RU2703652C2

RU2703652C2 - Conjugating unit for positioning object to be irradiated relative to laser system and method for manufacture thereof

Info

Publication number: RU2703652C2
Application number: RU2015137436A
Authority: RU
Inventors: Клаус ФОГЛЕР; Томас ДАЙЗИНГЕР; Герхард РОБЛЬ
Original assignee: Уэйвлайт Гмбх
Priority date: 2015-09-02
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2019-10-21
Also published as: RU2015137436A; RU2015137436A3

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: group of inventions relates to medicine. Coupling unit for positioning the object to be irradiated with respect to the radiation source comprises: an upper side with positioning projections that protrude outward from the upper side, wherein each positioning projection has a first positioning surface, wherein the first positioning surfaces are configured to enter the axial positioning engagement with the radiation source for placing the conjugating unit relative to the radiation source, and a second positioning surface for pressing to the object to be irradiated, wherein the coupling unit provides a radiation path which passes through the second positioning surface from the radiation source. Besides, conjugating unit comprises a conjugating body made as integral part, which forms simultaneously the first positioning surfaces and the second positioning surface. When implementing the method of making the conjugating unit, a conjugating body is made by forming by injection pressing at pressure, which includes injection of plastic melt into the cavity and its subsequent compression by means of movable tools.

EFFECT: using the group of inventions provides positioning of the object subject to radiation in the axial direction with high accuracy.

14 cl, 3 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к интерфейсному (сопрягающему) блоку для позиционирования глаза, подлежащего облучению, относительно источника излучения в составе лазерной системы. При этом сопрягающий блок имеет по меньшей мере одну первую позиционирующую поверхность для позиционирования сопрягающего блока относительно источника излучения, вторую позиционирующую поверхность для наложения на глаз, и формирующий канал для излучения, испускаемого источником излучения, проходящий сквозь вторую позиционирующую поверхность.The invention relates to an interface (matching) unit for positioning the eye to be irradiated relative to the radiation source in the laser system. In this case, the mating unit has at least one first positioning surface for positioning the mating unit relative to the radiation source, a second positioning surface for application to the eye, and a forming channel for the radiation emitted by the radiation source passing through the second positioning surface.

Уровень техникиState of the art

Подобные сопрягающие блоки могут, например, использоваться при проведении хирургических лазерных операций на человеческом глазу, предусматривающих выполнение разрезов. Если подлежащий облучению объект является человеком, сопрягающий блок может рассматриваться как "пациентский интерфейс", служащий в этом случае для обеспечения фиксированного взаимного положения глаза пациента и лазерной системы, которая генерирует лазерное излучение, обычно между глазом и фокусирующим объективом лазерной системы. Такая фиксация положения необходима, чтобы поддерживать постоянное расстояние между фокусирующим объективом и глазом пациента и тем самым обеспечить требуемую высокую точность выполнения разреза в соответствующей глазной ткани, подлежащей обработке, например в роговице.Such mating blocks can, for example, be used in surgical laser operations on the human eye, involving the implementation of incisions. If the object to be irradiated is a human, the mating unit can be considered a “patient interface”, serving in this case to provide a fixed relative position of the patient’s eye and the laser system that generates laser radiation, usually between the eye and the focusing lens of the laser system. Such position fixation is necessary in order to maintain a constant distance between the focusing lens and the patient’s eye and thereby ensure the required high accuracy of the incision in the corresponding ocular tissue to be processed, for example in the cornea.

Известно использование так называемого оптического пробоя, инициированного лазерным излучением, для выполнения разрезов не только в глазной ткани, но и в других биологических тканях, а также в материалах небиологической природы. Подобный пробой возникает под действием сфокусированного лазерного пучка в его фокальной зоне при условии, что пространственная и временная плотность энергии импульсов превышает пороговую плотность пробоя. Оптический пробой вызывает, по существу, атермическое разрушение облучаемой ткани. Данный эффект именуется фотодеструкцией. Путем осуществления последовательных фотодеструкций в ткани, подвергаемой воздействию, может быть реализован, по существу, любой желаемый трехмерный паттерн разреза. В типичном варианте для выполнения разрезов в настоящее время применяются лазерные системы, генерирующие лазерное излучение с длительностью импульсов в фемтосекундном диапазоне. Для таких ультракоротких импульсов порог пробоя является сравнительно низким, что позволяет понизить уровень энергии, воздействующей на ткань. Размеры зоны фотодеструкции ограничены, по существу, фокальной областью пучка излучения. Поэтому точность пространственной настройки положения фокуса является критичной для достижения высокой точности выполнения разреза.It is known to use the so-called optical breakdown initiated by laser radiation to perform incisions not only in the ocular tissue, but also in other biological tissues, as well as in materials of a non-biological nature. Such a breakdown occurs under the action of a focused laser beam in its focal zone, provided that the spatial and temporal density of the pulse energy exceeds the threshold breakdown density. Optical breakdown causes essentially athermal destruction of the irradiated tissue. This effect is called photodestruction. By performing sequential photodegradations, essentially any desired three-dimensional incision pattern can be realized in the tissue being exposed. In a typical embodiment, laser systems generating laser radiation with a pulse duration in the femtosecond range are currently used for making cuts. For such ultrashort pulses, the breakdown threshold is relatively low, which makes it possible to lower the level of energy acting on the tissue. The sizes of the photodegradation zone are limited essentially by the focal region of the radiation beam. Therefore, the accuracy of spatial adjustment of the focus position is critical to achieve high accuracy of the cut.

