Brevet FR2622744A1 — publié le 19890505

La présente invention concerne un système laser. Pour les interventions médicales, on utilise de plus en plus un rayonnement laser de forte puissance qui est réglé en longueur d'onde et en énergie et qui est di- rigé vers un site sur ou dans un corps humain ou animal par un dispositif à fibre optique comportant une fibre optique unique (avec ou sans accessoires),le rayonnement laser étant fourni au dispositif de fibre optique par un système laser comportant un ensemble de lancement ou de sortie,qui comprend une lentille convexe,pour accoupler le dispositif à fibre optique à la source de rayonnement laser en position précise, car il est bien connu qu'un défaut de couplage en position précise provoque une dégra- dation de la fibre dans le dispositif à fibre optique. De tels types de système laser doivent être facilement adaptables pour appliquer au site de travail un rayonnement laser de divergences et de densités d'éner- gie différentes en accord avec les meilleures pratiques d'intervention dans le domaine médical. La présente in- vention a pour objet de procurer un type nouveau et per- fectionné de système laser qui répond à ces conditions. Conformément à la présente invention, on ob- tient un système laser comprenant un bottier qui contient une source laser capable d'émettre un faisceau de lumière laser parallèle à haute énergie le long d'un axe optique, la source laser étant montée sur un support rigide; des premiers moyens d'emboîtement comportant un axe d'emboi- tement aligné avec ledit axe optique, montés sur ledit support et s'étendant entre la source laser et une ouver- ture ménagée dans ledit boîtier; des deuxièmes moyens d'emboîtement fixés de façon amovible dans les premiers moyens d'emboîtement, lesdits deuxièmes moyens d'emboî- tement pouvant être insérés et retirés de façon coulis- sante de l'intérieur des premiers moyens d'emboîtement à travers ladite ouverture du boîtier et constituant un système de lancement ou de sortie laser qui comprend un corps principal tubulaire contenant, à l'extrémité oppo- sée à ladite ouverture, une lentille convergente alignée avec l'axe optique pour focaliser le faisceau de lumière laser parallèle, l'extrémité dudit corps principal adja- cente à ladite ouverture faisant saillie à l'extérieur de celle-ci et pouvant recevoir de façon libérable un sys- tème de distribution à fibre optique incorporant une fi- bre optique unique dont une face d'extrémité est posi- tionnée très exactement par rapport à la lentille con- vergente pour recevoir le rayonnement laser focalisé, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens d'emboîte- ment comprennent des moyens de commutation connectés de manière à commander le fonctionnement de la source laser, et lesdits systèmes comprennent des moyens agencés de ma- nière à activer lesdits moyens de commutation lorsque lesdits systèmes sont mutuellement en contact coopérant à l'intérieur des premiers moyens d'emboîtement, lesdits moyens d'activation portant une information codée relative à la configuration optique particulière des systèmes. Un verrouillage mécanique à ressort peut être prévu pour empêcher l'enlèvement du système de lancement hors des premiers moyens d'emboîtement, le verrouillage étant libérable à l'aide d'un outil qui peut être inséré à travers un trou prévu dans le boîtier près de ladite ouverture. De préférence, les premiers moyens d'emboltement comportent un passage d'amenée de gaz qui s'étend paral- lèlement à l'axe de l'emboîtement et débouche dans l'ouver- ture du boîtier, et le système de lancement comporte une broche prévue pour pénétrer dans le passage, ladite broche ayant un alésage en communication avec l'alésage dudit corps principal pour permettre l'amenée de gaz à ce der- nier à partir du passage d'amenée de gaz, et la surface extérieure de la broche porte un joint torique pour assu- rer l'étanchéité autour de la broche dans le passage, la broche ayant un diamètre extérieur sensiblement plus pe- tit que celui du corps principal de sorte qu'on obtient une orientation angulaire unique du corps principal dans les premiers moyens d'emboîtement, l'étanchéité au gaz étant commodément localisée à l'endroit de la broche. Le système de lancement ou le système de dis- tribution peuvent comporter les moyens de manoeuvre des dits dispositifs de commutation, ces dispositifs de com- mutation étant connectés de manière à commander le fonc- tionnement de la source laser qui peut être capable de fonctionner à de multiples longueurs d'onde. Les dispo- sitifs de commutation peuvent être prévus pour empêcher l'émission de rayonnement laser par la source laser, en l'absence d'actionnement par lesdits moyens