DISPOSITIVO LÁSER PORTÁTIL.

Dispositivo (10) láser portátil que comprende:

una carcasa (12) formada con un espacio interior sustancialmente hueco;



un emisor láser (11) dentro de dicho espacio interior, teniendo dicho emisor láser (11) al menos una lámpara de excitación (20) y una barra de láser (18) espaciadas entre sí;

una fuente (30) que genera una corriente de refrigerante gaseoso dentro del espacio interior;

una disposición de enfriamiento por líquido que rodea al menos parcialmente dicha barra de láser (18), estando dicha disposición de enfriamiento por líquido dentro de dicha corriente de refrigerante gaseoso para la eliminación de calor de la misma, caracterizado porque

la disposición de enfriamiento por líquido comprende un alojamiento (32) que tiene una abertura alargada que pasa a través de la misma, estando dicha abertura alargada adaptada para recibir al menos dicha barra de láser (18) en el interior de la misma, y una cámara de acumulación intermedia (42) dispuesta dentro de dicha carcasa (12) y en comunicación con dicho alojamiento (32).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2002/023654.

Solicitante: INNOTECH USA, INC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2975 WESTCHESTER AVENUE PURCHASE, NY 10577 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: GRUZDEV, VALENTIN, A., EFREMKIN, PAVEL, V.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 25 de Julio de 2002.

Clasificación PCT:

  • A61N5/06 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE.A61N ELECTROTERAPIA; MAGNETOTERAPIA; RADIOTERAPIA; TERAPIA POR ULTRASONIDOS (medida de corrientes bioeléctricas A61B; instrumentos quirúrgicos, dispositivos o métodos para transferir formas no mecánicas de energía hacia o desde el cuerpo A61B 18/00; aparatos de anestesia en general A61M; lámparas incandescentes H01K; radiadores de infrarrojos utilizados como calefactores H05B). › A61N 5/00 Radioterapia (dispositivos o aparatos aplicables a la vez a la terapia y al diagnóstico A61B 6/00; aplicación de material radiactivo al cuerpo A61M 36/00). › utilizando radiación luminosa (A61N 5/01 tiene prioridad).
  • H01S3/04 ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01S DISPOSITIVOS QUE UTILIZAN EL PROCESO DE AMPLIFICACION DE LUZ MEDIANTE EMISION ESTIMULADA DE RADIACIÓN [LASER] PARA AMPLIFICAR O GENERAR LUZ; DISPOSITIVOS QUE UTILIZAN EMISION ESTIMULADA DE RADIACION ELECTROMAGNETICA EN RANGOS DE ONDA DISTINTOS DEL ÓPTICO.H01S 3/00 Láseres, es decir, dispositivos que utilizan la emisión estimulada de la radiación electromagnética en el rango de infrarrojos, visible o ultravioleta (láseres de semiconductores H01S 5/00). › Disposiciones para el control térmico.

Clasificación antigua:

  • A61B17/36
  • A61N5/06 A61N 5/00 […] › utilizando radiación luminosa (A61N 5/01 tiene prioridad).
  • H01S3/04 H01S 3/00 […] › Disposiciones para el control térmico.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2372690_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

