DE3523243A1

DE3523243A1 - Beleuchtungseinrichtung mit einem fluessigkeitslichtleiter

Info

Publication number: DE3523243A1
Application number: DE19853523243
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr Nath
Original assignee: Individual
Current assignee: Nath Guenther Dr 82041 Deisenhofen De
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1987-01-02
Anticipated expiration: 2005-06-29
Also published as: DE3523243C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsein richtung, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 im Hinblick auf die DE-PS 24 06 424 und die dieser weitge hend entsprechende US-PS 40 09 382 als bekannt vorausge setzt wird.

Die aus den oben erwähnten Patentschriften bekannte Beleuchtungseinrichtung ist in erster Linie zur Strah lungspolymerisation von Dentalkunsstoffen durch kurzwel lige Strahlung einschließlich des nahen Ultravioletts bestimmt. Die Füllflüssigkeit kann aus wässrigen Salz lösungen oder mehrwertigen Alkoholen wie Glycerin oder Ethylenglycol bestehen und soll möglichst wasserähnlich sein, d. h. möglichst viele OH-Gruppen enthalten, damit die Füllflüssigkeit den sie einschließenden Schlauch aus Fluorkohlenstoffharz möglichst wenig benetzt und ein Abdiffundieren der Flüssigkeit dadurch weitestgehend vermieden wird. Als Schlauchmaterial kann PTFE, PFA oder ein Copolymer von Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen (FEP) verwendet werden, wobei das letztgenannte Material in Kombination mit einer Füllung aus einer wässerigen Calciumchloridlösung bevorzugt wird.

Die obengenannte Beleuchtungseinrichtung hat sich bei der Polymerisation von Dentalkunststoffen ausgezeichnet be währt. Es gibt auch Anwendungen, z. B. Beleuchtungsein richtungen für Endoskope, bei denen diese bekannte Beleuchtungseinrichtung noch Wünsche offen läßt, insbe sondere hinsichtlich der Transmission im sichtbaren Spektralbereich.

Durch die Erfindung soll daher eine Beleuchtungseinrich tung der eingangs genannten Art vor allem hinsichtlich der Erhöhung der mit einer vorgegebenen Lichtquelle erzielbaren Beleuchtungsstärke im Sichtbaren verbessert werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Füllflüssigkeit mindestens eine der Verbindungen Diethylenglykol, Triethlyenglykol und Tetraethylenglykol enthält.

Bevorzugte wird eine Füllung, die ausschließlich aus Triethylenglykol besteht.

Als Schlauchmaterial wird FEP bevorzugt.

Durch die vorliegende Erfindung werden eine Reihe ganz wesentlicher Vorteile gegenüber dem Stand der Technik erzielt:

Erstens ist die Transmission im roten Spektralbereich besser als bei den bekannten Füllflüssigkeiten, was besonders für Endoskop-Beleuchtungseinrichtungen wichtig ist. Die Transmission im blauen Spektralbereich ist mindestens ebenso gut wie bei den bekannten Füllflüs sigkeiten, im UV und im IR sinkt die Transmission jedoch in sehr erwünschter Weise stark ab, so daß die schädliche kurzwellige Strahlung und die unerwünschte langwellige Strahlung weitgehend unterdrückt werden.

Bei den erfindungsgemäßen Füllflüssigkeit wird also von der in den obenerwähnten Patentschriften gegebenen Lehre, möglichst wasserähnliche (ionische) Füllflüssigkeiten zu verwenden, abgewichen und der relative Anteil an OH-Gruppen erheblich verringert, ohne daß dadurch jedoch die Vorteile verloren gehen, die sich durch die Hygrosko pizität der Füllflüssigkeit und die Nichtbenetzung der Schlauchwand durch die Füllflüssigkeit ergeben. Die hohen Siedepunkte der neuen Füllflüssigkeiten tragen ebenfalls zur Langzeitstabilität des Lichtleiters bei.

