Способ и устройство для калибровки источника света медицинского устройства - RU2755737C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к способу калибровки источника света медицинского устройства по п. 1 формулы и к соответствующему медицинскому устройству по п. 9 формулы.

В настоящее время из уровня техники известны разнообразные применения лазерных систем в медицинской сфере. Наряду с распространенными применениями, например, в хирургии или офтальмологии, излучение, генерируемое посредством лазерных систем, все больше используется при лечении рака, например, в рамках фотодинамической терапии (ФДТ). При этом используется светочувствительный медикамент, который в результате активирования светом определенной длины волны вследствие фотофизических процессов выделяет активные вещества, воздействующие на опухолевые клетки или бактерии. При этом для активирования соответствующих медикаментов необходим свет определенной длины волны и определенной интенсивности. Для этого можно применить как лазерное излучение, так и другое электромагнитное излучение, имеющее достаточно узкую спектральную полосу.

В целом различают два вида фотодинамической терапии - поверхностное лечение и инвазивное (в частности интерстициальное) лечение. Однако в обоих случаях используемое для лечения электромагнитное излучение, как правило, вводят в световодное волокно и выводят из волокна в месте лечения. При этом в зависимости от вида лечения используемые волокна отличаются в отношении своих излучающих свойств.

Как известно из уровня техники, чтобы гарантировать, что при лечении на подвергаемую лечению ткань действительно будет воздействовать свет требуемой интенсивности, перед лечением необходимо калибровать источник света. При этом обычно при калибровке путем сравнения определяют, соответствует ли общая мощность оптического излучения, выводимая из волокна, мощности, вводимой в волокно, в той степени, что в месте лечения обеспечивается необходимая мощность оптического излучения. Если это не так, мощность оптического излучения, вводимую в световодное волокно, можно настроить таким образом, чтобы выводимая мощность оптического излучения соответствовала медицинским требованиям. Однако, как правило, различия в отношении того, из какого типа волокна или, соответственно, каким способом выводится свет из волокна, не делают. Так, в зависимости от конструктивного исполнения волокна при одинаковой выводимой мощности оптического излучения из волокна может выводиться разная интенсивность излучения. Следовательно, в решениях уровня техники существует риск того, что, хотя мощность, в целом выводимая из волокна после калибровки, является корректной, из-за неправильно выбранного волокна интенсивность излучения будет слишком высокой или слишком низкой, так что лечение станет невозможным, или будет существовать риск травмирования пациента.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы, в отличие от описанного выше, предложить способ калибровки источника света медицинского устройства, при котором исключается неправильное лечение из-за неправильно выбранной выводимой интенсивности применяемого электромагнитного излучения.

Основные признаки изобретения приведены в пункте 1 и в независимом пункте 9 формулы изобретения. Варианты осуществления изобретения раскрыты в пунктах 2-8 и 10.

В первом аспекте изобретение относится к способу калибровки источника света медицинского устройства, причем источник света выполнен с возможностью соединения с по меньшей мере одним световодным волокном так, что генерируемое источником света электромагнитное излучение, имеющее заданную мощность оптического излучения, по меньшей мере частично вводят в световодное волокно. Медицинское устройство соединено с по меньшей мере одним калибровочным портом, содержащим датчики для определения пространственной характеристики излучения световодного волокна, введенного в калибровочный порт. При этом способ содержит следующие этапы.

Сначала световодное волокно соединяют с источником света и вводят в калибровочный порт позиционирующее устройство для световодного волокна, причем позиционирующее устройство содержит приемный канал для приема световодного волокна и по меньшей мере одно излучающее отверстие, причем по меньшей мере одно излучающее отверстие обеспечивает возможность передачи в по меньшей мере одном заданном направлении в пространстве мощности оптического излучения, выводимой из световодного волокна. После этого в приемный канал позиционирующего устройства вводят световодное волокно и в световодное волокно вводят электромагнитное излучение, имеющее заданную мощность оптического излучения. Затем посредством датчиков определяют пространственную характеристику излучения мощности оптического излучения, выводимой из световодного волокна в области калибровочного порта, в качестве фактической характеристики излучения, и определяют необходимую характеристику излучения мощности оптического излучения, выводимой из световодного волокна в области калибровочного порта, для мощности оптического излучения, вводимой в световодное волокно. Затем определенную фактическую характеристику излучения сравнивают с необходимой характеристикой излучения и, если фактическая характеристика излучения соответствует необходимой характеристике излучения, световодное волокно допускают к дальнейшему применению. Напротив, если фактическая характеристика излучения не соответствует необходимой характеристике излучения, процесс завершается выдачей сообщения об ошибке.

При этом источник света может представлять собой любой необходимый источник электромагнитного излучения, имеющий достаточно узкую спектральную полосу, так чтобы он подходил, например, для использования при ФДТ. Могут использоваться, например, светодиоды, в частности лазерные диоды для генерации лазерного излучения. При этом излучение, генерируемое источником света, предпочтительно посредством соответствующего оптического модуля вводят в световодное волокно, например, в оптическое волокно, которое может иметь диаметр, например, от 400 мкм до 600 мкм. Предпочтительно в рамках описываемого способа в качестве электромагнитного излучения используют лазерное излучение.

