PT96934A

PT96934A - Difusores de fibra optica e metodos para o fabrico dos mesmos

Info

Publication number: PT96934A
Application number: PT96934A
Authority: PT
Inventors: William R Potter
Original assignee: Health Research Inc
Priority date: 1990-03-07
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1993-01-29
Also published as: CA2028757C; EP0450149A1; JPH04218002A; ATE138741T1; AU6565190A; CN1054669A; KR0180558B1; EP0450149B1; HU910741D0; HUT60396A; AU641192B2; IE903848A1; CN1026617C; PL289331A1; ZA908982B; PL165353B1; CS60291A2; PH27174A; IL96317A; FI911117A

Description

BASES......DO.......INVENTO O presente invento diz respeito a um aparelho de fibra óptica próprio para. a produçlo duma. emissão de ra.dia.cSss luminosas dispersas duma maneira aproximadamsnte uniforme, e particularmente a aperfeiçoamentos introduzidos em dois tipos de difusores de fibra óptica que podem ser utilizados num ambiente biológico, s a métodos de fabrico dos mesmos. 0 método conhecido peia designação de "terapia fotodi-námica", ou PDT (abreviatura das palavras inglesas "phoiodynamic therapy"), tem sido largamente utilizado nos últimos anos no tratamento de doenças cancerosas ou de tumores, e doutras doenças, em seres humanos s também em animais. Faz-se aqui referência â patente U.S. No. 4.883.129 para uma exame dos pormenores dum método tal como o referido método PDT e dum aparelho próprio para a realização prática do referido método. Existem três tipos de disposi ti vos ôpticos que são princ ipal mente utilizados no .método PDT para a distribuição de radiações luminosas na zona de tratamento. A micro-lente de fibra óptica é um tipo de dispositivo que é capaz de transferir um feixe de radiações luminosas para uma zona em que as superfícies dos tecidos são acessíveis. 0 difusor cilíndrico de fibra ôptica, ou "fonte linear”, é outro tipo de dispositivo que apresenta um padrão de dispersão cilíndrica em relação ao eixo centrai da fibra ôptica na emissão de radiações luminosas e que pode ser utilizado numa geometria cilíndrica própria para aplicação em zonas tais como os brônquios ou o esófago. 0 difusor esférico de fibra óptica, ou "globo luminoso", é o terceiro tipo de dispositivo que produz um campo de radiações luminosas de dispersão esférica. Os difusores esféricos são aqueles que são normalmente aplicados no tratamento de cavidades aproximadamsnte esféricas tais como, por exemplo, a bexiga ou as -·. y f C λ cavidades criadas cirurgicamente em consequência da ressecção da massa dum tumor.

Na patente U.8. No. 4.442.9S0 concedida em 28 de Abril de .1.387 a James S. Mc:Caughen, Jr. encontra-se apresentado urn exemplo típico dum difusor cilíndrico de fibra ôptica e dum método próprio para fazer essa mesmo difusor. 0 difusor cilíndrico apresentado na patente de McCaughen inclui uma fibra ópiica com uma parte de alma nua numa das suas extremidades, com um meio promotor de dispersão aplicado sob a forma dum revestimento sobre a parte de alma nua e sobre a bainha da fibra numa zona adjacente á referida parte de alma .nua, s com um tubo de extremidade aberta aplicado sobre o meio promotor de dispersão. 0 processo de fabrico do difusor inclui princ1paimente as operações que consistem em remover o revestimento e a bainha da fibra na zona duma das extremidades da fibra a fim de fazer com que esta passe a apresentar um certo comprimento de alma nua, revestir a parte de alma nua e a bainha adjacente com um meio promotor de dispersão, introduzir de forma justa o meio promotor de dispersão no interior do tubo, encher os interstícios entre o meio promotor de dispersão assim revestido e o tubo com o meio promotor de dispersão, e extrair o ar que aí possa ter ficado retido.

Na patente U.8. Mo. 4.633.5-56 concedida em 15 de Setembro cie 1387 a. James 8. McCaughen, Jr. encontra-se apresentado um exemplo típico dum difusor esférico de fibra óptica e dum método próprio para fazer esse mesmo difusor. 0 método inclui principalmente as operações que consistem em remover o revestimento e a bainha duma fibra ôptica na zona duma das extremidades da fibra a fim de fazer com que esta passe a apresentar uma parte de alma nua, polir a parte de alma nua, e revestir a parte de alma nua e a bainha adjacente com um meio promotor de dispersão depositando sucessivamente umas sobre as outras várias camadas do

referido meio promotor de dispersão até que se forme uma esfera promotora de dispersão.

