DE69732645T2

DE69732645T2 - Vorrichtung zum rotativen verbinden von optischen fasern

Info

Publication number: DE69732645T2
Application number: DE69732645T
Authority: DE
Inventors: A. Mark HAMM
Original assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Current assignee: Boston Scientific Ltd Barbados
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2017-11-26
Also published as: DE69732645D1; EP0943110B1; JP2001507251A; US5872879A; AU5458098A; EP0943110A2; WO1998023984A2; US5949929A; WO1998023984A3; JP4163755B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbinder zum Verbinden einer rotierbaren optischen Faser mit einem Rotorschaft, währenddessen die rotierbare optische Faser in axialer Ausrichtung mit einer stationären optischen Faser gehalten wird.
Bestimmte medizinische Verfahren, wie etwa die optische in – vivo Biopsie und optische Kohärenztomographie (OCT) unterstützen Diagnose- und Eingriffsvorrichtungen in Verbindung mit optischen Fasern, die dem Arzt ein optisches Feedback geben. Die optischen Fasern sind mit einer Darstellungskonsole verbunden, die ein Bild darstellt oder einen Prozessor umfasst, der die Daten interpretiert. Potentielle Anwendungen solcher Systeme sind die stationäre Gewebespektroskopie von Polypen und anderem Mukosalgewebe, lineare Scans verschiedener Teile der menschlichen Anatomie und Querschnittsbilder röhrenförmiger Gefäße wie etwa Arterien, des Magen- Darmtraktes, urologischer Strukturen, des Gallenbaums und neurologischer Gefäße.
Verfahren wie etwa die Gewebespektroskopie nutzen üblicherweise die Endoskopie, die Zystoskopie, die Koloskopie oder die Sigmoskopie für eine direkte visuelle Rückkopplung. Die Skopie unterstützt die Steuerung der Biopsievorrichtung zu einer gewünschten Stelle wie etwa zu einem Polyp oder zu einem missgestalteten oder krebsbefallenen Gewebe und stellt zudem einen Arbeitskanal für die Biopsievorrichtung, eine Lichtquelle und einen optischen Pfad für eine visuelle Steuerung. Andere Verfahren mit optischer Rückkopplung nutzen Hohlnadeln für den direkten Zugang zu einigen Teilen der Anatomie wie etwa der Brust für eine Brustbiopsie oder andere mittels einer Öffnung unerreichbare Gebiete.
Die US-A-4,398,791 offenbart eine optische Einkanalgleitringanordnung, die folgendes umfasst: erste und zweite optische Fasern, eine erste Linse, die mit dem einen Ende der ersten optischen Faser optisch verbunden ist, um ein Lichtsignal in einen parallelen Lichtbündel zu lenken, der einen gewünschten Durchmesser aufweist, der im wesentlichen größer ist als der Durchmesser der ersten und zweiten optischen Fasern, eine zweite Linse, die mit dem einen Ende der zweiten optischen Faser optisch verbunden ist, um einen parallel gerichteten Lichtbündel zu fokussieren, dessen gewünschter Durchmesser im Ende der zweiten optischen Faser liegt, und Mittel zum rotierbaren Befestigen der ersten Linse an der zweiten Linse, so dass die Linsen entlang der Rotationsachse axial ausgerichtet sind und durch eine gewünschte Lücke voneinander getrennt bleiben, um ein parallel gerichtetes Lichtsignal axial senden zu können, wodurch die ersten und zweiten Fasern während der relativen Rotation optisch miteinander verbunden werden.
Die US-A-5,109,859 offenbart eine medizinische Interventionsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs. Die vorliegende Erfindung ist durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des ersten Anspruchs gekennzeichnet. Optionale Merkmale werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
Zuammenfassung der Erfindung
Ein Antriebsmechanismus kann zur ununterbrochenen Rotation des Rotors am Rotor angebracht sein. Das feststehende Teilstück der Kupplung kann am festen Gehäuse und das rotierbare Teilstück kann am Rotor angebracht werden, um es der rotierbaren Faser zu ermöglichen, ununterbrochen mit dem Rotor zu rotieren, währenddessen die rotierbare Faser in axialer Ausrichtung mit dem Lichtbündel verbleibt.
Gemäß der Erfindung weist das Distalende des rotierbaren Teilstücks der Kupplung eine V-förmige Kupplungsoberfläche auf, die eine Distalendoberfläche des Rotors vervollständigt. Dieser Aspekt der Erfindung hilft sicherzustellen, dass die rotierbaren und stationären optischen Fasern genau ausgerichtet sind und dass Einführungs- und Rückführungsverluste (Fresnelverluste) minimiert werden, indem irgendeine Form einer Winkelverschiebung und eines seitlichen oder axialen Versetzens zwischen den optischen Fasern minimiert wird.