La invención se refiere, en general, a dispositivos láser portátiles basados en una tecnología láser de estado sólido, y se refiere en particular a dispositivos láser portátiles con refrigeración directa de un conjunto de barras láser. Explicación de antecedentes y de la técnica anterior La radiación láser generada por los láseres de estado sólido se usa de manera generalizada en la industria y en la medicina. Como se ilustra en la figura 1, un conjunto típico de emisión de láser consiste en una barra de láser 6, una lámpara de excitación 3, un reflector 8, un par de espejos resonantes 5, 6 y una disposición de enfriamiento 7, 9. . La longitud de onda de una radiación láser se determina por el tipo de una barra láser. La duración del impulso láser y su energía se establecen principalmente mediante la fuente de alimentación asociada al dispositivo láser. Entre los láseres comúnmente más usados en el campo médico se encuentran los láseres de estado sólido que utilizan cristales de granate de itrio y aluminio dopado con iones de neodimio, erbio, holmio, y también láser de rubí sobre la base de esmeril dopado con átomos de cromo. La portabilidad es un aspecto importante para el uso efectivo de los dispositivos láser médicos. En este sentido, los dispositivos láser en miniatura capaces de adaptarse a la mano de un operador son de gran interés para los profesionales médicos. Entre los principales elementos de tales dispositivos láser portátiles se encuentran: Una disposición de enfriamiento y un sistema de puntería y enfoque de un haz láser. Una fuente de alimentación de un dispositivo láser de este tipo se puede posicionar bien en el interior o en el exterior de la carcasa. En los dispositivos láser portátiles se ha de prestar especial atención a minimizar sus dimensiones y su peso. Las lámparas de excitación, que se usan principalmente en láseres pulsados de espado sólido, emiten radiación óptica que se encuentra dentro del intervalo de 0,2 y 0,7 micrómetros. Este intervalo es sustancialmente superior a una banda de absorción de la barra de láser. Por lo tanto, una parte considerable de la radiación óptica de las lámparas de excitación que pasa a través de la barra de láser se desperdicia convirtiéndose en una energía térmica inútil. En consecuencia, cuando la lámpara de excitación pulsa constantemente su radiación en la dirección de la barra de láser para generar un haz láser de salida requerido, la temperatura de la barra de láser aumenta, disminuyendo su eficiencia. Por ejemplo, cuando la temperatura del la barra de láser de erbio aumenta hasta 70ºC, la radiación láser es casi nula. Esto hace que una disposición de enfriamiento eficiente sea un componente muy importante para el funcionamiento estable y eficiente de los conjuntos de barra de láser de estado sólido. En la resolución de estos problemas, un factor importante es que se debe disipar una energía térmica pulsada extensiva de una superficie muy pequeña de la barra de láser. De este modo, el desarrollo de disposiciones de enfriamiento efectivas en miniatura adaptadas a la eliminación de energía térmica de los conjuntos de barras de láser se considera un problema clave en el desarrollo de dispositivos láser portátiles. Actualmente, existen dos procedimientos básicos usados para facilitar la disipación térmica de los conjuntos de barras de láser. El primer procedimiento se basa en el uso de un medio de enfriamiento gaseoso, mientras que según el segundo procedimiento, se usa un medio de enfriamiento líquido. La absorción mínima de la radiación óptica de la lámpara de excitación y las dimensiones y el peso relativamente reducidos del sistema de enfriamiento se encuentran entre las importantes ventajas del primer procedimiento. El enfriamiento por líquido del segundo procedimiento proporciona una eficiencia de transferencia térmica considerablemente superior (en comparación con el enfriamiento gaseoso) de la barra de láser al refrigerante. Asimismo, el uso de los refrigerantes líquidos no proporciona la estabilidad a largo plazo del soporte óptico, y a menudo conduce a la contaminación de las superficies ópticas de la barra de láser, la lámpara de excitación y el reflector. Además, las disposiciones de enfriamiento por líquido actualmente disponibles aumentan sustancialmente el peso y las dimensiones de los respectivos dispositivos láser. Es conocido que la cantidad de calor que se ha eliminar de una barra de láser o cristal depende de los siguientes factores: la dimensión de la superficie de enfriamiento; la diferencia entre la temperatura de la barra de láser y la temperatura del agente refrigerante, así como la velocidad dela agente refrigerante en la proximidad de la superficie de la barra de láser. Cuando e utiliza el enfriamiento por líquido, el coeficiente de transferencia térmica es mucho más elevado que el del enfriamiento por gas. Está es la razón por la cual en los dispositivos de láser pulsado, se usa muy raramente enfriamiento por gas. Sin embargo, el uso de la refrigeración por líquido para enfriar las barras de láser y las lámparas de excitación aumenta las dimensiones del emisor de láser, generando así mismo muchos otros problemas asociados a la refrigeración por líquido discutida anteriormente. Asimismo se conocen disposiciones de enfriamiento para dispositivos láser que combinan el uso de los principios de enfriamiento por gas y por líquido. Una disposición de este tipo se divulga en la patente de los Estados Unidos 5.481.556. Según esta divulgación, la carcasa exterior de la cavidad del láser que contiene una lámpara de excitación 2 E02773161 25-11-2011   una barra de láser y un reflector son enfriados por un líquido que circula dentro de un circuito cerrado que rodea la cavidad del láser. El refrigerante líquido y la cavidad del láser se enfrían mediante un flujo de aire generado por un ventilador situado dentro del alojamiento. Uno de los principales inconvenientes de esta disposición es que la eliminación de calor de la barra de láser se lleva a cabo de manera indirecta a través del enfriamiento del exterior de toda la cavidad del láser. Este enfoque reduce sustancialmente la eficiencia del proceso de enfriamiento de los conjuntos láser. Sumario de la invención En un sentido amplio de la invención se proporciona un dispositivo láser portátil según la reivindicación 1. Breve descripción de los dibujos Otras ventajas y características de la invención se describen con referencia a realizaciones ejemplares, que se destinan a explicar y no a limitar la invención, y se ilustran en los dibujos en los cuales: La figura 1 es un diagrama esquemático de un emisor láser según la técnica anterior. La figura 2 es una vista parcial en sección transversal de una realización de la invención que utiliza agentes refrigerantes gaseosos y líquidos; La figura 3 es una vista parcial en sección transversal que muestra el interior de un dispositivo láser portátil según otra realización de la invención; La figura 4 es una vista parcial en sección transversal que muestra el interior de un dispositivo láser portátil según otra realización de la invención; La figura 5 es una vista parcial en sección transversal que muestra el interior de un dispositivo láser portátil según otra realización de la invención; La figura 6 es una vista parcial en sección transversal que muestra el interior de un dispositivo láser portátil según otra realización de la invención; La figura 7 ilustra un diseño alternativo del conjunto de barras de láser; La figura 8 muestra el conjunto que tiene una barra de láser de forma cónica; y La figura 9 ilustra una realización de la invención con un emisor de láser pulsado que utiliza una lámpara adicional que proporciona una irradiación óptica visible continua. Descripción de la realización preferida Con referencia ahora a la figura 2, que ilustra una realización de un dispositivo 10 láser portátil que tiene un emisor láser 11 dispuesto en un a carcasa 12 alargada sustancialmente hueca que se extiende longitudinalmente entre los extremos delantero 14 y trasero 16 de la misma. La carcasa está constituida por paredes exteriores 15 e interiores 17 que definen un espacio de amortiguación 48 entre las mismas. En lo sucesivo en esta solicitud se volverá a esta estructura. En el interior de la carcasa de la barra de láser 18 se dispone de sustancialmente centrada respecto de una lámpara de excitación 20 que está separada de la misma. Se posiciona un espejo 22 resonante totalmente reflectante o trasero en un extremo trasero de la barra de láser y en un eje óptico de la misma. Se sitúa un espejo 24 resonante de salida o delantero enfrente de la barra de láser en un eje óptico de la misma. Se aloja una disposición formadora de haz láser... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

