准分子激光系统的认证系统和方法与流程

准分子激光系统的认证系统和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年4月19日提交的第16/389，346号美国专利申请的优先权和权益，上述申请的全部公开内容通过引用并入本技术。
技术领域
3.本发明涉及医疗设备领域，特别是涉及一种准分子激光系统，该系统包括一种用于认证与准分子激光系统一起使用的探头的装置。


背景技术：

4.在医疗行业中，有许多手术设备、仪器和系统是由多个独立部件组成的，它们必须适当地协同工作，以确保治疗可以安全地按预期进行。例如，医学激光系统被用于治疗各种实践领域中的各种状况(即泌尿学、神经学、耳鼻喉科学、全身麻醉眼科学、牙科学、胃肠病学、心脏病学、妇科医学以及胸外科和骨科手术)。医疗激光系统由产生激光辐射的激光单元和具有光纤的单独的激光探头组成，该光纤适用于将激光辐射从激光器通过光纤引导至治疗区域。
5.制造商可以设计激光系统的特定部件，以便使其与其他特定部件一起使用。例如，市场上有多种医用光纤可用于激光系统。目前可用的激光系统可以提供各种波长的激光，因此可以被用于特定的目的和过程。同样地，与这些激光系统一起使用的光纤可以具有不同的尺寸(直径、长度等)，可以由各种材料制成，可以在各种温度、各种波长条件工作，并具有物理特性(弯曲半径等)。制造商可以设计激光系统的特定部件，以便使其与其他特定部件一起使用。例如，市场上有许多种类的医用光纤可用于医疗程序的激光系统。此外，一个部件的制造商也可以制造激光系统的其他组件，或者可以证明这些其他组件可以与制造商自己制造的组件一起使用。
6.在开始医疗程序之前，将特定的光纤连接到用于医疗程序的激光单元是很重要的。通常激光单元的制造商建议激光单元使用特定品牌的光纤和/或特定的光纤。当使用的组件之一不是认证产品时，系统的全部功能可能无法实现，并可能进一步导致医疗器械故障，从而危及患者的生命安全。例如，使用不适配的光纤可能会导致设备损坏，在制得适配的光纤之前延迟进行医疗程序，和/或导致出现无效的、破坏性的或潜在威胁生命的医疗程序的可能。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种与激光系统一起使用的用于认证激光探头的系统。在该系统中，元件通常包括激光单元和与激光单元耦合的单次使用的一次性激光探头，每个激光探头都具有光纤，光纤用于将激光辐射从激光单元通过该光纤引导到治疗区域。激光单元包括用于操作激光单元的控制系统，控制系统包括激光辐射到与激光单元耦合的激光探头的输出控制。激光单元还包括用于认证任何指定的激光探头的装置，以确认激光探头与激光
单元是否适配和/或是否授权激光探头与激光单元一起操作。特别地，激光单元包括射频识别(rfid)读取器，其用于在激光探头附接到激光单元时读取嵌入在与激光探头相关联的rfid标签中的数据。控制系统分析来自rfid标签的数据，并确认激光探头是否可信(例如，与激光单元适配使用)。激光探头被确定为可信的情况下，控制系统允许激光辐射传输至激光探头，从而使得通过使用激光探头执行相关程序。激光探头被确定为不可信的情况下，控制系统阻止激光辐射传输至激光探头。
8.认证分析基于rfid标签数据与已知的、预定义的认证数据的相互关系。已知的、预定义的认证数据存储于激光单元的本地数据库，或者是存储于远程数据库。已知的、预定义的认证数据由激光单元的所有者/制造商控制，从而使得所有者/制造商可以确定激光单元使用什么样的激光探头。所有者/制造商可以设置特定的认证密钥或提供所有者/制造商专有的特定身份号码。因此，任何指定的激光探头的rfid标签数据必须包含对应的唯一标识符(例如，认证秘钥或身份号码)才能被认为是可信的。rfid标签数据可以包括与激光探头和光纤相关的其他信息和/或特征。例如，在一些实施例中，rfid标签数据还包括激光探头的历史操作信息。在一些实施例中，还可以基于历史操作信息，利用控制系统取消对激光探头的认证，例如若探头已经被使用和/或达到了建议的最大激光脉冲数，从而阻止激光探头与激光单元进一步使用。
9.因此，本发明的认证系统可以确保只有授权的激光探头才能与激光单元一起使用。认证系统可以确保只能使用制造商推荐和授权的激光探头，从而确保激光系统按预期运行，保障患者的人身安全。该认证系统还可以进一步地防止使用假冒部件。随着假冒特定部件变得越来越普遍，对原创产品进行认证的需求变得越来越有必要。通过将rfid直接嵌入激光探头并利用rfid技术对其进行认证，制造商可以阻止伪造者从而确保长久的收入来源，否则可能会因假冒产品而蒙受损失。
