Brevet FR2485210A1 — publié le 19811224

L'invention concerne des guides de lumière. & fibre optique pour être utilisés avec des lasers et un photocoaguleur à laser incorporant un de ces guides. Les guides de lumière à fibre optique accouplés pour transmettre la puissance des lasers sont utilisés dans les appli- cations médicales, particulièrement en combinaison avec des endoscopes, de sorte que la puissance du laser est transmise en un site à l'intérieur du corps d'un patient. Il est connut lorsque l'on applique la photocoagulation d'un scegnement a un tel site, de délivrer l'énergie du laser à ce site. Dans les systèmes connus ceci est réalisé avec une seule fibre optique qui fait partie d'un guide de lumière à fibre optique lequel fait partie intégrante du laser et de l'endoscope. En conséquence si la fibre optique est endommagée ou suffisamment contaminée pour que sa performance soit dégradée il est nécessaire que tout le système soit mis hors de service afin de permettre le remplace- ment de la délicate fibre optique par du personnel expérimenté, puisque l'emplacement des extrémités de la fibre optique est critique pour obtenir un fonctionnement correct, Un des buts de la présente invention est de réaliser une forme perfectionnée de guide de lumière à, fbre optique afin d'être utilisée avec des lasers. Suivant l'invention le guide de lumière à fibre optique pour être utilisé avec des lasers comprend une enveloppe tubu- laire contenant une fibre optique unique dont les extrémités sont fixées à l'enveloppe par des moyens de serrage, une extrémité de ladite enveloppe incorporant un dispositif de lentille pour délivrer un rayonnement focalisé à l'extrémité correspondante de la fibre optique, ladite extrémité de l'enveloppe ayant la forme d'un raccord pour être fixé à un laser, L'invention a aussi pour objet un photocoaguleur à laser comprenant un laser monté sur un support présentant un or- gane d'accouplement à proximité de la sortie du rayonnement du laser et un guide de lumière à fibre optique suivant la défini;- tion précédente avec un raccord relié à déclenchement audit organe d'accouplement. I1 est avantageux que le laser soit un Neodymium/YAG à onde continue (CW), qui soit agencé pour délivrer au guide de lumière un faisceau de sortie sensiblement parallèle. Il est aussi avantageux que le raccord du guide de lumière actionne un enclenchement qui empêche le laser de fonctionner lorsque le raccord est enlevé de l'organe d'accouplement. De préférence le laser fait partie d'un système comprenant une source de gaz pressurisé avec un orifice de sortie dans l'organe d'accouple- ment et ledit raccord comprend un orifice d'entrée du gaz pour recevoir le gaz pressurisé provenant dudit organe d'accouplement et refouler ledit gaz à l'autre extrémité de ladite enveloppe tubulaire. Il est avantageux que ladite enveloppe tubulaire soit agencée pour être reliée à déclenchement à un endoscope. Ladite liaison peut comprendre un enclenchement qui empêche le laser de fonctionner lorsque l'enveloppe est détachée de l'endoscope. On va maintenant décrire des modes de réalisation de la présente invention en se référant aux dessina annexés, dans lesquels: La Fig. 1 représente schématiquement en vue éclatée un coaguleur à laser comprenant l'invention; La Fig. 2 représente une partie du guide de lumière utilisé sur la Fig. 1; La Fig. 3 est une vue en bout d'une partie de la Fig. 2; La Fig. 4 représente une autre partie du guide de lumière de la Fig. 1; La Fig. 5 montre une variante du dispositif de la Fig. 2; et La Fig. 6 représente une variante du dispositif de la Fig. 4. La Fig. 1 montre de manière partiellement schématique en vue éclatée un photocoaguleur à laser 10 comprenant un laser 11, une source de gaz C02 pressurisé 12, un guide de lumière flexible à fibre optique 13 et un endoscope flexible 14. Le laser 11 et la source de gaz 12 sont logés dans un carter 15 lequel fait fonction de support pour ces éléments et présente un organe d'accouplement 16 à proximité de la sortie