Na terapia foiodinâmica, as condições básicas a que os difusores de fibra óptica têm que obedecer são as de que a distribuição das radiações luminosas deve ser tão uniforme quanto possível no interior dum volume de tecido no seio do qual se acha contido um tumor; e de que as características mecânicas devem ser fiáveis. No caso do sistema de difusor de fibra óptica se partir durante a realizado da operação de introdução ou durante a realização do tratamento, a. distribuição das radiações luminosas irá na melhor das hipóteses tornar-se inadequada. Além disso existe a possibiIidade de ficar abandonado no interior do corpo do paciente um pedaço de fibra partida e, no caso de se achar presente uma elevada concentração de oxigénio, existe ainda o risco de incêndio devido á anormaimente elevada densidade de energia que se presente na extremidade partida da fibra. Para mais, a rigidez do difusor de fifara óptica também constitui uma importante condição a ser respeitada no âmbito do método PDT. Isso é devido ao facto da trajectôria percorrida pelo sistema de fibra óptica no interior do canal dum endoscópio flexível e no interior dum tumor precisar de ter que ser controlada mais pela direccão de introdução do que pelas irregulares caracierísticas mecânicas dos tecidos dum tumor. Também é desejável que os difusores de fibra óptica tenham baixas pardas de energia e uma capacidade máxima de manipulação da energía.

Estas condições não são bem satisfeitas pelos dispositivos convencionais devido ás deficiências presentes na sua estruturei ou contidas nos métodos de fabrico dos mesmos. 0 presente invento constitui um aperfeiçoamenio dos difusores de fibra óptica característicos da técnica anterior, V ; . ' inclusiva dos difusoras da fibra óptica cilíndricos e dos difusores da fibra óptica esféricos característicos da técnica anterior, e dos métodos de fabrico dos mesmos.

QmEmVQS,DO...J.Ny£MIO,

Um dos objectivos do presente invento consiste em proporcionar um difusor de fibra óptica que apresente uma emissão de radiações luminosas de dispersão aproximadaments uniforme © que tenha boas carscterísticas mecânicas.

Outro objectivo do presente invento é aquele que consiste em proporcionar um difusor de fibra óptica próprio para ser utilirado num ambiente biológico, que tenha boas caracteris-ticas ôpticas e boas caracteristicas mecânicas.

Ainda outro objectivo do presente invento é aquele que consiste em proporcionar métodos para o fabrico dos difusores de fibra óptica caracteristicos do presente invento que sejam capares de simplificar o processo convencional.

Ainda outro objectivo do presente invento é aquele que consiste em proporcionar um difusor de fibra óptica, de forma cilíndrica, que apresente uma emissão de radiações luminosas aproximadaments uniforme com um padrão de dispersão cilíndrico com respeito ao eixo central da fibra, e boas caraclerísticas mecânicas, e um método para o fabrico dos mesmos.

Ainda outro objectivo do presente invento é aquele que consiste em proporcionar um difusor de fibra, óptica cilíndrico que apresente uma suficientemente baixa taxa de perda de energia, que seja capaz de trabalhar continuamente com pelo menos até 600 mW/cm de radiações luminosas de 630 nm sem sofrer estragos, e que tenha uma boa resistência mecânica e uma boa rigidez mecânica a fim de permitir que a introdução do sistema de fibra ôptica através do canal, de biópsia dum endoscópio e no interior dum tumor ao longo duma passagem rectilinea se possa fazer duma mane ira suave.

Outro objectivo do presente invento ê aquele que consiste em proporcionar um difusor de fibra ôptica, de forma; esférica; que apresente uma emissão de radiações luminosas aproximadamente uniforme com um padrão de dispersão esférico, e boas caracteristicas mecânicas, e um método para o fabrico dos mesmos.

Ainda outro objectivo do presente invento é aquele que consiste em proporcionar um difusor de fibra ôptica esférico que apresente uma suficientemente baixa taxa de perda de energia, que seja capaz de trabalhar continuamente com níveis de energia de pelo menos três Watts de radiações luminosas de 630 nm sem sofrer estragos, e que tenha boas caracter isticas mecânicas para; ser c&.psiz de suportar um processo de esterilização por meio de frio e que seja. capaz de permitir efectuar uma passagem suave através dum citoscôpio.

Ainda outro objectivo do presente invento é aquele que consiste em proporcionar urna composição de dispersão que possa ser utilizada nos difusores de fibra ôptica com caracterisiicas óp t i cas aper f ei ç oadas.

Estes e ainda outros objectivos do presente invento tornar-se-ão evidentes na descrição que irá ser apresentada a seguir.

