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DE69331663T2

Laser perforator.

Abstract

The invention relates to   a laser perforator for perforating skin comprisinga) a lasing element which emits a pulsed beam, optionally selected from the group consisting of Er:YAG, pulsed CO<sub>2</sub>, Ho:YAG, Er:YAP, Er/Cr:YSGG, Ho:YSGG, Er:GGSG, Er:YLF, Tm:YAG, Ho:YAG, Ho/Nd:YAlO<sub>3</sub>, cobalt:MgF<sub>2</sub>, HF chemical, DF chemical, carbon monoxide, deep UV lasers, diode lasers, and frequency tripled Nd:YAG;b) a power source or ;c) a high voltage pulse-forming network linked to the power source;d) a means for exciting the lasing element , linked to the pulse-forming network ;e) a laser cavity ;f) a beam splitter [48] positioned to create multiple beams emanating simultaneously from the laser perforator, or optionally an acousto-optic modulator [52] outside the laser cavity , wherein the modulator consecutively deflects the beam at different angles to create different sites of perforation on the skin; andg) a focusing means which focuses each beam at a distance at least 10 mm from the lasing element and to at least one beam shaped as a closed conic section, wherein at the focal point of each beam one axis of the closed conic section is less than 1 millimeter.

DE69331663T2, drawing sheet 1
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46 claims: 46 independent, 0 dependent

  1. 1
    A laser perforating device for perforating skin comprising:1. Eine Laserperforationsvorrichtung zum Perforieren von Haut aufweisend: a) a laser element (20) emitting a pulsed beam selected from the following group: a) ein Laserelement (20), welches einen gepulsten Strahl emittiert, ausgewählt aus nachfolgender Gruppe: Er: YAG, pulsed CO 2, Ho: YAG, Er: YAP, Er / Cr: YSGG, Ho: YSGG, Er: GGSG, Er: YLF, Tm: YAG, Ho: YAG, Ho / Nd: YAlO 3, Co : MgF 2, HF chemical, DF chemical, carbon monoxide, deep UV laser and frequency tripled Nd: YAG;Er:YAG, gepulster CO&sub2;, Ho:YAG, Er:YAP, Er/Cr:YSGG, Ho:YSGG, Er:GGSG, Er:YLF, Tm:YAG, Ho:YAG, Ho/Nd:YAlO&sub3;, Co:MgF&sub2;, HF chemisch, DF chemisch, Kohlenmonoxid, tiefe UV-Laser und frequenzverdreifachter Nd:YAG;b) an energy source (10) or (12);b) eine Energiequelle (10) oder (12);c) a high voltage pulse forming network (16) connected to the power source;c) ein mit der Energiequelle verbundenes Hochspannungspulse formendes Netzwerk (16);d) a unit (22) for exciting the laser element (20) which is connected to the pulse-forming network (16);d) eine Einheit (22) zum Anregen des Laserelements (20), welches mit dem pulsformenden Netzwerk (16) verbunden ist;e) a laser cavity (18);e) eine Laserkavität (18);gekennzeichnet durch marked by f) a focusing unit (28) which focuses the beam of the laser element (20) at a distance of 10 mm to the laser element into at least one beam, which is formed as a closed-conical elliptical or slit-shaped portion, wherein at the focal point of each beam an axis of the closed-conical section is less than 1 mm. f) eine Fokussiereinheit (28), welche den Strahl des Laserelements (20) in einer Entfernung von 10 mm zum Laserelement in mindestens einen Strahl fokussiert, welcher als geschlossen-konischer ellipsenförmiger oder schlitzförmiger Abschnitt geformt ist, wobei am Fokuspunkt eines jeden Strahls eine Achse des geschlossen-konischen Abschnitts weniger als 1 mm beträgt.
  2. 2
    Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die Laserwellenlänge zwischen 2 um und 7 um und insbesondere zwischen 2,9 um und 3,0 um beträgt. Second Apparatus according to claim 1, wherein the laser wavelength is between 2 μm and 7 μm and in particular between 2.9 μm and 3.0 μm.