Gemäß einer anderen Gestaltung der Erfindung kann das stationäre Teilstück der Kupplung ein das rotierbare Stück umgebender stationärer Schild sein. Der stationäre Schild kann an dem Gehäuse angebracht werden, um das rotierbare Teilstück zusammen mit dem Rotor anzutreiben. In bestimmten Gestaltungen kann sich der stationäre Schild automatisch mit dem stationären Teilstück der Rotoranordnung verbinden. Folglich kann der stationäre Schild auf das stationäre Teilstück der Rotoranordnung unter Verwendung einer einzelnen sterilen, den stationären Schild haltenden Hand gepasst werden. Dies hilft dabei, ein steriles Feld um den Patienten aufrecht zu erhalten, und erleichtert die Verwendung im Zuge medizinischer Vorgänge. Daher stellt die Erfindung einen günstigen, zuverlässigen, ergonomischen, rotierbaren, faserartigen, optischen Verbinder, der auf dem Gebiet der perkutanen Diagnose und der Interventionsmedizin nützlich ist und einhändig mit einem nicht steri len Antriebsmotor oder Darstellungskonsole verbunden werden kann (Einmalverwendung möglich).
Gemäß einer anderen Gestaltung der Erfindung kann die rotierbare Faser vom rotierenden Teilstück der Kupplung abgelöst werden, wenn das stationäre Teilstück nicht mit dem festen Gehäuse einrastet. Daher kann die rotierbare Faser und eine optische Katheterummantelung, die die rotierbare Faser umgibt (die einen äußeren Durchmesser von um 0,50 mm oder weniger aufweisen kann), als Führungsdraht dienen, so dass ein Katheter mit einem Führungsdrahtlumen oder einer Laufschienenspitze über diesen geführt werden kann.
Eine andere Gestaltung der Erfindung beinhaltet eine Ummantelung, die die rotierbare Faser umgibt und am stationären Teilstück der Kupplung angebracht werden kann, und einen mit dem stationären Teilstück der Kupplung verbundenen Flüssigkeitsdurchlass, der es ermöglicht, Flüssigkeit in die Ummantelung und um die rotierbare Faser herum einzuführen.
Gemäß einer anderen Gestaltung der Erfindung kann der Rotor zumindest teilweise hohl sein und ein Lager umfassen, das die Lichtbündelführung mit der rotierbaren Faser axial gebunden hält, wenn sich das rotierbare Teilstück der Kupplung mit dem Rotor verbindet. Wegen des hohlen Rotorschaftes und weil die stationäre optische Faser ein in dem hohlen Rotorschaft gelegenes Distalendstück aufweist, kann das Distalendstück der stationären optischen Fasern und das Proximalendstück der rotierbaren optischen Faser in der Nähe der Distalendoberfläche des Rotorschaftes und der Proximalendoberfläche der rotierbaren Kupplung liegen. Dies stellt eine einfache Konfiguration zur schnellen und einfachen Verbindung der rotierbaren Kupplung mit dem Rotorschaft dar, währenddessen die rotierbare optische Faser mit der stationären optischen Faser axial gebunden gehalten wird. Die Konfiguration schützt die Endoberflächen der optischen Fasern (oder die Linsen, mit denen die Endoberflächen verbunden sind) ebenfalls vor einer Beschädigung und einer Kontamination, was das Signal stören würde.
Zahlreiche zusätzliche Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen hervorgehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm eines optischen Kathetersystems.
2 stellt einen im Körper eines Patienten verwendeten optischen Katheter und einen von einer faseroptischen Motoranordnung getrennten faseroptischen rotierbaren Verbinder dar.
3 ist eine Zeichnung eines Gewebespektroskopie Schlingenkatheters, der durch ein Endoskop in einen Patientenkörper eingeführt wird, und stellt einen mit einer faseroptischen Motoranordnung verbundenen faseroptischen Verbinder dar.
4 ist eine Querschnittsansicht eines mit einer faseroptischen Motoranordnung verbundenen faseroptischen rotierbaren Verbinders.
5 ist eine Querschnittsansicht eines mit einer faseroptischen Motoranordnung verbundenen, faseroptischen, rotierbaren Verbinders, wobei die Motoranordnung eine stationäre GRIN Linse aufweist, die länger ist als die in 4 dargestellte GRIN Linse.
6 ist eine Draufsicht auf eine Motorkupplung und eine Zwingenkupplung, die den Gebrauch eines Werkzeugs zeigt, das die stationären und rotierbaren GRIN Linsen in die Motorkupplung und Zwingenkupplung einpasst.
7 ist eine Querschnittsseitenansicht einer Motorkupplung und einer Zwingenkupplung nach 6.
8 ist eine Querschnittsseitenansicht der Motorkupplung und der Zwingenkupplung aus 6, die miteinander verbunden sind.