Имеется возможность определить положение передней поверхности глаза в системе координат лазерной системы с помощью сопрягающего блока описываемого далее типа. Однако погрешности изготовления сопрягающего блока, которые можно представить, как отклонения от заданных оптических свойств этого блока, приводят к соответствующим отклонениям положений фокуса внутри разрезаемой ткани. Поэтому точность выполнения разреза критическим образом зависит от точности изготовления сопрягающего блока и от точности его позиционирования после замены. Как следствие, высокая точность изготовления этого блока представляется крайне желательной.It is possible to determine the position of the anterior surface of the eye in the coordinate system of the laser system using an interface unit of the type described below. However, the manufacturing errors of the mating unit, which can be represented as deviations from the given optical properties of this block, lead to corresponding deviations of the focus positions inside the cut tissue. Therefore, the accuracy of the cut is critically dependent on the manufacturing accuracy of the mating unit and on the accuracy of its positioning after replacement. As a result, high precision manufacturing of this unit seems highly desirable.

Сопрягающий блок может, например, содержать разделитель (деталь, задающую расстояние между его опорными поверхностями) в форме втулки и оптическое окно, установленное на одном конце блока. В этом случае лазерное излучение проходит по оси разделителя, т.е. через его внутренний объем, затем проходит сквозь окно и выходит из сопрягающего блока. Наружная сторона окна используется в качестве контактной поверхности для объекта, подлежащего воздействию (например оперируемого глаза). Таким образом, лазерное излучение входит в материал, на который оказывается воздействие, непосредственно через окно. Соответственно, наружная сторона окна образует позиционирующую поверхность для позиционирования объекта, подлежащего облучению. На другом конце втулки, противоположном окну, сопрягающий блок снабжен соответствующей позиционирующей конструкцией для позиционирования этого блока в осевом направлении по отношению к лазерной системе.The mating unit may, for example, comprise a spacer (a part defining a distance between its supporting surfaces) in the form of a sleeve and an optical window mounted at one end of the unit. In this case, the laser radiation passes along the axis of the separator, i.e. through its internal volume, then passes through the window and leaves the mating unit. The outside of the window is used as the contact surface for the object to be exposed (for example, the operated eye). Thus, laser radiation enters the affected material directly through the window. Accordingly, the outside of the window forms a positioning surface for positioning an object to be irradiated. At the other end of the sleeve opposite the window, the mating unit is provided with an appropriate positioning structure for positioning this unit in the axial direction with respect to the laser system.

В качестве наиболее близкого аналога изобретения может рассматриваться лазерная система с сопрягающим блоком для позиционирования глаза, подлежащего облучению, относительно лазерной системы, раскрытая в европейской заявке EP 1844745 A2, опубликованной 17.10.2007. As the closest analogue of the invention can be considered a laser system with a matching unit for positioning the eye to be irradiated with respect to the laser system, disclosed in European application EP 1844745 A2, published 17.10.2007.

Как это проиллюстрировано на Фиг. 6-8 указанного источника, сопрягающий блок имеет по меньшей мере одну первую позиционирующую поверхность для его позиционирования относительно источника излучения лазерной системы и вторую позиционирующую поверхность для наложения на объект, подлежащий облучению, и формирует для излучения, испускаемого источником излучения, канал, проходящий сквозь вторую позиционирующую поверхность. При этом сопрягающий блок может содержать тело в виде единой детали, содержащее разделительный конус, который охватывает указанный канал, причем на узком конце разделительного конуса установлен контактный элемент, предназначенный для накладывания на глаз.As illustrated in FIG. 6-8 of the indicated source, the mating unit has at least one first positioning surface for its positioning relative to the radiation source of the laser system and a second positioning surface for superimposing on the object to be irradiated, and forms for the radiation emitted by the radiation source, a channel passing through the second positioning surface. In this case, the mating unit may contain a body in the form of a single part, containing a separation cone, which covers the specified channel, moreover, at the narrow end of the separation cone a contact element is designed to be applied to the eye.

Поскольку сопрягающий блок часто рассматривается, по соображениям гигиены (особенно в случае его применения в хирургии глаза), в качестве одноразового компонента, пользователи, чтобы иметь возможность использовать в каждой операции новый сопрягающий блок, требуют наличия запаса таких блоков. В связи с этим желательно, чтобы замена сопрягающего блока не приводила к необходимости перенастройки лазерной системы, т.е. определения нового положения фокуса пучка по координате z, т.е. в осевом направлении. Отсюда вытекают соответственно жесткие требования к точности изготовления и позиционирования сопрягающего блока, т.е. к наличию средств, обеспечивающих точную фиксацию устанавливаемого блока строго в заданном положении по указанной координате. Известный сопрягающий блок для позиционирования глаза этим требованиям не удовлетворяет.Since the mating unit is often considered, for reasons of hygiene (especially if it is used in eye surgery), as a disposable component, users, in order to be able to use a new mating unit in each operation, require a stock of such blocks. In this regard, it is desirable that the replacement of the interface unit does not lead to the need to reconfigure the laser system, i.e. determining the new position of the beam focus by the z coordinate, i.e. in the axial direction. Hence, correspondingly stringent requirements for the accuracy of manufacturing and positioning of the mating unit, i.e. to the availability of funds that ensure accurate fixation of the installed block strictly in a given position at a specified coordinate. Known mating unit for positioning the eye does not satisfy these requirements.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Соответственно, изобретение направлено на обеспечение позиционирования, с высокой точностью в осевом направлении, сопрягающего блока описанного выше типа. Для достижения данной цели изобретение предлагает сопрягающий блок для позиционирования глаза, подлежащего облучению, относительно лазерной системы, при этом сопрягающий блок содержит тело в виде единой детали, образующее по меньшей мере одну первую позиционирующую поверхность и вторую позиционирующую поверхность. В этом случае становится возможным избежать погрешностей сборки, которые бы могли возникнуть, если по меньшей мере одна первая позиционирующая поверхность находилась на первом компоненте блока, а вторая позиционирующая поверхность - на втором, отдельно изготовленном компоненте, причем оба компонента необходимо было склеить или присоединить друг к другу каким-то иным способом.. Решение согласно изобретению позволяет ограничить возможные погрешности позиционирования только погрешностями изготовления моноблочного тела сопрягающего блока. В результате можно избежать суммирования индивидуальных погрешностей. Это относится не только к геометрическим размерам сопрягающего блока, но и к оптическим свойствам (оптической длине пути в блоке).Accordingly, the invention is aimed at providing positioning, with high accuracy in the axial direction, of the mating unit of the type described above. To achieve this goal, the invention provides an interface unit for positioning the eye to be irradiated with respect to the laser system, the interface unit comprising a body in the form of a single part, forming at least one first positioning surface and a second positioning surface. In this case, it becomes possible to avoid assembly errors that could occur if at least one first positioning surface was on the first component of the block, and the second positioning surface was on the second, separately manufactured component, both components had to be glued or attached to each other to a friend in some other way .. The solution according to the invention allows to limit possible positioning errors only to manufacturing errors of a monoblock body of a matching block ok. As a result, summation of individual errors can be avoided. This applies not only to the geometric dimensions of the mating unit, but also to the optical properties (optical path length in the unit).

