PT82437B

PT82437B - Processo e aparelho para micromanipular a posicao de um feixe de luz

Info

Publication number: PT82437B
Application number: PT82437A
Authority: PT
Inventors: David A Dewey; Paul C Pynckel
Original assignee: Coopervision Inc
Priority date: 1985-05-03
Filing date: 1986-04-22
Publication date: 1992-07-31
Also published as: ES554585A0; AU5628086A; WO1986006610A1; BR8606646A; DK1487A; GR860931B; JPS62502664A; DK1487D0; EP0220211A1; PT82437A; KR870700328A; NO865223L; US4686992A; ES8707095A1; FI865378A0; FI865378A

Description

¹· Campo de Acção do Invento

O presente invento refere-se ao rontrolo de um feixe usado em operações oftálmicas. Mais particularmente, esta inven0 ção refere-se à micromanipulação de^;. feixes de luz que são usados na inspecção oftálmica em diagnósticos e para fotocoagulação. Ainda mais específicamente, este invento refere-se a um aparelho de mola-inclinada para controlar a posição de um feixe laser focado para seguir directamente o movimento da mão de um operador ''5 durante a manipulação e para retornar o feixe focado para uma pòsi ?

ção predeterminada como um centro na ausência de manipulação do membro de controlo.

2. Descrição de Processos Relacionados

Nos processos médicos e de diagnóstico, assim como noutros processos, o uso de feixes de luz focados é largamente conhecido e vários tipos de mecanismos para a focagem de feixes de luz têem sido desenvolvidos. Em processos médicos, o uso de lasers 5 e de lâmpadas de arco de xênonio, para tratar lesões na retina t para tratar tumores é bastante conhecido. Em qualquer dos casos, o feixe de luz cirúrgico é optica e momentaneamente ligado ao percurso de uma lâmpada oftalmica fendida que é usada para apontar o

.feixe cirúrgico. A lâmpada fendida também providencia a iluminação para inspeccionar o olho através de um microscópio binocular. A Patente dos Estados Unidos com o N² 3.703.176, emitida em 21 de Novembro de 1972, a Vassiliadis et al, é um exemplo deste género de invento, e ilustra a estrutura geral de uma lâmpada fendida optométrica nas figs. 1 e 3. Como demostrado, uma lâmpada fendida é um instrumento para examinar o olho sob ampliação, usando um microscópio (geralmente binocular, como ilustrado) e uma fonte de iluminação integral, que aponta um feixe de luz para dentro do olho. A concepção particular ilustrada na Vassiliades é uma lâmpada fendida especial equipada com um laser fotocoagulador, mas tendo os tais instrumentos a mesma estrutura geral .

E a esta estrutura geral que esta invenção se refere.

Tanto a lâmpada fendida como os feixes cirúrgicos estão dirigidos por uma lente montada em molas, neste tipo de invento. 0 operador move a lente por meios de membro de controlo, como uma alavanca de direcção, tendo uma bola junta no seu fulcro e uma ligação de articulação esférica à montagem de lentes. Este tipo de controlo de direcção de feixe tem provado insatisfatóriamente 0 em que, primeiro que tudo, o membro de controlo de operação manual e o feixe movem-se em direcções opostas, e em segundo lugar, há uma tendência para a posição centrada do feixe se desviar devido a uma fadiga acumulativa ou devido a um carregamento desigual das molas de montagem para montar as lentes. 0 reverso do movimento 5 entre o membro de controlo e os feixes de luz produz uma dissonância sensível que torna a coordenação olho/mão dificil para as pessoas que usam o largamente conhecido aparelho de laser cirúrgico.

No modelo corrente ;de tal invento ao dispor a partir D da compra desta invenção, o micromanipulador move o feixe oposto para a direcção do movimento da mão do operador. Por consequência, um dos objectivos desta invenção é providenciar um micromanipulador que, contráriamente ao invento já conhecido, mova o feixe focado na mesma direcção do movimento da mão do operador no membro 5 de controlo. Assim, quando o membro de controlo é movido para a direita ou para a esquerda ao longo do eixo-x, o feixe focado também se move correspondentemente para a esquerda ou para a direita. De um modo semelhante, quando o membro de controlo é movido para ' ' ’ ΙίΙΙΙΪΜΧϋ cima e para baixo ao longo do eixo-y, o feixe focado move-se, correspondentemente, para cima e para baixo. A montagem deste membro de controlo ou da alavanca de direcção, permite ao operador seleccionar qualquer posição numa grade tendo coordenadas x e y, para que seja compreendido que o movimento do membro de controlo não está limitado a qualquer eixo.