9 ist eine Querschnittsansicht eines faseroptischen rotierbaren Verbinders, der an einer faseroptischen Motoranordnung angebracht ist, in der das Proximalende eines Führungsdrahtes, der eine rotierbare Faser aufweist, von einer rotierbaren Zwinge im rotierbaren Verbinder gelöst wird.
10 ist eine detaillierte Querschnittsansicht eines Teilstücks des rotierbaren Verbinders und eines Teilstücks der in 9 dargestellten Motoranordnung.
11 ist eine Querschnittsansicht einer rotierbaren Zwinge aus 10 entlang der Linie 11 - 11.
12 ist eine teilweise querschnitthaft auseinander gezogene Darstellung eines anderen rotierbaren Verbinders und eines Teilstücks der Motoranordnung, in der das Proximalende eines eine rotierbare Faser aufweisenden Führungsdrahtes von einer rotierbaren Zwinge im rotierbaren Verbinder gelöst ist.
13 ist eine Querschnittsansicht eines faseroptischen Verbinders und einer Motoranordnung ähnlich dem des Verbinders und der Motoranordnung aus 9, die aber eine rotierbare GRIN Stablinse aufweist.
14A bis 14D sind detaillierte Querschnittsansichten des rotierbaren Verbinders aus 13, die die Schritte zum Ablösen des Proximalendes des Führungsdrahtes der rotierbaren Zwinge im rotierbaren Verbinder und Einführen eines Katheters über das Proximalende des Führungsdrahtes zeigen.
15 ist eine teils querschnittliche Seitenansicht eines faseroptischen Verbinders, der mit einer manuell rotierbare Rotorschafte aufweisende Rotoranordnung verbunden ist.
16 ist eine Draufsicht eines Teilstücks der Rotoranorndung aus 15.
Detaillierte Beschreibung
Mit Bezug auf 1 kann das nachfolgend genauer beschriebene rotierbare optische Verbindungssystem dazu verwendet werden, einen faseroptischen Darstellungskatheter oder einen Führungsdraht oder einen Spektroskopiekatheter oder einen Führungsdraht 36 mit einer Antriebseinheit 38 und mit einem verlängernden optischen Kabel 40 mittels eines faseroptischen rotierbaren Verbinders 52 zu verbinden. Eine Lichtquelle 42 stellt Licht zum Beleuchten von Gewebe 44 durch einen Katheter oder einen Führungsdraht 36. Der Katheter oder der Führungsdraht 36 übertragen ebenfalls reflektiertes Licht oder Fluoreszenzlicht vom Gewebe 44 zurück zu einem Spektrometer oder ein Darstellungssystem 46. Wenn ein Katheter oder der Führungsdraht 36 zur Gewebespektroskopie verwendet wird, kann ein Personalcomputer die Spektroskopiedaten auswerten, um die Wahrscheinlichkeit einer Bösartigkeit zu bestimmen und diese Daten und Analysen auf einem Drucker 50 ausdrucken.
2 zeigt ein Beispiel eines optischen Kohärenztomographiekatheters 10, der in ein Lumen 12 des Körpers eines Patienten durch einen Einführkatheter 14 eingeführt wird, so dass ein gewünschtes Gebiet 16 dargestellt wird. Ein faseroptischer rotierbarer Verbinder 18 wird von der faseroptischen Motoranordnung 20 gelöst dargestellt. 3 zeigt ein Beispiel eines Gewebespektroskopiezwingenkatheters 22, der in ein Lumen 24 des Körpers eines Patienten mittels eines Arbeitskanals 26 eines Endoskops 28 eingeführt wird, so dass ein Polyp 30 durch die Verwendung der Gewebespektroskopie beurteilt und möglicherweise entfernt werden kann, wie detailliert in US Patent No. 08/679,425 vom 8. Juli 1996 von Doug Daniels unter dem Namen „Diagnosis und Performing Interventional Procedures in Vivo" – „Diagnose und Durchführung von Interventionsvorgängen in Vivo" beschrieben wird, wobei die gesamte Offenbarung in diese Beschreibung mit Referenz einbezogen wird. Der faseroptische Verbinder 32 wird als mit einer faseroptischen Motoranordnung oder einem manuell rotierbaren Verbinder 34 verbunden dargestellt.
4 zeigt eine Motoranordnung und einen faseroptischen rotierbaren Verbinder gemäß der Erfindung, die in Verbindung mit optischen Kohärenztomographiekathetern und Spektroskopiekathetern des in 2 und 3 dargestellten Typs verwendet werden. Eine Motoranordnung, die einen Motor 106, ein stationäres Nasenteil 107 und einen Rotorschaft 105 umfasst, ist lösbar mit einem faseroptischen Verbinder, der eine rotierbare V-förmige Kupplung 109 und einen stationären Sterilschild 111 beinhaltet, verbunden. Die V-förmige Kupplung 109 und der Sterilschild 111 können Einweggegenstände sein.
