APARATO Y SISTEMA PARA GUIAR UN HAZ ÓPTICO CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona a dispositivos para guiar un haz óptico. Más particularmente, la presente invención se relaciona a dispositivos para guiar un haz óptico en sistemas de láser utilizados en sistemas quirúrgicos oftálmicos. Incluso más particularmente, la presente invención se relaciona a un ensamble de espejo de posición discreta múltiple para dirigir un haz láser quirúrgico en múltiples puertos de salida.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El ojo humano puede sufrir de un número de afecciones provocando deterioro moderado a pérdida completa de la visión. Aunque los lentes de contacto y anteojos pueden compensar algunas dolencias, se requiere cirugía oftálmica para otras. En general, la cirugía oftálmica se clasifica en procedimientos de segmento posterior, tales como cirugía vítreo-retinal , y procedimientos de segmento anterior, tales como cirugía de cataratas. Más recientemente, se han desarrollado procedimientos de segmento anterior y posterior combinados . La instrumentación quirúrgica utilizada para cirugía oftálmica puede especializarse para procedimientos de
segmento anterior o procedimientos de segmento posterior o respaldar ambos. En cualquier caso, la instrumentación quirúrgica a menudo implementa un huésped completo de funcionalidad el cual puede utilizarse en la implementación de una amplia variedad de procedimientos quirúrgicos. La cirugía láser para la retina es el estándar de cuidado en el tratamiento de numerosas enfermedades oftálmicas. Las enfermedades tratadas por fotocoagulación láser incluyen retinopatía diabética proliferativa, edema macular diabético, edema macular cistoideo, oclusión de vena retinal, neovascularizacion coroidal, corioretinopatía serosa central, desprendimientos retinales y otras lesiones. Como puede suponerse, las comple idades de estos tipos de cirugías de retina pueden ser muy variadas, y con untamente, pueden ser necesarios dispositivos quirúrgicos utilizados para conducir estas cirugías para implementar un huésped completo de funcionalidad asociado con estas cirugías. A menudo, un sistema de láser quirúrgico puede ser operable para implementar funcionalidad asociada con múltiples tipos de cirugías u otros procedimientos, de manera que puede utilizarse un sistema de láser quirúrgico en múltiples tipos de operaciones o procedimientos. En particular, una característica útil que se tiene en tales sistemas de láser quirúrgico es puertos múltiples de salida de láser que soportan la conexión de múltiples sondas de
láser quirúrgico. Múltiples puertos de salida de láser y múltiples sondas de láser quirúrgico tomados en cuenta, permiten a un cirujano flexibilidad agregada y eficiencia quirúrgica para alternar entre diferentes procedimientos/adaptaciones sin la interrupción provocada al tener que desconectar una sonda y conectar otra. Debido a que es indeseable, sin embargo, desde un costo, complejidad y perspectiva de seguridad, tener múltiples láseres quirúrgicos para suministrar un haz láser dedicado a cada puerto, o para dividir un haz láser sencillo en múltiples trayectorias dedicadas para cada puerto de salida de láser, tales sistemas de láser quirúrgico de múltiples puertos requieren un mecanismo interruptor confiable para guiar alternativamente un haz láser sencillo entre múltiples salidas. Un nivel elevado de precisión y estabilidad se requiere para enfocar un haz láser en un lanzador de fibra (puerto de salida) . Para ser capaz de guiar un haz a diferentes puntos de salida se requiere que la precisión sea repetible. Soportes de deflexión de haz de la técnica anterior hacen girar tradicionalmente la superficie reflectora de un espejo a un ángulo deseado y lo inclinan para aplicar un haz láser a una ubicación deseada. El movimiento del soporte de deflexión de haz puede ser ya sea activo o pasivo. Los sistemas activos utilizan sistemas recontrol motorizado con retroalimentación activa para controlar el ángulo y la inclinación. Sistemas
pasivos son simples y utilizan un dispositivo de movimiento simple, tal como un solenoide con piezas de detención duras, para colocar el ángulo e inclinación deseados de una superficie de espejo reflectivo. Un problema con cualquiera de estas soluciones es que ambas mueven la superficie reflectora del espejo en el plano del haz láser que están guiando y deben así precisamente controlar la ubicación de la superficie reflectora a lo largo de múltiples grados de libertad. Para conseguir este nivel de precisión, estos sistemas de la técnica anterior requieren normalmente esquemas de ubicación de haz precisos utilizando codificadores, bucles de retroalimentación activos, y dispositivos rotacionales con piezas de detención precisas, resultando en configuraciones complejas y caras que están corrigiendo constantemente la posición de superficie de reflexión durante la operación y por lo tanto están propensas a error y/o requieren frecuente ajuste. Por lo tanto, existe una necesidad para un ensamble de espejo de posición discreta múltiple para dirigir un haz láser a lo largo de múltiples trayectorias ópticas que pueden reducir o eliminar los problemas de dispositivos y sistemas de guía de haz de la técnica anterior.
