ES2879624T3 - Conector de fibra óptica para fuentes de láser - Google Patents
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Abstract
Un conector para acoplar radiación de una fuente de radiación a una fibra óptica (110) para aplicaciones médicas que comprende: un cuerpo externo (102, 202, 302) para manipular dicho conector; un casquillo cargado por resorte (106, 206, 306); y un cuerpo interno (104, 204, 304) que sujeta dicho casquillo (106, 206, 306) y se mueve longitudinalmente dentro de dicho cuerpo externo (102, 202, 302), en donde el casquillo (106, 206, 306) está montado completamente dentro del cuerpo interno y en donde la posición del casquillo (106, 206, 306) se mueve hacia el cuerpo externo (102, 202, 302), cuando la fibra óptica (110) no está conectada a la fuente de radiación; caracterizado porque el conector comprende además un mandril de pinza (108, 308) a través del cual se introduce dicha fibra óptica (110), en donde el casquillo (106, 206, 306) comprime el mandril de pinza (108, 308) cerrado alrededor de la fibra óptica.
Description
DESCRIPCIÓN
Conector de fibra óptica para fuentes de láser
Referencia cruzada a la solicitud de prioridad. Esta solicitud de patente reivindica la prioridad de la solicitud de patente provisional de EE. UU. N° 61/ 727,514, presentada el 16 de noviembre de 2012, por Wolfgang Neuberger/Biolitec Pharma Marketing Ltd. titulada "CONECTOR DE FIBRA ÓPTICA PARA FUENTES DE LÁSER".
Antecedentes de la invención
1. Campo de la invención
La presente invención se refiere a conectores de fibra óptica para acoplar radiación de fuentes de radiación en guías de ondas; y más particularmente se refiere a conectores para acoplar un dispositivo láser con fibras ópticas.
2. Declaración de divulgación de la invención
Los conectores para acoplar radiación de fuentes de radiación en guías de ondas están diseñados para transmitir radiación con la principal preocupación de reducir las pérdidas potenciales de radiación tanto como sea posible. Las pérdidas de radiación en la interconexión entre las fuentes de radiación y las guías de ondas conducen a un rendimiento limitado del sistema reduciendo su eficiencia global y pueden provocar daños o destrucción de las guías de ondas y/o los conectores.
Existen diferentes razones para las pérdidas de luz que pueden ocurrir durante la transmisión de la señal de luz durante el proceso de interconexión entre las fuentes de radiación y las guías de ondas. La cantidad de energía entregada desde una fuente de radiación a una guía de ondas depende de las propiedades ópticas tanto de la fuente de radiación como de la guía de ondas. En general, la pérdida de acoplamiento de un conector de fibra óptica es el resultado de una mala alineación y preparación de los extremos de la fibra, desajustes de fibra y reflexión de Fresnel. Como hay poco control sobre la pérdida de acoplamiento resultante de los desajustes de fibra que son propiedades inherentes de la fibra, la alineación de la fibra es uno de los parámetros críticos para mantener baja la pérdida de acoplamiento total. Por lo tanto, uno de los principales objetivos al diseñar un conector óptico es reducir la cantidad de potencia óptica perdida en las conexiones de fibra óptica principalmente manteniendo la alineación de la fibra y el tamaño adecuado. Una buena eficiencia de acoplamiento requiere un posicionamiento preciso de la fibra para centrar el núcleo en el rayo láser enfocado.
Para superar las desventajas de los conectores de la técnica anterior, se describe un conector de fibra óptica sintonizable y un método de ensamblaje en la patente estadounidense N° 6.695.489 de Nault. El conector incluye un casquillo que se acopla de forma retenible dentro de un buje; una carcasa trasera; y una carcasa frontal. La carcasa trasera está dimensionada para recibir y retener rotacionalmente el buje y la carcasa delantera tiene un orificio que recibe y se acopla a la superficie exterior de la carcasa trasera. Las carcasas delantera y trasera incluyen miembros de acoplamiento que permiten que la carcasa trasera quede retenida dentro de la carcasa delantera y gire con relación a la carcasa delantera entre posiciones discretas. El casquillo y el buje del conector conocido están montados de manera deslizante dentro del conector. El casquillo sobresale del extremo frontal del conector.