附图说明
10.图1示出了本发明的准分子激光系统；
11.图2示出了本发明的准分子激光系统和与准分子激光系统一同使用的激光探头的认证系统；
12.图3示出了准分子激光器单元的实施例；
13.图4示出了与准分子激光系统一同使用的探头的实施例；
14.图5示出了沿着图4的线a-a截取的探头的剖视图；
15.图6示出了沿着图4的线b-b截取的探头的剖视图；
16.图7示出了附接到准分子激光器单元的激光探头的实施例；
17.图8示出了通过激光探头与准分子单元连接并初始读取rfid以确定激光探头可信性的放大视图。
具体实施方式
18.本发明提供了一种用于认证与激光系统一同使用的激光探头的系统。在该系统中，元件通常包括激光单元和与激光单元耦合的单次使用的一次性激光探头，每个激光探头都具有光纤，该光纤适于将激光辐射从激光单元通过光纤引导到治疗区域。激光单元包
括用于操作激光单元的控制系统，控制系统用于控制激光辐射到与激光单元耦合的激光探头的输出。激光单元还包括用于认证任何指定的激光探头的装置，以确认激光探头与激光单元是否适配和/或是否授权激光探头与激光单元一起操作。特别地，激光单元包括rfid读取器，rfid读取器用于在激光探头附接到所述激光单元时识别嵌入在与激光探头相关联的rfid标签中的数据。控制系统分析来自rfid标签的数据，并确认激光探头是否可信(是否与激光单元适配)。激光探头被确定为可信的情况下，控制系统允许激光辐射传输至激光探头，通过使用激光探头执行相关程序。激光探头被确定为不可信的情况下，控制系统阻止激光辐射传输到激光探头。
19.因此，本发明的认证系统可以确保只有被授权的激光探头才能与激光单元一起使用。该认证可以确保只有被制造商推荐和授权的激光探头被使用，从而确保激光系统按预期运行，保障患者的人身安全。该认证还可以进一步地防止使用假冒部件。随着假冒特定部件变得越来越普遍，对原创产品进行认证的需求变得越来越有必要。通过将rfid直接嵌入激光探头并利用rfid技术对其进行认证，制造商可以阻止伪造者从而确保长久的收入来源，否则可能会因假冒产品而蒙受损失。
20.本发明的激光单元和激光探头特别适用于需要对目标组织进行激光治疗的眼内手术。尤其是，本发明的激光探头和激光单元优选用于治疗青光眼，并可用于进行激光小梁造瘘术。然而，应该注意的是，符合本发明的激光探头可以用于各种病症的任何激光治疗，包括其他眼部病症(例如，糖尿病性眼病，像增生性糖尿病性视网膜病或黄斑水肿，年龄相关黄斑变性、视网膜撕裂和早产儿视网膜病的案例，以及矫正屈光不正的激光辅助原位角膜磨镶术(lasik)，例如近视或散光)以及一般和其他业务领域(非眼部应用领域)的其他病症。
21.图1示出了一种准分子激光系统，该系统包括激光单元系统100和与激光单元系统100附接的激光探头200。激光单元系统100包括rfid读取器102、控制器104(这里也称为“控制系统104”)和激光源108。激光探头200包括rfid标签202和光纤芯204。此处将更详细地描述，激光单元系统100的许多组件可以包含在一外壳中，例如可移动平台，以提供在执行程序的环境中(例如操作室、程序室、门诊办公室等环境)，并且激光探头200可以与外壳连接，以便在治疗期间使用。在将激光探头200耦合到外壳时，光纤芯204被耦合到激光源108，并适用于将来自激光源108的激光辐射通过光纤引导至治疗区域。
22.激光源108可以包括准分子激光器110和用于向准分子激光器110提供合适的气体混合物的气筒112。准分子激光器110是一种紫外激光器，通常在紫外(uv)光谱区工作并产生纳秒脉冲。准分子增益介质(气筒112内包含的介质)通常是包含稀有气体(例如氩、氪或氙)和反应气体(例如氟或氯)的气体混合物。在适当的电刺激和高压条件下，则会产生一种被称为准分子的假分子(或者在稀有气体卤化物的情况下，激发复合体)，它只能以通电状态存在，并能产生紫外范围的激光。
23.准分子中发生激光作用是因为它具有束缚(缔合)激发态，但具有排斥(解离)基态。稀有气体如氙和氪具有高度惰性，通常不会形成化合物。然而，当处于激发态(由放电或高能电子束引起)时，稀有气体可以与自身(准分子)或与卤素(激发复合体)如氟和氯形成暂时结合的分子。受激发的化合物可以通过自发或受激发射释放其多余的能量，从而产生强烈排斥的基态分子，该基态分子会很快(皮秒量级)解离回两个未结合的原子。这就形成