В данном контексте характеристика излучения описывает соотношения мощностей оптического излучения, излучаемых из световодного волокна в различных направлениях в пространстве, с учетом мощности оптического излучения, вводимой в световодное волокно. При этом соответствие фактической характеристики излучения необходимой характеристике излучения может быть определено с учетом заданного допуска. Например, о "соответствии" характеристик можно говорить, если соответствующие соотношения отличаются друг от друга менее чем на 5%. При этом для различных соотношений могут выбрать разную величину допуска.

Преимущество вышеописанного способа состоит в том, что для калибровки источника света используют не абсолютную мощность оптического излучения, выведенную из световодного волокна, а характеристику излучения, выведенного из световодного волокна. По характеристике определенного излучения можно определить, какой тип световодного волокна в данный момент соединен с источником света. Если при этом для определенного способа лечения или типа волокна известна необходимая характеристика излучения, то посредством сравнения характеристик можно определить, соединено ли с источником света правильное волокно.

При этом, если заданная характеристика излучения не совпадает с фактической характеристикой, то это может иметь несколько причин. Либо с источником света соединено неподходящее волокно или, соответственно, неподходящий тип волокна, либо позиционирующее устройство, введенное в калибровочный порт, не подходит к используемому световодному волокну, так как направления в пространстве, допускаемые позиционирующим устройством, не совпадают с характеристикой излучения световодного волокна. Фактическая характеристика излучения совпадет с необходимой характеристикой только при использовании корректного волокна в сочетании с правильным позиционирующим устройством, так что волокно может быть разрешено к дальнейшему применению.

В случае "дальнейшего применения" речь может идти, например, о регулировке мощности оптического излучения, вводимой в световодное волокно, так что благодаря достаточной интенсивности излучения, выводимой из световодного волокна, может быть начато лечение. Поскольку мощность оптического излучения, выводимая из световодного волокна, уже достаточна для лечения, в качестве дальнейшего применения непосредственно может быть начало лечение пациента.

При этом сообщение об ошибке, выдаваемое в случае несовпадения фактической характеристики излучения с необходимой характеристикой излучения, может содержать информацию о том, какой источник ошибки предположительно существует. Таким образом, на основании отклонений возможно, например, определить, не было ли использовано некорректное волокно или неправильное позиционирующее устройство. При этом необходимая характеристика излучения, используемая для сравнения характеристик, может считываться, например, из памяти медицинского устройства и может быть определена на основании информации относительно используемого световодного волокна.

В соответствии с одним вариантом осуществления при выдаче сообщения об ошибке может быть предусмотрено, что медицинское устройство автоматически переводится в безопасное состояние, в котором предотвращается дальнейшее испускание электромагнитного излучения источником света. При этом может быть предусмотрено, что это безопасное состояние может быть снова отменено только тогда, когда последует изменение существующей конфигурации медицинского устройства. Такое изменение может представлять собой, например, замену световодного волокна или позиционирующего устройства, или изменение мощности оптического излучения, вводимой в световодное волокно. При этом сообщение об ошибке может содержать указание на то, что устройство может быть снова введено в эксплуатацию только после указанного изменения конфигурации.

При этом отдельные этапы способа согласно изобретению могут быть выполнены и в другой последовательности, насколько это имеет смысл с точки зрения логики. Так, например, введение позиционирующего устройства в калибровочный порт вполне может быть выполнено и перед соединением световодного волокна с источником света. Равным образом, необходимая характеристика излучения может быть определена уже до того, как станет известна фактическая характеристика излучения.

Как было упомянуто выше, используемые световодные волокна могут отличаться по своей характеристике излучения. При этом в одном варианте осуществления предусмотрено, что световодное волокно представляет собой волокно первого типа или второго типа, причем первый тип волокна предназначен для излучения электромагнитного излучения, вводимого в световодное волокно, в продольном направлении волокна, а второй тип волокна предназначен для излучения электромагнитного излучения, вводимого в световодное волокно, поперек продольного направления волокна, по заданной длине волокна. В этом случае способ дополнительно содержит определение используемого типа волокна, причем при определении необходимой характеристики излучения учитывают определенный тип волокна.

При этом в случае второго типа волокна может быть предусмотрено, что при определении типа волокна также определяют длину волокна, по которой электромагнитное излучение выводят из волокна в радиальном направлении. Кроме того, в информации относительно типа волокна могут быть закодированы и дополнительные параметры волокна. Например, при определении первого типа волокна одновременно могут получить информацию относительно формы поперечного сечения волокна.

Для определения типа волокна, например, может быть предусмотрено, что волокно оснащено RFID-чипом или аналогичным идентификационным признаком, по которому можно определить тип волокна. В этом случае, например, в момент времени, когда волокно соединяют с источником света, медицинское устройство может посредством считывания RFID-чипа самостоятельно определить, какой тип волокна был присоединен, и в соответствии с этим выбрать ожидаемую необходимую характеристику излучения. Преимуществом этого является то, что можно избежать источника ошибки, а именно, неправильной эксплуатации устройства в смысле неправильного выбора подключенного оптоволокна.