du rayon- nement du laser 11. La source de gaz 12 est en!iMison de fluide avec l'organe d'accouplement 16 au moyen d'une tubulure 17. Le guide 13 comporte une enveloppe tubulaire 19 comme on l'expli" quera,laquelle à une extrémité présente la forme d'un raccord -3 18 qui est fixé à déclenchement à l'organe d'accouplement 16. A une certaine distance de cette extrémité l'enveloppe 19 pos- sede une fixation 20 pour épouser un collier 21 ajusté-à l'entrée d'un canal de biopsie 22 à l'intérieur de l'endoscope 14. L'extrémité de l'enveloppe 19 éloignée du raccord 18 a la forme d'un catheter 23 qui se termine par un bout 24, la longueur du catheter 23 et du bout 24 étant telle que, le photocoaguleur étant assemblé, le bout 24 est a proximité de la face extrême 14A de l'endoscope ou dépasse légèrement celui-ci. La Fig. 2 montre en détail un mode de réalisation du raccord 18 en pénétration dans l'organe d'accouplement 16. Ainsi, l'organe d'accouplement 16 a la forme d'une douille cylindrique fixée au carter 15 et dont l'axe longitudinal est aligné sur l'axe optique du laser 11 contenu dans ledit carter. Le raccord 18 a la forme d'un bout male cylindrique. Lorsque ce bout male est ajusté par poussée dans la douille quatre trous borgnes dans la face extrême libre du bout mile recoivent des broches cor- respondantes dans la douille, deux d'entre elles assurant les liaisons électriques et deux d'entre elles assurant l'orientaticn correcte du bout male et de la douille. Comme on le voit dans. les figures 2 et 3 les trous borgnes 30A, 30B, sont de petit diamètre et de courte longueur et ils assurent les liaisons électriques tandis que les trous borgnes 31A et 31B ont un dia- mètre relativement important et une grande profondeur en assu- rant un conditionnement correct du bout male dans la douille, Le raccord 18 que l'on voit sur la Fig. 2 est formé de deux parties 18A, 18B qui sont fixées ensemble de manière amovible à l'endroit des filetages 18C, la partie 18B contenant les trous borgnes 30A, 30B et 31A et 31B. En outre la partie 18B contient une lentille convergente 32 montée au moyen d'un joint 38 et d'un anneau de serrage 37. La lentille 32 est plan convexe et sa partie plane est en butée avec une face plane correspondante formée avec précision dans la partie 18B, De plus, la surface des bords cylindriques de la lentille 32 est formée de façon à être exactement concentrique à l'axe optique de la lentille et à permettre un ajustage mécanique exact avec la surface d'accouplement cylindrique dans la partie 18B de sor- te que la lentille 32 a son axe optique aligné avec précision sur l'axe39 de la partie 18B. La partie 18B comprend aussi un dispositif de serrage 33 pour la fibre optique unique 34, cons- titué par un trou 35 de haute tolérance de précision placé coaxialement avec précision sur l'âme ou plaque 36, ainsi qu'un collier fileté 40 auquel la fibre 34 est liée. Avec cette dispo- sition l'extrémité de la fibre 34 est alignée coaxialement avec précision avec la lentille 32 et la combinaison est alignée grossièrement avec l'axe de sortie du laser, en raison de ce que la raccord 18 est ajusté approximativement coaxialement avec l'organe d'accouplement 16. Cependant la face extrême 34A de la fibre est placée avec précision par rapport au point focal de la lentille 32. La partie 18A du raccord 18 est liée à l'interface 41 à une tubulure externe flexible en nylon 42 laquelle contient une tubulure interne flexible en nylon 43 à l'intérieur de la- quelle se trouve la fibre 34. Un ressort de garde' 42A empêche un fléchissement exagéré de la fibre textile 42 lorsqu'elle émerge du raccord 18, ce qui pourrait amener à une fracture de la fibre 34. L'espace annulaire entre la tubulure 42-et la tubu- lure 43 communique avec les trous borgnes de connexion électri- que 30A, 30B,ce qui permet aux conducteurs électriques (non représentés) d'être amenés à un enclenchement électrique se trouvant à la fixation 20. D'autres conducteurs électriques ion représentés)peuvent être amenés à un