了粒子分布倒置。激光单元系统100的准分子激光器110是xecl准分子激光器，可以发射308纳米的波长。
24.控制器104为操作者(例如外科医生或其他医学专业人员)提供对激光信号输出(从激光源108到光纤芯204)的控制，并继而对激光能量从激光探头200的光纤芯204的传输的控制。然而，在向操作者提供对激光输出的控制之前，激光探头200经历一个认证程序，以确定激光探头200是否实际上与激光单元系统100相适配。具体地，在将激光探头200耦合到激光单元系统100时，rfid读取器102读取嵌入在激光探头200的rfid标签202中的数据，其中分析该rfid标签数据以确定激光探头200的可信性。
25.图2示出了激光单元系统100和与激光单元系统100一同使用的激光探头的认证。来自rfid标签的数据被rfid读取器读取，然后由控制器104对其进行分析。基于认证分析，确定激光探头是否是可信的(例如，适于与激光单元使用)。激光探头被确定为可信的的情况下，控制器104允许激光辐射传输到激光探头200，从而可以通过使用激光探头200执行相关程序。激光探头被确定为不可信的情况下，控制器104阻止激光辐射传输到激光探头200。
26.控制器104可以包括被配置为执行任何前述操作的软件、固件和/或电路。软件可以体现为软件包、代码、指令、指令集和/或记录在非暂时性计算机可读存储介质上的数据。固件可以体现为存储器设备中硬编码(例如非易失性的)的代码、指令或指令集和/或数据。这里在任何实施例中使用的“电路”可以包括，例如单个或任意组合的硬连线电路、诸如包括一个或多个单独指令处理核心的计算机处理器的可编程电路、状态机电路和/或存储由可编程电路执行的指令的固件。例如，控制器104可以包括耦合到包含可由处理器执行的指令的非暂时性计算机可读存储器的硬件处理器，以使控制器执行如本文所描述的激光系统100的各种功能，包括控制器激光和/或照明输出。
27.认证分析是基于rfid标签数据与存储在数据库中的已知的、预定义的认证数据的相互关系来完成的，该数据库或者是形成激光单元系统100的一部分的本地数据库(即探头数据库114)，或者是经由远程服务器300托管的远程数据库(即探头数据库302)。例如，在一些实施例中，激光单元系统100可以通过网络与远程服务器300通信和交换数据。该网络可以是私有或非私有局域网(lan)、个人区域网(pan)、存储区域网(san)、骨干网、全球区域网(gan)、广域网(wan)或任何计算机网络的集合，例如内联网、外联网或因特网(即运行各种应用或服务的互连网络的全球系统，包括例如万维网)。
28.具体地，存储在数据库(数据库114或数据库302)中的已知的、预定义的认证数据可以由激光单元100的所有者/制造商控制，例如，使得所有者/制造商可以确定激光单元将使用什么样的激光探头。例如，所有者/制造商可以设置特定的认证密钥或提供所有者/制造商专有的特定身份号码。因此，任何指定的激光探头的rfid标签数据必须包括对应的唯一标识符(即认证密钥或身份号码)才能被认为是可信的。
29.一种唯一识别激光探头的方法是通过使用私钥对探头进行认证。在这种方法中，激光系统100和rfid标签202均被教导相同的密钥。然后rfid标签202和激光系统100一起结合操作对密钥的认证。更具体地，激光系统100生成随机的、唯一的质询号码。rfid标签202利用该质询号码结合密钥来生成认证码的响应。这种生成认证码的方法(称为哈希函数)会屏蔽密钥值。另一种唯一识别激光探头的方法是使用唯一且非质询的身份号码。如果存在只能由rfid制造商写入的存储区域(例如序列号或型号)，则可以使用这种方法。这种保护
方法是通过确保制造商只提供具有合法识别号的标签来实现的，从而可以防止合法标签的简单复制。
30.rfid标签数据可以包括与激光探头和光纤相关的其他信息和/或特征。例如，在一些实施例中，rfid标签数据还包括激光探头的历史操作信息。因此，在一些实施例中，还可以基于操作历史信息，利用控制器104来解除对激光探头的认证，例如若探头已经被使用和/或达到了建议的最大激光脉冲数，从而阻止激光探头与激光单元进一步使用。