Otro ejemplo de conectores de fibra óptica para acoplar energía láser en fibras ópticas, y más específicamente en fibras de núcleo pequeño, se describe en la publicación de la solicitud de patente estadounidense N° 2008/0175539 de Brown. Revela una disposición de terminación que lleva un casquillo transparente fusionada a un extremo de una fibra óptica para aumentar el área de acoplamiento sin alterar la apertura numérica de entrada del sistema de fibra, lo que se logra controlando la longitud del área en la que se fusiona o suelda el casquillo transparente. Además, una parte del casquillo extendido está situado detrás del área de fusión y está separado del núcleo de la fibra de modo que la luz que no se acopla al núcleo se refleja desde el diámetro interno de la porción de casquillo extendido lejos del núcleo de la fibra, donde puede ser desviado o disipado por un bloqueo de haz o material absorbente.
Sin embargo, todavía existe la necesidad de un dispositivo mejorado y eficiente para conectar fuentes de radiación en guías de ondas, y más específicamente dispositivos médicos y fibras ópticas para mejorar la eficiencia del sistema láser y la entrega de energía láser al tejido de forma segura y de manera eficiente y rentable en aplicaciones médicas. El dispositivo mejorado debe ser seguro, fácil de montar, rentable y fiable en comparación con los dispositivos de la técnica anterior, al tiempo que permite un acoplamiento eficaz y una entrega eficiente de energía láser al tejido. La presente invención aborda estas necesidades proporcionando conectores compactos, simples, fiables, seguros y rentables. El documento EP 0345519 A2 divulga un conector óptico según el preámbulo de la reivindicación 1.
Objetivos y breve resumen de la invención
Es un objetivo de la presente invención proporcionar una nueva generación de conectores para acoplar radiación de fuentes de radiación en guías de ondas.
También es un objetivo de la presente invención proporcionar conectores con características que mejoren la eficiencia de las fuentes de radiación y el suministro de energía de radiación de una manera segura y eficiente.
Otro objetivo más de la presente invención es proporcionar conectores de fibra óptica con una buena conexión entre las diferentes partes del conector.
La invención está definida por la reivindicación independiente. Las reivindicaciones dependientes se refieren a características opcionales de algunas realizaciones de la invención.
En pocas palabras, la presente invención proporciona conectores para acoplar ópticamente la radiación de fuentes de radiación en guías de ondas en aplicaciones médicas. Una realización preferida para acoplar fuentes láser en fibras ópticas proporciona un conector que comprende un cuerpo externo para manipular el conector; un casquillo de resorte de dos partes; un cuerpo interno que protege el casquillo y mantiene unidas sus dos partes; un mandril de pinza a través del cual se introduce una fibra óptica; un resorte: un enclavamiento de casquillo; y una protección contra la flexión con un extremo de protección de fibra larga. Las características principales son que el cuerpo interno se mueve dentro del cuerpo externo longitudinalmente, los casquillos cargados por resorte se mueven contra un elemento de posición fija en la carcasa del láser a través de la carga del resorte, y sus formas relativas están diseñadas para ensamblarse en una sola posición de ángulo posible, manteniendo así la alineación de elementos para reducir/evitar la pérdida de potencia absorbida por el extremo proximal del conector debido al acoplamiento. El casquillo está montado dentro del conector y no sale de él para proteger el casquillo. En otra realización, el conector proporciona una firma electrónica tal como una etiqueta RFID para el reconocimiento de la guía de ondas en una posición lo suficientemente cerca de la fuente láser para asegurar la identificación. Además, el conector tiene un puerto de señal y alimentación eléctrica opcional.
Los objetos, características y ventajas anteriores y otros de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción leída junto con los dibujos adjuntos (en los que números de referencia similares en dibujos diferentes designan los elementos similares).