enclenchement entre le raccord 18 et l'organe d'accouplement 16 de sorte qu'au cas o l'un de ces enclenchements n'est pas réalisé le laser 11 est empêché de fonctionner. L'enclenchement à la fixation 20 a la forme d'une spire d'induction contenue dans l'enveloppe 19 et d'un anneau conducteur logé dans le collier 21 de sorte qu'il y a un recou vrement, et par suite l'enclenchement est réalisé pour une petite gamme de positions axiales de l'enveloppe 19. Ceci permet au bout de guide 24 d'avoir une petite plage de positions axia- les à l'extrémité de l'endoscope 14A, ce qui est utile pour des buts médicaux. L'espace annulaire entre la tubulure 43 et la fibre 34 communique avec un orifice d'entrée de gaz 45 dans la partie 18A, lequel à son tour conduit à un orifice de sortie corres- pondante (non représenté) dans l'organe d'accouplement 16, mais qui est logé axialement entre des joints toriques 46 montés sur l'organe d'accouplement 16 et auquel la conduite d'alimentation de gaz 17 (Fig. 1) est amenée. Une forme du bout d'extrémité-24 du catheter 23 est représentée à la Fig. 4. Elle comprend une âme ou plaque 50 à l'intérieur d'un tube 53 en acier inoxydable lié à l'extrémité de la tubulure du catheter 43 et ayant une ouverture 51 située axialement, laquelle agit comme organe de serrage à l'extrémité de la fibre 34, et ayant aussi une série de s-ix ouvertures périphériques 52 qui agissent comme ajutages pour l'émission du gaz, lequel favorise la technique de coagulation et écarte la contamination de la fibre 34. La Fig. 5 représente une autre forme du raccord 18, qui est fonctionnellement semblable à celle de la Fig. 2 mais diffère par des détails. Le raccord de la Fig. 5 a un dispositif de serrage de la fibre 34 qui diffère légèrement du dispositif 33 en ce que l'âme 36 est remplacée par un élément séparé encas- trè 36' ajusté par poussée alors que le collier fileté 40 est retenu par le filetage. En outre au lieu que les joints toriques 46 soient montés sur l'élément d'accouplement fixe 16, ils sont remplacés par un simple joint torique 46' entourant l'orifice 45 sur le raccord 18. Afin d'obtenirune orientation angulaire unique du raccord 18 par rapport à l'élément 16 de sorte que l'orifice 45 soit aligné avec l'orifice de la tubulure d'aliment tation de gaz dans l'élément 16, un seul goujon d'orientation est réalisé dans la douille correspondant au trou borgne 31A, l'autre trou borgne 31B étant obturé par un tampon de nylon 55. Afin de maintenir une orientation unique les parties de l'accou- plement 18A, 18B ne sont pas vissées ensemble mais sont réunies au moyen de boulons 18D. La Fig. 6 représente une variante de bout d'extrémité 24 pouvant remplacer celui de la Fig. 4 et qui comprend un bout mâle 56 destiné à être inséré partiellement dans l'extrémité de la tubulure en nylon 43. Le bout 56 présente un bord d'accro- chage 57 qui agrippe la surface interne de la tubulure 43 de sorte que l'on évite de faire la liaison des deux surfaces. En outre une partie de manchon 58 du bout mâle 56 est constituée de façon à serrer l'extrémité de la fibre 34, cetteportion 58 étant découpée partiellement à sa périphérie 60 afin de consti- tuer un prolongement du passage pour l'écoulement du gaz dans - 6 -- la tubulure 43, le gaz étant émis & partir de la face extrême du bout 56 au moyen d'un forage surdimensionné 59 communiquant avec la partie découpée 58. On comprendra qu'une variété d'endoscopes gastro- intestinaux 14 peuvent être utilisés avec ce système de laser. Les endoscopes utilisés en d'autres régions du corps peuvent être agencés par interface avec le laser. Le système de laser peut être utilisé dans des applications non-endoscopiques au moyen d'un système de sortie à fibre et à fiche conçu pour une application déterminée, c'est-à-dire chirurgie, dermatologie ou ophthalmologie. Pour un endoscope déterminé il peut y avoir une sélection de fibres avec différentes caractéristiques de fonctionnement, c'est-à-dire combinaisons de la divergence du faisceau et du bout terminal. La