  3. 3
    Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die Fokussiereinheit (28) den Strahl von dem Element (20) in einem Abstand von mindestens 10 mm zu dem Laserelement fokussiert. Third Apparatus according to claim 1, wherein the focusing unit (28) focuses the beam from the element (20) at a distance of at least 10 mm to the laser element.
  4. 4
    Vorrichtung gemäß Anspruch 1, welche weiterhin aufweist einen Applikator (30), welcher entlang des Strahlweges zwischen der Laserkavität und dem zu perforierenden Gewebe angeordnet ist, so dass der Fokuspunkt des Strahls innerhalb oder an einem Ende des Applikators (30) liegt. 4th The device of claim 1, further comprising an applicator (30) disposed along the beam path between the laser cavity and the tissue to be perforated such that the focal point of the beam is within or at an end of the applicator (30).
  5. 5
    Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei welcher der Applikator geheizt wird. 5th Apparatus according to claim 4, wherein the applicator is heated.
  6. 6
    Vorrichtung gemäß Anspruch 5, bei welcher das Heizelement ein thermoelektrisches Heizelement ist. 6th Apparatus according to claim 5, wherein the heating element is a thermoelectric heating element.
  7. 7
    Vorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5 oder 6, welche aufweist einen Stromunterbrecher (14) zwischen dem Hochspannungspulse formenden Netzwerk (16) und der Energiequelle, wodurch der Laser bis zum Entfernen des Stromunterbrechers nicht entladbar ist. 7th Apparatus according to claim 4 or 5 or 6, comprising a circuit breaker (14) between the high voltage pulse forming network (16) and the power source, whereby the laser is not dischargeable until the circuit breaker is removed.
  8. 8
    Vorrichtung gemäß Anspruch 7, bei welcher der Stromunterbrecher optional ein federunterstützter Stromunterbrecher ist, welcher mittels Niederdrückens des Applikators aktiviert wird. 8th. Apparatus according to claim 7, wherein the circuit breaker is optionally a spring assisted circuit breaker which is activated by depressing the applicator.
  9. 9
    Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei welcher der Applikator (30) einen Strahlabsorber (38) aufweist. 9th Apparatus according to claim 4, wherein the applicator (30) comprises a jet absorber (38).
  10. 10
    Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei welcher der Applikator (30) einen Fingerabdruck-Zugangsanschluss (40) aufweist. 10th The device of claim 4, wherein the applicator (30) comprises a fingerprint access port (40).
  11. 11
    Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die Energiequelle ein Batteriestapel (12) ist. 11th Apparatus according to claim 1, wherein the energy source is a battery pack (12).
  12. 12
    Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher der Batteriestapel (12) wiederaufladbar ist. 12th Apparatus according to claim 1, wherein the battery pack (12) is rechargeable.
  13. 13
    Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die Einheit (22) zum Anregen des Lasermaterials (20) aus einer Blitzlampe und einem Diodenlaser ausgewählt wird. 13th Apparatus according to claim 1, wherein the unit (22) for exciting the laser material (20) is selected from a flashlamp and a diode laser.
  14. 14
    Vorrichtung gemäß Anspruch 13, bei welcher der Diodenlaser (42) vorhergehend zum Lasermaterial (20) ist, und bei welcher der Laserstrahl des Diodenlasers auf das Lasermaterial durch eine Kollimator-Linse (44) hindurch fokussiert wird. 14th The device of claim 13, wherein the diode laser (42) is preceding the laser material (20), and wherein the laser beam of the diode laser is focused on the laser material through a collimating lens (44).
  15. 15
    Vorrichtung gemäß Anspruch 1, welche weiterhin aufweist einen derartig angeordneten Strahlteiler (48), dass mehrere Strahlen simultan aus der Vorrichtung ausgestrahlt werden. 15th The device of claim 1, further comprising a beam splitter (48) arranged such that a plurality of beams are simultaneously emitted from the device.
  16. 16
    Vorrichtung gemäß Anspruch 15, bei welcher der Strahlteiler (48) aus einer Serie von teilweise versilberten Spiegeln, einer Serie von dichroitischen Spiegeln und einer Serie von strahlteilenden Prismen optional ausgewählt wird. 16th The apparatus of claim 15, wherein the beam splitter (48) is optionally selected from a series of partially silvered mirrors, a series of dichroic mirrors, and a series of beam splitting prisms.
