ES2287304T3

ES2287304T3 - Metodo y aparato para mejorar la seguridad durante la exposicion a una fuente de luz monocromatica.

Info

Publication number: ES2287304T3
Application number: ES02755602T
Authority: ES
Inventors: Michael Slatkine
Original assignee: Inolase 2002 Ltd
Current assignee: Inolase 2002 Ltd
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2007-12-16
Anticipated expiration: 2022-08-02
Also published as: DK1455671T3; US20060013533A1; AU2002321806A1; EP1455671B1; ATE364358T1; US20040036975A1; EP1466567B1; US7184614B2; EP1466567A3; DE60231653D1; JP2005511196A; JP4398252B2; WO2003049633A1; DE60220711D1; ATE425713T1; EP1455671A1; EP1466567A2; DE60220711T2; ES2324863T3; EP1829496A2

Abstract

Un sistema para tratamiento con luz monocromática, que comprende: a) una fuente (10) de luz de tratamiento para emitir luz monocromática pulsatoria; b) un tubo de guiado (8, 12) para dirigir dicha luz a un objetivo (32); y c) una unidad difusora (15) para transmitir dicha luz a través de un extremo distal (17) de dicha unidad a dicho objetivo; en el que la unidad difusora (15) puede ser unida al tubo de guiado de tal modo que dicho extremo distal puede ser posicionado en una situación predeterminada (25) sustancialmente en contacto con una superficie exterior del objetivo (32), incluyendo dicha unidad difusora al menos un elemento (13) transmisor de modo difuso que es transparente a dicha luz, caracterizado porque la unidad difusora (15) tiene un extremo distal sustancialmente plano y comprende una superficie difusora que está dispuesta internamente a dicha unidad difusora, en el que la densidad de energía de la luz (14) que sale de dicho extremo distal en dicha situación oscila desde 0, 1a 200 J/cm2 por impulso, en el que la duración del impulso de dicha luz monocromática oscila desde 1 ns a 1500 ms, en el que la radiancia de la luz que sale de dicho extremo distal es un nivel seguro para los ojos menor de 10*k1*(t^1/3) J/cm2/sr por impulso, donde t es la duración del impulso de dicha luz en segundos, k1=1 para una longitud de onda que oscila desde 400 a 700 nm, k1=1, 25 para una longitud de onda de aproximadamente 750 nm, k1=1, 6 para una longitud de onda de aproximadamente 810 nm, k1 = 3 para una longitud de onda de aproximadamente 940 nm, y k1=5 para una longitud de onda que oscila desde 1060 a 1400 nm.

Description

Método y aparato para mejorar la seguridad durante la exposición a una fuente de luz monocromática.

Campo del invento

El presente invento se refiere al campo de fuentes de luz basadas en láser. Más particularmente el presente invento está relacionado con la provisión de un rayo láser seguro para los ojos que es adecuado para corregir desórdenes de la piel estéticos y médicos que requieren una densidad de energía muy elevada. Incluso más específicamente, el presente invento está relacionado con un método y aparato para mejorar la seguridad corporal durante la exposición a una fuente de luz monocromática haciendo divergir la luz monocromática, tal como con un difusor muy duradero, que proporciona la densidad de energía requerida de luz para aplicaciones deseadas a una distancia muy corta pero es inherentemente segura para los ojos de los pacientes.

Antecedentes del invento

Los sistemas de láser médicos y estéticos corrientes están considerados generalmente como sistemas de riesgo elevado debido al hecho de que el rayo de luz que es emitido desde estos sistemas tiene solamente una baja divergencia, o incluso tiene convergencia. En estos sistemas es generado un rayo o haz luminoso con una densidad de energía elevada y elevada radiancia, es decir, densidad de energía por ángulo sólido, que se atenúa mucho cuando el rayo se propaga a través del aire, o a través de un medio como el aire, a un objetivo distante donde podría causar daño, al tejido corporal. En el caso de una fuente láser que emite luz visible o casi visible, el daño podría producir como consecuencia una quemadura de una pequeña parte de la retina del ojo, si el rayo es accidentalmente dirigido a los ojos de una persona presente. Tal rayo podría incluso causar ceguera.

El daño potencial en los ojos es además aumentado cuando se usan en proximidad láseres próximos al infrarrojo que emiten radiación invisible, ya que las personas presentes son desconocedoras de que se está disparando un rayo láser. También, la duración extremadamente corta del impulso de un rayo emitido por muchos sistemas de láser no permite suficiente tiempo para que una persona reaccione, tal como parpadeando o moviendo los ojos, como resultado del disparo accidental de un rayo láser.

Por ello, a fin de minimizar el riesgo de dañar tejidos vivos, o provocar otra clase de daños, deben tomarse precauciones especiales, y a menudo de elevado coste. Por ejemplo, tales precauciones podrían incluir el uso de filtros de gafas protectoras revestidas caras (e inconvenientes de usar) con densidad óptica muy elevada y valores de resistencia al daño a la radiación óptica (es decir, durabilidad térmica y mecánica). Algunas de las propiedades de tales filtros están incluidas en documentos de normalización tales como ANSI Z136.1, que es el documento de Norma Nacional Americana básico relativo a la seguridad de los rayos láser. Un documento básico muy similar que fija normas de etiquetado de seguridad por la administración de alimentos y drogas (FDA) es el \textdollar1040.10 21 CFR Ch.1. Otro documento que fija normas de fabricación para la seguridad de los ojos es la ISO 15004:1997E. Otras precauciones prohíben usar superficies muy reflectantes en una habitación o sala, donde el sistema láser está situado. Rejillas y/o cortinas especiales son también utilizadas para impedir que un rayo láser accidental escape de la sala o instalación, protegiendo por ello a las personas situadas fuera de la sala de tratamiento.

De todos los riesgos, el riesgo de dejar ciegas a las personas permanentemente es el más corriente y severo. Los láseres más peligrosos para los ojos actualmente son los denominados como láseres pulsatorios. Por ejemplo láseres de Rubí, de Nd:YAG, de Alexandrita, LICAF, de Diodos, de Tinte, de Erbio-Vidrio, de Excimer, etc., son ejemplos de láseres pulsatorios. Láseres de Trabajo en Continuo (CW) de clase elevada tales como láseres de Nd:YAG, de KTP y de Diodo (a cualquier longitud de onda entre 630 y 1320 nm) son también conocidos por su riesgo de causar
ceguera.

Además, estos láseres son usados a veces para cirugía cosmética o estética en la proximidad de los ojos, tal como para la depilación de cejas o rejuvenecimiento de la piel alrededor de los ojos, y por ello tal cirugía causa un riesgo adicional de daño en el ojo. Otros láseres infrarrojos (pulsatorios y de CW), tales como de diodos que funcionan a una longitud de onda de 1445 nm, de CO_{2} y de Erbio, son también capaces de provocar un daño severo en los ojos desde una cierta distancia quemando la córnea debido a la fuerte absorción de los rayos láser emitidos desde fuentes de láser en el humor acuoso del globo ocular.

Hay también un riesgo de quemaduras del cabello y de la piel, si las unidades de láser son manejadas equivocadamente, incluso si son hechas funcionar en situaciones remotas o alejadas. Si un rayo láser colimado incide sobre un material inflamable en la sala de tratamiento, puede producirse un incendio.

Los riesgos asociados con los láseres coherentes no provienen solo de la capacidad de generar rayos o haces muy colimados, sino también de la capacidad de concentrar la energía completa del láser sobre una superficie confinada desde una distancia, con las ópticas de focalización apropiadas.

Debido a la temperatura termodinámica extremadamente elevada de láseres como fuentes de radiación electromagnética, en comparación con la temperatura muy inferior de fuentes de luz no coherentes tradicionales, la eficacia de preservación de la intensidad óptica durante la focalización o formación de imágenes de rayos láser es próxima al 100%. Las fuentes de luz no coherentes tradicionales, aunque seguras de usar no pueden formar imágenes sin pérdidas de intensidad sustanciales.

Todos los riesgos antes mencionados con láseres visibles y próximos al infrarrojo han conducido a reglamentos y normas gubernamentales muy estrictos relativos al funcionamiento de sistemas basados en láseres médicos y estéticos, causando un incremento sustancial en los gastos tanto de fabricantes como de operadores de estos sistemas. De acuerdo con algunos de estos reglamentos gubernamentales, el funcionamiento de dispositivos/sistemas está restringido a personal entrenado y experto, es decir, técnicos o enfermeras bajo la supervisión de un médico. En muchos países, el personal no médico, tal como esteticistas no están autorizados a manejar sistemas basados en láser en absoluto. Como resultado el volumen de negocio de cosmética con láser está restringido a una pequeña fracción de su volumen potencial.

De acuerdo con algunos aspectos de los sistemas de láser médicos y cosméticos, el tratamiento es focalizado en objetivos seleccionados en la superficie exterior de la piel o dentro de la piel. Cada uno de estos objetivos, por ejemplo, pelo, lesiones vasculares, lesiones de pigmentación, tatuajes, acné, daños leves en el colágeno resultantes en finas arrugas, y pieles dañadas por el sol, tienen diferentes características espectrales ópticas de absorción. Por ello, estas aplicaciones utilizan sistemas de láser que son capaces de generar luz visible o próxima al infrarrojo con una longitud de onda comprendida dentro del intervalo de 810-1600 nm. Existe, por ello, un riesgo de dirigir un rayo láser que tiene una longitud de onda incorrecta a un órgano/tejido tratado seleccionado, que puede dañar severamente este órgano/tejido. Incluso si el órgano es tratado por un rayo láser que tiene la longitud de onda correcta, hay siempre un riesgo de que el rayo láser pudiera ser dirigido equivocadamente a otras áreas, que son muy sensibles a la longitud de onda seleccionada, dando por ello como resultado un daño.

En oposición a los sistemas de láser, fuentes difusas incoherentes que no son de láser, tales como fuentes de Luz Intensa Pulsatoria (IPL), que están basadas en lámparas de arco de alta tensión, son consideradas generalmente seguras contra daños desde una distancia, ya que los sistemas IPL tienen una temperatura de fuente de luz limitada, usualmente en el intervalo de 1000 - 10000ºC, y son consiguientemente de brillo o luminancia limitado y no son focalizables en pequeños puntos, en contraste con temperaturas tan elevadas como de 1.000.000ºC en sistemas de láser. Sin embargo, los sistemas IPL tienen una selectividad espectral reducida debido a sus amplias bandas espectrales. Consiguientemente, los sistemas basados en IPL ofrecen capacidades de tratamiento bastantes limitadas en comparación con sistemas basados en láser.

Las patentes norteamericanas nº 6.197.020 y nº 6.096.029 describen la formación de imagen de una placa luminosa de focalización, difusión, tal como desde la superficie distal de un haz de fibras ópticas a una distancia más allá del sistema, a fin de focalizar el haz por debajo de la superficie del tejido. Los sistemas descritos aquí son también extremadamente peligrosos para los ojos ya que la densidad de energía del láser está esencialmente preservada dentro de un ángulo sólido relativamente pequeño al que puede ser expuesto un ojo, incluso después de tener que transportar el haz a un punto confinado distal. En oposición al presente invento, estas dos patentes se adaptan a los tratamientos del estado de la técnica por lo que la focalización de un rayo láser a posiciones subcutáneas más allá del extremo distal del sistema de tratamiento es aceptable. La generación de un rayo láser con un gran ángulo sólido divergente es desventajosa, de acuerdo con los métodos de la técnica anterior, particularmente ya que la formación de imágenes y focalización eficientes sobre la piel o en la piel serían excluidas. También, la densidad de energía del láser asociada con estas dos patentes es eficaz solo cuando la placa de difusión, focalización está a una distancia del objetivo, y no es eficaz cuando está situada junto a un objetivo.

G. Vargas y A.J. Welch, en su artículo "Efectos de los Agentes Clarificadores de Tejido Óptico sobre la Capacidad de Focalizar de Luz de Láser dentro de Tejido" ("Láser en Cirugía y Medicina", Suplemento 13, 2001, pág. 26) describen técnicas para reducir la dispersión o esparcimiento de la energía luminosa dentro de un tejido, a fin de proporcionar un punto más focalizado y, así, un tratamiento más eficiente de las lesiones dérmicas. Sin embargo, como ya se ha descrito, hay un equilibrio entre la eficiencia de un dispositivo láser y el riesgo potencial en su funcionamiento; es decir, cuando el haz es más focalizado, el tratamiento resulta más peligroso.

Otra técnica anterior relevante está descrita en las patentes norteamericanas nº 5.595.568, nº 5.879.346, nº
5.226.907, nº 5.066.293, nº 5.312.395, nº 5.217.455, nº 4.976.709, nº 6.120.497, nº 5.411.502, nº 5.558.660, nº 5.655.547, nº 5.626.631, nº 5.344.418, nº 5.964.749, nº 4.736.743, nº 5.449.354, nº 5.527.308, nº 5.814.041, nº 5.595.568, nº 5.735.844, nº 5.057.104, nº 5.282.797, nº 6.011.890, nº 5.745.519, y nº 6.142.650.

La patente norteamericana nº 5.530.780 describe una unidad láser de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1ª.

Las unidades de láser de la técnica anterior no son capaces de generar un rayo con un nivel de energía elevado que pueda ser usado para procedimientos estéticos o quirúrgicos sin presentar un riesgo de daño a las personas presentes o daño a la propiedad, tal como la provocación de un incendio.

Es un objeto del presente invento proporcionar un rayo láser que puede ser usado para procedimientos estéticos o quirúrgicos.

Es un objeto del presente invento proporcionar un rayo láser que supere las desventajas de la técnica anterior.

Es otro objeto del presente invento proporcionar un rayo láser que no sea dañino para un operador, observador o para objetos situados en la proximidad de un objetivo o a una distancia del mismo.

Es un objeto adicional del presente invento proporcionar un rayo láser que pueda ser usado para aplicaciones industriales.

Es aún otro objeto del presente invento proporcionar una unidad de elementos ópticos que proporciona una difusión de ángulo amplio con elevada durabililidad térmica.