В качестве альтернативы автоматическому распознаванию типа волокна в еще одном варианте осуществления предусмотрено, что определение используемого типа волокна включает в себя ввод данных пользователем. Чтобы еще больше упростить калибровку источника света медицинского устройства, в еще одном варианте осуществления предусмотрено, что способ дополнительно содержит определение заданной мощности излучения, которая должна вводиться в световодное волокно, на основе типа волокна, присоединенного к источнику света. В этом случае, например, может быть предусмотрено, что пользователем или самим устройством задается интенсивность излучения, которая должна выводиться из световодного волокна и на основе информации об используемом световодном волокне автоматически пересчитывается медицинским устройством в мощность оптического излучения, которую необходимо вводить в волокно. Благодаря этому еще больше уменьшается вероятность неправильной эксплуатации.

Согласно еще одному варианту осуществления также возможно, что пользователем задается только определенный вид лечения и размер подлежащей лечению области, после чего медицинское устройство самостоятельно определяет, какой тип волокна должен использоваться, и какую мощность оптического излучения необходимо вводить в волокно, чтобы из волокна можно было вывести интенсивность излучения, требуемую для лечения. В соответствии с этим медицинское устройство по выбранному виду лечения также определяет ожидаемую необходимую характеристику излучения. Следовательно, определение параметров лечения может быть полностью автоматизировано, так что неправильная эксплуатация почти исключается.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения датчики содержат по меньшей мере один боковой фотодиод, расположенной сбоку на калибровочном порту, и по меньшей мере один фронтальный фотодиод, расположенный на продольном конце калибровочного порта. В этом случае определение фактической характеристики излучения включает в себя определение соответствующего фототока, генерируемого в фотодиодах вследствие мощности оптического излучения, выводимой из световодного волокна, причем сравнение определенной фактической характеристики излучения с определенной необходимой характеристикой излучения включает в себя сравнение определенных фототоков с содержащимися в заданной характеристике излучения фототоками для соответствующих фотодиодов.

Использование по меньшей мере одного бокового фотодиода и фронтального фотодиода позволяет на основе определенных фототоков делать определенное сравнение излучения вдоль и поперек используемого световодного волокна. Предпочтительно при этом предусмотрено два боковых фотодиода, расположенных в калибровочном порту диаметрально противоположно друг другу. Благодаря такому расположению возможно лучшее разрешение характеристики излучения световодного волокна. При этом фотодиоды или, соответственно, генерируемые в фотодиодах фототоки для определения характеристики излучения могут рассматриваться как в комбинации, так и отдельно. В зависимости от числа используемых фотодиодов при определении характеристики излучения также можно использовать любую комбинацию фототоков по-разному расположенных фотодиодов.

Согласно еще одному варианту осуществления изобретения предусмотрено, что если при использовании фототоков для определения фактической и необходимой характеристики излучения соотношения фототоков фактической характеристики излучения соответствуют соотношениям фототоков необходимой характеристики излучения, но фототоки фактической характеристики излучения меньше соответствующих фототоков необходимой характеристики излучения, сообщение об ошибке уведомляет о неисправности световодного волокна и/или соединения между световодным волокном и источником света. Если сама по себе фактическая характеристика излучения, которая, как описано выше, описывает соотношения определенных мощностей оптического излучения, совпадает с необходимой характеристикой излучения, то это означает, что используемое световодной волокно в сочетании с используемым позиционирующим устройством выбрано правильно. Однако если абсолютные значения фототоков в целом слишком низки, то это указывает на повышенные потери мощности оптического излучения в волокне или в области между источником света и световодным волокном. Это имеет место в частности в том случае, если медицинское устройство выполнено для того, чтобы на основании выбора желательного варианта лечения, сделанного пользователем, самостоятельно выбирать мощность оптического излучения, вводимого в световодное волокно.

Выше было описано, что медицинское устройство содержит источник света, выполненный с возможностью соединения с по меньшей мере одним световодным волокном, а затем калибровки в соответствии со способом согласно изобретению. При этом в соответствии с еще одним вариантом осуществления предусмотрено, что медицинское устройство содержит по меньшей мере два источника света, выполненные с возможностью соединения со световодным волокном так, что электромагнитное излучение, генерируемое каждым из этих источников света, по меньшей мере частично вводят в световодное волокно, соединенное с источником света. В этом случае этапы способа осуществляют отдельно для световодных волокон, соединенных с источниками света, причем ввод позиционирующего устройства не обязательно должен выполняться для каждого световодного волокна. На разных источниках света вполне могут быть использованы идентичные волокна, так что замена позиционирующего устройства между процессами калибровки не является необходимой. Напротив, если световодные волокна, соединенные с отдельными источниками света, из-за разных направлений излучения (во фронтальном или радиальном направлении) отличаются в отношении своей характеристики излучения, то при выполнении процесса калибровки также должно быть заменено соответствующее позиционирующее устройство, вставленное в калибровочный порт. Таким образом, параллельно могут калибровать множество световодных волокон, так что становится возможным параллельное лечение множества подлежащих лечению участков тела пациента.

