ES3074493T3

ES3074493T3 - Laser system with controlled firing of cooling agent and laser based on applicator position

Info

Publication number: ES3074493T3
Application number: ES20724291T
Authority: ES
Inventors: Kevin Schomacker
Original assignee: Candela Corp
Current assignee: Candela Corp
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2020-04-15
Publication date: 2026-07-21
Anticipated expiration: 2040-04-15
Also published as: ES2999274T3; EP4353308B1; AU2020263237A1; EP3958777A1; EP3958777B1; CN114040725A; US20200337771A1; WO2020219308A1; AU2020263237B2; KR102728891B1; JP2022536586A; EP4353308A2; JP7478753B2; EP4353308A3; KR20220005499A; US11439463B2

Abstract

Un sistema láser incluye una unidad base con fuente de alimentación. Un aplicador manual está conectado a la unidad base y configurado para entrar en contacto con el tejido biológico para su tratamiento. Una estructura de detección de posición está asociada al aplicador para determinar su posición con respecto al tejido biológico. Una fuente láser genera un haz láser. Un sistema de refrigeración proporciona un agente refrigerante al tejido biológico durante el tratamiento. Un circuito procesador está conectado a la estructura de detección de posición, la fuente láser y el sistema de refrigeración. Basándose en los datos recibidos de la estructura de detección de posición, el circuito procesador activa la aplicación del agente refrigerante al tejido biológico tratado, o bien, activa la aplicación del agente refrigerante al tejido biológico tratado, seguida de un retardo de tiempo, y luego activa la fuente láser. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Sistema láser con disparo controlado de agente de enfriamiento y láser basado en la posición del aplicador Campo

[0003] La realización se refiere a un sistema láser para el tratamiento biológico de tejidos, tal como el tratamiento de depilación y el tratamiento cutáneo con láser y, más especialmente, a un sistema láser que emplea la activación controlada de un agente de enfriamiento y un láser basado en la posición de un elemento aplicador o aplicador manual durante el tratamiento del tejido.

[0004] Antecedentes

[0005] Un aparato láser convencional, tal como el láser fraccionado sin ablación Ellipse FRAX 1550, incluye un aplicador manual que tiene un sensor de rodillo de movimiento magnético que mide la velocidad de movimiento del rodillo a través de la superficie de la piel e indica esta velocidad al operario. El aparato proporciona aire de enfriamiento para enfriar continuamente la piel que se está tratando. Se proporciona un pedal para activar el láser.

[0006] Aunque este aparato láser convencional funciona bien para su propósito previsto, existe la necesidad de proporcionar un sistema láser que tenga un dispositivo de enfriamiento dinámico (DCD) y un aplicador manual, y el sistema esté construido y dispuesto para controlar la activación del DCD y el láser basándose en la posición del aplicador con relación al tejido que se está tratando.

[0007] Otros sistemas conocidos se describen en los documentos US 2007/083190 A1, US 2013/150841 A1, US 2015/258347 A1, US 2007/270785 A1, US 2001/009997 A1, US 6.171.301 B1, WO 2013/019785 A1, US 2012/283711 A1.

[0008] Resumen

[0009] La invención se refiere a un sistema láser como se define en las reivindicaciones adjuntas. Las realizaciones, ejemplos o aspectos de la siguiente descripción, en particular los métodos, que no entran dentro del alcance de las reivindicaciones, se presentan únicamente con propósitos ilustrativos y no forman parte de la invención.

[0010] Un objetivo de la realización es satisfacer la necesidad mencionada anteriormente. Según los principios de una realización, este objetivo se logra mediante un sistema láser que incluye una unidad base que tiene una fuente de energía. Un aplicador sostenido con la mano está conectado con la unidad base y está construido y dispuesto para enganchar el tejido biológico para el tratamiento. La estructura de detección de posición está asociada con el aplicador y está construida y dispuesta para determinar una posición del aplicador en relación con el tejido biológico enganchado. Una fuente láser está construida y dispuesta para generar un rayo láser. Un sistema de enfriamiento está construido y dispuesto para proporcionar una fuente de agente de enfriamiento al tejido biológico durante el tratamiento. Un circuito procesador está conectado con la estructura de detección de posición, la fuente láser y el sistema de enfriamiento. Basándose en los datos recibidos de la estructura de detección de posición, el circuito procesador está construido y dispuesto para activar la aplicación del agente de enfriamiento al tejido biológico tratado, o para activar la aplicación del agente de enfriamiento al tejido biológico tratado, seguido de un tiempo de retardo, y, a continuación, activar la fuente láser.