BREVE COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Las modalidades del ensamble de espejo de posición discreta múltiple de la presente invención cumplen
sustancialmente estas necesidades y otras. Modalidades de la presente invención pueden comprender un sistema y un aparato para dirigir un haz de luz a lo largo de múltiples trayectorias ópticas. Una modalidad del aparato es un ensamble de espejo de posición discreta múltiple que comprende: un ensamble base; una primera superficie reflectora establecida en un primer ángulo al eje óptico de un haz de luz incidente y operable para dirigir el haz de luz a lo largo de una primera trayectoria óptica; una segunda superficie reflectora establecida en un segundo ángulo, diferente del primer ángulo, al eje óptico del haz de luz incidente y operable para dirigir el haz de luz a lo largo de una segunda trayectoria óptica, en donde la primera superficie reflectora y la segunda superficie reflectora son operables para moverse en una manera lineal a lo largo de un eje común, y en donde el ensamble base es operable para volver a colocar linealmente la primera y segunda superficies reflectoras a lo largo del eje común de manera que el haz de luz incidente es incidente sobre uno o el otro. El ensamble de espejo de posición discreta múltiple puede comprender además un medio de movimiento operablemente acoplado al ensamble base para proporcionar fuerza motriz para volver a colocar la primera y segunda superficies reflectoras. El medio de movimiento puede ser por ejemplo, un solenoide. La primera y segunda superficies reflectoras pueden estar en una
relación fija una a la otra y pueden acoplarse operablemente al ensamble base y pueden ser integrales al ensamble base. El ensamble de espejo de posición discreta múltiple puede comprender además superficies reflectoras adicionales en relación fija a la primera y segunda superficies reflectoras y operables para dirigir el haz de luz a lo largo de múltiples trayectorias ópticas adicionales. Las superficies reflectoras pueden ser espejos de precisión como será familiar para aquellos que tienen experiencia en la técnica. El haz de luz puede ser un haz láser, tal como un haz láser quirúrgico . El ensamble de espejo de posición discreta múltiple de esta invención puede implementarse en un sistema de láser quirúrgico oftálmico que tiene por ejemplo, múltiples puertos de salida para conectar múltiples sondas láser. Las múltiples trayectorias ópticas pueden ser cada una entonces una trayectoria óptica que conduce a un puerto de salida en donde el haz de luz se dirige en una fibra óptica de una sonda portátil. Tales sistemas serán familiares para aquellos que tienen experiencia en la técnica. La primera y segunda superficies reflectoras deben moverse solamente en una manera lineal y no tener ningún movimiento rotacional ópticamente insignificante (es decir, el primer y segundo ángulos predefinidos permanecen fijos cuando es necesario para evitar desviación indeseada del haz de luz) .