una carcasa (12) formada con un espacio interior sustancialmente hueco; un emisor láser (11) dentro de dicho espacio interior, teniendo dicho emisor láser (11) al menos una lámpara de excitación (20) y una barra de láser (18) espaciadas entre sí; una fuente (30) que genera una corriente de refrigerante gaseoso dentro del espacio interior; una disposición de enfriamiento por líquido que rodea al menos parcialmente dicha barra de láser (18), estando dicha disposición de enfriamiento por líquido dentro de dicha corriente de refrigerante gaseoso para la eliminación de calor de la misma, caracterizado porque la disposición de enfriamiento por líquido comprende un alojamiento (32) que tiene una abertura alargada que pasa a través de la misma, estando dicha abertura alargada adaptada para recibir al menos dicha barra de láser (18) en el interior de la misma, y una cámara de acumulación intermedia (42) dispuesta dentro de dicha carcasa (12) y en comunicación con dicho alojamiento (32). 2.- Dispositivo láser portátil según la reivindicación 1, que comprende, además, al menos un elemento de conexión (44) que proporciona comunicación entre dicho alojamiento (32) y dicha cámara de acumulación intermedia (42). 3.- Dispositivo láser portátil según la reivindicación 2, en el cual dicho al menos un elemento de conexión comprende elementos de conexión de entrada (44) y salida (46) para la comunicación entre dicho alojamiento (32) y dicha cámara de acumulación intermedia (42). 4.- Dispositivo láser portátil según la reivindicación 3, en el cual una disposición de bombeo (43) se asocia a dicho elemento de conexión de entrada (44), para de este modo permitir la circulación de un refrigerante líquido entre dicho alojamiento (32) y dicha cámara de acumulación intermedia (42). 5.- Dispositivo láser portátil según la reivindicación 4, que comprende además, un espacio de amortiguación (48) constituido entre las paredes exterior (15) e interior (17) de la carcasa (12), dicho espacio de amortiguación comunica con dicha cámara de acumulación intermedia (42). 6.- Dispositivo láser portátil según la reivindicación 5, en el cual dicho refrigerante líquido es capaz de circular entre dicho alojamiento (32), dicha cámara de acumulación intermedia (42) y dicho espacio de amortiguación (48). 7.- Dispositivo láser portátil según la reivindicación 6, en el cual el exterior de dicho alojamiento (32) y la cámara de acumulación intermedia (42) se sitúan dentro de dicha corriente de refrigerante gaseosa, para de este modo facilitar la eliminación de calor del refrigerante líquido contenido en su interior. 8.- Dispositivo láser portátil según la reivindicación 7, en el cual dicha pared interna (17) de la carcasa (12) se expone a dicha corriente de refrigerante gaseoso para de este modo facilitar la eliminación de calor del refrigerante líquido situado dentro del espacio de amortiguación (48), y se dispone un elemento de refrigeración auxiliar (58) que tiene un contacto térmico con la pared exterior de la cámara de acumulación intermedia (42). 9.- Dispositivo láser portátil según la reivindicación 5, en el cual se forman una pluralidad de aletas de enfriamiento (56) de un material conductor térmico y se extienden desde dicha pared interna (17) de la carcasa, dicha pluralidad de aletas de enfriamiento (56) se posicionan dentro de dicha corriente de refrigerante gaseoso para la eliminación de calor del refrigerante líquido situado dentro del espacio amortiguación (48). 10.- Dispositivo láser portátil según la reivindicación 9, en el cual dicha disposición de enfriamiento por líquido comprende, además, elementos de entrada (52) y de descarga (54) que proporcionan comunicación entre dicho espacio de amortiguación (48) y dicha cámara de acumulación intermedia. 11.- Dispositivo láser portátil según la reivindicación 1, en el cual dicha corriente de refrigerante gaseoso se forma mediante una zona de baja presión (325) constituida en un extremo de la carcasa. 9 E02773161 25-11-2011   E02773161 25-11-2011   11 E02773161 25-11-2011   12 E02773161 25-11-2011   13 E02773161 25-11-2011   14 E02773161 25-11-2011   E02773161 25-11-2011

 

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