[0011] Según otro aspecto de una realización, un aplicador sostenido con la mano para tratar tejido biológico incluye un cuerpo construido y dispuesto para conectarse con una fuente láser. Se proporciona un rodillo magnético en un extremo distal del cuerpo. Un sensor de campo magnético está asociado con el rodillo magnético y está construido y dispuesto para detectar cambios de fase a medida que gira el rodillo magnético. Una válvula está construida y dispuesta generalmente con una boquilla para proporcionar una fuente de agente de enfriamiento al tejido biológico durante el tratamiento. Un circuito de activación está conectado con el sensor de campo magnético y la válvula. Basándose en un número de cambios de fase detectados por el sensor de campo magnético a medida que gira el rodillo magnético, el circuito de activación está construido y dispuesto para activar la válvula para aplicar el agente de enfriamiento al tejido biológico tratado.

[0012] Según otro aspecto adicional de una realización, un método trata tejido biológico con un sistema láser. El sistema láser incluye un aplicador sostenido con la mano construido y dispuesto para enganchar el tejido biológico para el tratamiento; la estructura de detección de posición asociada con el aplicador construida y dispuesta para determinar una posición del aplicador en relación con al tejido biológico enganchado; una fuente láser construida y dispuesta para generar un rayo láser; un sistema de enfriamiento construido y dispuesto para proporcionar un agente de enfriamiento al tejido biológico durante el tratamiento; y un circuito procesador está conectado con la estructura de detección de posición, la fuente láser y el sistema de enfriamiento. El método incluye enganchar el tejido biológico con el aplicador; mover el aplicador en relación con el tejido biológico enganchado; determinar, con la estructura de detección de posición, una posición del aplicador en relación con el tejido biológico enganchado; y, basándose en la posición del aplicador en relación con el tejido biológico enganchado, activar el sistema de enfriamiento con el circuito procesador para proporcionar el agente de enfriamiento al tejido biológico durante el tratamiento. Tras un tiempo de retardo, el circuito del procesador activa la fuente láser.

[0013] Otros objetivos, características y rasgos de la presente realización, así como los métodos de operación y las funciones de los elementos relacionados de la estructura, la combinación de partes y la economía de fabricación se harán más evidentes al considerar la siguiente descripción detallada y las reivindicaciones adjuntas con referencia a los dibujos adjuntos, todos los cuales forman parte de esta memoria descriptiva.

[0014] Breve descripción de los dibujos

[0015] La Figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema láser proporcionado según una realización.

[0016] La Figura 2 es una ilustración esquemática del sistema láser de la Figura 1.

[0017] La Figura 3 es una vista lateral esquemática parcial del aplicador del sistema láser de la Figura 2.

[0018] La Figura 4 es una vista lateral esquemática parcial de otra realización del aplicador del sistema láser.

[0019] La Figura 5 es una ilustración esquemática de la activación de la válvula de pulverización DCD y/o la fuente láser basándose en las señales detectadas por el sensor de campo magnético de una realización.

[0020] La Figura 6 muestra señales de activación para activar la válvula de pulverización DCD y la fuente de láser según una realización.

[0021] La Figura 7 es un diagrama de flujo de las etapas para realizar un método de una realización.

[0022] La Figura 8 es un diagrama de flujo de las etapas para realizar un método de otra realización.

[0023] La Figura 9 es una vista en planta de los sucesivos rayos láser en sección transversal circular suministrados al tejido objetivo sin superposición.

[0024] La Figura 10 es una vista en planta de los sucesivos rayos láser en sección transversal circular suministrados al tejido objetivo con superposición.