Otras modalidades del sistema y un aparato para dirigir un haz de luz a lo largo de múltiples trayectorias ópticas de esta invención pueden comprender una consola quirúrgica de múltiples puertos para controlar el láser quirúrgico. Por ejemplo, modalidades de la presente invención pueden implementarse dentro de cualquier sistema quirúrgico oftálmico que tiene puertos de salida/trayectorias ópticas como puede ser familiar por aquellos que tienen experiencia en la técnica, tales como el Sistema Quirúrgico de Láser NGL fabricado por Alcon Manufacturing , Ltd. De Irvine, California. Las modalidades de esta invención pueden incorporarse dentro de cualquier máquina o sistema quirúrgico para uso oftálmico u otra cirugía. Otros usos para un sistema y un aparato para dirigir un haz de luz a lo largo de múltiples trayectorias ópticas diseñadas de acuerdo con las enseñanzas de esta invención serán conocidas para aquellos que tienen experiencia en la técnica y se contempla que están dentro del alcance de esta invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS DIVERSAS VISTAS DE LOS DIBUJOS Un entendimiento más completo de la presente invención y las ventajas de la misma pueden adquirirse al referirse a la siguiente descripción, tomada junto con los dibujos anexos en los cuales números de referencia similares indican características similares y en donde:
Las FIGURAS la- Id son diagramas en bloque funcionales que ilustran la operación de una modalidad de un ensamble de espejo de posición discreta múltiple de esta invención ; Las FIGURAS 2 y 3 son diagramas esquemáticos que ilustran la operación de una modalidad de un sistema para dirigir un haz láser a lo largo de múltiples trayectorias ópticas de esta invención, y Las FIGURAS 4 y 5 son diagramas esquemáticos en primer plano que ilustran la operación y el movimiento lineal de una modalidad del aparato para dirigir un haz de luz a lo largo de múltiples trayectorias ópticas de esta invención en mayor detalle.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Modalidades preferidas de la presente invención se ilustran en las FIGURAS, números similares se utilizan para referirse a partes similares y correspondientes de los diversos dibujos. Las diversas modalidades de la presente invención proporcionan un sistema y aparato para dirigir alternativamente un haz de luz a lo largo de múltiples trayectorias ópticas. Al contrario de los sistemas de guía de haz de la técnica anterior, que utilizan un espejo sencillo, o múltiples espejos con componentes complejos y sensibles,
esquemas de ubicación precisa y codificadores, bucles de retroalimentación y/o dispositivos rotacionales con piezas de detención precisas, las modalidades de la presente invención tienen un diseño de desplazamiento lineal con múltiples superficies/espejos reflectivos fijos que se articulan perpendiculares a una trayectoria de haz de luz con sólo un grado requerido de libertad y sin ajuste mientras está en operación. Las modalidades de esta invención comprenden un espejo discreto para cada trayectoria óptica en la cual se desea dirigir el haz de luz. Estos espejos se colocan en un ángulo fijo al haz de luz incidente y se traducen sólo en una dirección lineal de manera que mantienen el ángulo fijo al haz. Las modalidades de esta invención reducen así la precisión requerida para mantener el ángulo y la inclinación correcta de las superficies reflectoras a un grado de libertad que está en un ángulo fijo del haz de luz. Las FIGURAS la- Id son diagramas en bloque funcionales que ilustran la operación de una modalidad del ensamble de espejo de posición discreta múltiple de esta invención. El sistema 10 de guía de haz comprende una fuente 12 de luz, la cual puede ser un láser quirúrgico, y el ensamble 14 de espejo. El ensamble 14 de espejo comprende una pluralidad de superficies 16 reflectoras, las cuales pueden ser espejos ópticos de precisión, y un ensamble 20 base. Las superficies 16 reflectoras se establecen cada una en un