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BBEVE......SUMARIO......DO.......INVENTO O presente invento diz respeito & aperfeiçoamentos introduzidos nos difusores de fibra òptica próprios para serem utilizados no método PDT. 0 presente invento apresenta um difusor de fibra óptica de forma cilíndrica que inclui uma fibra óptica com uma ponia nua numa das suas extremidades, isto ê, com uma ponte, da qual foi retirado o forro deixando a alma nua, uma fina camada de um meio promotor de dispersão que foi aplicado sofo a forma dum revestimento sobre a ponia de alma nua, e uma manga incolor no interior da qual a referida ponta nua da fibra óptica vai ficar encerrada sem tocar no meio promotor de dispersão e que se acha fixada ao forro da fibra. No caso dum modelo de realizado preferencial, a manga apresenta uma cabeça cónica cujas paredes cónicas formam um ângulo desejado com respeito ao eixo central da fibra. A manga é de preferência fixada por meio duma ligação rose sida no forro da fibrs por forma a estabelecer com este uma relação de vedação estanque. No caso dum modelo de realização alternativo de difusor dotado duma ponta curta, a curta ponta de alma nua é apenas polida de maneira a que na sua extremidade se vá formar uma face piana e á esquadria, sem ser revestida com o meio promotor de dispersão. 0 presente invento também apresenta um difusor de fibra óptica, de forma, esférica, que compreende uma fibra óptica com uma ponta nua, isto é, com uma ponta da qual foi retirado o forro deixando a alma. nua, um casquilho que se acha circunferência.!.-mente colocado em torno da referida ponta de alma nua e fixado ao forro da fibra, e um meio de dispersão, de forma, esférica, no interior do qual vai ficar encerrada a ponta de alma nua da fibra e uma parte do casquilho. No fabrico, o revestimento com o meio promotor de dispersão é feito duma só vez por meio da utilização dum molde de borracha si 1 ícone em vez de deposição de sucessivas ·'·· '7^ A *.

camadas umas sobre as outras. 0 presente invento também apresenta uma mistura promotora de dispersão que é capaz de reduzir as perdas de energia e de melhorar a capacidade de manipulação de energia por parte dos difusores de fibra ôptica.

O

BREVE......DESCRI Çg.O DOS......DESENHOS A Figura 1 é uma vista em corte dum difusor de fibra ôptica.. de forma cilíndrica, característico do presente invento.

As Figuras 2A, 28 e 20 são vistas em corte de três modelos de realização da cabeça cónica, preferencial da manga utilizada num’ difusor de fibra ôptica, de forma cilíndrica, característico do presente invento. A Figura 3 é uma vista em corte dum modelo de realização alternativo dum difusor de fibra ôptica, de forma cilíndrica, de acordo com o presente invento. A Figura 4 é uma vista em corte dum modelo de realização preferencial dum difusor de fibra ôptica, de forma esférica, característico do presente invento. A Figura 5 é uma vista em corte dum conjunto formado por uma fibra e por um casquilho s duma ligação preferencial entre o casquilho e o forro da fibra. A Figura 6 é uma vista em corte dum exemplo dum molde metálico próprio para fazer o molde de borracha si li cone com múltiplas cavidades. A Figura 7 é uma representação esquemática duma forma preferencial dum processo próprio para o fabrico da esfera. de forma promotora de dispersão do difusor de fibra òptica, esférica, caracteristico do presente invento.

B.ESÇRIkAO.......POÍlidgNQRIZADA......DQ......INVENTO

Fazendo agora referência aos desenhos duma maneira rnais pormenorizada, temos que na Fig. í se encontra representado um difusor de fibra óptica (20), de forma cilíndrica. 0 difusor cilíndrico (20) inclui uma fibra óptica (10) que se acha iocali-zada longitudinalmente e que apresenta uma pont-a de alma nua (15) revestida com um meio (IS) promotor de dispersão, e uma manga (18) no interior da qual se acha encerrada a ponta de alma nua revestida sem tocar no meio (16) promotor de dispersão, encontrando-se a referida manga (18) fixada ao forro da fibra (10) numa zona situada junto á ponta da alma nua (IS). 0 difusor cilíndrico (20) apresenta uma emissão de radiaçQes luminosas aproximadamente uniforme num padrão de dispersão cilíndrica em relação ao eixo central (24) da fibra òptica (10). A fibra òptica (10) é uma fibra óptica de quartzo que compreende uma alma de quartzo (14) com um diâmetro de 400 mí~ cron. A alma (14) é coberta por um forro que é constituído por um revestimento (13) e por uma bainha (12). A alma (.1.4) é primeiro revestida com uma camada de polímero transparente (13) com uma espessura de 10-20 mícron. 0 polímero é depois protegido contra estragos por meio duma outra bainha de tefzel (12) com um diâmetro de cerca, de 860 mícron. 0 diâmetro exterior da bainha (12) pode ser alterado. No entanto, o diâmetro de 8S0 mícron é útil porque é ideai para nele se poder formar por meio dum processo de rolamento uma rosca com as dimensSes normalizadas de 000-120 (dimensões de rosca de relojoaria). Isto irá mais adiante ser tratado duma maneira mais pormenorizada. 0 comprimento da fibra (10) pode ser de cerca de dois metros.

Um® tías extremidades da. fibra áptica (10) vai terminar num ligador do estilo SHA (não representado) e ser ligada (SMA a SMft) a uma. fibra de ligação móvel, intermédia com um núcleo de 100 mícror' de diâmetro e com um comprimento de 10 metros que se acha opticamente ligada a uma fonte de emissão de raios laser, como por exemplo um laser de NeHs de S mV.

