TW440732B - Snap-in proximal connector for mounting an optic fiber element into a light source system - Google Patents

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44 07 3 2 Λ7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印裝 五、發明説明（1 ) 發明背哥 _ 1. 發明頜域 本發明係關於連接光進入單一光纖或光纖朿之光學系 統，特別係指一種連接器係用以連接單一光纖或光纖束進 入一光源系統殼體。 2. 相關技藝描述 多種已發展之光源系统係用以連接光自高強度光源如電 弧燈進入一光纖束或單一光纖之中，光被連接進入光纖束 或早一光纖係被用於醫療照明’如外科手術照明、頭燈、 内診鏡及窺孔鏡等。 典型之單一光纖或光纖束之近接端係裝置於一近端連接 器中，並插置於該近端連接器之槽或開口中，該槽或開口 係在於容置有光源之殼體中，該單一光纖或光纖束之末稍 遠端係連接於應用之儀器，如外科手術照明、内診鏡等， 该近端連接器係可自該光源系統移動，如此可使人員操作 儀器如外科醫生使用手術頭燈具有較佳之機動力，否則將 阻礙該光纖或光纖束與該光源系統之連接^可移式近端連 接器之此種預防措施，係可同時使單一光源系統被用於不 同種之應用儀器提供光，而每一個可移式近端連接器具有 相對之近端連接器。 儘官如此’仍有許多問題存在傳統之近端連接器中，特 別是關於單一光纖之設計，單一光纖需要高強度光直接照 射於孩近端連接器所固持單一光纖之光線進口。傳统用於 單一光纖之近端連接器—般係矽酸纖維組成，對熱而言不 成問題，倘若該光纖物質係易受熱之損害時，將熱移除之 ---------裝—-----訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適财_家標準（CNS 297“ 44 07 3 2 起濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2 ) 方法自有其必要以確保操作之連績，由於矽酸纖維具有聚 合體覆蓋層，傳統連接器過多之熱會損壞該覆蓋層。爲解 決此一問題’一些習知之光源系統將該單一光纖之近接進 口置於距離該近端連接器—段距離處，該高強度之光係聚 焦於該單一光纖進口，係自該近端連接器本體平移，因 是，該近端連接器不會明題地被加熱，然而，因爲該單一 光纖之進口係延伸該近端連接器，在自該光源系統移動 後’該光纖係不具保護且易於折斷或遭受其他損害。 至少一近端連接器包括一滑動殼體，係設計用以保護該 光纖°當該連接器係裝置於該光源系統時，該殼體繪回以 使該單一光纖接數光線。當該連接器自該光源系統移開 時，該滑動殼體向外滑動以包覆並保護該光纖，如1994年 5月5曰申請之美國專利申請第〇8/23 8,589號之，，具有遮罩 之光纖連接器及用以保護光纖外曝端之裝置"，雖然此種安 排可保遵光纖之近接端’同時也減少熱相關之問題，但此 種結構之近端連接器係由多個移動部位所组成，十分易於 受到損害。 當光纖延伸超出近端連接器時，則又有其他的間題產 生’如上所述’單一光纖需要將其進口精準定位於光源系 統之光學元件上，對具有光纖延伸超出連接器此係相當複 雜，而且’將該光纖突出於近端連接器之端緣拋光係困難 且不易製造。 本發明提出一種改良之近端連接器，係可避免上述傳統 近端連接器之缺點’本發明將描述如後。 -5- 本紙張尺度適州t國國家標皁（CNS ) Α4規格（210Χ 297公龙） I-----ΙΓ-----1 H II------訂--11 —I i I 線 (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央棣準局員工消費合作杜印製 五、發明説明（3 發明總論 —種近端連接器係提供用以連接光纖元件如單一光纖或 光纖束，並裝於一光源系統之殼體中，該近端連接器包 括一錐形套頭係裝設於該單—光纖之近接端周邊，係具有 對齊及熱沉之功效，該錐形套頭之尺寸及結構係足以裝置 於該殼禮之收容區塊中錐形槽或開口之中，當插入時，錐 形套頭之外側壁係合適地置於並抵靠該收容區區塊之内側 壁’高強度光係直射入該單一光纖近接端之進口，該進口 係對齊於該錐形套頭之切平端。 該錐形套頭及該收容區塊係皆以不銹鋼或其他金屬或合 金製成，具有高熱傳導指數。據此’任何在該錐形套頭内 由高強度光所產生之熱，係可導入該殼體之收容區塊，藉 此保持該錐形套頭及該單一光纖包封在内並相對冷卻。該 光纖並未自該錐形套頭之平整端延伸，而是收容其中並與 遠套頭切齊，因是，自該殼體上移除時，該光纖元件係被 該錐形套頭所保護以防止可能之損壞，藉由此等方式，熱 及中斷問題兩可被實質減輕，而不需要複雜及昂貴的裝設 裝置如前所述之具可滑動之外殼，進而言之，該光纖進口 因係固設於該套頭内可加以拋光處理。 在實施例中，該收容區塊包括彈簧承載球狀柱塞，用以 將該套頭適切地固設於該收容區塊之開口内，該套頭係裝 設於一具有鋸齒彈簧之盒内，當該套頭係完全塞入該開口 中，該球狀柱塞係僅置於該鋸齒彈簧之中，當作用時，該 球狀柱塞防止該套頭自該開口中滑出，該球狀柱塞係固持 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4現樁（) "" ' ---------ά-------IT------成 {请先閲請背面之注意事項再填寫本頁) 4 4 0声ί^4865號專利申請案 中文#明書修正頁(89年6月） 五、發明説明（ Α7 Β7 〔年b月

4 須請委員明一T;·，本案修正後是否變更屈實質内經濟部_央標準局Η消費合作社印製 孩套頭於固定位置，直至足夠的操作力施加於該球狀柱塞 以解除其作用。藉固持該套頭於固定位置，該單一光纖之 開口沿插入該套頭方向之橫向對齊則可加以確保。 該錐形套頭及該收容區塊之對接開口係均為軸向對稱， 而沿縱長方向之對齊亦可確保，換言之，纟開口中轉動兮 套頭並不會造成光纖進口之位移，而僅僅轉動抽向對稱^ 光纖，因是，上述討論位置問題將可避免。 因疋’以本發明（簡單錐形㈣，則前述傳統近端連接 器之問題均可避免，甚者，不需要移動件並可減少近端連 接器之成本，本發明之近端連接器係簡單、可靠以及易於 製造。咸是，冑述之-般目的即可達成，其他本發明之目 的、好處及特徵將在後述之文字及圖式加以說明。 _圖式說明 第1圖係-方塊圖，用以舉例說明醫療照明系統自 :系統提供光線至該單—光纖，並進入—醫療照明儀器 二2係圖之光纖近端連接器及第1圖之部分光源 系統豉體<側視圖，其中部分為剖視圖。 第J圖係第2圖㈣之側視圖，其部分為剖視圖，立中 颁^涊近端連接器係完全插入該收容區塊之開口中。’、 表^。4圖係—近端連接器之側視圖，其中内部元件以虛線 弟5圖係本發明近端連接器另一實施例之剖视圖。 主__查元件之代袅符號 本纸張尺度^丨οχ加公釐 44 07 3 2 第87104865號專利申請案 中文說明書修正頁(89年6月） A7 B7 五、發明説明（如） 10 照明系統 42 球狀柱塞彈性偏心機構 12 醫療儀器 44 内側壁 14 光纖 46 一點 16 光源系統 100 近端連接器 18 高強度光源 100A 近端連接器 20 光學系統 101 可熔玻璃束或莖 22 近端連接器 102 穿孔 24 開口 114 光纖 26 收容區塊 116 爪件 28 殼體 118 錐形遠端 30 套頭 120 盒 31 柱形基部 120A 光纖纜轉置盒 32 錐形尖端 122 套頭之錐形端 33 截端 122 A 錐形近接尖端 34 盒 124 凹陷環 36 凹陷環 124 A 凹陷環 38 導角截除部 126 光纖纜連接器 40 進口 