estas ventajas se pueden definir en terminos de la velocidad del obturador electronico, fiabilidad incrementada, seguridad incrementada, mas pequeno y menos costoso. El laser medico de acuerdo con la presente invencion cerrara el laser en menos de 100 microsegundos, lo que lo hace muy superior a lo que sena posible con un obturador mecanico tfpico que tardana al menos 10 ms para desactivar el laser. La seguridad y la fiabilidad son un resultado de un circuito de obturador electronico con al menos dos sensores de corriente, al menos dos foto detectores y un conjunto de uno, dos o tres conmutadores de seguridad electronicos rapidos. Tal diseno se puede utilizar tambien en el dispositivo para calibracion de datos y tambien internamente dentro de conmutadores multiples del conmutador de activacion del laser para asegurar un conmutador retenido alto y un conmutador retenido bajo, es decir, que el conmutador del lado de alta tension requiere una senal de control activa baja para activarse, mientras que los conmutadores de derivacion y del lado de baja tension requieren senales activas altas para activarse.

Las aplicaciones de formas de realizacion de la invencion se pueden encontrar generalmente en el campo medico, en el que se utilizan laseres para tratamiento con enfasis sobre condiciones oculares, tratamiento con laser de retinopatfa diabetica, y roturas y desgarros de retina.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 muestra un dispositivo de laser medico utilizando un obturador mecanico para controlar la salida del laser de acuerdo con un ejemplo de la tecnica.

La figura 2 muestra un dispositivo de laser medico utilizando un obturador electronico de acuerdo con una primera forma de realizacion ejemplar de la invencion.

La figura 3 muestra un dispositivo de laser medico utilizando un obturador electronico de acuerdo con una segunda forma de realizacion ejemplar de la invencion.

Descripcion detallada

Las figuras 2 a 3 muestran formas de realizacion de la invencion de un laser medico con una fuente de laser activada por un suministro de potencia del laser para suministrar una salida del laser y un circuito obturador electronico para supervisar y controlar la seguridad de la salida del laser. El circuito obturador electronico elimina totalmente la necesidad de un obturador mecanico o un obturador optico, cumpliendo todavfa al mismo tiempo las demandas de seguridad y los requerimientos mejorando incluso, a pesar de todo, la seguridad y el control de un laser medico.

Para el control activo del suministro del laser, el circuito obturador electronico incluye al menos dos foto detectores, al menos dos sensores de corriente, un circuito monitor de seguridad y un conjunto de uno, dos o tres conmutadores electronicos rapidos. Los sensores de corriente y los foto detectores se utilizan en la supervision de potencia (o energfa) de la emision del laser. Su control activo, y sus controles de seguridad. El control de seguridad y la supervision de la potencia son un resultado de un circuito obturador electronico con al menos dos sensores de corriente, al menos dos foto detectores y un conjunto de uno, dos o tres conmutadores electronicos de seguridad rapidos, de tal manera que en el caso de un fallo de un componente individual, el dispositivo falla, pero permanece seguro sin emision de laser.

Como se muestra en las figuras 2 a 3, al menos dos sensores de corriente supervisan el flujo de corriente a traves del circuito obturador electronico para prevenir un fallo de un punto individual, ya que esta es ahora una funcion cntica. Se utiliza un primer sensor de corriente para controlar la corriente en el nivel comando. Se supervisa un segundo sensor de corriente para asegurar que la corriente esta muy por debajo del umbral de accion del laser

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mientras esta en reposo. Si la corriente excede la corriente umbral de deteccion inadvertida, el dispositivo desactiva el flujo de corriente con un conjunto de uno, dos o tres conmutadores electronicos de seguridad rapidos (es decir, del orden de 0,1 ms a 0,005 ms y para ningun efecto clrnico el conmutador debena ser tan lento como aproximadamente 1 ms). Los conmutadores en cada conjunto pueden ser un conmutador de corriente del lado alto, un conmutador de corriente de retorno del lado bajo, un conmutador de corriente de derivacion, o cualquier combinacion de ellos. La figura 2 muestra dos conmutadores electronicos de seguridad y un conmutador de derivacion de seguridad. El flujo de corriente de electrones desde negativo hasta positivo se indica por las flechas en las figuras 2 a 3. Se considera lado alto porque esta en el lado de tension positiva de la fuente de laser y viceversa para el lado bajo. La figura 3 muestra un conmutador electronico de seguridad, que es un conmutador del lado bajo. El conmutador electronico de corriente del lado alto tiene control del suministro de potencia de conmutacion que proporciona flujo de corriente a traves de la fuente de laser y, por lo tanto, emision del laser desde la fuente de laser. Para controlar el suministro del laser, este conmutador tiene la funcion de activar o desactivar la corriente del lado alto desde el suministro de potencia. El conmutador electronico de corriente de retorno del lado bajo tiene el control de activar o desactivar la conexion directa desde el lado bajo de la fuente de laser, controlando de esta manera activamente el flujo de corriente y, por lo tanto, la emision del laser de la fuente de laser.