ángulo pre-definido y fijo al eje óptico del haz 11 de luz incidente y son operables para dirigir el haz 11 de luz a lo largo de una trayectoria óptica. Cada superficie 16 reflectora puede fijarse en un diferente ángulo predefinido al haz 11 de luz incidente y puede dirigir el haz 11 de luz a lo largo de una trayectoria óptica diferente. En un sistema del láser quirúrgico, cada trayectoria óptica puede conducir a un puerto óptico, en donde el haz 11 de luz puede acoplarse opcionalmente a un cable de fibra óptica dentro de una sonda portátil para distribuirse a un sitio quirúrgico. Esto es un uso preferido para las modalidades de esta invención. Como puede observarse en las FIGURAS la- Id, las superficies 16 reflectoras están en una relación fija entre sí y son operables para moverse en una manera lineal, en este caso perpendicular al haz 11 de luz incidente, a lo largo de un eje 19 común. El ensamble 14 de espejo, al cual las superficies 16 reflectoras pueden acoplarse operablemente, es operable para volver a colocar linealmente las superficies 16 reflectoras de manera que el haz 16 de luz es alternativamente incidente uno de otro de las superficies 16 reflectoras. De este modo, el ensamble 16 de espejo de posición discreta múltiple de esta invención puede dirigir el haz 16 de luz incidente a lo largo de una trayectoria deseada (por ejemplo, a un puerto de salida deseado) . El haz 11 de luz incidente puede ser un haz láser, tal como un haz láser
quirúrgico . El ensamble 14 de espejo puede unirse operablemente al montaje 18 a través, por ejemplo, de un cojinete de bolas u otro mecanismo de deslizamiento de precisión como será familiar por aquellos que tienen experiencia en la técnica. El sistema 10 de guía de haz puede incluir además un medio de movimiento (como se muestra en las FIGURAS 4 y 5) acoplado operablemente al ensamble 14 de espejo para proporcionar fuerza motriz para volver a colocar superficies 16 reflectoras. El medio de movimiento puede por ejemplo, ser un solenoide, u otro mecanismo para impartir movimiento lineal como se conocerá por aquellos que tienen experiencia en la técnica. Las superficies 16 reflectoras pueden acoplarse operablemente al ensamble 20 base/ensamble 14 de espejo y pueden ser integrales al ensamble 20 base/ensamble 14 de espejo. El ensamble 20 base puede ser integral a, o unirse operablemente al ensamble 14 de espejo. Aunque mostrado en las FIGURAS la-ld con tres superficies 16 reflectoras, el ensamble 16 de espejo puede comprender superficies 16 más o menos reflectoras, en relación fija entre sí y es operable para dirigir el haz 11 de luz a lo largo de múltiples trayectorias ópticas. En particular, el ensamble 16 de espejo, en una modalidad, puede tener superficies 16 reflectoras duales para dirigir haz 11 de luz a lo largo de dos trayectorias ópticas.
Las modalidades de la presente invención pueden comprender un sistema de láser quirúrgico que tiene múltiples puertos de salida, en donde un haz láser (por ejemplo, un haz 11 de luz) se dirige en un puerto deseado por un sistema 10 de guía de haz de las FIGURAS la- Id. El haz 11 de luz se acopla ópticamente a una sonda láser, tal como una sonda endoláser, en un puerto de salida y puede suministrarse por la sonda láser a un sitio quirúrgico. En tal sistema, un puerto puede seleccionarse (ensamble 14 de espejo colocado) ya sea por un mecanismo interruptor mecánico o un botón u otro mecanismo de control en el sistema de láser quirúrgico (por ejemplo, una sonda conectada a un puerto puede provocar que un puerto se seleccione y provoque al ensamble 14 de espejo colocarse por sí mismo de manera que el haz 11 de luz incidente se dirigirá al puerto seleccionado por la superficie 16 reflectora respectiva que corresponde a la trayectoria óptica del puerto) . Las FIGURAS 2 y 3 son dibujos esquemáticos que ilustran la operación de una modalidad del sistema para guiar un haz óptico a lo largo de múltiples trayectorias de la presente invención que tienen superficies reflectoras duales y dos puertos de salida. El sistema 100 de guía incluye el ensamble 110 de espejo/base, superficies 120 y 122 reflectoras y medio 160 de movimiento. Como se muestra en las FIGURAS 2 y 3, el sistema 100 de guía se implementa dentro de