Em tal invento, também seria vantajoso para o feixe focado voltar à posição predeterminada, como o centro das coordenadas, quando o esforço de controlo manual cessou. Por consequên10 cia, é outra característica deste melhoramento, influenciar o invento de focagem a centrar o feixe na ausência de esforço de controlo por parte do operador.

Um mecanismo, de pesquisa com um feixe laser é também apresentado na Publicação Europeia de Patentes N² 0.069.987, publi15 cada em 19 de Janeiro de 1983, em que um operador altera a posição de um ponto irradiado por um feixe laser movendo um membro de controlo. Como descrito, a posição do feixe focado é determinada pelo o ângulo de inclinação do espelho rotatório suportado sobre os eixos verticais e horizontais. 0 uso de tal mecanismo de balanço, -0 é descrito nessa publicação por referência ao Pedido de Patente Japonês N² 106144/19180. Tal invento necessita aparentemente· de dois eixos rotatórios ortoginais e várias alavancas em combinação. Ao contrário, o posicionamento satisfatório horizontal e vertical do divisor de feixe de luz da invenção requerente é encontrado com -5 um único e inclinado braço de controlo.

Estes e outros objectivos e características da invenção tornar-se-ão claras a partir da descrição escrita que se segue.

3. SUMARIO DA INVENÇÃO

W aparelho de micromanipulação de acordo com a invenção, é aplicado a um invento oftálmico para micromanipular uma posição de um feixe de luz dirigido contra um alvo. 0 aparelho a que esta invenção se aplica inclui uma fonte de luz como um laser e um 35 divisor de feixe de luz para receber luz a partir da fonte e redirigir a luz para o alvo. 0 divisor de feixe de luz é articulável sobre um eixo-x para redirigir verticalmente a luz e rotável sobre um eixo-y para redirigir horizontalmente a luz; e numa concepção mais perfeita, o divisor de feixe de luz está montado em balanço para o movimento controlado sobre os eixos x e y respectivamente pelo aparelho de acordo com a invenção.

aparelho desta invenção compreende meios para micromanipular manualmente o divisor de . feixe de luz e inclui um membro de controlo capáz de movimento numa direcção tendo uma componente x e uma componente y; um mancai esférico acoplado ao referido membro de controlo numa posição de articulação; uma mola helicoidal acoplada ao membro de controlo através do mancai esférico para inclinar o micromanipulador apto a centrar o feixe focado;

e um braço de controlo acoplado à mola e ao espelho equilibrado. Numa concepção preferida, as componentes estão dispostas para ficarem sobre um eixo simples quando o micromanipulador estâ numa -posição neutral. Adicionalmente, -as componentes estão dispostas para que o feixe focado siga o movimento da mão do operador no membro de controlo para a esquerda, para a direita, para cima e para baixo respectivamente.

Um método para usar um micromanipulador de acordo com esta invenção também é descrito.

^{0 4}· BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A natureza e vantagens da presente invenção, será melhor compreendida quando a descrição detalhada da presente invenção for considerada em conjunto com os desenhos providenciados, em que:

A fig.1 é um diagrama esquemático de uma vista lateral de um aparelho, incluindo o micromanipulador da invenção para a focagem de um feixe de luz e mostra os eixos ópticos do aparelho;

A fig.2 é uma vista detalhada de uma porção do aparelho apresentado na -fig.1 que mostra o aparelho de controlo de feixe em 0 grande detalhe;

A fig.3 é uma vista pictória do aparelho da fig.2 observada de cima com a secção da torre removida a partir da linha A-A até às dobradiças do divisor de feixe de luz para ilustrar a vista superior das porções do micromanipulador ou do aparelho de contro5 lo de feixe de acordo com a invenção;

A fig.4 é uma vista detalhada da porção do aparelho da •fig.1, particularmente em secção, mostrando em deralhe a junção esférica e a acopulação da mola entre o membro de controlo e o braço de controlo do aparelho;

A fig.5 é uma vista seccional do conjunto de balanço que suporta o divisor de feixe de luz, tirada ao longo da linha B-B da fig.1; e

As figs.õa, 6b e 6c mostram respectivamente as vistas laterais, superiores e terminais do condutor do braço de controlo utilizado no aparelho de acordo com a invenção.