d'activation. En complément ou en variante, les dispositifs de commu- tation peuvent être prévus pour sélectionner la longueur d'onde et/ou limiter la puissance de sortie de la source laser à une valeur prédéterminée par la forme particuliè- re des moyens d'activation, des formes différentes des moyens d'activation étant prévues pour des systèmes de lancement et de distribution qui ont des configurations optiques différentes. Les dispositifs de commutation peuvent être des dispositifs à émission/réception optique et dans ce cas les moyens d'activation peuvent comprendre des dispo- sitifs de détermination par réflexion optique. Les dis- positifs de détermination à réflexion optique peuvent être très réfléchissants et/ou très absorbants pour le rayonnement émis par les dispositifs d'émission/réception. En variante, les dispositifs de commutation peuvent être des micro-interrupteurs. De préférence, l'extrémité du corps principal adjacente à ladite ouverture présente une embouchure, dont le périmètre est asymétrique, prévue pour recevoir un système de distribution à fibre optique ayant une confi- guration de section transversale asymétrique correspon- dante dans au moins la partie du système de distribution qui s'accouple avec ladite embouchure, la configuration dudit périmètre étant prédéterminée en fonction de la nature particulière du système de lancement de manière à coder la puissance maximale et/ou la longueur d'onde transmises par ce système. De préférence, la configuration de section transversale asymétrique du système de distribution à fibre optique permet au système de distribution de s'adapter auxdivers périmètres asymétriques de ladite embouchure indiquant des valeurs de puissance jusqu'à et y compris la valeur de puissance maximale du système de distribution à fibre optique. Grâce à la présente invention, le système laser devient d'utilisation facile et il possède la capacité de choisir et de régler automatiquement la longueur d'onde et l'émission de puissance maximale de la source laser, à la fois pour la sécurité du patient et la sécurité de l'utilisateur et de l'équipement. Outre les dispositions qui précèdent, l'in- vention comprend encore d'autres dispositions qui res- sortiront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description ci-après, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe et en partie schématique d'un système laser conforme à la présente invention et comportant un système de distribution à fibre; la figure 2 est une vue axiale d'une extrémité de la figure 1, des parties étant supprimées pour plus de clarté; la figure 3 est une coupe suivant la ligne C-C de la figure 2, en l'absence d'un système de distribution à fibre; la figure 4 est une coupe d'un premier détail, suivant la ligne B-B de la figure 2; la figure 5 est une coupe d'un deuxième détail, suivant la ligne B-B de la figure 2; et les figures 6A, 6B, 6C illustrent d'autres for- mes d'un troisième détail. Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. Les dessins annexés illustrent un système laser comportant une source laser 11 qui est disposée pour émettre un faisceau de lumière laser le long d'un axe op- tique 12. La source 11 est montée sur un support rigide 13, à l'intérieur d'un boîtier 14 dont une partie seule- ment est représentée sur la figure 1. Le fonctionnement de la source laser 11 est sous le contrôle d'un dispositif de commande 15, comme expliqué plus loin. Une structure 16, également montée sur le support 13 et placée à l'in- térieur du boîtier 14, définit un emboîtement dont l'a- xe est aligné avec l'axe optique 12. La structure 16 se termine à l'endroit d'une ouverture 17 ménagée dans le boîtier 14 et, à son extrémité adjacente à la source laser 11, la structure 16 comporte un volet mécanique 18 qui est monté de façon pivotante et actionné par gra- vité pour bloquer la transmission du rayonnement laser de la source 11 dans l'emboîtement de la structure 16 lorsque l'emboîtement est vide. L'emboîtement de la structure 16 est-conçu pour recevoir de façon coulis- sante un système de lancement ou de sortie laser 20, de la manière représentée sur la figure 1, le système 20 étant fixé de façon amovible à la structure 16 au moyen d'un verrou à ressort 21 monté de façon pivotante sur le support 13 de sorte que le système 20 fait saillie par l'ouverture 17 du boîtier 14. Le système 20 comprend un corps principal qui est tubulaire et, à l'extrémité adjacente à la source laser 11, il comporte une lentille convergente 22 alignée avec l'axe optique 12, et, à l'extrémité adjacente à l'ouverture 17, il présente une embouchure 24 pour recevoir un système de distribution à fibre optique 25. Le système de lancement 20, en