KR20170020759A - 가시 레이저 다이오드를 이용한 진단 및 수술용 레이저 장치 - Google Patents

가시 레이저 다이오드를 이용한 진단 및 수술용 레이저 장치 Download PDF

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타렉 에이. 샤즐리
마크 에이. 라티나
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비주메딕스, 인크.
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Abstract

진단, 촬상 절차 및 환자의 대상 조직에 레이저 빛의 패턴을 생성하는 레이저 수술 치료를 제공하기 위한 시스템 및 방법. 상기 시스템은 동일한 가시 레이저방출 다이오드로부터 유래하는 조준 및 치료 빔, 생성된 빛의 광 지점의 패턴을 발생시키기 위한 스캐너, 제어기 및 광 패턴의 일부 가능 지점 중 하나를 선택하고 광 강도 및/또는 기간의 지점을 조정하도록 하는 사용자 인터페이스를 포함한다.

Description

가시 레이저 다이오드를 이용한 진단 및 수술용 레이저 장치{Diagnostic and Surgical Laser Device Utilizing a Visible Laser Diode}
본 출원은 양 출원에 공통되는 모든 주제에 대해 2014년 6월 19일 출원된 공동 계류중인 미국 잠정 출원 제 62/014,568호의 우선권 및 그 이익을 청구한다. 상기 잠정 출원의 개시 내용은 본 명세서에 참고로 인용되어있다.
본 발명은 진단 및 데이터 캡쳐/문서화 절차 및 수술용 레이저 치료를 제공하는 장치, 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 의학적 상태를 진단하고 원하는 치료를 수행할 수 있으며 단일 및/또는 다중 지점 레이저 광 응고법을 포함하지만 이에 한정되지는 않는 소형 가시 빔 레이저 장치 및 빔 패턴 발생기에 관한 것이다.
눈의 건강 상태를 치료하는 데 사용되는 기존의 레이저 시스템 디자인의 복잡성은 필수 시스템 기능을 달성하는 데 방해가 될 뿐만 아니라 시스템 비용, 크기 및 무게에 부정적인 영향을 미치고 시스템 오류 가능성을 높인다. 일반적으로, 광 응고 레이저 수술의 현재의 상태에서, 예를 들어, 치료 레이저 빔 및 조준 빔은 2 개의 다른 자원로부터 발생하며, 이러한 절차에 필요한 매우 높은 정밀도로 두 레이저 빔을 중첩시키기 위해 일련의 광학 요소(및 주 레이저 장치를 전달 시스템에 연결하기 위한 고가의 높은 유지 보수 광섬유 케이블의 상당 세그먼트)가 필요하다. 조준 및 치료 레이저 빔을 중첩해야할 필요성 때문에 기존의 레이저 장치를 진단, 데이터 캡처 및 치료 목적을 위해 다른 보완 시스템과 통합하는 것이 어려워지고, 결과적으로 저전력 효율성과 겸손한 기능을 갖춘 성가시고 낮은 이동성 시스템을 만든다. 다수의 목표 위치에서 일시적으로 일치하는 치료를 가능하게 하고 및/또는 다수의 목표 위치에 대해 시간 경과에 따라 치료 레이저 빔을 스캐닝할 수 있게 하는 것과 같은, 더 나은 제어 및 지시 수단이 기존의 시스템에서 요구된다. 현재의 치료법은 예를 들어 레이저 간접 검안경 검사와 같은 방법을 사용할 때 대상의 한 지점에만 액세스할 수 있다. 이것은 특히 망막 광응고술(PRP)에 있어서는 시간이 오래 걸린다. 현재 레이저 치료 시스템에는 진단 및/또는 데이터 캡처/문서화 기능도 없다.
패턴 스캐닝 레이저 기술의 현재의 상태는 조준 빔 및 치료 빔을 갈보 미러(Galvo mirror)에 의존하는 패턴 발생기(모르돈 등의 미국 특허 출원 제 20130345683 A1호에서 발견되는 바와 같이 레이저 유닛 내부에 하나, 전달 시스템에 2 개)와 중첩시키는 것을 포함한다. 상기 전달 시스템은 광섬유 케이블을 통해 레이저 장치에 연결된다. 제 1 갈보 미러는 레이저 패턴을 스캐닝하는 전체 기간 동안 원하는 출력에서 광섬유 케이블의 입구로 치료 빔을 투사한다. 제 1 갈보 미러는 레이저 번(laser burn)을 생성하기 위해 광섬유 케이블을 향해 빔을 투사하고(ON 시간) 그후 빔을 멀리 이동시킨다(OFF 시간). 여기서 레이저 빔이 광섬유 케이블 방향으로 재 지정되기 전에 어두운 장벽에 부딪히기 때문에 레이저 전력이 낭비된다. OFF 시간 동안, 최종 두 갈보 미러는 새로운 위치로 이동하여 ON 시간 동안 레이저가 목표 조직의 다른 위치로 투사된다. 치료 빔이 목표 조직에 투사되지 않는 경우(OFF 시간)에도 레이저 자원이 목표 조직으로 패턴을 스캔하는 전체 기간 동안 치료 빔을 생성한다는 사실은 레이저 시스템에 의한 전력 소비 및 열 발생을 증가시키고, 능동적인 냉각을 필요로 하여 레이저 자원의 수명을 단축시킨다. 또한 레이저의 출력은 서브 밀리미터(일반적으로 0.1-0.2 mm)의 광섬유 코어에 매우 정확하게 치료 빔을 투사하는 방식에 따른다. 갈보 미러의 사소한 오정렬은 레이저의 출력 전력을 크게 변경시킬 수 있다. 또한, 투사된 패턴의 크기는 목표 조직으로부터의 패턴 발생기의 거리에 민감하다. 즉, 목표 조직이 패턴 발생기로부터 멀어 질수록 투사된 패턴은 커진다. 기존의 일부 패턴 발생 레이저는 슬릿 램프 전달 시스템을 통해 대상 조직에 레이저 번 패턴을 전달할 수 있지만, 레이저 간접 검안경을 전달 시스템으로 사용하는 경우, 레이저는 패턴 발생 기능이 없는 개별(단일 지점) 번(burns)으로 사용될 수 있다. 또한 기존의 레이저 간접 검안경 검사기는 광섬유 케이블을 통해 광 응고 레이저의 전달 시스템으로만 기능한다. 그러한 레이저 시스템의 복잡성으로 인해, 상기 시스템은 너무 크고 레이저 간접 안과용 검안경의 헤드에 통합 되기에는 너무 무겁다.
안과, 피부과, 혈관 수술 및 이와 유사한 분야에서 사용될 수 있고 실제로 휴대가능하며 의료 진단, 문서화 및 수술용 레이저 치료를 위한 보다 단순하고 콤팩트하고 저렴하며 제조하기 쉬운 시스템 및 방법이 필요하다.
다수의 다른 광 응고 과정을 수행하는 것을 포함하여, 다양한 치료법에 효과적인 파장에서 작동하는 시스템 및 방법이 필요하다.
복잡한 파워 서플라이 및 제어 메커니즘 또는 안과, 피부과, 혈관 및 유사한 유형의 수술 중에 현재 사용되는 번거로운 광섬유 연결을 필요로 하지 않는 레이저 시스템 및 방법이 필요하다. 또한, 컴팩트한 휴대용 유닛에서 의학적 진단, 문서화 및 외과적 치료를 제공하는 시스템 및 방법이 필요하다.
또한 단순화된 제어 및 지시 수단을 제시하면서 다수의 목표 위치에서 치료를 제공할 수 있는 시스템이 필요하다.
본 발명은 다른 바람직한 특성을 갖는 것 이외에 이들 요구를 해결하기 위한 또 다른 해결책에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 의도하는 운반성과 신규한 기능성을 갖는 콤팩트한 시스템으로 만들도록 서로에 대해 그리고 적어도 하나의 단일 가시 빔 레이저 방출 다이오드에 대해 유일하게 배열 및 배치되는 광학적 구성요소에 연결되는 조명 자원, 광 조준 빔 및 치료 레이저 빔을 사용하여 피검자의 의학적 상태를 진단하고, 피검자에 관한 이미지/데이터를 관찰/촬상 및 캡쳐하고, 피검자상의 다수의 목표를 동시에 또는 순차적으로 치료하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 새로운 빔 패턴 발생기 및 피검체 상의 다수의 위치에서의 치료를 수행하기 위해 진단, 문서화 및 치료 시스템에 상기 새로운 빔 패턴 발생기를 통합하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예는 대상의 의학적 상태를 진단 및/또는 치료하기 위한 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 조명 광원 및 피검자 눈의 내부 부분 상으로 상기 조명 광원으로부터의 빛을 포커싱하기 위한 포커싱 렌즈를 갖는 광학 시스템을 포함한다. 상기 시스템은 단일 레이저 자원으로 동작 가능한 레이저 다이오드 조립체를 포함하는 레이저 유닛을 포함한다. 단일 레이저 자원은 레이저 유닛의 출구로부터 조준 빔 및 치료 레이저 빔을 방출한다. 집속 렌즈의 초점과 출구의 초점은 일반적으로 일치한다. 또한, 광학 시스템 및/또는 레이저 유닛은 사용자의 머리에 장착하기 위한 크기 및 치수로 구성된 헤드셋 장비 상에 작동 가능하게 배치된다.
본 발명의 양태에 따르면, 시스템은 눈 안쪽의 목표 위치에서 광 응고 프로세스를 유도하도록 구성될 수 있다. 조명 광원은 양안 간접 검안경일 수 있다. 집광 렌즈는 헤드셋 장비상에 배치될 수 있다. 포커싱 렌즈는 헤드셋 장비로부터 말단일 수 있고 사용자에 의해 헤드셋 장비에 대해 자유롭게 움직일 수 있다. 상기 시스템은 눈 안쪽의 초점 가능한 이미지를 수신, 캡처 및/또는 디스플레이하기 위한 촬상 시스템을 포함할 수 있다. 초점 렌즈는 안저 카메라를 포함하는 촬상 장치 내에 배치될 수 있다. 조명 광원은 양안 간접 검안경일 수 있다. 레이저 유닛은 광섬유 케이블 커넥터가 없거나 존재할 때 작동할 수 있다. 단일 레이저 자원은 광섬유 결합 레이저 방출 다이오드 또는 다른 레이저 방출 자원일 수 있다. 조준 빔의 파장과 치료 레이저 빔의 파장은 50nm 미만으로 차이가 날 수 있다.
본 발명의 양태에 따르면, 레이저 다이오드 조립체는 다수의 단일 레이저 자원을 포함할 수 있고 및/또는 레이저 유닛은 다수의 레이저 다이오드 조립체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 대상의 의학적 상태를 진단 및/또는 치료하기 위한 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 조명 광원을 갖는 광학 시스템 및 단일 레이저 자원으로 동작 가능한 레이저 다이오드 조립체를 갖는 레이저 유닛을 포함한다. 단일 레이저 자원은 일반적으로 동일한 광 경로를 따르는 조준 광 빔 및 치료 레이저 빔을 방출한다. 상기 시스템은 피검자의 안구 내부로 광을 포커싱하도록 배치된 포커싱 렌즈를 포함한다. 조준 빔 및 치료 레이저 빔은 빔 패턴 발생기를 통과한다. 광학 시스템 및/또는 레이저 유닛 및/또는 빔 패턴 발생기는 사용자의 머리에 장착하기 위한 크기 및 치수로 구성선 헤드셋 장비 상에 작동 가능하게 배치된다.
본 발명의 양태에 따르면, 조준 빔 및 치료 레이저 빔은 일반적으로 빔 패턴 발생기를 통과하기 전에 시준될 수 있다. 조준 빔 및 치료 레이저 빔의 각각은 눈의 내부 부분 상의 단일 지점의 빛, 눈의 내부 부분 상의 복수의 이산된 지점들, 눈의 내부부분 상의 빛의 적어도 하나의 연속적인 패턴, 또는 이들의 조합을 생성하도록 구성될 수 있다. 빔 패턴 발생기에 의해 생성된 빛의 지점은 눈의 내부 부분 상에 투사된 원형, 타원형, 정사각형 또는 다른 형태를 포함할 수 있다.
본 발명의 양태에 따르면, 시스템은 빔 패턴 발생기에서 나오는 빔 패턴의 위치 및 특성의 제어를 사용자에게 제공하도록 구성된 제어 유닛 및/또는 원격 인터페이스를 포함할 수 있다. 빔 패턴 발생기는 복수의 선택 가능한 각각의 패턴들을 생성할 수 있다. 각각의 패턴은 복수의 광 지점 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 복수의 광 지점 중 각각의 광의 강도는 사용자 인터페이스를 통해 조절될 수 있고 피검자의 안구 내부의 각각의 광 지점의 입사 시간은 조절 가능할 수 있다.
본 발명의 양태에 따르면, 조준 빔의 일부는 2 색성 미러에 의해 반사될 수 있고, 조준 빔의 일부는 눈의 내부를 조명하기 위해 포커싱 렌즈를 통과할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 대상의 눈의 내부 부분을 따라 조준 빔 및 치료 레이저 빔의 변위에 영향을 미치도록 배치 및 구성된 광학 구성 요소 세트를 포함하는 빔 패턴 발생기에 관한 것이다. 빔 패턴 발생기에서 나오는 조준 빔 및 치료 레이저 빔은 일반적으로 조준 빔 및 빔 패턴 발생기에 들어가는 치료 레이저 빔과 평행하다.