Breve descripción de las figuras
La FIG. 1 representa una realización preferida de la presente invención que ilustra las diferentes partes de un conector para acoplar fuentes de láser de diodo a fibras ópticas.
La FIG. 2a muestra otra realización preferida de la presente invención de partes adicionales de un conector para acoplar fuentes láser en fibras ópticas.
La FIG. 2b muestra una vista en sección transversal de una realización de la presente invención para ilustrar las posiciones relativas del casquillo, el cuerpo externo y el cuerpo interno.
La FIG. 3 es una vista esquemática de otra realización preferida de la presente invención que muestra las posiciones relativas de los componentes del conector para acoplar fuentes de láser médico a fibras ópticas.
Descripción detallada de unos ejemplos de realización preferidos
La invención descrita en el presente documento proporciona muchas ventajas sobre los conectores alternativos de la técnica anterior para acoplar ópticamente la radiación electromagnética de los dispositivos emisores de radiación en guías de ondas, para aplicaciones médicas. En una realización preferida, la presente invención proporciona conectores para acoplar la radiación de dispositivos láser médicos a fibras ópticas. Los dispositivos láser médicos a los que se hace referencia son dispositivos láser destinados a la entrega de luz láser a tejidos blandos o duros con al menos una guía de ondas en modo de contacto o sin contacto durante procedimientos quirúrgicos, incluso mediante endoscopios, introductores, catéteres o similares. Los conectores también están diseñados para acoplar dispositivos médicos con guías de ondas para su uso en modo sin contacto para procedimientos no quirúrgicos, como dispositivos láser de diodo para tratamientos de terapia fotodinámica o tratamientos transdérmicos. El uso de este tipo de conector mejora la seguridad y eficiencia de los tratamientos médicos, ya que reduce las pérdidas de salida en el extremo distal de la fibra. Una ventaja adicional del diseño de estos conectores es que protege los sensibles extremos de la fibra pulida, así como el propio conector. Otras ventajas de los conectores de fibra óptica de la presente invención son que son fáciles de montar, fiables y rentables.
En la presente invención, "proximal" o "extremo proximal" se refiere a una ubicación más cercana a la fuente de radiación y "distal" o "extremo distal" se refiere a una ubicación que está más alejada de la fuente de radiación.
En una realización preferida mostrada en la figura 1, el conector 100 para acoplar fuentes láser en fibras ópticas comprende un cuerpo externo 102 para manipular el conector 100; un cuerpo interno 104, dentro del cuerpo externo 102, que protege el casquillo 106 y lo mantiene unido; un casquillo 106 que consta de la primera parte 106' y la segunda parte 106" que encajan entre sí; un mandril de pinza 108, a través del cual se introduce la fibra óptica 110;
un resorte 112 con alta constante de resorte para mantener el casquillo 106 en su lugar; un enclavamiento de casquillo 114 para asegurar el casquillo 106 en su lugar y una protección contra la flexión 116 con un extremo de protección de fibra larga en su extremo distal. El casquillo 106 comprime el mandril de pinza 108 cerrado alrededor de la fibra óptica 110. Una ventaja de este conector es que se utilizan manguitos retráctiles para asegurar una buena conexión entre las diferentes partes del conector, especialmente entre el mandril 108 y el casquillo 106. Otra ventaja es que el casquillo está cargado por resorte para controlar la fuerza y la posición cuando se ensambla el conector. Además, el conector tiene un puerto de señal y energía eléctrica opcional, tanto para comunicarse como para suministrar energía eléctrica. En una realización preferida, este puerto es un puerto de bus serie universal (USB por sus siglas en inglés).
