FR3126318A1 - Implantable brain illumination device with optical probe monitoring solution - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif (1) implantable d'illumination comprenant : Un module optique (2) configuré pour générer au moins un premier signal optique à une première longueur d'onde et un deuxième signal optique à une deuxième longueur d'onde, distincte de ladite première longueur d'onde,Des moyens de mesure de la puissance d'émission du premier signal optique et du deuxième signal optique,Une sonde optique (3) intégrant une fibre optique (30) agencée pour guider le premier signal optique et le deuxième signal optique,Un dispositif optique (34) à filtre sélectif situé à l'extrémité distale de la fibre optique (30), comprenant des moyens de réflexion agencés pour réfléchir ledit deuxième signal optique et générer un signal optique de retour à travers ladite fibre optiqueDes moyens de mesure de la puissance du signal optique de retour. Figure à publier avec l'abrégé : Figure 1 The invention relates to an implantable illumination device (1) comprising: An optical module (2) configured to generate at least a first optical signal at a first wavelength and a second optical signal at a second wavelength, distinct from said first wavelength,means for measuring the transmission power of the first optical signal and of the second optical signal,An optical probe (3) incorporating an optical fiber (30) arranged to guide the first optical signal and the second optical signal,An optical device (34) with a selective filter located at the distal end of the optical fiber (30), comprising reflecting means arranged to reflect said second optical signal and generate a return optical signal through said optical fiberMeans for measuring the power of the return optical signal. Figure to be published with abstract: Figure 1
Description
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
La présente invention se rapporte à un dispositif implantable d'illumination cérébrale, ayant notamment des moyens de surveillance de sa sonde optique.The present invention relates to an implantable cerebral illumination device, having in particular means for monitoring its optical probe.
Etat de la techniqueState of the art
Pour le traitement de certaines pathologies d'un être vivant, il a été imaginé d'aller stimuler de manière optique une zone interne d'un être vivant.For the treatment of certain pathologies of a living being, it has been imagined to optically stimulate an internal zone of a living being.
Pour cela, il a été proposé des dispositifs qui comportent une source de lumière et qui sont implantés au moins en partie ou totalement dans l'être vivant pour aller illuminer la zone souhaitée.For this, devices have been proposed which include a light source and which are implanted at least partially or totally in the living being in order to illuminate the desired area.
On s'est notamment aperçus de l'intérêt de tels dispositifs pour illuminer/irradier de manière optique certaines zones du cerveau humain.In particular, we have noticed the interest of such devices for optically illuminating/irradiating certain areas of the human brain.
Cependant, compte-tenu des risques liés à l'implantation d'un tel dispositif dans le cerveau, on comprend qu'un tel dispositif doive être parfaitement conçu.However, given the risks associated with the implantation of such a device in the brain, it is understood that such a device must be perfectly designed.
Un tel dispositif est connu de la demande de brevetUS2012/259393A1. La solution présentée dans ce document n'est cependant pas aboutie.Such a device is known from patent application US2012/259393A1 . However, the solution presented in this document is not complete.
Une autre solution est connue de la demande de brevetWO2016/102351A1. La solution présentée dans ce document est cependant difficile à réaliser.Another solution is known from patent application WO2016/102351A1 . The solution presented in this document is however difficult to achieve.
D'autres solutions sont également décrites dans les documentsUS2014/074182A1etUS7003184B2 . Other solutions are also described in documents US2014/074182A1 and US7003184B2 .
Ce type de dispositif peut aussi être doté de moyens permettant de contrôler la dose de signal reçue par le patient. Le brevetEP3237063 B 1propose ainsi un dispositif doté de plusieurs canaux intégrés dans un cathéter, au moins l'un des canaux étant dédiée au signal émis et un autre des canaux à guider un signal de retour en vue de surveiller le signal injecté. Le dispositif est cependant complexe au niveau optique et connectique et ne permet pas une mesure fiable de la dose appliquée.This type of device can also be provided with means making it possible to control the dose of signal received by the patient. Patent EP3237063 B 1 thus proposes a device provided with several channels integrated in a catheter, at least one of the channels being dedicated to the emitted signal and another of the channels to guide a return signal with a view to monitoring the injected signal. The device is however complex at the optical and connector level and does not allow reliable measurement of the applied dose.
Le brevetFR3074693B1décrit une solution de surveillance avec une fibre optique de retour torsadée autour de la fibre optique de traitement. Cette solution présente les mêmes inconvénients optiques que ceux de la solution décrite dans la demande de brevet citée ci-dessus.Patent FR3074693B1 describes a monitoring solution with a return optical fiber twisted around the processing optical fiber. This solution has the same optical drawbacks as those of the solution described in the patent application cited above.
