ITUA20163480A1 - Dispositivo medicale perfezionato per laserterapia. - Google Patents

Description

"Dispositivo medicale perfezionato per laserterapia" La presente invenzione concerne un dispositivo medicale perfezionato per laserterapia.

Come noto, il laser (che è l’acronimo dell’espressione inglese “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”) è una sorgente di radiazione elettromagnetica coerente, in grado di produrre energia sotto forma di un’onda luminosa in seguito ad un’emissione stimolata di radiazioni. In particolare, il fascio laser viene generato attraverso un processo di amplificazione di un sistema atomico eccitato, il quale costituisce il mezzo attivo e può essere ottenuto con materiali solidi, in particolare semiconduttori, liquidi o gassosi.

In campo medico la tecnologia laser, a scopo terapeutico, è generalmente impiegata per sfruttare gli effetti biologici che vengono indotti sui tessuti del corpo umano dall’energia generata dalla luce laser.

In particolare, a seconda della lunghezza d’onda utilizzata e somministrando dosi energetiche adeguate, è possibile ottenere differenti interazioni con i tessuti e generare così un’azione terapeutica particolarmente precisa e mirata (antalgica, antinfiammatorio, etc.). Più in dettaglio, l’emissione di luce laser può essere continua o pulsata, ed è caratterizzata da una lunghezza d’onda (λ), espressa in nanometri, che determina il potere di assorbimento da parte dei tessuti sui quali la luce laser viene applicata.

Allo stato attuale esistono numerosi e vari dispositivi per laserterapia, tuttavia essi non risultano completamente soddisfacenti in quanto generalmente comprendono un’unica sorgente laser che emette radiazioni elettromagnetiche sempre e solo ad una determinata lunghezza d’onda. Inoltre, nel caso di dispositivi con più sorgenti laser, queste sono pilotate in modo da emettere le corrispondenti radiazioni elettromagnetiche in modo sequenziale e distinto.

Non solo, in tali dispositivi noti, la potenza dalle radiazioni elettromagnetiche emesse dalla sorgente laser viene dissipata in modo importante, all’interno del dispositivo stesso, prima di raggiungere il tessuto da trattare e ciò comporta una diminuzione degli effetti terapeutici ottenibili.

Scopo dell'invenzione è di realizzare un dispositivo che superi gli inconvenienti dei dispositivi tradizionali e risulti migliorativo e/o alternativo rispetto a questi.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un dispositivo che risulti semplice, rapido ed intuitivo da utilizzare.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un dispositivo con una caratterizzazione alternativa, sia in termini costruttivi che funzionali, rispetto a quelli tradizionali.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un dispositivo che sia ottenibile in modo semplice, rapido e con bassi costi.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un dispositivo che fornisca all’operatore un mezzo d’azione per intervenire, contemporaneamente sullo stesso soggetto o in sequenza su soggetti differenti, su più patologie validate nell’ambito della laserterapia.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare un dispositivo automatico, di elevata qualità, affidabile, non invasivo, con bassi consumi energetici e sicuro sia per l’operatore che per il paziente.

Tutti questi scopi ed altri che risulteranno dalla descrizione che segue sono raggiunti, secondo l'invenzione, con un dispositivo medico perfezionato per laserterapia avente le caratteristiche indicate nella rivendicazione 1.

La presente invenzione viene qui di seguito ulteriormente chiarita in una sua preferita forma di pratica realizzazione riportata a scopo puramente esemplificativo e non limitativo con riferimento alle allegate tavole di disegno, in cui:

la figura 1 mostra in vista prospettica il dispositivo secondo l’invenzione,

la figura 2 mostra in modo schematico un suo particolare,

la figura 3 mostra in vista prospettica il solo manipolo applicatore, la figura 4 mostra in uno schema a blocchi le connessioni funzionali tra i componenti del dispositivo.

Come si vede dalle figure, il dispositivo medicale perfezionato 2 per laserterapia secondo l’invenzione comprende un involucro di contenimento 4 che, preferibilmente, è associato ad uno supporto 6 dotato di ruote 8, o di altri mezzi tradizionali, per la movimentazione agevole del dispositivo stesso all’interno dello spazio di lavoro.

Vantaggiosamente, l’involucro di contenimento 4 è realizzato in PVC verniciato ed alluminio anodizzato al fine di conferire una elevata ed opportuna biocompatibilità al dispositivo.