본 발명의 양태에 따르면, 원위 대상을 따르는 빔의 변위는 일반적으로 작동 거리에 의해 영향을 받지 않을 수 있다. 빔 패턴 발생기에 포함된 한 세트의 광학 구성 요소는 능동 반사 요소 및 수동 반사 요소를 포함할 수 있다. 광학 요소 세트는 2 개의 반사 요소를 포함할 수 있는데, 여기서 제 1 반사 요소 및 제 2 반사 요소는 개별적인 지점 및/또는 연속 패턴의 광이 생성될 수 있도록 요소 캐리어 상에 장착된다. 광학 요소 세트는 렌즈 요소 및 회전 가능한 프리즘 요소를 포함할 수 있다. 상기 광학 요소들의 세트는 두 개의 렌즈 요소들을 포함할 수 있으며, 제 1 렌즈 요소는 한 방향으로 이동 가능하고 상기 제 2 렌즈 요소는 수직 방향으로 이동 가능하며, 상기 제 1 렌즈 요소의 광축 및 제 2 렌즈 요소는 평행하다. 제 1 및 제 2 반사 요소는 프리즘과 광통신할 수 있다. 광학 구성 요소 세트는 제 1 회전 프리즘 요소 및 제 2 회전 프리즘 요소를 포함할 수 있다. 제 1 반사 요소의 표면은 제 2 반사 요소의 표면에 평행하게 구성될 수 있어, 광학 빔이 피검자의 안구 내부의 다른 위치로 향하게 된다. 제 1 및 제 2 반사 요소는 프리즘과 광통신할 수 있다. 상기 광학 요소들의 세트는 가동 스테가지 상에 장착될 수 있고, 상기 가동 스테가지는 상기 조준 빔 및 상기 치료 레이저 빔을 발생시키는 레이저 다이오드 조립체에 연결될 수 있고, 광학 구성 요소 세트 내의 구성 요소의 이동없이 피검자의 눈의 내부 부분 상의 광 지점의 위치에 영향을 준다.
본 발명의 양태에 따르면, 빔 패턴 발생기는 사용자의 머리에 장착하기 위한 크기 및 치수로 구성된 헤드셋 장비 상에 작동 가능하게 배치될 수 있다.
본 발명의 양태에 따르면, 빔 패턴 발생기는 슬릿 램프 부착 가능 레이저, 안저 카메라 레이저, 핸드 헬드 레이저 검안경 및/또는 조준 빔 및/또는 치료 레이저 빔이 빔 패턴 발생기에 입사하는 다른 장비에 작동 가능하게 결합 될 수 있다. 상기 다른 장비는 제 1 이동 스테이지 상에 장착된 레이저 방출 다이오드를 포함할 수 있으며, 제 1 이동 스테이지는 제 2 이동 스테이지의 이동 방향에 수직인 방향으로 이동 가능하다. 반사 요소는 제 2 가동 스테이지 상에 장착될 수 있다. 제 1 이동가능 스테이지는 2 이상의 레이저 방출 다이오드를 포함할 수 있다. 제 1 가동 스테이지 상에 장착된 하나 이상의 레이저 방출 다이오드 각각은 제 1 가동 스테이지에 장착된 제 2 하나 이상의 레이저 방출 다이오드에 의해 방출된 특성 파장과 실질적으로 동일하지 않은 특성 파장을 갖는 치료 레이저 빔을 방출할 수 있다.
본 발명의 양태에 따르면, 상기 시스템은 이렉터(erector)를 포함할 수 있으며, 상기 이렉터 장치는 이미지가 수직 및 측면으로 반전되도록 구성된 반사 요소 및/또는 프리즘 세트를 포함한다.
본 발명의 일 실시예는, 조명 광원을 갖는 광학 시스템과, 단일 광원으로 동작하는 레이저 다이오드 조립체를 갖는 레이저 유닛을 포함하는 시스템을 사용하여 대상의 의학적 상태를 진단 및/또는 치료하는 시스템에 관한 것이다. 레이저 자원. 단일 레이저 자원은 일반적으로 동일한 광 경로를 따르는 조준 광 빔 및 치료 레이저 빔을 방출한다. 상기 시스템은 빔 패턴 발생기를 포함한다. 빔 패턴 발생기와 연결 및/또는 통과하고 포커싱 렌즈와 연결 및/또는 통과하는 상기 조준 빔 및 상기 치료 레이저 빔의 적어도 일부분은 피검자의 눈의 내부 부분상의 복수의 위치에 배치될 수 있다. 광학 시스템 및 빔 패턴 발생기는 사용자의 머리에 장착하기 위한 크기 및 치수로 구성된 헤드셋 장비 상에 작동 가능하게 배치된다.
본 발명의 양태에 따르면, 레이저 다이오드 조립체는 복수의 단일 레이저 자원을 포함할 수 있다. 각각의 단일 레이저 자원은 일반적으로 서로 동일한 광경로를 따르는 조준 광 빔 및 치료 레이저 빔을 방출할 수 있다. 적어도 하나의 레이저 다이오드 조립체는 포커싱 렌즈에 결합될 수 있다. 빔 패턴 발생기는 피검자의 눈의 내부 부분 상에 광의 패턴을 생성할 수 있으며, 여기서 패턴은 순차적으로 생성되는 복수의 광 지점을 포함하고 및/또는 동시에 생성되는 복수의 광 지점을 포함한다. 본 발명의 양태에 따르면, 제 1 레이저 방출 다이오드 및 제 2 레이저 방출 다이오드는 동시에 및/또는 순차적으로 조준 빔을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 피검자의 안구를 조명하고 조준 빔 및 치료 레이저 빔을 조사하여 피검자의 건강 상태를 진단 및/또는 치료하는 방법에 관한 것으로서, 광학 시스템 및/또는 헤드셋 장비 상에 작동 가능하게 배치된 레이저 유닛을 사용하여 피검자의 안구 내부의 복수의 위치를 결정할 수 있다. 조준 빔과 치료 레이저 빔의 위치는 일반적으로 동일하다. 헤드셋 장비는 사용자의 머리에 장착하기위한 크기 및 치수로 구성된다.
본 발명의 양태에 따르면, 조준 빔 및 치료 레이저 빔에 대한 위치는 일반적으로 동일하다. 조준 빔 및 치료 레이저 빔은 피검자의 안구 내부의 복수의 위치 중 적어도 하나에 입사된다. 조준 빔 및 레이저 치료 레이저 빔은 피검자의 안구 내부상의 광 지점 패턴을 생성하기 위하여 공간적 및/또는 일시적으로 증가될 수 있다. 복수의 위치 중 적어도 하나는 빔 패턴 발생 장치 및/또는 복수의 레이저 방출 다이오드 자원을 이용하여 접근 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 피검자의 의학적 상태를 진단 및/또는 치료하는 방법은 피검자의 눈의 내부부분상의 복수의 위치에 복수의 조준 빔을 각각 배치하고, 상기 포커싱 렌즈에 의해 생성된 중간 이미지를 통해 적어도 한 방향으로 눈의 내부 부분에 입사하는 각각의 조준 광빔을 시프트시킴으로써 위치에 도달하는 것을 포함한다.
본 발명의 양태에 따르면, 조준 빔의 일부는 2 색성 미러에 의해 반사되고, 조준 빔의 일부는 눈의 내부를 조명하기 위해 포커싱 렌즈를 통과한다.
본 발명의 상기 및 다른 특징은 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 외과 장비의 개략도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로토 타입 컴팩트 외과 장비의 측면도의 이미지;
도 3은 도 1의 한 양태에 따른 도 2의 장비의 정면도의 이미지;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 및 제 2 레이저 다이오드 조립체를 포함하는 소형 외과 장비의 개략도;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 빔 패턴 발생기를 포함하는 간접 레이저 검안경을 포함하는 소형 외과 장비의 개략도;
도 6A는 본 발명의 일 실시예에 소형 외과 장비를 이용하는 방법을 예시적으로 도시한 흐름도;
도 6B는 본 발명의 일 실시예에 따른 예에 의한 빔 패턴 발생기를 포함하는 소형 외과 장비를 이용하는 방법을 도시한 흐름도;
도 7A는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 1 예의 개략도;
도 7B는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 2 예의 개략도;
도 7C는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 3 예의 개략도;
도 7D는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 4 예의 개략도;
도 7E는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 5 예의 개략도;
도 7F는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 6 예의 개략도;
도 7G은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 7 예의 개략도;
도 7H는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 8 예의 개략도;
도 7I는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 9 예의 개략도;
도 7J는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 10 예의 개략도;
도 7K는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 11 예의 개략도;
도 7L은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 12 예의 개략도;
도 7M은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 13 예의 개략도;
도 7N은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 14 예의 개략도;
도 7O는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 15 예의 개략도;
도 7P는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 16 예의 개략도;
도 7Q는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 17 예의 개략도;
도 7R는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 패턴 발생기에 의해 발생하는 빛의 선택 패턴의 제 18 예의 개략도;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 미러를 포함하는 빔 패턴 발생기의 개략도.
도 9A는 광학 시스템에 존재하는 광 빔이 입사방향에 대해 각도 회전될 때, 작업 거리 즉, 연산 광학 시스템과 대상 사이의 거리에 대한 원위 대상을 따른 광 빔의 측면 변위 의존성을 도시;.
도 9B는 광학 시스템에 존재하는 광 빔이 입사방향에 수직인 방향을 따라 변위될 때, 작업 거리 즉, 연산 광학 시스템과 대상 사이의 거리에 대한 원위 대상을 따른 광 빔의 측면 변위 의존성을 도시;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 미러를 포함하는 빔 패턴 발생기의 개략도;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 선택적인 이동 미러를 포함하는 빔 패턴 발생기의 개략도;
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 편심 렌즈를 포함하는 빔 패턴 발생기의 개략도;
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 이렉터(erector) 프리즘을 포함하는 빔 패턴 발생기의 개략도;
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘의 일부분의 개략도;
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따라 빔의 각도를 변경하기 위해 이동 가능한 레이저 장치를 이용하는 빔 패턴 발생기의 개략도;
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 빔을 변위시키는 가동 레이저 장치를 이용하는 빔 패턴 발생기의 개략도;
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 회전 프리즘을 포함하는 빔 패턴 발생기의 개략도;
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라 두 개의 회전 프리즘을 포함하는 빔 패턴 발생기의 개략도.
도 19A는 본 발명의 일 실시예에 따라 중립 위치에 배치된 가동 마운트 세트를 포함하는 빔 패턴 발생기의 개략도.
도 19B는 본 발명의 일 실시예에 따라 중립 위치에 대해 변위된 제 1 가동 마운트를 가진 가동 마운트 세트를 포함하는 빔 패턴 발생기의 개략도.
도 19C는 본 발명의 일 실시예에 따라 중립 위치에 대해 변위된 제 2 가동 마운트를 가진 가동 마운트 세트를 포함하는 빔 패턴 발생기의 개략도.
도 19D는 본 발명의 일 실시예에 따라 제 1 가동 마운트에 부착된 제 1 및 제 2 레이저 다이오드 조립체를 가진 가동 마운트 세트를 포함하는 빔 패턴 발생기의 개략도.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라 레이저 광원으로서 하나이상의 레이저 발광 다이오드를 포함하는 소형 외과 장비의 개략도;
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자에 대해 자유롭게 이동 가능한 렌즈에 부착되는 레이저 다이오드 조립체를 포함하는 소형 외과 장비의 개략도; 및
도 22는 본 발명의 양태에 따라 2 개의 레이저 발광 다이오드의 분광 비교 분석을 나타내는 도면.
본 발명의 예시적인 실시예는 조준 빔 및 치료 레이저 빔이 시스템을 통한 공유 경로를 따르고 적어도 목표에서 조명 빔과 수렴하는 방법으로 레이저 다이오드 조립체를 안과용 광학 장비와 통합하는 소형 외과 시스템에 관한 것이다. 작동 광학 시스템의 개별 구성 요소는 선택 요소의 초점이 일치할 수 있도록 서로 충분히 근접하게 구성되고 배열된다. 따라서 안과용 수술 레이저 시스템은 사용자의 머리에 장착되고 진단 및 이미지/데이터 캡처 및 문서화를 수행하도록 구성 및 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 외과 장비는 관찰, 촬상 및 레이저 치료 능력을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 관찰은 피검자의 눈에 광을 투사하는 조명 광원, 조명 광원이 부착된 헤드 밴드, 포커싱 렌즈 및 반사 표면, 렌즈 및/또는 프리즘과 같은 임의의 추가 광학 구성요소를 포함하는 헤드 장착형 관찰 시스템에 의해 가능해질 수 있다. 포커싱 렌즈가 목표로부터 적절한 거리에 있을 때, 조명 광원에서 나온 빛은 포커싱 렌즈를 통과하여 대상을 조명하고 대상의 역전된 반전 이미지를 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 관찰 시스템은 대상의 역전된 반전 이미지를 2개의 이미지로 분할할 수 있어, 각 이미지의 방향을 적어도 부분적으로 보정하고 적어도 부분적으로 보정된 두 이미지 중 하나를 제 1 안구(예를 들어, 검사자의 눈, 디스플레이 스크링 등) 및 적어도 부분적으로 보정된 두 이미지 중 하나를 제 2 안구(예를들어, 검사자의 눈, 디지털 카메라 센서 등)상에 투사한다.