По меньшей мере одна первая позиционирующая поверхность задает входную опорную (референтную) поверхность сопрягающего блока со стороны ввода излучения, тогда как вторая позиционирующая поверхность задает выходную опорную (референтную) поверхность со стороны выхода излучения. Канал, образуемый для излучения сопрягающим блоком, вытянут в направлении от входной опорной поверхности до выходной опорной поверхности. В этом канале излучение проходит по меньшей мере через две среды с различными оптическими плотностями, причем в простой и эффективной конфигурации одной из этих сред является воздух, а второй - прозрачный для излучения материал окна, образующего вторую позиционирующую поверхность.At least one first positioning surface defines an input supporting (reference) surface of the interface unit from the radiation input side, while the second positioning surface defines an output supporting (reference) surface from the radiation output side. The channel formed for radiation by the coupling unit is elongated in the direction from the input support surface to the output support surface. In this channel, radiation passes through at least two media with different optical densities, and in a simple and effective configuration, one of these media is air, and the second is transparent to the radiation material of the window forming the second positioning surface.

Тело сопрягающего блока содержит также разделительный конус, который охватывает указанный канал На узком конце разделительного конуса установлен контактный элемент, предназначенный для накладывания на глаз, подлежащий облучению, а со стороны широкого конца разделительного конуса данный блок снабжен монтажным фланцем, который кольцом охватывает разделительный конус и который расширен на части своего наружного периметра для образования захватной пластины. При этом сопрягающий блок выполнен с возможностью введения, в радиальном направлении, в прорезь, имеющуюся в лазерной системе, и фиксации в указанной прорези по отношению к лазерной системе в осевом направлении.The body of the mating unit also contains a separation cone, which covers the specified channel. At the narrow end of the separation cone, there is a contact element designed to be applied to the eye to be irradiated, and from the side of the wide end of the separation cone, this unit is equipped with a mounting flange, which surrounds the separation cone with a ring and which expanded to part of its outer perimeter to form a gripping plate. In this case, the mating unit is configured to introduce, in the radial direction, into the slot provided in the laser system and to fix it in the specified slot with respect to the laser system in the axial direction.

Такая фиксация, обеспечивающая точное и воспроизводимое позиционирование сопрягающего блока, позволяет осуществлять замену данных блоков без необходимости каждый раз настраивать лазерную систему по координате z.Such a fixation, which ensures accurate and reproducible positioning of the mating unit, allows the replacement of these units without the need to each time adjust the laser system in the z coordinate.

В предпочтительной конфигурации тело сопрягающего блока изготовлено из материала, пригодного для инжекционного формования, предпочтительно инжекционно-компрессионного формования. Этот материал предпочтительно является пластиком, который может содержать, например, циклоолефиновый сополимер, циклоолефиновый полимер, поликарбонат или полиметилметакрилат. Однако должно быть понятно, что эти материалы упомянуты только в качестве примера и применимы и другие материалы, пригодные для инжекционного формования, в частности биосовместимые пластики.In a preferred configuration, the body of the mating unit is made of a material suitable for injection molding, preferably injection compression molding. This material is preferably plastic, which may contain, for example, a cycloolefin copolymer, a cycloolefin polymer, a polycarbonate or a polymethyl methacrylate. However, it should be understood that these materials are mentioned by way of example only and other materials suitable for injection molding are applicable, in particular biocompatible plastics.

По меньшей мере часть тела сопрягающего блока предпочтительно является прозрачной в видимом спектральном диапазоне. Такая прозрачность сопрягающего блока особенно желательна для той его части, которая охватывает канал, по которому проходит излучение. Прозрачность этой части позволяет избежать частичного фильтрования света от источника, используемого для освещения операционного поля. При таком выполнении становится возможным, в случае использования в сопрягающем блоке цилиндрического или конического разделителя, выполнить его боковую поверхность сплошной, т.е. без каких-либо отверстий.At least a portion of the body of the mating unit is preferably transparent in the visible spectral range. Such transparency of the mating unit is especially desirable for the part that encloses the channel through which the radiation passes. The transparency of this part avoids partial filtering of light from the source used to illuminate the surgical field. With this embodiment, it becomes possible, if a cylindrical or conical separator is used in the mating unit, to make its side surface continuous, i.e. without any holes.