128 光纖束或單一光纖 本發明諸實施例之詳細說明 ---------------IT------0 (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 -7a- 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消资合作杜印t 4407 3 2 A7 _______ B7 五'發明説明（5 ) 配S參考圖式，本發明諸實施例將描述如後，該等實施 例係舉例説明本發明，而非用以限制本發明之權利範園。 第1圖係舉例説明系統1〇，舉例而言該系統具有一醫療 儀器1 2 ，經由一單一光纖J 4連接至_光源系統i 6，醫 療儀器12可爲外科手術頭燈、外科手術照明、内視鏡或窺 孔鏡等，光源系統16包括高強度光源1 8 ，如金屬鹵素燈 或氙氣電弧燈，以及光學系統2 0係用以收集來自光源j 8 之光並加以聚光，光學系統20可包括—或多個光學元件如 鏡子加以組成，舉例而言如美國專利第4>757,43 1號所述之 光源系統。 光纖1 4包括一近端連接器2 2，係建構用以，，咬合"插入 光源系統1 6殼體之收容區塊上所形成之一開口，近端連接 器22及其插入之該收容區塊將以後續圖式爲參考加以描述 之。 第2圖係提供一近端連接器2 2之側視圖，該近端連接器 係位於插入光源系統1 6殼體2 8之收容區塊2 6上之一開 口 24前之位置，近端連接器22包括三度空間對稱外觀， 並可對合於開口 2 4之内廓，更仔細言之近端連接器2 2包 括一不銹鋼套頭30 ，其包括柱形基部31及具有截端33 之導角錐形尖端32 ，基部31係裝設於一本質爲正圓柱形 盒34 ，並包括該一凹陷環36係自一導角截除部38平移 一段距離，光纖1 4係固持於盒3 4及套頭3 0内設孔之 中’光纖14之進口 40係平置並與該套頭30之前截端33 齊平a . -8 - 本紙張尺度適用中國囤家標隼（CNS ) A4規格（210Χ29Ί公t ) (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) i —裝. 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 4407 3 之 Λ A7 —_____ B7 五、發明説明（6 ) "" 如前所述，該近端連接器之外廟係1合於開α 24之内 廊m’開口 24包括圓柱及錐形部，相對該近端連接 器之各部並具有實質相同之尺寸及㈣，惟一者例外，係 該開口並不具向外延伸環形狀以對合該凹陷環36。不止如 此，球狀柱塞彈性偏心機構42係沿該殼體區塊26之内側 壁44裝设，球狀柱塞42係僅在於該近端連接器係完全插 入開口 24内時，用以與該凹陷環3 6作動，如第3圖所 示，球狀柱塞42可使該近端連接器被咬合固定於插入之位 置。 該球狀柱塞係防止該近端連接器意外滑出該開口，該近 端連接器只能藉由手動，提供足夠之力迫使該球狀柱塞移 動而將連接器拔出，而其他偏心機構亦可被採用，例如， 該球狀柱塞可裝設於近端連接器之盒，該環則配合設置於 殼體中，如其他方法，該盒可設外部延伸之彈性環，該開 口則設一對合之環，在插入該近端連接器之前，該盒之彈 性環係向内彎折少許直至接觸該殼體之對合環，而後向外 咬合於殼體之對合環。 繼續圖式之實施例’該近端連接器之外廓部份係對合於 該收容區塊開口之内廟，用以促使熱自連接器傳導至該收 容區塊。