Otros objetos y ventajas del invento resultarán evidentes cuando avance la descripción.

Resumen del invento

El presente invento está definido por las reivindicaciones 30ª y 31ª. Realizaciones preferidas están descritas en las reivindicaciones dependientes.

Como se ha denominado aquí, luz monocromática es definida como difusa cuando su ángulo de salida desde el extremo distal de la fuente de luz monocromática, o desde el extremo distal de una unidad difusora, cuando es usada, es mayor que un semiángulo de 6 grados, en el que un "semiángulo" es definido como el semiángulo medio medido en un plano perpendicular al eje de propagación de un haz colimado generado por la fuente de luz monocromática. Con tal ángulo de difusión, se requieren gafas protectoras con una densidad óptica de aproximadamente solo 2 para los tipos de láser estéticos especificados a continuación, correspondiente a una transmitancia de un 1%. Cuando el semiángulo de difusión es de 20 grados, se requieren gafas protectoras con una densidad óptica de 1, correspondiente a una transmitancia del 10%. Cuando el semiángulo de difusión es de 60 grados, no se requieren gafas
protectoras.

Como se ha denominado aquí, "distal" es definido como una dirección hacia la salida de una fuente de luz monocromática, o de una unidad unida a la última, cuando es usada, y "proximal o próxima" es definido como una dirección opuesta a una dirección distal.

Como se ha denominado aquí, luz monocromática "dispersada o esparcida" es definida como aquella luz cuya dirección ha cambiado aleatoriamente por reflexión o refracción a partir de discontinuidades en el medio a través del cual se propaga, sin ningún cambio sustancial en la longitud de onda de la luz incidente.

Como se ha denominado aquí, "radiancia" es definida como la densidad de energía dividida por ángulo sólido, en la que densidad de energía es energía radiante por área proyectada. El valor de un ángulo sólido está dado en unidades de estereorradianes, normalmente simbolizados como "sr".

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos:

La fig. 1 ilustra una vista lateral de distintas unidades de láser equipadas con una unidad difusora, de acuerdo con el presente invento, en que el sistema de entrega mostrado en la fig. 1a es un brazo articulado, en la fig. 1b es una fibra óptica y en la fig. 1c es una guía de luz cónica.

La fig. 2 ilustra una vista lateral del extremo distal de una unidad de láser, que muestra cómo está unida la unidad difusora a ella, en que la unidad difusora está exteriormente unida al tubo de guía en la fig. 2a, está unido a un indicador en la fig. 2b, está unida de modo liberable al tubo de guía en la fig. 2c, está formada de una pieza junto con el tubo de guía en la fig. 2d, y es desplazable en la fig. 2e por lo que en una posición el rayo de salida se propaga a su través y en una segunda posición el rayo de salida no se propaga a su través.

La fig. 3 es un diagrama esquemático de distintas configuraciones de unidades de láser de la técnica anterior, en que la fig. 3a muestra un rayo no dispersado dirigido por reflectores a un objetivo, la fig. 3b muestra un rayo no dispersado dirigido por una fibra óptica a un objetivo, la fig. 3c ilustra cirugía de la técnica anterior realizada con un rayo láser y escáner, la fig. 3d muestra la propagación de rayos láser refractados de la técnica anterior hacia un vaso sanguíneo, la fig. 3e muestra un rayo láser ablativo focalizado en un tejido en unión con un escáner, y la fig. 3f muestra la formación de un cráter en el tejido por un rayo ablativo.

La fig. 4 es un diagrama esquemático que ilustra las ventajas de emplear una unidad difusora del presente invento, en que la fig. 4a muestra la situación relativa de la unidad difusora, la fig. 4b muestra que un rayo láser colimado es transformado en un rayo dispersado aleatoriamente, la fig. 4c muestra que un rayo dispersado reduce el riesgo de daño en la piel y la fig. 4d muestra que un rayo láser colimado reduce el riesgo de daños en los ojos.

La fig. 5 es un dibujo esquemático que muestra la propagación de un rayo láser hacia un vaso sanguíneo, en que la fig. 5a muestra la propagación de un rayo láser sin dispersar hacia un vaso sanguíneo, la fig. 5b muestra la propagación de un rayo láser dispersado hacia un vaso sanguíneo, la fig. 5c ilustra la formación de una ablación por medio de un rayo láser sin dispersar. La fig. 5d ilustra la formación de una ablación por medio de un rayo láser dispersado de acuerdo con el presente invento, y la fig. 5e ilustra la dispersión de un rayo láser distante de un vaso
sanguíneo.

La fig. 6a es un dibujo esquemático que muestra la acumulación de residuo líquido en un elemento transmisor de modo difuso y la fig. 6b es un dibujo esquemático en el que un elemento transmisor de modo difuso está mostrado para ser montado dentro de una unidad difusora cerrada herméticamente.

La fig. 7 ilustra la producción de una pluralidad de microlentes, en que la fig. 7a ilustra el chorreado con arena de una placa metálica, la fig. 7b ilustra la adición de un líquido sensible a la luz ultravioleta, la fig. 7c ilustra la retirada de la placa metálica y la fig. 7d ilustra la generación de un rayo láser dispersado a través de las microlentes.

La fig. 8 ilustra dos tipos de una unidad difusora, en que la fig. 8a ilustra una que emplea un difusor de un solo ángulo amplio y la fig. 8b ilustra uno que emplea un difusor de ángulo pequeño.

La fig. 9 ilustra una unidad difusora que emplea una guía de luz cónica o estrechada, de tal modo que la guía de luz recibe luz monocromática procedente de una fibra óptica en la fig. 9a y procedente de una disposición o matriz de microlentes en la fig. 9b.

La fig. 10 ilustra una unidad difusora que utiliza un extensor de haz angular sin una guía de luz en la fig. 10a y con una guía de luz en la fig. 10b.

La fig. 11 ilustra una unidad difusora que emplea dos difusores holográficos, cada uno de los cuales está unido a una guía de luz correspondiente.

La fig. 12 ilustra una unidad difusora que incluye dos difusores, uno de los cuales es axialmente desplazable, en el que la fig. 12a ilustra la unidad en una posición activa y la fig. 12b en una posición inactiva.

La fig. 13 es un dibujo esquemático de otra realización preferida del presente invento en que un escáner reposiciona rápidamente un rayo láser coherente sobre una pluralidad de objetivos en un elemento transmisor de modo
difuso.

La fig. 14 es una configuración que no está de acuerdo con el presente invento en que una unidad divergente no dispersada es usada para divergir un rayo láser de entrada, en que la fig. 14a ilustra un único elemento óptico y la fig. 14b ilustra una pluralidad de elementos.

La fig. 15 es un diagrama esquemático de distintos medios de enfriar la piel durante la cirugía cosmética asistida por láser, en que las figs. 15a-d son medios de la técnica anterior, mientras que la fig. 15e utiliza fluido de refrigeración y la fig. 15f utiliza un enfriador termoeléctrico.

La fig. 16 ilustra un dispositivo de medición de seguridad del ojo; y

La fig. 17 es un dibujo esquemático de un dispositivo de destello, en que la fig. 17a ilustra uno que induce el cierre del ojo incontrolado antes de disparar un rayo láser, la fig. 17b es un diagrama de tiempos correspondiente al dispositivo de destello de la fig. 17a, y la fig. 17c ilustra un dispositivo de destello que detecta un rayo retrorreflejado desde un ojo dentro de un intervalo de disparo de un rayo láser.

Descripción detallada de realizaciones preferidas

La fig. 1a ilustra una unidad de láser de alta intensidad, generalmente designada por 10, que es adecuada para usar con el presente invento. La unidad de láser 10 funciona a una longitud de onda que oscila entre 300 y 1600 nm o entre 1750 nm y 11,5 micras, bien pulsatoria, con una duración de impulso de 1 nanosegundo a 1500 milisegundos y una densidad de energía de 0,01 - 200 J/cm^{2}, o bien de acuerdo con el invento que trabaja en continuo con una unidad difusora, generalmente designada por 15, que induce que el rayo de salida sea dispersado. Un rayo de salida es considerado que es dispersado de acuerdo con esta realización cuando su divergencia angular promedio de semiángulo es mayor de 42 grados con relación al eje de propagación del rayo colimado 4. Un semiángulo de 60 grados corresponde al semiángulo generado por un "difusor que transmite de modo ideal", que aquí se refiere a un difusor con 100% de transmisión y está provisto de propiedades de dispersión angular Lambertiana. Tal ángulo de dispersión, de acuerdo con el presente invento, permite que la luz que sale de la unidad difusora 15 sea segura para los ojos de una persona presente, y aún está provista de una densidad de energía suficientemente elevada que es necesaria para la eficacia clínica de la unidad de láser.

La unidad de láser 10 comprende un medio amplificador 1 activado por la alimentación de corriente 2 para aumentar la intensidad de un rayo luminoso y dos espejos paralelos 3 que proporcionan realimentación del rayo amplificado al medio amplificador, generando por ello un rayo coherente de frecuencia ultrapura. La unidad de láser emite un rayo coherente 4 que se propaga a través de un sistema de entrega 5 al extremo distal 6. El sistema de entrega representado en la fig. 1a es un brazo articulado 7a. La unidad difusora 15 está unida fija al extremo distal del tubo de guiado 12 por medios de unión 16, que pueden ser un conjunto de tornillos o por pegado u otros medios conocidos a los expertos en la técnica, induciendo por ello un rayo 14 dispersado aleatoriamente no coherente asociado con un ancho de banda espectral estrecho que no presenta ningún riesgo de daño al tejido corporal si el láser es dirigido inadvertidamente a un objetivo incorrecto. La unidad difusora incluye un elemento refractor pasivo que preserva la longitud de onda del rayo coherente 4, así como su ancho de banda estrecho, que es generalmente menor que un
Ángstrom.

En una realización preferida del invento, la unidad difusora 15 es preferiblemente cilíndrica o rectangular, aunque cualquier otra forma geométrica es igualmente adecuada, y comprende un elemento 13 transmisor de modo difuso que está próximo al extremo distal 6 de la unidad de láser y al elemento transmisor transparente 17. Tanto el elemento 13 transmisor de modo difuso como el elemento 17 transmisor transparente tienen las mismas dimensiones y están unidos a la unidad difusora 15. El elemento 13 transmisor de modo difuso y el elemento 17 transmisor transparente están preferiblemente separados por un espacio estrecho 18. Debido a la existencia del espacio 18, el rayo láser permanecerá dispersado incluso si el elemento 17 transmisor transparente se destruye, preservando por ello la seguridad inherente de la unidad de láser que incorpora el presente invento. La anchura del espacio 18 es tan pequeña como sea posible, usualmente 0,1 mm. Sin embargo, la unidad difusora 15 puede estar adaptada a una configuración en la que el elemento transmisor de modo difuso hace contacto con el elemento 17 transmisor transparente. Alternativamente, la unidad difusora puede estar provista de un elemento transmisor transparente, por lo que la superficie deslustrada del elemento 13 transmisor de modo difuso mira a la unidad de láser y su superficie uniforme mira al
tejido.

La dispersión es conseguida por medio de irregularidades diminutas de un diámetro no uniforme formadas en el sustrato del elemento 13 transmisor de modo difuso. El elemento 13 transmisor de modo difuso es producido preferiblemente a partir de vidrio chorreado con arena o grabado químicamente, por ejemplo con un espesor de 0,1 a 0,2 mm, o una delgada lámina de polímero difusor que no absorbe luz, por ejemplo con un espesor de menos de 50 micras, tal como policarbonato, Milar o acrílico difusor de la luz.

Un elemento transmisor de modo difuso puede también ser producido usando un difusor holográfico de gran ángulo tal como uno producido por Physical Optics Corporation (PCO), Estados Unidos de Norteamérica, y es colocado junto a un difusor adicional. Un difusor holográfico ilustrado en la fig. 11 induce un semiángulo de dispersión, por ejemplo, de al menos 40 grados y el segundo difusor induce adicionalmente la dispersión de modo que alcance un semiángulo de dispersión por ejemplo de 60 grados.

Un difusor que se aproxima a un difusor transmisor ideal e induce un semiángulo de dispersión de 60 grados y un ángulo sólido de dispersión de 3,14 sr puede ser producido a partir de un material tal como acrílico o policarbonato apretando el material contra una superficie apropiada provista de una disposición muy densa de microlentes de Fresnel, tales como las producidas por Fresnel Technologies Inc., Estados Unidos de Norteamérica, o colocando disposiciones o matrices de superficies de microlentes separadas de una guía de luz como se ha representado en la fig.
9b.

Similarmente el elemento 13 transmisor de modo difuso puede ser producido a partir de papel difusor de la luz tal como papel de dibujo transparente "Pergament", y puede también ser producido a partir de otros materiales tales como ZnSe, BaF_{2}, y NaCl, dependiendo de la aplicación y el tipo de láser usado. Ambas caras del elemento 17 transmisor transparente son esencialmente planas y uniformes. El elemento 17 transmisor transparente, que es capaz de resistir las solicitaciones térmicas impuestas por un rayo láser dispersado, es transparente y hecho de zafiro, vidrio, un polímero tal como policarbonato o acrílico, y puede ser producido a partir de otros materiales también, tal como
ZnF_{2}.

El elemento 13 transmisor de modo difuso puede ser enfriado de modo que sea capaz de resistir las elevadas densidades de energía que son necesarias para alcanzar la eficacia clínica.

Como se ha representado en la fig. 1b, el sistema de entrega puede ser también fibra óptica 7b en la que está focalizado el rayo láser 4. La unidad difusora 15 está montada sobre el tubo de guiado 8, que dirige el rayo saliente del extremo distal de la fibra óptica 7b por medios de unión 16. Además, como se ha representado en la fig. 1c, la unidad de láser puede estar compuesta de la disposición 11 de láser miniatura, tales como los proporcionados con láser de diodos de alta energía, por ejemplo el Lightsheer producido por Coherent, Estados Unidos de Norteamérica, para eliminación de pelo. El sistema de entrega del rayo para esta configuración es preferiblemente un reflector cónico 7c. En esta configuración, la unidad difusora 15 está fijada al extremo distal 6 de la guía de luz 7c y transforma un rayo de elevado riesgo en un rayo 14 dispersado de modo aleatorio.