Согласно одной конфигурации все тело сопрягающего блока может состоять из одного и того же материала. Согласно альтернативной конфигурации тело сопрягающего блока может содержать различные участки, выполненные из различных материалов. Однако даже в этой, альтернативной конфигурации тело сопрягающего блока выполняется цельным. В случае присутствия участков тела сопрягающего блока, состоящих из различных материалов, изготовление подобного тела возможно, например, посредством инжекционного формования различных участков в общей инжекционной форме. Современные устройства многокомпонентного инжекционного формования позволяют изготавливать методом инжекционного формования различные компоненты, состоящие из различных материалов. При этом изобретение не исключает возможности предварительно сформовать по меньшей мере одну часть тела сопрягающего блока, а затем приформовать к ней, посредством инжекционного формования, другие участки тела сопрягающего блока, с получением сопряжения материалов по поверхностям их контакта. Например, можно использовать предварительно изготовленный компонент, соответствующий присасывающемуся кольцу, поместить его в инжекционную форму, а затем приформовать к данному компоненту, методом инжекционного формования, остальные части тела сопрягающего блока. При этом желательно, чтобы по меньшей мере одна цельная секция тела сопрягающего блока, имеющая две позиционирующие поверхности, в любом случае была выполнена из одного материала.According to one configuration, the entire body of the mating unit may consist of the same material. According to an alternative configuration, the body of the mating unit may comprise different sections made of different materials. However, even in this alternative configuration, the body of the mating unit is solid. In the presence of body sections of the mating unit, consisting of various materials, the manufacture of such a body is possible, for example, by injection molding of various sections in a common injection form. Modern devices of multicomponent injection molding allow producing various components consisting of various materials by injection molding. Moreover, the invention does not exclude the possibility of preforming at least one part of the body of the mating unit, and then molding to it, by injection molding, other parts of the body of the mating unit, with obtaining mating materials on the surfaces of their contact. For example, you can use a prefabricated component corresponding to a suction ring, place it in an injection mold, and then mold the remaining parts of the body of the mating unit to the component by injection molding. In this case, it is desirable that at least one solid body section of the mating unit having two positioning surfaces, in any case, be made of one material.

Контактный элемент образует упомянутое окно для выведения излучения. Он может иметь контактную поверхность, обращенную к объекту, в частности к глазу, и имеющую плоскую, вогнутую или выпуклую конфигурацию или конфигурацию с закругленными кромками. На своей другой стороне, обращенной к источнику излучения (т.е. на стороне, обращенной от объекта), контактный элемент может иметь поверхность плоской или произвольной формы. В качестве контактного элемента может быть, например, использована плоскопараллельная контактная пластина; альтернативно, может быть использован контактный элемент плоско-вогнутой или плоско-выпуклой формы, у которого поверхность, обращенная к глазу, является соответственно вогнутой или выпуклой, а противоположная поверхность, обращенная от глаза, - плоской. Приданием стороне контактного элемента, обращенной от глаза, свободно выбираемой формы в случае, когда конфигурация контактной поверхности не является плоской, обеспечивается возможность компенсации ухудшения качества фокусировки вследствие краевых искажений (сферической аберрации). Поскольку метод инжекционного формования позволяет придать такой поверхности со свободно выбираемой формой любую желательную конфигурацию, данная поверхность может быть сконфигурирована оптимальным образом в отношении любых аберраций, которые могут быть обусловлены неплоской формой контактной поверхности.The contact element forms said window for radiation emission. It may have a contact surface facing the object, in particular the eye, and having a flat, concave or convex configuration or a configuration with rounded edges. On its other side facing the radiation source (i.e., on the side facing away from the object), the contact element may have a surface of a flat or arbitrary shape. As the contact element, for example, a plane-parallel contact plate can be used; alternatively, a flat concave or flat convex contact element may be used, in which the surface facing the eye is concave or convex, respectively, and the opposite surface facing away from the eye is flat. By giving the side of the contact element facing away from the eye a freely selectable shape when the configuration of the contact surface is not flat, it is possible to compensate for a deterioration in focusing quality due to edge distortion (spherical aberration). Since the injection molding method makes it possible to give such a surface with a freely selectable shape any desired configuration, this surface can be optimally configured with respect to any aberrations that may be due to the non-planar shape of the contact surface.

Вместо плоскопараллельной контактной пластины, можно использовать контактный элемент, имеющий иную конфигурацию, соответствующую конкретному применению, например плоско-вогнутую или плоско-выпуклую, и/или конфигурацию с закругленными кромками. В частности, плоско-вогнутую или плоско-выпуклую форму или форму с закругленными кромками может иметь та сторона контактной пластины, которая обращена к объекту, подлежащему облучению.Instead of a plane-parallel contact plate, you can use a contact element having a different configuration appropriate for the particular application, for example, flat-concave or flat-convex, and / or with a rounded edge configuration. In particular, a flat-concave or flat-convex shape or a shape with rounded edges may have that side of the contact plate that faces the object to be irradiated.

На сторону контактного элемента, обращенную к глазу, и/или на его противоположную сторону может быть нанесено просветляющее покрытие, чтобы уменьшить потери, обусловленные отражением от тела сопрягающего блока на используемой длине волны излучения.An antireflection coating can be applied to the side of the contact element facing the eye and / or to its opposite side to reduce losses caused by reflection from the body of the mating unit at the used radiation wavelength.

Известно применение сопрягающих блоков с описанной функциональностью, по меньшей мере при офтальмологических операциях, в сочетании с присасывающимся кольцом, которое накладывают на глаз, а затем фиксируют на нем посредством силы присасывания. После этого сопрягающий блок подводят вплотную к присасывающемуся кольцу и приводят в сопряжение с ним. В результате не только глаз оказывается фиксированным к присасывающемуся кольцу, но и сопрягающий блок позиционируется по отношению к нему определенным образом, в частности центрируется. В одном варианте изобретения представляется возможным сконфигурировать тело сопрягающего блока как одно целое с конструкцией, которая способна выполнять функции присасывающегося кольца. Соответственно, сопрягающий блок может иметь по меньшей мере одну откачиваемую зону, по меньшей мере частично открытую в сторону объекта, подлежащего облучению, для фиксации, посредством присасывания, тела сопрягающего блока на объекте, подлежащем облучению. В этом варианте отдельное присасывающееся кольцо не используется.It is known to use mating blocks with the described functionality, at least for ophthalmological operations, in combination with a suction ring that is applied to the eye and then fixed to it by means of suction force. After that, the mating unit is brought close to the suction ring and is brought into conjunction with it. As a result, not only the eye is fixed to the suction ring, but also the mating unit is positioned in relation to it in a certain way, in particular centered. In one embodiment of the invention, it is possible to configure the body of the mating unit as a whole with a structure that is capable of performing the functions of a suction ring. Accordingly, the mating unit may have at least one evacuated zone at least partially open towards the object to be irradiated, for fixing, by suction, the body of the mating unit on the object to be irradiated. In this embodiment, a separate suction ring is not used.