Ma extremidade oposta da fibra óptica <10), a bainha é removida através da utilização duma ferramenta de desnudar fios e o revestimento é removido pela chama dum maçarico de gás em miniatura ou por meio de quaisquer outros métodos adequados de maneira a proporcionai—se a formação duma. ponta de alma nua (15). 0 comprimento da ponta de alma nua (15) deverá ser de preferência entre 0,5 e 2,5 cm. Mo entanto, também é possível utilizar maiores comprimentos em determinadas aplicações. A ponta de alma nua (15) vai ser depois coberta com uma camada dum meio (15) promotor de dispersão que é constituído por uma substância adesiva óptica, como por exemplo o Norland 51 ou o epoxi Epo-Tek 301, e por agente promotor de dispersão que se apresenta em forma de pô, como por exemplo a safira sintética em pô (óxido de alumínio), o pó de diamante ου o pó de zircónio. Estes agentes promotores de dispersão têm índices de refracção com valores compreendidos entre 1,7 e 2,2 para radiações luminosas de S30 nm. Existem alguns outros materiais que também são adequados s que podem ser utilizados. Mo entanto, o valor do índice de refracção do material constituído por uma substância adesiva óptica deve aproximar-se tanto quanto possível do que é apresentado pelo quartzo (cerca de 1,3) a fim de se evitar uma reflexão interna total na zona da interface quartzo-substância adesiva. 0 agente promotor de dispersão deve ter um índice de refracção diferente do da substância adesiva. Para se produzir difusores com baixas perdas de energia é importante que o λ· ί· f

V - X ί C ' material que é utilizado tenha um coeficiente de censorçao de radiações luminosas com um valor mínimo dentro do comprimento de onda correspondente ao da fonte de- emissão de radiações luminosas que estiver a ser utilizado nesse momento, e que a substância ) adesiva e o material em pó promotor de dispersão sejam optica- mente translúcidos ou transparentes.

A ponte, de alma nua ¢15) devera ser de preferência revestida com uma fina camada dum meio (16) promotor de dispersão. Isso pode ser realizado através do método que se descreve a seguir. Em primeiro lugar, aplica-se sobre, a por,ta de alma nua (15) uma fina camada duma substância adesiva optieamente translúcida ou transparente. Depois utiliza-se um pequeno pincel de pintura artística, para se aplicar um agente promotor de dispersão sobre a supsvfieis da ponta da alma da fibra revestida com uma substância adesiva. A operação de aplicação do agente promotor de dispersão vai ser guiada peias radiações luminosas que são transmitidas através da fibra e que são emitidas a partir dum .laser de HsNe. Durante a aplicação, a fibra é mantida paralela a uma folha de papei branco (a uma distância de cerca de 1 mm da superfície do papel). Se o papel se encontrar situado entre a fibra s os olhos do operador é possível que este tenha uma boa. ideia acerca da uniformidade do campo de radiações luminosas a partir das dimensões e da forma da iluminação na banda do vermelho. Assim que se tiver conseguido obter os resultados desejados, procede-se à cura da; substância adesiva por meio de radiações ultravioletas CUV) no caso do Norland #61, ou permitindo que a substância; adesiva se cure por si própria, no caso do epoxi.

As condições mecânicas exigidas são satisfeitas pela utilização duma manga incolor e transparente (18) que apresenta uma forma cilíndrica e que tem uma parte constituída por uma cabeça fechada (13). A manga (18) tem um diâmetro interior maior

do que o diâmetro da ponta da alma da fibra revestida com um agente promotor de dispersão, a fim de se ajustar á ponta da fibra mas sem estabelecer contacto com ela e de maneira a ser cs.p&z de poder ser fixada ao forro da fibra (10) que se acha situado junto à ponta; de a;Ima nua (15). A manga (18) pode ser feita de policarbonato de Lexano. No caso dum modelo de realizado preferencial da manga (18) como arqueie que se acha. representado na Fig. 1, a manga (18) é ligada por meio duma união roscada ao forro da fibra (10). Num cilindro de Lexano (por exemplo com um diâmetro exterior de 1,8 mm) é aberto um furo interior coaxial com o eixo do próprio cilindro e com o diâmetro necessário para receber um macho de 000-1.20 (broca de #70). 0 furo é aberto até um ponto situado a uma distância entre 1 e 2 mm da cabeça (18). Vai-se então fazer uma rosca (000-1.20) no cilindro até uma profundidade de 3 milímetros. 0 comprimento do furo aberto no cilindro de Lexano deverá ser pelo menos 3 mm mais comprido do que o comprimento da ponta da alma nua (15). A manga (18) acabada vai ser então enroscada no forro da fibra (10). 0 forro pode ter uma rosca que foi previamente feita no próprio forro por meio dum processo de rolamento através da utilização duma matriz metálica, ou então pode ser utilizada a manga (18) para abrir a rosca no próprio momento em que se efectuar a instalação. Uma pequena quantidade de epoxi aplicada nas roscas da manga (18) irá assegurar uma vedação estanque e reforçar a ligação. Se for instalada duma maneira adequada, a manga (18) não irá tocar no meio (16) promotor de dispersão, conforme se acha representado na figura por meio do espaço (22), e portanto as caracteristicas ôpticas do difusor não irão ser afeciadas pela. manga (.1.8) que vai proteger o difusor de maneira a que este não vá ser submetido a esforços mecânicos durante a utilização do difusor. Esta concepção também vai fazer com que o processo de fabrico seja facilitado s vai evitar a emissão de radiações luminosas provocada pela aplicação dum camada não uniforme de meio promotor de dispersão sobre a Ν - ponta. da alma da fibra que* era possível de acontecer no caso dos dispositivos característicos da técnica anterior.