Eine Statorfaser 101, die eine Einmodenfaser, Mehrmodenfaser oder ein optisches Faserbündel sein kann, befindet sich mit den Stator GRIN (Gradient Index of refraction-Steigungsindex der Strahlenbrechung) Stablinsen 102, die zum Beispiel als Melles Griot Produktnummer # 06-LGS-112 verfügbar sind, in Linie. Sowohl die Statorfaser 101 und Stator GRIN Stablinse 102 werden in der stationären Röhre 119 gehalten, der wiederum in einem rotierbaren Edelstahlrotorshaft 105 mittels eines Lagers oder einer Büchse 120 gehalten wird, die es dem Rotorschaft 105 ermöglicht, sich relativ zur Statorfaser 101 und der Stator GRIN Stablinse 102 mit bis zu 5000 U/min zu rotieren. Die Statorfaser 101 und die Stator GRIN Stablinse 102 werden nahe der Rotor GRIN Stablinse 104 und der rotierbaren Faser 113 mittels einer V-förmigen Rotorkupplung 109 gehalten, die im stationären Sterilschild 111 rotiert. Die V-förmige Kupplung 109 besteht aus einem biokompatiblen einspritzformbaren oder maschinell bearbeitbarem starren Material wie etwa Nylon, Polykarbonat, Plexiglass, PEBAX, Aluminium, Messing und dergleichen und der stationäre Schild 111 besteht aus biokompatiblen einspritzformbaren Elastomeren wie etwa Polyethylen, Polyolefin, oder PEBAX und ist ETO, Gamma oder EB (bevorzugt alle drei) sterilisierbar. Das Distalende des stationären Schildes wirkt als eine Verformungsentlastung für die stationäre Katheterummantelung 112. Die Katheterummantelung 112 kann aus einem günstigen biokompatiblen Material wie etwa Polypropylen, Polystyren, Polyethylen, Nylon, PEBAX oder PET bestehen. Die rotierbare Faser 113 wird zusammen mit einem rotierbaren Antriebsschaft 134 in der stationären Katheterummantelung 112 gehalten (wegen der visuellen Übersichtlichkeit werden die Distalenden der Katheterummantelung 112 und rotierbaren Antriebsschaft 134 in 4 nicht gezeigt). Der rotierbare Antriebsschaft 134 sichert die konstante Rotation an der Distalspitze der rotierbaren Faser 113.
In einer bestimmten Gestaltung sind die Statorfaser 101 und die rotierbare Faser 113 Mehrmodenfaserbündel mit einem Durchmesser von ungefähr 50 μm (0,0020 Zoll). Die Verwendung von Mehrmodenfaserbündeln stellt eine hohe Flexibilität und einen hohen Durchsatz. Die Fasern Silizium oder Plastikmethylmethacrylatfasern haben eine numerische Öffnung von ungefähr 0,2 bis 0,8. Kerngrößen optischer Einmodenfasern liegen üblicherweise im Bereich von 70 μm (0,0025 Zoll) im Durchmesser bis zu 110 μm (0,0045 Zoll) im Durchmesser, wobei der Außendurchmesser der Faser normalerweise um 125 μm (0,0050 Zoll) ist. Optische Einmodenfasern, die für gewöhnlich verwendet werden, benötigen im allgemeinen, zum Beispiel bei der Verwendung in optischer Kohärenztomographie eine genauere und präzisere Ausrichtung als optische Mehrmodenfasern.
Eine Edelstahlsicherungsfederklemme 110 hält die schwimmende V-förmige Kupplung 109 im stationären Sterilschild 111 und die gebogene reibungsarme Filzfaser oder TEFLON- oder Belleville-Dichtung 116, die zwischen den polierten Oberflächen der V-förmigen Kupplung 109 und stationärem Schild 111 liegend einen geringen Druck (durch Pfeil 117 angezeigt) ausübt, so dass die Rotor GRIN Stablinse 104 und Stator GRIN Stablinse 102 während der Rotation nahe beieinander gehalten werden. Der Druck hält außerdem während der Rotation den Rotorschaft 105 und die V-förmige Rotorkupplung 109 in Kontakt. Dieser Kontakt hält die geeignete Spalte 118 zwischen der Stator GRIN Stablinse 102 und der Rotor GRIN Stablinse 104, um Lichtverluste zu minimieren. Ein für den Index der Lichtbrechung geeignetes Gel kann in der Spalte 118 verwendet werden. Ein Lager 108 ist zwischen dem stationären, gegossenen Nasenteil 107 und der V-förmigen Rotorkupplung 109 angebracht. Das stationäre Nasenteil 107 kann aus einem starren Spritzguss-Polymer wie etwa Polykarbonat oder aus maschinell bearbeitetem Metall bestehen.