31.众所周知，rfid技术使用电磁场来自动识别和跟踪附着在目标上的标签。如前所述，与激光探头相关联的rfid标签包含电子存储信息。rfid标签可以是只读的，具备一个工厂分配的序列号，该序列号用作数据库的密钥，或者可以是可读可写的，其中系统用户可以将特定目标的数据写入标签。现场可编程标签可以是一次写入、多次读取；“空白”标签可以由用户用电子产品代码进行书写。rfid标签包含至少三个部分：存储和处理信息以及调制和解调射频(rf)信号的集成电路；从入射读取器信号收集dc功率的装置；以及用于接收和发送信号的天线。标签信息存储在非易失性存储器中。rfid标签包括分别用于分别处理传输信号和传感器数据的固定或可编程逻辑。
32.rfid读取器发射编码无线电信号来询问标签。rfid标签接收消息，然后用它的标识和其他信息进行响应。这可以仅是唯一的标签序列号，也可以是与产品相关信息，如库存号、组号或批号、生产日期或其他特定信息。由于标签具有单独的序列号，rfid系统设计可以同时区分可能存在于rfid读取器范围内的几个标签，并同时读取它们。
33.在一些实施例中，rfid标签可以是无源标签，该无源标签可以收集来自询问无线电波的激光系统的rfid读取器的能量。在一些实施例中，rfid标签可以是有源标签，该有源标签包括本地电源(例如电池)，并且可在距离激光系统的rfid读取器数百米的地方操作。
34.图3示出了设置在仪器400中的准分子激光器单元100的实施例。如前所述，系统100的一个或多个组件可以包含在仪器400中。在本实施例中，rfid读取器102、控制器104和激光源108(包括准分子激光器110和气筒112)包含在外壳402内。外壳402具有轮子404，并且是便携式的。仪器400还包括有助于仪器400轻便性的推拉手柄405。仪器400还包括连接端口406，连接端口406用于接收激光探头200的连接端，以在光纤芯204和激光源108之间建立连接。还应当注意，rfid读取器102可以位于连接端口406附近，以允许其读取来自设置在激光探头200的连接端上的rfid标签202的数据。仪器400还包括为操作者设置的各种输入端，例如光纤探头帽保持器408、紧急停止按钮410和电源开关412。仪器400还包括从外壳402延伸出的脚踏板414，并且仪器400可操作地提供对从准分子激光器410到探头200的光纤芯204的激光辐射的控制。仪器400还包括具有交互式用户界面形式的显示器416。在一些示例中，交互式用户界面显示患者信息、机器设置参数和程序信息。
35.图4示出了与准分子激光系统100一同使用的探头500的实施例。探头500是单次使用的一次性单元。探头500通常包括通过连接器502(细长绳)方式耦合到激光源108的光纤芯，连接器502由探头500的主体延伸出来，并且具有连接组件504，连接组件504被配置为接收在仪器400的连接端口406内。rfid标签202设置在连接组件504上，使得在将连接组件504耦合到激光单元系统100的连接端口406时，嵌入在rfid标签202中的数据可以被rfid读取器102读取。探头500还包括输送尖端506，激光能量(来自光纤芯)可以从输送尖端506射出。探头500包括手持主体508，手持主体508可以包括具有脊或凹陷512的手指握持部510。手持
探头500的主体508可以是金属的或塑料的。
36.图5和6分别示出了沿着图4的线a-a和线b-b截取的探头500的截面图。如图所示，光纤芯518贯穿探头500并形成连接器502的一部分。保护套516包裹光纤芯518。在一些示例中，保护套516是保护性塑料或橡胶护套。光纤芯518进一步形成探头500的输送尖端506的一部分。金属外套520包裹光纤芯518和光纤。在一些情况下，不锈钢外套520包裹并保护光纤芯518。
37.图7示出了附接到激光单元系统100的激光探头500的实施例。如前所述，在将激光探头500附接到系统100时(即探头500的连接组件504和系统400的连接端口406之间的耦合)，rfid读取器102读取嵌入在与连接组件504相关联的rfid标签中的数据。图8示出了通过激光探头500和系统100连接并初始rfid读取以确定激光探头200可信性的放大视图。控制器104分析来自rfid标签的数据，并确定激光探头是否可信(即是否适合与激光单元一起使用)。在激光探头200被确定为可信的情况下，控制器允许激光辐射传输到激光探头200。在激光探头200被确定为不可信的情况下，控制器104阻止激光辐射传输到激光探头。