使用時，高強度光係聚焦、聚合或以其他方式集 合成一點或一斑46，當連接器插入該收容區塊，該光點或 光斑則係相對於該光纖之進口》於光點4 6附近光之強度會 造成該套頭30變熱，而產生於套頭内之熱會自其套頭端部 快速傳導散開，最終傳導至該收容區塊，爲利熱之傳導， -9 - 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4規格（210Χ 297公t ) ----—Γ---ά—-----,訂------@ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) • 4407 3 2 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A? ______B7五、發明説明（7 ) 套頭及該收容區塊均係選擇具有高熱傳導係數之材料，合 適之材料則爲不銹鋼，藉由將熱導散自套頭之端部，可使 套頭相對冷卻，在移開該近端連接器時，該套頭不需加以 遮蔽，而人員接觸該套頭端部也免除燙傷之危險。 該近端連接器及該開口之尺寸係具有相當接近之公差， 以確保該近端連接器之套頭接觸該收容區塊之内壁，並超 出該套頭整個外表面區，任何間隙存在其中將造成熱自套 頭傳導時之阻礙。 如前所述’套頭3 0可以不銹鋼製成，在實施例中，盒 34係以塑膠所製成。然而，對某些應用，該盒34亦可以 不銹鋼製成，可提供更佳之熱傳導，値得感謝的是，根據 熱傳導之原理有多種不同之材料可供應用，相似地，雖然 目前所述圓柱形及錐形具較佳效果，其他之形狀亦可具有 相同I效果，不論選用何種形狀，該套頭之形狀需十分對 合於相對開口之形狀至少在熱傳導可能發生區域。換言 之該近、連接器及開口遠離該光纖之一端則不需對合緊 密’因在光纖遠端需要較少之熱傳導。 此外，該近端連接器及開口兩者結構均係實質軸對稱， 因是，該近端連接器可自由地於該開口内轉動，而不致造 成光纖之進口位移。因是’可維持—精密之軸向定位。該 光纖端沿插入方向之橫向定位係以停置於凹陷環3 6之球柱 塞加以維持，藉持使光纖之進口得以保持精密定位，如前 所述，由於光纖之進口係平齊於該套頭之截端，該進口可 加以拋光以提供較佳之光學特性。 、 -10 - 本紙悵尺度適用申國國家栺準（CNS ) Λ4規格（2~7〇Χ297公嫠）— ---------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I - —^—^1 -- I -Μ I I - ^—^1 ___ ^nr —l·! I *_ -a 線· 44073 2 經濟部中央標皁局—工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8 ) 第4圖係提供一如第1圖至第3圖所描述之近端連接器 之剖視圖。第4圖係説明該近端連接器之内部用以固持該 光纖之結構，精確而言，第4囷之近端連接器100係包括 —穿孔102 ’係供光纖114通過，該光纖遠端係爲一爪件 116所固定’其亦同時裝設於—盒12〇錐形遠端118，如第 2及第3圖之近端連接器，第4圖之近端連接器1〇〇包括具 有錐形端122之套頭’盒120亦包括一凹陷具縱長延伸之 環 124。 本發明係可連接光自一高強度光源，舉例而言其所具有 之功率級數在300 mW至1000 mW之間。根據本實施例， 系統中所採用之兩強度光源依本發明之功率級約爲4 〇 〇 mW 至 500 mW。 上述者係一種改良近端連接器，係使用於一種具單—光 纖之光學照明系統中。特別地，本發明係採用感溫材料裝 配該單一光纖，本發明之原理可被應用至其他系統及其他 之應用。例如，本發明原理可應用於其他採用其他光纖元 件如光纖束等之光纖照明系統，又如，第5圖所示一近端 連接器100A，其中一光纖元件穿過，該光纖元件係可熔玻 璃束或莖101，並終止於該錐形近接尖端122A，該實施例 包括一光纖纜轉置盒120A，其包括—凹陷縱長延伸環 124A，光纖纜轉置盒12〇A收纳一光纖纜連接器126，一 光纖束或單一光纖128則穿過該連接器。 由於本發明之諸實施例之細部結構可相對衍生諸多修 改、變化及改變，前述之文字及圖式佯阳，、，, , 4見 于 ®、谇用以舉例描述而非 用以限制本發明。 -11 - ^本紙珉尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（21〇X 297公釐)'~~~' ------ ---Γ--r---二衣-------，訂------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 y 44073 2 rVS Βί< C8 I----- 以 夂、申請專利範圍 L於一種用以將光線連接自一高強度光源之系統中，包括 一光學系統係用以收集並聚合光線進入一光纖元件中， 其中’該光源係位於一殼體内，及其中該光纖元件係可 移動地插置於該殼體之一開口中，其改良包括： 裝设該光纖元件之一 端於一錐形套頭中； 建構該殼體之具錐形開口尺寸配合收納該錐形套頭， 並使該殼體與該套頭形成熱傳接觸，該光纖元件與該系 統間之精密對齊’係用以連接該高強度光線穿過該光學 系統’用以收集並聚合光線進入該預設之光纖元件，以 利於熱自該光纖元件傳導散發，其中，該套頭及該殼體 開口之内侧壁兩者皆以具高熱傳系數之材料製成’且其 中’該光線係來自強度爲300 mW至1〇〇〇 mW之光源。 2. 如申請專利範圍第1項之改良，其中該光線來自強度爲 4 00 mW至500 mW之光源。 3. 如申請專利範圍第1項之改良，其中該材料係不銹鋼。 4. 如申請專利範圍第1項之改良，其中該套頭係裝設於— 殼體，且其中該殼體具有一縱長延伸之凹陷環，且其中 該開口包括設置一彈簧承載球狀柱塞，當該套頭完全插 入該開口中，用以與該凹陷環作動。 5. 如申請專利範圍第1項之改良，其中該光纖元件係爲一 單一光纖。 6. —種光源系統’係用以連接光線至一光纖元件之中，該 系統具有： 一殼體； -12- 本紙張尺度適用中國國家標华（CNS ) A4规格（210X 297公釐） !t In ml —裝 I I 訂i 線 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部中央標準局貞工消费合作杜印敢 44073 2 λ, 8,S _§丄 六、申請專利範圍 ~~ ' 一光學系统，裝設於該殼體之中； 一收容區塊，具有一開口用以可解除地收納一光纖元 件：及 一光源，係提供高強度光線，其中光自光源產生之強 度爲 300 mW至 1000 mW ; 藉該^源’光學系統及該開口之設置，用以將光線自 光源連接進入光纖元件之中；及 該開口具有一錐形内側壁，係用以緊密收納一裝設於 該光纖一端周緣之錐形套頭，其中該開口之侧壁係以具 有高熱傳係數之材料所製成。 ' 7‘如申請專利範圍第6項之系統，其中該材料係不銹鋼。 8. 如申請專利範圍第ό項之系統’其中該光源係爲—電私 燈》 9. 如申請專利範圍第6項之系統，其中該收容區塊之内侧 壁具有一彈簧承載球狀柱塞，當該套頭完全插入該開口 中，係用以與該套頭上一縱長延伸之凹陷環作動。 10‘如申請專利範圍第6項之系統，其中該光纖元件係單一 光纖。 11. 如申請專利範園第6項之系統，其中該光線來自強度爲 400 mW至500 mW之光源。 12. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該光纖元件係可熔 玻璃束。 13_如申請專利範圍第1 2項之系统’其中該可熔玻璃束傳導 光線至一光纖束。 -13 - 本紙張尺度通用>國國家榇皁（CNS〉Μ規格（2】0Χ 297公釐） ---------裝------訂-----線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 44073 2 A 8 C8 D8 々、申請專利範圍 14. 如申請專利範圍第6項之系統，其中該光纖元件係可溶 .〆· 玻璃束。 15. 如申請專利範圍第14項之系統，其中該可熔玻璃束傳導 光線至一光纖束。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS M4規格（210X297公釐）