ОПТИЧЕСКИЙ КОННЕКТОР ДЛЯ СТЕРИЛЬНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ
OPTICAL CONNECTOR FOR STERILE APPLICATIONS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области коннекторов для оптических волокон. Более конкретно, данное изобретение относится к оптическим соединениям, допускающим соединение и разъединение в стерильной зоне.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
При минимально инвазивных медицинских вмешательствах иглы, проводники, интродьюсеры и катетеры вводятся пациенту для того, чтобы обнаружить или измерить, с одной стороны, соответствующее анатомическое строение пациента и, с другой стороны, обработать или разместить стент (например). Ясно, что части устройств, помещаемых внутрь пациента, должны быть либо все время стерильны, либо загрязнены только жидкостями и тканями самого пациента. Когда игла, проводник или катетер снабжены датчиком или приводом, должно существовать какое-либо соединение (например, электрический провод или оптическое волокно) для передачи информации или мощности на или от контроллера или считывателя, размещенных в нестерильной зоне вдали от пациента. Где-то вдоль линии передачи стерильная зона соприкасается с нестерильной. Такое размещение требует надлежащего управления стерильностью.
Использование оптических технологий считывания при минимально инвазивных медицинских вмешательствах требует, чтобы, с одной стороны, оптический датчик вводился пациенту и был стерилен, и, с другой стороны, чтобы оптический волновод, переносящий оптическую информацию, был вставлен в соответствующий корпус коммутационного шнура, контроллера или считывателя, размещенный в нестерильной зоне вдали от пациента. После установления оптического соединения стерильный ближний конец оптического датчика вступает в контакт с нестерильным коммутационным шнуром, контроллером или считывателем, становясь также нестерильным. Во время медицинской процедуры проблема стерильности может возникать в случае, если необходимо отсоединить оптический волновод и ввести (теперь уже нестерильный) ближний конец медицинского устройства, имеющего оптический датчик, в стерильную зону, или когда устройства должны скользить по медицинскому устройству, имеющему оптический датчик. Примером последнего является, например, случай, когда используется так называемый предварительно вводимый проводник с системой оптического измерения контуров. В сущности, когда бы ближний конец проводника ни стал нестерильным, следующее устройство (катетер или стент), скользящее по нему, привнесет в тело пациента загрязнение.
Патент США 5,949,929 описывает интервенционное медицинское устройство, содержащее поворотное оптическое волокно, сборку, имеющую канал для транспортировки пучка света по поворотному волокну, а также ротор и неподвижную оболочку, и соединение. Соединение включает в себя поворотную часть, прикрепляемую к ближнему концу поворотного волокна и к ротору для того, чтобы поворотное волокно могло непрерывно поворачиваться ротором, оставаясь аксиально выровненным с пучком света. Ближний конец поворотной части соединения имеет V-образную соединительную поверхность, дополняющую поверхность дальнего конца ротора. В некоторых вариантах осуществления линза с переменным показателем преломления установлена между стационарным оптическим волокном и поворотным оптическим волокном, что снижает необходимость точного выравнивания оптических волокон.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Будет преимуществом создать оптическую коннекторную систему, нестерильную на одном конце, но остающуюся стерильной на другом конце. Например, для обеспечения медицинских процедур с предварительным введением проводника, чтобы можно было применять в этих медицинских процедурах с предварительным введением проводника оптическое измерение контуров. Далее, будет преимуществом, если оптический коннектор обеспечит низкую чувствительность к вращению, что позволит использовать для вращения чувствительные оптические волокна. И далее, должна иметься возможность производить малогабаритную коннекторную систему.