El conmutador electronico de corriente de derivacion (cortocircuito) corta a traves de la derivacion de la fuente de laser cualquier corriente que en otro caso conducina a traves de la fuente de laser directamente a tierra, desactivando de esta manera la emision del laser.

Como se muestra en las figuras 2 a 3, al menos dos foto detectores supervisar la potencia (o energfa) de emision del laser. Estos foto detectores se utilizan para prevenir un fallo de un punto individual. De acuerdo con las formas de realizacion de las figuras 2 a 3, un primer foto detector se utiliza para controlar la corriente de la fuente de laser a traves del circuito de control de la potencia. Un segundo foto detector se utiliza para comparar su salida con una referencia secundaria y se verifica que este dentro de una ventana de seguridad predeterminada (es decir, que tipicamente la medicion secundaria tiene que estar dentro de 50 a 150 %de la referencia redundante). Si la medicion desde el segundo foto detector esta fuera de esta ventana de seguridad predeterminada, se representa un error de seguridad en el Circuito Monitor de Seguridad y el dispositivo de laser medico desactiva la emision del laser con un conjunto de uno, dos o tres conmutadores electronicos rapidos antes de que pueda ocurrir la accion del laser. Los conmutadores en cada conjunto, como se ha descrito anteriormente, pueden ser un conmutador de corriente en el lado alto, un conmutador de corriente de retorno en el lado bajo, un conmutador de corriente de derivacion, o cualquier combinacion de ellos.

En el dispositivo de laser medico, sin un obturador mecanico, la emision del laser no estana contenida internamente dentro del dispositivo. De esta manera, para mitigar el potencial de exposicion inadvertida al laser, el dispositivo utiliza al menos 3 estados del dispositivo: Modos de Disponibilidad, Preparado y Tratamiento.

1. Disponibilidad - el dispositivo esta en el modo de Disponibilidad por defecto. En este modo, el obturador electronico previene la emision del laser (es decir, donde es aplicable, los conmutadores del lado alto, del lado bajo, estan abiertos y el conmutador de derivacion esta cerrado). No puede fluir ninguna corriente electrica a traves de la fuente de laser, por lo que no puede ocurrir ninguna emision del laser.

2. Preparado - el usuario tiene que seleccionar activamente la transicion este modo. En este punto, el obturador electronico prepara los conmutadores, donde sea aplicable, de tal manera que puede fluir corriente electrica a traves de la fuente de laser. Tfpicamente, la fuente de laser tiene corriente que pasa a traves de ella por debajo del umbral para la emision del laser, con corriente en reposo (supervisada por los sensores de corriente). La fuente de laser no emite en este modo, pero esta preparada para emitir. Las mitigaciones de la seguridad estan activas, es decir, que la corriente de supervision de los sensores y foto detectores de corriente esta por debajo del umbral para la emision del laser y no se detecta ninguna emision del laser con los foto detectores.

La exposicion inadvertida al laser se puede mitigar de acuerdo con el siguiente ejemplo. Si existe un fallo en el primer sensor de corriente, la corriente se elevara de forma incontrolada hasta que alcanza 5 amperios, como se mide por el segundo sensor de corriente.

3. Tratamiento - solamente cuando el dispositivo esta en el modo Preparado puede pasar el modo de Tratamiento. La emision del laser se activa por el usuario seleccionando el Conmutador de Activacion del Laser. Esto incrementa la corriente a traves de la Fuente de Laser para alcanzar la emision del laser. Para conseguir una potencia del laser deseada por el usuario, se calcula la salida de suministro de potencia del laser requerida en el circuito de control de potencia utilizando datos de calibracion, esta solicitud se emite al suministro de potencia del laser y la corriente se incrementa a traves de la fuente del laser. A medida que la corriente se incrementa por encima del umbral de la corriente del laser, tiene lugar la emision del laser. Existen dos foto detectores que muestren el haz de emision del laser principal. Los foto detectores miden la luz del laser emitida. Se utiliza un foto detector en una iteracion de circuito cerrado para ajustar la salida del suministro de potencia del laser, de tal manera que se alcanza el nivel deseado de la emision del laser. El segundo foto detector se compara con el primer foto detector para asegurar que

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son consistentes.