Nestas figuras as partes semelhantes são assinaladas com os mesmos números.

5. DESCRIÇÃO DETALHADA DA CONCEPÇÃO PREFERIDA

Na fig.1, uma concepção preferida a que o aparelho de micromanipulação da presente invenção é aplicado é geralmente apresentado pela referência numérica 10. O invento compreende um laser 5 11, como um laser argão, ligado opticamente a um conjunto de distribuição de feixe laser 12, tendo uma lâmpada fendida 13. 0 conjunto de distribuição de feixe laser 12 está montado para cooperar com um microscópio binocular 14, como é conhecido no processo para tais combinações.

0 divisor de feixe de luz 16,- como um espelho montado articular e rotatóriamente, está montado na intersecção dos eixos opticos s - m do microscópio 14 e do conjunto de distribuição do feixe laser 12, para que a luz do conjunto de distribuição do feixe laser seja reflectido pelo divisor de feixe de luz 16, para ilumi5 nar o alvo 18,dentro do campo de visão do microscópio binocular 14. A posição do divisor de feixe de luz relativa aos seus eixos horizontais e verticais, é determinada pelo aparelho micromanipulador de acordo com esta invenção, designado geralmente pela referência numérica 17.

0 aparelho 17 inclui um braço de controlo 20, apresentado em maior detalhe na fig.6, um membro de controlo 22, uma articulação esférica 24 e uma mola 26 ligando o braço de controlo 20 ao membro de controlo 22 acoplado ao conjunto de mancai esférico localizado para definir um ponto articulável.

Com o aparelho micromanipulador 17, de acordo com esta invenção, a posição do divisor de feixe de luz 16 relativa ao feixe da lâmpada fendida é determinada pela actuação do braço de controlo 20 pelo membro de controlo 22 através do conjunto de mancai

esférico e da mola helicoidal acopulada. 0 membro de controlo 22 está acopulado à articulação esférica 24, observada com maior nitidez na fig.4, para a libertação do movimento num plano tendo componentes x e y. 0 movimento do membro de controlo 22 é transmitido através da articulação esférica 24, a mola 26 e o .braço de controlo 20 para providenciar movimentos correspondentes ao feixe focado emanando a partir do divisor de feixe de luz 16 para o alvo 18. Como mencionado, uma das características desta invenção é que o movimento do feixe focado no alvo corresponde directamente à direcção de noção do membro de controlo 22 quando manipulado pelo operador.

E também uma característica desta invenção, providenciar uma centralização automática do feixe focado quando o controlo manual no membro de controlo 22 cessou. Tal característica é providenciada pelo facto da mola helicoidal 26 ligar o membro de controlo 22 e o braço de controlo 20. As características de mola da mola 26 são tais, que o membro de controlo volta rápida e seguramente ao alinhamento com a porção extrema do braço de controlo 20 quando o membro de controlo é liberto.

Como demonstrado nasfig. 2 e 5, - o braço de controlo 20 está seguro por um gancho 32 a uma dobradiça 28 em que o suporte do divisor de feixe luminoso 30 está montado e seguro por um conjunto de parafusos 33. A articulação 24, apresentada a tracejado na fig.2 e diagramaticalmente na fig.4 está suportada por um suporte do braço de controlo 34 seguro ao microscópio binocular 14, imediatamente atrás da casa de disparo 36. A casa de disparo 36 contém um mecanismo de disparo 38 que pode ser interposto entre o divisor de feixe luminoso 16 e as lentes objectivas do microscópio binocular. Como pode ser observado a partir da fig.5, o braço de controlo 20 está ligado ao divisor de feixe luminoso 16 num ponto afastado do seu eixo de rotação vertical para permitir que o braço exerça um esforço de pressão sobre o eixo vertical.de modo a deflectir o feixe numa direcção horizontal. Similarmente, o braço de controlo 20 está ligado ao gancho 32 num ponto afastado do eixo horizontal de rotação do divisor de feixe luminoso, para providenciar uma ligação deslocada que permite um exercício de pressão sobre o eixo horizontal do espelho do divisor de feixe luminoso e assim deflectir o feixe numa direcção vertical.