일 실시예에서, 관찰 시스템은 양안 간접 검안 검측기(레이저 간접 검안경)이고, 다른 실시예에서, 관찰 시스템은 안저 카메라 또는 휴대용 검안경이다. 그러나, 당업자는 양안 간접 검안 검측기에 대한 다수의 다른 대안을 이용할 수 있으며, 본 발명과 관련하여 사용하기 위해 예상될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 촬상은 예를 들어 관찰 시스템 상에 장착되고 치료 전, 중 및/또는 후에 대상의 이미지 및 비디오를 캡쳐하기 위해 관찰 시스템의 렌즈똑으로 향하진 디지털 카메라 시스템에 의해 가능하다. 이러한 캡처된 이미지 또는 비디오는 상용 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 유선 또는 무선 방식으로 저장, 편집 및 공유된다. 그러나, 당업자는 디지털 카메라에 대한 다수의 다른 대안을 이용할 수 있으며, 본 발명과 관련하여 사용하기 위해 예상될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 치료는 레이저 유닛에 의해 단일 레이저 방출 다이오드 자원로부터 방출되고 조준 빔과 동일한 경로를 따라 레이저 출구 조립체를 통해 지향되는 조준 빔 및 치료 레이저 빔으로 수행된다. 본 발명의 일 실시예에서, 조준 빔 및 치료 레이저 빔 모두를 발생시키는 레이저 자원은 광섬유-결합 레이저 방출 다이오드이다. 본 발명의 일 실시예에서, 광섬유-결합 레이저 방출 다이오드는 광 도파관으로 의도되는 레이저 내의 고정 및/또는 탈착 불가능한 광섬유 부분중 비교적 짧은 부분일 수 있다. 광섬유 부분은 레이저 빔의 특성을 더 향상시키기 위해 광 도파관 역할을 수행한다. 당업자중 하나는 다양한 다른 형태의 레이저 자원 및 구성이 단일 레이저 발광 다이오드에 부가 및/또는 대신에 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
예를 들어, 405±20 nm, 445±20 nm, 635±20 nm, 658±20 nm, 577±20 nm, 또는 520±20 nm를 포함하나 이에 제한되지 않는 가시 파장이 쉽게 생성되고, 대상을 시각화, 촬상 및 치료하기 위한 치료 영역에 본 발명의 실시예에 따른 조준 빔, 조명 광 빔 및/또는 치료용 레이저 빔에 집중 및 지향하는데 사용될 수 있는 광학수단과 호환될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 수술용 레이저 시스템의 실시예에 통합될 수 있는 빔 패턴 발생기에 관한 것이다. 빔 패턴 발생기는 작동자와 피검자 사이의 거리와는 무관하게 일정하게 생성되는 대상에 빛의 복수의 이산 지점들 각각의 크기를 가능하게하는 입사 치료 레이저 빔에 대해 패턴 발생기에서 나오는 치료 레이저 빔의 각도 변위보다는 평행하게 영향을 미친다.
외과용 레이저 시스템 및/또는 빔 패턴 발생기는 본 명세서에 기술된 발명에 따라, 마찬가지로 다양한 비 안과 의료용 표시에 이용될 수 있다. 따라서, 용어 "대상", "대상 조직", "대상의 눈의 내부 부분" 및 "대상의 망막"은 여기서 상호 교환적으로 사용된다.
본 발명은 피검자의 안구 내부 부분과 같은 대상에 약 50 내지 500 마이크론의 폭을 갖는 작은 단일 투사된 광 지점(여기서는 "광 지점" )을 생성하기위해
렌즈를 사용하여 직접적으로 포커싱될 수 있는 거의 균일한 플루 언스(에너지 밀도)를 갖는 높은 치료 레이저 빔 품질을 제공하는 새로운 외과 치료 시스템 디자인을 포함한다. 약 100-200 미크론의 광 폭 지점에서 치료 레이저 빔을 생성하는 능력은 망막 광응고술과 같은 치료에 활용될 수있는 소형 수술 장치를 제공한다. 치료의 다른 예시에는 레이저 망막 성형뿐만 아니라 망막 광응고술(focal and pan-retinal photocoagulation)이 포함되나 이에 국한되지는 않는다.
일례로서, 본 발명의 실시예는 부분적으로 휴대성 및 진단 및 치료에 대한 능력으로 인해, 당뇨성 망막증에서 사용될 수 있다. 당뇨성 망막증은 망막 혈관에서 누출되어 망막점 및 오점 출혈, 미세 동맥류 및 삼출물이 조기에 나타나는 특징이 있다. 상기 질병의 후기 단계인 증식 당뇨성 망막 병증은 망막 혈관 신생과 유리체 또는 망막 출혈을 특징으로 한다. 광 응고 치료가 당뇨성 망막증을 성공적으로 치료할 수 있고, 특히 망막 광응고술이 신생 혈관 조직의 퇴행에 효과적이지만, 본 발명은 부분적으로는 레이저 유닛(레이저 간접 검안경)을 양안 간접 검안 내시경과 같은 수술용 광학 시스템을 통합함으로써 제공되는 휴대성으로 인해 동일한 치료 절차를 진단하고 수행할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 소영 외과용 시스템은 유사한 성능을 갖는 종래의 외과용 레이저 시스템에 요구되는 부가적인 광학 요소에 대한 필요성을 줄여 시스템 구축을 용이하게 하고 생산 비용을 감소시킨다. 레이저 및 광 빔은, 본 발명에 앞서 종래의 장치에서 에너지 흡수원이 되는 유리-공기 및 공기-유리 계면 수가 더 적기 때문에 시스템 효율이 개선된다. 가시 레이저 방출 다이오드의 높은 에너지 효율은 현재 이용 가능한 저효율 다이오드 펌핑 고체 상태 레이저(DPSS) 또는 가스 레이저에 전력을 제공하고 성가신 열전기 쿨러를 공급하기 위해 필요한 복잡하고 크고 무거운 전원 공급 장치에 비해 간단한 전원 공급 장치 또는 배터리를 사용할 수 있게 한다. 제안된 레이저 시스템의 소형화로 인해 LIO와 같은 광학 시스템에 상기 시스템을 통합하여 자가 진단, 촬상, 실제로 휴대가능한 유닛이 있는 레이저 치료 헤드를 제공할 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 특징은 첨부된 개략적인 도면을 참조하여 예시로서 주어진 다음의 설명으로부터 명확해질 것이다.
또한, 도 1 내지 도 22를 참조하면, 본 발명에 따른 소형 외과용 시스템(20)의 예시적인 실시예들에서는 전체적으로 동일한 부분에 동일한 참조 번호가 표시된다. 본 발명은 도시된 예시적인 실시예를 참조하여 설명 될 것이나, 많은 다른 형태가 본 발명을 구현할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 당업자라면, 본 발명의 사상 및 범위를 유지하면서, 요소 또는 재료의 크기, 형상 또는 유형과 같은 개시된 실시예의 파라미터를 변경하는 다양한 방법을 부가적으로 이해할 것이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 소형 수술 시스템(20) 및 대응하는 사용 방법의 설명이 제공된다. 소형 수술 시스템(20)은 레이저 유닛(1) 및 작동 광학 시스템(9)을 포함한다. 레이저 유닛(1)은 파워 조정기(3), 레이저 방출 다이오드 자원을 갖는 레이저 다이오드 조립체(6), 타이머 회로(4) 및 레이저 트리거 메커니즘을 포함 할 수 있다. 레이저 유닛(1)은 예컨대 보라색 범위, 공칭 405±20nm, 청색 범위, 공칭 445±20nm, 녹색 범위, 공칭 520±20nm, 또는 적색 범위, 공칭 635±20 nm 또는 658±20 nm 또는 577±20 nm에서와 같은 가시 스펙트럼 내의 파장의 에너지를 방출한다. 레이저 다이오드 조립체(6)는 예를 들어, 레이저 방출 다이오드(66) 또는 레이저 방출 다이오드 층을 포함한다. 상기 도면은 또한 작동자의 눈(10)(예를 들어, 장치의 사용자의 눈) 및 대상(11)(예를 들어, 치료되는 환자의 눈)을 도시한다. 또한, 소형 외과 시스템(20)은 치료된 눈(11)에 면하는 카메라 모듈(500)과 같은 이미지 및/또는 비디오 캡처 수단을 포함한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 레이저 다이오드, 레이저 방출 다이오드, 레이저 방출 다이오드 층 및 레이저 자원은 서로 상호교환적으로 사용될 수 있다. 레이저 다이오드 조립체(6)는 레이저 방출 다이오드(66) 하우징을 더 포함하고, 열 싱크 및 레이저 다이오드 조립체(6)를 레이저 출구 조립체(7)에 부착하기 위한 수단을 더 포함 할 수있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 작동 광학 시스템(9)은 레이저 간접 검안 내시경, 안저 카메라, 슬릿 램프 및/또는 작동 광학 시스템(미도시)에 조명 광원 및/또는 렌즈(15)를 제공하는 다른 장치를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 렌즈(15)는 휴대용 포커싱 렌즈이다. 선택적인 실시예에서, 렌즈(15)는 안저 카메라의 대물 렌즈, 휴대용 슬릿 램프 생체 현미경 렌즈(접촉 또는 비접촉) 및/또는 상기 렌즈들의 조합이다. 따라서, 용어 "렌즈", "렌즈들" 및 "렌즈 시스템"은 본 명세서에서 상호 교환적으로 사용된다. 렌즈(15)는 다른 굴절력(+ 120 디옵터 내지 -60 디옵터)의 렌즈이며, 광학 시스템(9)과 대상(11) 사이에 위치될 수 있다. 렌즈(15)는 두 가지 중요한 기능을 하는데: 대상(11)(치료된 안구의 내부의 표적화 된 조직)에 광 빔, 조준 빔 및 치료 빔이 집중되도록 하고, 광학 시스템(9)에 의해 관찰될 대상(11)의 중간 이미지를 형성한다.
렌즈(15)는 작동 광학 시스템(9)에서 오는 조명 광빔과 레이저 유닛(1) 및/또는 레이저 출구 조립체(7)에서 오는 광학 빔(222)을 대상에 집중되도록 할 수 있다. 광 빔(222)은 조준 빔 및/또는 치료 레이저 빔을 포함할 수 있다. 레이저 유닛(1)은 레이저 출구 조립체(7)를 통해 단일 레이저 방출 다이오드(66)로부터 오는 조준 빔과 치료 레이저 빔을 둘다 방출할 수 있다. 렌즈(15)는 관찰하는 눈을 통해 검사자가 관찰할 수 있는 렌즈(15)와 광학 시스템(9) 사이에 대상(11)의 이미지를 형성한다. 레이저 출구 조립체(7)의 초점과 렌즈(15)를 갖는 작동 광학 시스템(9)의 전방 초점은 공 초점이 되도록 구성된다.(즉, 레이저 다이오드 조립체(6)로부터 레이저를 통해 나오는 조준 광선 및 치료 레이저 광선(7) 및 작동 광학 시스템(9)으로부터 나오는 조명 광선의 전방 초점은 동일한 초점을 갖는다).
본 발명의 실시예에 따라, 렌즈(15)는 하나 이상의 포커싱 렌즈, 안저 관찰 렌즈, 대물 렌즈, 안경 렌즈, 또는 다른 유형의 렌즈의 임의의 조합 또는 그중 어느 하나일 수 있다. 또한, 추가로, 렌즈(15)는 수동으로, 작동 광학 시스템(9)에 부착하기 위해, 또는 본 발명의 실시예에 따른 다른 구성으로 유지하도록 배열될 수 있다.
레이저 유닛(1)은 작동 광학 시스템(9)에 부착 가능하고 그 내부의 복수의 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에서, 레이저 유닛(1)은 양안 간접 검안 내시경 또는 안저 카메라의 몸체 내부에 위치되거나 빔 스플리터 포트에 부착된다. 본 발명의 일 실시예에서, 레이저 유닛(1)은 슬릿 램프 장치를 포함하는 작동 광학 시스템(9)에 부착 가능하거나 그 내부에 위치한다.
91. 일 실시예에 따르면, 전달된 레이저 전력 및 레이저의 펄스 지속 시간은 성가신 복잡한 광학 요소를 사용할 필요없이 레이저 파라미터의 정밀한 디지털 제어를 제공하는 레이저 구동 회로에 의해 결정된다. 다른 실시예들은 프로브를 안내레이저에 적용하는 어댑터를 포함할 수 있거나, 또는 본 명세서에서 설명된 바와 같은 광 크기 선택 메커니즘의 포인트를 구조내에 포함하는 안저 카메라를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 레이저 출구 조립체(7)는 조준 광선 및 치료 레이저 광선을 집중하도록 구성된 하나 이상의 렌즈를 포함하는 렌즈 조립체이다. 또한, 레이저 출구 조립체(7)는 레이저 빔을 조종 할 수 있다.
전원(2)은 소형 수술 시스템(20)에 전력을 제공한다. 당업자는 전원(2)이 무선 양안 및(/또는 레이저) 간접 검안경의 배터리 박스, 변압기 또는 레이저 시스템을 구동하는 데 필요한 전력을 공급하는 배터리, 독립형 배터리, 재충전 배터리 또는 다른 전원과 같은 작동 광학 시스템(9)의 전원 공급 박스를 포함하는 많은 형태들 중 하나를 취할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
전원(2)에서 오는 전류는 전력 조정기(3)를 통해 레이저 유닛(1)으로 전달되어, 예를 들어 약 40-200 mA 사이의 레벨로 전류를 감소시킨다. 감소된 전류는 조준 광 빔으로서 사용되는 연속 광대역 저에너지 가시 광선을 방출하기 위해 서브 임계치 레벨에서 레이저 방출 다이오드(66)를 구동하기에 충분하다. '서브 임계치 레벨'이 의미하는 것은 레이저 방출 다이오드(66)가 레이저 임계치 아래에서 작동한다는 것이다. 조준 빔은 약 0.1-2 mW 사이의 베이스 라인 방사 레벨로 레이저 방출 다이오드(66)에서 발생한다. 타이머 회로(4)에는 전원(2)에서 오는 전류가 공급된다. 타이머 회로(4)가 활성화되면, 비교적 높은 전류의 소정의 조정 가능한 펄스 또는 펄스 트레인이 치료 레이저 빔의 펄스 또는 펄스 트레인을 생성하기 위해 변환 라인(16)을 통해 레이저 다이오드 조립체(6)에 공급된다. "비교적 높은 전류"는 전류가 여기에서 레이저 방출 다이오드 임계 값 레벨임을 나타낸다. 타이머 회로(4)는 유선 또는 무선 중 하나 일 수 있는 손 또는 발 스위치 트리거와 같은 레이저 스위치(5)를 트리거링함으로써 활성화된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 제어부(8)는 다른 레이저 파라미터를 선택하기 위해 작동자에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 레이저 제어부(8)는 타이머 회로(4)에 신호를 보내어 레이저 펄스를 변화시킬 수 있다. 레이저를 켜고/끄고, 대기 모드에서 준비 모드로 전환하고, 레이저 펄스 전력 및 지속 기간을 제어하기 위한 다른 제어부는 자석 또는 벨크로와 같은 기계적 수단을 통해 광학 작동 시스템(9)의 측면 또는 후면에 부착될 수 있는 소형 제어 유닛(17)에 수용된다. 또한, 제어 유닛(17)은 사용자가 제어 유닛(17)상의 실제 설정을 볼 필요없이 작동자 또는 보조자에 의한 레이저 파라미터의 변경을 용이하게 하기 위해 텍스트 대 음성 엔진을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 치료 레이저 빔의 펄스는 하나는 나노 세컨드 범위(100 ns - 100 마이크로 초)이고 다른 하나는 밀리 세컨드 범위(0.1 ms 연속)인 두 세트 또는 범위 내에서 펄스 지속 시간을 가질 수 있다. 원하는 치료에 따라 다른 범위가 가능하다. 펄스 전류는 레이저의 펄스를 생성하기에 충분한 에너지를 레이저 방출 다이오드(66)에 제공하기 위해 베이스 라인 전류보다 상당히 높다. 예를 들어, 펄스 전류는 치료 목적을 위해 약 500-2000 mA 사이 일 수 있으며, 목표하는 목적을 위해 약 40-200 mA 사이의 더 낮은 베이스 라인 레벨일 수 있다. 치료 레이저 빔 펄스(들)의 특성은 당업자에게 이해되는 바와 같이 사전 결정된 세팅에 좌우될 수 있다. 특정 전류 레벨은 단지 예시적인 구현의 예시일 뿐이다.
