DE3121287A1 - "lichtleitfaseroptik fuer laser" - Google Patents

"lichtleitfaseroptik fuer laser"

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DE3121287A1 DE19813121287 DE3121287A DE3121287A1 DE 3121287 A1 DE3121287 A1 DE 3121287A1 DE 19813121287 DE19813121287 DE 19813121287 DE 3121287 A DE3121287 A DE 3121287A DE 3121287 A1 DE3121287 A1 DE 3121287A1
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Description

I i. I /L U /
but» «b H β <
— 4 —
Beschreibung:
Die Erfindung befaßt sich mit einer Lichtleitfaseroptik für Laser gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere zur Verwendung mit einem Laser-Photo-Koagulator für medizinische Zwecke.
Die Verwendung von Lichtleitfaseroptiken für medizinische Zwecke ist bekannt, insbesondere im Zusammenhang mit Endoskopen, wo das von einem Laser ausgesandte Licht mittels einer Lichtleitfaseroptik an eine Stelle im Körper eines Patienten übertragen wird. Es ist auch bereits bekannt, daß man eine Blutung an einer Stelle im Körper eines Patienten durch Photokoagulation mittels Laserlicht zum Stillstand bringen kann; bei den hierzu bekannten Geräten wird zur Übertragung des Laserlichtes an die kritische Körperstelle eine einzelne Lichtleitfaser benutzt, welche Teil einer Lichtleitfaseroptik ist. Die Lichtleitfaseroptik ihrerseits ist integraler Bestandteil des Lasers und des Endoskops; dies hat zur Folge, daß dann, wenn die Lichtleitfaser beschädigt oder so stark kontaminiert wird, daß ihre Funktion beeinträchtigt wird, das ganze Gerät außer Dienst gestellt und ein Austausch der empfindlichen Lichtleitfaser vorgenommen werden muß. Dieser Austausch erfordert jedoch das Geschick eines erfahrenen Spezialisten, da von
der exakten Justierung der Enden der Lichtleitfaser das änwandfreie Funktionieren des Gerätes abhängt»
Die Erfinder haben es sich zur Aufgabe gemacht, diesen Austausch der Lichtleitfaser zu erleichtern»
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Lichtleitfaseroptik mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch einen Laser-Photokoagulator mit einer solchen Lichtleitfaseroptik mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 6c Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche O
Vorzugsweise verwendet man als Laser einen ungedämpftein, kontinuierlich arbeitenden CW(= continuous wave (englo))-Neodym/YAG-Laser, aus welchem ein Lw. paralleles Lichtstrahlenbündel austritt, welches durch die Lichtleitfaseroptik weiter übertragen wird.
Mit Vorteil löst die Kupplung der Lichtleitfaseroptik eine Verriegelung aus, welche verhindert, daß der Laser arbeitet, wenn die Kupplung gelöst ist»
J I Z I Z ö /
Vorzugsweise ist der Laser Bestandteil einer Einrichtung, welche eine Druckgasquelle enthält, die mit einer Druckgasaustrittsöffnung im Kupplungsglied verbunden ist, während die Kupplung eine Druckgaseintrittsöffnung besitzt, in welche das aus der Druckgasaustrittsöffnung im Kupplungsglied austretende Druckgas eintritt, und das Druckgas am anderen Ende des röhrenförmigen Gehäuses wieder austreten läßt.
Das röhrenförmige Gehäuse ist vorzugsweise lösbar an einem Endoskop befestigbar. Die dazu vorgesehenen Befestigungsmittel enthalten mit Vorteil eine Verriegelungseinrichtung, welche verhindert, daß der Laser arbeitet, wenn das Gehäuse vom Endoskop getrennt ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt in Explosionsdarstellung den Aufbau eines
erfindungsgemäß ausgerüsteten Laser-Photokoagulators.