В первом аспекте изобретения дается медицинская оптическая система, содержащая оптическую коннекторную систему, выполненную с возможностью обеспечить обратимое оптическое соединение между соединяемыми первым и вторым оптическими волокнами, каждое из которых содержит несколько сердцевин оптического волокна, содержащую:
- первый наконечник (ферулу) с внешним корпусом, выполненный с возможностью размещения внутри него концевой части соединяемого первого оптического волокна,
- второй наконечник (ферулу) с внешним корпусом, выполненный с возможностью размещения внутри него концевой части соединяемого второго оптического волокна, - принимающую конструкцию, содержащую принимающий корпус, причем принимающая конструкция выполнена с возможностью приема концевой части внешнего корпуса по меньшей мере второго наконечника, причем принимающая конструкция дополнительно содержит оптический элемент, выполненный с возможностью обеспечения оптического соединения соединяемых первого и второго оптических волокон в соединенном состоянии оптической коннекторной системы, и причем оптический элемент служит барьером стерильности между соединяемыми первым и вторым оптическими волокнами, причем оптический элемент обеспечивает соединение между каждой отдельной сердцевиной первого и второго оптических волокон, и
- поворотную запирающую конструкцию, предотвращающую относительное вращение между первым и вторым наконечниками.
Такая оптическая коннекторная система имеет преимущества, поскольку она позволяет, например, первому наконечнику быть нестерильным, тогда как второй наконечник является стерильным, т.к. оптический элемент служит барьером стерильности, например, для соединения стерильного проводника и нестерильного коммутационного шнура. Кроме того, коннекторная система может производиться в версиях, позволяющих проводить медицинские процедуры с предварительным введением проводника. Оптическая коннекторная система также выгодна потому, что она хорошо подходит для использования в малогабаритном размере из-за ее малой сложности и возможности изготовления всего с несколькими компонентами.
Например, оптическая коннекторная система может использоваться для соединения проводника, который может использоваться для оптического исследования тканей и/или оптического измерения контуров. Первое и второе оптические волокна могут быть односердцевинными или многосердцивинными оптическими волокнами. Следует понимать, что оптический элемент служит для обеспечения оптического соединения между первым и вторым оптическими волокнами. Предпочтительно, оптический элемент, например, оптический волновод, выбирается так, чтобы соответствовать типу первого и второго оптических волокон для обеспечения низких оптических потерь в соединенном состоянии, и чтобы обеспечить в соединенном состоянии оптическое соединение между каждой отдельной сердцевиной первого и второго оптических волокон в случае, если они содержат несколько сердцевин оптического волокна.
Кроме того, будет преимуществом создать коннекторную систему с возможностью вращательного выравнивания первого и второго оптических волокон. Неограниченный список примеров оптического волокна, где такая коннекторная система будет полезна, следующий: 1) оптическое волокно с некруглой сердцевиной (сердцевинами), такое как многосердцевинные волокна, 2) фотонно-кристаллические волокна, не имеющие круглой симметричной сердцевины, 3) оптическое волокно, в котором сердцевина имеет различную поляризацию в зависимости от свойств распространения, такое как волокна, сохраняющие поляризацию, и 4) оптическое волокно с угловой полировкой торца, что типично для соединений с угловым физическим контактом (angled physical contact, APC).
Под «наконечником» понимается элемент, в который по меньшей мере частично заключен конец оптического волокна. Таким образом, например, проводник или подобное следует считать наконечником. Наконечник обычно может быть сделан из различных материалов, например, полимеров, металлов или их комбинаций.
Далее будет определено количество вариантов осуществления или необязательных признаков.
Принимающая конструкция может быть выполнена с возможностью принимать концевую часть внешнего корпуса первого наконечника с одного конца и принимать концевую часть внешнего корпуса второго наконечника с противоположного конца, и причем оптический элемент содержит оптический волновод, расположенный внутри принимающего корпуса. А именно, оптический волновод может быть похож на первое и второе оптическое волокно, например, сделан из того же материала, что и одно или оба из первого и второго оптических волокон, или по меньшей мере иметь похожие оптические интерфейсы. Волновод может быть одним целым с принимающим корпусом, например, расположен внутри принимающего корпуса и прикреплен к принимающему корпусу. Оптический волновод служит барьером стерильности, поскольку он может быть стерилен на одном конце и в то же время нестерилен на своем противоположном конце.