치료 레이저 빔 펄스(들)의 끝에서, 레이저 방출 다이오드(66) 방출 레벨은 전력 조절기(3)에 의해 공급된 목표 광선 빔의 베이스 라인으로 되돌아 간다. 레이저 다이오드 조립체(6)에서 방출된 치료 레이저 빔은 치료 레이저 빔의 크기 및 초점을 지시하고 제어하는 레이저 출구 조립체(7)를 통과한다. 일 실시예에 따르면, 레이저 출구 조립체(7)는 레이저 처리 빔 펄스(들)의 강도 및 지속 시간을 제어하기 위해 다수의 조향 장치 또는 스위치를 갖는다. 일 실시예에 따르면, 레이저 출구 조립체(7)는 레이저 에너지가 통과하는 하나 이상의 렌즈, 개구 및/또는 프리즘을 포함한다.
당업자는 임계 레벨에서 동작하는 레이저 방출 다이오드(66)에 의해 생성된 좁은 스펙트럼이 간섭성 레이저 광의 좁은 대역 요건을 만족시키는 반면, 임계 레벨에서 또는 그 이하에서 작동하는 레이저 방출 다이오드(66)에 의해 생성된 넓은 스펙트럼은 레이저로 적합하지 않다. 또한 임계 빔 아래의 강도와 "조준 빔"은 임계 값 또는 치료 레이저 빔보다 적으며, 따라서, 눈 보호없이 레이저 방출 다이오드(66)로부터 방출을 관찰하는 작동자에게 잠재적 안구 및 다른 건강 관련 위협을 감소시키도록 최대 허용 노출을 크게 증가시킴으로써 안전표전을 잘 준수한다. 조준 빔은 본질적으로 사용자에게 무해하며 쉽게 관찰가능하다.
본 명세서에 기술 된 다양한 종래의 구성 요소 및 그 구성은 개별적으로 당해 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있으므로 여기에서는 더 상세하게 설명하지 않는다.
레이저 유닛(1)은 작동 광학 시스템(9)에 부착 가능하다. 이는 레이저 광학 빔(222) 및 작동 광학 시스템(9)이 공 초점(레이저 광학 빔(222) 및 작동 광학 시스템(9)의 전방 초점이 동일한 초점을 가짐)을 가지도록 한다.
동일한 또는 다른 파장의 에너지를 방출하는 하나 이상의 레이저 방출 다이오드(66)가 소형 수술 시스템(20)의 일부로서 사용될 수있다. 도 4는 제 1 레이저 방출 다이오드(66) 및 제 2 레이저 방출 다이오드(66)를 갖는 본 발명을 구현하는 소형 수술 시스템(20)을 도시한다. 각각의 레이저 방출 다이오드(66)는 단일 레이저 방출 다이오드 또는 레이저 방출 다이오드 층의 형태일 수 있다. 레이저 유닛(1)은 2 개의 레이저 다이오드 조립체(6a, 6b)를 포함하고 가시 스펙트럼 내의 파장, 예컨대 적색 또는 보라색-청색 또는 녹색 범위의 에너지를 방출한다.
작동자 또는 의사는 치료를 위해 선택된 파장을 결정하여, 대응하는 파장으로 레이저 방출 다이오드(들)(66)을 차례로 활성화시킨다. 약 40 내지 200 mA 사이의 전류는 예를 들어 녹색 범위(520 nm)의 연속 저 에너지 가시 광선을 방출하여 레이저 다이오드 조립체(6a)를 구동하거나, 예를 들어 600-700nm의 적색 파장 범위의 저에너지 가시 조준 빔을 방출하여 레이저 다이오드 조립체(6b)를 구동하는데 적합하다. 한 번에 하나의 레이저 다이오드 조립체(6a, 6b)에 의해 사용되는 각각의 레이저 다이오드 조립체(6a, 6b)에 대한 하나의 개별 전력 조정기(3) 또는 단일 전력 조정기(3)가 있을 수 있다.
타이머 회로(4)가 활성화 될 때, 상대적으로 높은 전류의 소정의 조절 가능한 펄스 또는 트레인은 치료를 위해 선택되는 파장에 따라 레이저 다이오드 조립체(6a 또는 6b)에 공급된다. 별도 타이머 회로(4)가 각각의 레이저 다이오드 조립체(6a, 6b)에 사용될 수 있거나, 동일한 회로가 한 번에 하나의 레이저 다이오드 조립체(6a 또는 6b)에 사용될 수 있다. 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 레이저 펄스(들)의 특징은 사전 결정된 펄스의 설정에 의존할 수 있다.
명백하게, 소형 외과 용 시스템(20)은 적어도 본 발명의 실시예에서, 각각의 레이저 다이오드 조립체(6a, 6b)가 조준 빔 및 치료 레이저 빔을 방출할 수 있다는 점에서 종래의 안과용 레이저 시스템과 다르다.
개별적인 레이저 다이오드 조립체(6a, 6b)가 다른 이유는 단일 소형 수술 시스템(20)을 여전히 가지면서 파장 및 다른 레이저 특성에 관한 추가된 성능을 제공하기 위해서이다. 이것은 조준을 위한 별도의 레이저 자원 및 치료를 위한 별도의 레이저 자원을 갖는 종래의 시스템과 동일하지 않다.
당업자는 2 개의 레이저 다이오드 조립체에 대한 본 명세서의 설명이 단지 복수의 레이저 다이오드 조립체를 갖는 개념을 나타낸다는 것을 추가로 이해할 것이다. 이와 같이, 본 발명은 하나 또는 두 개의 레이저 다이오드 조립체에 한정되도록 의도되지는 않았지만, 더 많이 포함할 수 있다. 그러나, 각각의 레이저 다이오드 조립체는 단일 레이저 다이오드 조립체가 2개의 파워 세팅을 가지므로, 조준 및 치료 레이저 빔 모두가 동일한 자원으로부터 방출될 수 있도록 본 명세서에 기술 된 바와 같이 동작하도록 의도된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 수술 시스템(20)의 개략도이다. 소형 수술 시스템(20)은 레이저 유닛(1) 및 작동 광학 시스템(9)을 포함한다. 레이저 유닛(1)의 적어도 일부, 예를 들어 레이저 다이오드 조립체(6)는 광학 작동 시스템(9)에 부착된다. 의사와 같은 작동자는 렌즈(15)를 통해 눈(10)으로 대상(11)을보기 위해 작동 광학 시스템(9)을 착용한다. 프로세서(300)는 광 조절을 위해 파워 조절기(3)를 통해 레이저 다이오드 조립체(6)에 결합된다. 프로세서(300)는 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 또는 임의의 다른 유형의 적절한 제어 전자 장치 일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 빔 패턴 생성기(200)를 소형 외과 시스템(20)에 통합함으로써 의사가 광역 망막 광응고술을 훨씬 빨리 수행하여 환자를 앙와위 자세로 치료할 수 있게함으로써 다중 광점 레이저 치료가 가능해지고 여러방면의 광 레이저 치료 수술에 유연성을 추가할 수 있다. 프로세서(300)는 전력 조절기(3)를 통해 레이저 다이오드 조립체(6)의 가시 레이저 방출 다이오드(66)(또는 다중 가시 광선 레이저 방출 다이오드(66))를 제어하여 점선으로 도시된 광학 빔(222)을 생성한다. 레이저 방출 다이오드(66)에 의해 생성될 때, 적어도 조준 빔 및/또는 치료 레이저 빔을 포함하는 광학 빔(222)은 빔 패턴 발생기(200)를 통해 미러(113)로 진행한다. 미러(113)는 광학 빔(222)을 렌즈(15)로 그후 대상(11)으로 재방향설정한다.
예를 들어, 빔 패턴 발생기(200)는 조준 빔 및 치료 레이저 빔을 발생시키는 레이저 자원이 단일 레이저 방출 다이오드 자원이거나 복수의 조준 빔과 치료 레이저 빔이 복수의 단일 레이저 방출 다이오드 자원들에 의해 발생되는 수술용 레이저 시스템(20)의 실시예와 통합될 수 있다. 일 실시예에서, 빔 패턴 발생기(200)는, 예를 들어, 조명 광빔을 생성하기 위한 슬릿 램프 장치를 갖는 수술용 레이저 시스템의 실시예에 통합될 수 있다.
당업자는 본 발명의 실시예에 따라, 제 1 및 제 2 가시 광선 레이저 방출 다이오드(들)(66) 또는 복수의 가시 레이저 방출 다이오드가 빔 패턴 발생기(200)와 통합되는 소형 수술용 시스템(20)에 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 복수의 소형 레이저 방출 다이오드를 갖는 레이저 유닛(1)의 각각의 구성 요소, 예를 들어 전력 조절기(3) 및 타이머 회로(4)는 본 명세서에 서술된 바 와같이 단일 또는 복수의 소형 수술 시스템(20)에 구성될 수 있다. 조준 빔 및 치료 레이저 빔이 동일한 레이저 방출 다이오드로부터 발생하고 동일한 광학 경로(111)를 따르는 경우 외과 장치의 안전성이 향상된다.
빔 패턴 생성기(200)는 대상 레이저 빔을 처리할 때 대상(11)의 동일한 위치에 대상 빔을 투사한다. 또한, 도 7A 내지도 7R은 조준 빔 및/또는 치료 레이저 빔이 빔 패턴 발생기(200)를 통과할 때 생성된 복수의 정렬 패턴(444)의 각각을 도시한다. 각각의 정렬 패턴(444)은 치료 레이저 빔으로 처리될 대상(11)의 부분과 일치하고 시스템이 치료를 필요로 하는 대상(11)의 부분(들)에 적절하게 정렬되도록 보장한다. 빔 패턴 생성기(200)는 하나 이상의 및/또는 다수의 광 지점을 갖는 정렬 패턴(444)을 생성하며, 여기서 각각의 광 지점은 동시에 또는 연속적으로 생성된다.
따라서, 여기에서 사용된 바와 같이, 빔 패턴 발생기(200)에 의한 "빔 배수"또는 "패턴 생성"은 대상(11)을 가로지르는 빔 스캐닝을 수행하는 시스템에 적용된다. 광 및/또는 정렬 패턴(444)의 지점들은 대상에 투사되고, 각각의 광 지점은 시간적 및/또는 원위 분리로 순차적으로 형성된다.
각각의 정렬 패턴(444)의 각각의 광 지점은 복수의 대상(11) 중 각각의 대상과 공간적으로 일치하기 때문에, 레이저 발광 다이오드(66) 에너지가 서브임계치 레벨(subthreshold level)에서 임계치 레벨(suprathreshold level)로 갈 때, 조준 빔에서 생성된 정렬 패턴(444)은 치료될 복수의 대상(11)중 각 하나의 윤곽을 제공한다. 상기 정렬 패턴(444)을 구성하는 대상(11)에 대한 조준 빔의 각 지점과 상기 치료 레이저 빔의 각 지점의 투사은 원형, 타원형, 정사각형, 또는 다른 형태를 가질 수 있다.
빔 패턴 생성기(200)는 다중 포인트 레이저 광 치료를 가능하게 한다. 광학 빔(222)(저에너지 조준 광선과 고 에너지 처리 레이저 광선 사이를 전환할 수 있는)이 정렬 패턴(444)을 통해 대상(11)의 복수의 지점 각각에 투사될 때 다중 지점의 광 레이저 치료가 가능해진다. 복수의 투사 지점 각각은 치료가 필요한 대상(11)의 복수의 각 지점과 정렬될 수 있고 작동자가 볼 수 있다. 조준 빔 및 치료 레이저 빔은 빔 패턴 발생기(200)를 통과할 때 단일 광 지점, 복수의 광의 이산 지점 또는 광의 연속 패턴을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 빔 패턴 발생기(200)는 대상(11)에 광학 빔(222)을 더 반사시키는 미러(113)에 도달하기 전에 상대적으로 시준된 광학 빔(222)을 차단한다. 작동 광학 시스템(9)은 광학 빔(222)을 수용하여 광학 빔(222)을 대상(11)쪽으로 향하게 한다. 레이저 다이오드 조립체(6)에서 나오는 광학 빔(222)은 대상(11) 상에 집중될 수 있도록 약간 수렴될 수 있고, 역시 환자에 의해 감지된다.
상기 패턴의 위치 및 특성은 예를 들어 원격 제어 패널 및/또는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)와 같은 다른 사용자 인터페이스와 같은 제어 유닛(17)의 사용에 의해 제어될 수있다. 패턴(미리 결정될 수 있는)은 대상(11), 예를 들어 환자의 망막에 배치된다.