Voltando à fig.4, a articulação circular 24 está segura ιϊ

por um adesivo 46 ao suporte do braço de controlo 34 num terminal inferior do micromanipulador de acordo com esta invenção. Um entremeio 50 entre a superfície do suporte do braço de controlo 34 e o mancai 46 serve para evitar o contacto entre o suporte do braço de controlo 34 e os anéis adjacentes 48 e 48a ligados ao mem10 ?0 bro de controlo 22 em cada lado da articulação esférica. 0 anel 48 está seguro por um conjunto de parafusos ao membro de controlo 22, o anel 48a está correspondentemente ligado ao membro de controlo 22. 0 movimento do membro de controlo 22 numa direcção ascendente, indicada por um simples toque na parte exterior do suporte do braço de controlo, que causa um movimento correspondente para baixo na parte interior do braço de controlo e vice-versa, como indicado por um toque .duplo. Tal movimento ascendente da parte exterior do membro de controlo 22 obriga a parte interior do membro de controlo 22 a deflectir descendentemente para causar um movimento descendente correspondente no braço de controlo 20, que obriga o divisor de feixe luminoso 16 a rodar no sentido contrário aos ponteiros do relógio sobre o seu eixo horizontal para mover a iluminação no alvo ascendentemente, como por exemplo, na mesma direcção como o membro de controlo 22. .Similarmente, um movimento descendente no lado exterior no membro de controlo 22 causa um movimento ascendente no lado interior do membro de controlo 22 e um movimento correspondente ascendente no braço de controlo 20 causando uma rotação,no sentido dos ponteiros do relógio, no divi25 sor de feixe luminoso 16, para transportar descendentememte a imagem no alvo.

movimento rotatório do divisor de feixe luminoso 16 sobre o seu eixo vertical de acordo com os movimentos para a esquerda e para a direita do membro de controlo 22, pode ser compreendido com as fig.2 e 5 respectivamemte. Uma torre 44 está articulávelmemte montada sobre uma patilha 42, sobre um cilindro 54 do conjunto de distribuição de feixe laser 12, por um anel 56 que está fora do alinhamento a partir do rebordo 52 por um par de anilhas de pressão 58 que providenciam a livre rotação da torre 44 sobre o cilindro 54 e então sobre o eixo vertical s do aparelho. 0 casquilho 60 que se estende ao comprido a partir do anel de retenção 56 está espaçado do cilindro 54 por um leve casquilho de rotação 62. 0 ^UDorte do braço de controlo 64 está int^mosto entre o gancho 32 e o respectivo braço de suporte 42 para garantir a distância entre o braço de controlo 20 e o braço de

suporte 42. A dobradiça 28 é recebida no suporte do membro de controlo e no braço de suporte 42 na chumaceira de fraca fricção

66. As chumaceiras de fraca fricção 62 e 66 são feitas de um material de teflon providenciando uma superfície de chumaceira resistente à compressão e ao uso, que assegura o movimento leve do divisor de feixe luminoso em resposta ao movimento do braço de controlo 20.

Assim, o movimento para a direita do membro de controlo 22, numa direcção perpendicular ao plano dos desenhos das figs. 2e 4 causa um movimento correspondente para a esquerda do membro de controlo no lado interior do braço de controlo que obriga o braço 20 a rodar o divisor de feixe luminoso para a direita quando observado no alvo 18, para assim causar um movimento correspondente para a direita do feixe focado no alvo 18. Recíprocamente, o movimento para a esquerda do lado interior do membro de controlo obrigam o braço 20 a rodar o divisor de feixe luminoso para a esquerda, para assim causar um movimento para a esquerda do feixe focado no alvo.