Fig. 2 zeigt einen Teil einer Lichtleitfaseroptik, welche im Koagulator gemäß Fig. 1 verwendet wird,
4 Ö ΐΐ ή Op
C t <Δ (1 Λ Q 0 ΰ 4
Fig» 3 zeigt eine Endansicht des Teils aus Fig» 2S
Fig« 4 zeigt einen anderen Teil der Lichtleitfaseroptik, welche im Koagulator gemäß Figo 1 verwendet wird,
Figo 5 zeigt einen Teil einer Lichtleitfaseroptik als
Alternative zu dem in Fig<, 2 dargestellten Teil, und
F i g β 6 zeigt einen« Teil einer Lichtleitfaseroptik als Alternative zu dem in Figo 4 dargestellten Teilo
Der in Figo 1 schematisch dargestellte Laser=Photokoagulator enthält einen Laser H9 eine Druckgasquelle 12, welche unter Druck stehendes COp-Gas liefert„ eine flexible Lichtleitfaser= optik 13 und ein flexibles Endoskop 14o Der Laser 11 und die Druckgasquelle 12 befinden sich in einem Gehäuse 159 welches zugleich als Träger für diese Komponenten dient und dem Austritts= fenster des Lasers 11 gegenüberliegend ein Kupplungsglied 16 aufweist, welchem aus der Druckgasquelle 12 CO^-Gas mittels einer Zuleitung 17 zugeführt wird» Die Lichtleitfaseroptik 13 besitzt ein röhrenförmiges Gehäuse 19, welches an seinem einen Ende zu
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8 -
JIZIZb/
einer Kupplung 18 ausgestaltet ist, mittels welcher es lösbar am Kupplungsglied 1§ befestigbar ist. In einiger Entfernung von dem mit der Kupplung 18 versehenen Ende besitzt das röhren-r förmige Gehäuse 19 eine Befestigungseinrichtung 2O9 welche ihr Gegenstück in einem Kragen 21 findet9 der in den Eingang eines Bioosiekanals 22 im Endoskop 14 eingepaßt ist» Der der Kupplung
18 gegenüberliegende Endabschnitt 23 des röhrenförmigen Gehäuses
19 hat die Gestalt eines Katheters; der Katheter 23 und seine Spitze 24 sind derart ausgebildet, daß bei fertig zusammengebautem Photokoagulator 10 die Spitze 24 sich am vorderen Ende 14A des Endoskops 14 befindet oder geringfügig über dessen vorderes Ende 14A vorsteht.
Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Ausführungsbeispiels d@r Kupplung 18 der Lichtleitfaseroptik 13, welche mit dem Kupplungsteil 16 verbunden werden soll. Zu diesem Zweck ist das Kupplungsteil als eine in das Gehäuse 15 fest eingebaute zylindrische Passung ausgebildet, deren Längsachse mit der optischen Achs© des Lasers fluchtet. Die Kupplung 18 ist dementsprechend in Gestalt eines dazu passenden zylindrischen Zapfens ausgebildet. Wenn der Zapfen lagerichtig in die Fassung eingesteckt ist, dann nehmen vier Vertiefungen 3OA, 30B, 31A, 31B in der Stirnseite des Zapfens vier
dazu passende Stifte in der Fassung aufs von denen zwei Stifte der Bestellung einer elektrischen Verbindung und die anderen beiden Stifte lediglich der Sicherstellung der richtigen Orientierung von Fassung und Zapfen dienen«, Wie man anhand der Figo 2 und 3 sieht» sind die der elektrischen Kontaktgabe dienenden Vertiefungen 3OA und 30B in Länge und Durchmesser kleiner als die beiden anderen, der Ausrichtung von Zapfen und Fassung dienenden Vertiefungen 3IA und 31B„
Die in Figo 2 dargestellte Kupplung 17 besteht aus zwei durch ein Schraubgewinde 18C lösbar miteinander verbundenen Teilen 18A
3IA und 18B9 von denen das Teil 18B die Vertiefungen 3OA5 30B/und 31B sowie darüberhinaus eine Sammellinse 32 enthält, welche mittels einer Packung 38 und eines Spannringes 37 in einer zylindrischen Ausnehmung des Teils 18B an einer Bundfläche anliegend gehalten wirdo Die Sammellinse 32 ist plankonvex und liegt mit ihrer ebenen Seite an der ebenen Bundfläche im Teil 18B an„ Die zylindrische Randfläche am Umfang der Sammellinse 32 ist der umgebenden Mantelfläche in der zylindrischen Ausnehmung im Teil 18B eng angepaßt und verläuft koaxial zur optischen Achse der Sammellinse 32 und zugleich koaxial zur Längsachse des Teils 18B, welche deshalb mit der optischen Achse der Sammellinse 32 fluchtete Ferner ent·*· hält das Teil 18B eine Einspanneinrichtung 33 für die einzelne
JIZfZb/
Lichtleitfaser 34, bestehend aus einem feinen, eine Stützwand in genau koaxialer Lage durchsetzenden, der Lichtleitfaser 34 eng angepaßten Loch 35, und aus einem eingeschraubten Kragen 40, welchen die Lichtleitfaser 34 ebenfalls koaxial durchsetzt und in dessen Durchgang die Lichtleitfaser 34 durch ein Bindemittel festgelegt ist. Bei dieser Art der Anordnung ist die Lichtleitfaser 34 genau mit der optischen Achse der Sammellinse 32 fluchtend angeordnet, und beide zusammen fluchten - wenn auch nicht unbedingt mit derselben Genauigkeit wie die Lichtleitfaser 34 und die Sammellinse 32 untereinander - mit der optischen Austrittsachse des Lasers 11 (d.i. jene Achse des Lasers,entlang der der Laserstrahl austritt), weil die Kupplung 18 und das Kupplungsglied Ib koaxial ineinanderpassen. Außerdem befindet sich die Endfläche 34A der Lichtleitfaser 34 genau am Ort des Brennpunkts der Sammellinse 32.