Чтобы еще больше упростить эксплуатацию медицинского устройства или, соответственно, осуществление процесса калибровки, в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения предусмотрено, что после допуска волокна источник света, соединенный с этим волокном, в течение заданного промежутка времени вводит в волокно свет, имеющий длину волны от 350 нм до 850 нм. В таком случае уже откалиброванное световодное волокно в течение некоторого промежутка времени, например, в течение 5 минут, продолжает эффективно светиться в электромагнитном спектре, видимом для человека, поэтому пользователь легко может определить, какие волокна уже откалиброваны, а какие еще нет.

Еще одно преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что после выполнения калибровки датчики калибровочного порта по-прежнему обнаруживают излучение, поскольку калиброванное волокно не было извлечено из калибровочного порта. В этом случае пользователю может быть выдано сообщение об ошибке, говорящее о том, что в калибровочном порту расположено неподходящее волокно, или калибровка волокон уже завершена. Таким образом, можно избежать путаницы между уже калиброванными волокнами и еще не калиброванными волокнами.

Чтобы повысить безопасность применения способа, в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения предусмотрено, что при обнаружении кратковременного изменения измеренной характеристики излучения во время процесса калибровки медицинское устройство переключается в безопасное состояние, в котором, например, по меньшей мере один источник света медицинского устройства отключается и в течение некоторого времени не может быть активирован пользователем. Такое кратковременно изменение измеренной характеристики излучения возникает, например, если световодное волокно во время калибровки извлекают из калибровочного порта, или разделяют в точке, расположенной вдоль волокна. Благодаря выключению источника света можно избежать травмирования пользователя из-за электромагнитного излучения, выходящего из световодного волокна. Безопасное состояние медицинского устройства может быть снова отменено, например, посредством соответствующего ввода данных пользователем.

В еще одном аспекте изобретение относится к медицинскому устройству, содержащему по меньшей мере один источник света, выполненный с возможностью соединения с по меньшей мере одним световодным волокном так, что генерируемое источником света электромагнитное излучение, имеющее заданную мощность оптического излучения, по меньшей мере частично вводится в световодное волокно. Медицинское устройство соединено с по меньшей мере одним калибровочным портом, причем калибровочный порт содержит датчики для определения пространственной характеристики излучения световодного волокна, введенного в калибровочный порт, и устройство выполнено с возможностью вводить электромагнитное излучение, имеющее заданную мощность оптического излучения, в световодное волокно, соединенное с устройством и позиционированное в калибровочном порту, определять в качестве фактической характеристики излучения пространственную характеристику излучения мощности светового излучения, выводимой из световодного волокна в области калибровочного порта, определять для мощности оптического излучения, вводимой в световодное волокно, необходимую характеристику излучения мощности оптического излучения, выводимой из световодного волокна в области калибровочного порта, сравнивать определенную фактическую характеристику излучения с определенной необходимой характеристикой излучения и, если фактическая характеристика излучения соответствует необходимой характеристике излучения, допускать световодное волокно к дальнейшему использованию. Кроме того, устройство выполнено с возможностью выдавать сообщение об ошибке, если фактическая характеристика излучения не соответствует необходимой характеристике излучения.

При этом в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения предусмотрено, что датчики содержат по меньшей мере один боковой фотодиод, расположенной сбоку на калибровочном порту, и по меньшей мере один фронтальный фотодиод, расположенный на продольном конце калибровочного порта. В этом случае для определения фактической характеристики излучения устройство выполнено с возможностью определения соответствующего фототока, генерируемого в фотодиодах вследствие мощности оптического излучения, выводимой из световодного волокна, и дополнительно выполнен с возможностью сравнения определенной фактической характеристики излучения с определенной необходимой характеристикой излучения путем сравнения определенных фототоков с содержащимися в необходимой характеристике излучения фототоками для соответствующих фотодиодов.

Дополнительные признаки, подробности и преимущества изобретения следуют из формулы изобретения и следующего описания примеров его осуществления со ссылками на чертежи, на которых изображено следующее:

- фиг. 1 - схематичное представление системы для осуществления способа согласно изобретению;

- фиг. 2 - схематичные представления калибровочного порта с позиционирующим устройством и волокном;

- фиг. 3 - блок-схема способа согласно изобретению.

Ниже сходные или идентичные признаки обозначаются одинаковыми ссылочными позициями.

На фиг. 1 показано схематичное представление системы 100, подходящей для осуществления способа согласно изобретению. Для этого система 100 содержит медицинское устройство 102, которое в показанном варианте исполнения имеет два источника 104 света, элемент 106 управления и калибровочный порт 108. Элемент 106 управления может представлять собой, например, сенсорный дисплей, подходящий как для отображения рабочих параметров, так и для регулировки необходимых рабочих параметров пользователем системы 100. Хотя на фиг. 1 элемент 106 управления показан в виде элемента, состоящего из одной части, также может быть предусмотрено, что элемент 106 управления состоит из множества элементов. Например, в дополнение к элементу 106 управления на медицинском устройстве 102 также может быть выполнен аварийный выключатель, посредством которого срочно могут быть выключены источники 104 света.