38.因此，本发明的认证系统可以确保只有被授权的激光探头才能与激光单元一起被使用。该认证可以确保只有被制造商推荐和授权的激光探头被使用，从而确保激光系统按预期运行，保障患者的人身安全。该认证还可以进一步地防止使用假冒部件。随着假冒特定部件变得越来越普遍，对原创产品进行认证的需求变得越来越有必要。通过将rfid直接嵌入激光探头并利用rfid技术对其进行认证，制造商可以阻止伪造者从而确保长久的收入来源，否则可能会因假冒产品而蒙受损失。
39.如在本文的任何实施例中所使用的，术语“模块”可以指被配置为执行任何前述操作的软件、固件和/或电路。软件可以体现为软件包、代码、指令、指令集和/或记录在非暂时性计算机可读存储介质上的数据。固件可以体现为存储器设备中硬编码(例如，非易失性)的代码、指令或指令集和/或数据。这里在任何实施例中使用的“电路”可以包括，例如，单个或任意组合的硬连线电路、诸如包括一个或多个单独指令处理核心的计算机处理器的可编程电路、状态机电路和/或存储由可编程电路执行的指令的固件。这些模块可以，共同地或单独地，被实现为形成更大系统的一部分的电路，例如集成电路(ic)、片上系统(soc)、台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、服务器、智能电话等。
40.这里描述的任何操作都可以在包括一个或多个存储介质的系统中实现，所述存储介质上单独地或组合地存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，所述指令执行所述方法。这里，处理器可以包括例如服务器中央处理器(cpu)、移动设备cpu和/或其他可编程电路。
41.同样，这里描述的操作可以分布在多个物理设备上，例如在多于一个不同物理位置的处理结构。存储介质可以包括任何类型的有形介质，例如，任何类型的盘，包括硬盘、软盘、光盘、光盘只读存储器(cd-rom)、光盘可重写(cd-rws)和磁光盘、诸如只读存储器(rom)的半导体器件、诸如动态和静态随机存取存储器(ram)的ram、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、闪存、固态盘(ssd)、磁卡或光卡，或者任何类型的适合于其他实施例可以实现为由可编程控制设备执行的软件模块。存储介质可以是非暂时性的。
42.如本文所述，各种实施例可以通过使用硬件元件、软件元件或其任意组合来实现。
硬件元件的例子可以包括处理器、微处理器、电路、电路元件(例如，晶体管、电阻器、电容器、电感器等)、集成电路、专用集成电路(asic)、可编程逻辑器件(pld)、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门阵列(fpga)、逻辑门、寄存器、半导体器件、芯片、微芯片、芯片组等。
43.贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，在整个说明书的不同地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定都指同一实施例。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。
44.术语“非暂时性”应被理解为仅从权利要求范围中移除传播的暂时性信号本身，并且不放弃对不仅仅传播暂时性信号本身的所有标准计算机可读介质的权利。换句话说，术语“非暂时性计算机可读介质”和“非暂时性计算机可读存储介质”的含义应被解释为仅排除那些在《美国法典》第35篇第101节下的可专利主题范围之外的暂时性计算机可读介质类型。
45.在此使用的术语和表达被用作描述性术语而非限制性术语，并且在使用这些术语和表达时，无意排除所示出和描述的特征(或其部分)的任何等同物，并且认识到在权利要求的范围内各种修改是可能的。因此，权利要求旨在覆盖所有这些等同物。
46.引用合并
47.在本公开中，对其他文件，例如专利、专利申请、专利出版物、期刊、书籍、论文、网络内容的参考和引用已经被提出。出于所有目的，所有这些文件在此全部引入作为参考。
48.等同
49.除了在此示出和描述的那些之外，本发明的各种修改及其许多进一步的实施例对于本领域技术人员来说将从本文件的全部内容变得显而易见，包括参考在此引用的科学和专利文献。这里的主题包含重要的信息、范例和指南，这些信息、范例和指南可以适用于本发明在其各种实施例及其等同物中的实践。