Das Teil 18A der Kupplung 18 ist entlang der Berührungsfläche durch ein Bindemittel mit einer flexiblen äußeren Nylonröhre 42 verbunden, in welcher eine weitere (die innere) flexible Nylonröhre 43 angeordnet ist, in welcher die Lichtleitfaser 34 verläuft. In eine zylindrische, die äußere Nylonröhre 42 umgebende Ausnehmung am vorderen Ende des Teils 18A ist eine gewendelte Schutzfeder 42A eingesetzt, welche die äußere Nylonröhre 42 umgibt
η ~· ι λ η
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und aus der Ausnehmung vorsteht. Die Schutzfeder 42 verhindert, daß die Nylonröhre 42 beim Austritt aus dem Teil 18 zu stark gebogen wird, was zum Bruch der Lichtleitfaser 34 führen könnte. Der Ringraum zwischen den beiden Nylonröhren 42 und 43 steht in Verbindung mit den der elektrischen Kontaktgabe dienenden Vertiefungen 3OA und 3OB im Teil 18B in Verbindung und dient der Aufnahme nicht eingezeichneter elektrischer Leitungen, welche bis zu einer elektrischen Verbindungsstelle an der Befestigungseinrichtung 20 geführt werden. Weitere - ebenfalls nicht eingezeichnie - elektrische Leitungen können zu einer zwischen der Kupplung 18 und dem Kupplungsteil 16 liegenden elektrischen Verbindungsstelle geführt werden. Dadurch kann man erreichen, daß bei Unterbrechung einer dieser Verbindungsstellen der Laser 11 nicht arbeitet.
Die elektrische Verbindungsstelle am Ort der Befestigungseinrichtung 20 wird durch eine im röhrenförmigen Gehäuse 19 liegende Induktionswicklung und durch einen im Kragen 21 gelegenen elektrisch leitenden Ring gebildet, welche sich überlappen, sodaß für einen kleinen Bereich von achsialen Positionen des röhrenförmigen Gehäuses 19 eine hinreichende elektrische Kopplung besteht. Hierdurch wird ermöglicht, daß die Lage der Katheterspitze 24 am
14A
Ende/des Endoskops. 14 in einem kleinen Bereich in axialer
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Richtung verändert werden kann, was für manche medizinische Anwendungen von Nutzen ist.
Der Ringraum zwischen der inneren Nylonröhre 43 und der Lichtleitfaser 34 steht in Verbindung mit einer Gaseintrittsöffnung 45 im Teil leA^welche ihrerseits mit einer entsprechenden nicht eingezeichneten - Austrittsöffnung im Kupplungsglied 16 in Verbindung steht; diese Austrittsöffnung liegt in achsialer Richtung gesehen zwischen zwei im Kupplungsglied 16 angeordneten O-Ring-Dichtungen 46, und dorthin führt auch die Zuleitung 17 (Fig. 1).
Eine Ausführungsform der Katheterspitze 24 ist in Piga 4 dargestellt. Im Innern einer Röhre 53 aus rostfreiem Stahl, welche durch ein Bindemittel mit dem Ende der Nylonröhre 43 verbunden ist, befindet sich eine Stützscheibe 50 mit einer achsial angeordneten Durchtrittsöffnung 51, welche zur Einspannung des Endes der Lichtleitfaser 34 dient, sowie mit sechs weiteren,die achsiale Durchtrittsöffnung 51 umgebenden Durchtrittsöffnungen 52, welche als Düsen dienen, durch welche ein die Koagulationsmethode unterstützendes Gas austreten kann, welches zugleich eine Kontamination der Spitze der Lichtleitfaser 34 verhindert.
Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Kupplung 18, welche in ihrer Funktion der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ähnelt, aber im konstruktiven Detail Unterschiede aufweist. Ein Unterschied betrifft die Einspanneinrichtung 33 für die Lichtleitfaser 34: anstelle der Stützwand 36 ist in Fig. 5 ein einschiebbares Paßstück 36· vorgesehen, wohingegen der eingeschraubte Kragen 40 beibehalten wurde. Anstelle der beiden O-Ringe 46 im feststehenden Kupplungsteil 16 ist in Fig. 5 ein einzelner O-Ring 46· vorgesehen, welcher auf dem Mantel der Kupplung 18 angeordnet ist und die dort gelegene Gaseintrittsöffnung 45 umgibt. Um sicherzustellen, daß beim Einstecken der Kupplung 18 in das Kupplungsteil 16 nur eine Winkellage zwischen diesen beiden möglich ist, damit die Gaseintrittsöffnung 45 stets mit der Mündung der Zuleitung 17 im Kupplungsteil 16 fluchtet, ist in dem als Fassung ausgebildeten Kupplungsteil 16 lediglich ein einziger Zentrierstift vorgesehen, welcher zum Einführen in die Vertiefung 31A vorgesehen ist, während die andere Vertiefung 31B durch einen Nylonstopfen 55 verschlossen wurde. Die Teile 18A und 18B der Kupplung 18 sind nicht durch ein Schraubgewinde miteinander verbunden, sondern mittels Bolzen 18D,damit auch diese beiden Teile 18A und 18B nur in einer Winkellage miteinander verbunden werden können.
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- 14 -
Fig. 6 zeigt eine von der Ausführungsform gemäß Fig. 4 abweichende Ausführungsform der Spitze 24 des Katheters 23. In das Ende der Nylonröhre 43 ist eine Art Tülle 56 teilweise eingeschoben, welche sich mit einer nach außen vorspringenden Kante 57 in die Innenseite der Nylonröhre 43 eingräbt und dadurch so fest sitzt, daß die Verwendung eines Bindemittels, z.B. eines Klebers, entfallen kann. Ein in der Nylonröhre 43 liegender Abschnitt 58 der Tülle 56 ist als Buchse ausgebildet und dient zum Einspannen des Endes der Lichtleitfaser 34; das Material der Buchse 58 ist am Umfang 60 teilweise entfernt, um einen Durchtritt des durch die Nylonröhre 43 herangeführten Gasstromes zu ermöglichen. Das Gas tritt an der Endfläche der Tülle 56 aus einer erweiterten Bohrung 59 aus, welche mit den Ausnehmungen in der Buchse 58 kommuniziert.
Das erfindungsgemäße Lasergerät kann in Verbindung mit einer Vielzahl von Gastrointestinal-Endoskopen verwendet werden. Endoskope zur Verwendung in anderen Körpergegenden können an das Lasergerät angepaßt werden. Die Erfindung kann aber auch für andere Zwecke als für die Endoskopie verwendet werden, wenn man eine für den gewählten Einsatzzweck (z.B. für die Chirurgie, Dermatologie oder Ophthalmologie) hergerichtete, einsteckbare Zuführeinrichtung für die Lichtleitfaser 34 vorsieht. Außerdem kann man für ein
21287
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ausgewähltes Endoskop auch Lichtleitfasern mit unterschiedlichen Eigenschaften verwenden, die z.B. die Divergenz des übertragenen Laserstrahls und damit zusammenhängend unterschiedliche Ausführungsformen der Spitze der Lichtleitfasern 34 betreffen können.
Die Lichtleitfaser 34 ist eine glasbeschichtete Glasfaser mit Übertragungseigenschaften und mechanischen Eigenschaften, welche die oben beschriebenen Aufbauten sowie eine "Abspaltung" des Endes der Lichtleitfaser 34, welches der Sammellinse 32 zugewandt ist, in der Weise ermöglichen, daß die dort gelegene Endfläche 34A genau parallel zur planen Oberfläche der Sammellinse 32 gemacht werden kann, um eine akkurate Einkopplung des Laserstrahls in die Lichtleitfaser 34 zu erzielen. Die Anordnung der Endfläche 34A der Lichtleitfaser 34 relativ zur Sammellinse 32 und deren koaxiale Ausrichtung sind bis auf ,um genau vorzunehmen, während die Anordnung der Sammellinse 3 2 relativ zum Laser 11 nicht derart genau erfolgen muß. Die Sammellinse 32 muß
daß auch nicht plankonvex sein, vorausgesetzteste den aus dem Laser austretenden Laserstrahl in einem an der Endfläche 34 A der Lichtleitfaser 34 gelegenen Brennpunkt sammelt. Eine plankonvexe Sammellinse 32 ist jedoch besoners bevorzugt, weil sie den mechanischen Aufbau und die Justierung der Komponenten erleichtert.