Кроме того, система 100 содержит позиционирующее устройство 110, вставленное в калибровочный порт 108, и в показанном варианте осуществления - световодное волокно 112, с одной стороны соединенное с источником 104 света, а с другой стороны другим концом вставленное в позиционирующее устройство 110. При этом световодное волокно 112, например, посредством соответствующего разъема для подключения световодного волокна может соединяться с источниками 104 света, например, при помощи разъема F-SMA или FC/PC, или узкоспециализированного штекерного разъема. Как уже было упомянуто ранее, система 100 может быть использована, например, в рамках фотодинамической терапии. Для этого сначала пациенту вводят медикамент, содержащий фотоактивируемое вещество. Если это вещество облучают светом, имеющим определенную длину волны и интенсивность, то вследствие фотофизических процессов происходит преобразование или, соответственно, активация активного компонента указанного вещества, так что активный компонент может воздействовать на бактерии или раковые клетки. При этом в зависимости от лечения в подвергаемую лечению ткань вводят разные типы световодных волокон 112 и разные интенсивности. Для этого, в общем, необходимо, чтобы мощность оптического излучения, вводимая от источников 104 света в световодное волокно 112, соответствовала типу световодного волокна 112 и подвергаемой лечению поверхности. При этом, что касается типа световодных волокон 112, обычно делают различие между световодными волокнами 112 фронтального излучения и световодными волокнами 112 радиального излучения, причем в случае волокон радиального излучения излучение происходит по определенной длине волокна.

Например, если при использовании волокна 112 радиального излучения для определенной длины излучающего участка волокна 112 выбирают определенную мощность оптического излучения, но используют волокно 112, имеющее излучающую длину, отличающуюся от указанной длины, получается такая интенсивность, выводимая при лечении из световодного волокна 112, что она отличается от действительно необходимых параметров. Таким образом, либо не может быть активирован медикамент, либо существует риск ожогов в подвергающейся лечению ткани из-за слишком высокой мощности оптического излучения. В соответствии с изобретением такого неправильного лечения можно избежать благодаря тому, что, прежде чем при лечении допустить применение волокна 112, соединенного с источником 104 света, указанное волокно калибруют при помощи калибровочного порта 108.

На фиг. 2 показаны различные возможные конфигурации калибровочного порта 108 с вставленными в него позиционирующими устройствами 110 и световодными волокнами 112, могущие возникнуть в ходе калибровки световодного волокна 112. Во всех представленных вариантах калибровочный порт 108 содержит три фотодиода 114, расположенные в калибровочном порту 108 так, что они могут распознавать электромагнитное излучение, излучаемое внутри калибровочного порта 108, и на основе фототока, генерируемого вследствие этого в фотодиодах, квантифицировать указанное излучение.

Калибровочный порт 108 предпочтительно представляет собой круглую выемку, например, цилиндрической формы, в которую может быть вставлено позиционирующее устройство 110 соответствующей формы. Позиционирующее устройство 110 представляет собой, например, изготовленное из пластика тело, которое по меньшей мере частично может поглощать электромагнитное излучение, выходящее из световодного волокна 112. Позиционирующее устройство 110 может быть изготовлено, например, из полиоксиметилена (ПОМ). На фиг. 2 a), 2 b), 2 c) и 2 d) показаны различные комбинации типов волокон и позиционирующих устройств 110.

На фиг. 2 a) показано световодное волокно 112, конец которого выполнен так, чтобы выводить во фронтальном направлении волокна 112 электромагнитное излучение, направляемое в световодном волокне 112 или, соответственно, в сердцевине 120 световодного волокна 116. При этом на фиг. 2 a) позиционирующее устройство 110, расположенное в калибровочном порту 108, согласовано с указанным типом световодного волокна 112. Для этого позиционирующее устройство 110, предпочтительно выполненное в виде вращательно-симметричного тела, на своем торцевом конце имеет выемку 118, через которую из позиционирующего устройства 110 может выходить электромагнитное излучение, выводимое из световодного волокна 112 или, соответственно, из сердцевины 116 волокна.

Для определения характеристики излучения комбинации, состоящей из позиционирующего устройства 110 и световодного волокна 112, измеряют фототоки, генерируемые в фотодиодах 114 вследствие электромагнитного излучения, выходящего из калибровочного порта 108. На основании типа световодного волокна 112 и геометрии позиционирующего устройства 110 можно ожидать, что фотодиод 114, расположенный на продольном конце калибровочного порта 108, будет обнаруживать сравнительно большой фототок, тогда как фотодиоды 114, расположенные сборку на калибровочном порту 108, будут обнаруживать только сравнительно небольшой фототок, так как большая часть электромагнитного излучения, выходящего из световодного волокна 112 в радиальном направлении, поглощается материалом позиционирующего устройства 110. Это соответствует ожидаемой характеристике излучения для корректной комбинации световодного волокна 112 и позиционирующего устройства 110. При этом предусмотрено, что позиционирующее устройство 110 частично прозрачно для электромагнитного излучения, выводимого из световодного волокна 112, так что из-за рассеяния внутри позиционирующего устройства 110 фотодиоды 114, расположенные по бокам калибровочного порта 108, также подвергаются воздействию электромагнитного излучения, имеющего меньшую мощность оптического излучения.