Le brevetEP3302687B1décrit une solution utilisant un photodétecteur au niveau de la source laser, mais elle ne permet pas de décorréler la lumière rétrodiffusée aux différentes interfaces optiques et donc de faire de mesure précise du signal de retour.Patent EP3302687B1 describes a solution using a photodetector at the laser source, but it does not make it possible to decorrelate the backscattered light at the various optical interfaces and therefore to make an accurate measurement of the return signal.
Le but de l'invention est de proposer un dispositif d'illumination destiné à être implanté au moins en partie dans un être vivant, notamment pour illuminer une ou plusieurs zones de son cerveau, ledit dispositif présentant une architecture adaptée pour remplir un tel rôle. Il devra notamment remplir un ou plusieurs des objectifs suivants :The object of the invention is to provide an illumination device intended to be implanted at least in part in a living being, in particular to illuminate one or more areas of its brain, said device having an architecture suitable for fulfilling such a role. In particular, it must fulfill one or more of the following objectives:
- Permettre une surveillance de la dose lumineuse injectée ;Allow monitoring of the injected light dose;
- Permettre une surveillance de l'intégrité de la sonde ;Enable probe integrity monitoring;
- Employer des matériaux bio-compatibles ;Use bio-compatible materials;
- Minimiser les risques médicaux lors de son implantation et explantation ;Minimize medical risks during its implantation and explantation;
- Assurer le confort esthétique et physique du patient ;Ensure the aesthetic and physical comfort of the patient;
- Être facile à fabriquer et d'une fabrication facilement reproductible ;Be easy to manufacture and easily reproducible;
- Permettre un traitement efficace ;Enable effective treatment;
Ce but est atteint par un dispositif implantable d'illumination comprenant :This object is achieved by an implantable illumination device comprising:
- Un module optique configuré pour générer au moins un premier signal optique à une première longueur d'onde et un deuxième signal optique à une deuxième longueur d'onde, distincte de ladite première longueur d'onde,An optical module configured to generate at least a first optical signal at a first wavelength and a second optical signal at a second wavelength, distinct from said first wavelength,
- Des moyens de mesure de la puissance d'émission du premier signal optique et du deuxième signal optique,Means for measuring the transmission power of the first optical signal and of the second optical signal,
- Une sonde optique intégrant une fibre optique agencée pour guider le premier signal optique et le deuxième signal optique entre une extrémité dite proximale par laquelle le premier signal optique et le deuxième signal optique sont émis et une extrémité distale opposée située au bout de la sonde optique,An optical probe incorporating an optical fiber arranged to guide the first optical signal and the second optical signal between a so-called proximal end through which the first optical signal and the second optical signal are emitted and an opposite distal end located at the end of the optical probe,
- Un dispositif optique à filtre sélectif situé à l'extrémité distale de la fibre optique, comprenant des moyens de réflexion agencés pour réfléchir ledit deuxième signal optique et générer un signal optique de retour à travers ladite fibre optique,A selective filter optical device located at the distal end of the optical fiber, comprising reflecting means arranged to reflect said second optical signal and generate a return optical signal through said optical fiber,
- Des moyens de mesure de la puissance du signal optique de retour.Means for measuring the power of the return optical signal.
Selon une particularité, le dispositif optique comporte un dépôt multicouches.According to one feature, the optical device comprises a multilayer deposit.
Selon une autre particularité, le dépôt multicouches comporte une dernière couche formée d'une couche de passivation.According to another feature, the multilayer deposit includes a final layer formed of a passivation layer.
Selon une autre particularité, la fibre optique est dénudée à son extrémité distale.According to another feature, the optical fiber is stripped at its distal end.
Selon une autre particularité, le module optique comporte plusieurs sources lumineuses, chacune dédiée à l'émission d'un signal optique distinct.According to another feature, the optical module comprises several light sources, each dedicated to the emission of a distinct optical signal.
Selon une autre particularité, le module optique comporte un guide d'ondes, comprenant plusieurs entrées, sur chacune desquelles est connectée une source lumineuse distincte et une seule sortie.According to another feature, the optical module comprises a waveguide, comprising several inputs, to each of which is connected a separate light source and a single output.
Selon une autre particularité, le module optique comporte une lentille agencée en aval de la sortie du guide d'onde.According to another feature, the optical module comprises a lens arranged downstream of the output of the waveguide.
Selon une autre particularité, le module optique comporte un dispositif séparateur de faisceau, agencé en aval de ladite lentille pour transmettre une première partie du premier signal optique ou du deuxième signal optique émis à destination de la sonde optique et pour réfléchir une deuxième partie du premier signal optique ou du deuxième signal optique vers une première photodiode du module optique.According to another feature, the optical module comprises a beam splitter device, arranged downstream of said lens to transmit a first part of the first optical signal or of the second optical signal emitted intended for the optical probe and to reflect a second part of the first optical signal or the second optical signal to a first photodiode of the optical module.
Selon une autre particularité, le dispositif séparateur de faisceau est agencé pour réfléchir ledit signal optique de retour vers une deuxième photodiode du module optique.According to another feature, the beam splitter device is arranged to reflect said return optical signal towards a second photodiode of the optical module.