[0025] La Figura 11 es una vista en planta de los sucesivos rayos láser en sección transversal cuadrada suministrados al tejido objetivo sin superposición.

[0026] La Figura 12 es una vista en planta de los sucesivos rayos láser en sección transversal cuadrada suministrados al tejido objetivo con superposición.

[0027] Descripción detallada de las realizaciones ilustrativas

[0028] Con referencia a la Figura 1, se muestra una realización de un sistema láser, generalmente indicada en 10, para tratar tejido biológico. El sistema 10 puede utilizarse para suministrar radiación de forma no invasiva al tejido biológico de destino, tal como la piel o el cabello. El sistema 10 incluye una unidad base 12 y un sistema de suministro, generalmente indicado en 14. En una realización, la radiación láser proporcionada por la fuente 12 de energía se dirige a través del sistema 14 de suministro al tejido objetivo. En la realización ilustrada, el sistema 14 de suministro incluye un cable umbilical 16 y un aplicador 18. El aplicador 18 puede ser un dispositivo sostenido con la mano, tal como una pieza manual, que un usuario puede sujetar o manipular para irradiar el tejido objetivo.

[0029] Como se muestra en la Figura 2, la unidad base 12 está acoplada al cable umbilical 16, que está conectado a un módulo 14 de suministro. La unidad base 12 incluye una fuente 20 de energía que suministra energía a diversos componentes de sistema, incluyendo una fuente láser 22 alojada en la unidad base 12 para emitir un rayo láser L (Figura 3) a través del cable umbilical 16 y el aplicador 18 al tejido objetivo. Se puede utilizar un pedal (no mostrado) o un interruptor con el dedo en el aplicador 18 para armar la fuente láser 22. La unidad base 12 también incluye un controlador 24 acoplado a la fuente láser 22 y que puede acoplarse a una interfaz de usuario. El controlador 24 incluye un circuito procesador 25.

[0030] La unidad base 12 incluye un sistema 26 de enfriamiento para minimizar las lesiones térmicas no deseadas en el tejido. El sistema 26 de enfriamiento incluye un dispositivo de enfriamiento dinámico (DCD) que evita el daño a la epidermis durante la depilación láser o los tratamientos de la piel. El sistema 26 de enfriamiento contiene agentes de enfriamiento, tal como una fuente de gas criógeno C en la unidad base 12. Con referencia a la Figura 3, una válvula 27 de pulverización DCD en el aplicador 18 está conectada a la fuente de gas criógeno 29. El DCD funciona rociando, a través de la válvula 27 (con la boquilla 31), las capas externas de la piel con un gas criógeno C. El gas criógeno se puede aplicar sobre la piel durante aproximadamente 50 ms directamente antes y/o después de cada pulso láser. El DCD actúa enfriando la capa superior de la piel sin alterar las capas inferiores. Esto permite que los folículos pilosos, las venas y otras capas de la piel objetivo permanezcan a una temperatura normal o casi normal. Con referencia a la Figura 3, el cable umbilical 16 puede alojar al menos una de una línea 28 de comunicación eléctrica y una línea de refrigerante conectadas a la válvula 27. Con referencia a la Figura 4, alternativamente, el controlador 24 y/o el circuito procesador 25 pueden alojarse en el aplicador 18', en lugar de en la unidad base 12.

[0032] Como se muestra en las Figuras 3 y 4, el aplicador 18, 18' incluye un cuerpo 29 y la estructura de detección de posición, generalmente indicada en 30, se proporciona en un extremo distal del cuerpo 29. En la realización, la estructura 30 de detección de posición incluye un rodillo magnético 32 y un sensor 34 de campo magnético, tal como un sensor de efecto Hall. Como se muestra, los polos norte y sur del rodillo magnético 32 se oponen entre sí. La intensidad del campo magnético creado por el rodillo magnético 32 es detectada por el sensor 34 de campo magnético estacionario dispuesto generalmente adyacente al rodillo magnético 32. A medida que el rodillo magnético 32 gira a lo largo de la superficie de la piel S, el sensor 34 de campo magnético detecta los cambios de fase provocados por el rodillo magnético giratorio 32 (véase la etapa 40 en la Figura 10). Con referencia a la Figura 5, el circuito procesador 25 ejecuta un algoritmo 36 que convierte los cambios de fase contados por el sensor 34 de campo magnético en un valor de desplazamiento del rodillo magnético 32 según la siguiente fórmula:

[0035]

[0038] La señal 38 de desplazamiento es recibida por un circuito 41 de activación que puede considerarse parte del circuito procesador 25. Con referencia a la Figura 6, se apreciará la secuencia de activación del DCD y del láser. A partir de una posición inicial del aplicador manual sobre el tejido de destino, cada enésimo cambio de fase puede activar (abrir), a través del circuito 41 de activación, la válvula 27 de rociado de DCD de modo que únicamente el agente C de enfriamiento se rocíe a través de la boquilla 31 sobre el tejido de destino (etapa 42 en la Figura 7), o el circuito 41 de activación puede activar la válvula 27 de rociado de DCD para que el agente C de enfriamiento se rocíe a través de la boquilla 31 sobre el tejido de destino (etapa 42 en la Figura 8), seguido de un tiempo de retardo predeterminado (etapa 44 en la Figura 8), pudiendo activar a continuación la fuente 22 de láser (etapa 46 en la Figura 8). Para un suministro perfecto del rayo L al tejido objetivo sin superposición (Figuras 9, 11), el desplazamiento d se establece para que sea igual al ancho del rayo medido en la dirección del desplazamiento. Para la superposición del rayo L (Figuras 10, 12), el desplazamiento d se establece en una fracción del ancho del rayo (p. ej., el 80 %).

[0040] La resolución del sensor 34 de campo magnético se puede mejorar empleando múltiples sensores de efecto Hall que definen el sensor 34 de campo magnético, empleando múltiples imanes en el rodillo magnético 32 o una combinación de ambos. Alternativamente, se pueden emplear otras realizaciones de la estructura 30 de detección de posición. Por ejemplo, la posición del rodillo 32 se puede obtener con un codificador giratorio (no mostrado) que mide el movimiento lineal directo. La circunferencia del rodillo 32 está relacionada con el pulso por revolución (PPR) del codificador. Si el rodillo girara una vuelta completa (360 grados angulares), la distancia recorrida sería igual a la circunferencia del rodillo. Se puede proporcionar un rodillo estabilizador (no mostrado) adyacente al rodillo magnético 32 en el lado opuesto del rociador criógeno para una mayor estabilización del aplicador 18 cuando rueda sobre el tejido objetivo. El rodillo estabilizador ayuda a garantizar que el aplicador se mantenga perpendicular a la superficie de la piel. El sensor de posición funciona mejor cuando el desplazamiento del aplicador es pequeño en relación con el tiempo que lleva administrar el rociador criógeno o el rociador criógeno y el láser. Un tiempo típico es de 10 a 100 ms, lo que se correlaciona con un desplazamiento máximo de 3,6 mm si se viaja a una velocidad de 36 mm/s (dos anchos de rayo de 18 mm por segundo). El desplazamiento durante un pulso láser de 3 ms es pequeño, aproximadamente 0,1 mm para una velocidad de 36 mm/s.

[0042] La sección transversal del rayo láser L sobre la superficie del tejido puede tener forma circular, rectangular, cuadrada o hexagonal. Los rayos rectangulares y cuadrados son la opción preferida para los casos en los que se necesita una cobertura del 100 % sin superposición. Se puede proporcionar un prisma para dar forma al rayo láser L. Alternativamente, se pueden usar fibras ópticas que tengan núcleos redondos o rectangulares. O, alternativamente, se pueden usar elementos ópticos difractivos para convertir un rayo redondo en un rayo rectangular. Dado que generalmente se están tratando grandes áreas de piel o cabello, es preferible que los sucesivos rayos láser estén directamente adyacentes (p. ej., tocándose, Figura 9) o, para una mejor cobertura del tratamiento, que los sucesivos rayos láser L puedan superponerse (Figura 10).