un sistema de láser quirúrgico oftálmico y dirige un haz 130 láser desde el láser 190 a lo largo de cualquiera de las dos trayectorias ópticas a cualquier puerto 140 de salida o el puerto 145 de salida, dependiendo de la posición del ensamble 110 de espejo. Como se describe con referencia al ensamble 14 de espejo de las FIGURAS la-ld, el ensamble 110 de espejo es operable para moverse en una dirección lineal (un grado de libertad) a lo largo de un eje común para volver a colocar superficies 120/122 reflectoras de manera que uno o el otro recibe el haz 130 láser incidente y dirige el haz 130 láser a cualquier puerto 140 ó 145 de salida. Aunque mostrado en las FIGURAS 2 y 3 como siendo perpendiculares al haz 130 láser incidente, el movimiento lineal del ensamble 110 de espejo y las superficies 120/122 reflectoras pueden estar en cualquier ángulo al eje óptico de haz 130 láser incidente como puede ser necesario en una aplicación particular o configuración del sistema 100 o el sistema de láser en el cual el sistema 100 de guía se implementa. Además, aunque en las FIGURAS 2 y 3 se muestra el haz 130 de luz dirigido sobre cualquier espejo 150 ó 155 de guía antes de llegar a los puertos 140/145 de salida, la superficie 120/122 reflectora puede entonces dirigir el haz 130 láser al puerto 140/145 de salida sin un espejo 150/155 de guía intermediario o con múltiples componentes ópticos intermediarios, dependiendo de la configuración de las
trayectorias ópticas como se conocerá por aquellos que tienen experiencia en la técnica para dirigir haces de luz a lo largo de una trayectoria óptica. El ensamble 110 de espejo/superficies 120/122 reflectoras puede moverse en una dirección lineal por el medio 160 de movimiento, el cual puede ser un solenoide o cualquier otro mecanismo capaz de impartir movimiento lineal como se conocerá por aquellos que tienen experiencia en la técnica. Las superficies 120/122 reflectoras son superficies discretas que se establecen cada una en un ángulo predefinido y fijo, el cual puede ser diferente uno del otro, al eje óptico del haz 130 de láser incidente y puede estar también en una relación fija entre sí. Las superficies 120/122 reflectoras se traducen sólo en una manera lineal y en un ángulo fijo al haz 130 láser. Las superficies 120/122 reflectoras tienen de preferencia movimiento ópticamente insignificante o no rotacional (es decir, los ángulos de las superficies 120/122 reflectoras al haz 130 láser permanecen fijos cuando es necesario para evitar desviación indeseada el haz 130 láser) . El haz 130 láser, en una implementacion típica, es de aproximadamente 2 mm de diámetro. Las superficies 120/122 reflectoras pueden ser de aproximadamente 7 mm de diámetro, de manera que proporciona algún margen por error en la colocación de superficies 120/122 reflectoras. Debido a que
las superficies 120/122 reflectoras están en un ángulo fijo al eje óptico del haz 130 láser y debido a que se mueven solamente en una manera lineal de manera que mantienen su ángulo fijo respectivo al haz 130 láser incidente, la diferencia de diámetro entre el haz 130 láser y las superficies 120/122 reflectoras son capaces de proporcionar un margen para error de posición de superficies 120/122 reflectoras de manera que el haz 130 láser se dirigirá a una ubicación deseada incluso si las superficies 120/122 reflectoras están ligeramente fuera de una posición pretendida. De este modo, la inexactitud introducida por el uso de las piezas de detención del ensamble 110 de espejo o cualquier otro error lineal ligero, no afectará adversamente la guía del haz 130 láser. El ensamble 110 de espejo puede así comprender piezas de detención suaves en cualquier extremo de su rango de movimiento, para evitar la vibración y tensión mecánica de componentes ópticos sensibles perjudiciales, aunque se mantiene aún la exactitud requerida. Las FIGURAS 4 y 5 son diagramas esquemáticos en primer plano que ilustran la operación de una modalidad del aparato para dirigir un haz de luz a lo largo de múltiples trayectorias ópticas de la presente invención en mayor detalle. El aparato 300 de guía incluye el ensamble 110 de espejo, superficies 120/122 reflectoras, medio 160 de movimiento y marco 200. El marco 200 es operable para