Selon une autre particularité, la sonde optique comporte un diffuseur positionné à l'extrémité distale de la fibre optique.According to another feature, the optical probe comprises a diffuser positioned at the distal end of the optical fiber.
Selon une autre particularité, la sonde optique comporte un miroir agencé axialement, de manière partielle autour du diffuseur.According to another feature, the optical probe comprises a mirror arranged axially, partially around the diffuser.
L'invention concerne également un système de stimulation optique comprenant une unité de commande et d'alimentation électrique et un dispositif implantable d'illumination, contrôlé par ladite unité de commande et d'alimentation électrique, ledit dispositif implantable d'illumination étant tel que défini ci-dessus.The invention also relates to an optical stimulation system comprising a control and power supply unit and an implantable illumination device, controlled by said control and power supply unit, said implantable illumination device being as defined above.
Selon une particularité, l'unité de commande et d'alimentation électrique est configurée pour analyser le signal optique de retour en vue de détecter des défauts au niveau de la sonde optique.According to one feature, the control and power supply unit is configured to analyze the return optical signal with a view to detecting faults at the level of the optical probe.
Brève description des figuresBrief description of figures
D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés dans lesquels :Other characteristics and advantages will appear in the detailed description which follows given with regard to the appended drawings in which:
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La
- Les figures 2A, 2B et 2C représentent trois variantes de réalisation de la sonde optique employée dans le dispositif de l'invention ;FIGS. 2A, 2B and 2C represent three variant embodiments of the optical probe used in the device of the invention;
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La
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La
- Les figures 4A à 4C montrent différentes variantes de réalisation du module optique du dispositif de l'invention ;FIGS. 4A to 4C show different variant embodiments of the optical module of the device of the invention;
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La
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La
Description détaillée d'au moins un mode de réalisationDetailed description of at least one embodiment
Dans la suite de la description, les termes "proximal" et "distal"" sont à comprendre en tenant compte du sens d'émission des signaux optiques de la source vers l'extrémité de la sonde.In the rest of the description, the terms “proximal” and “distal” are to be understood taking into account the direction of emission of the optical signals from the source towards the end of the probe.
L’invention concerne plus particulièrement un dispositif implantable d’illumination cérébrale profonde. Ce dispositif permet notamment de réaliser une illumination localisée (par exemple dans le proche infra-rouge ou avec toute autre longueur d'onde selon le traitement envisagé – traitement type neuroprotection, optogénétique) des tissus cibles (par exemple SNc, hippocampe, striatum…) tout en minimisant les risques médicaux lors de l’implantation. Ce dispositif peut servir en particulier dans le traitement de maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson, Alzheimer, Huntington...The invention relates more particularly to an implantable device for deep brain illumination. This device makes it possible in particular to achieve localized illumination (for example in the near infrared or with any other wavelength depending on the treatment envisaged – treatment such as neuroprotection, optogenetics) of the target tissues (for example SNc, hippocampus, striatum, etc.) while minimizing medical risks during implantation. This device can be used in particular in the treatment of neurodegenerative diseases such as Parkinson's, Alzheimer's, Huntington's disease, etc.
De manière non limitative, le dispositif 1 peut éventuellement intégrer des solutions proposant d’autres modes de stimulations (électrique, injection…), afin de former des solutions dites hybrides. Ces solutions ne font cependant pas l'objet de la présente demande.In a non-limiting way, the device 1 can possibly integrate solutions proposing other stimulation modes (electrical, injection, etc.), in order to form so-called hybrid solutions. However, these solutions are not the subject of the present application.
L’illumination des tissus peut avoir différents objectifs selon l’application : neuro-protection, optogénétique, stimulation… Plusieurs cibles sont concernées, par exemple : la substance noire compacta (SNc) qui dégénère dans la maladie de Parkinson, l’hippocampe, principal noyau mis en cause dans la maladie d’Alzheimer, le striatum pour la maladie d’Huntington. L’illumination peut être apportée directement dans les tissus (avec risque de lésions supplémentaires) ou en choisissant des trajectoires passant par les ventricules (cavités permettant la circulation du liquide céphalorachidien LCR) et en contact ou à proximité des structures à traiter (illuminateur directifs).Tissue illumination can have different objectives depending on the application: neuro-protection, optogenetics, stimulation, etc. Several targets are concerned, for example: the substantia nigra compacta (SNc) which degenerates in Parkinson's disease, the hippocampus, main nucleus implicated in Alzheimer's disease, the striatum for Huntington's disease. Illumination can be provided directly in the tissues (with risk of additional lesions) or by choosing trajectories passing through the ventricles (cavities allowing the circulation of CSF cerebrospinal fluid) and in contact or close to the structures to be treated (directive illuminator) .