Quando utilizado por um cirurgião, o microscópio binocular é primeiramente posto num alinhamento impr visado com o alvo 18 usando uma alavanca de posicionamento 68 e a lâmpada fendida é en:ão posicionada dentro do alvo 18 usando o membro de controlo 22. Quando a posição precisa no alvo 18 para fotocuago1 ação pelo laser é iluminada pelo feixe do conjunto de distribuição de feixe laser 12, o cirurgião manobra o aparelho accionando um gatilho (não exemplificado) para obrigar o feixe do laser 11 apassar através do conjunto de distribuição de feixe laser 12, em que é colocado colinearmente com o microscópio binocular de um modo bastante conhecido nestes processos. 0 feixe laser passa do conjunto de distribuição de feixe laser através da torre para o alvo 18. Simultâneamente, antes do feixe laser do laser de argão 10 passar dentro do conjunto de distribuição de feixe laser 12, o disparador 38 está accionado para proteger a luz laser reflectida a partir do alvo 18 saindo através do microscópio binocular.

contorno do braço de controlo 20 é descrito mais específicamente nas figs. 6a 6c. Assim, o braço de controlo 20 inclui um terminal exterior 80 para ser ligado à mola helicoidal 26 e

a posição neutral do aparelho. Uma oue se estende ao longo de um eixo coincidente com do membro de controlo e com o eixo de articulação porção ortogonal primeira 82 estende-se apróximadamente ortogonalmente até à porção 80 para a distância suficiente para sair o braçe de controlo 34 (melhor observado nas figs. 1 ej2) para uma porção deslocada 84 para definir um primeiro esforço de pressão no braço relativo ao divisor de feixe luminoso 16. A porção 84 está segura a uma porção prolongada 86 que, nas figs. 1 e 2, está apróximadamente paralela ao eixo do aparelho micromanipulador. Uma segunda porção 88 está segura à porção prolongada -86 e à porção 90 e então descendentemente através da porção 92 para ser recebida no braço descrito. A estrutura física do trado a cima, permite uma ligação através da mola helicoidal 26 a um ponto articulável definido no mancai esférico 24 â estrutura de suporte do divisor de feixe luminoso equilibrado tir esforços de pressão rotativos e articuláveis ao divisor de feixe luminoso para encontrar os objectivos da invenção.

A invenção pode ser inscrita noutras formas específicas sem se desviar do seu espírito ou caracteristicas essenciais. Os presentes assuntos deverão, por isso, ser considerados em todos os aspectos como ilustrativos e não restritivos, a esfera de acção da invenção sendo indicada pelas reivindicações mais do que pela descrição acima, e todas as alterações que vierem dentro do âmbito dos equivalentes das reivindicações, são portanto para serem incluídas nas mesmas.

Claims

1- Processo para micromanipular a posição de um feixe de luz dirigido contra um alvo, do tipo que inclui uma fonte de luz e um divisor de feixe luminoso, para receber luz a partir da fonte mencionada e redirigindo a luz mencionada para o alvo mencionado, caracterizado pelo facto do divisor de feixe luminoso ser articulável sobre um eixo-x para redirigir verticalmente a luz mencionada e rotàvel sobre um eixo-y para redirigir horizontalmente a luz mencionada, compreendendo o processo para a micromanipulação manual do divisor de feixe luminoso o seguinte :

- um membro de controlo capaz de se movimentar numa direcção tendo um componente-x e uns componente-y;

- uma mola espiral acoplada ao membro de controlo como uma posição de articulação; e

- um braço de controlo acoplado à mola mencionada e ao divisor de feixe luminoso mencionado, sendo um braço de controlo, como mencionado, estruturado e ligado para exercer um esforço de rotação no divisor de feixe luminoso mencionado, para redirigir a luz mencionada no alvo mencionado, na mesma direcção relativa do movimento como o membro de controlo mencionado.

2- Processo para micromanipular a posição de feixe de luz, conforme reivindicado na reivindicação 1, caracterizado pelo facto de incluir ainda um mancai esférico localizado na posição de articulação intermédia, o membro de controlo mencionado e a mola espiral mencionada.

3- Processo para micromanipular a posição de um feixe de luz, conforme reivindicado na reivindicação 2, caracterizado pelo facto do eixo longitudinal do membro de controlo, o centro do mancai esférico mencionado, o eixo longitudinal da mola espiral mencionada e a inserção dos eixos articulares e rotatórios do divisor de feixe luminoso se encontrarem alinhados quando o membro de controlo mencionado não é manipulado.