미러(113)는 많은 방해없이 사용자의 눈과 같은 대상(11)으로 향하는 광 경로(111)의 일부와 같은 시각화 경로에 직접 배치된다. 다른 실시예에서, 미러(113)는 사용자에 의한 대상(11)의 시각화를 실질적으로 방해하지 않으면서, 예를 들어 양안 간접 검안 검사기 일 수 있는 작동 광학 시스템(9)의 중심 또는 그 부근에 배치된다. 대상(11)의 사용자에 의한 시각화는 미러(113)를 통해 또는 미러(113) 주위를 관찰함으로써 달성된다.
정렬 패턴(444)을 형성하기 위한 광학 빔(222)의 방향 전환은 레이저 다이오드 조립체(6)의 이동, 미러(113)의 이동, 및/또는 하나 이상의 이동 광학 요소의 사용을 포함하나 이에 제한되지는 않는 다수의 방법으로 수행된다.
렌즈(15)는 대상(11)의 확대된 중간 이미지를 생성하고 대상(11)의 사용자에 의한 시각화를 돕는다. 일 실시예에서, 렌즈(15)는 정렬 패턴(444)의 빛의 각각의 지점이 대상(11)에 위치설정 및 집중하는 것을 도운다. 대상에 중계된 각각의 광 지점은 렌즈(15)의 이미지 배율의 역수만큼 확대된다. 렌즈(15)는 대상(11) 또는 비접촉 렌즈와 접촉하게 되는 콘택트 렌즈일 수 있다.
이제도 6A 및도 6B를 참조하면, 본 발명에 따른 소형 수술 시스템을 이용하는 방법의 간략한 설명이 도시된다. 사용 방법은 조준 빔을 초기화하기 위해 전원 조절기(3)를 통해 레이저 유닛(1)의 레이저 다이오드 조립체(6)에 전원을 공급하여(임의의 초기 설정 단계 후에) 본 발명의 실시예에 따라 도 6A에 도시된 바와 같이 시작한다(단계 100). 전류는 조준 빔으로 사용되는 연속적인 저에너지 가시 레이저 빔을 방출하도록 레이저 방출 다이오드(66)를 구동시키기에 충분한 수준으로 제공되고, 조준 빔에 대한 임의의 필요한 조정이 이루어진다. 사용자는 대상(11)의 치료를 위한 원하는 영역을 위치시키기 위해 조준 빔을 이용하여 예를 들어 레이저 출구 조립체(7)에서 레이저 빔에 임의의 필요한 조정을 한다(단계 102).
치료 레이저 빔을 원할 때, 사용자는 레이저 스위치(5)를 이용하여 타이머 회로(4)를 작동시킨다(단계 104). 타이머(4)가 활성화되면, 비교적 높은 전류의 미리 결정된 조정 가능한 펄스 또는 펄스 트레인이 레이저 다이오드(6)에 공급되고, 레이저 펄스는 레이저 다이오드(6)의 방향 타겟(11)의 레이저 빔(10)을 처리 레이저 빔을 생성한다(단계 106).
본 명세서에 기술된 다양한 종래의 구성 요소 및 그 구조는 개별적으로 당해 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있으므로 더 상세하게 설명하지는 않는다.
도 6B를 참조하면, 빔 패턴 생성기(200)를 이용하는 본 발명의 일 실시예에 따라, 사용자는 조준 빔을 개시하고(단계 400), 제어 유닛(17)과 원격 인터페이스를 이용하여 복수의 정렬 패턴(444) 중 하나를 선택한다(단계 402). 프로세서(300)는 정렬 패턴(444)을 생성하기 위해 제어 유닛(17)을 통해 신호를 보낸다(단계 404). 사용자는 조준 광선이 사용자에 의해 선택된 패턴에 따라 치료될 대상(11)의 영역에 정렬 패턴을 투사하도록 조준 광선을 위치시킨다. 정렬 패턴(444)을 생성하는 조준 빔은 대상(11)에 조준된다(단계 406). 레이저 방출 다이오드(66)는 에너지 펄스를 개시한다(단계 408). 프로세서(300)는 정렬 패턴(444)을 포함하는 복수의 광 지점 중 적어도 하나가 치료를 위해 대상(11)의 복수의 위치 중 적어도 하나에 투사되고 동시에 일치하도록 소형 수술 시스템(20)을 위치시킨다. 치료 레이저 빔은 치료를 필요로 하는 대상(11)의 복수의 위치 중 하나에 입사한다(단계 412). 프로세서(300)는 선택된 정렬 패턴(444)과 일치하는 광 지점이 대상(11)에 입사할 때까지 빔을 대상(11)의 복수의 위치 중 새로운 위치로 향하게 한다(단계 414).
도 7A 내지 도 7R은 본 발명의 실시예에 따른 소형 수술 시스템(20)에서 생성할 수 있는 복수의 정렬 패턴(444)의 예를 도시한다. 정렬 패턴(444) 중 어느 하나를 형성하도록 결합하는 빛의 각 지점은 정렬 패턴(444)의 다른 광 지점에 대해 방사, 크기 및 분리가 실질적으로 동일하다. 빛의 지점사이의 예를들어 변부 대 변부 분리 거리는 차례로 50~500 마이크론으로부터 +/- 10% 미만의 조도의 변화로 달라지는 광 직경의 0.5-3 배로 변화한다.
도 도 7A, 7B, 7C, 및 7J, 7K 및 7L은 광지점(예를 들어, 2×1, 3×1, 4×1)의 선형층의 형태로 정렬 패턴(444)을 도시한다. 도 7D 내지 7I 및 7M 내지 7R은 2차원 층(예를 들어, 2×2, 3×2, 4×2, 3×3, 4×3 및 4×4)의 형태로 정렬 패턴(444)을 도시한다. 다른 정렬 패턴(444)은 또한 망막 눈물을 둘러싸는 원형 정렬 패턴(444)으로 생성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 빔 패턴 발생기(200)는, 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같은 레이저 간접 검안경과 같은 작동 광학 시스템(9)에 배치된다. 작동 광학 시스템(9)은 종래의 헤드 장착 하드웨어를 이용하여 사용자(예를 들어, 의사, 외과의사)에 의해 착용된다. 빔 패턴 발생기(200)는 프로세서(300)에 의해 제어된다. 따라서, 도 5에서, 빔 패턴 형성기(200)와 시스템 간의 연결은 검은 색 실선으로 도시된다.
도 8-13은 정렬 패턴을 생성하는 빔 패턴 발생기(200)의 실시예를 도시한다.
도 8은 빔 패턴 발생기(200)의 제 1 실시예의 개략도이다. 상기 실시예에서, 빔 패턴 발생기(200)는 MEMS(Micro-electromechanical systems) 미러와 같은 하나의 능동 요소로 만들어진다. 능동 2축 MEMS 미러 스캐너(64a)는 수평 및 수직으로 기울어질 수 있고, 수동 미러(64b)이다. 광 빔(222)은 스캐너(64a) 상에 입사하여, 광 빔(222)을 수동 미러(64b)쪽으로 향하게 한다. 스캐너(64a)가 이동함에 따라, 스캐너(64a)는 광학 빔(222)을 다른 방향으로 반사시킨다. 다른 방향으로 반사된 광학 빔(222)은 다른 위치에서 제 2 미러(64b)에 충돌하고, 제 2 미러(64b)에 의해 미러(113)상의 다른 위치로 반사된다. 빔은 다른 지점에서 미러(113)에 도달하고, 도 5에 도시된 바와 같이 렌즈(15)에 의해 제공된 대상(11)의 이미지를 향해 반사된다. 레이저 펄스의 타이밍이 스캐닝 미러(64a)의 각도 위치와 조화될 때, 개별 빔(즉, 다수의 광 지점)이 생성된다. 그러나, 레이저 다이오드 조립체(6)의 레이저 방출 다이오드(66)가 연속적으로 작동하도록 방치되면, 마찬가지로 연속적인 정렬 패턴(444)이 생성될 수 있다.
종래 기술에서, 환자 망막 상에 레이저 패턴을 생성할 수 있고 상업적으로 이용가능한 레이저 장치는 본질적으로 갈보 미러를 사용하여 작동한다. 이러한 갈보 미러는 번거롭고 복잡한 구동 회로를 필요로 한다. 또한, 갈보 미러 "틸팅(tilting)"은 레이저 빔 및 이에 따른 레이저 샷을 소정의 변위보다는 미리 결정된 각만큼 한 방향 또는 다른 방향으로 회전시킨다. 레이저 출구와 환자의 망막 사이의 거리를 알면, 레이저 빔을 소정 각도로 회전시킴으로써 레이저 샷 사이의 간격을 확실하게 생성할 수있다. 이는 슬릿 램프가 슬릿 램프와 눈의 대상 조직 사이의 고정 작동 거리를 가짐에 따라 레이저 시스템이 슬릿 램프에 장착될 때 수행될 수 있다. 레이저 간접 검안경을 사용하는 경우, 작동 거리는 사용자의 편의와 사용되는 안저 렌즈의 파워와 같은 여러 요소에 따라 훨씬 더 다양할 수 있다. 작동 거리의 이러한 가변성은 빔 "터닝" 방법이 환자의 망막으로 레이저 패턴을 스캔하는 데 사용되는 경우 레이저 샷의 간격에 큰 변동을 초래할 수 있다. 선택적으로, 레이저 빔이 원래의 빔 경로에 평행한 경로로 변위되는 레이저 빔 변위를 이용하면 보다 신뢰성 있고 거리에 독립적인 광 지점의 간격을 제공할 수 있다.
도 9A는 작동 광학 시스템(20)에서 나오는 광 빔이 입사 방향에 대해 각도 회전할 때, 말단 대상을 따른 광 빔(222)의 측면 변위가 작동 거리(WD1/WD2)에 의존하는 방식을 도시한다. 대조적으로, 도 9B는 광학 빔(222)이 입사 방향에 수직 한 방향을 따라 변위될 때, 작동 거리(WD1/WD2)에서 말단 대상(11)을 따른 광학 빔(222)의 측면 변위의 독립성을 도시한다.
도 10은 빔 패턴 발생기(200)의 다른 실시예의 개략도이다. 상기 실시예에서, 빔 패턴 발생기(200)는 2 개의 미러(65a, 65b)와 같은 반사면을 갖는 2 개의 이동 가능한 반사 요소로 이루어진다. 광학 빔(222)은 제 1 미러(65a)(또는 다른 반사면)에 입사하고, 광학 빔(222)을 제 2 미러(65b)(또는 다른 반사면)로 향하게한다. 미러(65a)가 수평 방향의 광학 빔(222)의 입사각에 대해 수직인 방향으로 이동함에 따라, 광학 빔(222)을 반사하여, 미러(65a)의 변위 정도에 의해 결정되는 변위 정도로 광 빔 경로(111')에 평행한 수평축에서 변위된다. 다른 방향으로 반사된 광빔(222)은 다른 위치에서 제 2 미러(65b)에 충돌하고, 제 2 미러(65b)에 의해 미러(113)상의 다른 위치로 반사된다. 미러(65b)가 제 2 미러(65b)의 입사각에 수직한 방향으로 이동함에 따라, 광 빔(222)을 수직 방향으로 반사시키면, 미러(65b)의 변위 정도에 의해 결정되는 변위 정도로 광 빔 경로(111")에 평행한 수직축에서 변위된다. 빔은 다른 지점에서 거울(113)에 도달하고 도 5에 도시된 바와 같이 렌즈(15)에 의해 제공된 대상 조직의 이미지를 향해 반사된다.
레이저 방출 다이오드(66)의 펄스 타이밍이 광학 빔(222) 스캐너로서 작용하는 미러(65a 및/또는 65b)의 각도 위치와 조정될 때, 복수의 광학 빔(222)(즉, 다중 광 지점)이 생성된다. 그러나, 레이저 다이오드 조립체(6)의 레이저 방출 다이오드(66)가 연속적으로 작동하면, 광 지점의 연속적인 정렬 패턴(444)이 생성된다.
본 명세서에 개시된 바와 같이, 상기 실시예는 광 지점들 사이의 거리가 본 명세서에 설명된 바와 같은 작동 거리에 의존하지 않도록 광학 빔(222)에 평행 이동을 생성하는 장점을 갖는다.
도 11은 빔 패턴 발생기(200)의 다른 실시예의 개략도이다. 상기 실시예에서, 빔 패턴 발생기(200)는 공통 가동 캐리어(76)에 평행하게 고정된 2개의 미러(74a, 74b)와 같은 두 반사 요소로 이루어진다. 선택적적으로, 2개의 반사면(74a, 75b)을 갖는 프리즘이 이용될 수 있다. 요소 캐리어(76)는 수평 및 수직으로 두 개의 서로 수직한 방향으로 선회될 수 있다. 광학 빔(222)은, 상기 광학 빔(222)을 제 2 반사면(74b)으로 향하게 하는 제 1 반사면(74a)에 입사한다. 캐리어(76)가 수직으로 회전함에 따라, 미러(74a)는 광학 빔(222)을 반사하여 광 경로(111+)와 평행하게 변위된다. 다른 방향으로 반사된 광학 빔(222)은 다른 위치에서 제 2 미러(74b)에 충돌하고, 미러(113)상의 다른 위치로 제 2 미러(74b)에 의해 반사된다. 캐리어(76)가 수직 방향으로 회전함에 따라, 광학 빔(222)은 다른 수직으로 변위된 광학 경로(111 ++)에서 반사된다. 빔들은 다른 지점에서 미러(113)에 도달하고 도 5에 도시된 바와 같이 렌즈(15)에 의해 제공된 대상(11)의 이미지를 향해 반사된다. 레이저 펄스의 타이밍이 스캐닝 미러(74a 및/또는 74b)의 각도 위치로 조정되면, 개별 빔(즉, 다수의 광 지점)이 생성된다. 그러나, 본 명세서에 개시된 바와 같이, 레이저 다이오드 조립체(6)의 레이저 방출 다이오드(66)가 연속적으로 작동하도록 방치되면, 마찬가지로 연속적인 패턴이 생성될 수 있다.