Die neuen Füllflüssigkeiten sind außerdem lichtstabil, d. h. sie werden durch die hindurchgeleitete Strahlung nicht zersetzt, sie sind ferner ungiftig und elektrisch nichtleitend. Gegenüber wässrigen Lösungen haben die vorliegenden Füllflüssigkeiten außerdem den großen Vor teil, daß der sie enthaltende Lichtleiter mit Ethylenoxid sterilisierbar ist.

Wieder ein anderer, erheblicher Vorteil der erfindungsge mäßen Füllflüssigkeiten ist ihr relativ hoher Berechnungs index, der insbesondere bei Triethylenglykol sehr gut mit dem von Quarz übereinstimmt, aus dem vorzugsweise die den Schlauch verschließenden Stopfen bestehen. Es wird dadurch also eine optimale Anpassung zwischen dem Stopfenmaterial und der Füllflüssigkeit und damit eine entsprechende Verringerung der Reflexionsverluste an den Grenzflächen erreicht. Ein weiterer Vorteil, der sich durch den hohen Berechnungsindex ergibt, ist die größere Apertur, die bis etwa 60° betragen kann. Hierdurch ist eine sehr gute Anpassung an die Emissionscharakteristik von Wolfram-Halogen-Lampen gewährleistet, die üblicher weise mit einem Hohlspiegel zur Fokussierung der emit tierten Strahlung geliefert werden. Durch den höheren Brechungsindex wird ferner die Abhängigkeit der Transmis sion von einer Biegung des Lichtleiters ganz erheblich verringert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert:

Die in der Zeichnung dargestellten Beleuchtungseinrichtung 10 enthält eine Lichtquelle 12 und einen Lichtleiter 14. Die Lichtquelle 12 hat einen nur schematisch angedeutetes Gehäuse 16, in dem sich eine Wolfram-Halogen-Lampe 18 befindet, die mit einem ellipsoidförmigen Kaltlicht spiegel 20 versehen ist und beispielsweise eine handels übliche 150W-Prokjektionslampe sein kann. Die Lampe 18 ist mit einer nur schematisch dargestellten, konventionellen Stromversorgung 22 verbunden, die beispielsweise einen Netztransformator enthalten und durch einen Fußschalter schaltbar sein kann (nicht dargestellt), wie es bei Edoskop-Lichtquellen allgemein üblich ist.

Der Lichtleiter 14 enthält einen flexiblen Schlauch 24, der mit einer transparenten, lichtleitenden Flüssigkeit 26 gefüllt und am Lichteintrittsende sowie am Lichtaus trittsende jeweils durch einen Quarzstopfen 28 bzw. 30 verschlossen ist. Das Lichteintrittsende mit dem Quarz stopfen 28 ist im Fokusbereich des Ellipsopidspiegels 20 angeordnet, so daß das Licht von der Lampe 18 in das Lichteintrittsende des Lichtleiters 14 fokussiert wird.