La fig. 2 ilustra distintos métodos mediante los que la unidad difusora 15 está unida a una unidad de láser. En la fig. 2a, el soporte o ménsula 19 que soporta la unidad difusora 15 está unido al tubo de guiado 12 de una unidad de láser existente, tal como una que está en uso en una clínica, por medios de unión 16a, que pueden ser un conjunto de tornillos o por pegado. Como se ha mostrado en la fig. 2b la unidad de láser está provista del puntero o indicador 31 o cualquier otra unidad subdifusora equivalente que permite al usuario dirigir el rayo 4 a un objetivo deseado sobre la piel, por la longitud focal y el diámetro del haz que son dictados por la lente 9 montada dentro del tubo de guiado 12. En esta alternativa, la unidad difusora 15 puede estar exteriormente unida al tubo de guiado 12, o puede estar unida al puntero o indicador 19. En la fig. 2c, la unidad difusora 15 está unida a una cinta Velcro 16c, u otro tipo de cinta adhesiva. Este tipo de medios de unión son suficientes para uso temporal. En la fig. 2d, la unidad difusora 15 está formada de una pieza junto con el tubo de guiado 12 durante su fabricación, interna a la pared exterior del mismo. La fig. 2e ilustra medios de unión liberables por los que en una posición de una unidad difusora desplazable el rayo de salida es coherente, no propagándose a través de un elemento transmisor de modo difuso, y en una segunda posición en la que la unidad difusora 15 está unida al tubo de guiado 12, el rayo de salida no es coherente y se propaga a través de un elemento transmisor de modo difuso.

En la cirugía láser cosmética de la técnica anterior, como se ha mostrado en la fig. 3a, la unidad de láser 20 emite un rayo coherente 24 no dispersado desde el extremo distal 23 a través de los reflectores 21, 22 por fibra óptica 29 en la fig. 3b, o alternativamente por deflectores 27 como se ha mostrado en la fig. 3c, a la zona 26 que ha de ser tratada dentro del tejido 25. Siguiendo la cirugía, un punto bien definido es generalmente producido con un tamaño de hasta 20 mm, dependiendo de la aplicación y dispositivo específicos. Además, el rayo 24 puede ser dirigido por medio de un motor 28 como se ha mostrado en la fig. 3c en aquellas situaciones en las que se desea cirugía extensiva y el tejido 25 necesita ser explorado. Cuando la longitud de onda oscila desde 310-1600 nm, es decir ultravioleta y próximo al infrarrojo, el rayo es dispersado en rayos individuales 30, como se ha mostrado en la fig. 3d, mientras se propaga al vaso sanguíneo 32 desde la zona 26. El vaso sanguíneo 32 es presentado como un ejemplo y podría ser reemplazado por un folículo piloso o cualquier tipo de lesión de piel. A longitudes de onda que oscilan desde 1750 nm a 11,5 micras, es decir, lejos de los infrarrojos, los láser son a menudo usados en la ablación precisa focalizada, es decir, con un diámetro que oscila desde 50 - 200 micras a una profundidad somera de 20-150 micras, de tejido dérmico epidérmico o papilar en unión con un escáner, como se ha mostrado en la fig. 3e. Los láser son usados principalmente para ablación de tejido, estando la formación de un cráter mostrada en la fig. 3f. El láser 20 que es capaz de efectuar la cirugía deseada a una gran distancia entre el extremo distal 23 y el lugar del objetivo 26 para las distintas aplicaciones mostradas en las figs. 3a-d, sin embargo pueden causar un severo daño si el rayo no está dirigido
adecuadamente.

En contraste, el presente invento, que está esquemáticamente representado en la fig. 4 presenta un riesgo mucho menor para el paciente y los observadores. Como se ha mostrado en la fig. 4a, la unidad difusora 15 está unida al extremo distal 23 de la unidad de láser. La unidad difusora 15 transforma el rayo láser 24 usualmente colimado en el rayo 14 homogéneo dispersado aleatoriamente mostrado en la fig. 4b. Como resultado el rayo 14 reduce significativamente el riesgo de daño en la piel como se ha mostrado en la fig. 4c o a los ojos como se ha mostrado en la fig. 4d ya que un rayo colimado no es dirigido a estas partes del cuerpo. A distancias muy cortas de menos de una décima del diámetro del rayo 24 desde el extremo distal 23, el rayo 24 no ha comenzado aún a dispersarse completamente y aumentar su diámetro y es por ello eficaz como medio para realizar cirugía cosmética como se ha mostrado en la fig. 4c, aunque un aumento en el nivel de energía del láser puede ser a veces necesario para compensar reflexiones inversas desde la unidad difusora a la unidad de láser. La compensación, en términos de un aumento en el nivel de energía necesario para la unidad de láser para reflexiones inversas es usualmente próxima al 16% debido a cuatro entrecaras aire-vidrio con una reflexión de Fresnel del 3%, y a veces puede alcanzar hasta el 50%. Puede usarse un revestimiento antirreflexión para reducir la reflexión. Para unidades láser que funcionan aproximadamente al 10-20% de su máxima capacidad de energía, es posible colocar el plano de salida de la unidad difusora, si un elemento transmisor deslustrado o transparente está a una distancia de la piel correspondiente a aproximadamente el 50% del diámetro del rayo de salida.

La fig. 5 demuestra las ventajas del presente invento. La fig. 5a ilustra un rayo láser 24 coherente tradicional a una longitud de onda de 308 a 1600 nm. El rayo colimado hace contacto con el tejido 25 en un diámetro D antes de dispersarse en rayos individuales 30 durante la propagación al destino objetivo 32. La fig. 5b ilustra el resultado de unir la unidad difusora 25 a la unidad láser. Cuando la unidad difusora 15 está dispuesta a una pequeña distancia de la superficie del tejido, el diámetro del rayo dispersado que hace contacto con el tejido 25 es aumentado por un valor despreciable de \Deltad, suponiendo una dispersión uniforme, en comparación con el diámetro del rayo original D. Si el espesor t de la unidad difusora 15 es menor de una décima del diámetro D del rayo original, habrá una pérdida de menos del 20 por ciento en la densidad de energía del rayo original. También, el ángulo de refracción \theta, correspondiente a un índice de refracción de 1,5 para la queratina, en el tejido con relación al rayo colimado 24, cuando existe un espacio entre el elemento transmisor de modo difuso 13 y el elemento transmisor transparente 17, nunca excederá del ángulo crítico de 42 grados. A un ángulo de refracción menor de este valor crítico, la dispersión adicional posible en el tejido es minimizada. Consiguientemente la intensidad de luz dentro del tejido es preservada, reteniendo generalmente por ello la eficacia clínica, es decir, la capacidad para realizar un procedimiento quirúrgico o cosmético, de la unidad de láser.

Justo cuando la ablación superficial 29 es formada en el tejido 25 como resultado de un rayo de elevada densidad de energía en el intervalo espectral de 1,8 a 11,5 micras como se ha mostrado en la fig. 5c, una ablación similar puede ser formada en el tejido 25 con el uso de la unidad difusora 15, con la adición de \Deltad, como se ha mostrado en la fig. 5d. Un delgado espaciador (no mostrado) puede ser añadido ventajosamente a fin de evacuar vapores o humo que ha sido producido durante el proceso de vaporización. Tal espaciador es por ejemplo un elemento de transmisión transversal vertical en forma de U, para permitir el contacto con un objetivo en sus extremos laterales y para evacuación de vapor a lo largo del espacio formado por su región abierta central. Para procedimientos quirúrgicos con los que es necesaria una velocidad de ablación muy rápida, por ejemplo de 1 cm^{3}/s para un espesor de piel de 0,1 cm, el espaciador es necesariamente relativamente grueso y el espacio entre el tejido cortado y la unidad difusora es relativamente amplio, por ejemplo de aproximadamente 20-30 mm.

Cuando una cantidad excesiva de humo es producida y el rayo de salida resulta difractado antes de incidir sobre el tejido, puede ser necesario añadir un dispositivo óptico de retransmisión (no mostrado) que regenere el rayo de salida degradado entre la unidad difusora y el tejido. Un regenerador óptico está provisto de un revestimiento interno, de tal modo que un rayo nuevo y más fuerte con las mismas características que el rayo degradado es producido cuando el revestimiento emite energía luminosa cuando es estimulado por los fotones entrantes del rayo degradado. Tubos cilíndricos o cónicos interiormente revestidos con oro con un diámetro de entrada igual al diámetro de salida de la unidad difusora son regeneradores ópticos ejemplares para esta aplicación. Un pequeño orificio de evacuación de humo está taladrado preferiblemente en la pared del tubo.

Cuando un láser de longitud de onda larga, que no se focaliza en una retina de un ojo y oscila desde aproximadamente 1345 nm a 10,6 micras es empleado, puede no ser necesaria una unidad difusora. Para dispersar el rayo de salida, un elemento puede ser unido exteriormente a una superficie que está en contacto con la piel durante un procedimiento cosmético o quirúrgico, de modo que el rayo de salida divergirá en una gran magnitud y garantizará la seguridad del ojo desde una distancia de unos pocos centímetros de un objetivo, mientras que la densidad de energía es suficientemente elevada para permitir eficacia clínica. Por ejemplo, un láser de Erbio de miniatura de 0,21 Julios/impulso, que produce un tamaño de punto de 1 mm^{2}, y genera una densidad de energía de 2,1 J/cm^{2}, mayor que el umbral para ablación de tejido, será seguro para los ojos desde una distancia de 10 cm de un objetivo si el rayo tiene un semiángulo de divergencia de 45 grados.

Aunque el láser es una herramienta quirúrgica efectiva cuando la unidad difusora está muy cerca de la superficie del tejido, la seguridad es garantizada después de que la unidad difusora es reposicionada de modo que esté dispuesta a una distancia de unos pocos milímetros, dependiendo de la energía del láser, de la superficie del tejido. Como se ha mostrado en la fig. 5e, la densidad de energía del rayo dispersado 14 que incide sobre la superficie del tejido 25 es mucho menor que la densidad de energía que resulta cuando la unidad difusora está próxima a la superficie del
tejido.

La unidad difusora está destinada a inducir la dispersión aleatoria a pesar de cualesquiera condiciones externas adversas encontradas durante el procedimiento quirúrgico.

La causa más probable de un cambio potencial en la velocidad de dispersión del rayo láser que pasa a través de la unidad difusora 15 resulta del contacto con el tejido. Siguiendo un procedimiento quirúrgico en el que la unidad difusora hace contacto con el tejido, el residuo líquido 36, tal como sebo, agua y gel de refrigeración, como se ha mostrado en la fig. 6a, puede acumularse en el elemento 13 transmisor de modo difuso. El índice de refracción del residuo líquido 36 puede ser tal que, en combinación con el índice de refracción del elemento 13 transmisor de modo difuso, el rayo refractado 38 se aproxime al diseño del rayo colimado 24 que incide sobre la unidad
difusora.

Para minimizar el riesgo de daño que puede existir si el rayo refractado es casi colimado, el elemento 13 transmisor de modo difuso es montado dentro de la unidad difusora 15, que es preferiblemente cerrada herméticamente con el elemento 39 de cierre hermético como se ha mostrado en la fig. 6b, para impedir la acumulación de residuo líquido en el anterior. El elemento transmisor transparente 42 está unido al extremo distal de la unidad difusora 15 por adhesión y por medio de un espaciador (no mostrado) y está separado del elemento 13 transmisor de modo difuso por un espacio de aire 41. El elemento transmisor transparente 42 y el elemento trasmisor de modo difuso son mutuamente paralelos, y ambos son perpendiculares al eje longitudinal de la unidad difusora 15. Cuando el espacio de aire es menor que un valor predeterminado, un aumento correspondiente en el diámetro del haz debido a la dispersión es limitado, asegurando por ello una efectividad mínima de la radiación transportada por el rayo láser para aplicaciones clínicas. Se apreciaría que la acumulación de residuo líquido en el elemento transmisor transparente 42 no comprometa la seguridad inherente de una unidad de láser equipada con una unidad difusora. Como la dispersión tiene lugar en el elemento 13 transmisor de modo difuso, y el índice de refracción combinado de espacio de aire 41, elemento 42 transmisor transparente y residuo líquido no es suficiente para hacer que el rayo dispersado sea colimado una vez más, la seguridad inherente de la unidad de láser es preservada. La acumulación de residuo líquido no afectará a la eficacia clínica de la unidad de láser ya que el elemento transmisor transparente 42 es mantenido cerca de un objetivo durante un procedimiento quirúrgico.

Una ventaja adicional resultante de la separación del elemento 32 transmisor transparente del elemento 13 transmisor de modo difuso se refiere a la seguridad añadida. Incluso si el elemento 42 transmisor transparente se rompe, el elemento 13 transmisor de modo difuso dispersará el rayo láser.