In einer Gestaltung gibt es eine Interferenzpassung zwischen dem stationärem Schild 111 und dem stationären Nasenteil 107, das den stationären Schild 111 und das stationäre Nasenteil automatisch miteinander verzahnt, wenn der stationäre Schild 111 gleitend über das stationäre Nasenteil 107 eingeführt wird. In anderen Gestaltungen beinhalten der stationäre Schild 111 und das stationäre Nasenteil 107 Verzahnungselemente, die sich miteinander verbinden, um den stationären Schild 111 und das stationäre Nasenteil 107 automatisch zu verzahnen. Zum Beispiel können ein Ballpumpenkolben 124 oder alternativ ein Federpumpenkolben zwischen dem stationären Schild 111 und dem Nasenteil 107 bereitgestellt werden. Der Ball- oder Federpumpenkolben löst ein hörbares Klickgeräusch aus, wenn der stationäre Schild 111 ordentlich mit dem Nasenteil 107 verzahnt ist.
Ein Lueradapterseitenarm 114 wird mit einer herkömmlichen Spritze genutzt, um Flüssigkeit in das zentrale Lumen der Katheterummantelung 112 um die Rotorfaser 113 oder in ein abgetrenntes, in der Katheterummantelung 112 entlang des optischen Lumen angeordnetes Lumen einzuführen. Der Lueradapterseitenarm 114 ermöglicht ein langsames Tropfen oder eine starke Spülung, um Klumpen oder andere Verunreinigungen von der Distallinse (nicht dargestellt) am Distalende der Rotorfaser 113 zu entfernen und die Reinigung der Linse zu unterstützen. Es kann ebenfalls eine optische Reinigungsflüssigkeit wie etwa eine Salzlösung in ein Gefäß oder ein gewünschtes Gebiet durch den Lueradapterseitenarm 114 injiziert werden. Alternativ kann ein Kuppelmedium oder ein Medikament durch den Lueradapterseitenarm eingeführt werden. Ein O-Ring 115 aus weichem Silikon, Gummi oder TEFLON stellt eine Dichtung zwischen der polierten Oberfläche der V-förmigen Kupplung 109 und dem stationärem Schild 111 dar, um zu verhindern, dass Flüssigkeit in den Motor 106 läuft.
In 5 erstreckt sich eine DRIN Stablinse 102 durch den Rotorschaft 105, die länger ist als die in 4 Dargestellte. Die Natur von GRIN Stablinsen 102 erlaubt einzelne Geometrien, die verschiedene gewünschte Ergebnisse ergeben. Im Falle von 5 nimmt die GRIN Linse 102 zum Beispiel aus der optischen Statorfaser 101 strömendes Licht auf, dann verformt diese das Licht in eine sinusförmige Bahn 103 durch exakt 1 und ½ Umläufe, so dass das Licht beim Verlassen des Distalendes der Linsen 102 parallel gerichtet ist. In 4 ist die Länge der GRIN Linsen 102 minimiert, wobei die GRIN Linsen 102 das Licht in eine sinusförmige Bahn 103 durch exakt ½ Umlauf verformen. Das parallel gerichtete Licht tritt in die Rotorlinse 104 ein und wird dann in der optischen Rotorfaser 113 bei minimierten Verlusten fokussiert. Durch die Positionierung der Rotor GRIN Stablinse 104 im Bereich von 0,001 bis 0,005 Zoll von der passenden Distalaußenfläche der Statorlinse 102 aus 4 oder 5 werden die Lichtverluste minimiert. Die Verwendung von GRIN Stablinsen 102 und 104 reduziert die Verwendung für ein präzises Ausrichten der optischen Fasern 101 und 113. Dies ist besonders bei Einmodenfasern wichtig. GRIN Stablinsen 102 und 104 können aus Silizium mit Fluorid durchsetzten äußeren Schichten bestehen. Die GRIN Stablinse 104 kann zusammen mit der V-förmigen Kupplung 109 und dem stationären Schild 109 zum einmaligen Gebrauch sein. Eine detaillierte Beschreibung der GRIN Stablinsen kann in US Patent Nr. 4,641,915 gefunden werden.