도 12는 빔 패턴 발생기(200)의 제 2 실시예의 개략도이다. 상기 실시예에서, 빔 패턴 발생기(200)는 두 개의 렌즈 요소, 구체적으로 광축에 대해 가로로 수직하게 이동 가능한 제 1 플러스 파워 이동 렌즈(78a)를 포함한다. 제 2 마이너스 파워 렌즈(78b)는 광 파워 축이 평행하도록 플러스 파워 렌즈로 적층된다. 제 2 마이너스 파워 렌즈(78b)는 제 2 플러스 파워 렌즈(78b)가 제 1 플러스 파워 이동 렌즈(78a)에 수직인 방향으로 이동 가능하도록 그 광축에 수직하는 수직 방향으로 이동 가능하다. 렌즈(78a)가 축을 따라 세로로 이동함에 따라, 레이저 다이오드 조립체(6)로부터 나오는 광학 빔(222)은 렌즈(78a)의 다른 부분에 도달하고, 따라서 렌즈(78a)의 광학 중심으로부터 떨어진 정도에 따라 수평축에서 다르게 벗어나게 된다. 또한 렌즈의 마이너스 파워로 인해 굴절된다. 광학 빔(222)은 렌즈(78b)에 의해 차단된다. 렌즈(78b)가 수직축상에서 이동함에 따라, 레이저 다이오드 조립체(6)로부터 나오는 광학 빔(222)은 렌즈(78b)의 다른 부분에 도달하므로, 렌즈(78b)의 광학 중심으로부터 떨어진 정도에 따라 수직축에서 다르게 벗어나게 된다. 또한 렌즈의 마이너스 파워로 인해 굴절된다. 플러스 파워 렌즈(78a)의 굴절력은 마이너스 파워 렌즈(78b)에 의해 중화되어, 광학 빔(222)의 포커싱 및 배율에 대한 전체 효과는 무시할 수 있다. 두 렌즈(78a 및 78b)의 이동은 광학 빔(222)을 미러(113)상의 다른 위치, 렌즈(15)상의 다른 위치 및 대상(11)의 다른 영역으로 지향시키기 위해 프로세서(300)에 의해 제어된다.
도 13은 빔 패턴 발생기(200)의 다른 실시예의 개략도이다. 상기 실시예에서, 빔 패턴 발생기(200)는 2개의 다른 방향으로 180도만큼 광학 빔(222)을 회전시킬 수 있는 광학 장치와 같은 이렉터 수단을 포함하여, 광학 빔(222)이 빔 패턴 발생기(200)를 통과할 때, 발생하는 각각의 개별적인 광 지점의 이미지는 수직 반전되고 측 방향으로 반전되도록 한다. 이러한 이렉터 수단은 대개 프리즘 또는 프리즘 그룹을 포함하여, 프리즘 반사면 중 하나에서 반사될 때마다 이미지가 한 방향 또는 다른 방향으로 90도 반전되도록 한다. 4개의 직각 프리즘 반사면에서 반사된 후, 광학 빔(222)은 수직 및 측면으로 180도 회전된다.
도 13은 2개의 직각 반사면(87a, 87b)을 갖는 제 1 프리즘(87) 및 2 개의 수직 반사면(89a, 89b)을 갖는 제 2 프리즘(89)을 도시한다. 2개의 프리즘(87, 89)은 이중 포로 프리즘 배열로 서로 수직하게 배향된다. 프리즘(87)이 회전하면, 광학 빔(222)은 반사면(87a 및 87b)의 다른 부분과 충동하여, 이들이 수평축에서 동일한 각도로 광학 빔(222)을 반사하지만 수직 방향에서 변위되어 다른 영역에서 프리즘(89)의 반사면(89a 및 89b)과 충동하게 된다. 수직 방향으로의 프리즘(89)의 이동은 광학 빔(222)이 표면(89a 및 89b)의 다른 영역에 충돌하게 하여 광학 빔(222)이 동일한 각도로 반사되지만 수직 방향의 평행한 경로로 변위시킨다. 두 프리즘(87 및 89)의 이동은 프로세서(300)에 의해 제어되어 광학 빔(222)을 미러(113), 렌즈(15) 및 여기에 개시된 대상(11)의 다른 위치로 향하게 한다. 프리즘(87 및 89)은 서로 직각으로 구성된 거울로 대체될 수 있다.
도 14는 4개 이상의 반사 표면을 이용함으로써 이미지를 세우도록 일반적으로 사용되는 3개의 다른 프리즘(1400)(Porro-abbe(1402), Schmidt-pechan(1404) 및 Abbe-koenig-prism(1408)) 및/또는 미러 구성을 나타낸다. 이러한 프리즘 또는 미러 조합 중 임의의 것은 이러한 프리즘을 두 수직 방향으로 회전시킴으로써 광학 빔(222)의 동일한 2차원 변위를 달성하기 위해 빔 패턴 발생기(200)에서 본 명세서에 언급된 이중 포로 프리즘 구성에 대한 대안으로 사용될 수 있다.
도 15는 빔 패턴 발생기(200)의 다른 실시예의 개략도이다. 상기 실시예에서, 빔 패턴 발생기(200)는 레버(71)를 통해 레이저 다이오드 조립체(6)에 기계적으로 연결된 이동 스테이지(70)를 포함한다. 이동 스테이지(70)는 수직 및 수평 방향으로 움직일 수 있다. 스테이지(70)가 수평 방향을 따라 이동함에 따라, 상기 이동은 아암(71)을 통해 레이저 다이오드 조립체(6)로 전달되고, 레이저 다이오드 조립체(6)는 차례로 수평 방향으로 회전하여 광학 빔(222)의 방향으로 유사한 변화를 일으킨다. 유사하게, 스테이지(70)는 아암(71)의 이동을 일으키고 레이저 다이오드 조립체(6)는 광학 빔(222)을 변화시킨다. 레이저 다이오드 조립체(6)로부터 나오는 광학 빔(222)은 미러(113)의 다른 지점에 도달한다.
도 16은 빔 패턴 발생기(200)의 다른 실시예의 개략도이다. 상기 실시예에서, 빔 패턴 발생기(200)는 레이저 다이오드 조립체(6)가 장착되는 이동 스테이지(72)를 포함한다. 이동 스테이지(72)는 수직 및 수평 방향 모두로 이동하도록 구성될 수 있다. 스테이지(72)가 수평 방향을 따라 이동함에 따라, 레이저 다이오드 조립체(6)는 함께 이동하고 수평 방향으로 회전하여 광학 빔(222)을 수평 방향으로 변위시킨다. 유사하게, 스테이지(72)의 수직 이동은 레이저 다이오드 조립체(6)의 이동으로 인해 광학 빔(222)에서 수직 변위를 일으킨다. 레이저 다이오드 조립체(6)로부터 오는 광학 빔(222)은 미러(113)의 다른 지점에 충돌한다.
도 17은 빔 패턴 발생기(200)의 다른 실시예의 개략도이다. 상기 실시예에서, 빔 패턴 발생기(200)는 입사하는 광학 빔(222)에 평행한 회전축을 갖는 회전 가능한 프리즘 요소(79)를 포함한다. 회전가능한 프리즘 요소(79)를 회전시킴으로써 수행되는 프리즘 효과는 원래의 광학 빔(222)에 대해 수직 및/또는 수평 방향으로 광학 빔(222)의 변위를 발생시킨다. 광학 요소가 광선을 굴절시키는 능력을 의미하는 프리즘 효과에 의해, 광학 빔은 한 방향으로 벗어난다. 예를 들어, 입사하는 광학 빔(222)에 대해 90°로 지향된(즉, 베이스 아래 및 꼭대기 위로) 10개의 프리즘 디옵터를 포함하는 회전 가능한 프리즘 요소는 회전가능한 프리즘 요소(79)의 베이스를 향하여(수직 방향으로) 광학 빔(222)을 벗어나게 하여, 수평 편향없이 프리즘 요소로부터 1 미터 거리에서 10cm 변위된다. 회전 가능한 프리즘 요소(79)가 프리즘의 정점과 베이스 사이에 배치된 축을 중심으로 45도만큼 회전되면, 수직 방향으로 10*Sin(45), 즉 수직 방향으로 7.1cm 및 수평 방향으로 10*Cos(45), 즉 수평으로 7.1cm의 결과적인 파워를 가진다. 2, 3, 4, 5 또는 6 단계에 걸친 회전 가능한 프리즘 요소(79)의 점진적 회전은 정렬 패턴(444)에서 광 지점들의 대각선 선형 패턴을 생성한다.
부가적으로, 회전가능한 프리즘 요소(79)의 제 1 표면에 대한 광 빔(222)의 입사각이 변경될 수 있도록, 회전 프리즘 요소(79)는 틸트가능, 즉, 세로 축에 수직하게 이동가능하다. 이는 상기 변위 방향과 수직한 수직 방향의 광학 빔(222)의 방향에서의 변화에 영향을 미친다. 상기 레이저 다이오드 조립체(6)에서 나오는 광학 빔(222)은 회전 프리즘 요소(79)의 다른 부분에 도달하여 다라서 회전가능한 프리즘 요소(79)의 회전 각도에 따라(79) 다르게 수평 및 수직축에서 벗어나게 된다. 회전가능한 프리즘 요소(79)의 이동은 광학 빔(222)이 미러(113), 렌즈(15) 및 대상(11)의 다른 위치로 향하도록 하기 위해 프로세서(300)에 의해 제어된다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 정렬 패턴(444)이 발생한다.
도 18은 상기 빔 패턴 발생기(222)의 다른 실시예의 개략도이다. 상기 실시예에서, 빔 패턴 발생기(200)는 광학 빔(222)에 수직하게 구성된 제 1 회전가능한 프리즘 요소(79a) 및 제 2 회전가능한 프리즘 요소(79b)를 포함한다. 제 2 회전가능한 프리즘 요소(79b)는 제 1 회전회전가능한 프리즘 요소(79a)와 동일한 프리즘 파워 또는 다른 프리즘 파워를 갖는다. 회전가능한 프리즘 요소(79a)는 본 명세서의 10 프리즘 디옵터의 예에 개시된 바와 같이 수직 및 수평 방향으로 프리즘 효과를 회전시킨다. 회전가능한 프리즘 요소(79b)는 회전가능한 프리즘 요소(79a)와 반대 방향으로 회전한다. 이는 회전가능한 프리즘 요소(79b)가 회전가능한 프리즘 요소(79a)에 의해 생성된 광학 빔(222)의 수평 및/또는 수직 변위의 적어도 일부를 중화할 수 있도록 한다. 예를 들어, 회전가능한 프리즘 요소(79a)가 반대 방향으로 5도 회전하는 동안 회전가능한 프리즘 요소(79a)가 5도 회전하면, 광학 빔(222)은 단지 한 방향으로 변위된다. 회전가능한 프리즘 요소(79a) 및 회전가능한 프리즘 요소(79b)의 이동은 프로세서(300)에 의해 제어되어 광학 빔(222)을 미러(113), 렌즈(15) 및 대상(11)의 다른 위치로 향하게 한다.
도 19A 내지 19D는 각각 빔 패턴 발생기(200)의 다른 실시예의 개략도를 도시한다. 본 발명의 양상에 따라 도시된 이들 실시예들 각각에서, 빔 패턴 발생기(200)는 적어도 한 세트의 가동 마운트들 제 1 가동 마운트(73a) 및 제 2 가동 마운트(73b)로 구성되어있다. 제 1 가동 마운트(73a)는 예를 들어도 도 19B에 도시된 바와 같이, 레이저 다이오드 조립체(6) 모듈을 운반하여 좌우로 이동할 수 있다. 제 2 가동 마운트(73b)는 반사 요소, 예를 들어 반사 미러(113)를 운반하고, 도 19C에 도시된 바와 같이 제 1 가동 마운트(73a)의 이동 축에 수직하는 수직 방향으로 이동 가능하다. 광빔(222)은 제 1 가동 마운트(73a)상에 장착된 레이저 다이오드 조립체(6)로부터 유래하고, 광 빔(222)을 반사 미러(113)쪽으로 향하게 한다. 제 1 이동 마운트(73a)가 수평으로 이동함에 따라, 광학 빔(222)은 제 도 19B에 도시된 예시에서 광 경로(111)에 평행한 경로(111")로 변위된다.
제 2 가동 마운트(73b)가 광 빔(222)에 수직한 방향으로 수직 이동함에 따라, 광 빔(222)은 다른 변위된 광 경로(111"')를 따라 수직으로 반사되며, 그 일례는 도 19C에 도시된다. 광 경로(111") 및/또는 광 경로(111"')를 따라 반사된 광학 빔(222)은 도 5에 도시된 바와 같이 렌즈(15)에 의해 제공된 대상(11)의 이미지를 향해 반사된다. 레이저 펄스의 타이밍이 조정되면 제 1 가동 마운트(73a) 및/또는 제 2 가동 마운트(73b)의 위치에 따라, 별도의 빔(즉, 복수의 광 지점)이 생성된다. 그러나, 본 명세서에 개시된 바와 같이, 레이저 다이오드 조립체(6)의 레이저 방출 다이오드(66)가 연속적으로 작동하도록 방치되면, 마찬가지로 연속적인 패턴이 생성될 수 있다. 또한, 제 1 가동 마운트(73a)는 도 6a 및 6b와 같은 하나 이상의 다이오드 조립체를 수용할 수 있다(도 19D). 제 1 가동 마운트(73a)는 레이저 다이오드 조립체(6a) 및 레이저 다이오드 조립체(6b) 사이의 거리와 동일한 거리만큼 수평 이동하여 사용자가 어느 다이오드 조립체를 사용할지를 선택할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 제어 패널을 통해 특정 파장을 사용하도록 선택한 경우, 프로세서(300)는 선택된 파장을 생성하는 레이저 다이오드 조립체(6a)가 반사 요소, 예를들어 제 2 가동 마운트(73b)에 부착된 반사 미러(113)를 향하도록 한다. 프로세서(300)는 제 1 가동 마운트(73a) 및 제 2 가동 마운트(73b) 모두에 신호를 보내어 상기 패턴을 생성할 수 있다. 사용자가 다른 파장을 선택하면, 제어 패널은 다이오드 조립체(6b)가 반사 미러(113)를 향하도록 제 1 가동 마운트(73a)를 이동시키는 신호를 보낸다. 패턴은 상기와 유사한 방식으로 생성된다.