4- Processo para micromanipular a posição de um feixe de luz, conforme reivindicado na reivindicação 3, caracterizado pelo facto da mola espiral mencionada, estruturalmente obriga o divisor de feixe luminoso a voltar à posição central predeterminada, nos seus eixos articulares e rotatórios, na ausência de força manual no membro de controlo mencionado.

5- Um aparelho para micromanipular a posição de um feixe de luz dirigido a um alvo, compreendendo :

- um conjunto de distribuição de raio laser, tendo uma fonte de luz laser atenuada fornecendo um primeiro raio para iluminar uma area num alvo;

- um conjunto de divisor de feixe luminoso tendo um divisor de feixe luminoso para redirigir o primeiro feixe mencionado, sendo o divisor de feixe luminoso rotatório e articulável montado no conjunto de distribuição de raio laser mencionado;

- um braço de controlo ligado ao conjunto de divisor de feixe luminoso, numa posição neutral predeterminada, para rotação e articulação do dito divisor de feixe luminoso para que a posição do feixe no alvo mencionado seja alterada; e

- uma mola espiral ligando o braço de controlo-ao membro de controlo, através de uma posição articular predeterminada relativa ao membro de controlo mencionado, para que o braço de controlo seja desviado da posição vertical predeterminada pelo membro de controlo mencionado, quando o membro de controlo mencionado é movido para que o braço de controlo regresse à posição predeterminada mencionada pela mola mencionada quando o membro de controlo é liberto.

6- Um aparelho para micromanipular a posição de um feixe de luz, conforme reivindicado na reivindicação 5, caracterizado pelo facto do alvo meicionado estar localizado num olho de um paciente.

7- Um aparelho para micromanipular a posição de um feixe de luz, conforme reivindicado na reivindicação 5, caracterizado pelo facto do conjunto de distribuição de raio laser mencionado,compreender meios para a prodição de fotocoagulação num olho de um paciente, os meios mencionados produzem um segundo feixe, sendo o segundo feixe mencionado redirigido pelo divisor de feixe luminoso e apontado usando o primeiro feixe mencionado.

8- Um aparelho para micromanipular a posição de um feixe de luz, conforme reivindicado na reivindicação 7, caracterizado pelo facto dos meios mencionados para produzir fotocoagulação serem um laser.

9- Um aparelho para micromanipular a posição de um feixe de luz, conforme reivindicado na reivindicação 7, caracterizado pelo facto dos meios para produzir fotocoagulação serem uma lâmpada em arco.

10- Um aparelho para micromanipular a posição de um feixe de luz, conforme reivindicado na reivindicação 5, caracterizado pelo facto do braço de controlo mencionado estar ligado a uma dobradiça em que o divisor de feixe luminoso mencionado está montado de maneira a permitir que o esforço de rotação seja exercido no divisor de feixe luminoso em resposta ao movimento do braço de controlo mencionado.

11- Um aparelho para micromanipular a posição de um feixe de luz, conforme reivindicado na reivindicação 5, caracterizado pelo facto do primeiro eixo do membro de controlo, a mola espiral e a intersecção do eixo de rotação do divisor de feixe de luz serem colineares com o mancai esférico localizado entre o membro de controlo mencionado e a mola mencionada.

12Um aparelho para micromanipulara posição de um feixe de luz, conforme reivindicado na reivindicação 1 1 , caracterizado pelo facto do braço de controlo mencionado ser formado para manter livre campo de visão do microscópio dirigido para primeiro feixe mencionado a partir do olho do paciente, e para exercer um esforço de luminoso mencionado .

13- Um aparelho para micromanipular a posição de um feixe de luz, conforme reivindicado do membro de controlo o mancai esférico mencionado, o braço de controlo mencionado o divisor de feixe luminoso, serem estruturalmente preparados para que movimento manipulativo do membro de controlo por um operador, em qualquer direcção, tendo respectivamente componentes à esquerda direita,acima e abaixo,causar uma recolocação correspondente do feixe luminoso no alvo mencionado numa direcção, tendo componentes correspondentes esquerda,à direita, acima e abaixo.