Il dispositivo comprende altresì una interfaccia utente 10 che è associata esternamente all’involucro di contenimento 4 ed è provvista di uno schermo di visualizzazione 12 e di un pannello di comando provvisto di mezzi di input 14 che sono operativamente attivabili da parte dell’operatore. Ad esempio, l’interfaccia utente 12 può comprendere uno schermo tattile (touch screen) e/o un monitor di visualizzazione associato ad una tastiera/pulsantiera e/o una manopola 14 associata ad un encoder rotativo.

All’interno dell’involucro di contenimento 4 sono alloggiate almeno due, preferibilmente quattro o cinque, sorgenti laser 16.

In particolare, le sorgenti laser 16 sono del tipo a diodo a semiconduttore ad emissione di luce (LED), e cioè comprendono un materiale semiconduttore che viene drogato con impurità tali da formare una giunzione positivo-negativo (la cosiddetta “giunzione P-N”) in modo che, quando viene attraversato da corrente, emette radiazioni elettromagnetiche ad una specifica lunghezza d’onda.

Più in dettaglio, i diodi delle sorgenti laser 16 sono realizzati con uno o più materiali semiconduttori che sono opportunamente scelti e/o drogati in modo tale che i diodi emettano radiazioni elettromagnetiche aventi lunghezze d’onda tutte differenti tra loro, ma comunque comprese nella banda del rosso e dell’infrarosso, e cioè sostanzialmente comprese tra 550 nm e 1075 nm, e preferibilmente comprese tra circa 625 nm e 1064 nm.

Ulteriormente, i diodi LED delle sorgenti laser 16 sono configurati in modo che ciascuno emetta una potenza sostanzialmente compresa tra 500 mW e 15 W, e preferibilmente comprese tra circa 5W e 10W.

Preferibilmente, sono previste cinque sorgenti laser 16 a diodi LED, ciascuna delle quali è configurata per emettere radiazioni elettromagnetiche aventi lunghezza d’onda differenti da quelle delle altre sorgenti. Più in dettaglio, le sorgenti laser 16 comprendono:

̵ una prima sorgente laser a diodo LED che emette radiazioni elettromagnetiche a circa 580 – 680 nm, preferibilmente a circa 625 nm, con potenza di circa 100 mW - 15 W, preferibilmente di circa 5 W,

̵ una seconda sorgente laser a diodo LED che emette radiazioni elettromagnetiche a circa 750-795 nm, preferibilmente a circa 750-785 nm, con potenza di circa 500 mW - 15 W, preferibilmente di circa 5 W,

̵ una terza sorgente laser a diodo LED che emette radiazioni elettromagnetiche a circa 800-850 nm, preferibilmente a circa 810 nm, con potenza di circa 500 mW - 15 W, preferibilmente di circa 10 W,

̵ una quarta sorgente laser a diodo LED che emette radiazioni elettromagnetiche a circa 915 – 975 nm, preferibilmente a circa 975 nm, con potenza di circa 500 mW - 15 W, preferibilmente di circa 10 W,

̵ una quinta sorgente laser a diodo LED che emette radiazioni elettromagnetiche a circa 1064 nm, con potenza di circa 500 mW -15 W, preferibilmente di circa 8W.

Preferibilmente, il package dei diodi delle sorgenti laser 16 è di tipo C-mount. Inoltre, preferibilmente, i diodi delle sorgenti laser 16 sono realizzati usando come materiale semiconduttore l’arseniuro di gallio ed alluminio (GaAIAs), il quale viene opportunamente drogato in modo da emettere radiazioni elettromagnetiche con le suddette lunghezze d’onda.

Le radiazioni elettromagnetiche emesse da ciascuna sorgente laser 16 vengono poi immesse e convogliate direttamente all’interno di corrispondenti fibre ottiche 18, preferibilmente in silicone, anch’esse alloggiate all’interno dell’involucro di contenimento 4. Pertanto, nel caso di cinque sorgenti laser 16 vi sono cinque fibre ottiche 18, una per ciascuna delle cinque sorgenti (cfr. fig.2).

In corrispondenza dell’uscita delle fibre ottiche 18 è previsto un collimatore/convogliatore 20 che convoglia le radiazioni elettromagnetiche, che sono state emesse dalle sorgenti laser 16 e che hanno attraversato le fibre ottiche 18, verso un’unica fibra ottica 22 che è posizionata all’esterno dell’involucro di contenimento 4.

Opportunamente, in corrispondenza della superficie esterna dell’involucro di contenimento 4, è previsto un connettore 24 per l’innesto di una estremità della fibra ottica esterna 22.

Vantaggiosamente, la fibra ottica esterna 22 è unica per tutte le sorgenti laser 16 ed è realizzata con il metodo da fase liquida. Preferibilmente, la fibra ottica esterna 22 è flessibile, con un raggio di curvatura maggiore di circa 14 mm, ed ha un nucleo centrale cilindrico (detto “core”) avente un range di circa 2 – 10 mm.