На фиг. 2 b) показана ситуация, при которой в калибровочный порт 108, идентичный калибровочному порту 108, показанному на фиг. 2 a), вставлено позиционирующее устройство 110 для световодного волокна 112, излучающего в боковом или, соответственно, радиальном направлении, в комбинации с таким световодным волокном 112 радиального излучения. При этом в световодном волокне 112 оболочка 120 световодного волокна, в общем, полностью экранирующая излучение электромагнитного излучения, открыта на определенном участке вдоль длины волокна 112, так что электромагнитное излучение может выходить из волокна 112 в радиальном направлении. Чтобы обеспечить выход излучения из световодного волокна 112 в радиальном направлении, сердцевина 116 волокна может иметь микроповреждения, намеренно выполненные в качестве центров рассеяния и предназначенные для рассеяния падающего электромагнитного излучения поперек волокна 112. При этом центры рассеяния предпочтительно равномерно распределены по всей сердцевине 116 волокна. Кроме того, на некоторых участках сердцевина 116 волокна может быть заменена рассеивающим материалом, который рассеивает падающее электромагнитное излучение поперек волокна 112. Рассеивающий материал предпочтительно может представлять собой силикон с содержащимися в нем светорассеивающими частичками (чешуйками). При этом позиционирующее устройство 110 выполнено как раз так, что в нем имеются боковые выемки 118, которые при полностью введенном в позиционирующее устройство 110 световодном волокне 112 расположены точно в области открытой сердцевины 116 волокна, так что электромагнитное излучение, выходящее из сердцевины 116 волокна, может быть обнаружено боковыми фотодиодами 114 калибровочного порта 108.

Напротив, на продольном конце световодного волокна 112 волокно 112 выполнено так, что в продольном направлении волокна 112 электромагнитное излучение не выводится из волокна. Это показано в виде закрытой оболочки 120 волокна. Предпочтительно на конце волокна расположен элемент, блокирующий электромагнитное излучение, например, зеркало, благодаря которому мощность оптического излучения, еще не выведенная из волокна 112 в радиальном направлении, снова отражается назад, на участок волокна 112, излучающий в радиальном направлении. Благодаря этому остаточное электромагнитное излучение еще раз проходит по участку световодного волокна 112, излучающему в радиальном направлении, так что может быть достигнута большая и более однородно распределенная по длине радиально излучающего участка волокна 112 мощность оптического излучения, выводимая в радиальном направлении.

Характеристика излучения, которую можно ожидать от комбинации позиционирующего устройства 110 и световодного волокна 112 согласно фиг. 2 a), состоит в том, что фотодиоды 114, расположенные сбоку в калибровочном порту 108, будут обнаруживать сравнительно большой фототок, тогда как фотодиод 114, расположенный фронтально в калибровочном пору 108, будет обнаруживать только очень небольшой фототок.

При выполнении калибровки в соответствии с изобретением в случае каждой из комбинаций, показанных на фиг. 2 a) и 2 b), определенная характеристика излучения или, соответственно, фактическая характеристика излучения будет совпадать с ожидаемой необходимой характеристикой излучения, поскольку действительно предусмотрено лечение с помощью соответствующего типа волокна. Следовательно, в этом случае волокно после калибровки будет допущено к дальнейшему использованию, так как очевидно, что к источнику 104 света подключен правильный тип световодного волокна 112.

На фиг. 2 c) показана комбинация, состоящая из позиционирующего устройства 110 для волокна 112 радиального излучения и световодного волокна 112, предназначенного для излучения электромагнитного излучения во фронтальном направлении. Если в этой комбинации в световодное волокно 112 будет вводиться электромагнитное излучение, имеющее определенную мощность оптического излучения, то как фронтально расположенный фотодиод 114 калибровочного порта 108, так и расположенные сбоку фотодиоды 114 калибровочного порта 108 в каждом случае обнаружат только очень небольшой фототок. Во фронтальном направлении электромагнитное излучение, выводимое из световодного волокна 112, будет поглощаться позиционирующим устройством 110, тогда как в радиальном направлении выход электромагнитного излучения из световодного волокна предотвращается благодаря сплошной оболочке 120 волокна. Вследствие этого определенная фактическая характеристика излучения не будет совпадать с ожидаемой необходимой характеристикой излучения для волокна фронтального или радиального излучения. Следовательно, в соответствии с изобретением световодное волокно 112 в ходе калибровки не будет допущено к дальнейшему использованию, напротив, будет выдано сообщение об ошибке, указывающее на то, что было использовано либо несоответствующее световодное волокно 112, либо неподходящее позиционирующее устройство 110.

На фиг. 2 d) показан случай, ортогональный по сравнению с фиг. 2 c). Здесь было использовано световодное волокно 112 радиального излучения в комбинации с позиционирующим устройством 110, предназначенным для фронтального излучения электромагнитных волн из световодного волокна 112. И в этом случае при вводе электромагнитного излучения в световодное волокно 112 каждый из фотодиодов 114 калибровочного порта 108 обнаружит только очень небольшой фототок, так как излучение, излученное в радиальном направлении, поглощается позиционирующим устройством 110, тогда как во фронтальном направлении распространение электромагнитного излучения будет предотвращено оболочкой 120 световодного волокна 112. Следовательно, и в этом случае при сравнении определенной фактической характеристики излучения с необходимой характеристикой излучения будет определено несоответствие между указанными характеристиками, так что волокно 112, предусмотренное для калибровки, не будет допущено к дальнейшему использованию, а будет выдано сообщение об ошибке.