Ma Fig. 2 encontra-se representado uk modelo de realização preferencial da manga <Í8>. A manga (18) tem uma cabeca aguçada. 0 ângulo CR) da cabeça cónica C19) tem um valor compreendido entre 30 e 90 graus, sendo esse valor escolhido de maneira, a facilitar a. introdução do conjunto difusor de fibra ôptica através dum endoscòpio e para o interior dum tumor.

Este difusor cilíndrico constituído por uma fibra ôptica nunca deixou de funcionar bem durante urna centena de ciclos de utilização e resistiu a repetidas operações de esterilizado a frio no seio duma solução de glutaraldeído ("Cydax") bem como de esterilização em gás.

Mo que diz respeito a um difusor de fibra ôptica curto (com um comprimento de aproximadamente í cm ou menos), uma alternativa do presente invento que se encontra representada na Fig. 3, temos que este é obtido através dum processo que consiste simplesmente em cortar a fibra (10) e polir a ponta de alma nua CÍS) de maneira a que na sua extremidade se vá obter uma face plana e á esquadria e depois em enroscar a manga (18) na bainha (12) da fibra. A superfície de difusão da manga (18) na qual foi aberto um furo vai promover a dispersão das radiações luminosas que se vão espalhar a partir da extremidade polida da. alma. da fibra (10). Nesta técnica, a fibra vai ser desnudada e cortada duma. maneira cuidadosa, de maneira, a que sô a. ponta. da fibra vá ficar saída uma curta distância para fora do forro, coroo por exemplo uma distância inferior a 1 mm.

Voltando agora á Figura 4, vemos que nesta se encontra representada, um difusor de fibra, ôptica (30), de forma, esférica,

• λ í C- caracterίstico do presente invento. 0 difusor esférico ¢30) inclui uma fibra ôptica CÍO) que apresenta uma ponía de alma nua (15), um casquilho incolor ¢35) com extremidades abertas que se acha circunferencialmente colocado em torno da ponta de alma nua ¢1.5) e fixado ao forro ¢1.1.) da. fibra. ¢10), e um meio de dispersão ¢38), de forma esférica, no interior do qual vai ficar encerrada uma. parte do casquilho ¢3-5) e a. ponta· de alma nua. (15) da fibra.

A fibra ôptica (10) ainda compreende uma· alma. (14) que se a.cha. protegida por um forro (11) que é constituído por um revestimento e por uma bainha (não representados). A fibra ôptica (10) apresenta, uma. ponta (15) da qual foi retirado o forro, isto é, uma ponta em que a alma da fibra foi deixada nua.

0 casquilho (35) deve ter um grau de absorção das radiações luminosas tão baixo quanto possível na gama de comprimentos de onda que interessa. 0 casquilho (3-5) pode ser feito de policarbonato de Lexano. No caso dum modelo de realização preferencial, o casquilho (3-5) encontra-se ligado por meio duma. união roscada ao forro (11) da fibra (10). No casquilho (35) vai-se fazer uma. rosca. 000-120 utilizando para esse efeito a técnica de formação de roscas por meio dum processo de rolamento, tal como no caso do difusor cilíndrico característico do presente invento. A diferença consiste no facto do casquilho (35) não apresenta.?' uma extremidade fechada. Quando se procede ao fabrico deste difusor, a extremidade da fibra é li???pa e polida de maneira a que na sua extremidade se vá formar uma face plana e á esquadria, sendo depois enfiada dentro dum casquilho (35) de policarbonato, translúcido ou transparente, conforme se acha representado na Figura 5. Na Figura. 5 também se acha representado um exemplo das várias dimensões do conjunto (34) constituído pela fibra e pelo respectivo casquilho.

, Λ \ ''•Vi ^ A esfera <38 > promotora de dispersão é constituída por uma substância adesiva opticamente translúcida ou transparente no seio da qual se encontram em suspensão partículas promotoras de dispersão que são constituídas pelas partículas do material promotor de dispersão que se apresenta, sob a. forma, dum pó. Tal como no caso do difusor cilíndrico característico do presente inventOf os melhores materiais são aqueles que apresentam o menor grau de absorção de radiações luminosas na gama do comprimento de onda que interessa. Como substância adesiva ôptica pode ser utilizado epoxi. 0 índice de refraecão do epoxi deve ser semelhante ao d„o quartzo a fim de fazer com que as perdas por reflexão na zona da. interface entre o quartzo e o epoxi sejam tão baixas quanto possível. 0 epoxi pode ser constituído por qualquer produto incolor, translúcido ou transparente, como por exemplo o Epo-Tek 301. 0 pó de safira, ou quaisquer outros agentes promotores de dispersão tais como o pó de diamante ou a zircónia em pó, são produtos adequados para serem utilizados como material promotor de dispersão.