En référence à la
- Une première partie comprenant un module optique 2,A first part comprising an optical module 2,
- Une deuxième partie formée d'une sonde optique 3 intégrant avantageusement un seul guide d'onde (fibre optique 30) chargé de guider les signaux optiques générés par le module optique 2.A second part formed by an optical probe 3 advantageously integrating a single waveguide (optical fiber 30) responsible for guiding the optical signals generated by the optical module 2.
Le dispositif 1 de l’invention est destiné à être connecté à une unité de commande et d’alimentation électrique. Cette unité de commande et d’alimentation électrique comporte avantageusement un générateur d’impulsions implantable (appelé couramment IPG pour "Implantable Pulse Generator"), référencé IPG sur les dessins.The device 1 of the invention is intended to be connected to a control and power supply unit. This control and power supply unit advantageously comprises an implantable pulse generator (commonly called IPG for "Implantable Pulse Generator"), referenced IPG in the drawings.
Le dispositif comporte des moyens de connexion électrique pour se connecter à ladite unité de commande et d'alimentation électrique.The device comprises electrical connection means for connecting to said control unit and electrical power supply.
De manière connue, un générateur d’impulsions implantable IPG comporte principalement une carte électronique et une batterie, rechargeable ou non. La carte électronique comporte un microcontrôleur chargé de gérer le fonctionnement du générateur. Le générateur comporte avantageusement plusieurs canaux de connexion.In a known manner, an implantable pulse generator IPG mainly comprises an electronic card and a battery, rechargeable or not. The electronic card includes a microcontroller responsible for managing the operation of the generator. The generator advantageously comprises several connection channels.
De manière avantageuse, l'unité de commande et d'alimentation fait partie d'un système de stimulation optique global, incluant également ledit dispositif de l'invention.Advantageously, the control and supply unit forms part of an overall optical stimulation system, also including said device of the invention.
Le module optique 2 comporte avantageusement un unique boîtier 20 hermétique renfermant les éléments nécessaires à son fonctionnement. Ce boîtier 20 peut être réalisé en titane ou céramique.The optical module 2 advantageously comprises a single hermetic casing 20 containing the elements necessary for its operation. This case 20 can be made of titanium or ceramic.
Un connecteur électrique 21 peut être agencé sur ledit boîtier 20 pour venir y connecter l'unité de commande et d'alimentation électrique IPG.An electrical connector 21 can be arranged on said box 20 to come and connect the control and power supply unit IPG thereto.
Le module optique 2 est configuré pour être capable de délivrer au moins deux signaux optiques distincts, ayant des longueurs d'ondes distinctes.The optical module 2 is configured to be capable of delivering at least two distinct optical signals, having distinct wavelengths.
Le premier signal optique émis à une première longueur d'onde (par exemple 670nm) est destiné au traitement des tissus.The first optical signal emitted at a first wavelength (for example 670 nm) is intended for tissue treatment.
Le deuxième signal optique émis à une deuxième longueur d'onde (par exemple 730nm), distincte de la première longueur d'onde, est destiné à réaliser des fonctions de surveillance du dispositif 1, notamment de vérification de l'intégrité de la sonde optique 3.The second optical signal emitted at a second wavelength (for example 730 nm), distinct from the first wavelength, is intended to perform monitoring functions of the device 1, in particular verification of the integrity of the optical probe 3.
Avantageusement, le module optique 2 est configuré pour être capable de délivrer au moins trois signaux optiques distincts, ayant trois longueurs d'ondes distinctes.Advantageously, the optical module 2 is configured to be able to deliver at least three distinct optical signals, having three distinct wavelengths.
Le troisième signal optique, émis à une troisième longueur d'onde (par exemple 810nm), distincte de la première longueur d'onde et de la deuxième longueur d'onde, est par exemple également destiné au traitement des tissus, en complément du premier signal optique.The third optical signal, emitted at a third wavelength (for example 810 nm), distinct from the first wavelength and from the second wavelength, is for example also intended for the treatment of tissues, in addition to the first optical signal.
Le module optique 2 comporte plusieurs sources lumineuses 22a, 22b, 22c logées dans son boîtier 20, chacune capable d'émettre un signal optique distinct à la longueur d'onde souhaitée. Si le dispositif est apte à émettre des signaux optiques à trois longueurs d'ondes distinctes, il comporte ainsi trois sources lumineuses.The optical module 2 comprises several light sources 22a, 22b, 22c housed in its casing 20, each capable of emitting a separate optical signal at the desired wavelength. If the device is capable of emitting optical signals at three distinct wavelengths, it thus comprises three light sources.
Il peut s'agir de sources lumineuses de type diode électroluminescente, de type diode Laser ou de type diode VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser").These may be light sources of the light-emitting diode type, of the Laser diode type or of the VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser" diode) type.