도 20에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 제 1 레이저 다이오드 조립체(6a) 및 제 2 레이저 다이오드 조립체(6a)(또는 복수의 레이저 다이오드 조립체)는 광학 빔(222, 222')이 각 광 경로(111, 111')를 따라 지향되고 작동 광학 시스템(20)의 전방 초점이 공 초점이 될 수 있도록 하는 방법으로 빔 패턴 형성기(200)에 장착가능하다.
작동자는 조준 및 처리를 위해 선택된 파장을 결정하여 차례로 레이저 방출 다이오드(66)를 작동시킨다. 레이저 방출 다이오드(66)는 동일하거나 다를 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, 각각의 레이저 다이오드 조립체(6a, 6b)에 하나씩, 또는 한번에 하나의 레이저 다이오드 조립체(6a, 6b)에 의해 사용되는 단일 전력 레귤레이터(3)에 별도의 전원 조절기(3)가 있을 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, 전원(2)으로부터의 전류는 파워 조정기(3)를 통해 레이저 유닛(1)을 통과하여 레이저 다이오드 조립체(6a)와 함께 조준 빔을 생성하고 및/또는 레이저 다이오드 조립체(6b)와 함께 조준 빔을 생성한다. 한 실시예에서, 조준 빔은 녹색 파장 범위에 있고, 어떤 조준 빔은 적색 파장 범위에 있다. 그러나, 당업자가 이해할 수있는 바와 같이, 복수의 파장 범위가 각각 조준 빔에 대해 사용될 수 있다.
레이저 방출 다이오드(들)(66)는 동시에 또는 순차적으로 서브 임계치 에너지 레벨의 조준 빔을 생성한다. 동작시, 제 1 레이저 방출 다이오드(66)는 조준 빔을 생성하고, 제 2 레이저 방출 다이오드(66)이 조준 빔을 생성하는 반면, 임의의 추가의 레이저 방출 다이오드는 동시에 임의의 추가 조준 빔을 생성한다. 다수의 레이저 방출 다이오드(66)(및 임의의 추가의 레이저 방출 다이오드)가 동시에 사용될 때, 동시에 다수의 광학 빔이 레이저 다이오드 조립체(6a, 6b, 등)를 동시에 출사하여 동시에 다수의 광 지점을 생성한다. 낮은 에너지 광 지점의 정렬 패턴(444)은 대상(11)으로 동시에 투사된다.
예시적인 작동 모드에서, 레이저 방출 다이오드(66) 및 임의의 추가의 레이저 방출 다이오드가 꺼진 동안, 레이저 방출 다이오드(66)는 조준 빔을 생성할 수 있다; 레이저 방출 다이오드(66) 및 임의의 부가적인 레이저 방출 다이오드는 레이저 방출 다이오드(66)가 켜져있는 동안 꺼져있다. 이러한 동작 모드에서, 낮은 에너지의 광 지점의 정렬 패턴(444)이 대상(11)에 순차적으로 투사된다. 빔 패턴 발생기(200)의 광학 시스템은 렌즈(15)를 통하여 하나 또는 두 방향의 대상으로 다중 광 빔을 스캔하는데 사용된다.
본 명세서에 개시된 바와 같이, 타이머 회로(4)는 전원(2)으로부터 전류가 공급된다. 타이머 회로(4)가 활성화되면, 비교적 높은 전류의 미리 결정된 조정 가능한 펄스 또는 펄스 트레인이 치료를 위해 선택된 파장(들)에서 치료 레이저 빔(85)의 펄스를 생성하기 위해 레이저 다이오드(6a 또는 6b)에 공급된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 펄스(들)의 특성은 당업자에게 이해되는 바와 같이, 사전 결정된 펄스 세팅에 의존한다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, 별도의 타이머 회로(4)가 각 레이저 다이오드 조립체(6a, 6b)에 대해 사용될 수 있거나, 동일한 회로가 한번에 하나의 레이저 다이오드 조립체(6a, 6b)에 사용될 수 있다. 각각의 치료 레이저 빔(85) 펄스의 종료시에, 레이저 방출 다이오드 방출 레벨은 전력 조절기(3)에 의해 공급 된 베이스 라인 조준 빔으로 되돌아 간다. 소형 수술 시스템(20)은 치료 레이저 빔 펄스의 강도 및 지속 시간을 제어하기 위한 다수의 가변 저항 또는 스위치를 가진다.
광학 경로(111, 111')를 따라 각 레이저 다이오드 조립체(6a, 6b)로부터 방출된 광학 빔(222, 222')은 출사하는 광학 빔(222, 222)의 크기 및 초점을 지시하고 제어하는 레이저 출구 조립체(7)를 통과한다. 레이저 출구 조립체(7)는 레이저 에너지가 통과하는 렌즈(15) 및 레이저 빔을 지향시키는 고 반사 미러(113)를 포함한다.
도 21은 레이저 다이오드 조립체(6)가 렌즈(15)에 부착되는 소형 외과 시스템(20)의 실시예를 도시한다. 일부 실시예에서, 복수의 레이저 다이오드 조립체(6a, 6b, 6c) 등이 렌즈(15)에 부착 될 수있다.
레이저 다이오드 조립체(6)는 레이저 출구 조립체(7)를 나오고 빔 패턴 발생기(200)를 통과하는 광학 빔(222)(조준 빔 및/또는 치료 레이저 빔을 포함하는)을 발생시키고, 여기서 광학 빔(222)이 2색성 반사 미러(112)를 향해 거울에 의해 증가되고 반사된다. 상기 2색성 반사 미러(112)는 특정 파장 범위의 광을 반사시키면서 다른 파장의 광은 투과시킨다. 2색성 반사 미러(112)의 반사 특성은 레이저 다이오드 조립체(6)의 레이저 방출 다이오드(66)의 피크 강도(예를 들어, 405±50nm, 445±50nm, 635±50nm) 주위의 좁은 범위의 파장(대략 +/- 50nm)만을 반사시키도록 선택된다. 광학 빔(222)은 렌즈(15)를 향해 그후 대상(11)을 향해 거의 완전하게 반사된다. 광학 작동 시스템(9)에서 나오는 빛은 작은 비율의 빛만 반사되어 2색성 반사 미러(112)를 통과하지만, 광학 빔(222)은 렌즈(15)를 통과하여 대상(11)을 조명함으로써, 조사되는 광이 빔과 조준 빔 및 치료 레이저 빔과 중첩되어 각 조사되는 광빔, 조준 빔 및 치료 레이저 빔이 대상(11)으로 투사되도록 한다. 레이저 다이오드 조립체(6)는 본 명세서에 기술된 것과 유사한 방식으로 전원(2)으로부터 전류를 제어하는 레이저 유닛(1)에 연결된다. 소형 제어 유닛(17)은 본 명세서에 기술된 것과 유사한 방식으로 빔 패턴 발생기(200)를 제어한다. 당업자가 인식할 수있는 바와 같이, 다수의 빔 패턴 생성기 시스템들(여기에 개시된 바와 같은) 및/또는 사용 방법(여기에 개시된 바와 같은)이 본 발명의 실시예에 따라 구현될 수 있다.
도 21을 계속하면, 2개의 레이저 방출 다이오드의 비교 분광 분석이 도시되어있다. 도 21의 상부 이미지는 임계 레벨 또는 임계 레벨 이하(즉, 서브-임계 전류)에 의해 구동되는 레이저 발광 다이오드의 광 출력을 도시한다. 광 출력은 자연 방출에 의해 생성되며, 대역은 너무 커서 간섭성 레이저의 협 대역 요건을 충족시키지 못한다. 도 21의 하부 부분은 임계 레벨 이상의 전류(즉, 상한 임계 전류)에 의해 구동되는 레이저 방출 다이오드의 광 출력을 도시한다. 광 출력은 방사선의 유도 방출에 의해 생성된다. 상단 이미지와는 달리 하단 이미지에 묘사된 대역은 일관된 레이저 대역에 적합하도록 충분히 좁다. 본 발명은 이전에 다른 파장, 따라서 많은 레이저 장치 또는 보다 복잡한 다중 레이저 장치를 필요로 했던 다수의 안과적 지표에 유용하다. 이전에 이용된 크립톤, 아르곤 또는 적외선 810 nm 레이저 방출 다이오드를 가지는 절차에 특히 효과적이다.
본 발명의 실시예는 광 에너지의 펄스가 동시에 또는 순차적으로 전달되는지 여부에 관계없이 신속한 치료를 가능하게 한다. 동시 전달은 순차 전달보다 빠르다는 장점이 있지만, 고출력을 제공할 수 있는 광원이 필요하며, 여기서 n은 패턴의 요소 수이다. 순차적인 전달은 동시 전달보다 느리지만 광원의 파워에 대한 요구가 적고 궁극적인 전달 패턴을 유연하게 조정할 수 있다. 본 발명의 장치로 동시 및 순차적으로 전달하는 것은 종래의 수동 기술과 비교할 때 병변의 처리 시간 및 정밀한 배치에 걸리는 시간을 상당히 감소시킨다. 눈은 약 1 초 동안 "고정 시간"으로 정지한 것으로 고려될 수 있다. 상기 고정 시간에 순차적으로 전달할 수 있는 빛의 수는 펄스 지속 시간에 반비례한다.
본 명세서에 정의된 바와 같이, "패턴"은 도 7에 도시된 것과 같은 대상으로 복수의 광 지점의 동시 또는 순차 전달 중 어느 하나를 포함하는 것을 의미한다. 마찬가지로, "광 지점 (point of light)"은 여기에서 정적 빔 또는 이동(스캐닝 된) 빔을 조명하는 것을 의미한다. 각 빔은 둥글 필요는 없지만 어떤 모양이든 상관 없다. 예를 들어, 비 원형 단면 레이저 방출 다이오드가 사용될 수 있고, 타원형 또는 직사각형의 광을 생성할 수 있다. 본 명세서에 기술된 임의의 치료 및/또는 조준 빔 생성 및 제어 기술, 및/또는 임의의 빔 증배 및/또는 스캐닝 기술은 작동 광학 시스템(9)에 장착된 헤드의 일부로서 조합 및/또는 합체될 수 있음을 주목하여야 한다.
도 22는 본 발명의 양태에 따라 2개의 레이저 방출 다이오드의 분광 비교 분석을 나타내는 차트를 도시한다. 구체적으로, 도 22는 2개의 레이저 다이오드의 비교 분광 분석을 나타낸다. 도 22의 상부 그래프는 임계 레벨 이하의 전류(즉, 서브-임계 전류)에 의해 구동되는 레이저 다이오드의 광 출력을 도시한다. 따라서, 광 출력은 자연 방출에 의해 생성되고, 대역은 너무 커서 간섭성 레이저의 협 대역 요구를 만족시키지 못한다. 도 2의 아래쪽 그래프는, 도 22는 임계 레벨 이상의 전류(즉, 상한 임계 전류)에 의해 구동되는 레이저 다이오드의 광 출력을 도시한다. 광 출력은 방사선의 유도 방출에 의해 생성된다. 상단 그래프와 달리 하단 그래프에 표시된 대역은 간섭성 레이저의 대역에 적합하도록 충분히 좁다.
따라서, 안과적 수술를 위한 소형 레이저 장치 및 방법이 여기에 설명된다. 레이저 장치 및 방법은 초점 또는 범 망막 광응고술 을 시행하는 안과 수술에 사용될 수 있다. 상기 장치는 비교적 낮은 전력의 조준 (마커) 빔과 적어도 하나의 레이저로 방출 다이오드로부터 비교적 높은 전력의 작동 치료 레이저 빔을 방출하고 광섬유 전달 시스템을 사용하지 않고 동일한 광학 요소를 통과하기 위한 가시 스펙트럼의 레이저 생성기를 포함하는 소형 휴대용 수술 장비이다. 조준 및 치료 레이저 빔은 공간적 또는 시간적으로 증배하여 대상 조직에 광 패턴의 레이저 포인트를 생성할 수 있다. 레이저 방출 다이오드는 기계식 셔터를 사용하지 않고 연속 또는 펄스 작동 레이저를 제공할 수 있다. 동일한 레이저 방출 다이오드에서 조준 및 치료 레이저를 사용하면 조준 광선 및 치료 레이저 광선이 오정렬될 때 발생하는 장치 고장 가능성을 최소화한다. 또한, 조준 광선과 치료 레이저 광선의 파장의 차이는 상업적으로 이용 가능한 레이저 시스템(통상 660nm 적색 조준 및 128nm의 차이를 갖는 532 치료 레이저 빔)과 비교하여 비교적 작다(5-50nm).
제안된 단일 레이저 방출 다이오드 자원 장치에서의 이러한 파장의 근접은 조준 및 처리 레이저 빔이 조준/치료 레이저 빔 불일치를 피하는 동일한 범위로 벗어남에 따라 빔 패턴 발생기 및 휴대용 렌즈와 같은 레이저 시스템의 다른 광 요소에 의한 색 굴절 및 회절의 차이를 최소화한다.
레이저 다이오드는 조준 빔을 생성하는 반면, 패턴 발생기는 빔을 다른 지점으로 변위시키고, 레이저 다이오드는 고 에너지 처리 빔을 생성하여 광 응고점을 생성한 다음, 저전력 조준 빔으로 돌아가는 반면, 패턴 발생기는 네트 위치로 이동한다. 이것은 레이저 에너지의 낭비없이 레이저 치료를 적용하면서 레이저의 높은 출력을 선택적으로 사용할 수 있게 한다. 이것은 레이저 다이오드의 수명을 연장시키는 에너지 절약의 이점을 제공하며, 치료 빔을 발사하는 사이에 레이저 다이오드의 수동 냉각을 허용한다.