As proporções exactas entre o agente promotor de dispersão e o epoxi dependem de vários factores tais como do diâmetro total do difusor e do índice de refraccão das partículas bem como das suas dimensões. No entanto, a utilização da quantidade mínima de material promotor de dispersão que á capaz de promover a desejada uniformidade irá dar origem a um mínimo de perdas de energia e a um máximo de capacidade de manipulação da energia. 0 material de dispersão deve encontrai—se contido na composição de preferência numa percentagem de valor compreendido entre os 5% e os 20% em peso, devendo o valor correcto ser de cerca de 7% no caso do pó de safira.

De acordo com o presente invento, a produção da esfera pode ser realizada duma maneira económica e eficaz por meio da 17

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utilização duma técnica, de moldagem em que ê úèado um molde de borracha si li cone, capaz de poder ser utilizado várias vezes, para formar a esfera de epoxi promotora de dispersão. 0 molde pode incluir múltiplas cavidades a fim de que seja possível produzir mais do que um difusor esférico ao mesmo tempo. Conforme se acha representado na Fig. 6, o molde de borracha si li cone contendo mui tas cavidades idênticas pode ser produzido a partir duma câmara (41) e dum acessório metálico (não representado) que suporta um conjunto de idênticos moldes metálicos do bolbo acabado (42). Uma das maneiras de produzir fsc iImanta um molda desse tipo para os bolbos (42) é aquela que consiste em praticar um furo com um diâmetro de 1/16 de polegada em esferas de bronze com um diâmetro de 1/8 de polegada, pertencentes a rolamentos de esferas, e introduzir uma haste de varão redondo de aco inoxidável de 1/16 polegadas de diâmetro à pressão no interior do furo praticado em cada uma das esferas. Depois da borracha silicona ter sido devidamente curada, pode-se proceder à extracçâo dos machos metálicos de dentro dos moldes elásticos sem que isso vá provocar qualquer estrago no molde.

Agora com referência á Figura 7, temos que o molde de borracha si li cone (45) vai. ser lentamente cheio de baixo para cimat a partir do fundo, e por meio duma pipeta, com a mistura (38) preparada a partir de epoxi e do agente promotor de dispersão, até ficar complstamente cheio, indo o ar e as bolhas que possam ter eventualmente ficado retidas no interior do molde ser removidas dando pequenas pancadas e apertando o molde (46). Em seguida, o conjunto acabado (34) constituído pela fibra a pelo respectxvo casquilho vai ser mantido no interior do molde durante um certo período de tempo a uma predeterminada temperatura, por exemplo durante duas horas à temperatura de SO°C. Durante o tempo em que decorre a operação de cura. da mistura (38), a posição da extremidade da fibra (10) no interior da esfera pode se)1 18

* i. - * u controlada duma maneira rigorosa. Isto ê importante devido ao facto da simetria da emissão de radiações luminosas depender da posição da ponta. A distribuição das radiações luminosas pode ser regulada duma maneira fina através da regulação da posição da ponta da fibra no interior do casquilho.

Além disso, a distribuição óptica do difusor também está relacionada com o processo de preparação e pré-vazamento da. mistura (38) promotora de dispersão. No caso dum modelo de realização, o epoxi é primeiro misturado com o pó de safira durante um período de três minutos, depois deixa-se a mistura em repouso durante uma hora, após o que volta a ser novamente misturada durante um minuto, sendo depois submetida a um processo de extracção de gases durante um período de 2 minutos por meio duma bomba de vácuo. 0 tempo de cura do pré-vazamento pode ser ajustado de maneira a obter-se a. melhor distribuição possível para as radiações luminosas.

A simetria dum difusor de fibra óptica de forma esférica acabado e a maneira como esse mesmo difusor promove a distribuição das radiações luminosas podem ser medidas por meio dum dispositivo de medida dotado dum prato rotativo que inclui uma fonte de emissão de raios laser HeNe de 5 mV e um receptor síncrono equipado com um voltímetro digital.

Apesar de aqui terem sido representados e descritos os exemplos preferenciais do presente invento, para os entendidos nesta matéria deve ser evidente que são possíveis muitas mais alterações sem se sair do conceito do invento aqui apresentado. As reivindicações anexas deverão ser consideradas como incluindo todas essas alterações que possam ser feitas sem se sair do espirito e do âmbito do invento.