Оптический элемент может содержать оптически проницаемую мембрану. В частности, оптически проницаемая мембрана может быть гибкой, то есть может быть сделана из гибкого материала, и может быть выполнена с возможностью частично герметизировать соединяемые первое и второе оптические волокна (или по меньшей мере частично герметизировать первый или второй наконечник) в соединенном состоянии. Оптическая коннекторная система может дополнительно содержать разъем, выполненный с возможностью принимать первый наконечник, и причем разъем может помещаться внутри принимающего корпуса. В частности, разъем может быть выполнен с возможностью принимать первый наконечник с одного конца, причем на противоположном конце разъема расположена оптически проницаемая мембрана. В частности, оптическая коннекторная система может содержать первый разъем, выполненный с возможностью принимать первый наконечник, причем первый разъем выполнен с возможностью помещаться внутри второго разъема, и причем второй разъем имеет такую форму, чтобы помещаться внутри принимающего корпуса. Например, оптически проницаемая мембрана расположена так, чтобы покрывать один конец второго разъема.
Барьер стерильности может сильно поглощать или сильно отражать свет с длиной волны, отличающейся от обычной рабочей длины волны (если нужно, чтобы он был высокопрозрачным). Сильное поглощение может быть получено окрашиванием, тогда как сильное отражение может быть получено нанесением на барьер волоконной решетки Брэгга с необходимой периодичностью. Посылая световой импульс с длиной волны в полосе поглощения/отражения и определяя, какая часть импульса отразилась, можно определить, имеется или нет в оптическом пути барьер стерильности.
Оптическая коннекторная система может содержать второй оптический элемент, выполненный с возможностью передавать свет от одного из соединяемых первого и второго оптических волокн через оптически проницаемую мембрану на противоположное одно из соединяемых первого и второго оптических волокон. В частности, второй оптический элемент может содержать оптическую линзу, или комбинацию оптических линз, или зеркала, расположенные между первым оптическим волокном и оптически проницаемой мембраной. Такие варианты осуществления позволяют выполнить оптическое соединение без какого-либо конструктивного контакта между принимающей конструкцией и первым наконечником.
Принимающая конструкция может содержать контейнер со стерилизующей жидкостью. Упомянутый контейнер может быть выполнен с возможностью принимать первый наконечник и может быть проколот перед введением первого наконечника в контейнер, чтобы можно было стерилизовать по меньшей мере концевую часть соединяемого первого оптического волокна посредством контакта со стерилизующей жидкостью до введения первого наконечника в контейнер. Контейнер может быть выполнен в виде (сменного) картриджа. В частности, внутри контейнера может помещаться губка, причем по меньшей мере часть упомянутой стерилизующей жидкости впитана в губку. Губка может быть выполнена с возможностью механической очистки по меньшей мере части соединяемого первого оптического волокна во время введения первого наконечника в контейнер перед переходом в соединенное состояние. Более конкретно, губка может иметь заранее сделанное отверстие выполненное с возможностью прохождения через него первого наконечника, чтобы позволить соединяемому первому оптическому волокну обеспечить оптическое соединение с соединяемым вторым оптическим волокном в соединенном состоянии.
Может быть предпочтительно, чтобы принимающий корпус был выполнен с возможностью окружать концевые части внешних корпусов первого и второго наконечников в соединенном состоянии оптической коннекторной системы. Таким образом, соединение между первым и вторым наконечниками может быть герметизировано или по меньшей мере защищено.