Colocando el laser en reposo antes de generar una salida del laser y supervisando con un sensor de corriente redundante, se pueden identificar ahora muchos fallos en el suministro de potencia del laser que pueden provocar una situacion, en la que el laser se encendena de manera incontrolada antes de que se permita que se encienda el laser. Ademas, existe un beneficio anadido en la extension de la vida util del diodo del laser, al no derivar cada vez entre impulsos.

Variaciones y formas de realizacion adicionales

Se pueden utilizar tres modos de desconexion independientes para asegurar que el laser esta desactivado y no puede suceder ningun evento de exposicion no intencionado. La primera desconexion es el control directo del suministro de potencia del laser que proporciona corriente al diodo del laser para encender el laser. Este control desactivara el (los) elemento(s) de conmutacion interno(s) (tales como FET, IGBT, BJT) utilizados para proporcionar corriente al laser. La segunda desconexion puede ser un conmutador electronico externo al suministro de potencia del laser, de tal manera que proporciona la trayectoria de retorno para el diodo del laser. Este elemento de conmutacion sera desactivado cada vez que ocurra una condicion de error o cuando el laser esta en cualquier modo en el que no debena fluir corriente a traves del diodo del laser. El tercer metodo puede ser un elemento de conmutacion que proporciona una derivacion (cortocircuito) en paralelo con el diodo del laser. Este elemento de conmutacion sera activado siempre que ocurra una condicion de error o cuando el laser esta en cualquier modo en el que no debena fluir corriente a traves del diodo del laser.

Cuando ocurre una desconexion del suministro de potencia del laser, tres circuitos independiente pueden utilizarse para desactivar inmediatamente la salida del laser. El primer circuito desactiva los elementos de conmutacion que alimentan corriente al diodo del laser. El segundo circuito desactiva el elemento de conmutacion que baja la corriente desde el diodo del laser. El tercer circuito corta un elemento de conmutacion a traves de la salida del suministro de potencia del laser asegurando que no conduzca corriente a traves del diodo del laser.

Para asegurar adicionalmente que el nivel de salida de la potencia es correcto, el sistema compara las senales primaria y secundaria del control de potencia con un comparador de hardware y si las senales primaria y secundaria del control de potencia no estan dentro del 10 % entre sf, se desactiva el suministro de potencia y no se puede encender el laser.

Claims (9)