Уже упоминалось, что тело сопрягающего блока может иметь участки, выполненные из различных материалов. Применительно к телу сопрягающего блока, в составе которого имеется конструкция, выполняющая функции традиционного присасывающегося кольца, эта концепция может быть использована с целью сформировать первую цельную секцию тела сопрягающего блока, имеющую две позиционирующие поверхности, из материала, отличного от материала второй секции тела сопрягающего блока, образующей элементы присасывающегося кольца (например откачиваемую зону). В частности, вторая секция может состоять из Макролона или иного пластика. При этом не исключена и возможность изготовления второй секции из металла.It has already been mentioned that the body of the mating unit may have sections made of various materials. As applied to the body of the mating unit, which includes a structure that functions as a traditional suction ring, this concept can be used to form the first integral section of the body of the mating unit having two positioning surfaces, from a material different from the material of the second section of the body of the mating unit, forming elements of a suction ring (for example, a pumped-out zone). In particular, the second section may consist of Macrolon or other plastic. Moreover, the possibility of manufacturing a second section of metal is not excluded.

Согласно изобретению тело сопрягающего блока изготавливают методом инжекционно-компрессионного формования. В соответствии с этим методом расплав пластика инжектируют в неполностью закрытую форму для инжекционного формования. Форма остается неполностью закрытой до начала процесса отверждения. Повышение давления в результате закрывания формы гарантирует придание требуемой конфигурации формуемому изделию. Таким образом, данный способ является комбинацией инжекционного формования и компрессионного формования. Было установлено, что метод инжекционно-компрессионного формования позволяет производить детали из пластика крупными партиями с обеспечением требуемых оптических характеристик, при относительно невысокой стоимости и, что особенно важно, при крайне высокой точности изготовления.According to the invention, the body of the mating unit is made by injection-compression molding. According to this method, molten plastic is injected into a partially closed injection mold. The form remains partially closed until the curing process begins. The increase in pressure as a result of closing the mold ensures that the mold is molded to the desired configuration. Thus, this method is a combination of injection molding and compression molding. It was found that the injection-compression molding method allows the production of plastic parts in large batches with the required optical characteristics, at a relatively low cost and, most importantly, with extremely high manufacturing accuracy.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Далее изобретение будет описано более подробно, со ссылками на прилагаемые чертежи. The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

На Фиг.1 показан, в перспективном изображении и в частичном разрезе, сопрягающий блок согласно варианту изобретения. Figure 1 shows, in perspective view and in partial section, the mating unit according to a variant of the invention.

На Фиг.2 представлен сопрягающий блок по Фиг.1 вместе с блоком присасывающегося кольца, установленным на человеческий глаз.Figure 2 shows the mating unit of Figure 1 together with a block of a suction ring mounted on the human eye.

На Фиг.3 схематично изображен сопрягающий блок согласно другому варианту.Figure 3 schematically shows the mating unit according to another variant.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

На Фиг.1 и 2 представлен сопрягающий блок 10, который предназначен для прикрепления к лазерной системе (не изображена) с целью позиционирования человеческого глаза 12, подлежащего воздействию, относительно лазерной системы и создания базы для определения его положения. Сопрягающий блок 10 содержит разделительный конус 14 с осью 16. В представленном варианте в боковой (конической) поверхности разделительного конуса 14 имеются отверстия 18; альтернативно, боковая поверхность может быть сконфигурирована как сплошная поверхность.Figures 1 and 2 show an interface unit 10, which is designed to be attached to a laser system (not shown) to position the human eye 12 to be exposed to relative to the laser system and create a base for determining its position. The mating unit 10 comprises a separation cone 14 with an axis 16. In the embodiment shown, there are openings 18 in the lateral (conical) surface of the separation cone 14; alternatively, the side surface may be configured as a solid surface.

Применительно к разделительному конусу в контексте изобретения должно быть понятно, что его внутренняя и наружная боковые поверхности не должны быть строго (в математическом смысле) коническими. Напротив, эти поверхности могут иметь различные углубления, ступеньки или изгибы. Однако разделительный конус в целом имеет, по существу, коническую конфигурацию, т.е. он выполнен расширяющимся в осевом направлении от одного своего конца до другого.In relation to the dividing cone in the context of the invention it should be clear that its inner and outer side surfaces should not be strictly (in the mathematical sense) conical. On the contrary, these surfaces can have various recesses, steps or bends. However, the dividing cone as a whole has a substantially conical configuration, i.e. it is made expanding in the axial direction from one end to the other.

Вместе с тем, должно быть понятно, что в других вариантах вместо разделительного конуса 14 можно использовать полый элемент цилиндрической или иной формы. However, it should be clear that in other embodiments, instead of the dividing cone 14, you can use a hollow element of a cylindrical or other shape.

На узком конце разделительного конуса 14 сопрягающего блока 10 установлен контактный элемент в форме контактной пластины 20, выполненной в данном варианте плоскопараллельной и имеющей контактную поверхность 22 для накладывания на поверхность глаза 12, подлежащего воздействию. Контактная пластина 20 ориентирована ортогонально оси 16 конуса, причем, поскольку ее контактная поверхность 22 является плоской, данная пластина обычно именуется специалистами аппланационной пластиной. Эта пластина обеспечивает возможность уплощения роговицы глаза 12.At the narrow end of the separation cone 14 of the mating unit 10, a contact element is installed in the form of a contact plate 20, made in this embodiment, plane-parallel and having a contact surface 22 for applying to the surface of the eye 12 to be exposed. The contact plate 20 is oriented orthogonally to the axis 16 of the cone, and since its contact surface 22 is flat, this plate is usually referred to as specialists applanation plate. This plate allows the flattening of the cornea of the eye 12.