Первый и второй наконечники могут иметь внешние корпуса с некруглым сечением по меньшей мере в их концевых частях, и причем принимающая конструкция образует принимающие отверстие, выполненное с возможностью приема концевых частей внешних корпусов первого и второго наконечников с противоположных сторон, и причем форма сечения принимающего отверстия по меньшей мере частично совпадает с некруглой формой концевых частей внешних корпусов первого и второго наконечников обеспечивая поворотный закрывающий механизм, не допускающий относительное вращение между первым и вторым наконечниками. Такой вариант осуществления обеспечивает высокую стабильность к прокручиванию, и поэтому особенно подходит для первого и второго оптических волокон со множеством сердцевин. Под «некруглым сечением по меньшей мере концевой части» следует понимать концевую часть, которая не имеет круглого сечения по всему контуру. Такое полностью круглое сечение не сможет обеспечить преимущественной поворотной фиксации или замедляющего эффекта первого и второго наконечников посредством зацепления с принимающей конструкцией. Однако сечение концевых частей первого и второго наконечников может быть частично круглым, то есть круглым вдоль части контура и некруглым, то есть плоским, в остальной части контура.
Соединяемые первое и второе оптические волокна могут вращательно неподвижно прикрепляться соответственно к первому и второму наконечнику, чтобы гарантировать, что первое и второе оптические волокна эффективно вращательно зафиксированы оптической коннекторной системой.
Принимающее отверстие может иметь разные формы сечения на каждом конце, такие, чтобы помещаться соответственно во внешние корпуса первого и второго наконечников с сечениями разной формы. В других вариантах осуществления первый и второй наконечники имеют одинаковые формы сечения внешних корпусов, что позволяет им помещаться в принимающее отверстие той же формы сечения на обоих концах.
Система может содержать отдельный элемент, служащий для фиксации или скрепления первого и второго наконечников вместе в продольном направлении, что обеспечит стабильное оптическое соединение между первым и вторым оптическими волокнами. Такой отдельный элемент может быть полимерным элементом или металлическим элементом, или продольная фиксация или крепление может осуществляться с помощью термоусадочной трубки вокруг первого и второго наконечников.
Предпочтительно, оптическая коннекторная система выполнена с возможностью обратимого соединения, чтобы пользователь мог присоединять и отсоединять первое и второе оптические волокна с помощью оптической коннекторной системы, не пользуясь какими-либо инструментами.
Первое и второе соединяемые оптические волокна могут быть многосердцивинными оптическими волокнами. Примером конкретного типа многосердцевинного оптического волокна является оптическое волокно, содержащее четыре одномодовых сердцевины оптического волокна, например, одну центральную сердцевину и три дополнительные сердцевины оптического волокна, расположенные спирально вокруг центральной сердцевины опттоволокна.
Во втором аспекте изобретение обеспечивает медицинскую систему, содержащую интервенционное медицинское устройство, оптически соединенное с оптической системой согласно первому аспекту.
В третьем аспекте изобретение обеспечивает способ обратимого соединения первого и второго оптических волокон медицинской системы, каждое из которых содержит несколько сердцевин оптического волокна, причем способ содержит:
- обеспечение первого наконечника с внешним корпусом и расположенной внутри концевой частью первого оптического волокна,
- обеспечение второго наконечника с внешним корпусом и расположенной внутри концевой частью второго оптического волокна, и
- обеспечение принимающей конструкции с оптическим элементом, и
- помещение по меньшей мере концевой части внешнего корпуса первого наконечника внутрь принимающей конструкции, содержащей оптический элемент, для обеспечения оптического соединения между первым и вторым оптическими волокнами с помощью оптического элемента, причем оптический элемент обеспечивает соединение между каждой отдельной сердцевиной оптического волокна первого и второго оптических волокон, причем оптический элемент служит барьером стерильности между первым и вторым оптическими волокнами, и
- обеспечение поворотной запирающей конструкции, предотвращающей относительное вращение между первым и вторым наконечниками.