Un elemento transmisor de modo difuso, destinado a conseguir difundir en semiángulos mayores de 45 grados y tan próximo como sea posible a un difusor transmisor ideal, que genera un semiángulo de 60 grados, puede ser producido de varias maneras:

Chorreando con arena la superficie de una placa de vidrio, zafiro, acrílico o policarbonato con finas partículas que tienen un tamaño que oscila desde 1 a 200 micras, dependiendo de la longitud de onda del rayo láser, compuesto, por ejemplo, de óxido de aluminio;

Chorreando con arena la superficie de una placa de molde con finas partículas que tienen un tamaño que oscila desde 1 a 200 micras, dependiendo de la longitud de onda del rayo láser, compuesto, por ejemplo, de óxido de aluminio y que reproduce el contorno de una superficie de placa de molde formada de nuevo apretando acrílico caliente, u otro material adecuado sobe ella;

Grabando la superficie de una placa de vidrio o de zafiro por medios químicos tales como fluoruro de hidrógeno;

Grabando la superficie de una placa de vidrio con un rayo láser de CO_{2} focalizado y explorado;

Aplicando una delgada lámina de un polímero difusor de la luz, tal como una lámina de policarbonato, una placa acrílica difusora de la luz, papel de cera Milar de alta calidad o "Papel Pergament" gráfico a una placa de vidrio;

Generando un diseño de difracción sobre la superficie de un vidrio o sobre una lámina de acrílico o policarbonato por medio de un proceso holográfico para controlar por ello el ángulo de divergencia a través de un diseño de difracción, que es preferiblemente tan grande como un semiángulo de al menos 40-45;

Proporcionando una disposición distribuida aleatoriamente de fibras delgadas, dispuestas por ejemplo en forma de un concentrador de luz de mazo de fibra cónico, tal como el producido por Schott, Alemania, cuya abertura está provista de un semiángulo de salida mayor de 40 grados.

La fig. 7 ilustra el efecto de dispersión que es conseguido por chorreado con arena. Como se ha mostrado en la fig. 7a, la placa metálica 50 es bombardeada con partículas 48 de óxido de aluminio, creando por ello una distribución aleatoria de cráteres 51, cada uno de los cuales tiene un tamaño diferente. El líquido 52, que es sensible a luz ultravioleta, es despilfarrado sobre la placa metálica 50 en la fig. 7b y polimerizado por radiación ultravioleta. Después de la retirada de la placa 50, para reutilizar en el siguiente lote de producción, la placa deslustrada transparente 53 es producida, como se ha mostrado en la fig. 7c cubierta por un lado con una distribución aleatoria de lentes convexas 55 de tamaño de miniatura. Las lentes 55, que tienen una longitud focal muy corta de aproximadamente unas pocas longitudes de onda, convierten un rayo láser colimado en un rayo fuertemente divergente con una pérdida completa de coherencia. Es posible usar una técnica similar para producir una superficie con microlentes convexas o cóncavas 57, como se ha mostrado en la fig. 7d. Las microlentes pueden ser producidas también apretando acrílico fundido sobre un molde de microlentes, en vez de usar una técnica de curado con UV.

Como se ha descrito antes, un rayo de salida procedente de una unidad de láser es dispersado aleatoriamente por una unidad difusora. Un tipo de una unidad difusora es un difusor de un solo ángulo ancho como se ha mostrado en la fig. 8a y comprende un elemento 781 transmisor de modo difuso que produce luz dispersada 782 desde un rayo láser 780 que tiene un amplio ángulo de difusión T. Otro tipo de unidad difusora está mostrado en la fig. 8b, en el que el amplio ángulo de difusión es alcanzado usando un elemento óptico divergente 783, y al menos un difusor 784 y el elemento refractor/reflector 785. Con este tipo de unidad difusora, un amplio ángulo de difusión T es generado en tres etapas: el elemento óptico 783 produce un rayo divergente T_{1} de amplio ángulo desde el rayo láser 780, el difusor 784 produce un pequeño ángulo de difusión de T_{2} y el elemento refractor/reflector 785 expande el ángulo T_{2} para conseguir un amplio ángulo de difusión T. Tal unidad difusora de múltiples componentes puede conseguir un amplio ángulo de difusión con el uso de elementos de elevada resistencia térmica y durabilidad. Se apreciará que el elemento refractor/reflector 785 puede no necesariamente estar dispuesto distalmente con respecto al difusor 784, y puede ser configurado de cualquier otro modo a fin de conseguir un amplio ángulo de difusión
T.

La fig. 9 ilustra otra realización preferida de una unidad difusora, designada como número 200. La unidad difusora 200 es una unidad difusora de ángulo amplio, es decir, una que genera un ángulo de dispersión que se aproxima al de un difusor transmisor ideal, aún es capaz de resistir láser de elevados niveles de energía usando vidrio hecho de difusores de pequeño ángulo. Tal unidad difusora es empleada ventajosamente en aquellas aplicaciones para las que son necesarias elevadas densidades de energía para eficacia clínica, y consiguientemente solo un amplio ángulo de dispersión puede garantizar la seguridad del ojo.

Como se ha representado en la fig. 9a, la fibra óptica 201 está dispuesta junto al extremo próximo de la guía de luz cónica 202, de tal modo que los rayos de luz 203 que salen de la fibra 201 con una divergencia de semiángulo A inciden en la pared interior de la guía de luz 202. Los rayos 203 son entonces reflejados desde la pared interior de la guía de luz en un ángulo R de refracción crecientemente menor. La pared interior está revestida con un revestimiento reflectante de modo que el ángulo de reflexión R será menor que el ángulo crítico de reflexión interna total. El ángulo de conicidad o estrechamiento y las dimensiones de la guía de luz así como la distancia de la fibra desde la guía de luz son seleccionados de modo que el semiángulo C de salida de la luz difusa 208 que se propaga desde el extremo distal 204 de la guía de luz es al menos de 60 grados. También, la distancia entre la fibra 201 y el extremo distal 204 es seleccionada de modo que la densidad de energía de los rayos 207 emitidos desde la fibra 202 al extremo distal 204 sin ninguna reflexión desde la pared de la guía de luz será suficientemente baja para ser considerada segura para el ojo cuando sea dispersada desde el difusor 205 de pequeño ángulo, por ejemplo 10 grados, que induce un ángulo de dispersión relativamente pequeño y está colocado próximo con respecto al extremo distal 204 de la guía de luz. Un difusor de ángulo pequeño es seleccionado ventajosamente debido a la disponibilidad de tales difusores, su alta durabilidad y capacidad para resistir una elevada densidad de energía, como se requiere para aplicaciones estética e industriales. El difusor 205 de pequeño ángulo aumenta la divergencia de la luz difusa 208, además de la divergencia generada por la guía de luz cónica 202.

En una unidad difusora ejemplar, la fibra 201 induce una divergencia de semiángulo de 25 grados, la distancia desde la fibra 201 a la guía de luz 202 es de 16 mm, el diámetro interior de la guía de luz 202 en su extremo próximo es de 15 mm, el ángulo de conicidad de la guía de luz 202 es de 3 grados, y la longitud de la guía de luz 202 es de 142 mm.

La unidad difusora 200 puede también incluir una segunda guía de luz (no mostrada) que recibe luz difusa 208 desde el extremo distal de la guía de luz 202. Esta segunda guía de luz es suficientemente larga de modo que la luz difusa 208, que se propaga desde el difusor 205 de pequeño ángulo, será emitida desde la superficie completa del plano de salida de la segunda guía de luz. El plano de salida de la segunda guía de luz funciona por ello como una fuente difusa extendida. Por ejemplo, una segunda guía de luz que tiene una longitud de 50 mm y un difusor de pequeño ángulo que induce un ángulo de dispersión de 10 grados permitirá que la luz difusa se expanda a un diámetro mayor de 5 mm en la salida de la segunda guía de luz.

Como se ha mostrado en la fig. 9b, la unidad difusora 200 comprende una disposición de microlentes 210, en vez de una fibra óptica como en la fig. 8a, que está dispuesta junto al extremo próximo de la guía de luz cónica 202. La disposición 210 está configurada de tal modo que los rayos de luz 203 que salen de ella con la divergencia de semiángulo A inciden sobre la pared interior de la guía de luz 202.

La fig. 10 ilustra la unidad difusora 700, que comprende otro tipo de extensor de haz angular, en particular uno que comprende un conjunto de espejos cóncavos y convexos. La fibra 701 de pequeño ángulo de la que salen los rayos de luz 703 con una divergencia de pequeño ángulo A, tal como 5 grados, es empleada ventajosamente ya que la unidad difusora 700 proporciona una amplificación angular elevada.

Como se ha mostrado en la fig. 10a, la divergencia de semiángulo A es seleccionada de modo que un rayo de luz 703 incide sobre el espejo convexo 702 y es reflejado desde él al espejo cóncavo 705. Un rayo 703 es además reflejado desde el espejo 705 en un ángulo que permite incidir sobre, y ser dispersado por, el elemento 710 transmisor de modo difuso, que está fijado al espejo cóncavo 705. En la fig. 10b, la unidad difusora 700 está adicionalmente provista de la guía de luz 715. La luz que sale del elemento 710 transmisor de modo difuso es recibida por la guía de luz 715 y es reflejada dentro de su pared interior, dando como resultado una difusión de amplio ángulo desde la superficie completa de la guía de luz 715. La guía de luz 715 funciona por ello como una fuente de luz difusa extendida
ideal.

La fig. 11 ilustra una unidad difusora en la que dos difusores holográficos 220 y 221 de 40-45 grados están unidos a guías de luz 222 y 223, respectivamente. Cada difusor holográfico induce una divergencia de semiángulo de aproximadamente 40-45 grados. A fin de aumentar la divergencia, se usan dos difusores holográficos. Los rayos de luz 218 que se propagan desde una fuente de luz monocromática son dispersados por el difusor 220 a un semiángulo de D y a continuación son reflejados dentro de la pared interior de la guía de luz 222. Los rayos de luz dispersados son además dispersados por el difusor 221 a un semiángulo de E, son reflejados dentro de la guía de luz 223, y salen de la unidad difusora en un semiángulo de F, que se aproxima a 60 grados, el valor correspondiente a un difusor transmisor ideal. Las guías de luz son enfriadas de modo que los difusores holográficos, que están usualmente hechos de material plástico, serán también enfriados de modo que sean capaces de resistir las elevadas solicitaciones térmicas impuestas por un rayo láser de alta energía. Cada guía de luz puede ser maciza o hueca, y puede estar hecha de vidrio, zafiro, un dieléctrico líquido, o plástico.

La fig. 12 ilustra otra realización preferida del invento en la que la unidad difusora 300 comprende dos difusores distintos 301 y 302, en que al menos uno es axialmente desplazable. La fig. 12a ilustra la unidad difusora 300 en una posición activa, de tal modo que los difusores 301 y 302 están esencialmente en contacto entre sí. Cuando están en una posición activa, los difusores 301 y 302 actúan como un difusor singular de dispersión aleatoria, ya que sustancialmente toda la luz monocromática 305 que incide sobre el difusor 301 es transmitida al difusor 302. Aunque la densidad de energía necesaria para realizar un tratamiento eficaz con luz monocromática 305 es afectada mínimamente, un ligero aumento de la energía láser puede compensar cualesquiera pérdidas de densidad de energía. La fig. 12b ilustra una unidad difusora 300 en una posición inactiva, de tal modo que los difusores 301 y 302 están separados entre sí en una distancia L, que es suficientemente larga para asegurar que la radiancia de la luz dispersa que sale del difusor 301 y es dispersada adicionalmente por el difusor 302 está por debajo de un nivel que es seguro para los ojos de una
persona.

Como se ha mostrado, el difusor 301 es desplazable axialmente por medio de una pluralidad de resortes 308 que conectan el montaje del difusor 301a al montaje del difusor 302a. Cuando la palanca 305 que está conectada al montaje de difusor 301a es apretada los resortes 308 son comprimidos y el difusor 301 resulta sustancialmente en contacto con el difusor 302, como se ha mostrado en la fig. 12a. El extremo distal 317 de la pieza de mano o empuñadura 303 es a continuación llevado a contacto con la posición de la piel que ha de ser tratada por luz monocromática 305 que tiene una elevada densidad de energía y una elevada radiancia. Al terminar un procedimiento quirúrgico o cosmético deseado, la palanca 315 es soltada y los resortes 308 son cargados para separar el difusor 301 del difusor 302 por una distancia L, como se ha mostrado en la fig. 12b, por lo que la radiancia de la luz dispersada está por debajo de un nivel seguro. Se apreciará que pueden ser usados cualesquiera otros medios bien conocidos para los expertos en la técnica para desplazar axialmente uno o más de los difusores.

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La fig. 13 ilustra una realización del presente invento por la que tejido, que tiene un área mayor que el área del rayo que incide sobre él, puede ser tratado sin sobre exposición a un rayo láser. En los sistemas de la técnica anterior que usan un escáner, el rayo de tratamiento es rápidamente desplazado de una manera programable desde una posición a otra sobre el tejido que ha de ser tratado. Aunque este método proporciona un tratamiento rápido y fiable, hay un riesgo significativo, sin embargo, de que el rayo láser sea fiable para ser dirigido a los ojos, piel o materiales inflamables situados en la proximidad de la unidad de láser.

Se ha mostrado la unidad difusora designada en general por 60. En esta realización la unidad difusora está rígidamente unida al sistema de entrega 61, que está provisto de un escáner. El elemento 63 transmisor de modo difuso está formado con una pluralidad de objetivos visibles 66 y está colocado cerca de la piel, mirando al extremo distal del sistema de entrega 61. La unidad difusora 60 está preferiblemente provista de un elemento transmisor transparente, como se ha descrito anteriormente. Un rayo 64 de salida colimado o convergente coherente es dirigido a través de una pluralidad de reflectores 65 que pueden volver a posicionarse a un objetivo determinado 66 indicado gráficamente sobre el elemento 63 transmisor de modo difuso. El rayo que incide sobre un objetivo predeterminado 66 es dispersado aleatoriamente y convertido en un rayo 67 no coherente cuya densidad de energía es esencialmente similar a la del rayo de salida 64. Los reflectores 65 son posicionables de nuevo de modo controlable por medio de un escáner, por lo que pueden ser desplazados desde una posición y disposición angular a otra, de modo que dirijan el rayo de salida 64 de modo preciso a otro objetivo 66. La secuencia de qué objetivo ha de recibir el rayo de salida 64 después de un objetivo seleccionado es programable y es preferiblemente semialeatoria para reducir daños que pueden ser producidos como consecuencia del tratamiento de dos objetivos adyacentes, con el incremento de tiempo entre dos dosis de tratamiento láser que es menor que un valor preferido. Una secuencia programable impide por un lado la posibilidad de que un objetivo no reciba un rayo de salida en su totalidad, y por el otro lado impide la posibilidad de que no resulte expuesto de manera inadvertida dos veces al rayo de salida. Con el uso de la unidad difusora 60, rayos de pequeño diámetro, por ejemplo de 0,1 - 7,0 mm, pueden ser empleados ventajosamente para tratar un tejido que tiene un área de 16 cm^{2}. Similarmente, un escáner puede ser empleado para cualquier otra unidad difusora de área amplia factible, tal como una disposición de difusores/guías de luz que incorporan las unidades ilustradas en las figs. 9 a 12, por lo que un rayo láser de salida puede ser dirigido a cada uno de los difusores/guías de luz. Tal disposición puede consistir de 9 difusores/guías de luz, cada una con un diámetro de 3 mm, para cubrir un área de 81 mm^{2}. La exploración puede también ser conseguida moviendo lateralmente un extensor angular sobre la disposición de difusor/guía de
luz.