[0044] El sistema 10 puede emplearse para múltiples aplicaciones, tales como la depilación; tratamientos de lesiones vasculares, tales como el tratamiento de manchas de vino de oporto y arañas vasculares; y la reducción de la pigmentación y el rejuvenecimiento de la piel, tales como el tratamiento de la rosácea, el acné, las lesiones pigmentadas y la piel dañada por el sol. Para su uso en la depilación, la fuente láser 22 es preferiblemente una de un láser de alejandrita de 755 nm, un láser de diodo semiconductor operado alrededor de 800 nm, preferiblemente a 805 nm u 810 nm, y un láser Nd:YAG de 1064 nm empleado preferiblemente a una profundidad de aproximadamente 4 mm. Para su uso en el tratamiento de lesiones vasculares y pigmentos, la fuente láser 22 es preferiblemente una de entre un láser KTP de 532 nm, un láser Nd:YAG de 1064 nm, un láser colorante operado a 585 nm o 595 nm, o un láser de alejandrita de 755 nm. Para las lesiones vasculares, el tratamiento es preferiblemente a una profundidad de aproximadamente 1 mm y para el rejuvenecimiento de la piel y los pigmentos, el tratamiento es preferiblemente a una profundidad de aproximadamente 0,1-0,2 mm. El sistema 10 funciona bien para tratar un área importante de tejido, tal como los tratamientos vasculares en la mayor parte de todo el rostro o los tratamientos de depilación en las piernas o la espalda de un hombre.

[0046] Las operaciones y algoritmos descritos en la presente memoria pueden implementarse como código ejecutable dentro del circuito procesador 25 como se describe, o almacenarse en un ordenador independiente o en un medio de almacenamiento tangible no transitorio legible por máquina que se completan basándose en la ejecución del código por un circuito procesador implementado usando uno o más circuitos integrados. Las aplicaciones ilustrativas de los circuitos descritos incluyen lógica de hardware que se ejecuta en una matriz lógica, tal como una matriz lógica programable (PLA), una matriz de puertas programables en campo (FPGA) o mediante la programación de máscaras de circuitos integrados, tal como un circuito integrado específico de aplicación (ASIC). Cualquiera de estos circuitos también puede implementarse usando un recurso ejecutable basado en software que es ejecutado por un circuito procesador interno correspondiente, tal como un circuito microprocesador (no mostrado) e implementado usando uno o más circuitos integrados, donde la ejecución del código ejecutable almacenado en un circuito de memoria interno hace que el circuito o circuitos integrados que implementan el circuito procesador almacenen las variables de estado de la aplicación en la memoria del procesador, creando un recurso de aplicación ejecutable (p. ej., una instancia de aplicación) que realiza las operaciones del circuito como se describe en la presente memoria. Por lo tanto, el uso del término “circuito” en esta memoria descriptiva se refiere tanto a un circuito basado en hardware implementado usando uno o más circuitos integrados y que incluye la lógica para realizar las operaciones descritas, como a un circuito basado en software que incluye un circuito procesador 25 (implementado usando uno o más circuitos integrados), incluyendo el circuito procesador una porción reservada de la memoria del procesador para el almacenamiento de datos de estado de la aplicación y variables de aplicación que se modifican mediante la ejecución del código ejecutable por un circuito procesador. El circuito de memoria puede implementarse, por ejemplo, usando una memoria no volátil tal como una memoria programable de solo lectura (PROM) o una EPROM, y/o una memoria volátil tal como una DRAM, etc.

[0048] Las realizaciones preferidas anteriores se han mostrado y descrito a título ilustrativo de los principios estructurales y funcionales de la presente invención, así como para ilustrar los métodos de empleo de las realizaciones preferidas, y están sujetas a cambios sin apartarse de tales principios.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un sistema láser, que comprende:

una unidad base (12) que tiene una fuente (20) de alimentación,

un aplicador (18) sostenido con la mano conectado con la unidad base (12) y construido y dispuesto para enganchar tejido biológico para el tratamiento,

una fuente (22) de láser construida y dispuesta para generar un rayo láser,

un sistema (26) de enfriamiento construido y dispuesto para proporcionar una fuente de agente (C) de enfriamiento al tejido biológico durante el tratamiento, y