Следует отметить, что одни и те же преимущества и варианты осуществления относятся как к первому, так и ко второму и третьему аспектам. В общем первый, второй и третий аспекты могут комбинироваться и объединяться любыми возможными способами в пределах объема изобретения. Эти и другие аспекты, признаки и/или преимущества изобретения будут прояснены и понятны со ссылками на варианты осуществления, описанные далее.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления изобретения будут описаны, только в качестве примера, со ссылкой на чертежи, на которых:
фигура 1 показывает схему варианта осуществления с оптическим волноводом в качестве барьера стерильности;
фигура 2 показывает схему варианта осуществления с тонкой гибкой мембраной в качестве барьера стерильности;
фигура 3 показывает схему варианта осуществления с комбинацией мембраны и оптической линзы;
фигура 4 показывает схему варианта осуществления с картриджем, содержащим стерилизующую жидкость;
фигура 5 показывает схему варианта осуществления со стерильным разъемом и мембраной;
фигура 6 показывает схему варианта осуществления, схожую с таковой на фигуре 5, но с дополнительным разъемом, и
фигура 7 показывает схему этапов варианта осуществления способа.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фигура 1 показывает вид сбоку варианта осуществления оптической коннекторной системы, где принимающая конструкция образует соединительный элемент 105, 106 для соединения двух наконечников 101, 103. Слева на схеме показана система в разъединенном состоянии, а справа система показана в соединенном состоянии. Первый и второй наконечники 101, 103 имеют соответственно первое и второе оптические волокна 102, 104, расположенные внутри них. Оптические волокна 102, 104 могут быть многосердцивинными оптическими волокнами, и они располагаются в центре наконечников 101, 103. Концы наконечников 101, 103 вставлены с противоположных концов в принимающий корпус 105, образуя часть принимающей конструкции. Оптический элемент 106 в форме короткого оптического волновода, например, многосердцевинного волновода, расположен внутри принимающего корпуса 105. Оптический элемент 106 служит для обеспечения оптического соединения между первым и вторым оптическими волокнами 102, 104 в соединенном состоянии, а именно формирует оптический тракт передачи, или несколько трактов передачи, между концом первого оптического волокна 102 и концом второго оптического волокна 104 в соединенном состоянии. Оптический элемент 106 может быть закреплен неподвижно внутри принимающего корпуса 105, и оптический элемент 106 служит барьером стерильности между первым и вторым оптическими волокнами 102, 104, поскольку он предотвращает контакт между первым и вторым оптическими волокнами 102, 104. Таким образом, второе оптическое волокно 104 и второй наконечник 103 могут оставаться стерильными даже после оптического соединения с первым оптическим волокном 102 и первым наконечником 101, не являющимися стерильными.
Для оптического соединения с низкими потерями необходима модовая структура и геометрия волновода-барьера 106 стерильности как можно более похожая на соединяемые оптические волокна 102, 104. Тот факт, что оптический элемент 106, образующий оптическое соединение, является волноводом или собственно оптическим волокном, гарантирует, что оптическая мода не отклонится при распространении от нестерильного оптического волокна 102 к стерильному оптическому волокну 104. В частности, в случае, если первое и второе оптические волокна 102, 104 являются многосердцивинными оптическими волокнами, может быть обеспечен поворотный фиксатор для предотвращения относительного вращения между первым и вторым наконечниками 101, 103 и оптического элемента 106.
Оптический элемент 106 может быть сделан стерилизуемым для повторного использования в многократных медицинских вмешательствах. Предпочтительно, оптический элемент 106 может быть интегральной частью принимающего корпуса 105, образуя герметичный спай, которая стерилизуется вместе с принимающим корпусом 105.
Фигура 2 показывает вид сбоку варианта осуществления с оптическим элементом в форме тонкой мембраны 207, расположенной между двумя оптическими волокнами 202, 204, служащей барьером стерильности. Слева вариант осуществления показан в разъединенном состоянии, то есть с наконечниками 201, 203 вне принимающего корпуса 205. Тонкая и гибкая мембрана 207 покрывает один конец принимающего корпуса 205. Справа показано соединенное состояние, где наконечники 201, 203 вставлены в принимающий корпус 205 с противоположных сторон и где гибкая мембрана 207 теперь частично герметизирует первый наконечник 201, и мембрана 207 служит для предотвращения прямого контакта между первым и вторым оптическими волокнами 202, 204.