La fig. 14 ilustra una configuración no acorde con el presente invento, en la que no es usada una unidad difusora, sino que en su lugar un elemento óptico divergente es empleado para producir un rayo de salida que tiene radiancia, o alternativamente densidad de energía, dependiendo de la longitud de onda, por debajo de un nivel
seguro.

Como se ha mostrado en la fig. 14a, el elemento óptico divergente 741 es colocado en la unidad divergente 748 que está unida al extremo distal de la unidad de láser por cualesquiera medios representados anteriormente en la fig. 2. El elemento divergente 741, que está provisto de una longitud focal relativamente corta, focaliza el rayo de entrada 740 en el punto F. El rayo diverge en un punto situado distalmente con respecto al punto F, como es bien conocido para los expertos en la técnica, y produce un rayo divergente 742 que tiene un ángulo divergente de H, una sección transversal 743 en un plano coplanario con el extremo distal 744 de la unidad divergente 748 y una sección transversal 752 en un plano coplanario con la pantalla 750. Cuando el rayo divergente 742 tiene una dimensión en sección transversal al menos igual a la sección transversal 752, su radiancia es menor que un nivel seguro para el
ojo.

La radiación láser pulsatoria en el intervalo de longitud de onda de 1400 nm a 13 micras, de acuerdo con la norma ANSI Z 136.1 es considerada segura para los ojos si el Límite de Energía Accesible (AEL) en el plano ocular es menor que un valor de 0,56*t**(1/4) J/cm^{2}, donde t es la duración del impulso en segundos. Por ejemplo, una duración de impulso típica que oscila desde 1 a 100 ms está asociada con un AEL que oscila desde 0,1 a 0,3 J/cm^{2}, respectivamente. Consiguientemente, la unidad divergente 748 está provista de al menos una pantalla 750, cada una de las cuales impide que la cabeza de una persona entre en una zona del rayo divergente en la que la densidad de energía es mayor que el AEL. La pantalla 750 está conectada al tubo 746 de la unidad divergente 748 por medio de un miembro rígido 747, y un miembro transversal 749. La longitud del miembro transversal 749 y el grado de divergencia angular H son seleccionados para asegurar que la densidad de energía distal a la pantalla 750 es menor que el AEL. Normalmente, el miembro transversal 747 no está rindiendo a la presión de cabeza, asegurando por ello la seguridad para el ojo. Sin embargo, cuando una palanca es accionada, por ejemplo el miembro transversal 747 es abierto y un resorte (no mostrado), que está normalmente en estado relajado y conectado, tanto al miembro rígido 747, como al miembro transversal 749, resulta tensado y permite que la pantalla sea desplazada para acercarla. Cuando la pantalla 750 es desplazada en sentido próximo, el extremo distal 744 de la unidad divergente 748 puede estar en contacto con una posición objetivo de la piel y puede ser utilizada la sección transversal 743 del rayo 742 con una densidad de energía suficientemente elevada para una aplicación deseada. Por ejemplo, la unidad divergente 748 es adecuada para aquellas aplicaciones por las que el rayo láser es muy absorbido por el
agua.

La fig. 14b ilustra la unidad divergente 950, que comprende la disposición 991 de lentillas de focalización cada una de las cuales tiene un diámetro por ejemplo de 0,7 mm, la disposición 992 de lentes cada una de las cuales está provista de un revestimiento reflectante 993 en su lado distal, y una pluralidad de reflectores convexos 995 unidos a la placa transparente 994. Los rayos 990 procedentes de un rayo láser colimado son focalizados por lentillas 991 y transmitidos a través de un área 999 no reflectante formada en el lado distal de cada lente 992. La situación de cada área no reflectante 999 es seleccionada de modo que un rayo focalizado que se propaga a su través incidirá sobre un reflector correspondiente 995 en un ángulo de reflexión tal que será reflejado desde el mismo e incidirá sobre un revestimiento reflectante correspondiente 993, desde el cual es de nuevo reflejado y se propaga a través de una placa transparente 994. La mayor parte de los rayos, tal como los rayos 996 salen entonces de la placa 994. Sin embargo, algunos rayos, tales como los rayos 989, inciden sobre un lado transversal 997 de la placa 994, que está provista de un revestimiento reflectante y hace que estos rayos salgan por la placa 994. La placa 994 consiguientemente funciona como una guía de luz cuando refleja transversalmente rayos de luz que inciden sobre un lado 997. La longitud, es decir, la distancia entre los lados 997, de la placa 994 es sustancialmente igual a la longitud de la disposición 991, y por ello la densidad de energía de un rayo de entrada es preservada en la salida de la placa 994. A fin de cumplir con los requisitos de las normas antes mencionadas, en particular para conseguir un nivel de radiancia seguro con una lente que tiene un diámetro de 0,7 mm y producir un semiángulo divergente de 60 grados, una lentilla 991 con una longitud focal de 8 mm puede ser usada para conseguir una radiancia uniforme en un ángulo sólido de aproximadamente \Pi estereorradianes.

El extremo distal de la placa 994 puede ser grabado para difundir más la luz divergente que sale de ella, de modo que el extremo distal puede funcionar como una fuente de luz difusa extendida. Si se desea, la placa transparente puede ser sustituida por una guía de luz.

En resumen, el presente invento incorpora dos grupos de unidades que hacen que una luz monocromática se difunda en un ángulo suficientemente amplio de modo que la radiancia del rayo de salida sea segura para los ojos.

1) Una unidad difusora provista de un único elemento transmisor de modo difuso, delgado; y

2) Una unidad difusora de múltiples componentes, por lo que un ángulo de difusión divergente amplio es conseguido usando un componente óptico refractor/reflector térmicamente muy resistente, así como al menos un difusor de bajo ángulo térmicamente resistente.

Cuando se emplea una unidad difusora o divergente de múltiples componentes, puede usarse un dispositivo de vigilancia de seguridad para los ojos relativamente simple. Debido a la elevada durabilidad térmica de la unidad de múltiples componentes seleccionada, la homogeneidad de la radiancia es esencialmente preservada desde el extremo próximo al extremo distal de la misma. Consiguientemente, el muestreo limitado del nivel de radiancia es requerido, y un dispositivo de vigilancia caro es hecho innecesario. Otra ventaja de una unidad de múltiples componentes es que la luz monocromática reflejada desde la piel vuelva a la unidad correspondiente a través de una guía de luz con respecto a una unidad difusora y a través de una placa transparente con respecto a una unidad divergente, impidiendo un efecto adverso sobre la piel si se reflejara luz monocromática para volver a ella.

La fig. 15 ilustra otra realización preferida del invento en la que una unidad difusora está provista de un sistema de refrigeración de la piel. Los dispositivos de refrigeración de la piel transparentes son usados a menudo en unión con los tratamientos de la piel con láser. Sin embargo, no dispersan luz de láser y no reducen los riesgos asociados con la exposición a un rayo láser. Las figs. 13a-d ilustran refrigeradores de la piel de la técnica anterior. En las figs. 15a y 15b lentes o placas transparentes 80 están en contacto con el tejido 79. El líquido 81 de refrigeración, que fluye a través del conducto 83, conduce calor desde la piel calentada a un refrigerador. El rayo láser de tratamiento 82 se propaga sin ser dispersado a través del dispositivo de refrigeración y penetra en la piel. En la fig. 15c es usado un refrigerante gaseoso 84. En la fig. 15d, una placa muy conductora 86 está en contacto con el tejido 79 y es enfriada por un refrigerador termoeléctrico 85.

Como se ha mostrado en la fig. 15e, la unidad difusora 75 comprende un elemento 74 transmisor de modo difuso, un elemento 70 transmisor transparente y el conducto 71 formado entre ellos. El conducto 71 es llenado con un gas o líquido a baja temperatura de aproximadamente 4ºC, que entra en el conducto 71 a través de la abertura 72 y sale por la abertura 78. El fluido refrigerante circula preferiblemente a través de un refrigerador (no mostrado). La unidad difusora 75 está posicionada en contacto con la piel, para su tratamiento y refrigeración. El elemento 70 transmisor transparente es preferiblemente producido a partir de un material con conductividad térmica elevada tal como zafiro, a fin de maximizar el enfriamiento de la epidermis. El elemento 74 transmisor de modo difuso está dispuesto de tal modo que su cara próxima es el lado deslustrado y su cara distal es plana, enfrentada al conducto 71. En la fig. 15f, la unidad difusora comprende el elemento 74 transmisor de modo difuso hecho de zafiro, que es enfriado en sus costados laterales 75 por el refrigerador termoeléctrico 76. El lado próximo de 74 está deslustrado y el lado distal uniforme mira a la piel. Los parámetros del fluido circulante y del refrigerador son similares, por ejemplo, al enfriador de piel Cryo 5 producido por Zimmer, California, Estados Unidos de Norteamérica. Se apreciará que cualquiera de los medios refrigeradores de la piel ilustrado en las figs. 15d-f puede ser usado para enfriar la piel que es calentada como resultado de la incidencia de luz monocromática sobre ella incluso aunque no se use un elemento transmisor de modo
difuso.

La seguridad de los ojos cuando son expuestos al rayo de salida de una unidad difusora o divergente es significativamente mejorada con relación a los dispositivos de la técnica anterior.

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Los parámetros para análisis de seguridad para los ojos son presentados en "Manual de Seguridad del Láser" de Mallow y Chabot, 1978 en que la norma ANSI Z 136.1 es citada. Un rayo láser que es reflejado desde una superficie difusora de luz es categorizado como una fuente difusa extendida si puede ser vista en un ángulo A de visión directa, mayor que un ángulo mínimo Amin, con respecto a una dirección perpendicular a la fuente del rayo láser. Si un rayo reflejado no puede ser visto en el ángulo A, es categorizado como una fuente de visión entre rayos. Como un rayo reflejado está más colimado cuando es visto a distancia, las condiciones de visión son entre rayos si la distancia R desde la fuente del láser es mayor que una distancia Rmax.

Otro parámetro significativo es la radiancia máxima permitida, normalmente denominada Límite de Energía Accesible (AEL) mientras se mira a una superficie difusora que refleja completamente un rayo láser. El AEL depende de la densidad de energía, duración de la exposición, y longitud de onda del rayo láser, así como del ángulo sólido en el que el rayo láser es difundido. El nivel de seguridad de una unidad de láser es evaluado comparando el AEL con la radiancia real (AR) del rayo láser. Mirar a la salida de una unidad de difusión de acuerdo con el presente invento es equivalente a mirar hacia un difusor extendido reflectante con 100% de reflectividad. El AEL para radiación visible y próxima al infrarrojos que sale de una unidad difusora para la que son innecesarias gafas protectoras basado en una fuente difusora extendida está definido por ANSI Z 136.1, como 10*k1*k2*(t^1/3) J/cm^{2}/sr, donde t está en segundos y k1=k2=1 para una longitud de onda de 400-700 nm, k1 = 1,25 y k2 = 1 a 750 nm, k1=1,6 y k2=1 a 810 nm, k1=3 y k2=1 a 940 nm y k1 = 5 y k2 = 1 a una longitud de onda de 1060 a 1400 nm. El límite de seguridad fijado por ISO 15004:1997 E para radiación pulsatoria es 14 J/cm^{2}/sr.

La radiancia real (AR) es la energía real por cm^{2} por estereorradián emitida desde una unidad difusora. La relación entre AEL y AR indica el nivel de seguridad de la unidad de láser que emplea una unidad difusora, de acuerdo con el presente invento. Una relación menor que 1 es esencialmente insegura. Una relación entre 1,0 y 5 es similar a las fuentes de flash de alta intensidad usadas en fotografía profesional y fuentes de luz pulsatoria intensa usadas en tratamientos estéticos, y es muchos más segura que las fuentes de láser de la técnica anterior. Las fuentes de láser de la técnica anterior que no incorporan una unidad difusora tienen una relación que es varios órdenes de magnitudes menores que 1.

La Tabla I siguiente presenta una comparación en términos de seguridad para el ojo entre el rayo de salida de luz monocromática después de ser dispersado por una unidad difusora en un ángulo sólido de 3,14 sr, que es equivalente a la alcanzado por un difusor de transmisión ideal, de acuerdo con el presente invento. Los parámetros de una unidad de láser a base de diodos no coherente, están basados en una producida por Dornier Germany. Los parámetros para una unidad láser a base de Alexandrita no coherente están basados en una producida por Sharplan/ESC (Epitouch). Los parámetros para una unidad de láser a base de Nd:YAG no coherente destinados a foto-rejuvenecimiento están basados en una producida por Cooltouch, Estados Unidos de Norteamérica. Los parámetros para una unidad láser a base de tinte no coherente están basados en una producido por ICN (Nlight). Los parámetros para una unidad de láser de luz pulsatoria intensa están basados en una producida por ESC. El AEL para una longitud de onda particular y duración de impulso está basado en la norma ANSI Z 136.1 antes mencionada.