Le module optique 2 peut comporter un guide d'onde 23 logé dans ledit boîtier 20, comportant plusieurs entrées, chaque source lumineuse 22a, 22b, 22c étant connectée sur une entrée distincte, et une sortie commune pour émettre un seul signal optique à la fois à destination de la sonde optique 3.The optical module 2 may comprise a waveguide 23 housed in said casing 20, comprising several inputs, each light source 22a, 22b, 22c being connected to a separate input, and a common output to emit a single optical signal at a time. to the optical probe 3.
L'unité de commande et d'alimentation électrique IPG permet de contrôler l'alimentation des sources lumineuses 22a, 22b, 22c, de déterminer les valeurs de puissances des signaux émis et reçus en retour et d'enregistrer ces valeurs.The control and electrical power supply unit IPG makes it possible to control the power supply of the light sources 22a, 22b, 22c, to determine the power values of the signals emitted and received in return and to record these values.
Le module optique 2 peut comporter une lentille 24 agencée en aval de ladite sortie du guide d'onde 23 pour collimater le signal lumineux généré. Il peut notamment s'agir d'une lentille à gradient d'indice (lentille dite "GRIN").The optical module 2 may comprise a lens 24 arranged downstream from said output of the waveguide 23 to collimate the light signal generated. It may in particular be a gradient index lens (so-called “GRIN” lens).
Le module optique 2 comporte un dispositif séparateur de faisceaux 25 logé dans son boîtier 20, placé en aval de ladite lentille 24 et optimisé pour transmettre une première partie du signal optique sortant de la lentille 24 à destination de la sonde optique 3 et pour réfléchir une deuxième partie du signal optique sortant de la lentille 24 vers une première photodiode 26 du module optique 2, cette première photodiode étant alors chargée de mesurer la puissance du signal optique injecté dans la sonde optique 3.The optical module 2 comprises a beam splitter device 25 housed in its casing 20, placed downstream of said lens 24 and optimized to transmit a first part of the optical signal emerging from the lens 24 to the optical probe 3 and to reflect a second part of the optical signal leaving the lens 24 to a first photodiode 26 of the optical module 2, this first photodiode then being responsible for measuring the power of the optical signal injected into the optical probe 3.
Grâce à la présence de la première photodiode 26, le dispositif permet de contrôler précisément la dose de lumière injectée dans les tissus environnants (puissance du signal multipliée par le temps).Thanks to the presence of the first photodiode 26, the device makes it possible to precisely control the dose of light injected into the surrounding tissues (power of the signal multiplied by time).
Le dispositif séparateur 25 est également choisi pour réfléchir un signal optique de retour vers une deuxième photodiode 27, chargée alors de mesurer la puissance de ce signal optique de retour. A partir des mesures de puissance du signal optique émis et de puissance du signal optique de retour, l'unité de commande et d'alimentation électrique IPG peut calculer l'atténuation et surveiller si celle-ci est constante dans le temps. En cas d'une trop forte baisse, elle peut conclure à une défaillance au niveau de la sonde optique 3.The separator device 25 is also chosen to reflect a return optical signal towards a second photodiode 27, then responsible for measuring the power of this return optical signal. From the transmitted optical signal power and return optical signal power measurements, the control and power supply unit IPG can calculate the attenuation and monitor whether it is constant over time. In the event of too great a drop, it may conclude that there is a fault at the level of the optical sensor 3.
Le dispositif séparateur 25 peut comporter un cube séparateur et/ou une lame séparatrice. Il peut notamment s'agir d'un cube de type 95/05%, afin de limiter les pertes de signal utile au traitement.The splitter device 25 may include a splitter cube and/or a splitter blade. It may in particular be a cube of the 95/05% type, in order to limit the losses of signal useful for the processing.
Tout autre moyen optique capable de remplir les fonctions décrites ci-dessus, pourrait être employé. Il est ainsi possible de réaliser ces fonctions par assemblage de plusieurs éléments optiques, que ce soit au niveau du guide d'onde 23 et/ou du dispositif séparateur 25.Any other optical means capable of fulfilling the functions described above could be used. It is thus possible to perform these functions by assembling several optical elements, whether at the level of the waveguide 23 and/or of the separator device 25.
En sortie, le module optique 2 peut comporter un hublot 28, par exemple en saphir destiné à être traversé par le signal optique émis par la source lumineuse sélectionnée.At the output, the optical module 2 may comprise a window 28, for example in sapphire intended to be traversed by the optical signal emitted by the selected light source.
Il faut noter que l'unité de commande et d'alimentation IPG est configurée pour commander les sources lumineuses 22a, 22b, 22c de manière adaptée, selon le traitement à mettre en œuvre (sur une ou plusieurs longueurs d'ondes) et les tests de sonde à effectuer (à l'aide de la longueur d'onde dédiée au test).It should be noted that the control and power supply unit IPG is configured to control the light sources 22a, 22b, 22c in an appropriate manner, according to the processing to be implemented (on one or more wavelengths) and the tests probe to perform (using the wavelength dedicated to the test).