Сторона контактной пластины 20, противоположная контактной поверхности 22 (т.е. обращенная от глаза), обозначена, как 23.The side of the contact plate 20, opposite the contact surface 22 (i.e. facing away from the eye), is indicated as 23.

Со стороны широкого конца разделительного конуса 14 сопрягающий блок 10 снабжен монтажным фланцем 24, который кольцом охватывает разделительный конус 14, радиально выступая из него. На части своего наружного периметра монтажный фланец 24 расширен для образования захватной пластины 26, которая позволяет пользователю взять сопрягающий блок 10 в руку и ввести его в радиальном направлении в соответствующую прорезь (не изображена), имеющуюся в лазерной системе. Глубина ввода блока может быть ограничена выполненным на захватной пластине 26 выступом 28, который взаимодействует с радиальным упорным фланцем (не изображен) лазерной системы. Внутри прорези сопрягающий блок 10 зафиксирован по отношению к лазерной системе в осевом направлении. Если это представляется желательным, в лазерной системе могут иметься соответствующие зажимы, посредством которых монтажный фланец 24 может быть жестко зафиксирован внутри прорези.On the wide end side of the separation cone 14, the mating unit 10 is provided with a mounting flange 24, which surrounds the separation cone 14 with a ring, radially protruding from it. On the part of its outer perimeter, the mounting flange 24 is expanded to form a gripping plate 26, which allows the user to take the mating unit 10 into the hand and insert it radially into the corresponding slot (not shown) available in the laser system. The depth of entry of the block can be limited by the protrusion 28 made on the gripping plate 26, which interacts with the radial thrust flange (not shown) of the laser system. Inside the slot, the mating unit 10 is fixed in relation to the laser system in the axial direction. If this is desired, appropriate clamps may be provided in the laser system whereby the mounting flange 24 can be fixedly fixed inside the slot.

На верхней стороне монтажного фланца 24 имеются три позиционирующих выступа 30, равномерно распределенных вокруг конуса 14. Верхние стороны этих выступов образуют поверхности 32, обеспечивающие позиционирование в осевом направлении. После того как сопрягающий блок 10 будет установлен, позиционирующие поверхности 32 выступов 30 вступают во взаимодействие с опорными поверхностями лазерной системы. Наложение данных поверхностей на позиционирующие выступы 30 обеспечивает постоянное позиционирование сопрягающего блока 10 относительно лазерной системы в осевом направлении.On the upper side of the mounting flange 24 there are three positioning protrusions 30 evenly distributed around the cone 14. The upper sides of these protrusions form surfaces 32 that provide axial positioning. After the mating unit 10 is installed, the positioning surfaces 32 of the protrusions 30 interact with the supporting surfaces of the laser system. The superposition of these surfaces on the positioning protrusions 30 provides a constant positioning of the mating unit 10 relative to the laser system in the axial direction.

Сопрягающий блок 10 обеспечивает вытянутый вдоль оси 16 конуса канал для испускаемого лазерной системой лазерного излучения (проиллюстрированного на Фиг.1 в виде сфокусированного пучка 34 излучения, проходящего сквозь контактную пластину 20). Позиционирующие поверхности 32 позиционирующих выступов 30 соответствуют в контексте изобретения первой позиционирующей поверхности, тогда как контактная поверхность 22 контактной пластины 20 образует вторую позиционирующую поверхность.The mating unit 10 provides an elongated channel along the axis of the cone 16 for the laser radiation emitted by the laser system (illustrated in FIG. 1 as a focused radiation beam 34 passing through the contact plate 20). The positioning surfaces 32 of the positioning protrusions 30 correspond in the context of the invention to the first positioning surface, while the contact surface 22 of the contact plate 20 forms a second positioning surface.

Если сопрягающий блок 10 является одноразовым компонентом, его замена не должна приводить к необходимости перенастройки лазерной системы, т.е. определения нового положения фокуса пучка по координате z. Отсюда вытекают соответственно жесткие требования, прежде всего, к точности положения позиционирующих поверхностей 32 и к точности изготовления сопрягающего блока 10, т.е. к выдерживанию расстояния по оси от позиционирующих поверхностей до контактной поверхности 22 и к толщине контактной пластины 20. Оба указанных геометрических размера (расстояние от позиционирующей поверхности 32 до контактной поверхности 22 и толщина контактной пластины 20 в осевом направлении) влияют на эффективную оптическую длину пути в блоке 10 при прохождении через него пучка 34 излучения.If the mating unit 10 is a disposable component, its replacement should not lead to the need to reconfigure the laser system, i.e. determining the new position of the beam focus by the z coordinate. Hence, accordingly, stringent requirements follow, first of all, to the accuracy of the positioning of the positioning surfaces 32 and to the manufacturing accuracy of the mating unit 10, i.e. to maintain the distance along the axis from the positioning surfaces to the contact surface 22 and to the thickness of the contact plate 20. Both of these geometric dimensions (the distance from the positioning surface 32 to the contact surface 22 and the thickness of the contact plate 20 in the axial direction) affect the effective optical path length in the block 10 when a radiation beam 34 passes through it.