plus de son corps principal tubulaire décrit ci-dessus, comprend une broche 26 de diamètre relativement petit ayant un passage intérieur ou alésage 27 en communication avec l'alésage du corps principal près de l'embouchure 24. Cette broche 26 est prévue pour s'ajuster dans un pas- sage 28 formé dans la structure 16 et qui fait partie d'un dispositif d'amenée de gaz 29. La broche 26 porte un joint torique d'étanchéité de sorte que la broche s'en- gage de façon étanche dans le passage 28 et, puisque la broche 26 est espacée du corps principal du système 20 et coaxiale avec celui-ci, le système 20 est facile à fixer à l'emboîtement présenté par la structure 16 et on obtient facilement une étanchéité au gaz, du fait du diamètre relativement petit de la broche 26. Le verrou 21 est manoeuvrable à l'aide d'un outil (non représenté), par exemple une tige de petit diamètre, qu'on introduit dans le bottier 14 par un trou 30 adjacent à l'ouverture 17. La structure 16 comprend un verrouillage optique pour la source laser 11, afin d'empêcher la source 11 d'émettre un rayonnement en l'absence d'un système 20. Ce verrouillage comprend, comme représenté sur la figure ,unepairede moyensd'émission/réceptionde lumière 32A,32B four- nissant un signal de sortie sur une ligne de commande 19 aboutissant au dispositif de commande 15. Le système de lancement 20 est constitué, dans son corps principal, par deux parties télescopiquement connectées qui sont rappelées par un ressort hélicoldal 33 à la position o le système 20 est de longueur axiale minimale. La partie télescopique 34, dans laquelle est montée la lentille 22, est principalement fabriquée en acier inoxydable et comporte un collet conique 35 qui agit comme surface de butée et de positionnement pour l'extrémité 36 du système de distribution à fibre 25. Lorsque le système de distribution 25 est inséré dans l'alésage de l'embottementi l'extrémité 36 qui est en laiton bute contre le collet 35, ce qui provoque un déplacement télescopique de la partie 34 contre la pous- sée du ressort 33 et ce déplacement se poursuit jusqu'à ce que les enclenchements à ressort 38A,38B, représentés sur la figure 4, s'enclenchent élastiquement- derrière l'é- paulement 39 formé sur la poignée du système de distri- bution 25. Lorsque cela se produit, l'extrémité 36 est exactement située par rapport à la lentille 22, à la fois en ce qui concerne la séparation axiale et la concen- tricité ou l'alignement axial, et le dispositif d'amenée de gaz 29 introduit le gaz par le passage 28 et l'alésage 27 jusqu'à une partie de l'alésage o la poignée du sys- tème de distribution 25 comporte un orifice d'admission de gaz 40. Cette partie de l'alésage est délimitée par des étanchéités 41,42 faisant partie du système 20, comme représenté sur la figure 3, et qui sont en contact avec la poignée du système de distribution 25 de part et d'autre de l'orifice d'admission de gaz 40. Dans le but de commander d'autre part la source laser 11, la structure 16 comporte en outre plusieurs dis- positifs de commutation 44 qui sont manoeuvrables par des actionneurs 45, montés sur la partie 34 du système de lan- cement 20. Dans le présent mode de réalisation, chaque dis- positif 44 est un émetteur/récepteur optique et chaque ac- tionneur est un élément déterminant une réflexion optique. Il est prévu trois dispositifs 44 et trois dispositifs 45. Les sorties des dispositifs 44 sont envoyées au dis- positif de commande 15 et, en l'absence d'un système de distribution 25 fixé au système 20, comme représenté sur la figure 3, les dispositifs d'activation 45 sont axia- lement décalés des dispositifs de commutation 44 qui, dans cette situation, sont disposes comme un autre agen- cement de coupure électrique pour empêcher la source la- ser 11 d'émettre un rayonnement laser. Dans la situation représentée sur la figure 1, lorsque la partie 34 a été axialement déplacée du fait de la présence du système de distribution 25, les dispositifs d'activation 45 sont sensiblement alignés avec les dispositifs de commutation 44, sans que leur alignement soit particulièrement pré- cis, et, dans cet état, les dispositifs de commutation 44 sont disposés de manière à fournir un signal codé au dispositif de commande 15, en fonction de la nature par- ticulière des dispositifs d'activation individuels 45, afin de déterminer la longueur d'onde et/ou la sortie de puissance maximale de fonctionnement de la source laser 11 pour faire correspondre cette longueur d'onde et cette puissance à la nature particulière de la lentille 22 du système particulier 20 qui est monté dans l'appareil 10. Ce résultat est obtenu du fait que les dispositifs d'ac- tivation 45 ont des pouvoirs réfléchissants différents