156.레이저 시스템은 간단하고, 매우 작고, 에너지 효율적이어서 슬릿 램프 부착형 레이저, 레이저 간접 검안 내시경, 안저 카메라 또는 휴대용 검안경 내에 자체적으로 내장된다. 이를 통해 레이저 간접 검안경, 안저 카메라 또는 휴대용 검안경을 전달 시스템이 아닌 독립적인 독립형 레이저 시스템으로 사용할 수 있다.
본 발명의 다수의 수정 및 선택적인 실시예는 전술한 설명의 견지에서 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 이 설명은 단지 예시적인 것으로서 해석되어야 하며, 당업자가 본 발명을 수행하기 위한 최상의 모드를 제시하기 위한 것이다. 구조의 세부 사항은 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 실질적으로 변경될 수 있으며, 첨부된 청구항의 범위 내에 있은 모든 수정의 배타적인 사용이 유보된다. 본 명세서에서, 실시예들은 명료하고 간결한 명세서가 기재될 수 있도록 하는 방식으로 설명되었지만, 실시예들은 본 발명을 벗어나지 않고 다양하게 결합되거나 분리될 수 있다. 본 발명은 첨부된 특허청구범위 및 적용 가능한 법칙에 의해 요구되는 범위로만 제한된다.
이하의 청구 범위는 본 명세서에 기재된 본 발명의 모든 일반적이고 구체적인 특징 및 언어의 문제에 해당될 수 있는 본 발명의 범위의 모든 기재를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (45)

  1. 환자의 의학적 상태를 진단 및/또는 치료하는 시스템에 있어서,
    조명 광원을 포함하는 광학 시스템;
    피검자의 눈의 내부 부분 상에 조명 광원으로부터 광을 집중하도록 배치되는 포커싱 렌즈;
    단일 레이저 자원으로 작동가능한 레이저 다이오드 조립체를 포함하는 레이저 유닛, 상기 단일 레이저 자원은 레이저 유닛의 출구에서 조준 빔과 치료 레이저 빔을 방출하고;
    상기 포커싱 렌즈의 초점과 출구의 초점은 일반적으로 일치하고; 및
    광학 시스템 및/또는 레이저 유닛이 사용자의 머리에 장착되는 크기 및 치수로 구성된 헤드셋 장비에 작동가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 눈의 내부 부분의 포커스 이미지를 수용, 캡처, 디스플레이, 또는 이들의 조합을 위해 작동가능하게 구성되고 배치되는 촬상 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 시스템이 눈의 내부 부분에서 대상 위치에 광응고술 프로세스를 유도하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서 조명 광원은 간접 양안 검안경을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 포커싱 렌즈는 사용자에 의해 그에 대해 자유롭게 이동가능하고 헤드셋 장비로부터 말단에 위치하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 포커싱 렌즈가 안저 카메라를 포함하는 촬상 장치 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서. 포커싱 렌즈가 헤드셋 장비 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 유닛은, 광섬유 케이블 커넥터가 없는 상태에서 동작 가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 레이저 다이오드 조립체는 복수의 단일 레이저 자원을 포함하고 및/또는 상기 레이저 유닛이 복수의 레이저 다이오드 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 단일 레이저 자원이 광섬유 결합된 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 조준 빔의 파장 및 치료용 레이저 빔의 파장이 50 nm 미만으로 다른 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 환자의 의학적 상태를 진단 및/또는 치료하는 시스템에 있어서,
    조명 광원을 포함하는 광학 시스템;
    단일 레이저 자원과 함께 작동가능한 레이저 다이오드 조립체를 포함하는 레이저 유닛, 상기 단일 레이저 자원은 동일한 광 경로를 따르는 조준 빔과 치료 레이저 빔을 방출하고,
    피검자의 눈의 내부 부분 상에 조명 광원으로부터 광을 집중하도록 배치되는 포커싱 렌즈;
    상기 조준 빔 및 치료용 레이저 빔은 빔 패턴 발생기를 통과하고; 및
    광학 시스템 및/또는 레이저 장치 및/또는 빔 패턴 발생기는 사용자의 머리에 장착하기 위한 크기, 치수로 구성되는 헤드셋 장비에 작동가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 조준 빔 및 치료 레이저 빔의 각각은 눈의 내부 부분상에 빛의 단일 지점, 눈의 내부부분 상에 복수의 불연속 지점, 빛의 적어도 연속적인 패턴 도는 눈의 내부 부분상에 이들의 조합을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 빔 패턴 발생기에 의해 생성된 빛의 지점은 눈의 내부 부분에 돌출된 원형, 타원형, 정사각형 또는 다른 형상의 형태를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제 12 항에 있어서, 조준 빔 및 치료 레이저 빔은 일반적으로 빔 패턴 발생기를 통과하기 전에 시준되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제 12 항에 있어서, 빔 패턴 발생기에서 나오는 빔의 패턴의 위치 및 특성을 사용자에게 제공하도록 구성된 제어 유닛 및/또는 원격 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 빔 패턴 발생기는 복수의 선택 가능한 패턴 중 각 하나를 생성할 수 있고; 각 패턴은 빛의 복수의 지점들 중 적어도 하나를 포함하고; 상기 빛의 복수의 지점들 중 각 하나의 세기는 사용자 인터페이스를 통해 조정 가능하며; 및 환자의 눈의 내부부분에 각 광 지점들의 입사 시간이 조정 가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 빔 패턴 발생기 장치에 있어서,
    피검자의 눈의 내부 부분을 따라 조준 빔 및 치료 레이저 빔의 변위를 수행하도록 구성 및 배치되는 광학 요소의 세트;
    빔 패턴 발생기로부터 방출되는 조준 빔 및 치료 레이저 빔이 일반적으로 빔 패턴 발생기로 유입되는 조준 빔 및 치료 레이저 빔에 평행한 것을 특징으로 하는 빔 패턴 발생기 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 빔 패턴 발생기가 사용자의 머리에 장착하기 위한 크기, 치수로 구성되는 헤드셋 장비에 작동가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 빔 패턴 발생기 장치.
  20. `제 18 항에 있어서, 상기 빔 패턴 발생기는 슬릿 램프 부착 레이저, 안저 카메라 레이저, 휴대용 레이저 검안경 및/또는 조준 빔 및/또는 치료 레이저 빔이 빔 패턴 발생기에 입사하는 다른 장비에 작동가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 빔 패턴 발생기 장치.
  21. 제 18 항에 있어서, 말단 대상을 따라 광 빔의 변위가 작동 거리에 의해 일반적으로 영향을 받지 않는 것을 특징으로 하는 빔 패턴 발생기 장치.
  22. 제 18 항에 있어서, 광학 요소들의 세트는 능동 반사 요소 및 수동 반사 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔 패턴 발생기 장치.
  23. 제 18 항에 있어서, 광학 요소들의 세트가 두 반사 요소들을 포함하고, 제 1 반사 요소 및 제 2 반사 요소가 요소 캐리어에 장착되어 빛의 분리된 지점 및/또는 연속적인 패턴이 생성될 수 있는 것을 특징으로 하는 빔 패턴 발생기 장치.
  24. 제 23 항에 있어서, 제 1 반사 요소의 표면은, 광학 빔이 환자의 눈의 내부 부분 상의 다른 위치에 지향될 수 있도록 제 2 반사 요소의 표면과 평행하게 구성되는 것을 특징으로 하는 빔 패턴 발생기 장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 제 1 및 제 2 반사 요소는 프리즘과 광 통신하는 것을 특징으로 하는 빔 패턴 발생기 장치.
  26. 제 20 항에 있어서, 이렉터 장치를 더 포함하고, 상기 이렉터 장치는 이미지가 수직 및 측면으로 반전되도록 구성된 반사 요소 및/또는 프리즘의 세트를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔 패턴 발생기 장치.
  27. 제 18 항에 있어서, 상기 가동 스테이지는, 상기 조준 빔 및 상기 치료 레이저 빔을 발생시키는 레이저 다이오드 조립체에 연결되어, 환자의 눈의 내부 부분상의 광 지점의 위치가 광학 요소 세트 내의 구성 요소의 이동을 요구하지 않고 영향받을 수 있는 것을 특징으로 하는 빔 패턴 발생기 장치.
  28. 제 18 항에 있어서, 상기 광학 요소들의 세트는 렌즈 요소 및 회전 가능한 프리즘 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔 패턴 발생기 장치.
  29. 제 18 항에 있어서, 상기 광학 요소들의 세트는 2개의 렌즈 요소를 포함하고, 제 1 렌즈 요소는 일 방향으로 이동 가능하고 제 2 렌즈 요소는 수직 방향으로 이동 가능하고, 상기 제 1 렌즈 요소의 광축 및 제 2 렌즈 요소의 광축은 평행한 것을 특징으로 하는 빔 패턴 발생기 장치.
  30. 제 18 항에 있어서, 상기 광학 요소들의 세트는 제 1 회전 프리즘 요소 및 제 2 회전 프리즘 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔 패턴 발생기 장치.
  31. 제 18 항에 있어서, 슬릿 램프 장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 빔 패턴 발생기 장치.
  32. 제 20 항에 있어서, 다른 장비가 제 1 가동 스테이지 상에 장착된 레이저 방출 다이오드를 포함하고, 제 1 가동 스테이지는 제 2 가동 스테이지의 이동 방향에 수직인 방향으로 이동 가능하고, 반사 요소는 제 2 가동 스테이지 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 빔 패턴 발생기 장치.
  33. 제 32 항에 있어서, 2 이상의 레이저 방출 다이오드가 제 1 가동 스테이지에 배치되고; 상기 제 1 가동 스테이지 상에 배치된 하나이상의 레이저 방출 다이오드의 각각은 제 1 가동 스테이지에 배치된 하나 이상의 제 2 레이저 방출 다이오드에 의해 방출된 특성 파장과 실질적으로 동일하지 않은 특성 파장을 갖는 치료 레이저 빔을 방출 할 수 있는 것을 특징으로 하는 빔 패턴 발생기 장치.
  34. 환자의 건강 상태를 진단 및/또는 치료하기 위한 시스템에 있어서,
    조명 광원을 포함하는 광학 시스템;
    단일 레이저 자원으로 동작 가능한 레이저 다이오드 조립체, 상기 단일 레이저 자원은 일반적으로 동일한 광 경로를 따르는 조준 빔 및 치료 레이저 빔을 방출하는 레이저 유닛; 및
    빔 패턴 생성기를 포함하여 구성되고;
    상기 빔 패턴 발생기 및 포커싱 렌즈와 결합하는 조준 빔 및 치료 레이저 빔의 적어도 일부는 피검체의 눈의 내부 부분상의 복수의 위치에 배치될 수 있고; 및
    상기 광학 시스템 및 상기 빔 패턴 발생기는 사용자의 머리에 장착하기 위한 크기 및 치수로 구성되는 헤드셋 장비에 작동 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  35. 제 12 항 또는 제 34 항에 있어서, 상기 레이저 다이오드 조립체는 복수의 단일 레이저 자원을 포함하고, 각각의 단일 레이저 자원은 일반적으로 서로 동일한 광 경로를 따르는 조준 빔 및 치료 레이저 빔을 방출하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  36. 제 34 항에 있어서, 상기 레이저 다이오드 조립체는 포커싱 렌즈에 결합되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  37. 제 11 항 또는 제 34 항에 있어서, 상기 빔 패턴 발생기는 피검체의 눈 내부에 순차적으로 생성되는 복수의 광 지점을 포함하는 광 패턴을 생성 할수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  38. 제 11 항 또는 제 34 항에 있어서, 상기 빔 패턴 발생기는 동시에 생성되는 복수의 광점을 포함하는 피사체의 눈 내부에 광 패턴을 생성할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  39. 제 35 항에 있어서, 제 1 레이저 다이오드 및 제 2 레이저 다이오드는 동시에 및/또는 순차적으로 조준 빔을 생성하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  40. 피검체의 건강 상태를 진단 및/또는 치료하는 방법에 있어서,
    피검체의 눈의 내부 부분이 사용자의 머리에 장착하기 위한 크기 및 치수로 구성된 헤드셋 장치 상에 작동 가능하게 배치된 광학 시스템 및 레이저 유닛을 사용하여 조명되고,
    조준 빔 및 치료 레이저 빔이 피검체의 눈의 내부 부분의 복수의 위치 중 적어도 하나에 입사하며;
    조준 빔 및 치료 레이저 빔에 대한 위치는 일반적으로 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 조준 빔 및 상기 레이저 치료 레이저 빔은 피검체의 눈의 내부 부분상의 광 지점의 패턴을 생성하기 위해 공간적 및/또는 시간적으로 증배될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 40 항에 있어서, 복수의 위치 중 적어도 하나는 빔 패턴 생성 장치 및/또는 복수의 레이저 다이오드 자원을 사용하여 액세스 가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 피검체의 건강 상태를 진단 및/또는 치료하는 방법에 있어서,
    피검체의 눈의 내부 부분의 복수의 위치에 복수의 조준 빔 각각을 배치할 수 있고, 상기 포커싱 렌즈에 의해 생성된 중간 이미지를 통해 적어도 한 방향으로 눈의 내부 부분에 입사하는 각각의 조준 빔의 시프트를 통해 상기 위치에 접근가능할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제 1 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 조준 빔의 일부는 2색성 미러에 의해 반사되고, 상기 조준 빔의 일부는 상기 눈의 내부 부분을 조명하기 위해 포커싱 렌즈를 통과하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  45. 제 40 항에 있어서, 상기 조준 빔의 일부는 2색성 미러에 의해 반사되고, 상기 조준 빔의 일부는 상기 눈의 내부 부분을 조명하기 위해 포커싱 렌즈를 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
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