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(Tabla pasa a página siguiente)

100

La tabla muestra que el rayo de salida de acuerdo con el presente invento es esencialmente tan seguro para el ojo, o más seguro que, fuentes luminosas pulsatorias intensas no coherentes de banda amplia, tales como las usadas para fotografía profesional o las usadas para cirugía estética. La luz monocromática dispersada, para la mayoría de las fuentes de luz, no necesita gafas protectoras y es más segura que un vistazo accidental al sol durante una fracción de segundo. Aunque la relación para las fuentes de Alexandrita y de Luz Pulsatoria Intensa es menor que 1 y deben usarse gafas protectoras, la atenuación óptica requerida para estas fuentes de luz es menor que 3, mucho menor que la atenuación óptica requerida con el uso de una fuente de luz monocromática tradicional no provista con una unidad difusora, que es del orden de 10^{4}-10^{7}. Se apreciará que un nivel similar de seguridad para los ojos para unidades de láser que utilizan una unidad difusora puede ser conseguido con un ángulo de dispersión muy amplio, que se aproxima a un ángulo medio de 60 grados o un ángulo sólido de \Pi estereorradianes. La dispersión de ángulo pequeño puede dar como resultado un nivel diferente de seguridad para los ojos cuando es hecha funcionar a una densidad de energía adecuada para tratamientos estéticos; sin embargo, tal rayo de salida dispersado es mucho más seguro que el rayo de salida de una unidad de láser coherente tradicional.

La radiancia de la luz emitida por una unidad difusora puede ser medida para verificar que cumple con las normas apropiadas para la seguridad de los ojos de un láser. En una realización, un láser convertido utilizando una unidad difusora de acuerdo con el presente invento está provisto con un dispositivo que mide la seguridad para los ojos. Tal dispositivo puede ser un medidor de energía tal como el producido por Ophir, Estados Unidos de Norteamérica o una disposición de sensores de luz 805 como se ha representado en la fig. 16. El dispositivo de medición de seguridad para los ojos está provisto con circuitos de control que están en comunicación con el sistema operativo de la unidad de láser, de modo que, como consecuencia de un contratiempo, es emitido un aviso o alarma que indica que se requieren gafas protectoras si la radiancia medida de un rayo láser dispersado es mayor que un valor seguro predeterminado. Alternativamente, los circuitos de control puede interrumpir el funcionamiento de la unidad de láser si la radiancia medida de un rayo láser dispersado es mayor que un valor seguro predeterminado.

La fig. 16 ilustra un dispositivo de medición de seguridad para los ojos, designado como número 800. El dispositivo 800 es operativo para mediar la radiancia de luz dispersada 810, que es dispersada por medio de la unidad difusora 15 unida al extremo distal 809 de la pieza de mano o empuñadura 801 de la unidad de láser. El dispositivo 800 está provisto con una disposición de detectores de luz 806, por ejemplo detectores semiconductores de óxido metálico complementarios (CMOS) que proporcionan imágenes de luz, en el extremo distal 805 del mismo, sobre el que la luz dispersada 810 incide después de pasar a través de la apertura 808 de diámetro Q_{0} y lente 807. Después de haber insertado el extremo distal 809 en una abertura complementaria formada dentro del dispositivo 800 hasta que hace contacto con la placa de tope anular 804 perpendicular a la pared exterior 803 del dispositivo 800, la unidad de láser es encendida. Con propósito de claridad, la luz que se propaga a través del segmento Q_{1} de la unidad difusora 15 incide sobre el segmento Q_{2} de la disposición de detectores 806. La radiancia de la luz dispersada 810 es por ello determinada dividiendo la cantidad de energía detectada por los detectores 806 por el diámetro Q_{0} de abertura 808 y por la característica de ángulo sólido de la estructura detectora. Por ejemplo, la distancia D entre la placa de tope 804 y la abertura 808 es de 200 mm, el segmento Q_{1} del elemento difusor 15 es 0,7 mm, y el diámetro Q_{0} de la abertura es 7 mm, para cumplir con las reglas descritas en ANSI Z 136.1.

La fig. 17 ilustra un sistema en el que la seguridad para los ojos en la proximidad de una unidad de láser que emite un haz infrarrojo u otra radiación invisible es aumentada añadiendo un dispositivo de flash o destello al sistema láser para hacer que los ojos de una persona parpadeen durante la propagación del rayo láser.

La fig. 17a ilustra un extremo distal 960 de una unidad de láser, que emite luz 955 generada desde ella, siendo dispersada la luz monocromática debido a la unidad difusora empleada. Para impedir el daño en el ojo 962 de una persona presente situada en la proximidad de la unidad de láser, el dispositivo de flash o destello 961 es añadido al extremo distal 960. El dispositivo de flash 961 genera un corto destello de luz visible una fracción de segundo antes del encendido de un rayo láser.

Como se ha mostrado en la fig. 17b, la activación de la unidad de láser inicia un impulso eléctrico 963 en el instante t_{0}, que dispara un circuito temporizador (no mostrado). El circuito temporizador está destinado a generar y transmitir el impulso 964 en el instante t_{1} al dispositivo de flash 961, para producir un destello detectado por el ojo 962. El dispositivo de flash 961 puede ser un medio de flash o destello bien conocido asociado con cámaras o puede utilizar diodos, o cualesquiera otros medios factibles para producir un flash o destello instantáneo. Después de un período de tiempo predeterminado, el circuito temporizador transmite un impulso al sistema de control de la unidad de láser para encender un rayo láser en el instante t_{2}. Este período de tiempo predeterminado, en particular la diferencia entre t_{2} y t_{1}, es aproximadamente de 0,25 segundos, igual al tiempo de reacción de parpadeo incontrolado como una respuesta a la luz, y preferiblemente no es mayor de 0,20 segundos. Un dispositivo de flash 961 puede ser añadido a cualquier fuente de luz monocromática, tal como cualquier tipo de láser o fuentes IPL, ya produzcan luz visible o
invisible.

La fig. 17c ilustra otra aplicación del dispositivo de flash 961. Generando un destello con el dispositivo 961 y determinando si el detector 975 detecta la luz retrorreflejada desde el ojo 962, un microprocesador (no mostrado) en comunicación con un circuito de control (no mostrado) y con el detector 975, por ejemplo un fotodetector, puede determinar que el ojo 962 está en peligro de ser dañado a partir del encendido inminente de un rayo láser procedente de la unidad de láser. La capa coroidal de la retina refleja de modo difuso la fuente de luz 973 que incide sobre ella a partir del destello generado previamente, y las ópticas de ojo 962 vuelven a formar la imagen, o retrorreflejan, la luz de nuevo al dispositivo de flash 961. El rayo retrorreflejado 974 es reflejado desde el divisor de rayo 970 a través de una lente (no mostrada) sobre 975. Dos detectores adyacentes adicionales (no mostrados) detectan la luz reflejada desde otras áreas en la habitación en la que está dispuesta la unidad de láser. Si la señal generada por el detector 975 tiene una amplitud mucho mayor que las señales generadas por los detectores adicionales, el microprocesador determina que el ojo 962 está en el rango de encendido de un rayo láser. El circuito de control del dispositivo de flash 961 envía a continuación una señal de inhabilitación para el sistema de control de la unidad de láser para impedir por ello el encendido de la unidad de láser. Cuando el detector 975 es usado para detectar un rayo retrorreflejado, y es generado un destello dentro del tiempo predeterminado antes del encendido de un rayo láser, como se ha ilustrado en la fig. 17b, con el fin de causar un parpadeo incontrolable del ojo durante la propagación del rayo, la unidad de láser es inherentemente segura. Es decir, incluso si el ojo no parpadea, el detector 975 determinará que el ojo 962 está en el intervalo de encendido de un rayo láser y la unidad de láser cesará la operación.

Como puede verse a partir de la descripción anterior, una unidad difusora del presente invento, que está montada en la abertura de salida de una unidad de láser tradicional, induce que el rayo de salida sea dispersado en un ángulo amplio. Como resultado el rayo de salida no es dañino para los ojos y la piel de los observadores, así como para objetos situados en la proximidad del objetivo. Sin embargo, el rayo de salida retiene generalmente un nivel similar de densidad de energía como el rayo generado desde la abertura de salida cuando la unidad difusora está muy cerca o esencialmente en contacto con el objetivo, y es por ello capaz de realizar distintos tipos de tratamiento, tanto para cirugía cosmética como para aplicaciones industriales. Las gafas protectoras no son generalmente necesarias, y si lo son, gafas de sol tradicionales serían el único requisito, permitiendo así que el trabajo en una clínica estética sea menos incómodo.

Ejemplo 1

Se realizó un experimento para demostrar los principios operativos del presente invento en que un adhesivo difusor de la luz transparente "Cinta Mágica" fabricado por 3M, con un espesor de 100 micras fue unido al extremo distal de una unidad de láser de Alexandrita con un diámetro de 8 mm. El nivel de energía del rayo láser es 11 J/impulso. El rayo láser fue dirigido al lado blanco (posterior) de un papel fotográfico negro revelado que tiene un espesor de 300 micras. Por comparación, el rayo láser fue también dirigido al papel fotográfico sin el uso de la cinta adhesiva.

La ablación del papel negro después de que el rayo se hubo propagado y dispersado a través del papel blanco proporciona una simulación visual de la capacidad del rayo láser para penetrar piel transparente que dispersa la luz con el fin de tratar folículos de pelo negro (o cualquier otro tipo de lesión) bajo la piel.

La energía del rayo láser transmitida a través de la cinta adhesiva, que provocó que el rayo láser se dispersara, fue medida dirigiendo el rayo a un medidor de energía situado a una distancia de 1 mm del extremo distal de la unidad de láser. La energía del rayo láser dispersado cayó desde 11 a 10 J. Los resultados de este experimento indican que el elemento transmisor de modo difuso no absorbió una cantidad significativa de energía, ya que una pérdida del 10% es esperada en cualquier caso debido a la reflexión de Fresnel.

Cuando el rayo láser fue dirigido al lado blanco (posterior) de una placa fotográfica revelada a una distancia de 1 mm, resultó una ablación del color negro en el lado opuesto del papel fotográfico. No hubo diferencia en los resultados entre el uso de cinta difusora de luz o no. Este experimento demuestra que las prestaciones de un rayo láser de Alexandrita no coherente, de acuerdo con el presente invento, a una distancia de 1 mm son esencialmente iguales al rayo láser coherente correspondiente.

Cuando el rayo láser fue dirigido, sin la adición de cinta difusora de luz, al papel fotográfico desde una distancia de al menos 8 mm, resultó una ablación que es idéntica a la que fue generada desde una corta distancia de 1 mm. Sin embargo, cuando la cinta difusora de luz fue aplicada a la abertura de salida de la unidad de láser desde una distancia de al menos 8 mm, el rayo dispersado no dio como resultado una ablación. Consiguientemente, el presente invento permite un elevado nivel de seguridad y ausencia de daño al tejido corporal cuando está dispuesto a una distancia relativamente grande del mismo.

Ejemplo 2

En un segundo experimento una unidad de láser de Alexandrita de impulso largo con una longitud de onda de 755 nm, duración de impulso de 40 ms, y con una densidad de energía de 25 J/cm^{2} fue usado para depilación. Se empleó una unidad difusora con un difusor a base de polímero tejido de modo ultradenso con un semiángulo de 15 grados producido por Barkan o un difusor holográfico producido por Physical Optics Corporation (Estados Unidos de Norteamérica) con un semiángulo de 40 grados. Los difusores fueron usados en una base de una vez. Se aplicó gel refrigerante entre el difusor y la piel.

Cada impulso de un rayo láser dispersado por una unidad difusora formó un punto de 5,5 mm en distintas posiciones de la piel incluyendo brazos, líneas de bikini y axilas de 10 pacientes. La depilación total fue notable inmediatamente después del encendido del rayo láser. Cada punto fue comparado a un área de control con un diámetro idéntico formado por un rayo láser no dispersado generado por la misma unidad de láser con parámetros similares, y se consiguieron resultados similares. El pelo no volvió a esos puntos durante un periodo de un mes.

Ejemplo 3

Una unidad de láser de Alexandrita de impulso largo con una longitud de onda de 755 nm, duración de impulso de 40 ms, y con un nivel de energía de 1-20 J es adecuado para la depilación.

El diámetro de la unidad difusora es de 7 mm, y su semiángulo de dispersión es de 60 grados. Una unidad difusora que comprende un difusor con un pequeño ángulo de dispersión, una lente muy divergente y una guía de luz es añadida al extremo distal de la unidad de láser.

La densidad de energía de la técnica anterior de 10-50 J/cm^{2} no es reducida significativamente con el empleo de una unidad difusora. La unidad de láser funciona a 25 J/cm^{2} y genera una radiancia de 8 J/cm^{2}/sr. Como el límite de radiancia aceptable de acuerdo con ANSI Z 136.1 es 4,3 J/cm^{2}/sr, se requiere que las personas presentes usen gafas protectoras con atenuación óptica del 50%, una atenuación similar a la de las gafas de sol y un orden de 100.000 menos que las típicas gafas protectoras usadas durante el funcionamiento de una unidad de láser. Para un área de objetivo mayor, puede usarse un escáner tal como el modelo Epitouch fabricado por Lumenis.

Una unidad difusora con un diámetro de hasta 7 mm es particularmente adecuada para láser de menor energía, que son relativamente pequeños, depilan a una velocidad menor de área limitada y no son caros. Una aplicación de tal láser, cuando es empleado con una unidad difusora, incluye la depilación de las cejas.

Ejemplo 4

Una unidad de láser pulsatoria de Nd:YAG tal como una producida por Altus (Estados Unidos de Norteamérica) o Deka (Italia) con una longitud de onda de 1064 nm, duración de impulso de 100 ms, y con un nivel de energía de 0,5-60 J es adecuada para la depilación a una densidad de energía del orden de 35-60 J/cm^{2}.