Например, если согласно выбранному способу или сценарию лечения будет задано, что должно использоваться световодное волокно 112 радиального излучения, но будет определена характеристика излучения согласно фиг. 2 a), то в соответствии с изобретением световодное волокно 112 также не будет допущено к дальнейшему использованию. Аналогично этому, если в случае использования, при котором требуется световодное волокно 112 фронтального излучения, будет обнаружена характеристика излучения согласно фиг. 2 b), допуск световодного волокна 112 к дальнейшему использованию также не последует.

Как уже было сказано выше, длина излучающего участка световодного волокна 112 радиального излучения может отличаться в зависимости от сценария использования. При этом позиционирующее устройство 110 предпочтительно выполнено так, что оно может быть использовано для радиально излучающего участка световодного волокна 112, имеющего разную длину. В таком случае распознавание световодных волокон 112, имеющих радиально излучающие участки разной длины, возможно с учетом мощности оптического излучения, вводимой в волокно 112.

Например, если предусмотрено, что в световодное волокно 112, которое выводит в радиальном направлении электромагнитное излучение на участке длиной 2 см, вводится входная мощность 2 ватта, то, что касается соотношений мощностей оптического излучения, выводимых в различных направлениях в пространстве и измеряемых фотодиодами 114 калибровочного порта 108, получается определенная характеристика излучения. Однако если по ошибке при входной мощности 2 ватта с источником света 104 будет соединено волокно, которое, например, излучает в радиальном направлении электромагнитное излучение на участке длиной 4 см, то интенсивность излучения, выходящая их волокна, не будет соответствовать ожидаемым значениям для действительно предусмотренного волокна. Следовательно, медицинское устройство 102 выдаст сообщение об ошибке.

Тем не менее, возможен случай, когда фотодиоды 114 калибровочного порта 108 измеряют для волокна с более коротким или более длинным радиально излучающим участком одинаковые соотношения выводимых в радиальном направлении мощностей или, соответственно, интенсивностей оптического излучения. Но для этого при более коротком радиально излучающем участке в световодное волокно 112 необходимо вводить меньшую входную мощность, а при более длинном радиально излучающем участке - большую входную мощность. Следовательно, хотя для различных типов волокон соотношения выводимых из волокна мощностей оптического излучения могут не отличаться, с учетом мощности светового излучения, вводимой в волокно, распознавание типов волокон по-прежнему возможно.

На фиг. 3 представлена блок-схема способа согласно изобретению для калибровки источника света медицинского устройства. Для этого, например, могут использовать систему 100, показанную на фиг. 1. На первом этапе 200 способа сначала световодное волокно 112 соединяют с калибруемым источником 104 света медицинского устройства 102. Затем на этапе 202 позиционирующее устройство 110, например, показанное на фиг. 2, вставляют в калибровочный порт 108 медицинского устройства 102. При этом следует отметить, что калибровочный порт 108 не обязательно должен быть выполнен в медицинском устройстве 102. Напротив, калибровочный порт 108 может представлять собой отдельный элемент, который посредством соответствующего канала передачи данных соединен с медицинским устройством 102 так, что фактическая характеристика излучения, определенная посредством калибровочного порта 108, может быть передана в медицинское устройство 102.

После соединения световодного волокна 112 с источником 104 света и ввода позиционирующего устройства 110 в калибровочный порт 108 на этапе 204 в приемный канал позиционирующего устройства вводят световодное волокно. Для этого позиционирующее устройство 110 на первом торце, выступающем из калибровочного порта 108, предпочтительно имеет воронкообразную форму, так что световодное волокно 112 без труда могут ввести в предусмотренный для волокна канал позиционирующего устройства. При этом волокно 112 необходимо ввести до упора в позиционирующее устройство 110, чтобы излучающие участки световодного волокна 112 лежали в соответствующих областях или, соответственно, в области выемок 118 позиционирующего устройства 110. В противном случае, несмотря на правильно выбранную комбинацию световодного волокна 112 и позиционирующего устройства, может быть определена неправильная характеристика излучения.

Затем на этапе 206, например, в результате соответствующего приведения в действие медицинского устройства 102 с помощью элементов 106 управления, в световодное волокно 112 посредством соответствующего соединения волокна вводят электромагнитное излучение, сгенерированное источником 104 света и имеющее определенную мощность оптического излучения. При этом излучение, введенное в световодное волокно 112, выводят в области калибровочного порта из соответствующих участков световодного волокна 112, так что на этапе 208 при помощи фотодиодов 114 калибровочного порта 108 пространственная характеристика излучения мощности оптического излучения, выводимой из световодного волокна 112 в области калибровочного порта 108, может быть определена как фактическая характеристика излучения.

Затем на этапе 210 определяют необходимую характеристику излучения для световодного волокна 112. При этом, например, может быть предусмотрено, что медицинским устройством 102 на основании необходимого вида лечения задается, какой тип световодного волокна 112 должен быть соединен с источником 104 света. При этом необходимую характеристику излучения выбирают на основе информации относительно используемого типа волокна. Альтернативно световодное волокно 112 также может быть само оснащено отличительным признаком, например, RFID-чипом, считываемым посредством соответствующего считывающего устройства в месте соединения между источником 104 света и световодным волокном 112. В этом случае медицинское устройство 102 может самостоятельно определить, какое световодное волокно 112 или, соответственно, какой тип волокна был подключен к источнику 104 света. Затем на основе определенного типа волокна определяют необходимую характеристику излучения, которая может быть считана, например, с носителя информации, содержащегося в медицинском устройстве 102.