  17. 17
    Vorrichtung gemäß Anspruch 1, welche weiterhin aufweist einen akustooptischen Modulator (52) außerhalb der Laserkavität (18), wobei der Modulator den Strahl nacheinander mit unterschiedlichen Winkeln ablenkt, um unterschiedliche Orte der Perforation der Haut zu erzeugen. 17th The device of claim 1, further comprising an acousto-optic modulator (52) external to the laser cavity (18), the modulator sequentially deflecting the beam at different angles to create different locations of perforation of the skin.
  18. 18
    Vorrichtung gemäß Anspruch 1, welche weiterhin aufweist einen zwischen Laserelement (20) und Gewebe angeordneten Behälter (68) zum Aufsammeln von mittels der Perforation des Gewebes gelöstem biologischem oder anderem Material, wobei der Behälter außer am dem Gewebe nächstgelegenen Ende abgeschlossen ist, und wobei der Behälter Körperflüssigkeit oder abgetragenes Gewebe aufsammelt. 18th The device of claim 1, further comprising a container (68) disposed between the laser element (20) and tissue for collecting biological or other material released by the perforation of the tissue, the container being closed except at the proximal end of the tissue, and wherein Container picks up body fluid or tissue.
  19. 19
    Vorrichtung gemäß Anspruch 18, bei welcher der Behälter (68) Vakuum aufweist. 19th Apparatus according to claim 18, wherein the container (68) comprises vacuum.
  20. 20
    Vorrichtung gemäß Anspruch 18, bei welcher der Behälter (68) weiterhin aufweist einen Stöpsel (70), welcher optional aus einem Material gefertigt ist, welches für Gasdurchfluss undurchlässig ist, welcher derart geformt ist, dass der Stöpsel mit den Konturen des Perforationsorts übereinstimmt, und welcher nächstliegend zu dem Perforationsort ist, wobei der Stöpsel optional ein Vakuum in dem Behälter aufrechterhält. 20th The apparatus of claim 18, wherein the container (68) further comprises a plug (70), which is optionally made of a material which is impermeable to gas flow, which is shaped such that the plug coincides with the contours of the perforation, and which is closest to the perforation location, the plug optionally maintaining a vacuum in the container.
  21. 21
    Vorrichtung gemäß Anspruch 20, bei welcher der Stöpsel (70) aus Kautschuk hergestellt ist. 21st The device of claim 20, wherein the plug (70) is made of rubber.
  22. 22
    Vorrichtung gemäß Anspruch 20, bei welcher der Stöpsel (70) ein Stöpselperforationszentrum (74) aufweist. 22nd The device of claim 20, wherein the plug (70) comprises a plug perforation center (74).
  23. 23
    Vorrichtung gemäß Anspruch 22, bei welcher das Stöpselperforationszentrum (74) aus Kautschuk mit einer Dicke im Bereich von ca. 100 ... 500 um hergestellt ist. 23rd The device of claim 22, wherein the plug perforation center (74) is made of rubber having a thickness in the range of about 100 ... 500 μm.
  24. 24
    Vorrichtung gemäß Anspruch 18, bei welcher der Behälter (68) einen Eingang (72), (76) oder (78) für den Laserstrahl aufweist. 24th Apparatus according to claim 18, wherein the container (68) has an input (72), (76) or (78) for the laser beam.
  25. 25
    Vorrichtung gemäß Anspruch 24, bei welcher der Eingang (72), (76) oder (78) für den Laserstrahl ein Fenster (72) ist, welches optional eine infrarotdurchlässiges Material aufweist und welches im Weg des Laserstahls angeordnet ist, wobei das Fenster für den Laserstrahl transparent ist, und wobei das Fenster optional aus einem Material hergestellt ist, welches aus der folgenden Gruppe wählbar ist:Quarz, Steinsalz, Germanium und Polyethylen. 25th Apparatus according to claim 24, wherein the input (72), (76) or (78) for the laser beam is a window (72) optionally having an infrared transmissive material disposed in the path of the laser beam, the window for the laser beam Laser beam is transparent, and wherein the window is optionally made of a material which is selected from the following group: quartz, rock salt, germanium and polyethylene.