Vantaggiosamente, il collimatore 20, che convoglia le radiazioni elettromagnetiche delle fibre ottiche interne 18 entro l’unica fibra ottica esterna 22, può essere definito dalla superficie interna del connettore 24.

La fibra ottica esterna 22 è associata, all’altra sua estremità, ad un manipolo applicatore 26. In particolare, quest’ultimo comprende una testina articolata 28 con un’unica apertura 30 comunicante con la fibra ottica esterna 22 per consentire la fuoriuscita, in corrispondenza del tessuto da trattare, delle radiazioni elettromagnetiche emesse dalle sorgenti laser 16. Opportunamente, il manipolo applicatore 16 comprende altresì una impugnatura 32 per consentire all’operatore di direzionare opportunamente, sui tessuti del paziente da trattare, le radiazioni elettromagnetiche in uscita dall’unica apertura 30 ricavata nel manipolo stesso.

La potenza delle radiazioni elettromagnetiche, emesse dalle sorgenti laser 16 e rilevata in corrispondenza del collimatore 20, è compresa in un range di circa 5 – 60 W, preferibilmente di circa 38 W, mentre quella rilevata in corrispondenza dell’apertura 30 del manipolo applicatore 26, ed è quindi inviata ai tessuti da trattare, è compresa in un range di circa 1 – 60 W, in particolare è di circa 15 W.

Vantaggiosamente, il dispositivo 4 comprende dei mezzi per attivare/disattivare le sorgenti laser 16 e/o per consentire/bloccare l’uscita delle radiazioni elettromagnetiche dall’unica apertura 30 ricavata nel manipolo applicatore 26. Preferibilmente, questi mezzi comprendono un interruttore a pedale 34 o un interruttore 36 definito in corrispondenza dell’impugnatura 32 del manipolo 26.

Il dispositivo comprende altresì una unità di controllo ed elaborazione 38, ad esempio un microprocessore e/o una CPU, che è alloggiata all’interno dell’involucro di contenimento 4 e che gestisce l’intero dispositivo 4, ed in particolar controlla e comanda opportunamente le sorgenti laser 16. Opportunamente, l’unità di controllo ed elaborazione 38 è altresì collegata funzionalmente con l’interfaccia utente 10.

Più in dettaglio, ciascuna sorgente laser 16 è associata ad un generatore di corrente/tensione 40 che viene attivato/disattivato e/o opportunamente controllato dall’unità di controllo ed elaborazione 38.

Preferibilmente, ciascuna sorgente laser 16 viene pilotata indipendentemente, su comando dell’unità di controllo ed elaborazione 38, in modo da emettere un fascio di luce laser pulsata e, in particolare, a tal fine, viene pilotata mediante un segnale ad onda quadra con frequenza sostanzialmente compresa tra 1 e 20000 Hz e duty cycle di almeno il 50%.

Più in dettaglio, sulla base di cicli di trattamento preimpostati e memorizzati all’interno dell’unità di controllo ed elaborazione 38 e/o sulla base dei comandi impostati dall’operatore agendo sull’interfaccia utente 10, l’unità di controllo ed elaborazione 38 comanda singolarmente ed indipendentemente l’abilitazione/disabilitazione di ciascuna sorgente laser 16, nonché la corrispondenza potenza ottica di emissione di queste. In particolare, in questo modo, l’unità di controllo ed elaborazione 38 comanda il numero di sorgenti laser 16 da attivare contemporaneamente e/o da attivare automaticamente in modo sequenziale.

Opportunamente, la programmazione dell’unità di controllo ed elaborazione 38 viene effettuata mediante un collegamento con un processore/elaboratore esterno. Come detto, all’interno dell’unità di controllo ed elaborazione 38 sono memorizzati dei cicli di trattamento, ciascuno dei quali ha parametri di funzionamento predefiniti ed indipendenti, in termini di numero di sorgenti laser attivate contemporaneamente, potenza di emissione, sequenza di attivazione, ecc.

Opportunamente, il dispositivo 2 comprende altresì dei mezzi 42, gestiti dal microprocessore, per rilevare la corrente assorbita dalle sorgenti laser 16 al fine di verificare così il corrispondente stato di efficienza di queste.

La tensione di alimentazione per le sorgenti laser 16, per il microprocessore dell’unità di controllo ed elaborazione 38 e per gli eventuali altri elementi elettrici previsti all’interno del dispositivo 2 è fornita mediante un collegamento 44 con l’alimentazione di rete, che preferibilmente è a 220V. Opportunamente, è altresì previsto un opportuno comando di emergenza 45 in modo che l’unità di controllo ed elaborazione 38 interrompa l’ingresso nel dispositivo 2 dell’energia elettrica proveniente dal collegamento 44 con l’alimentazione di rete.