O \ L \ LQ I
Sollte es bei der erfindungsgemäßen Lichtleitfaseroptik 13 nötig werden, eine unbrauchbar gewordene Lichtleitfaser 34 auszutauschen, so kann die Lichtleitfaseroptik 13 von den anderen Komponenten (Gehäuse 16, Endoskop 14) getrennt werden und die Lichtleitfaser 34 kann von allen Teilen der Lichtleitfaseroptik 13 mit Ausnahme des Kragens 40 gelöst werden. Bei jedem Austausch der Lichtleitfaser 34 ist also auch der Kragen 40 auszutauschen.
Leerseite

Claims (5)

  1. DR. RUDOLF BAUER ' CK(^Pf .-IWG JRElJV!LJT HUBBUCH DIPL.-PHYS. ULRICH TWELMEIER
    WESTLICHE 29-31 (AM LEOPOLOFLAt/)
    D-7530 PFORZHEIM (WEST GERMANY)
    S (0 72 31) 1 0 22 90/70 TELEGRAMME PATMARK
    26. Mai 1981 III/Be
    Barr & Stroud Limited Glasgow G13 IHZ (Schottland) Großbritannien
    "Lichtleitfaseroptik für Laser"
    Patentansprüche:
    ( Ί·) Lichtleitfaseroptik für Laser, in welcher ein Laserstrahl
    durch lediglich eine einzelne Lichtleitfaser übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Lichtleitfaser (34) in einem röhrenförmigen Gehäuse (19) befindet und darin an ihren Enden mittels Einspanneinrichtungen (33,51) festgelegt ist, und daß an dem einen Ende des röhrenförmigen Gehäuses (19) eine Linse (32) vorgesehen ist, welche die Laserstrahlen auf das zugehörige Ende (34A) der Lichtleitfaser (34) fokussiert, wobei dieses Ende des röhrenförmigen Gehäuses (19) als.eine Kupplung (18) ausgebildet ist, mittels der es mechanisch mit dem Laser (11) verbunden werden kann.
    O \ L IZO/
    — 2 —
  2. 2. Lichtleitfaseroptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kupplung (18) ein Gasstrom in
    das röhrenförmige .Gehäuse (19) eingeführt werden kann, und daß am anderen Ende des röhrenförmigen Gehäuses (19) eine oder mehrere Austrittsöffnungen (52) für das Gas vorgesehen sind, welches koaxial zur Lichtleitfaser (34) durch das Gehäuse (19) hindurchgeströmt ist.
  3. 3. Lichtleitfaseroptik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (18) aus zwei miteinander
    in Eingriff stehenden Teilen (18A und 18B) besteht, von denen das entfernbare Teil (18B) die eine Einspanneinrichtung (33) für das hier gelegene Ende der Lichtleitfaser (34) enthält.
  4. 4. Lichtleitfaseroptik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspanneinrichtung (33) einen Kragen (40), welchen
    die Lichtleitfaser (34) durchsetzt und an welchem sie befestigt ist und der in Achsrichtung relativ zum entfernbaren Teil (18B) der Kupplung (18) justierbar ist,
    sowie eine exakt koaxial ausgerichtete Führung (36, 36') für das freie Ende der Lichtleitfaser (34) umfaßt.
  5. 5. Lichtleitfaseroptik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das entfernbare Teil (18B) der Kupplung (18) eine Einspann- und Lagerungseinrichtung (37, 38) enthält, mittels welcher die Linse (32) mit ihrer optischen Achse genau koaxial zu der koaxialen Führung (36, 3b') angeordnet wird.
    6<, Ein Laser-Photokoagulator, gekennzeichnet durch einen auf einem Träger (15) montierten Laser (11) und ein am Träger (15) gegenüber dem Austrittsfenster des Lasers (11) vorgesehenes Kupplungsteil (16), an welchem eine Lichtleitfaseroptik (13) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche lösbar mittels seiner Kupplung (18) befestigt ist,
    sowie durch ein Endoskop (14), welches das freie Ende des röhrenförmigen Gehäuses (19) aufnimmt, welches eine elektrische Verriegelungseinrichtung (21) aufweist, welche einen Betrieb des Lasers (11) nur dann ermöglicht, wenn das Endoskop (14) relativ zum röhrenförmigen Gehäuse (19) eine vorgeschriebene Lage eingenommen hat.
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