La sonde optique 3 du dispositif 1 est destinée à guider le signal optique fourni en sortie du module optique.The optical probe 3 of the device 1 is intended to guide the optical signal supplied at the output of the optical module.
La sonde optique 3 se présente sous la forme d’une tige allongée souple, dont la partie distale est représentée sur la
La sonde optique 3 comporte un unique guide d'onde, par exemple une fibre optique 30, venant se fixer, par son extrémité proximale, sur la sortie du module optique 2 par l'intermédiaire d'un connecteur optique 31 ou par collage. La possibilité de connecter la sonde simplifie l’intervention chirurgicale et permet un remplacement du module optique en cas de panne d’un des composants électriques.The optical probe 3 comprises a single waveguide, for example an optical fiber 30, which is fixed, via its proximal end, to the output of the optical module 2 via an optical connector 31 or by gluing. The possibility of connecting the probe simplifies the surgical intervention and allows replacement of the optical module in the event of failure of one of the electrical components.
La sonde optique 3 peut comporter une lentille 32, avantageusement à gradient d'indice. Selon la configuration, la lentille 32 est intégrée au connecteur 31 ou vient équiper la fibre optique 30 lorsque celle-ci est collée au module optique 2, celle-ci assurant alors l'étanchéité et remplaçant avantageusement le hublot 28 du module optique. Cette variante de réalisation est visible sur la
Comme on peut le voir sur la
A son extrémité distale, la fibre optique 30 est dénudée, afin de retirer sa gaine de protection 302 mécanique.At its distal end, the optical fiber 30 is stripped, in order to remove its mechanical protective sheath 302 .
Une bague de centrage 33, avantageusement en matériau radio-opaque, peut être enfilée autour de cette extrémité dénudée.A centering ring 33, advantageously made of radio-opaque material, can be slipped around this stripped end.
Selon une particularité de l'invention, à son extrémité distale, la sonde optique 3 est équipée d'un dispositif optique 34 (
La fonction de réflexion est remplie lorsqu'au moins 10% de la puissance du signal optique émis (mesuré à l'aide de la première photodiode) est mesurée en retour par la deuxième photodiode 27, avantageusement au moins 50%. The reflection function is fulfilled when at least 10% of the power of the emitted optical signal (measured using the first photodiode) is measured in return by the second photodiode 27, advantageously at least 50%.
De manière générale, il faut comprendre qu'il est possible d'adapter le niveau de réflexion mais que l'un des objectifs est d'obtenir une solution dans laquelle les réflexions parasites sur le signal de traitement sont faibles, par exemple inférieur à 5%, avantageusement inférieur à 2%.In general, it should be understood that it is possible to adapt the level of reflection but that one of the objectives is to obtain a solution in which the parasitic reflections on the processing signal are low, for example less than 5 %, advantageously less than 2%.
La fonction de transmission (anti-reflet) est remplie lorsque au moins 70% de la puissance du signal optique émis est transmis au niveau du dispositif optique 34, idéalement au moins 93%, ou même 99%.The transmission (anti-reflection) function is fulfilled when at least 70% of the transmitted optical signal power is transmitted at the optical device 34, ideally at least 93%, or even 99%.
Ce dispositif optique 34 est adapté à l'extrémité distale dénudée de la fibre optique 30, transversalement à l'axe de la fibre, pour être traversé par le signal optique sélectionné guidé par la fibre 30.This optical device 34 is adapted to the stripped distal end of the optical fiber 30, transversely to the axis of the fiber, to be crossed by the selected optical signal guided by the fiber 30.
Le dispositif optique 34 peut être réalisé sous la forme d'un dépôt multicouches réalisé à l'extrémité distale de la fibre optique, en aval de la bague d'auto-centrage 33, les couches étant orientées transversalement à l'axe de la fibre. Le dépôt forme ainsi un bouchon engagé sur l'extrémité distale de la fibre optique. Comme représenté sur la
Les couches du dépôt sont choisies de manière adaptée en indice et en épaisseur pour obtenir les fonctions optiques de transmission et de réflexion aux longueurs d'ondes, selon les principes décrits ci-dessus.The layers of the deposit are chosen in an appropriate way in index and in thickness to obtain the optical functions of transmission and reflection at the wavelengths, according to the principles described above.
De manière non limitative, de l'intérieur vers l'extérieur, le dépôt peut comporter par exemple une alternance de couches réalisées en Al2O3et en MgF2,In a non-limiting way, from the inside out, the deposit can comprise for example an alternation of layers made of Al 2 O 3 and of MgF 2 ,
Tout autre assemblage de couches pourrait être envisagée, à partir du moment où les fonctions visées sont remplies.Any other assembly of layers could be envisaged, from the moment the intended functions are fulfilled.