Además, el conector está equipado con una firma electrónica para el reconocimiento de la guía de ondas en un bolsillo de su cuerpo externo, preferiblemente es una etiqueta RFID, lo que aumenta la seguridad del paciente, ya que evita el uso más allá de la vida útil del producto y otros peligros causados por una conexión de fibras inadecuadas, inapropiadas a la fuente láser. Al tener esta característica, se evita el acoplamiento de fibras ópticas inadecuadas a la fuente de láser y solo se puede usar una fibra óptica válida. Una fibra óptica inválida incluye, pero no se limita a, una fibra óptica que no es reutilizable pero que ya se ha utilizado en otros procedimientos, su vida útil se ha terminado, debido a un tamaño incorrecto elegido, podría causar un suministro de dosis de energía láser inadecuado o inseguro en el sitio de tratamiento. Otra característica distintiva de este conector es que la posición de la etiqueta RFID está preferiblemente debajo de la fibra óptica, todavía lo suficientemente cerca de la fuente láser para asegurar la identificación. Esta posición de la RFId permite casi cualquier geometría de la etiqueta dentro de la restricción de tamaño. Por lo tanto, se eligen diseños compactos con una mejor resistencia a los procedimientos de limpieza y esterilización en autoclave, reduciendo los fallos causados por etiquetas RFID dañadas. Además, la etiqueta RFID se fija con un epoxi especial de grado médico.
Con el fin de proteger la fibra óptica en el extremo proximal durante el transporte, el conector 200 comprende además la tapa contra el polvo 220 que se muestra en la figura 2a, junto con el cuerpo externo 202 que tiene un diseño ergonómico para un mejor manejo del conector 200; un cuerpo interno 204 con un diseño especial que permite que el cuerpo interno 204 se mueva dentro del cuerpo externo 202; y una protección contra la flexión 216 con un extremo de protección de fibra larga. Un problema de la mayoría de los conectores es el posicionamiento del extremo proximal de la fibra en relación con la salida del láser. La posición de la fibra dentro del conector puede variar debido a variaciones de producción y, por lo tanto, el extremo de la fibra no está necesariamente alineado. Esto da como resultado una menor potencia de salida en el extremo distal de la fibra. En el peor de los casos, esto incluso puede resultar en la quema de la fibra o el conector, porque la potencia perdida es absorbida por el extremo proximal. El diseño de este nuevo conector resuelve este problema ya que el cuerpo interno móvil y/o el casquillo con resorte asegura que el casquillo se mueva contra un elemento de posición fija en la carcasa del láser a través de la carga del resorte. Solo es posible el movimiento longitudinal. Las formas de todos los elementos están diseñadas para encajar en la carcasa exterior en una única posición angular posible. Además, se marcan pequeñas muescas en algunos o todos los elementos que encajan dentro de la carcasa exterior para mantener la alineación de los elementos cuando se ensamblan y asegurar que la entrada de fibra esté siempre alineada y la potencia de salida del láser pase únicamente por la fibra óptica. Además, cuando la fibra óptica no está conectada a la fuente láser, la posición del casquillo se mueve hacia el cuerpo externo para proteger el sensible extremo de la fibra pulida. Esto reduce aún más la probabilidad de quemaduras de fibra además de la probabilidad de emisión de láser no deseada o luz parásita. Estas características mejoran la eficiencia de las fuentes de radiación y el suministro de energía de radiación de manera segura y eficiente. La figura 2 muestra una vista en sección transversal indicada como A del conector 200 que representa las posiciones relativas del casquillo 206, el cuerpo externo 202 y el cuerpo interno 204. También muestra las formas hexagonales que se utilizan para el cuerpo interno 204 y el cuerpo externo 202 para que éstos se ensamblen de una sola manera, evitando movimientos de rotación y permitiendo solo movimientos longitudinales manteniendo la alineación y mejorando el acoplamiento del haz.
La diferencia más importante entre los conectores mostrados en la técnica anterior y el nuevo conector es la posibilidad de que el casquillo se mueva dentro del cuerpo externo, mientras todavía está fijo en el cuerpo interno. Esta nueva característica ayuda a reducir pérdidas de energía no deseadas y produce un conector más seguro que preserva tanto la integridad de la fuente láser como de la fibra óptica y aumenta la seguridad del paciente y los médicos que operan los dispositivos. La figura 3 es una vista esquemática del conjunto conector 300 que muestra la posición relativa del cuerpo interno 304, el cuerpo externo 302, la parte distal del casquillo 306', la parte proximal del casquillo 306", el enclavamiento del casquillo 314, el resorte 312, el mandril de pinza 308 y la protección contra flexión 316. Además, para preservar la integridad del conector y evitar daños que podrían provocar daños en la fibra y eventualmente generar pérdidas, el casquillo se monta dentro del conector y no sale de él.