soportar y acoplar operablemente el ensamble 110 de espejo y el medio 160 de movimiento. El marco 200 incluye la corredera 210 para guiar el movimiento lineal del ensamble 110 de espejo. La corredera 210 puede comprender un cojinete de bolas de precisión o cualquier mecanismo de deslizamiento de precisión como se conocerá por aquellos que tienen experiencia en la técnica y operablemente para guiar de forma precisa el ensamble 110 de espejo en una manera lineal como se mueve. El medio 160 de movimiento puede acoplarse también operablemente al ensamble 110 de espejo por medio de cojinetes de bolas de precisión u otro mecanismo de deslizamiento de precisión como se conocerá por aquellos que tienen experiencia en la técnica y operable para proporcionar un movimiento suave y preciso del ensamble 110 de espejo. La presente invención se ha descrito para referencia a ciertas modalidades preferidas; sin embargo, se debe entender que puede manifestarse en otras formas o variaciones específicas de la misma sin apartarse de su espíritu o características esenciales. Las modalidades descritas anteriormente serán consideradas por lo tanto ilustrativas en todos los aspectos y no restrictivas, el alcance de la invención se indica por las reivindicaciones anexas. Como pueden utilizarse en la presente, los términos "sustancialmente" y "aproximadamente" proporcionan una tolerancia aceptada por la industria de su término
correspondiente y/o relatividad entre los artículos. Tal tolerancia aceptada por la industria varía de menos de uno por ciento a cincuenta por ciento y corresponde a, pero sin limitarse a, valores del componente, variaciones de proceso de circuito integrado, variaciones de temperatura, tiempos de ascenso y caída y/o ruido térmico. Tal relatividad entre los artículos varía de una diferencia de pocos porcentajes a diferencias de magnitud. Como puede utilizarse también en la presente, el o los términos "acoplado a" y/o "acoplamiento" incluyen acoplamiento directo entre artículos y/o acoplamiento indirecto entre artículos a través de un artículo intermediario (por ejemplo, un artículo incluye, pero no se limita a un componente, un elemento, un circuito y/o un módulo), en donde para acoplamiento indirecto, el artículo intermediario no modifica la información de una señal, pero puede ajusfar su nivel actual, nivel de voltaje y/o nivel de potencia. Como puede utilizarse además en la presente, acoplamiento inferido (es decir, en caso en donde un elemento se acopla a otro elemento para inferencia) incluye acoplamiento directo e indirecto entre dos artículos en la misma manera como "acoplado a" . Como puede además utilizarse en la presente, el término "operable a" indica que un artículo incluye una o más conexiones de energía, la o las entradas, la o las salidas, etc., para realizar una o más de sus correspondientes funciones y puede además incluir
acoplamiento inferido a uno o más artículos. Como puede aún mas utilizarse en la presente, el término "asociado con", incluye acoplamiento directo y/o indirecto de artículos separados y/o un artículo que se acopla dentro de otro artículo. Como puede utilizarse en la presente, el término "compara favorablemente" indica que una comparación entre dos o más artículos, señales, etc., proporciona una relación deseada. Por ejemplo, cuando la relación deseada es que la señal 1 tiene una magnitud mayor que la señal 2, puede lograrse una comparación favorable cuando la magnitud de la señal 1 es mayor que aquella de la señal 2 o cuando la magnitud de la señal 2 es menor que aquella de la señal 1. Aunque la presente invención se ha descrito con referencia al área general de la cirugía oftálmica láser, las enseñanzas contenidas en la presente pueden aplicarse igualmente a cualquier ¦ sistema quirúrgico en donde se desea controlar un subsistema de láser.