Es usada una unidad divergente con una disposición o matriz de lentillas de focalización, una disposición o matriz de lentes provista con revestimiento reflector en su lado distal, y una pluralidad de reflectores convexos unidos a una placa transparente, de tal modo que el semiángulo divergente está próximo a 60 grados. Cuando es generado un rayo láser con una densidad de energía de 40 J/cm^{2}, es inducida una radiancia de 12,7 J/cm^{2}/sr a la salida de la unidad divergente, aproximadamente la mitad de la radiancia máxima permitida de acuerdo con ANSI Z 136.1.

Ejemplo 5

Una unidad de láser de diodo de impulso largo con una longitud de onda del orden de 810-830 nm, o de 910 nm o 940 nm, duración de impulso que oscila de 1-200 ms, y con un nivel de energía de 0,5-30 J es adecuada para la depilación a una densidad de energía del orden de 20-50 J/cm^{2}.

El diámetro del área tratada, o tamaño del punto, oscila de 1-20 mm. El elemento transmisor de modo difuso está hecho preferiblemente de sílice fundido, zafiro, o es un difusor holográfico usado en unión con una guía de luz o con cualquier otra unidad difusora antes descrita. El semiángulo de dispersión está próximo a 60 grados. Puede usarse un escáner integrado con la unidad difusora. El sistema de entrega al que está unida la unidad difusora puede ser una guía de luz cónica, tal como la fabricada por Coherent o Lumenis, un tubo de guía producido por ejemplo por Diomed o un escáner producido por ejemplo por Assa. Con una unidad difusora que tiene un diámetro de 5 mm y un rayo láser generado con una densidad de energía de 20 J/cm^{2} y una duración de impulso de 100 ms, la radiancia a la salida de la unidad difusora es de 9,6 J/cm^{2}/sr, menor que el valor máximo de radiancia permitido de
11,0 J/cm^{2}/sr.

Ejemplo 6

Una unidad de láser de diodo en miniatura para uso doméstico a una longitud de onda de aproximadamente 810 nm, o 940 nm, tal como una producida por Dornier, Alemania, y que tiene un nivel de energía de 4 W es adecuada para la depilación. El invento convierte una unidad láser de diodo que trabaja en continuo, que está en una clase de seguridad elevada y limita usualmente la operación a la plantilla médica, en una clase de seguridad inferior, similar a lámparas no coherentes del mismo nivel de energía.

La unidad difusora utiliza un extensor de haz angular con un reflector convexo, un reflector cóncavo que tiene un diámetro interior de 16 mm, un difusor de vidrio de 10 grados, y una guía de luz que tiene una longitud de 20 mm y un diámetro interior de 2 mm. El diámetro del área tratada, o tamaño de punto, es aproximadamente de 2 mm. La densidad de energía a la salida de la guía de luz es de 30 J/cm^{2} y la radiancia en ella es aproximadamente de 10 J/cm^{2}/sr. Puede integrarse un escáner con la unidad difusora. El láser de diodo puede también ser usado sin un escáner, en cuyo caso el láser será impulsado durante una duración de aproximadamente 300 ms.

Ejemplo 7

Una unidad de láser de Rubí con una longitud de onda de 694 nm, una duración de impulso del orden de 0,5-30 ms, y con un nivel de energía de 0,2-20 J es adecuada para la depilación.

El diámetro del área tratada, o tamaño de punto, oscila de 1-20 mm. Los tamaños de punto mayores pueden ser generados por láser de Rubí fabricados por Palomar, ESC y Carl Basel, que proporcionan una densidad de energía del orden de 10-50 J/cm^{2}. Los tamaños de punto menores pueden ser generados por láser de baja energía no caros, que son adecuados para personal no médico. Puede usarse una unidad difusora o divergente de múltiples componentes. La unidad de láser es mucho más segura que una unidad de láser tradicional.

Un escáner, tal como el fabricado por Assa de Dinamarca o por ESC, puede ser usado para desplazar un rayo colimado reflejado desde una abertura a otra formada dentro de la unidad difusora o divergente. El índice de exploración es variable, y el tiempo que tarda en cada situación oscila de 20-300 ms.

Ejemplo 8

Unidades de láser de alto riesgo, tales como Nd:YAG que con una longitud de onda de 1,32 micras y fabricadas por Cooltouch con una duración de impulso de hasta 40 ms, un láser de tinte con una longitud de onda de 585 nm y fabricado por N-Light/SLS/ICN, o un láser de Nd:Vidrio con una longitud de onda de 1,55 micras con una duración de impulso de 30 ms pueden usarse para rejuvenecimiento de piel sin ablación. Esta aplicación está dirigida al tratamiento de rosácea, lesiones pigmentadas leves, reducción de tamaños de poros en la piel facial y leve mejora de arrugas finas, sin afectar a la epidermis. La ventaja de estos láser para rejuvenecimiento de piel sin ablación está relacionada con la curva corta de aprendizaje y resultados más predecibles debido al pequeño número de parámetros de tratamiento asociado con la longitud de onda única. Empleando una unidad difusora, la unidad de láser resulta segura y puede ser manejado por personal no médico.

Una unidad de láser N-Light es manejada inicialmente a una densidad de energía de 2,5 J/cm^{2} para contracción de colágeno. La adición de una unidad difusora hace a la unidad láser tan segura como un IPL. La adición de una unidad difusora o divergente de múltiples componentes con un semiángulo de divergencia de 60 grados y un diámetro de salida de 5 mm da como resultado un nivel de radiancia de 0,79 J/cm^{2}/sr, que es igual al límite máximo aceptado.

Un rayo láser puede ser generado con una unidad de láser considerablemente menos cara, con un nivel de energía del orden de 0,5-3 J y una tasa o velocidad de repetición lenta tal como 1 pps, y generar un tamaño de punto que oscila de 2-4 mm. En el caso de eliminación de arrugas, el operador puede seguir la forma de la arruga con un pequeño tamaño de haz. Tal rayo láser no coherente con un tamaño de haz de 2-4 mm es particularmente adecuado para esteticistas. Usar una unidad difusora representada en la fig. 10b con un difusor de 10 grados y una guía de luz que tiene una longitud de 30 mm da como resultado una unidad de láser con una radiancia de aproximadamente 0,5 J/cm^{2}/sr.

Ejemplo 9

Una unidad de láser de Nd:YAG pulsatoria con una longitud de onda de 1064 nm y fabricada por ESC y con un nivel de energía de 0,5-60 J es adecuada para el tratamiento de lesiones vasculares. La duración del impulso oscila de 1-200 ms, dependiendo del tamaño de los vasos que han de ser coagulados (300 micras a 2 mm) y la profundidad de los mismos por debajo de la superficie de la piel. Una unidad de láser LICAF (Fluoruro de Litio y Calcio) a una longitud de onda de 940 nm puede también ser ventajosamente usada para esta aplicación, y su rayo láser asociado es absorbido mejor por la sangre que el láser de Nd:YAG o de Tinte. Un láser de Tinte a una longitud de onda de 585 nm y fabricado por Candela puede ser usado para tratar vasos situados a una profundidad baja por debajo de la superficie de la piel, tal como los observados en mancha de vino de Oporto

\hbox{(hemangioma superficial), telangectasia y venas de
araña.}

El diámetro del área tratada, o tamaño de punto, oscila de 1-10 mm, dependiendo del nivel de energía. Es usada una unidad difusora o divergente de múltiples componentes, debido a la densidad de energía relativamente elevada de más de 90 J/cm^{2} necesaria para el tratamiento de lesiones vasculares profundas. Puede integrarse un escáner con la unidad difusora.

Ejemplo 10

Las unidades de láser Q-Switch con una duración de impulso de 10-100 ms y con una densidad de energía de 0,2-10 J/cm^{2} son adecuadas para la eliminación de puntos pigmentados, principalmente en la cara y manos, así como para la eliminación de tatuajes. Pueden usarse para tal aplicación un láser de Rubí Q-switch como el fabricado por ESC o Spectrum, un láser de Alexandrita Q-Switch fabricado por Combio, y un láser de Nd:YAG Q-Switch.

El diámetro del área tratada, o tamaño de punto, oscila de 1-10 mm, dependiendo del nivel de energía. Es usada una unidad difusora que utiliza dos elementos transmisores de modo difuso, en que uno es fijo mientras el otro es desplazable axialmente de tal modo que ambos elementos están en contacto esencialmente entre sí en una posición activa, por ejemplo un espacio de aproximadamente 0,2 mm cuando un rayo láser es encendido. El espacio entre los dos elementos es aproximadamente de 15 cm cuando el láser no está encendido. El diámetro de la unidad difusora es de 6 mm. Cada elemento transmisor de modo difuso está hecho preferiblemente de vidrio, zafiro o polímero.

La adición de tal unidad difusora con un difusor desplazable axialmente a las unidades de láser antes mencionadas es instrumental en hacer que la eliminación de la lesión pigmentada y del tatuaje sea un procedimiento de riesgo considerablemente menor. La eliminación del tatuaje es conseguida solo por medio de un rayo láser, y no puede obtenerse con fuentes de luz de impulso intenso.

La eliminación de lesiones pigmentadas puede realizarse también con el uso de una unidad de láser de Erbio manejada a una longitud de onda de 3 micras. La mayoría de la pigmentación se origina desde la epidermis, y tal rayo láser penetra sólo unas pocas micras en la piel. Con el empleo de la unidad difusora, este procedimiento puede no tener que ser realizado necesariamente por especialistas médicos. Los esteticistas serán capaces de tratar un gran número de pacientes, particularmente ya que un láser de Erbio no es relativamente caro.

Otra aplicación del presente invento implica el campo de la odontología, y se refiere al tratamiento de lesiones pigmentadas encontradas en las encías. Los láser de Q-Switch así como los de Erbio pueden ser usados para esta aplicación.

Ejemplo 11

Un láser de CO_{2} puede ser usado para la eliminación de arrugas. En los dispositivos de la técnica anterior, tal láser es usado de dos maneras con el fin de eliminar arrugas: por ablación de una delgada capa de tejido a una densidad de energía mayor de 5 J/cm^{2} con un láser de Coherent Ultrapulse, ESC Silktocuh, o de CO_{2} de Nidek y escáner durante menos de 1 ms; o por calentamiento sin ablación de colágeno en la piel para densidades de energía menores, tal como a 3 W, que pueden ser conseguidos por el funcionamiento de un láser derma-K de ESC que trabaja de manera continua durante 50 ms sobre un punto que tiene un diámetro de 3 mm.

Con la puesta en práctica del presente invento en el que una unidad difusora o divergente de múltiples componentes es unida a un láser de CO_{2}, puede ser generado un rayo láser con una longitud de onda de 10,6 micras. En oposición a otras fuentes lejos de los infrarrojos cuyo ancho de banda termal y espectralmente amplio implica menos control de penetración profunda, la interacción de un rayo láser con el tejido de acuerdo con el presente invento es muy controlable y su duración puede ser muy corta.

Las unidades difusoras y divergentes están hechas preferiblemente de un lentilla que es transparente a un rayo láser de CO_{2} tal como ZnSe o NaCl. El diámetro de la unidad difusora oscila de 1-10 mm. El ángulo divergente de es mayor que el valor mínimo aceptable de modo que produzca un nivel de radiancia en el rayo de salida que es esencialmente seguro para los ojos.

Durante la ablación, un elemento transmisor transparente de la unidad difusora es separado del tejido que ha de ser tratado por un espaciador delgado que tiene un espesor de aproximadamente 1 mm para permitir la evacuación de vapores o humo producidos durante el proceso de vaporización.

De manera similar una unidad de láser de Erbio que funciona a una densidad de energía por encima de 2 J/cm^{2} y que genera un rayo láser mayor de 3 micras puede ser usado para la eliminación de arrugas. La ablación es más somera que la alcanzada con un láser de CO_{2} y la aplicación de una unidad de láser de Erbio puede extenderse al tatuaje o a la eliminación de maquillaje permanente.

Ejemplo 12

Una unidad de láser de Nd:YAG o de oyher puede usarse para el tratamiento de herpes. Un láser de diodo con absorción selectiva de verde Cyanino u otros materiales por lesiones de grasa puede usarse para el tratamiento del acné. Ambos láser pueden ser usados para el tratamiento de hemorroides y para lesiones podológicas en los pies.

Ejemplo 13

Una unidad de láser de tinte que funciona a una longitud de onda de aproximadamente 630 nm o 585 nm, o a otras longitudes de onda que son absorbidas por porferinas naturales presentes en bacterias de acné P, tal como los producidos por Cynachore o SLS, así como una unidad de láser que funciona a 1,45 micras como la producida por Candella, pueden tratar lesiones de acné. La adición de una unidad difusora o divergente a la unidad de láser puede mejorar considerablemente la seguridad para los ojos y simplificar el uso de la unidad de láser para tales tratamientos por enfermeras y personal no médico.

Ejemplo 14

Unidades de láser de CO_{2}, de diodo y de Nd:YAG que funcionan a una potencia media de aproximadamente 1-10 W son usadas frecuentemente por médicos para tratar el dolor. La adición de una unidad difusora puede permitir el uso de un dispositivo muy seguro para ese procedimiento en clínicas de tratamiento del dolor por personal no médico. Cada unidad de láser puede generar varios conjuntos de impulsos que tienen lugar de manera repetitiva, durante un período de aproximadamente 3 segundos. El sistema de entrega del rayo láser puede ser un brazo articulado o una fibra óptica.

Ejemplo 15

Una unidad de láser de diodo fabricada por Candella (Estados Unidos de Norteamérica) que genera un rayo láser con una densidad de energía de 10 J/cm^{2}, una longitud de onda de 1445 nm, una duración de impulso de 100 ms y un tamaño de punto de 3 mm es adecuada para el foto rejuvenecimiento sin ablación.

Una unidad divergente con una única lente convergente focaliza el rayo a una zona focal de 1,5 mm próxima al extremo distal de la unidad divergente y produce una divergencia de semiángulo de 45 grados. La unidad divergente está provista de una pantalla situada a 10 mm de distancia con respecto al punto focal, con lo que la densidad de energía es reducida a un nivel de seguridad para los ojos de 0,2 J/cm^{2} y un tamaño de punto es de 23 mm.