Habiendo descrito las realizaciones preferidas de la invención con referencia a los dibujos adjuntos, debe entenderse que la invención no se limita a las realizaciones precisas, y que los expertos en la técnica pueden realizar varios cambios y modificaciones sin apartarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (13)
1. Un conector para acoplar radiación de una fuente de radiación a una fibra óptica (110) para aplicaciones médicas que comprende:
un cuerpo externo (102, 202, 302) para manipular dicho conector;
un casquillo cargado por resorte (106, 206, 306); y
un cuerpo interno (104, 204, 304) que sujeta dicho casquillo (106, 206, 306) y se mueve longitudinalmente dentro de dicho cuerpo externo (102, 202, 302),
en donde el casquillo (106, 206, 306) está montado completamente dentro del cuerpo interno y en donde la posición del casquillo (106, 206, 306) se mueve hacia el cuerpo externo (102, 202, 302), cuando la fibra óptica (110) no está conectada a la fuente de radiación; caracterizado porque
el conector comprende además un mandril de pinza (108, 308) a través del cual se introduce dicha fibra óptica (110), en donde el casquillo (106, 206, 306) comprime el mandril de pinza (108, 308) cerrado alrededor de la fibra óptica.
2. El conector según la reivindicación 1, en donde dicho casquillo (106, 206, 306) comprende dos partes (106', 106", 306', 306") que encajan entre sí.
3. El conector según la reivindicación 1 o 2, que comprende además manguitos retráctiles para asegurar una conexión entre las diferentes partes del conector.
4. El conector según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dicho cuerpo interno (104, 204, 304) y dicho casquillo cargado por resorte (106, 206, 306) tienen un rango de movimientos dentro de dicho cuerpo externo (102, 202, 302) para asegurar que dicho casquillo (106, 206, 306) se mueva contra un elemento de posición fija en una carcasa de láser por medio de la carga del resorte.
5. El conector según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,
en donde el resorte (112, 312) de dicho casquillo cargado por resorte (106, 206, 306) tiene una constante de resorte dispuesta para mantener dicho casquillo (106, 206, 306) en su lugar dentro de dicho conector, y/o
que comprende además un enclavamiento de casquillo (114, 314) para asegurar dicho casquillo (106, 206, 306) en su lugar dentro de dicho conector.
6. El conector según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además una protección contra flexión (116, 316) con un extremo de protección de fibra larga.
7. El conector según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde dicho conector comprende además una firma electrónica para reconocimiento de fibra óptica.
8. El conector según la reivindicación 7, en donde dicha firma electrónica es una etiqueta RFID colocada debajo de dicha fibra óptica (110) y cerca de la fuente láser para asegurar la identificación de dicha fibra óptica (110).
9. El conector según la reivindicación 8, en donde dicha etiqueta RFID está fijada al conector con un epoxi de grado médico.
10. El conector según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde dicho conector comprende además un puerto de señal y energía eléctrica.
11. El conector según la reivindicación 10, en donde dicho puerto es un puerto de bus serie universal (USB).
12. El conector según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde dicha fuente de radiación es un dispositivo láser médico destinado a suministrar luz láser a tejido blando o duro con dicha fibra óptica (110) en modo de contacto o sin contacto durante procedimientos quirúrgicos o no quirúrgicos.
13. El conector según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde dicha fibra óptica (110) tiene una configuración de punta distal seleccionada del grupo que consiste en puntas emisoras radiales, punta emisora circunferencial, puntas distales de forma cónica, puntas distales de forma retorcida, puntas de emisión lateral, puntas de emisión frontal, puntas de doble núcleo, puntas planas, puntas gruesas, puntas con múltiples puntos de emisión o combinaciones de éstas.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| US201261727514P | 2012-11-16 | 2012-11-16 | |
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Publications (1)
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