6 bis 8 zeigen eine bestimmte Anordnung eines Rotorschaftes 105 und eine V-förmigen Kupplung 109 (wobei die in 6 bis 8 dargestellten Elemente andere Abmessungen und Formen aufweisen als die entsprechenden Elemente aus 4 und 5). Das stabartige Werkzeug 121 wird zum Einführen der GRIN Linse 102 in die Röhre 119 verwendet, und das stabartige Werkzeug 122 wird dazu verwendet, um die GRIN 104 in die V-förmige Kupplung 109 einzuführen. Ein zum Index passendes Ultraviolett ausgehärtetes Epoxy füllt die kleine Spalte 125 zwischen den GRIN Linsen 102 und dem Abstandshalter 123 und die geringe Spalte zwischen den GRIN Linsen 104 und der V-förmigen Kupplung 109 am Ende der optischen Faser 113. Die Distalendoberfläche 127 der Röhre 119 verhält sich als Stoppen, der eine ergänzende Proximalendoberfläche der V-förmigen Kupplung 109, wie in 8 dargestellt, einkuppelt. Das stabartige Werkzeug 121 entfernt die GRIN Linsen 102 um 0,0010 Zoll von der Distalendoberfläche der Röhre 119 und das stabartige Werkzeug 122 setzt die Oberfläche der GRIN Linsen 104 bündig mit der C-Bohrung 129 der V-förmigen Kupplung 109. Wenn die V-förmige Kupplung 109 mit dem Rotorschaft 105 verbunden wird, mündet die Röhre 119 in die Aufbohrung in der V-förmigen Kupplung 109, was einen 0,0010 Zoll breiten Spalt zwischen den GRIN Linsen zurücklässt. Die männlichen und weiblichen V – Formen der V-förmigen Kupplung 109 und des Rotorschafts 105 verbinden sich mit einer kleinen Spalte von etwa 0,0030 Zoll Abstand, um ein positives Antriebssystem ohne Bindung und Überlauf bereitzustellen.
9 und 10 zeigen eine Motoranordnung und einen faseroptischen Verbinder ähnlich denen aus 4 und 5 mit der Ausnahme, dass der optische Rotorfaserkern 201 und dessen Metall- oder Plastikhülse oder Ummantelung 210 einen opti schen Führungsdraht bilden, der von einer V-förmigen Kupplung 208 gelöst werden kann, so dass ein Katheter mit einem Führungsdrahtlumen oder einer Laufschienenspitze über den optischen Führungsdraht geführt werden kann. Die Rotorzwinge 206 und die Statorzwinge 211 richten die faseroptischen Kerne 201 und 205 sowohl im Hinblick auf einen seitlichen Versatz wie auch eine Winkelausrichtung aus, wodurch die optischen Verluste an einer Endstückverbindung 203 zwischen den beiden faseroptischen Kernen minimiert werden.
Die V-förmige Kupplung 208 verbindet den optischen Führungsdraht mit dem Rotorschaft 207 auf ähnliche Weise wie zuvor in 4 und 5. Die Gestaltung aus 9 und 10 unterscheidet sich von der aus 4 und 5 wie auch immer dadurch, dass der medizinische Führungsdraht von der V-förmigen Kupplung 208 und Zwinge 206 gelöst werden kann. Das Proximalende des optischen Führungsdrahtes weist einen äußeren Durchmesser von weniger als 0,0180 Zoll auf, was im wesentlichen so groß ist wie der Rest des Führungsdrahtes.
Das Proximalende des Führungsdrahtes ist in die Rotorzwinge 206 einführbar, die wie in 11 dargestellt drei Finger 228, 230 und 232 aufweist (ein Finger 228 wird im Querschnitt in 10 dargestellt). Die Finger 228, 230 und 232 klemmen mittels eines Zwingenverschluss auf einer zentrierenden Greifröhre 217. Dieser Zwingenverschluss der Rotorzwinge 206 tritt auf, wenn die Rotorzwinge in die zentrale Bohrung 215 des Rotorschaftes 207 eingeführt wird und in das Ende der Statorzwinge 211 greift (zum Beispiel wenn der rotierbare Verbinder mit der Motoranordnung einrastet). Wenn dies geschieht, schließt der innere Kegel der V-förmigen Kupplung 208 die Rotorzwinge 206 auf der zentrierenden Greifröhre 217, die aus einem weichen, biegsamen Material wie etwa Silikon, Gummi oder PEBAX, besteht. Diese Greifkraft hält die Hülle oder Ummantelung 210 des steifen Führungsdrahtes mit dem statorfaseroptischen Kern 205 konzentrisch, wodurch die Hülle und die Ummantelung 210 helfen, die richtige Achs- und Winkelausrichtung des rotorfaseroptischen Kerns 201 und statoroptischen Kerns 205 zu halten. Die Distalendoberfläche der Statorzwinge 211 beinhaltet eine Umfangsrille 212, die in die Proximalendoberfläche der Rotorzwinge 206 eingreift, um sicherzustellen, dass die rotor- und statoroptischen Fasern in einer Seiten- und Winkelausrichtung stehen.
Ein Stützring 213 hält die Rotorzwinge 206 in der V-förmigen Kupplung 208. Eine Kompressionsfeder 209 drückt die Rotorzwinge in Richtung der Statorzwinge 211, um die beiden Zwingen einrasten zu lassen, wodurch die passende Spalte zwischen den rotor- und statoroptischen Fasern 201 und 205 gehalten wird. Wenn die V-förmige Kupplung 208 von der Motoranordnung gelöst wird, drückt die Kompressionsfeder 209 die Rotorzwinge 206 den gesamten Weg zum Stützring 213, wodurch die Rotorzwinge 206 geöffnet wird. Dies ermöglicht es dem Führungsdraht, vom Motor und der stationären optischen Faser 201 gelöst zu werden und als gewöhnlicher Führungsdraht ohne massigen Verbinder eingesetzt zu werden.