La
Sur la
De manière avantageuse et optionnelle, la sonde optique 3 peut également comporter un diffuseur optique 35 fixé, par exemple à l'aide d'une colle 36 optique, sur l'extrémité distale de la fibre optique 30. Le diffuseur peut être une pièce indépendante réalisée par exemple en silicone ou résine époxy chargée en TiO2ou photo inscrit dans un guide d’onde en silice.Advantageously and optionally, the optical probe 3 can also comprise an optical diffuser 35 fixed, for example using an optical glue 36, on the distal end of the optical fiber 30. The diffuser can be an independent part made for example of silicone or epoxy resin loaded with TiO 2 or photo inscribed in a silica waveguide.
Ce diffuseur 35 permet de diffuser les signaux lumineux en provenance des sources et guidés par la fibre optique 30. Si le diffuseur 35 n'est pas présent, en sortie de la fibre optique, le faisceau est émis axialement en bout de sonde 3.This diffuser 35 makes it possible to diffuse the light signals coming from the sources and guided by the optical fiber 30. If the diffuser 35 is not present, at the output of the optical fiber, the beam is emitted axially at the end of the probe 3.
A l'extrémité distale du diffuseur 35, la sonde peut comporter un élément radio-opaque 37 pour faciliter le contrôle du placement de la sonde, pendant et après la chirurgie. Cet élément 37 vient en complément de la bague 33 d'auto-centrage radio-opaque décrite ci-dessus pour faciliter l'implantation du dispositif.At the distal end of the diffuser 35, the probe may include a radiopaque element 37 to facilitate monitoring of the placement of the probe, during and after surgery. This element 37 complements the radiopaque self-centering ring 33 described above to facilitate implantation of the device.
De manière avantageuse, comme représenté sur la
Sur toute sa longueur, la sonde optique 3 comporte une gaine externe formée d'un enrobage 39 (par exemple en silicone optique ou équivalent). Cet enrobage vient prendre la fibre optique et l'ensemble des éléments décrits ci-dessus.Over its entire length, the optical probe 3 comprises an outer sheath formed of a coating 39 (for example of optical silicone or equivalent). This coating comes to take the optical fiber and all the elements described above.
A son extrémité distale, la sonde optique 3 présente avantageusement une forme dite atraumatique, par exemple oblongue ou hémisphérique, cette forme étant réalisée en façonnant ledit enrobage 39.At its distal end, the optical probe 3 advantageously has a so-called atraumatic shape, for example oblong or hemispherical, this shape being produced by shaping said coating 39.
Selon un aspect particulier de l'invention, le signal optique (à la deuxième longueur d'onde) est utilisé en test/surveillance. Ce signal de test peut être émis sur demande ou de manière automatique, à intervalles réguliers ou non. Il est commandé par l'unité de commande et d'alimentation électrique IPG. Après émission, le signal optique de test est d'abord capté, via le dispositif séparateur 25, par la première photodiode 26. Le signal est ensuite réfléchi (idéalement à au moins 50%) par le dispositif optique 34, pour fournir un signal optique de test de retour, qui est renvoyé par le dispositif séparateur 25 vers la deuxième photodiode 27.According to a particular aspect of the invention, the optical signal (at the second wavelength) is used for testing/monitoring. This test signal can be transmitted on request or automatically, at regular intervals or not. It is controlled by the IPG control and power supply unit. After emission, the optical test signal is first picked up, via the separator device 25, by the first photodiode 26. The signal is then reflected (ideally at least 50%) by the optical device 34, to provide an optical signal return test, which is returned by the separator device 25 to the second photodiode 27.
L'unité de commande et d'alimentation électrique peut alors réaliser différents traitements, notamment analyser si le signal optique de test de retour reste similaire au cours du temps, pour :The control and power supply unit can then perform various processing operations, in particular analyzing whether the return optical test signal remains similar over time, to:
- Détecter d'éventuels défauts au niveau de la sonde optique 3 ;Detect any faults at the level of the optical probe 3;
- Vérifier la connexion optique de la sonde optique 3 sur le module optique 2 ;Check the optical connection of optical probe 3 on optical module 2;
Les signaux optiques de traitement émis aux autres longueurs d'ondes doivent générer des signaux de retour très faibles, en comparaison du signal optique de test de retour. Grâce à ce principe de test, on peut ainsi surveiller l'état de la fibre optique et le niveau de propagation du signal optique, en déterminant les pertes éventuelles, en cas de dégradation au niveau de la sonde optique 3.The processing optical signals transmitted at the other wavelengths should generate very weak return signals, compared to the return test optical signal. Thanks to this test principle, it is thus possible to monitor the state of the optical fiber and the level of propagation of the optical signal, by determining any losses, in the event of degradation at the level of the optical probe 3.