Claims

V” EEIVllffiCAÊSISl isL ™ Difusor de fibra ôptica, caracterizado por compreender; uma fibra óptica com uma alma e um forro que é própria para fornecer energia luminosa., incluindo a referida fibra óptica uma ponta nua, isto é, uma ponta da qual foi retirado o forro deixando a alma nua; e uma manga no interior da qual a referida ponta de alma nua da referida fibra vai ficar encerrada, sem tocar na referida, manga, encontrando-se a referida manga fixada ao forro da fibra numa zona adjacente è. referida ponta da fibra. 2â. - Difusor de fibra óptica, de acordo com a reivindicação í, caracterizado por a referida ponta nua da referida fibra se encontrar revestida com um meio de dispersão. 3i. - Difusor de fibra óptica, de acordo com a reivindicação i ou 2, caractsrizado por apresentar uma emissão de radiações luminosas substancialmente uniforme, segundo uma forma de dispersão cilíndrica, no sentido de dentro para fora, com respeito ao eixo central da referida fibra. 4ã. - Difusor de fibra ôptica,· ds acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o diâmetro interior da referida manga ser maior do que o diâmetro da alss da fibra ou do que o diâmetro da referida ponta da alma da fibra que se acha revestida com um meio de dispersão, e por a referida manga apresentar uma forma cilíndrica com uma extremidade fechada. - 20 - i

Si. ·"” Difusor de fibra òptica, de'a.eoí'tíb com a reivindicação 4, caracterizado por a referida manga se achar ligada ao forro da referida fibra por meio duma ligado roscada.

Sã. - Difusor de fibra ôptica, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por no momento da instalado se proceder á aplicação de material adesivo na rosca da referida manga a fim de se assegurar a formação duma vedação estanque contra a passagem de água entre a referida manga e o referido forro da fibra. p 7ã. ·-· Difusor de fibra óptica, de forma cilíndrica, que apresenta uma emissão de radiações luminosas substancialmente uniforme, segundo uma forma de dispersão cilíndrica, no sentido de dentro para fora, e que pode ser utilizado num ambiente b i o 1 ôg i c o, carac te r i zado po r c ornpr eende r ; uma fibra ôptica com uma ponta nua, isto é, com uma ponta da qual foi retirado o forro deixando a. alma nua, própria, para emitir energia luminosa; u uma fina camada de um meio de dispersão que cobre a. referida ponta de alma nua e que é própria para dispersar as radiações luminosas; e uma manga que apresenta uma das extremidades fechada e a outra extremidade fixada ao forro da fibra numa zona adjacente á referida ponta de alma nua da referida fibra, e no interior da qual a. referida, ponta de alma nua da referida fibra vai ficar encerrada sem tocar no referido meio de dispersão com o qual se acha revestida a referida ponta da alma da fibra. 4.

8§L - Difusor de fibra ôptica, de forfiià1 cilíndrica, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a referida mansa incluir uma cabeça fechada., de forma cónica, cujas paredes laterais formam um ângulo desejado com respeito ao eixo central da r e f e r i da f i b ra ôpt i c a.

9â. - Difusor de fibra ôptica, de forma cilíndrica, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracierizado por a referida manga se encontrar ligada ao forro da referida fibra por meio duma ligação roscada numa zona adjacente á referida ponta da alma da fibra. íOâ. - Difusor de fibra ôptica, de forma cilíndrica, de acordo com a reivindicação 9, caracierizado por no momento da instalação se proceder à aplicação de material adesivo na rosca da referida manga ou na rosca do forro da fibra a fim de ss assegurar a formação duma vedação estanque contra a passagem de água e de se reforçar a referida ligação entre a referida manga e o referido forro da fibra. llê. - Difusor de fibra ôptica, de forma cilíndrica, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o referido meio de dispersão ser uma composição formada por um material adesivo óptico e por um material de dispersão em pó. - Método de fabrico de um compreender Í2sí. c a r a c te r i za.d o po r remover o revestimento e extremidades da referida comprimento desta a fim ponta de alma nua; difusor de fibra ôptica, as seguintes operações! a bainha duma fibra ôptica numa das fibra ao longo dum predeterminado de proporcionar a formação duma polir a referida ponia nua e exposta de*' almstO de maneira a proporcionar uma superfície limpa e lisa,’ escolher um material sem cor e transparente è.s radiações luminosas dum predeterminado comprimento de onda e fazer corresse material uma peca com a forma desejada e com uma dimensão longitudinal maior do que o comprimento da referida ponia de alma nua; abrir um furo na referida peça formada a partir do referido material deixando uma das suas extremidades fechadas de maneira a proporcionar a formação de uma manga; introduzir a referida ponia da alma nua. no interior da referida mansa; e fixar a extremidade aberta da referida manga ao forro da fibra numa zona adjacente; á referida ponta da alma da fibra. 13®. - Método de acordo com a reivindicação 12, carac-terizaclo por incluir ainda uma operação que consiste em aplicar sobre a referida ponta de alma nua e polida uma fina camada de um revestimento opticament-e homogéneo que é constituído por um meio de dispersão cias radiações luminosas, mas de .modo a que o diâmetro exterior da ponta da fibra revestida seja menor do que o diâmetro interior da referida manga. 14§. - Método de acordo com a reivindicação Í2 ou 13, caracterizado por incluir ainda uma operação que consiste em conferir à extremida.de fechada, da referida manga a. forma de um cone com um predeterminado ângulo de abertura de maneira a proporcionar a formação duma cabeça aguçada. s- í 23

15ã. - Método de acordo com a reiv'içdi'gftcíSõ--'12, carac-terizado por a referida operação de fixação incluir as seguintes operações secundárias!