fibre 34 est une fibre de verre plaquée de verre qui possède des caractéristiques de transmission et des proprié- tés mécaniques permettant de réaliser aisément la réalisation décrite cidessus, et permettant à la face extrême 34A de la fibre voisine de la lentille 32 d'être "clivée", de sorte que cette face peut être rendue parallèle avec précision à la face plane de la lentille 32, permettant ainsi de lancer avec préci- sion le faisceau de laser dans la fibre. On comprendra que la précision du positionnement de la face extreme 34A de la fibre et de la lentille 32, ainsi que leur alignement coaxial, est mesuré en terme de microns alors que la lentille 32 n'est pas nécessairement située avec une telle précision par rapport au laser 11. Il n'est pas nécessaire que la lentille 32 soit plan- convexe pourvu qu'elle soit efficace pour faire converger le faisceau brut sortant du laser sur un foyer à la face extrême 34A de la fibre. Toutefois il est particulièrement avantageux d'utiliser une lentille planconvexe parce que cela simplifie le montage mécanique et la phase d'alignement. On remarquera aussi qu'avec les modes de réalisation décrits, s'il devient nécessaire de remplacer une fibre 34 dégradée, le guide 13 est détachable des autres éléments du système et la fibre 34 est détachable de toutes les parties du guide 13 excepté du collier de sorte qu'un remplacement du collier 40 est nécessaire à chaque remplacement de la fibre 34. 2A485210 7 - REVENDICATIONS 1. Un guide de lumière à fibres optiques pour être utilisé avec des lasers, caractérisé par la combinaison d'une enveloppe tubulaire (19) contenant une fibre optique unique (34) dont les extrémités sont fixées à l'enveloppe par des moyens de serrage (33, 51) une extrémité de ladite enveloppe (19) incor- porant un dispositif de lentille (32) pour délivrer un rayonne- ment focalisé à l'extrémité correspondante de la fibre optique (34), ladite extrémité de l'enveloppe (19) ayant la forme d'un raccord (18) pour être accouplé à un laser (11) 2. Un guide de lumière selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit raccord (18) comprend des moyens (45) pour diriger un écoulement de gaz le long de ladite enveloppe (19) coaxialement à ladite fibre optique (34) et en ce que l'autre extrémité de ladite enveloppe (19) cooprend des moyens (52) pour émettre le gaz hors de ladite enveloppe (19)o 3. Un guide de lumière selon l'une quelconque des re- vendications précédentes caractérisé. en ce que ledit raccord (18) est formé de deux parties (18A, 18B) s'engageant entre elles, la partie détachable de cellesmci (18B) incorporant les- dits moyens de serrage (33) pour l'extrémité correspondante de la fibre optique (34). 4. Un guide de lumière selon la revendication 3, ca, ractérisé en ce que lesdits moyens de serrage (33) comprennent un collier (40) lié à la fibre optique (34) et réglable axiale- ment par rapport à ladite partie de raccord détachablel (18B)e ainsi qu'un guide (36') coaxial avec précision pour l'extrémité libre de la fibre optique (34). 5. Un guide de lumière selon la revendication 4, cas- reactérisé en ce que ladite partie de raccord détachable (18B) comprend un organe de serrage et de positionnement (37, 38) pour placer avec précision ladite lentille (32) de sorte que son axe optique soit coaxial avec le guide coaxial (36') 6. Un photocoaguleur à laser caractérisé par la com- binaison d'un laser (11) monté sur un support (15) présentant un organe d'accouplement (16) à proximité de la sortie du laser (11), un guide de lumière à. fibres optiques (13) selon l'une quelconque des revendications précédentes dont le raccord (18) est relié de façon détachable audit organe d'accouplement (16), et un endo- r 8 - scope (14) recevant le bout libre de ladite enveloppe tubulaire (19) ,cette enveloppe tubulaire-(19) comprenant un enclenchement (21) fonctionnant de façon à empêcher le laser d'opérer excepté lorsque ledit enclenchement permet le posittonnement.correct de l'endoscope (14) par rapport à l'enveloppe (19),