Il est possible de prévoir différents agencements du module optique 2 et de ses éléments par rapport à la sonde optique 3. Les entrées du guide d'onde peuvent être axiales (
Le boîtier du module peut être par exemple orienté dans l'axe de la fibre optique 30 (
Il faut noter que la solution de l'invention est compatible avec une sonde optique 30 insérée dans le canal central d'une sonde de DBS, par exemple associé à une solution de stimulation électrique.It should be noted that the solution of the invention is compatible with an optical probe 30 inserted into the central channel of a DBS probe, for example associated with an electrical stimulation solution.
Il peut être utile d’utiliser plusieurs longueurs d’ondes de traitement des tissus comprises par exemple entre 650 et 950nm. Dans ce cas l’utilisation d’une source de test à une longueur d’onde inférieure à 650nm peut être envisagée.It may be useful to use several tissue treatment wavelengths, for example between 650 and 950nm. In this case, the use of a test source at a wavelength of less than 650 nm can be considered.
Dans le cas d’une illumination à double longueur d’onde (ou plus) employée pour le traitement des tissus et où la consommation électrique du dispositif n'est pas une contrainte, il est possible d'utiliser l'une des deux longueurs pour le signal de test en acceptant de perdre du signal pour l'une des deux sources (670nm par exemple dans le schéma avec une réflectivité au choix de 24%, 18%, 12%...) avec une transmission sans pertes à 810nm. La
La solution de l'invention présente de nombreux avantages, parmi lesquels :The solution of the invention has many advantages, including:
- Elle permet de régler précisément la dose d'illumination fournie en bout de sonde ;It makes it possible to precisely adjust the dose of illumination provided at the end of the probe;
- Elle permet de remonter au type de défaut en cas de défaillance, en déterminant s'il s'agit d'une simple dégradation du guide d'onde (qui peut être acceptable), mesurable par une perte de propagation, s'il s'agit d'une casse de la fibre optique ou d'un problème de connexion optique ;It makes it possible to go back to the type of defect in the event of failure, by determining if it is a simple degradation of the waveguide (which can be acceptable), measurable by a loss of propagation, if it is is a break in the optical fiber or an optical connection problem;
- Solution compatible avec plusieurs longueurs d'ondes d'illumination ;Solution compatible with multiple illumination wavelengths;
- Dispositif compatible avec une unité de commande et d'alimentation de type IPG standard, ne nécessitant qu'une adaptation logicielle ;Device compatible with a standard IPG type power and control unit, requiring only software adaptation;
- Dispositif compact (par exemple diamètre 0.8 ou 1.3mm au niveau de la sonde) adapté une chirurgie de stimulation profonde, n'utilisant qu'une seule fibre optique pour la propagation des différents signaux, de traitement et de test ;Compact device (for example diameter 0.8 or 1.3mm at the level of the probe) suitable for deep stimulation surgery, using only one optical fiber for the propagation of the various signals, for processing and testing;
- Solution modulaire et démontable avec connecteur optique éventuel entre la sonde et le module optique ;Modular and removable solution with optional optical connector between the probe and the optical module;
- Compatibilité IRM ;MRI compatibility;
- Biocompatibilité long terme ;Long-term biocompatibility;
- Stimulation éventuellement adaptable, électrique et/ou optique avec choix de la longueur d'onde de stimulation ;Possibly adaptable, electrical and/or optical stimulation with choice of the stimulation wavelength;
Claims (13)
- Un module optique (2) configuré pour générer au moins un premier signal optique à une première longueur d'onde et un deuxième signal optique à une deuxième longueur d'onde, distincte de ladite première longueur d'onde,
- Des moyens de mesure de la puissance d'émission du premier signal optique et du deuxième signal optique,
- Une sonde optique (3) intégrant une fibre optique (30) agencée pour guider le premier signal optique et le deuxième signal optique entre une extrémité dite proximale par laquelle le premier signal optique et le deuxième signal optique sont émis et une extrémité distale opposée située au bout de la sonde optique (3),
- Caractérisé en ce qu'il comporte :
- Un dispositif optique (34) à filtre sélectif situé à l'extrémité distale de la fibre optique (30), comprenant des moyens de réflexion agencés pour réfléchir ledit deuxième signal optique et générer un signal optique de retour à travers ladite fibre optique
- Des moyens de mesure de la puissance du signal optique de retour.
- An optical module (2) configured to generate at least a first optical signal at a first wavelength and a second optical signal at a second wavelength, distinct from said first wavelength,
- Means for measuring the transmission power of the first optical signal and of the second optical signal,
- An optical probe (3) incorporating an optical fiber (30) arranged to guide the first optical signal and the second optical signal between a so-called proximal end through which the first optical signal and the second optical signal are emitted and an opposite distal end located at the end of the optical probe (3),
- Characterized in that it comprises:
- A selective filter optical device (34) located at the distal end of the optical fiber (30), comprising reflecting means arranged to reflect said second optical signal and generate a return optical signal through said optical fiber
- Means for measuring the power of the return optical signal.
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- 2021-08-27 FR FR2108973A patent/FR3126318A1/en active Pending
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