et en raison de l'ordre particulier de ces pouvoirs ré- fléchissants dans la direction axiale. A ce sujet, on comprend que la raison du mon- tage amovible du système 20 dans la structure 16 est de permettre le montage de différents types de système, c'est-à-dire des systèmes ayant des lentilles 22 de dif- férentes formes puisque ces lentilles déterminent l'an- gle du cône du rayonnement lancé dans le système de dis- tribution 25 et déterminent donc la nature du rayonne- ment amené au site de travail par le système de distri- bution 25. Chaque système 20 s'ajuste de façon coulis- sante sans jeu dans l'alésage de la structure 16, pour assurer la concentricité de la lentille 22 avec l'axe optique 12. On comprend qu'on peut utiliser différentes formes de système de distribution 25, dans lesquelles la fibre unique possède une limite de puissance parti- culière liée au diamètre de la fibre (ou aux acces- soires du système de distribution à fibre, par exemple une monture de focalisation ou un micro-manipulateur). Cela résulte de ce que les systèmes de distribution 25 sont de préférence jetables, pour éviter une contamina- tion croisée des patients, et une fabrication économique est donc très souhaitable. Pour une intervention parti- culière dans laquelle le niveau de puissance du rayonne- ment laser est limité par rapport au niveau maximal que peut émettre la source laser 11, on peut utiliser une fibre relativement peu coûteuse dans le système de distri- bution 25. Plus le niveau de puissance à transmettre par la fibre est élevé, plus la fibre est coûteuse. En con- séquence, l'embouchure 24 du système 20 présente un pé- rimètre asymétrique, comme représenté sur les figures 6A,6B et 6C, qui est respectivement prévu pour indi- quer et se conformer au niveau de puissance maximal qui peut être transmis par la lentille 22. De façon corres- pondante, la section transversale de la partie du sys- tème de distribution qui s'accouple avec l'embouchure 24 présente une configuration transversale asymétrique identique. Des fibres transmettant une très forte puis- sance sont prévues avec la configuration de la figure 6A, par exemple, qui peut s'adapter à la configuration de la figure 6B ou de la figure 6C, qui indiquent toutes deux des niveaux de puissance inférieurs, mais la configura- tion de la figure 6B ne peut pas se monter sur la confi- guration de la figure 6A, puisque le niveau de puissance de la configuration de la figure 6A serait plus grand que celui qui est indiqué par la configuration de la figure 6B. Toutefois, la configuration de la figure 6B peut se monter sur la configuration de la figure 6C, puisque cette dernière indique un niveau de puissance qui est plus petit que celui de la configuration de la figure 6B. En supplément ou en variante, la partie du système de distribution à fibre 25 qui pénètre dans l'alésage du système de lancement 20 peut comporter des actionneurs semblables aux dispositifs d'activation 45 et agencés de manière à actionner les dispositifs de commutation 44, en plus ou à la place des dispositifs , de sorte que la source laser 11 est commandée en fonctionnement conformément à la configuration optique particulière des deux systèmes 20,25 montés sur la structure 16. Pour plus de clarté, la figure 2 montre que la structure 16 présente une section transversale exté- rieurement carrée et indique la position du dispositif d'amenée de gaz 29. L'emboîtement défini par la struc- ture 16 comporte un alésage circulaire pour recevoir le système 20. A titre d'exemple, le système de distribu- tion à fibre 25 peut prendre l'une quelconque des formes décrites dans le brevet britannique n 2 177 518. Ce qui précède montre que le système de dis- tribution à fibre 25 est prévu pour s'ajuster dans un canal d'un endoscope utilisable dans une intervention médicale et, puisque le diamètre extérieur total de l'endoscope est strictement limité, il en est de même pour le diamètre extérieur du système 25. Par consé- quent, il est nécessaire d'employer des fibres optiques de petit diamètre et le système optique de lancement et le type de fibre (âme en verre revêtue de matière plas- tique) doivent être accordés à la longueur d'onde et à la puissance de sortie du laser. Comme déjà expliqué, le laser peut de préférence fonctionner à l'une quelcon- que de plusieurs longueurs d'onde. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'in- vention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière sans s'écarter du cadre ni de la portée des revendications qui suivent. Revendications 1. Système laser (10) comprenant un boîtier (14) qui contient une source laser (11) prévue pour émettre un faisceau de lumière laser parallèle de haute énergie le long d'un axe optique (12), la source laser (11) étant montée sur un support rigide (13); des pre- miers moyens à emboîtement (16) ayant un axe d'emboi- tement aligné avec ledit axe optique (12), montés sur ledit support et s'étendant entre la source laser et une ouverture (17) ménagée dans ledit boîtier (14); des deuxièmes moyens à emboîtement (20) fixés de façon amo- vible dans les premiers moyens à emboîtement (16), les dits deuxièmes moyens à emboîtement (20) pouvant être insérés et enlevés de façon coulissante de l'intérieur des premiers moyens à emboîtement (16) à travers ladite ouverture de bottier (17) et constituant un système de lancement laser (20) qui comprend un corps principal tu- bulaire contenant, à l'extrémité éloignée de ladite ou- verture (17), une lentille convergente (22) alignée avec l'axe optique (12) pour focaliser le faisceau de lumière laser parallèle, l'extrémité dudit corps principal adja- cente à ladite ouverture (17) faisant saillie à l'exté- rieur de celle-ci et pouvant recevoir de façon libérable un système de distribution à fibre optique (25) qui com- porte une fibre optique unique dont une face d'extrémité est très exactement positionnée par rapport à la lentille convergente (22) pour recevoir le rayonnement laser fo- calisé, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens à emboîtement (16) comprennent des moyens de commutation (44) connectés de manière à commander le fonctionnement de la source laser (11), et lesdits systèmes (20,25) com- prennent des moyens (45) agencés de manière à activer lesdits moyens de commutation (44) lorsque lesdits sys- tèmes (20,25) sont en contact de coopération l'un avec l'autre à l'intérieur des premiers moyens à emboîtement (16), lesdits moyens d'activation (45) portant une infor- mation codée relative à la configuration optique parti- culière des systèmes (20,25). 2. Système laser (10) suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la source laser (11) peut fonc- tionner à de multiples longueurs d'onde et les moyens de commutation (44) sont prévus pour régler la longueur d'onde et/ou limiter la puissance de sortie de la source laser (11) à une valeur prédéterminée par la forme par- ticulière des moyens d'activation (45), des formes dif- férentes des moyens d'activation (45) étant prévues pour des systèmes (20, 25) ayant des configurations optiques différentes. 3. Système laser (10) suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les dispositifs de commu- tation (44) sont prévus pour empêcher l'émission de rayonnement laser par la source laser (11) en l'absence de manoeuvre par lesdits moyens d'activation (45). 4. Système laser (10) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commutation (44) sont des dispositifs d'é- mission/réception optique, et les moyens d'activation (45) comprennent des dispositifs de détermination à ré- flexion optique. 5. Système laser (10) suivant la revendica- tion 4, caractérisé en ce que les dispositifs de dé- termination à réflexion optique sont très réfléchissants ou très absorbants pour le rayonnement émis par les dis- positifs d'émission/réception. 6. Système laser (10) suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de commutation (44) sont des micro-interrupteurs. 7. Système laser (10) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie du corps principal adjacente à ladite ouverture (17) présente une embouchure (24), dont le périmètre est asymétrique, qui peut recevoir un système de dis- tribution à fibre optique (25) ayant une configuration de section transversale asymétrique correspondante dans au moins la partie du système de distribution (25) qui s'accouple avec ladite embouchure (24), la configura- tion dudit périmètre étant prédéterminée en fonction de la nature particulière du système de lancement (20) de manière à coder la valeur de puissance maximale et/ou la longueur d'onde transmises par ce système. 8. Système laser (10) suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la configuration de section transversale asymétrique du système de distribution à fibre optique (25) permet au système de distribution (25) de s'ajuster dans les divers périmètres asymétriques de ladite embouchure (24) qui indiquent des valeurs de puissance jusqu'à et y compris la valeur de puissance maximale du système de distribution à fibre (25). 9. Système laser (10) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un verrou mécanique à ressort (21) est prévu pour empêcher l'enlèvement des deuxièmes moyens à emboîtement (20) des premiers moyens à emboîtement, le verrou (21) étant li- bérable au moyen d'un outil qu'on peut insérer par un trou (30) prévu dans le bottier (14) près de ladite ouverture (17).