Eine Edelstahlstützfederklemme 220 hält die V-förmige Kupplung 208 im stationären Sterilschild 222. Der Sterilschild 222 gleitet entlang dem Führungsdraht, da dieser von der Rotorzwinge 206 und der V-förmigen Kupplung gelöst wurde. Ein O-Ring 224 stellt eine Dichtung zwischen der polierten Oberfläche der V-förmigen Kupplung 208 und dem stationären Schild 222 her, um Flüssigkeit daran zu hindern, in den Motor zu fließen.
12 zeigt eine abgewickelte Ansicht eines anderen rotierbaren Verbinders und eines Teilstücks einer Motoranordnung, ähnlich dem rotierbaren Verbinder und der Motoranordnung aus 9 und 10, jedoch mit geringfügig unterschiedlichen Abmessungen und Formen der Rotorzwinge 206, der V-förmigen Kupplung 208 und dem stationären Schild 222.
13 und 14A bis 14D zeigen eine Motoranordnung und einen faseroptischen Verbinder ähnlichen denen aus 9 und 10 mit der Ausnahme, dass der optische Führungsdraht eine Rotor GRIN Stablinse 218 umfasst, die einen äußeren Durchmesser von ungefähr 0,0150 Zoll aufweist. Die Rotor GRIN Stablinsen reduzieren das Bedürfnis nach hochmaschinellen Toleranzen in den Komponenten des rotierbaren Verbinders und der Motoranordnung. Die Rotor GRIN Stablinsen 218 im Führungsdraht empfangen ein parallel gerichtetes Lichtbündel 214 und fokussieren dieses in einen rotorfaseroptischen Kern 201. Diese Konfiguration erlaubt es der optischen Faser, ein parallel gerichtetes Lichtbündel 214 zu empfangen, das von irgendeiner geeigneten parallel gerichteten Lichtquelle oder anderen Mitteln zum Erzeugen eines parallel gerichteten Lichtbündels wie etwa eine Stator GRIN Stablinse, ein Laser, eine Laserdiode und dergleichen erzeugt wird. Wenn eine Stator GRIN Stablinse zur Erzeugung des parallel gerichteten Lichtbündels genutzt wird, kann die Stator GRIN Stablinse an einem Proximalende der Motoranordnung angeordnet sein, so dass die Stator GRIN Stablinse und die Rotor GRIN Stablinse 218 durch einen relativ großen Spalt voneinander getrennt werden, um den Verbindungsprozess des rotierbaren Verbinders mit der Motoranordnung zu vereinfachen. Die Stator GRIN Stablinse kann entweder auf derselben Achse angebracht werden wie die Rotor GRIN Stablinse oder sie kann auf der normalen Achse der Rotor GRIN Stablinse angebracht werden, gesetzt den Fall, dass ein Spiegel oder Bündelspalter verwendet wird, um das parallel gerichtete Bündel auf die Achse der Rotor GRIN Stablinse 218 zu lenken.
Die Rotor GRIN Stablinse 218 wird in einem Prozess auf dem Proximalende des optischen Führungsdrahtes angebracht, der die Faser zur Linsenübergangsschicht und den Durchsatz optimiert. Insbesondere wird die Rotor GRIN Stab Linse konzentrisch auf dem Rotor optischen Faser Kern 201 über eine krapfenförmige Ausrichtscheibe 219 unter Verwendung von ultraviolett gehärtetem Epoxy angebracht. Danach wird der Rotor faseroptische Kern 201 in die Führungsdrahthülle oder die Ummantelung 210 eingeführt.
In 14A ist der rotierbare Verbinder mit der Motoranordnung verbunden und die Finger der Rotorzwinge 206 sind wegen des inneren Kegels der V-förmigen Kupplung 208 auf das Zentrierende und die Greifröhre 217 geklemmt. In 14B wurde der rotierbare Verbinder von der Motoranordnung getrennt und die Finger der Rotorzwinge 206 sind offen, wodurch ermöglicht wird, den Führungsdraht aus der Rotorzwinge wie in 14C dargestellt herauszuziehen. Nachdem der Führungsdraht von der Rotorzwinge entfernt wurde, kann ein Katheter wie etwa ein Ballonkatheter 226 wie in 14D gezeigt über das Proximalende des Führungsdrahtes eingeführt werden.