Мембрана 207 может быть как стерилизуемой или стерильной, так и заменяемой после каждого вмешательства. Мембрана 207 предпочтительно является оптически достаточно прозрачной, по меньшей мере в предполагаемом диапазоне длин волн, чтобы обеспечить прохождение света от первого оптического волокна 202 ко второму оптическому волокну 204 через мембрану 207. В отличие от варианта осуществления с фигуры 1, мембрана 207 сама по себе не направляет свет в конечную область. Оптическая мода, приходящая из одного оптического волокна 202, будет просто отклоняться при прохождении через мембрану 207. Таким образом, это привнесет некоторые потери в точке соединения в другом оптическом волокне 204, зависящие от толщины мембраны 207. Предполагая, что оба оптических волокна 202, 204 имеют одинаковую моду распространения (или моды распространения в случае, например, многосердцевинного волокна) с радиусом w0, коэффициент передачи мощности T как функция ширины зазора Δz, внесенного мембраной, дается формулой
где n есть коэффициент преломления мембраны и λ есть длина волны света. См., например, «Loss Analysis of Sinlge-Mode Fiber Splices», D. Marcuse, Bell System Technical Journal, Vol. 56, No. 5, May-June 1977, pp. 703-718. Для реальных параметров это означает, что, если необходимо сохранить вносимые потери меньше или равными 1 дБ, то толщина мембраны предпочтительно должна быть порядка нескольких десятков микрометров или менее.
Далее, чтобы минимизировать отклонения на поверхности между мембраной 207 и оптическими волокнами 202, 204, показатель преломления мембраны 207 предпочтительно выбирается как можно ближе к таковому у оптических волокон 202, 204.
Возможным подходящим материалом для мембраны 207 являются фторированные полимеры, позволяющие сделать малым и показатель преломления, и загрязнение. Другими подходящими материалами являются полимид (тонкий и прочный), полиэтилен (растяжимый), полиэтилен высокой плотности (ПВП), парафиновая пленка (растяжимая), латекс (растяжимый).
В альтернативной версии варианта осуществления с фигуры 2 мембрана 207 или очень пластичная, или эластичная, или может иметь трубчатую или коническую форму такую, что она помещается вокруг конца одного из наконечников 201, 203.
Фигура 3 показывает виды сбоку варианта осуществления для соединения первого и второго наконечников 301, 303 с расположенными внутри соответствующими оптическими волокнами 302, 304. Снова схема слева показывает разъединенное состояние, тогда как соединенное состояние показано справа. Тонкая оптически прозрачная мембрана 307 расположена так, что покрывает один конец принимающего корпуса 305, который расположен так, чтобы принимать второй наконечник 303 с противоположного конца. Кроме мембраны 307, принимающая конструкция содержит дополнительный оптический элемент (или несколько оптических элементов), а именно оптическую линзу 312, расположенную между первым и вторым оптическими волокнами 302, 304, служащую, например, промежуточной линзой. Здесь она показана расположенной между первым оптическим волокном 302 и мембраной 307. Такое расположение не требует, чтобы два оптических волокна 302, 304 были как можно ближе друг к другу, но оптический элемент (элементы) 312 позволяют накладывать один оптический интерфейс на другой, допуская большую свободу конструкции прозрачной мембраны 307. Оптический элемент (элементы) 312 предпочтительно располагаются сбоку нестерильного оптического волокна 302, так что они не должны быть стерильными или стерилизуемыми.
Фигура 4 показывает виды сбоку варианта осуществления для соединения первого и второго наконечников 401, 403 с расположенными внутри соответствующими оптическими волокнами 402, 404. Снова схема слева показывает разъединенное состояние, тогда как соединенное состояние показано справа. Этот вариант осуществления содержит контейнер 408, например, сделанный в форме картриджа, со стерилизующей жидкостью 409, такой как спирт или какой-либо иодный раствор, для стерилизации нестерильного оптического волокна 402 прямо перед непосредственным соединением со вторым оптическим волокном 404. Стерилизация может осуществляться с помощью картриджа 408 со стерилизующей жидкостью 409 или газом, который будет проколот перед введением нестерильной части, то есть первого наконечника 401 с первым оптическим волокном 402 внутри.