(i) formar uma rosca na superfície interior da referida manga por meio dum macho de abrir roscas, e uma rosca na superfície do forro da referida fibra na zona. adjacente à ponia de alma nuas (ii) proceder no momento da instalação á aplicação de material adesivo nas referidas roscas a fim de se assegurar a formação duma vedação estanque contra a passagem de água e de se reforçar a referida ligação entre a referida manga e o referido forro da fibra. 16ã. ~ Difusor de fibra ôptica, de forma esférica, próprio para dispersar radiações luminosas segundo uma forma de dispersão esférica, caracterizado por compreender! uma fibra ôptica com urna ponta nua, isto é, com uma ponta da qual foi retirado o forro deixando a alma nua, numa das suas ex t r emi dades! o# um casquilho cilíndrico que se acha circunferenciaimente colocado em torno da referida ponta de alma nua sem tocar na referida alma nua, e fixado ao forro da fibra numa zona adjacente á referida ponta de alma nuaj & O um meio de dispersão, de forma esférica, no interior do qual vai ficar encerrada, uma parte do referido casquilho e a referida ponta de alma nua. 24 - W .1.7s. - Difusor de fibra óptica, de forma,,esférica, de acordo com a reivindicação .1.6, caracierizado por o referido casquilho se encontrar ligado ao forro da. referida fibra por meio duma ligação roscada. 18i. - Difusor de fibra óptica, de forma esférica, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por o referido meio de dispersão ser uma mistura formada por um material adesivo ápiico e por um material de dispersão em pó. 191. ~ Difusor de fibra óptica, de forma esférica , de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por o referido meio de dispersão compreender de preferência entre S% e 20¾ em peso de mate r i a1 de d ispe r são.
201. - Método de fabrico de um difusor de fibra óptica, de forma esférica, próprio para dispersar radiações luminosas segundo uma forma de dispersão esférica, caracterizado por c omprsendar as ssgui n tes operaçSes; remover o revestimento e a bainha duma fibra óptica numa das extremidades da. referida fibra ao longo dum predeterminado comprimento desta a fim de proporcionar a formação duma ponta de alma nuaj polir a referida ponta nua e exposta da alma de ir,aneira a proporcionar uma superfície limpa e lisa; preparar um molde de borracha si li cone incluindo uma parte constituída por um recipiente redondo e uma parte constituí-da por um recipiente de gargalo cilíndrico; encher lentamente o referido molde com um-a mistura de

dispersão; .' ,'’ί; , ., introduzir a referida ponia nua da fibra no interior do referido molde cheio com a referida mistura de dispersão; e efectuar a cura da rs-f arida mistura de dispersão a uma temperatura predeterminada.
211. - Método de acordo com a reivindicação 20, carácter izado por incluir ainda uma operado que consiste em, antes de se proceder á realização da referida operação de introdução, se fixar sobre o forro da referida fibra um casquilho cilíndrico que se acha circunferencialmente colocado em torno da referida ponta de alma nua.
221. - Método de acordo com a reivindicação 20, carácter izado por incluir ainda uma operação de preparação da mistura de dispersão que é realizada antes de se proceder â realização da operação de vazamento da referida mistura no interior do referido molde por meio das seguintes operações secundarias; C i > misturar um material adesivo com um material de dispersão em pó durante um predeterminado período de tempo; (ii) deixar a mistura em descanso durante um predeterminado período de tempo; (iiil extrair os gases do seio da referida mistura com uma bomba de vácuo durante um predeterminado período de tempo.
231. - Método de acordo com a reivindicação 20 ou 21, caracterizado por incluir ainda uma operação que consiste em regular a posição da referida ponta da fibra no interior do 26

referido molde cheio posição da referida casquilho. ou uma operado que ponta da fibra no consiste em regular a interior do referido 24ã. - Composição que é utilizada como um meio de dispersão das radiações luminosas num difusor de fibra fibra óptica. e que é aplicada sota a forma de um revestimento sobre uma ponta nua., isto ê., uma ponta da qual foi retirado o forro deixando a alma nua, duma fibra óptica, caracterizada por compreender um material adesivo ópiieo com um Índice de refracdo semelhante ao da alma da fibra e material de dispersão em pó com um Índice de refracção diferente do índice de refracção do referido material adesivo óptico, encontrando-se o referido material de dispersão contido na referida composição numa percentagem de valor compreendido entre os &% e os 20% em peso. 25ã. - Composição de acordo com a reivindicação 24, caracterizada por o referido material de dispersão em pó ser escolhido de entre o grupo constituído por pó de safira (óxido de alumínio), pó de diamante e pó de óxido de zircónio. 26ã. - Composição de acordo com a reivindicação 24 ou 25, caracterizada por o referido material de.dispersão em pó se encontrar contido na referida composição de preferência numa percentagem de valor compreendido entre os 5% & os 20% em peso. 271':. - Composição de acordo com a. reivindicação 26, caracíerizada por o referido material adesivo ser um spoxi. Lisboa, 5 de Março de 133í

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