15 und 16 zeigen eine alternative Gestaltung, in der die Rotoranordnung ein tragbarer Verbinder 333 mit einem manuell rotierbaren Rotorschaft 305 ist. Eine statoroptische Faser 201 wird durch einen Verformungsentspanner 330 gestützt, der auf der Proximalendkappe 335 des tragbaren Verbinders 333 angebracht ist. Die Endkappe 335 ist fest mit der Statorzwinge 319 verbunden, die die statoroptische Faser 301 (und optional eine Stator GRIN Stablinse am Distalende der Faser 301) in einer rotierbar stationären Position umfaßt. Die Endkappe 335 beinhaltet zwei Aussparungen 331 auf gegenüberliegenden Seiten der Endkappe 335, um es den Fingern zu ermöglichen, das geriffelte Teilstück 332 des Rotorschafts 305 zu erreichen. Der Rotorschaft 305 wird konzentrisch im tragbaren Verbinder 333 durch das Lager 308 gehalten. Eine sterile Barriere 311 verschließt sich automatisch mit dem tragbaren Verbinder 333 auf die Art und Weise, wie sie zuvor in Verbindung mit 4 beschrieben wurde. Die rotoroptische Faser 313 befindet sich im rotierbaren Antriebsschaft 334, der in der Ummantelung oder dem Katheter 312 liegt (aus Gründen der visuellen Übersichtlichkeit sind die Distalenden der Katheterummantelung 312 und der rotierbare Antriebsschaft 334 in 15 nicht dargestellt). Der Antriebsschaft 334 sichert die einheitliche Rotation an der Distalspitze der Rotorfaser 313. Diese handrotierte Gestaltung kann eine einzeln rotierbare GRIN Stablinse wie zuvor in Verbindung mit 13 und 14A bis 14D beschrieben beinhalten.
Zuvor wurden neue und nützliche Verbinder zum Verbinden einer rotierbaren optischen Faser mit einem Rotorschaft beschrieben, währenddessen sich die rotierbare optische Faser mit einer stationären optischen Faser in axialer Ausrichtung befindet. Die Fachleute werden erkennen, dass eine Vielzahl an Modifikationen und Abweichungen zu den hier genannten spezifischen Gestaltungen möglich sind, ohne die ursprüngliche Konzeption zu verlassen.

Claims

System, das folgendes umfasst: eine medizinische Interventionsvorrichtung (36, 38, 46), mit einer rotierbaren optischen Faser (113); und eine Anordnung mit einer stationären Lichtbündelführung (101) zur Übertragung eines Lichtbündels an die rotierbare Faser; wobei das System gekennzeichnet ist durch: die Anordnung umfaßt einen Rotor (105) und ein festes Gehäuse 111 ), zumindest einen Teil der stationären, sich im Rotor erstreckenden Führung, und durch eine mechanische Kupplungsanordnung, die einen, an das Gehäuse anfügbares, stationäres Teil, und ein rotierbares Teil (109) umfaßt, welches an einem nächstgelegenen Ende der medizinischen Interventionsvorrichtung liegt, wobei das rotierbare Teilgehäuse ein nächstgelegenes Ende der rotierbaren Faser ist und wobei das nächstgelegene Ende des rotierbaren Teils eine V – förmige Kupplungsoberfläche umfasst, die eine Distalendoberfläche des Rotors (105) komoementiert, demontierbar sowie mechanisch mit dem Rotor verbindbar ist, um es so dem rotierbaren Teil und der rotierbaren Faser zu ermöglichen sich mit dem Rotor zu rotieren; und des weiteren gekennzeichnet durch: eine Linsenanordnung (102, 104) ermöglicht eine optische Kommunikation zwischen der rotierbaren Faser und der stationären Lichtbündelführung, so dass es der Faser ermöglicht ist, in einer axialen Ausrichtung zu bleiben, und mit den stationären Lichtbündelführungen optisch gebunden zu werden, wenn die Kupplung mit der Anordnung verbunden und nachfolgend rotiert.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass des weiteren ein Antriebsmechanismus zur Rotation des Rotors vorgesehen ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stationäre Lichtbündelführung eine stationäre Faser umfasst.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenanordnung eine stationäre Stablinse umfasst, die in axialer Ausrichtung mit einem Distalende der stationären Faser vorgesehen ist.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das nächstgelegene Ende der rotierbaren Faser in axialer Ausrichtung mit einem Distalende der stationären Faser abgetrennt zu dieser angeordnet ist, wenn das stationäre Teil der Kupplung mit der die stationäre Faser umfassenden Anordnung verbunden ist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stationäre Lichtbündelführung eine offene Ausnehmung umfasst, durch die das Lichtbündel traversiert.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsenanordnung eine mit dem nächstgelegenen Ende der rotierbaren Faser in axialer Ausrichtung gelegebene, rotierbare Stablinse umfasst.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die medizinische Interventionsvorrichtung einen Darstellungskatheter oder einen Leitdraht umfasst.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die medizinische Interventionsvorrichtung einen Spektroskopiekatheter oder einen Leitdraht umfasst.