DE2855145B2

DE2855145B2 - Vorrichtung zur Feststellung eines Laser-Leckstroms

Info

Publication number: DE2855145B2
Application number: DE2855145A
Authority: DE
Inventors: Haruhiko Tokio Machida
Original assignee: Machida Endoscope Co Ltd
Current assignee: Machida Endoscope Co Ltd
Priority date: 1977-12-29
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1980-02-21
Also published as: DE2855145A1; US4311142A; DE2855145C3; JPS54103098U

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Feststellung eines Laser-Leckstroms, der aus einer optischen Faser und einem Überzugsmaterial bestehenden Laserführung austritt. Bei zahlreichen Anwendungsfällen, beispielsweise bei der Verwendung von Lasern in der chirurgischen Praxis, ist es von höchster Wichtigkeit zu gewährleisten, daß der Laserstrahl nur am Kopf in der vorbestimmten Richtung austritt, um beispielsweise einen Polypen in einem Körperhohlraum auszubrennen. Tritt nämlich ein Teil der Laserenergie an einer anderen Stelle des optischen Leiters aus, besteht die Gefahr, daß andere Körperteile verbrannt oder sonstwie in Mitleidenschaft gezogen werden, und außerdem steht am Kopf nicht mehr die volle Energie

zur Verfugung.

Um festzustellen, ob die optische Übertragungsvorrichtung einwandfrei arbeitet, ist es üblich, zunächst einen Hilfsstrahl niedriger Energie, z. B. den Strahl eines Glaslasers in die Laserführung einzuleiten, um die Laserführung und das Gerät zu inspizieren. Erst wenn sichergestellt ist, daß die Laserführung in Ordnung ist, wird der zur chirurgischen Behandlung od. dgl. benutzte energiereiche Laser, beispielsweise ein YAG-Laser eingesetzt, Es besteht dabei jedoch immer noch die Gefahr, daß die Laserführung nach der Sicherheitsüberprüfung durch spontane Bewegungen od. dgl. einen Riß oder eine andere Leckstelle bekommt, so daß unbemerkt ein energiereicher Laser-Leckstrom aus der Führung austritt und eine Gefahr für die Bedienungsperson und für den Patienten sowie das Gerät selbst darstellt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die einen Laser-Leckstrom im Betrieb kontinuierlich überwacht, so daß auch das Auftreten von Leckstellen im Betrieb feststellbar wird.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe gelöst durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Auf diese Weise wird sofort beim Auftreten eines Leckstroms durch den Detektor ein Signal geliefert, das unmittelbar zur Abschaltung herangezogen werden kann. Auf diese Weise wird es auch überflüssig, eine Sicherheitsprüfung mittels eines Hilfsstrahls durchzuführen.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung wird anhand der folgenden Figurenbeschreibung näher erläutert:
Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform, bei der ein Draht um das optische Faserbündel herumgewickelt ist,

Fig.3 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Draht sowohl um das optische Faserbündel als auch um das überzogene Material herumgewickelt ist,
F i g. 4 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Draht um das überzogene Material gewickelt ist und weiter längs der optischen Faser verläuft,

Fig.5 eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei mehre-

re Drähte in dem Überzugsmaterial vorgesehen sind,

F i g. 6 eine schematische Schnittansicht gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei mehrere Drähte einander gegenüberliegend an einer bestimmten Stelle des Überzugsmaterials liegen,

F i g. 7 eine schematische Schnittansicht einer wei'eren Ausführungsform der Erfindung, wobei auf das optische Faserbündel leitfähiges Material aufgezogen ist,

Fig.8 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei ein Draht in einem Führungsrohr eines chirurgischen Laserinstruments angeordnet ist,

F i g. 9 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung, wobei ein Draht in einem Pinzettenführungsrohr eines Endoskops vorgesehen ist. Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den F i g. 1 bis 7 beschrieben.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine optische Faser aus Quarzglas usw., während das Bezugszeichen 2 ein Überzugsmaterial aus Nylon oder dergleichen kennzeichnet, und aus diesen Teilen ist die Laserführung zusammengesetzt, um einen Laserstrahl zu führen. Das Bezugszeichen 3 kennzeichnet einen Draht beispielsweise in Gestalt eines Schmelzelements einer Sicherung, der nicht nur leitfähig ist, sondern beim Durchtritt finer übermäßig großen Wärmemenge auch schmilzt Der Draht 3 ist mit einem elektrischen Detektor 4 verbunden, der eine üiserquelle 5 steuert.

Gemäß F i g. 1 ist der Draht Λ in dem Überzugsmaterial 2 längs der optischen Faser 1 eingebettet, in F i g. 2 ist der Draht 3 schraubenlinienförmig um die optische Faser 1 herumgewickelt In Fig.3 ist der Draht 3 sowohl um die optische Faser 1 herumgewickelt als auch um das Überzugsmaterial 2 herum. In Fig.4 ist der Draht 3 schraubenlinienförmig um das Überzugsmaterial 2 herum aufgewickelt und außerdem verläuft er längs der optischen Faser 1.

Durch diese Vorkehrungen wird erreicht, daß beim ■ Austreten des Laserstrahls, verursacht durch Zerreißen oder Anreißen der Faser oder der Fasern, der Draht 3 durch den energiereichen Laserstrahl geschmolzen wird. Infolgedessen wird der elektrische Strom in dem Draht 3 unterbrochen und dann wird ein elektrisches 'Signal dem Detektor 4 zugeführt. Beim Empfang des Signals stellt der Detektor 4 ein Reißen oder eine Rhsebildung der Laserführung fest und schaltet die Erregung der Laserquelie 5 ab und macht die Bedienungsperson durch ein Warnsignal hierauf aufmerksam.

Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel wird das elektrische Signal durch Schmelzen des Drahtes 3 erzeugt. Ein Draht, jedoch, z. B. ein Nickelchromdraht, ändert jedoch seinen Widerstand durch die ansteigende Temperatur. Demgemäß kann die Widerstandsänderung durch den Detektor 4 festgestellt werden. Auf diese Weise läßt sich auch ein kleiner Leckstrom des Laserstrahls aus der Laserführung durch Erwärmung des Drahtes 3 erkennbar machen, dessen Temperaturkoeffizient relativ groß ist.

Gemäß Fig.5 sind mehrere Drähte 3 hoher Leitfähigkeits, z. B. aus Kupfer, längs der optischen Faser 1 im Überzugsmaterial 2 angeordnet und der Draht 3 ist mit dem Detektor 4 verbunden. Wenn das Überzugsmaterial 2 durch den Leckstrom des Laserstrahls geschmolzen wird, dann findet ein Kurzschluß der Drähte 3 infolge des dielektrischen Durchbruchs des Überzugsinaterials 2 statt bzw. ändern sich der Isolationswiderstand des Überzugsma'.erias 2 und es wird ein elektrisches Signal erzeugt und derKuizschluß oder die Änderung des Widerstands wertes wird durch den Detektor 4 festgestellt.

Durch diese Vorkehrungen wird wit bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen jeder Leckstrom des Laserstrahls mit Sicherheit festgestellt. Die Vielzahl der Drähte 3 kann längs der optischen Faser 1

ίο verlaufend angeordnet sein oder wie ?us Fig.6 ersichtlich, kann der Draht 3 an geeignete» Stellen im Abstand zueinander vorgesehen werden.

In F i g. 7 ist ein leilfähiges Material 6, z. S. aus Gold oder Kupfer, um die optische Faser 1 herumgelegt, um

i^r' den dielektrischen Durchbruch zwischen dsm leitfähigen Material 6 und dem Draht 3 festzustellen, der am Umfang des Überzugsmaterial 2 angeordnet ist, oder um ein« Diskontinuität in dem leitfähigen Material 6 zu ermitteln.

Im folgenden werden Beispiele beschrieben, bei denen die Erfindung Anwendung findet fcei chirurgischen Laserinstrumenten. Das chirurgische Laserinstrument oder das sogenannte Lasermesser ist ein medizinisches Instrument zum Ausbrenneneines PoIypen oder eines Karzinoms in einem Körperhohlraum durch einen energiereichen Laserstrah!, beispielsweise einen YAG· Laser, unter Zuhilfenahme «ines Endoskops. Es ist sehr gefährlich, wenn der Laserstrahl au» der Laserführung leckt und Punkte ausbrenn, die nicht mit den vorgesehenen Stellen übereinstimmen. Aus diesem Grunde kann der Draht 3 oder dis leitfähige Material 6 in der Laserführung selbst vorgesehen werden, oder, wie aus F i g. 8 ersichtlich, kam der Draht und/oder das leitfähige Material 6 in einem Führurigsrohr 7 des Lasermessers untergebracht werden, oder, wie in F i g. 9 dargestellt, in einem Pinzetlenführungsrohr 8, das als Führung für das Lasermeaser benutzt wird, so daß ein Leckstrom festgestellt werden kann und die Sicherheit des Lssermessers, des Endoskop^ und auch des Operateurs und des Patienten gewahrleistet ist Wie beschrieben, kann ein Unfall durch den

energiereichen Laserstrahl durch die vorliegende Erfindung verhindert werden, indem elektrisch ein Leckstrom des Laserstrahls aus der Laserführung heraus als Diskontinuität oder Widerstandsänderung oder Kurzschluß durch dielektrischen Durchbrach von Draht und/oder leitfähigem Material in d<r Laserführung festgestellt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Feststellung eines Laser-Leckstromes, der aus einer aus einer optischen Faser und einem Überzugsmaterial bestehenden Laserführung austritt, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der optischen Faser (1) und/oder im Überzugsmaterial (2) zumindest ein leitfähiger Draht (3) und/oder eine leitfähige Schicht (6) angeordnet ist, und daß ein elektrischer Detektor (4) vorgesehen ist, der entweder die Widerstandsänderung des Drahtes (3) bzw. der Schicht (6) infolge Temperaturerhöhung oder einen Kurzschluß zwischen zumindest zwei Drähten (3) bzw. dem Draht (3) und der Schicht (6) infolge des dielektrischen Durchbruchs des Überzugsmaterials (2) feststellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (3) in dem Überzugsmaierial (2) längs der optischen Faser (1) verläuft (F i g. 1).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (3) schraubenlinienförmig um die optische Faser (1) herumgewickelt ist (F ig. 2).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (3) schraubenlinienförmig sowohl um die optische Faser (1) herum als auch um das Überzugsmaterial (2) herumgewickelt ist (F ig. 3).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (3), der um das Überzugsmaterial (2) herumgewickelt ist, außerdem längs der optischen Faser (1) verläuft (F i g. 4).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Drähte (3) längs der optischen Faser (1) im Überzugsmaterial (2) angeordnet sind (F ig. 5).

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Drähte (3) längs der optischen Faser (1) im Abstand zueinander verlaufend angeordnet sind (F i g. 6).

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (3) und/oder die leitfähige Schicht (6) in einem Führungsrohr (7) eines chirurgischen Laserinstruments angeordnet ist (F ig. 8).

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (3) und/oder die leitfähige Schicht (6) in einem Pinzettenführungsrohr (8) eines Endoskops untergebracht ist.