Vantaggiosamente, all’interno dell’involucro di contenimento 4 è altresì alloggiato un sistema di raffreddamento configurato e controllato in modo da garantire le opportune temperature di esercizio all’interno dell’involucro di contenimento stesso. In particolare, il sistema di raffreddamento comprende un dissipatore con ventole 46 di introduzione ed estrazione dell’aria, nonché una cella di Peltier 48 ed un sensore di temperatura 50 per ciascuna sorgente laser 16.

Più in dettaglio, i sensori di temperatura 50 sono predisposti per inviare all’unità di controllo ed elaborazione 38 dei segnali corrispondenti alla temperatura rilevata in corrispondenza di ciascuna sorgente laser 16. Opportunamente, l’unità di controllo ed elaborazione 38 è configurata per comandare e controllare opportunamente, sulla base dei segnali di temperatura ricevuti, le ventole di raffreddamento 46 e la corrispondente cella di Peltier 48 associata alla sorgente laser 16.

Vantaggiosamente, il dispositivo 2 comprende altresì un segnalatore acustico 50 (ad esempio un cicalino o buzzer), che è controllato e comandato dall’unità di controllo ed elaborazione 38 per produrre un avviso quando le sorgenti laser 16 sono attivate.

Vantaggiosamente, il dispositivo 2 comprende altresì un sensore 52 per rilevare se la fibra ottica esterna 22 è collegata in modo corretto al corrispondente connettore 24 associato all’involucro di contenimento 4. Tale sensore 52 è collegato con l’unità di controllo ed elaborazione 38 in modo che quest’ultimo comandi la disattivazione automatica delle sorgenti laser 16 e l’invio di un avviso visivo e/o acustico all’operatore, nel caso in cui la fibra ottica esterna 22 non risultasse inserita correttamente nel corrispondente connettore 24.

Vantaggiosamente, il dispositivo 2 comprende altresì una batteria 54, che è anch’essa alloggiata all’interno dell’involucro di contenimento 4. Preferibilmente, la batteria 54 è gestita da una apposita scheda elettronica 56 per la gestione della ricarica ed è associata ad un trasformatore 58, preferibilmente di tipo lamellare. Opportunamente, la batteria 56 viene attivata dall’unità di controllo ed elaborazione 38 quando lo stesso rileva una momentanea interruzione dell’alimentazione di rete esterna in modo da consentire, anche in tal caso, un opportuno raffreddamento delle sorgenti laser 16 alloggiate all’interno dell’involucro 4.

Da quanto detto risulta chiaramente che il dispositivo secondo l'invenzione si presenta più vantaggioso rispetto a quelli tradizionali in quanto:

- emettendo contemporaneamente da due a cinque radiazioni elettromagnetiche laser di differenti lunghezza d’onda, consente di abbinare le azioni antinfiammatoria, antiedemigena ed antalgica (derivanti principalmente dalla radiazione elettromagnetica a circa 1064 nm con frequenza di emissione particolarmente elevata, di circa 10000-20000 Hz), con le azioni di stimolazione della mitosi cellulare e di rigenerazione della guaina mielinica (derivanti principalmente dalle radiazioni elettromagnetiche a 650 nm, 750 nm e 810 nm), - fornisce all’operatore/terapista uno strumento unico mediante il quale può intervenire su un numero elevato di patologie in cui il trattamento mediante laserterapia è clinicamente validato,

- è adatto all’applicazione della laserterapia in dermatologia, fisiatria, reumatologia, terapia del dolore, medicina dello sport, ecc.,

- è sicuro, biocompatibile, facile ed intuitivo da utilizzare per l’operatore,

- grazie alla sua semplicità costruttiva consente un risparmio dei costi di produzione.

Ad esempio, il dispositivo secondo l’invenzione risulta particolarmente adatto per il trattamento mediante laserterapia dell’ernia del disco in quanto consente di diminuire notevolmente, fin da subito, il dolore e, allo stesso tempo, consente di intervenire sulla biostimolazione della guaina mielinica.

La presente invenzione è stata illustrata in una sua preferita forma di realizzazione, ma si intende che varianti esecutive potranno ad essa in pratica apportarsi, senza peraltro uscire dall'ambito di contenimento del presente brevetto per invenzione industriale.