  26. 26
    Vorrichtung gemäß Anspruch 24, bei welcher der Eingang für den Laserstrahl ein im Weg des Laserstrahls angeordnetes Loch (76) ist. 26th Apparatus according to claim 24, wherein the input for the laser beam is a hole (76) disposed in the path of the laser beam.
  27. 27
    Vorrichtung gemäß Anspruch 18, bei welcher der Behälter (68) mit einer Antigerinnungschemikalie beschichtet ist, welche optional aus Natriumheparin und Natriumcitrat gewählt wird. 27th The device of claim 18, wherein the container (68) is coated with an anticoagulant chemical, optionally selected from sodium heparin and sodium citrate.
  28. 28
    Vorrichtung gemäß Anspruch 18, bei welcher der Behälter (68) mit einem Konservierungsmittel beschichtet ist, welches optional aus Ethylendiamintetraessigsäure und Natriumbenzoat gewählt wird. 28th The device of claim 18, wherein the container (68) is coated with a preservative which is optionally selected from ethylenediaminetetraacetic acid and sodium benzoate.
  29. 29
    Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Fokussiereinheit (28) den Strahl von dem Laserelement in ein eine elliptische oder schlitzähnliche Form mit einer Breite zwischen 0,05 mm und 0,5 mm und einer Länge von kleiner oder gleich 2,5 mm fokussiert. 29th Apparatus according to any of the preceding claims, wherein the focusing unit (28) converts the beam from the laser element into an elliptical or slit-like shape having a width between 0.05 mm and 0.5 mm and a length of less than or equal to 2.5 mm focused.
  30. 30
    Vorrichtung gemäß Anspruch 29, bei welcher die Pulsenergie und die zeitliche Pulsbreite derartig sind, dass die Energiedichte zum Erzeugen eines Loches ausreicht, welches mindestens so tief wie die Keratinschicht und maximal so tief wie die Kapillarschicht der Haut einer Person ist. 30th The device of claim 29, wherein the pulse energy and temporal pulse width are such that the energy density is sufficient to create a hole that is at least as deep as the keratin layer and at most as deep as the capillary layer of a person's skin.
  31. 31
    Vorrichtung gemäß Anspruch 29, bei welcher die Pulsenergie und die zeitliche Pulsbreite derartig sind, dass die Energiedichte zum Erzeugen eines Loches ausreicht, welches mindestens so tief wie die Kapillarschicht der Haut einer Person ist. 31st The device of claim 29, wherein the pulse energy and temporal pulse width are such that the energy density is sufficient to create a hole that is at least as deep as the capillary layer of a person's skin.
  32. 32
    Vorrichtung gemäß Anspruch 29, bei welcher die Pulsenergie und die zeitliche Pulsbreite derartig sind, dass die Energiedichte zum Erzeugen eines Loches ausreicht, welches mindestens so tief wie die Keratinschicht aber nicht so tief wie die Kapillarschicht ist, und bei welcher eine Einheit zum simultanen Erzeugen von mehr als einem Loch vorgesehen ist. 32nd The device of claim 29, wherein the pulse energy and temporal pulse width are such that the energy density is sufficient to create a hole that is at least as deep as the keratin layer but not as deep as the capillary layer, and in which a unit for simultaneously generating more than one hole is provided.
  33. 33
    Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 30 bis 32, bei welcher die Pulsenergie 2,0 J beträgt, während die Strahlgröße am Fokuspunkt ca. 0,2 mm mal 1 mm beträgt, und die zeitliche Pulsbreite beträgt ca. 100 us, wodurch eine Energieflussrate von ca. 1·10&sup7;W/cm² erzeugt wird. 33rd Device according to one of claims 30 to 32, wherein the pulse energy is 2.0 J, while the beam size at the focal point is about 0.2 mm by 1 mm, and the temporal pulse width is about 100 μs, whereby an energy flow rate of approx 1 x 10 & sup7;W / cm² is generated.
  34. 34
    Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher der Laserstrahl eine Wellenlänge von 2,94 um hat. 34th Apparatus according to claim 1, wherein the laser beam has a wavelength of 2.94 μm.