Как видно, и первая, и вторая стенки контейнера 408 проткнуты первым наконечником 401 в соединенном состоянии. В частности, эти стенки могут быть образованы тонкими эластичными материалами, что может служить для предотвращения протекания жидкости 409 во время проникновения через первую и вторую стенки. В соединенном состоянии по меньшей мере пленка стерилизующей жидкости на конце первого оптического волокна 402 служит комбинированным оптическим элементом между первым и вторым оптическими волокнами 402, 404, то есть служит оптическим соединением и служит барьером стерильности между первым и вторым оптическими волокнами 402, 404. При переходе в соединенное состояние стерилизующая жидкость 409 служила для стерилизации по меньшей мере конца первого оптического волокна 402.
Внутри картриджа 408 может находиться губка (не показана), пропитанная чистящей и стерилизующей жидкостями 409, такими как этанол или иодный раствор. Губка может иметь предварительно сделанный прокол, отверстие или канал, чтобы нестерильный наконечник 401 мог легко проходить на противоположную сторону картриджа 408, несмотря на то, что отверстие может быть плотно сжато. Последнее является преимущественным, так как при этом закрыт прямой путь между двумя сторонами картриджа 408 (стерильной и нестерильной зонами). Это также является преимущественным, поскольку нестерильный наконечник 401 и волокно 402 при введении протираются губкой, поэтому происходит механическая очистка наконечника 401 и волокна 402.
Фигура 5 показывает виды сбоку варианта осуществления для соединения первого и второго наконечников 501, 503 с расположенными внутри соответствующими оптическими волокнами 502, 504. Снова схема слева показывает разъединенное состояние, тогда как соединенное состояние показано справа. Этот вариант осуществления содержит разъем 510 с отверстием, через которое стерильное оптическое волокно и наконечники 501, 502 могут быть введены с одного конца. На противоположном конце разъема 510 имеется тонкая прозрачная мембрана 507, похожая на мембрану в варианте осуществления на фигуре 2. Разъем 510 имеет такую форму, чтобы вставляться в принимающий корпус 505, в который с противоположной стороны вставлен второй наконечник 503.
Этот вариант осуществления является преимущественным, поскольку не только мембрана 507 создает барьер стерильности, но и разъем 510 служит для герметизирования стерильного оптического волокна 502 от принимающего корпуса 505. Таким образом, принимающий корпус 505 не обязан быть стерильным, что потенциально снижает затраты. Потенциально, стерильный рукав может быть прикреплен к разъему 510 и может накидываться на принимающий корпус 505 для герметизирования всего принимающего корпуса 505 от стерильной зоны.
Фигура 6 показывает виды сбоку еще одного варианта осуществления для соединения первого и второго наконечников 601, 603 с расположенными внутри соответствующими оптическими волокнами 602, 604. Снова схема слева показывает разъединенное состояние, тогда как соединенное состояние показано справа. Этот вариант можно рассматривать как дальнейшее усовершенствование варианта осуществления с фигуры 5 в том, что этот вариант осуществления содержит разъем 610 с отверстием, через которое стерильное оптическое волокно и наконечники 601, 602 могут вводиться с одного конца. На противоположном конце разъема 610 расположена тонкая прозрачная мембрана 607, похожая на таковую в варианте осуществления с фигуры 2. Разъем 610 имеет такую форму, чтобы вставляться в принимающий корпус 605, в который с противоположной стороны вставлен второй наконечник 603.