Claims (10)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Dispositivo medicale perfezionato (2) per laserterapia, caratterizzato dal fatto di comprendere: ̵ un involucro di contenimento (4) all’interno del quale sono alloggiate almeno due sorgenti laser (16) configurate per emettere radiazioni elettromagnetiche aventi lunghezze d’onda che sono differenti tra loro e sono sostanzialmente comprese tra 550 nm e 1075 nm, e con potenza di emissione sostanzialmente compresa tra 500 mW e 15 W, ̵ almeno due fibre ottiche (18), una per ciascuna sorgente laser (16), che sono alloggiate all’interno di detto involucro di contenimento (4) ed all’interno delle quali sono convogliate le radiazioni elettromagnetiche emesse dalla corrispondente sorgente laser (16), ̵ un collimatore (20) per convogliare le radiazioni elettromagnetiche in uscita da dette fibre ottiche (18) all’interno di una unica fibra ottica (22) che, almeno in parte, è esterna a detto involucro di contenimento (4), detta fibra ottica unica esterna (22) essendo collegata ad una sua estremità con detto involucro di contenimento (4), ̵ un manipolo applicatore (26) che è associato all’altra estremità di detta fibra ottica unica esterna (22) ed è provvisto di una apertura (30) che comunica con detta fibra ottica esterna (22) per far fuoriuscire in corrispondenza del tessuto da trattare dette radiazioni elettromagnetiche emesse da dette sorgenti laser (16), ̵ un’unità di controllo ed elaborazione (38) configurata per controllare e comandare l’attivazione/disattivazione di dette almeno due sorgenti laser (16) in modo che queste emettano dette radiazioni elettromagnetiche contemporaneamente e/o in sequenza, ̵ una interfaccia utente (10) per la gestione del dispositivo (2).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette sorgenti laser (16) sono diodi LED a semiconduttore.
3. 3. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno due tra le seguenti sorgenti laser (16): ̵ una prima sorgente laser che emette radiazioni elettromagnetiche a circa 580 – 680 nm con potenza di circa 100 mW - 15 W, ̵ una seconda sorgente laser che emette radiazioni elettromagnetiche a circa 750-795 nm con potenza di circa 500 mW - 15 W, ̵ una terza sorgente laser che emette radiazioni elettromagnetiche a circa 800-850 nm con potenza di circa 500 mW - 15 W, ̵ una quarta sorgente laser che emette radiazioni elettromagnetiche a circa 915 – 975 nm con potenza di circa 500 mW - 15 W, ed ̵ una quinta sorgente laser che emette radiazioni elettromagnetiche a circa 1064 nm con potenza di circa 500 mW - 15 W.
4. 4. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta unità di controllo ed elaborazione (38) è configurata per pilotare indipendentemente ciascuna di dette almeno due sorgenti laser (16) mediante l’invio di un segnale ad onda quadra con frequenza sostanzialmente compresa tra 1 e 20000 Hz e duty cycle di almeno il 50%.
5. 5. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette almeno due fibre ottiche (18), che sono alloggiate all’interno di detto involucro di contenimento (4) e che sono associate ciascuna ad una corrispondente sorgente laser (16), sono in silicone e/o dal fatto che dette fibra ottica unica (22), che è almeno in parte esterna a detto involucro di contenimento (4), è realizzata con il metodo da fase liquida.
6. 6. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto collimatore (20) è definito dalla superficie interna di un connettore (24) che è associato a detto involucro di contenimento (4) ed a cui è collegata detta fibra ottica unica esterna (22).
7. 7. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un sistema di raffreddamento (46, 48, 50) che è alloggiato all’interno di detto involucro di contenimento (4) ed è configurato e controllato da detta unità di controllo ed elaborazione (38) per garantire che, all’interno dell’involucro di contenimento (4), vi siano le temperature di esercizio desiderate ed opportune.
8. 8. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (52) per rilevare se la fibra ottica unica esterna (22) è correttamente collegata al corrispondente connettore (24) associato a detto involucro di contenimento (4) e dal fatto che detti mezzi sono funzionalmente collegati con detta unità di controllo ed elaborazione (38) per comandare automaticamente la disattivazione di dette almeno due sorgenti laser (16) in caso di collegamento non corretto di detta fibra ottica unica esterna (22) a detto connettore (24).
9. 9. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un collegamento (44) con l’alimentazione di rete esterna e/o una batteria (54) che viene attivata da detta unità di controllo ed elaborazione (38) quando viene rilevata una interruzione dell’alimentazione di rete.
10. 10. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto involucro di contenimento (4) è realizzato in materiale biocompatibile ed è associato a mezzi per la movimentazione agevole di detto dispositivo all’interno dello spazio di lavoro.