  35. 35
    Vorrichtung gemäß Anspruch 31, bei welcher ein Blutsammelbehälter benachbart zum Perforationsort angeordnet ist und durch welchen der Laserstrahl hindurchläuft. 35th Apparatus according to claim 31, wherein a blood collection container is disposed adjacent to the perforation location and through which the laser beam passes.
  36. 36
    Vorrichtung gemäß Anspruch 32, bei welcher eine Einheit zum Auftragen eines Pharmazeutikums vorgesehen ist. 36th Apparatus according to claim 32, wherein a unit for applying a pharmaceutical is provided.
  37. 37
    Vorrichtung gemäß Anspruch 36, bei welcher die Einheit zum Auftragen eines Pharmazeutikums ein über der Perforation angeordnetes Pflaster ist. 37th The device of claim 36, wherein the pharmaceutical delivery unit is a patch disposed over the perforation.
  38. 38
    Vorrichtung gemäß Anspruch 29, bei welcher eine Achse des Lichtpunkts am Fokuspunkt ca. 0,2 mm misst und die andere Achse des Strahls ca. 1,0 mm misst. 38th Apparatus according to claim 29, wherein an axis of the light spot at the focal point measures about 0.2 mm and the other axis of the beam measures about 1.0 mm.
  39. 39
    Vorrichtung gemäß Anspruch 18, bei welcher die Behältereinheit (68) entfernbar ist. 39th Apparatus according to claim 18, wherein the container unit (68) is removable.
  40. 40
    Vorrichtung gemäß Anspruch 18, bei welcher die Behältereinheit (68) einen Hauptbehälter aufweist, welcher aufweist:40th Apparatus according to claim 18, wherein the container unit (68) comprises a main container which comprises: a) a collar against which the fabric is pressed;a) einen Kragen, gegen den das Gewebe gepresst wird;b) an at least partially transparent lens (72) through which the beam passes;and b) eine zumindest teilweise transparente Linse (72), durch welche des Strahl hindurchläuft;und c) a wall extending from the outer periphery of the lens to the collar and enclosing the space between the tissue and the lens. c) eine Wand, welche sich von dem äußeren Umfang der Linse zu dem Kragen erstreckt und den Raum zwischen dem Gewebe und der Linse einschließt.
  41. 41
    Vorrichtung gemäß Anspruch 40, bei welcher die Behältereinheit (68) weiterhin einen Sockel aufweist. 41st The apparatus of claim 40, wherein the container unit (68) further comprises a pedestal.
  42. 42
    Vorrichtung gemäß Anspruch 41, bei welcher der Sockel weiterhin eine Einheit zum Aktivieren der Laserperforationsvorrichtung aufweist. 42nd The device of claim 41, wherein the socket further comprises a unit for activating the laser perforation device.
  43. 43
    Vorrichtung gemäß Anspruch 41, bei welcher der Sockel weiterhin eine Einheit zum Auslösen eines Sicherheitsmechanismus auf der Laserperforationsvorrichtung aufweist. 43rd The device of claim 41, wherein the socket further comprises a safety mechanism triggering unit on the laser perforation device.
  44. 44
    Vorrichtung gemäß Anspruch 40, bei welcher die Behältereinheit (68) weiterhin ein Gefäß zum Aufsammeln von mittels der Perforation des Gewebes gelöstem flüssigem und/oder korpuskularem Material aufweist. 44th The apparatus of claim 40, wherein the container unit (68) further comprises a vessel for collecting liquid and / or particulate matter released by the perforation of the tissue.
  45. 45
    Vorrichtung gemäß Anspruch 44, bei welcher das Gefäß ein offenes Ende hat und das Gefäß weiterhin einen Stopfen (70) aufweist, welcher an dem offenen Ende des Gefäßes angebracht wird, um Schmutzstoffe aus dem Gefäß herauszuhalten. 45th The apparatus of claim 44, wherein the vessel has an open end and the vessel further comprises a plug (70) attached to the open end of the vessel to keep contaminants out of the vessel.
  46. 46
    Vorrichtung gemäß Anspruch 44, bei welcher das Gefäß entfernbar ist. 46th The device of claim 44, wherein the vessel is removable.
Independent claims46