Чтобы обеспечить высокую точность изготовления и, тем самым, высокую точность требуемых оптических свойств сопрягающего блока 10, данный блок в рассматриваемом примере сконфигурирован в виде моноблочной конструкции, т.е. разделительный конус 14 выполнен как одно целое с контактной пластиной 20 и с монтажным фланцем 24. Поскольку контактная пластина 20 должна быть прозрачной, материал такого моноблочного сопрягающего блока является прозрачным для лазерного излучения. Кроме того, данный материал предпочтительно должен обладать высокой и нейтральной к различным цветам прозрачностью в видимом спектральном диапазоне для того, чтобы обеспечить врачу яркое операционное поле без цветовых искажений. Эффективным методом получения цельных конструкций довольно сложной формы, таких как сопрягающий блок 10, с обеспечением жестких требований по точности изготовления подобных блоков является инжекционное формование пластмасс, особенно инжекционно-компрессионное формование. В контексте описания термин "инжекционно-компрессионное формование" соответствует методу, в котором расплав пластика инжектируют в небольшую полость и на последующей стадии компрессии подвергают его сжатию посредством подвижных инструментов. Использование метода инжекционно-компрессионного формования позволяет получать компоненты оптического качества, удовлетворяющего даже жестким требованиям лазерных систем для офтальмологических применений.In order to ensure high manufacturing accuracy and, thereby, high accuracy of the required optical properties of the mating unit 10, this unit in the example under consideration is configured as a monoblock design, i.e. the separation cone 14 is made integrally with the contact plate 20 and with the mounting flange 24. Since the contact plate 20 must be transparent, the material of such a monoblock coupling unit is transparent to laser radiation. In addition, this material should preferably have a high and neutral to different colors transparency in the visible spectral range in order to provide the doctor with a bright surgical field without color distortion. An effective method for producing solid structures of a rather complex shape, such as the mating unit 10, with strict requirements for the accuracy of the manufacture of such blocks is injection molding of plastics, especially injection-compression molding. In the context of the description, the term "injection-compression molding" corresponds to a method in which a plastic melt is injected into a small cavity and, at a subsequent stage of compression, subjected to compression by moving tools. Using the injection-compression molding method, it is possible to obtain components of optical quality that satisfy even the stringent requirements of laser systems for ophthalmic applications.

Желательно, чтобы пластик, используемый при изготовлении сопрягающего блока 10, был биосовместимым. Подходящими пластиками, которые могут быть сертифицированы в качестве биосовместимых, являются, например, полиметилметакрилат (ПММА), циклоолефиновые полимеры, циклоолефиновые сополимеры и поликарбонаты. Примерами коммерчески доступных материалов, пригодных для изготовления цельного сопрягающего блока 10 инжекционно-компрессионным формованием, являются Topas® производства фирмы Topas Advanced Polymers и Zeonex® производства фирмы Zeon Chemicals. Должно быть понятно, что упоминание этих материалов не накладывает никаких ограничений: в принципе, допустимо применение любых пластиков, которые совместимы с инжекционно-компрессионным формованием, обладают достаточным пропусканием, по меньшей мере на длине волны используемого лазерного излучения, и, кроме того, достаточно устойчивы к воздействию излучения.It is desirable that the plastic used in the manufacture of the mating unit 10 is biocompatible. Suitable plastics that can be certified biocompatible are, for example, polymethyl methacrylate (PMMA), cycloolefin polymers, cycloolefin copolymers and polycarbonates. Examples of commercially available materials suitable for injection molded solid block 10 are Topas® manufactured by Topas Advanced Polymers and Zeonex® manufactured by Zeon Chemicals. It should be clear that the mention of these materials does not impose any restrictions: in principle, the use of any plastics that are compatible with injection-compression molding is permissible, have sufficient transmission, at least at the wavelength of the laser radiation used, and, in addition, are quite stable to exposure to radiation.

Чтобы избежать потерь на отражение, рекомендуется выполнить тело блока в виде единой детали с просветляющим покрытием по меньшей мере на одной или на обеих сторонах контактной пластины 20.In order to avoid reflection losses, it is recommended that the block body be made as a single part with an antireflection coating on at least one or both sides of the contact plate 20.

Как показано на Фиг.2, при использовании системы сопрягающий блок 10 подводится в осевом направлении вплотную к блоку 36 присасывающегося кольца, которое уже установлено на глаз 12 и зафиксировано на нем посредством сил присасывания, направленность которых иллюстрируется двумя стрелками 38. Затем разделительный конус 14 вводится в приемную воронку 40 блока 36 присасывающегося кольца и, тем самым, центрируется относительно этого блока. Между сопрягающим блоком 10 и блоком 36 присасывающегося кольца может быть образована откачиваемая камера, откачка которой приведет к присасыванию сопрягающего блока 10 к блоку 36 присасывающегося кольца, т.е. к взаимной фиксации этих двух компонентов. В процессе ввода сопрягающего блока 10 в приемную воронку 40 блока 36 присасывающегося кольца контактная пластина 20 может накладываться своей контактной поверхностью 22 на поверхность глаза. В альтернативном варианте, когда сопрягающий блок 10 будет полностью введен, контактная пластина 20 еще не придет в контакт с глазом 12, и для установления контакта между глазом 12 и контактной пластиной 20 сначала будет необходимо откачать пространство между ними.As shown in FIG. 2, when using the system, the mating unit 10 is brought axially close to the suction ring unit 36, which is already mounted on the eye 12 and fixed thereon by means of suction forces, the direction of which is illustrated by two arrows 38. Then, the separation cone 14 is introduced in the receiving funnel 40 of the block 36 of the suction ring and, thereby, is centered relative to this block. A pumping chamber may be formed between the mating unit 10 and the suction ring unit 36, evacuation of which will lead to the suction of the mating unit 10 to the suction ring unit 36, i.e. to the mutual fixation of these two components. During insertion of the mating unit 10 into the receiving funnel 40 of the suction ring unit 36, the contact plate 20 can be superimposed by its contact surface 22 on the surface of the eye. Alternatively, when the mating unit 10 is fully inserted, the contact plate 20 has not yet come into contact with the eye 12, and to establish contact between the eye 12 and the contact plate 20, it will first be necessary to pump out the space between them.

В представленном примере блок 36 присасывающегося кольца сконфигурирован с отводами 42, 44, служащими для подсоединения к трубопроводу (не изображен), подведенному к насосной системе. Каждый из отводов 42, 44 соединен посредством внутреннего канала с соответствующей откачиваемой камерой блока 36 присасывающегося кольца, так что эти две откачиваемые камеры могут быть откачаны отдельно одна от другой.In the presented example, the suction ring unit 36 is configured with bends 42, 44 for connecting to a pipe (not shown) connected to the pumping system. Each of the taps 42, 44 is connected via an internal channel to a respective evacuated chamber of the suction ring unit 36, so that these two evacuated chambers can be evacuated separately from one another.