Der Lichtleiter 14 des dargestellten Ausführungsbeispie les ist so bemessen, daß er in den Biopsiekanal eines Endoskops eingeführt werden kann. Der Lichtleiter 14 kann beispielsweise eine Länge von 2 bis 3 m haben und der Innendurchmesser des Schlauches 24 kann beispielsweise 3 mm betragen.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Füllflüssigkeit 26 erfindungsgemäß aus reinstem Tri ethylenglykol, das einen Brechungsindex von etwa 1,46 hat, der sehr gut mit dem Brechungsindex des Quarzes oder Quarzglases, aus dem die Stopfen 28, 30 bestehen, übereinstimmt. Der Schlauch 24 besteht aus FEP. Mit FEP als Schlauchmaterial und Triethylenglykol als Füllflüs sigkeit ergibt sich nunmehr eine Eingangs-Apertur von ca 60° und damit eine ausgezeichnete Ausnutzung der Licht strahlung der Wolfram-Halogen-Glühlampe 18, außerdem ist die Transmission vor allem in Roten erheblich besser als bei den eingangs erwähnten bekannten Lichtleitern. In der Praxis erreicht man letzteren gegenüber bei sonst gleichen Verhältnissen eine um etwa 30% höhere Beleuch tungsstärke (Lux) am Lichtaustrittsende des Lichtleiters, was bei der Endoskopie bewonders wichtig ist. Die Transmission des Lichtleiters ist relativ unempfindlich gegen ein Biegen des Lichtleiters. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Lichtleiter mit den in Kliniken üblichen Ethylenoxid-Sterilisatoren sterilsierbar und wegen des hohen Siedepunktes von 280° des Triethylen glykols auch verhätlnismäßig wärmeunempfindlich ist. Der hohe Siedepunkt und die Tatsache, daß Triethylenglykol trotz des relativ geringen Anteils an OH-Gruppen den FEP-Schlauch 24 nicht benetzt, ergeben eine geringe Verdunstungs- bzw. Abdiffusionsrate und damit eine große Lebensdauer.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel läßt sich selbstverständlich in der verschiedensten Weise abwan deln, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. Die Füllflüssigkeit kann beispielsweise auch aus Diethylen glykol oder Tetraethylenglykol bestehen oder eine Mi schung von zwei oder drei der genannten höheren Glycole enthalten. Man kann auch eine andere Lichtquelle verwen den. Anstatt des bevorzugten FEP kann man auch andere geeignete Fluorkohlenstoffharze als Schlauchmaterial verwenden.

Für manche Anwendungen sind Lichtquellen zweckmäßig, die eine Metalldampf- insbesondere Quecksilberdampf-Bogenent ladungslampe oder eine Edelgas- insbesondere Xenon-Bogen entladungslampe enthalten. Es kann bei solchen Hochdruck entladungslampen, aber auch bei Glühlampen, zweckmäßig sein, an der Lichteintrittsseite des Lichtleiters ein dielektrisches Wärmeschutzfilter vorzusehen, das vorteil hafterweise auf die der Lichtquelle zugewandte Stirnflä che des Stopfens 28 aufgedampft wird, wie es bei 32 angedeutet ist, aber auch auf einem eigenen Träger angeordnet sein kann.

Die Stirnfläche der Stopfen, insbesondere die äußeren Stirnflächen, können mit reflexionsvermindernden dielek trischen Beschichtungen versehen sein.

Der hohe Siedepunkt der vorliegenden Füllflüssigkeiten ermöglicht es, den Schlauch 24 durch Erhitzen (bei FEP auf etwa 230 - 240°C) mit den Stopfen 28, 30 zu verschmelzen, wodurch eine sehr gute Abdichtung gewähr leistet ist.

Claims

1. Beleuchtungseinrichtung mit einem Lichtleiter, der einen zumindet an der Innenseite aus einem Fluor kohlenstoffharz bestehenden Schlauch enthält, der an den Enden durch transparente Stopfen verschlossen und mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, welche einen mehrwertigen Alkohol enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Füll flüssigkeit mindestens eine der Verbindungen

Diethylenglykol,
Triethylenglykol,
Tetraethylenglykol

enthält.

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllflüssigkeit im wesentlichen aus Triethylenglykol besteht.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch im wesetlichen aus einem Copolymer von Polytetrafluorethylen und Hexa fluorpropylen (FEP) besteht.

4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Lichtleiters mit einer Lichtquelle gekoppelt ist, welche eine Wolfram-Halogen-Glühlampe sowie eine optische Ein richtung zur Fokussierung der Strahlung der Glühlampe in das genannte Ende des Lichtleiters enthält.

5. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Lichtleiters mit einer Lichtquelle gekoppelt ist, die eine Metalldampf- insbesondere Quecksilberdampf- oder eine Edelgas- insbesondere Xenon-Bogenentladungslampe enthält.

6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichteintrittsfläche des der Lichtquelle zugewandten Stopfens mit einer dielektrischen Wärmeschutzfilterbeschichtung versehen ist.

7. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Stirn flächen der Stopfen mit einer reflexionsvermindernden Beschichtung versehen sind.