Тем не менее, в этом варианте осуществления отверстие в разъеме 610 больше, и вторичный разъем 611 служит для приема стерильного оптического волокна, и наконечники 601, 602 могут вводиться с одного конца сквозного отверстия в середине. Преимущество наличия разъема 611 в разъеме 610 состоит в том, что внешний разъем 610 можно вводить в самом начале и оставлять там в течение всей процедуры. Вторичный разъем 611 можно вводить и удалять из первичного разъема 610, не покидая стерильной зоны. Такое расположение позволяет с легкостью соединять последовательно несколько различных стерильных оптических волокон. Кроме того, в первичном разъеме 610 можно сделать впускное и выпускное отверстия для жидкости, чтобы промывать и очищать стерильное оптическое волокно 602.
В целом, возможными материалами для оптического элемента в различных описанных вариантах осуществления являются фторированные полимеры, полиэтилен и латекс. Для вариантов осуществления с оптически прозрачной мембраной может быть предпочтительно использовать материал с показателем преломления от 1,2 до 1,6, например, от 1,4 до 1,5, например, 1,44-1,48, такой как близкий к 1,46, что является типичным показателем преломления сердцевин оптического волокна. Предпочтительно, материал должен быть тонким, прочным и прозрачным для соответствующего диапазона длин волн. Например, для близкого инфракрасного диапазона длин волн, а более конкретно для длин волн в диапазоне от 1530 до 1565 нм.
Оптический коннектор согласно изобретению применим во многих применениях, особенно в тех, где желательно осуществлять малогабаритное и обратимое соединение в стерильной среде. В частности, применения включают в себя минимально инвазивные медицинские вмешательства и использование инструментов, имеющих (оптический) тракт передачи или кабель, выходящий из стерильной зоны.
Фигура 7 показывает этапы конкретного варианта осуществления способа обратимого соединения первого и второго оптических волокон. Вариант осуществления способа содержит обеспечение P_F1 первого наконечника с расположенным внутри первым оптическим волокном, и обеспечение P_F2 второго наконечника с расположенным внутри вторым оптическим волокном. Следующим этапом является обеспечение P_RA принимающей конструкции с оптическим элементом, и, наконец, введение I_F12_RA концевых частей как первого, так и второго наконечников в принимающую конструкцию с созданием оптического соединения между первым и вторым оптическими волокнами через оптический элемент, причем оптический элемент служит барьером стерильности между первым и вторым оптическими волокнами.
Итак, изобретение обеспечивает оптическую коннекторную систему для обратимого оптического соединения между двумя оптическими волокнами 102, 104, причем их концевые части находятся внутри соответствующих наконечников. Принимающая конструкция имеет принимающий корпус 105 для приема по меньшей мере одного из наконечников 103. Оптический элемент 106 принимающей конструкции служит для обеспечения оптического соединения между двумя оптическими волокнами в соединенном состоянии оптической коннекторной системы, и в то же время оптический элемент 106 служит барьером стерильности между двумя оптическими волокнами. Оптический элемент 106 может быть оптическим волноводом, например, куском такого же оптического волокна, как два оптических волокна 102, 104, расположенным внутри принимающего корпуса 105. Альтернативно, оптический элемент может быть тонкой гибкой мембраной 207, 307, которая является оптически прозрачной. Также альтернативно, оптический элемент может быть стерилизующей жидкостью 409, расположенной внутри контейнера, который может быть проколот до введения одного из наконечников 401, 403 в контейнер 408, чтобы можно было стерилизовать конец оптического волокна жидкостью 409 перед переходом в соединенное состояние. В дополнительном варианте осуществления используется оптическая линза 312 для передачи света от одного конца волокна через мембрану 307 к противоположному концу волокна.
Хотя изобретение было проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в последующем описании, эти иллюстрацию и описание следует считать иллюстративными или примерными, а не ограничивающими; изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Другие изменения описанных вариантов осуществления могут быть поняты и осуществлены при реализации заявленного изобретения на практике после изучения чертежей, описания и зависимых пунктов формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а единственное число не исключает множественного. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не следует считать ограничивающими объем.