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    30
    35
    40
    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1. Un laser medico, que comprende:
    (a) una fuente de laser para suministrar una salida del laser, en la que dicha fuente de laser recibe entrada desde un suministro de potencia del laser; y
    (b) un circuito obturador electronico para supervisar y controlar la seguridad de dicha salida del laser, en el que dicho circuito obturador electronico comprende:
    (i) un circuito monitor de seguridad:
    (ii) un primer sensor de corriente y un segundo sensor de corriente, en el que dicho primer sensor de corriente y dicho segundo sensor de corriente estan dispuestos ambos, pero independientemente, para proporcionar entrada a dicho circuito monitor de seguridad, y en el que dicho segundo sensor de seguridad esta dispuesto para proporcionar entrada a dicho suministro de potencia del laser; en el que el primer sensor de corriente y el segundo sensor de corriente estan dispuestos cada uno de ellos para supervisar una corriente del laser proporcionada por dicho suministro de potencia del laser; en el que estan previstos medios para utilizar el primer sensor de corriente para controlar la corriente del laser a un nivel controlado; y en el que estan previstos medios para supervisar el segundo sensor de corriente para asegurar si la corriente del laser estar por debajo de una corriente umbral; y
    (iii) un primer foto detector y un segundo foto detector, en el que dicho primer foto detector y dicho segundo foto detector estan dispuestos ambos, pero independientemente para proporcionar entrada a dicho circuito monitor de seguridad, en el que el primer foto detector y el segundo foto detector estan dispuestos para supervisar una potencia de emision del laser; en el que el primer foto detector esta dispuesto para ser utilizado en una iteracion de circuito cerrado para ajustar la salida de suministro de potencia del laser, de tal manera que se alcanza un nivel deseado de emision del laser; y en el que estan previstos medios para comparar la salida del segundo foto detector con la del primer foto detector para asegurar que son consistentes.
  2. 2. - El laser medico de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicho circuito obturador electronico comprende, ademas, un conjunto de conmutadores electronicos de seguridad independientes de dicho suministro de potencia, en el que dicho conjunto es un conjunto de uno, dos o tres conmutadores electronicos de seguridad.
  3. 3. - El laser medico de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que dichos conmutadores electronicos de corriente de seguridad son: (i) un conmutador de corriente del lado de alta tension, (ii) un conmutador de corriente de retorno del lado de baja tension, o (iii) un conmutador de corriente de derivacion a traves de la fuente de laser.
  4. 4. - El laser medico de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que dichos conmutadores electronicos de corriente de seguridad tienen un tiempo de respuesta del conmutador en el orden de 0,1 mm a 0,005 ms.
  5. 5. - El laser medico de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que dichos conmutadores electronicos de corriente de seguridad son: (i) un primer conmutador electronico de seguridad de la corriente que recibe entrada desde dicho suministro de potencia del laser y que proporciona entrada a dicha fuente de laser, (ii) un segundo conmutador electronico de corriente que recibe entrada desde dicha fuente de laser y que proporciona una trayectoria de retorno a dicho suministro de potencia del laser, o (iii) un tercer conmutador electronico de corriente a traves de dicha fuente de laser, que recibe entrada o bien directamente desde dicho suministro de potencia del laser o indirectamente desde dicho suministro de potencia del laser a traves del segundo conmutador electronico de corriente.
  6. 6. - El laser medico de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que duchi circuito monitor de seguridad proporciona entrada a un conmutador electronico de la corriente de seguridad, en el que dicho conmutador electronico de la corriente de seguridad es independiente de dicho suministro de potencia del laser.
  7. 7. - El laser medico de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicho laser medico no comprende un conmutador mecanico para controlar dicha salida del laser.
  8. 8. - El laser medico de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicha fuente del laser es un laser oftalmico.
  9. 9. - El laser medico de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicha fuente del laser es foto coagulador de laser de estado solido de bomba de diodo.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9820886B2 (en) 2014-02-28 2017-11-21 Excel-Lens, Inc. Laser assisted cataract surgery
US10327951B2 (en) 2014-02-28 2019-06-25 Excel-Lens, Inc. Laser assisted cataract surgery
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Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4592361A (en) 1982-06-28 1986-06-03 The Johns Hopkins University Electro-optical device and method for monitoring instantaneous singlet oxygen concentration produced during photoradiation using pulsed excitation and time domain signal processing
IL96089A (en) * 1989-10-27 1995-01-24 Coherent Inc Electronically pulsed laser system
US5163063A (en) * 1990-02-07 1992-11-10 Copal Co., Ltd. Semiconductor laser driving circuit
CA2159842A1 (en) * 1994-12-05 1996-06-06 Joe A. Ortiz Diode drive current source
US6241720B1 (en) 1995-02-04 2001-06-05 Spectra Physics, Inc. Diode pumped, multi axial mode intracavity doubled laser
US5594748A (en) * 1995-08-10 1997-01-14 Telephone Information Systems, Inc. Method and apparatus for predicting semiconductor laser failure
DE19817553A1 (de) 1998-04-15 1999-10-21 Biotronik Mess & Therapieg Ablationsanordnung
US6673095B2 (en) * 2001-02-12 2004-01-06 Wound Healing Of Oklahoma, Inc. Apparatus and method for delivery of laser light
DE10212685A1 (de) * 2002-03-22 2004-01-08 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung und Verfahren zum Überprüfen eines Stromkreises
EP2604215B1 (en) * 2003-02-25 2017-10-11 Tria Beauty, Inc. Eye-safe dermatologic treatment apparatus and method
US20070213693A1 (en) 2004-08-27 2007-09-13 Ellex Medical Pty Ltd Selective ophthalmic laser treatment
US7771417B2 (en) 2005-02-24 2010-08-10 Iridex Corporation Laser system with short pulse characteristics and its methods of use
CA2539271C (en) 2005-03-31 2014-10-28 Alcon, Inc. Footswitch operable to control a surgical system
AU2006251656B2 (en) * 2005-05-20 2009-05-07 Laserscope Laser system and delivery device operation logging method and kit
US7619171B2 (en) 2005-06-30 2009-11-17 Alcon, Inc. Multifunction surgical footswitch
US20070219430A1 (en) * 2006-03-17 2007-09-20 Moore Barrett H Electricity Providing Privately Provisioned Subscription-Based Survival Supply Unit Method And Apparatus
US20080004607A1 (en) 2006-06-30 2008-01-03 Christopher Horvath Surgical laser system with remote control functionality
DE102007005699A1 (de) 2007-02-05 2008-08-07 Carl Zeiss Meditec Ag Koagulationssystem
US8755420B2 (en) * 2007-06-14 2014-06-17 Tria Beauty, Inc. Failure protection apparatus and system

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