Ejemplo 16

Es ventajoso usar una unidad de láser segura para los ojos para soldadura. El empleo de una unidad difusora es un modo excelente de reducir los riesgos asociados con la soldadura por láser.

Cuando se sueldan partes transparentes delgadas, tales como las hechas de plástico, por ejemplo con una unidad de láser de diodo, es a menudo ventajoso emplear un escáner de gran superficie o un rayo de gran diámetro que irradiará una gran área y activará selectivamente todos los objetivos con cromóforos apropiados (por calor). Tal escáner está en contraste con un escáner que está específicamente dirigido a las posiciones geométricas en las que los materiales de soldadura están presentes. El tiempo de demora del rayo láser de soldadura en los objetivos depende del tamaño del elemento de soldadura y de la profundidad del material que ha de ser fundido. El tiempo de demora depende también del tamaño de un objetivo tratado en fototermólisis. Como un ejemplo, soldar una tira que tiene un espesor de 50 micras a un sustrato necesita un tiempo de demora de aproximadamente 1 ms, mientras una tira que tiene un espesor de 200 micras requiere un tiempo de demora de 16 ms. El tiempo de demora es proporcional al cuadrado del espesor. Algunos cromóforos de soldadura son transparentes en la parte visible del espectro, pero exhiben una fuerte absorción en la parte próxima al infrarrojo del espectro.

Ejemplo 17

Otra aplicación industrial para el presente invento está asociada con microestructuras que han de ser evaporadas. Las manchas de pintura o tinta pueden ser evaporadas selectivamente de superficies tales como ropa, papel y otros materiales que necesitan limpiarse por el uso de distintos láser pulsatorios. Un ejemplo de esta aplicación está relacionado con la restauración de antigüedades valoradas. Otro ejemplo es la vaporización selectiva de conductores metálicos que están revestidos de materiales tales como cristal, cerámica o plásticos. La vaporización de conductores metálicos puede ser conseguida con un láser pulsatorio, que está separado generalmente por una corta distancia de un objetivo y cuyo rayo tiene una duración del orden de 10 nanosegundos a 10 milisegundos. Los láser pulsatorios de Nd:YAG son los láser industriales con ablación más corrientemente usados, aunque otros láser se usan también. Los láser pulsatorios industriales de Nd:YAG pueden alcanzar un nivel de energía de 20 J concentrados en un punto de 1 mm, equivalente a una densidad de energía de 2000 J/cm^{2}. La adición de una unidad difusora a un láser industrial aumenta considerablemente la seguridad del dispositivo de ablación.

Las unidades de láser pulsatorias de Nd:YAG son también adecuadas para mejorar la apariencia externa de estructuras mayores, tales como la limpieza de edificios, piedras, esculturas antiguas y alfarería. Las unidades de láser en uso hoy son extremadamente potentes, teniendo un nivel de energía que trabaja de manera continua de hasta 1 Kw., y son por lo tanto extremadamente peligrosos. La adición de una unidad difusora mejora considerablemente la seguridad de estas unidades de láser.

Una unidad difusora, cuando es añadida a una unidad de láser Excimer, es adecuada para fotolitografía, o para otras aplicaciones que usan una unidad de láser Excimer para una corta distancia al objetivo.

Con la adición de una unidad difusora o divergente de múltiples componentes, todas estas aplicaciones resultan mucho más seguras para un usuario.

Mientras algunas realizaciones del invento han sido descritas a modo de ilustración, será evidente que el invento puede ser llevado a la práctica con muchas modificaciones, variaciones y adaptaciones, y con el uso de numerosas soluciones equivalentes o alternativas que están dentro del marco de expertos en la técnica, sin exceder del objeto de las reivindicaciones.

Claims

1. Un sistema para tratamiento con luz monocromática, que comprende: a) una fuente (10) de luz de tratamiento para emitir luz monocromática pulsatoria; b) un tubo de guiado (8, 12) para dirigir dicha luz a un objetivo (32); y c) una unidad difusora (15) para transmitir dicha luz a través de un extremo distal (17) de dicha unidad a dicho objetivo; en el que la unidad difusora (15) puede ser unida al tubo de guiado de tal modo que dicho extremo distal puede ser posicionado en una situación predeterminada (25) sustancialmente en contacto con una superficie exterior del objetivo (32), incluyendo dicha unidad difusora al menos un elemento (13) transmisor de modo difuso que es transparente a dicha luz, caracterizado porque la unidad difusora (15) tiene un extremo distal sustancialmente plano y comprende una superficie difusora que está dispuesta internamente a dicha unidad difusora, en el que la densidad de energía de la luz (14) que sale de dicho extremo distal en dicha situación oscila desde 0,1 a 200 J/cm^{2} por impulso, en el que la duración del impulso de dicha luz monocromática oscila desde 1 ns a 1500 ms, en el que la radiancia de la luz que sale de dicho extremo distal es un nivel seguro para los ojos menor de 10*k1*(t^1/3) J/cm^{2}/sr por impulso, donde t es la duración del impulso de dicha luz en segundos, k1=1 para una longitud de onda que oscila desde 400 a 700 nm, k1=1,25 para una longitud de onda de aproximadamente 750 nm, k1=1,6 para una longitud de onda de aproximadamente 810 nm, k1 = 3 para una longitud de onda de aproximadamente 940 nm, y k1=5 para una longitud de onda que oscila desde 1060 a 1400 nm.

2. El sistemas según la reivindicación 1ª, en el que el tubo de guiado es una guía de luz (7c) que comprende la fuente de luz monocromática (11).

3. El sistema según la reivindicación 1ª, que comprende además medios de entrega de luz para entregar la luz al tubo de guiado (8) siendo seleccionados dichos medios de entrega de luz del grupo de un brazo articulado (7a), una fibra óptica (7b), un reflector cónico (7c), una lente (9), una guía de luz (200), una disposición de microlentes (57), un extendedor de haz angular (702, 705), un espejo convexo (702), un espejo cóncavo (705), uno o más reflectores que pueden ser posicionados de nuevo (65) y una combinación de los mismos.

4. El sistema según la reivindicación 1ª, 2ª o 3ª, en el que el elemento transmisor de modo difuso tiene una cara proximal y una cara distal, siendo la cara proximal una superficie difusora.

5. El sistema según la reivindicación 1ª, 2ª o 3ª, en el que la situación (25) en la que está posicionado el extremo distal (17) está espaciada del objetivo (32) por una distancia menor de una décima parte del diámetro de un rayo de luz (14) que sale del extremo distal.

6. El sistema según la dedicación 1ª, 2ª o 3ª, en el que la situación (25) en la que está posicionado el extremo distal (17) está espaciada del objetivo (32) en una distancia correspondientes a menos del 50% del diámetro de un rayo de luz (14) que sale del extremos distal.

7. El sistema según la reivindicación 1ª, 2ª o 3ª, en el que la luz monocromática (4) es seleccionada del grupo de rayo láser colimado, rayo láser convergente, múltiples rayos láser concentrados, rayo láser guiado por fibra, luz pulsatoria intensa coherente y no coherente, y diodos emisores de luz.

8. El sistema según la reivindicación 1ª, 2ª o 3ª en el que la fuente de luz monocromática (10) es seleccionada del grupo de unidades de láser de Diodo pulsatorio que funcionan a una longitud de onda de aproximadamente 300 a 1600 nm; de Tinte pulsatorio, de Alexandrita pulsatoria, de Rubí pulsatorio, y de Nd:YAG pulsatorio que funcionan a una longitud de onda de aproximadamente 1064 o 1320 nm; de KTP pulsatorio, de EXCIMER pulsatorio, de Tinte, y de Nd:YAG que funcionan a una longitud de aproximadamente 1440 nm; de Nd:YAG, de doble frecuencia, de Rubí, de Alexandrita, de Diodo incluyendo diodos que funcionan a una longitud de onda de 810 a 830 nm, aproximadamente 940 nm, y aproximadamente 1450 nm; de apilamiento de diodos, de LICAF pulsatorio, de Er-vidrio pulsatorio, de Er:YAG pulsatorio, de Er-YSGG pulsatorio, de CO_{2}, de CO_{2} isotópico, y de Holmio
pulsatorio.

9. El sistema según la reivindicación 1ª, 2ª o 3ª, en el que la fuente de luz monocromática (10) es un diodo emisor de luz pulsatorio no coherente.

10. El sistema según la reivindicación 1ª, 2ª o 3ª, en el que la luz monocromática (4) tiene una longitud de onda que oscila desde 300 a 1600 nm.

11. El sistema según la reivindicación 1ª, 2ª o 3ª, en el que el extremo distal (17) tiene un diámetro que oscila desde 1 a 40 mm.

12. El sistema según la reivindicación 1ª, 2ª o 3ª, en el que el material de cada elemento (13) transmisor de modo difuso es seleccionado del grupo de sílice, vidrio, zafiro, diamante, polímero no absorbente, polímero difusor de luz, policarbonato, acrílico, fibras empaquetadas de modo denso, NaCl, CaF_{2}, vidrio, ZnSe y BaF_{2}.

13. El sistema según la reivindicación 1ª, 2ª, 3ª, en el que la unidad difusora (15) está además provista de un elemento (17) transmisor transparente distal a un elemento (13) transmisor de modo difuso, siendo el elemento transmisor de modo difuso y el elementos transmisor transparente respectivamente paralelo y perpendicular al eje longitudinal de la unidad difusora.

14. El sistemas según la reivindicación 13ª, en el que el elemento (17) transmisor transparente está hecho de un material seleccionado del grupo de vidrio, zafiro, polímero transparente incluyendo policarbonato y acrílico, BaF_{2}, NaCl y ZnF_{2}.

15. El sistema según la reivindicación 13ª, en el que la distancia entre la cara proximal del elemento (13) trasmisor de modo difuso y del elemento (17) trasmisor transparente es menor de 2 mm.

16. El sistema según la reivindicación 1ª, 2ª o 3ª, en el que cada elemento (13) trasmisor de modo difuso está provisto de una pluralidad de irregularidades que están distribuidas aleatoriamente alrededor del mismo.

17. El sistema según la reivindicación 1ª, 2ª o 3ª, el que el elemento (13) trasmisor de modo difuso está formado por un diseño de difracción o por una disposición de delgadas fibras distribuidas aleatoriamente.

18. El sistema según la reivindicación 1ª, 2ª o 3ª, en el que en la unidad difusora (15) comprende un difusor holográfico (220, 221).

19. El sistema según la reivindicación 1ª, 2ª o 3ª, en el que la unidad difusora (15) comprende además un elemento óptico reflector y/o refractor (785).

20. El sistemas según la reivindicación 1ª, 2ª o 3ª, en el que la unidad difusora (200) comprende además al menos una guía de luz (202).

21. El sistemas según la reivindicación 20ª, en el que la guía de luz (202) está hecha de un material seleccionado del grupo de vidrio macizo, zafiro, plástico y material dieléctrico líquido.

22. El sistema según la reivindicación 1ª, 2ª o 3ª, en el que la guía de luz (202) es hueca.

23. El aparato que comprende el sistema según se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1ª a 22ª, que comprende además un escáner.

24. El aparato que comprende el sistema según se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1ª a 22ª, que comprende además medios para enfriar la piel (71, 76).

25. El aparato según la reivindicación 24ª, que comprende además medios para ajustar la temperatura de la piel en unión con los medios de refrigeración de la piel.

26. El aparato que comprende el sistema según se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1ª a 22ª, que comprende además medios (800) para medir la radiancia de la luz (810) que sale del extremo distal.

27. El aparato según la reivindicación 26ª, que comprende además circuitos de control en comunicación con los medios (800) de medición de radiancia, para generar una alarma o desactivar la fuente de luz, como resultado de un percance, si la radiancia de luz que sale del extremo distal es mayor que un valor seguro predeterminado.

28. El aparato que comprende el sistema según se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1ª a 22ª, que comprende además medios para ajustar la densidad de energía de luz que sale del extremo distal.

29. El aparato que comprende el sistema según se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1ª a 22ª, que comprende además al menos un componente seleccionado del grupo de medios (76) para enfriar el elemento (74) transmisor de modo difuso, medios para controlar la duración del impulso de acuerdo con el tamaño y profundidad del objetivo o de un vaso sanguíneo situado por debajo de la superficie de la piel de un paciente, medios para posicionar el extremos distal (17) en una situación predeterminada (25) sustancialmente en contacto con el objetivo (32), y medios para volver a posicionar cualquiera de los componentes antes mencionados desde la proximidad de un primer objetivo a la proximidad de un segundo objetivo.

30. Un método no quirúrgico para soldar con láser que comprende: a) proporcionar un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1ª a 22ª o un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 23ª, 24ª, y 26ª a 29ª; b) unir la unidad difusora (15) al tubo de guiado (8, 12); c) aplicar material de soldadura al objetivo; d) posicionar el extremo distal de la unidad difusora en una situación predeterminada sustancialmente en contacto con dicho objetivo; e) ajustar la densidad de energía y duración del impulso de la luz monocromática que sale del extremo distal (14) de acuerdo con propiedades de un elemento que ha de ser soldado incluyendo sus propiedades espectral, tamaño y profundidad desde la superficie superior; y f) encender la fuente de luz (10) durante un período de tiempo suficiente para permitir que dicho elemento sea soldado.

31. Un método para el tratamiento superficial de materiales, que comprende: a) proporcionar un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1ª a 22ª o un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 23ª, 24ª, y 26ª a 29ª; b) unir la unidad difusora (15) al tubo de guiado (8); c) posicionar el extremo distal (17) de la unidad difusora en una situación predeterminada sustancialmente en contacto con el objetivo seleccionado del grupo de manchas de pintura o tinta, un revestimiento metálico, edificios, piedras, esculturas antiguas y cerámica; y d) encender la fuente de luz (10) durante un período de tiempo suficiente para permitir que dicho objeto sea cortado.

32. El método según la reivindicación 30ª a 31ª, en el que la densidad de energía de la luz monocromática es de aproximadamente 200 J/cm^{2}.