una estructura (30) de detección de posición asociada con el aplicador (18) y construida y dispuesta para determinar el desplazamiento del aplicador (18) a medida que el aplicador (18) se mueve a lo largo del tejido biológico en contacto,

comprendiendo la estructura (30) de detección de posición un rodillo (32) y un sensor (34) asociado con el rodillo (32),

en donde

un circuito procesador (25) está conectado con la estructura (30) de detección de posición, con la fuente (22) de láser y el sistema (26) de enfriamiento, y

basándose en los datos recibidos de la estructura (30) de detección de posición y en la anchura del haz láser medida en la dirección del desplazamiento del aplicador (18), el circuito procesador (25) está construido y dispuesto para activar la aplicación del agente refrigerante (C) al tejido biológico tratado, seguida de un retardo de tiempo, y luego para activar la fuente (22) de láser.

2. El sistema de la reivindicación 1, en donde la fuente (22) de láser, el sistema (26) de refrigeración y el circuito procesador (25) están alojados en la unidad base (12).

3. El sistema de la reivindicación 1, en donde la fuente (22) de láser y el sistema (26) de refrigeración están alojados en la unidad base (12) y en donde el circuito procesador (25) está alojado en el aplicador (18).

4. El sistema de la reivindicación 1, en donde el rodillo (32) comprende un rodillo magnético y el sensor (34) comprende un sensor de campo magnético asociado al rodillo magnético (32) y construido y dispuesto para detectar cambios de fase a medida que el rodillo magnético (32) gira.

5. El sistema de la reivindicación 4, en donde el sensor (34) de campo magnético comprende al menos un sensor de efecto Hall.

6. El sistema de la reivindicación 5, en donde el circuito procesador (25) está construido y dispuesto para convertir los cambios de fase contados por el sensor de efecto Hall en un valor de desplazamiento del rodillo magnético (32).

7. El sistema de la reivindicación 6, en donde el circuito procesador (25) incluye un circuito (41) de activación construido y dispuesto para producir el disparo del agente refrigerante (C) y la fuente de láser (22) basándose en el desplazamiento del rodillo magnético (32).

8. El sistema de la reivindicación 7, en donde el aplicador (18) incluye una válvula (27) de rociado construida y dispuesta para que el circuito (41) de activación la active entre las posiciones abierta y cerrada para suministrar el agente refrigerante (C) desde el sistema (26) de refrigeración.

9. El sistema de la reivindicación 6, en donde el circuito procesador (25) está construido y dispuesto para ejecutar la siguiente fórmula:

donde D es el diámetro del rodillo magnético (32).

10. El sistema de la reivindicación 1, en donde la fuente (22) de láser es un láser de alejandrita de 755 nm; un láser de diodo semiconductor que funciona a aproximadamente 800 nm; un láser Nd:YAG de 1064 nm; un láser KTP de 532 nm; o un láser de colorante que funciona a 585 nm o 595 nm.

11. El sistema de la reivindicación 1, en donde el aplicador portátil (18) incluye una válvula (27) de rociado construida y dispuesta para suministrar el agente refrigerante (C) una vez que el circuito procesador (25) activa la válvula (27) de rociado.

12. El sistema de la reivindicación 11, en donde el circuito procesador (25) está construido y dispuesto para activar la válvula (27) de rociado para suministrar el agente refrigerante (C) durante 10 a 100 ms.

13. El sistema de la reivindicación 12, en donde el agente refrigerante (C) es un gas criogénico.

14. El sistema de la reivindicación 1, en donde la fuente (22) de láser está construida y dispuesta para generar haces de láser sucesivos que son adyacentes y se tocan sin superposición, siendo el desplazamiento igual a la anchura del haz de láser.

15. El sistema de la reivindicación 1, en donde la fuente (22) de láser está construida y dispuesta para generar haces de láser sucesivos que son adyacentes y se superponen, siendo el desplazamiento una fracción de la anchura del haz de láser, tal como 80 % de la anchura del haz de láser.