Части варианта, показанного на Фиг.3, идентичные или функционально эквивалентные ранее описанным частям, имеют те же обозначения, но с добавлением буквы "а". К таким компонентам относятся пояснения, приведенные выше со ссылками на Фиг.1 и 2, так что в их повторении нет необходимости.Parts of the variant shown in FIG. 3, identical or functionally equivalent to the parts described above, have the same designations, but with the addition of the letter “a”. Such components include the explanations given above with reference to FIGS. 1 and 2, so that they are not necessary to be repeated.

Сопрягающий блок 10a согласно варианту по Фиг.3 образован телом в виде единой детали, которая образует не только разделительный конус 14a, контактную пластину 20a и монтажный фланец 24a, но также и присасывающееся кольцо 46a, имеющее откачиваемую камеру 48a, которая открыта в сторону поверхности глаза и служит для обеспечения присасывания кольца 46a к глазу 12a. Откачиваемая камера 48a сконфигурирована здесь в виде кольцевой камеры, открытой в сторону поверхности глаза по всему периметру кольца и подсоединенной к схематично изображенной линии 50a откачки, которая может быть подсоединена к трубопроводу (не изображен), связывающему сопрягающий блок 10a с насосной системой. Таким образом, сопрягающий блок 10a объединяет в себе функции присасывающегося кольца в отношении фиксации глаза 12a и уплощения его роговицы и функцию позиционирования глаза 12a в осевом направлении относительно лазерной системы. К изготовлению сопрягающего блока 10a относится сказанное выше: он выполняется из прозрачного и биосовместимого пластика методом инжекционного формования, предпочтительно инжекционно-компрессионного формования. В рамках применения метода инжекционного формования допустимо использовать для присасывающегося кольца 46a материал, отличный от материала для других частей сопрягающего блока 10a, включая разделительный конус 14a, контактную пластину 20a и монтажный фланец 24a. В результате можно получить тело сопрягающего блока, которое является моноблочным, но при этом имеет области, выполненные из различных материалов. Разумеется, можно, в качестве альтернативы, изготовить весь сопрягающий блок 10a из одного и того же материала.The mating unit 10a according to the embodiment of FIG. 3 is formed by the body as a single part, which forms not only a separation cone 14a, a contact plate 20a and a mounting flange 24a, but also a suction ring 46a having a pumping chamber 48a that is open towards the surface of the eye and serves to ensure the suction of the ring 46a to the eye 12a. The evacuated chamber 48a is configured here in the form of an annular chamber open to the surface of the eye around the entire circumference of the ring and connected to a schematic pumping line 50a that can be connected to a pipe (not shown) connecting the mating unit 10a to the pump system. Thus, the mating unit 10a combines the functions of a suction ring with respect to fixing the eye 12a and flattening its cornea and the positioning function of the eye 12a in the axial direction relative to the laser system. The manufacture of the mating unit 10a includes the foregoing: it is made of transparent and biocompatible plastic by injection molding, preferably injection compression molding. As part of the injection molding method, it is acceptable to use material other than that of other parts of the mating unit 10a for the suction ring 46a, including the separation cone 14a, the contact plate 20a, and the mounting flange 24a. As a result, it is possible to obtain the body of the mating unit, which is monoblock, but at the same time has regions made of various materials. Of course, it is possible, alternatively, to make the entire mating unit 10a from the same material.

Claims

1. An interfacing unit for positioning an object to be irradiated with respect to a radiation source, comprising:

the upper side with positioning protrusions that protrude outward from the upper side, wherein each positioning protrusion has a first positioning surface, wherein the first positioning surfaces are adapted to engage axially positioning engagement with the radiation source to accommodate the mating unit with respect to the radiation source, and

a second positioning surface for pressing against the object to be irradiated, while the mating unit provides a path for radiation that passes through the second positioning surface from the radiation source,

moreover, the mating unit contains made in the form of a single mating body, which simultaneously forms the first positioning surface and the second positioning surface.

2. The mating unit according to claim 1, characterized in that the mating body is made of a material that is suitable for molding by injection molding under pressure.

3. The mating unit according to claim 2, characterized in that the material is plastic.

4. The mating unit according to claim 2, characterized in that the plastic contains one of the following components: cycloolefin copolymer, cycloolefin polymer, polymethyl methacrylate and polycarbonate.

5. The mating unit according to claim 1, characterized in that at least part of the mating body is transparent in the visible wavelength range.

6. The mating unit according to claim 1, characterized in that the mating body has different regions, which, respectively, consist of different materials.

7. The mating unit according to claim 1, characterized in that at least one integral section of the mating body containing the first and second positioning surfaces consists of the same material.

8. The mating unit according to claim 1, characterized in that the mating body has a separation cone that spans the path for radiation, and a contact element provided at the narrow end of the separation cone to press against the object to be irradiated.

9. The mating unit according to claim 8, characterized in that the contact element has a contact surface facing the eyeball, which is made in such a way that it can be: flat, concave, convex and have rounded edge areas.

10. The mating unit according to claim 9, characterized in that the contact element is made in such a way that it is one of: flat or with a surface of arbitrary shape on its opposite side to the contact surface.

11. The mating unit according to claim 8, characterized in that the contact element has an antireflection coating on at least one of its side facing the eyeball and its side facing away from the eyeball.

12. The mating unit according to claim 1, characterized in that the mating unit has at least one evacuated zone, which is at least partially open in the direction of the object to be irradiated to fix the mating body on the object to be irradiated by suction.

13. The mating unit according to claim 10, characterized in that the whole section of the mating body containing the first and second positioning surfaces consists of a material different from the material of the second portion of the mating body, which forms a pumped zone.

14. A method of manufacturing a mating unit according to claim 1, characterized in that the mating body is made by injection injection molding under pressure, which includes injecting the molten plastic into the cavity and then compressing it using movable tools.