Затем на следующем этапе 212 определенную фактическую характеристику излучения сравнивают с определенной необходимой характеристикой излучения. Если при этом определяют, что фактическая характеристика излучения соответствует необходимой характеристике излучения, световодное волокно 112 допускают к дальнейшему использованию. Это происходит на этапе 214. При этом соответствие фактической характеристики излучения необходимой характеристике излучения может быть определено с учетом допуска, так что необходимая характеристика излучения и фактическая характеристика излучения не должны быть идентичными, а могут совпадать с определенными допусками. При еще одном использовании световодного волокна речь может идти, например, о непосредственном лечении пациента, или перед лечением мощность оптического излучения, вводимую в световодное волокно, настраивают так, чтобы интенсивность излучения, выводимая из световодного волокна, соответствовала интенсивности, необходимой для лечения.

Если на этапе 212, напротив, было определено, что фактическая характеристика излучения не соответствует необходимой характеристике излучения, т.е. она лежит вне пределов возможно существующих допусков, то на этапе 216 выдается сообщение об ошибке, показывающее, что калибровка волокна 112 была неуспешной. При этом сообщение об ошибке, например, также может указывать на то, что был использован неподходящий тип волокна, или было использовано неподходящее позиционирующее устройство 110, или мощность оптического излучения, выходящая из световодного волокна 112, слишком мала для данной вводимой мощности оптического излучения, что может указывать на неисправность световодного волокна 112 или соединения волокна, или указанная мощность слишком велика, что также может указывать на неисправность или на неправильно выбранную длину радиально излучающего участка световодного волокна 112. При этом сообщение об ошибке может содержать соответствующую информацию.

При использовании множества световодных волокон 112, каждое из которых соединено с источником 104 света медицинского устройства, вышеописанный способ могут повторить в отдельности для каждого из волокон 112. При этом в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения может быть предусмотрено, что уже допущенное волокно 112 после калибровки по-прежнему излучает свет в видимом для человека спектре, так что пользователь может без труда определить, было ли волокно 112 уже откалибровано или нет.

Изобретение не ограничивается описанными вариантами его осуществления, но может быть изменено различным образом.

Так, вместо трех фотодиодов 114 в калибровочном порту 108 может быть предусмотрено по существу любое число фотодиодов 114, которые могут быть расположены в калибровочном порту как угодно. При этом благодаря большему числу фотодиодов 114 возможно лучшее или, соответственно, более точное распознавание пространственной характеристики излучения световодного волокна 112.

Кроме того, фотодиоды 114 могут быть заменены другими датчиками, например, CCD- или CMOS-датчиками. Благодаря использованию таких датчиков, например, могут определить более детальную картину выходящего из позиционирующего устройства электромагнитного излучения, по которой также могут определить, какой тип волокна фактически используют в ходе процесса калибровки.

Кроме того, выше было сказано, что по существу предусмотрено два типа позиционирующих устройств 110, а именно, такие, которые позволяют излучать электромагнитное излучение в радиальном направлении или такие, которые позволяют излучать электромагнитное излучение в продольном направлении. Однако в рамках настоящего изобретения вполне возможно использование позиционирующего устройства 110, одновременно подходящего для обоих направлений излучения. Позиционирующее устройство 110 лишь должно быть выполнено так, чтобы можно было определять пространственную характеристику излучения световодного волокна 112, расположенного в позиционирующем устройстве.

Все признаки и преимущества, следующие из формулы изобретения, описания и чертежей, включая конструктивные подробности, расположение в пространстве и этапы способа, могут быть существенными для изобретения как сами по себе, так и в самых разных сочетаниях.

Перечень ссылочных обозначений

100 система

102 медицинское устройство

104 источник света

106 элемент управления

108 калибровочный порт

110 позиционирующее устройство

112 световодное волокно

114 фотодиод

116 сердцевина волокна

118 выемка

120 оболочка волокна

Реферат

Изобретение относится к области медицинской техники и касается способа калибровки источника света медицинского устройства. Источник света выполнен с возможностью соединения со световодным волокном для ввода в него оптического излучения. Медицинское устройство соединено с калибровочным портом, содержащим датчики для определения пространственной характеристики излучения световодного волокна. При проведении калибровки в калибровочный порт вводят позиционирующее устройство, содержащее приемный канал для приема световодного волокна и по меньшей мере одно излучающее отверстие. Световодное волокно вводят в приемный канал позиционирующего устройства и определяют пространственную характеристику излучения, выводимого из световодного волокна в области калибровочного порта в качестве фактической характеристики излучения. Сравнивают фактическую характеристику излучения с определенной необходимой характеристикой излучения и, если фактическая характеристика излучения соответствует необходимой характеристике излучения, допускают световодное волокно к дальнейшему применению. Технический результат заключается в исключении возможности использования неподходящего световодного волокна и повышении точности выбора выводимой интенсивности оптического излучения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула