FR2745170A1 - Endoscope having a semi-rigid probe - Google Patents
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Abstract
Description
CONTEXTE DE L'INVENTION
La présente invention est relative à un dispositif d'endoscopie semi-rigide et à un endoscope permettant de mettre en oeuvre ledit dispositif.BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semi-rigid endoscopy device and to an endoscope for implementing said device.
Le domaine technique concerné par l'invention est celui des dispositifs d'endoscopie. The technical field concerned by the invention is that of endoscopy devices.
On désigne par le terme générique d'endoscopie un examen visuel réalisé à l'intérieur d'une cavité non éclairée à l'aide d'un endoscope ou d'un fibroscope. The generic term endoscopy designates a visual examination carried out inside an unlit cavity using an endoscope or a fibroscope.
FIGURE lA
On désigne par le terme générique d'endoscope une sonde rigide qui, introduite dans une cavité non éclairée, permet à un utilisateur d'observer visuellement l'intérieur de ladite cavité. Pour ce faire, un endoscope est constitué d'une structure mécanique intégrant un dispositif d'éclairage et un dispositif optique.FIGURE lA
The generic term endoscope designates a rigid probe which, introduced into an unlit cavity, allows a user to visually observe the interior of said cavity. To do this, an endoscope consists of a mechanical structure integrating a lighting device and an optical device.
La Figure IA illustre schématiquement la structure mécanique d'un endoscope, structure organisée autour d'une poignée 10 de forme cylindrique dont la partie distale est solidaire d'une sonde cylindrique rigide 11 et dont la partie proximale est équipée d'une bonnette 12. La poignée 10 étant également équipée d'une embase d'éclairage 13 disposée perpendiculairement à l'axe de ladite poignée. FIG. 1A schematically illustrates the mechanical structure of an endoscope, a structure organized around a handle 10 of cylindrical shape, the distal part of which is secured to a rigid cylindrical probe 11 and the proximal part of which is fitted with a windscreen 12. The handle 10 is also equipped with a lighting base 13 arranged perpendicular to the axis of said handle.
Le dispositif d'éclairage d'un endoscope est constitué d'un faisceau de fibres optiques souples intégré dans la structure mécanique de l'endoscope et dont la mise en oeuvre résulte des dispositions suivantes. The lighting device of an endoscope consists of a bundle of flexible optical fibers integrated into the mechanical structure of the endoscope and the implementation of which results from the following arrangements.
La partie frontale de l'extrémité distale de la sonde 11 présente une fenêtre d'illumination correspondant à l'extrémité distale du faisceau de fibres d'éclairage qui chemine à l'intérieur de la sonde 11 et de la poignée 10. L'extrémité proximale dudit faisceau aboutissant dans l'embase d'éclairage 13. The front part of the distal end of the probe 11 has an illumination window corresponding to the distal end of the bundle of lighting fibers which travels inside the probe 11 and of the handle 10. The end proximal of said beam terminating in lighting base 13.
Lesdites dispositions permettant à l'extrémité distale du faisceau de fibres d'éclairage d'illuminer la scène observée quand l'embase d'éclairage 13 est connectée à un câble d'éclairage 14 dont l'embout proximal 16 est connecté dans le générateur de lumière 15. Said arrangements allowing the distal end of the bundle of lighting fibers to illuminate the scene observed when the lighting base 13 is connected to a lighting cable 14 whose proximal endpiece 16 is connected in the light generator. light 15.
FIGURE IB
La figure IB illustre schématiquement la structure du dispositif optique intégré dans un endoscope rigide.FIGURE IB
FIG. 1B schematically illustrates the structure of the optical device integrated in a rigid endoscope.
Un tel dispositif optique est constitué d'un objectif 17 logé dans l'extrémité distale de l'endoscope, d'un système de transport 18 de l'image délivrée par l'objectif 17, ledit système de transport optique étant constitué d'une série de lentilles achromatiques, et d'un oculaire 19 logé dans la bonnette de l'endoscope et permettant de magnifier l'image délivrée par le système de transport optique 18. Such an optical device consists of an objective 17 housed in the distal end of the endoscope, of a system 18 for transporting the image delivered by the objective 17, said optical transport system consisting of a series of achromatic lenses, and of an eyepiece 19 housed in the windscreen of the endoscope and making it possible to magnify the image delivered by the optical transport system 18.
L'objectif 17 comprend au minimum une lentille dont les caractéristiques optiques sont calculées en fonction du champ de vision de l'endoscope. The objective 17 comprises at least one lens whose optical characteristics are calculated as a function of the field of vision of the endoscope.
Le système de transport d'image 18 est constitué soit de doublets achromatiques soit de lentilles longues dites "lentilles de Hopkins" dont le diamètre est lié au diamètre utile de l'endoscope. Dans le cas d'un endoscope présentant un diamètre externe égal à 6 mm, les composants optiques constituant le système de transport d'image présentent un diamètre de l'ordre de 4 mm. The image transport system 18 consists either of achromatic doublets or of long lenses called "Hopkins lenses" whose diameter is linked to the useful diameter of the endoscope. In the case of an endoscope having an external diameter equal to 6 mm, the optical components constituting the image transport system have a diameter of the order of 4 mm.
L'oculaire 19 comprend au minimum une lentille. The eyepiece 19 comprises at least one lens.
La focale de cet oculaire est calculée afin d'offrir un confort visuel optimum : dans le cas d'un système de transport d'image constitué de composants optiques de 4 mm de diamètre, ce confort visuel est assuré par un oculaire présentant une focale de l'ordre de 15 mm.The focal length of this eyepiece is calculated in order to provide optimum visual comfort: in the case of an image transport system made up of optical components 4 mm in diameter, this visual comfort is ensured by an eyepiece having a focal length of around 15 mm.
FIGURE IIA
On désigne par le terme générique de fibroscope une sonde souple qui, introduite dans une cavité non éclairée, permet à un utilisateur d'une part d'observer visuellement l'intérieur de ladite cavité et d'autre part de modifier l'orientation de l'extrémité distale de la sonde à l'intérieur de ladite cavité. Pour ce faire, un fibroscope est constitué d'une structure mécanique intégrant un dispositif cinématique, un dispositif d'éclairage et un dispositif optique.FIGURE IIA
The generic term for a fibroscope is used to designate a flexible probe which, introduced into an unlit cavity, allows a user on the one hand to visually observe the interior of said cavity and on the other hand to modify the orientation of the distal end of the probe inside said cavity. To do this, a fibroscope is made up of a mechanical structure integrating a kinematic device, a lighting device and an optical device.
La figure IIA illustre schématiquement la structure mécanique d'un fibroscope, structure organisée autour d'une poignée de commande 20 dont la partie distale est solidaire d'une sonde cylindrique souple 21 et dont la partie proximale est équipée d'une bonnette 12. La poignée 20 étant également solidaire d'un câble d'éclairage 14. FIG. 11A schematically illustrates the mechanical structure of a fibroscope, a structure organized around a control handle 20, the distal part of which is secured to a flexible cylindrical probe 21 and the proximal part of which is fitted with a windscreen 12. The handle 20 also being integral with a lighting cable 14.
Le dispositif cinématique d'un fibroscope est constitué d'un béquillage distal articulé 22 et de quatre câbles métalliques logés dans la sonde cylindrique souple 21 et reliant le béquillage distal articulé 22 aux deux volants de commande 23 et 24 équipant la poignée 20. Le volant de commande 23 agissant sur la paire de câbles actionnant l'orientation du béquillage distal 22 dans un plan tandis que le volant de commande 24 agit sur la deuxième paire de câbles permettant de modifier l'orientation du béquillage distal 22 dans un plan perpendiculaire au précédent. The kinematic device of a fibroscope consists of an articulated distal crutch 22 and four metal cables housed in the flexible cylindrical probe 21 and connecting the articulated distal crutch 22 to the two control wheels 23 and 24 fitted to the handle 20. The steering wheel control 23 acting on the pair of cables actuating the orientation of the distal crutch 22 in a plane while the control wheel 24 acts on the second pair of cables making it possible to modify the orientation of the distal crutch 22 in a plane perpendicular to the previous one .
Le dispositif d'éclairage d'un fibroscope est constitué d'un faisceau de fibres optiques souples intégré dans la structure mécanique du fibroscope et dont la mise en oeuvre résulte des dispositions suivantes. The lighting device of a fibroscope consists of a bundle of flexible optical fibers integrated into the mechanical structure of the fibroscope and whose implementation results from the following arrangements.
La partie frontale de l'extrémité distale du béquillage articulé 22 présente une fenêtre d'illumination correspondant à l'extrémité distale du faisceau de fibres d'éclairage qui chemine successivement à l'intérieur du béquillage distal 22, de la sonde 21, de la poignée de commande 20 et du câble d'éclairage 14. L'extrémité proximale dudit faisceau aboutissant dans l'embout 16 équipant l'extrémité du câble d'éclairage 14. The front part of the distal end of the articulated leg 22 has an illumination window corresponding to the distal end of the bundle of lighting fibers which successively travels inside the distal leg 22, of the probe 21, of the control handle 20 and of the lighting cable 14. The proximal end of said beam terminating in the end piece 16 equipping the end of the lighting cable 14.
Lesdites dispositions permettant à l'extrémité distale du faisceau de fibres d'éclairage d'illuminer la scène observée quand l'embout 16 est connecté dans le générateur de lumière 15. Said arrangements allowing the distal end of the bundle of lighting fibers to illuminate the scene observed when the endpiece 16 is connected in the light generator 15.
FIGURE IIB
La figure IIB illustre schématiquement la structure du dispositif optique intégré dans un fibroscope souple.FIGURE IIB
Figure IIB schematically illustrates the structure of the optical device integrated in a flexible fibroscope.
Un tel dispositif optique est constitué d'un objectif 17 logé dans l'extrémité distale du béquillage distal du fibroscope, d'un système de transport souple 25 de l'image délivrée par l'objectif 17, ledit système de transport optique étant constitué d'un faisceau de fibres optiques ordonnées, et d'un oculaire 19 logé dans la bonnette du fibroscope et permettant de magnifier l'image délivrée par le système de transport optique 25. Such an optical device consists of a lens 17 housed in the distal end of the distal end-piece of the fibroscope, of a flexible transport system 25 of the image delivered by the lens 17, said optical transport system being constituted of a bundle of ordered optical fibers, and an eyepiece 19 housed in the lens of the fibroscope and making it possible to magnify the image delivered by the optical transport system 25.
L'objectif 17, qui forme l'image de la scène observée sur la partie frontale de l'extrémité distale 26 du faisceau de fibres 25, comprend au minimum une lentille dont les caractéristiques optiques sont calculées en fonction du champ de vision du fibroscope. The objective 17, which forms the image of the scene observed on the front part of the distal end 26 of the fiber bundle 25, comprises at least one lens whose optical characteristics are calculated as a function of the field of vision of the fibroscope.
Le système de transport 25 de l'image délivrée par l'objectif 17 est constitué d'un faisceau de fibres optiques ordonnées dont les caractéristiques sont liées au diamètre utile du fibroscope. Dans le cas d'un fibroscope dont le béquillage distal présente un diamètre externe égal à 6 mm, les extrémités 26 et 27 du faisceau de fibres optiques ordonnées présentent un diamètre mécanique externe de l'ordre de 1.8 mm et un diamètre utile de fibres de l'ordre de 1.4 mm. Suivant la qualité du faisceau utilisé, qualité liée au diamètre unitaire des fibres optiques, un tel faisceau peut regrouper de 10 000 (diamètre unitaire égal à 14 microns) à 40 000 (diamètre unitaire égal à 7 microns) fibres unitaires. Les faisceaux utilisés dans les fibroscopes sont constitués de fibres optiques en verre caractérisées par un coefficient NA (Ouverture
Numérique) égal à 0.42 et correspondant à un angle d'ouverture de 500.The system 25 for transporting the image delivered by the objective 17 consists of a bundle of ordered optical fibers whose characteristics are linked to the useful diameter of the fibroscope. In the case of a fibroscope whose distal crutch has an external diameter equal to 6 mm, the ends 26 and 27 of the bundle of ordered optical fibers have an external mechanical diameter of the order of 1.8 mm and a useful diameter of fibers around 1.4 mm. Depending on the quality of the bundle used, quality linked to the unit diameter of the optical fibers, such a bundle can group from 10,000 (unit diameter equal to 14 microns) to 40,000 (unit diameter equal to 7 microns) unit fibers. The beams used in the fibroscopes consist of glass optical fibers characterized by a coefficient NA (Aperture
Numeric) equal to 0.42 and corresponding to an opening angle of 500.
L'oculaire 19, qui comprend au minimum une lentille, a pour rôle de magnifier l'image formée sur la partie frontale de l'extrémité proximale 27 du faisceau de fibres 25. La focale de cet oculaire est calculée pour offrir un confort visuel optimum : dans le cas d'un transport d'image constitué d'un faisceau de fibres optiques dont le diamètre utile présente un diamètre de l'ordre de 1.4 mm, ce confort visuel sera assuré par un oculaire présentant une focale de l'ordre de 10 mm. The eyepiece 19, which comprises at least one lens, has the role of magnifying the image formed on the front part of the proximal end 27 of the fiber bundle 25. The focal length of this eyepiece is calculated to provide optimum visual comfort. : in the case of an image transport consisting of a bundle of optical fibers whose useful diameter has a diameter of the order of 1.4 mm, this visual comfort will be ensured by an eyepiece having a focal length of the order of 10 mm.
La présente invention concerne la réalisation d'un endoscope semi-rigide polyvalent et de conception économique. The present invention relates to the production of a versatile semi-rigid endoscope of economical design.
Le prix de revient d'un endoscope, ou d'un fibroscope, étant essentiellement lié au coût intrinsèque de son système optique de transport d'image (nombre élevé de doublets achromatiques dans le cas d'un endoscope rigide, faisceau de fibres de verre ordonnées dans le cas d'un fibroscope), la démarche économique consiste à mettre en oeuvre un système optique de transport d'image moins onéreux que les systèmes traditionnels évoqués ci-dessus. The cost price of an endoscope, or a fibroscope, being essentially linked to the intrinsic cost of its optical image transport system (high number of achromatic doublets in the case of a rigid endoscope, bundle of glass fibers ordered in the case of a fibroscope), the economic approach consists in implementing an optical image transport system that is less expensive than the traditional systems mentioned above.
I1 s'avère que les faisceaux de fibres quartz ordonnées constituent la solution la moins coûteuse en la matière, et ce, malheureusement, au prix des inconvénients suivants Le très faible diamètre utile des faisceaux de fibres quartz ordonnées impose la mise en oeuvre d'oculaires de courte focale qui s'avèrent peu compatibles avec les caractéristiques d'ouverture desdits faisceaux. I1 turns out that the ordered quartz fiber bundles constitute the least expensive solution in the matter, and this, unfortunately, at the price of the following drawbacks The very small useful diameter of the ordered quartz fiber bundles requires the use of eyepieces short focal lengths which prove to be hardly compatible with the opening characteristics of said beams.
La rigidité intrinsèque des faisceaux de fibres quartz ordonnées interdit l'utilisation desdits faisceaux dans le cadre de fibroscopes équipés d'un dispositif de béquillage distal à faible rayon de courbure et limite dans la pratique l'utilisation desdits faisceaux à la réalisation d'endoscopes rigides ou semi-rigides. The intrinsic rigidity of the ordered quartz fiber bundles prohibits the use of said bundles in the context of fibroscopes equipped with a distal bending device with small radius of curvature and limits in practice the use of said beams to the production of rigid endoscopes. or semi-rigid.
La présente invention s'est donnée pour premier but d'associer à un faisceau de fibres quartz ordonnées un dispositif optique permettant d'augmenter l'angle d'ouverture dudit faisceau et donc de mettre en oeuvre un oculaire présentant une focale adaptée au diamètre utile dudit faisceau. The present invention has given itself for first purpose to associate with a bundle of ordered quartz fibers an optical device making it possible to increase the opening angle of said bundle and therefore to implement an eyepiece having a focal length adapted to the useful diameter of said beam.
La présente invention s'est donné pour deuxième but de définir un tube cylindrique composite servant de gainage et présentant un rayon de courbure adapté aux caractéristiques mécaniques d'un faisceau de fibres quartz ordonnées et permettant donc de réaliser un endoscope semi-rigide utilisant ledit faisceau comme transport optique d'image. A second object of the present invention is to define a composite cylindrical tube serving as sheathing and having a radius of curvature adapted to the mechanical characteristics of a bundle of ordered quartz fibers and therefore making it possible to produce a semi-rigid endoscope using said bundle as optical image transport.
DESCRIPTION SOMMAIRE DE L'INVENTION
La présente invention a pour objet la réalisation d'un endoscope semi-rigide résultant de la mise en oeuvre des dispositions suivantes
I/ La structure mécanique dudit endoscope semi-rigide regroupe les dispositifs IA, IB et IC décrits ci-après.SUMMARY DESCRIPTION OF THE INVENTION
The subject of the present invention is the production of a semi-rigid endoscope resulting from the implementation of the following arrangements
I / The mechanical structure of said semi-rigid endoscope includes the devices IA, IB and IC described below.
IA/ Une poignée comportant un orifice cylindrique axial dont la partie proximale est équipée d'une bonnette et dont la partie distale est solidaire d' une sonde cylindrique semi-rigide. La poignée étant également équipée d'une embase d'éclairage disposée perpendiculairement à l'axe de ladite poignée.IA / A handle comprising an axial cylindrical orifice, the proximal part of which is fitted with a windscreen and the distal part of which is integral with a semi-rigid cylindrical probe. The handle is also equipped with a lighting base arranged perpendicular to the axis of said handle.
IB/ Une sonde cylindrique semi-rigide dont l'âme est constituée d'un feuillard cylindrique en aluminium, ledit feuillard étant extérieurement protégé par un gainage extrudé en polyéthylène.IB / A semi-rigid cylindrical probe whose core consists of a cylindrical aluminum strip, said strip being externally protected by an extruded polyethylene sheathing.
IC/ Un embout métallique distal solidaire de l'extrémité distale de la sonde cylindrique semirigide, ledit embout étant constitué d'un tube métallique cylindrique à l'intérieur duquel est collée une pièce de guidage cylindrique. Ladite pièce de guidage présentant un canal axial ainsi que trois rainures longitudinales externes décalées de 1200.IC / A distal metal end-piece secured to the distal end of the semi-rigid cylindrical probe, said end-piece being made up of a cylindrical metal tube inside which a cylindrical guide piece is stuck. Said guide piece having an axial channel and three external longitudinal grooves offset by 1200.
II/ La structure optique dudit endoscope semi-rigide regroupe les dispositifs IIA, IIB, IIC et IID décrits ci-après. II / The optical structure of said semi-rigid endoscope groups the devices IIA, IIB, IIC and IID described below.
IIA/ Un objectif distal logé dans le canal axial de la pièce de guidage de l'embout distal. IIA / A distal objective housed in the axial channel of the guide piece of the distal tip.
IIB/ Un faisceau de fibres quartz ordonnées logé dans la sonde semi-rigide. L'extrémité distale dudit faisceau étant logée dans le canal axial de la pièce de guidage de l'embout distal et collée sur la face proximale de l'objectif distal. L'extrémité proximale dudit faisceau étant logée à l'intérieur de la poignée de l'endoscope.IIB / A bundle of ordered quartz fibers housed in the semi-rigid probe. The distal end of said bundle being housed in the axial channel of the guide piece of the distal tip and glued to the proximal face of the distal objective. The proximal end of said beam being housed inside the handle of the endoscope.
IIC/ Une lentille plan concave dont la face plane est collée sur l'extrémité proximale du faisceau de fibres quartz ordonnée. IIC / A concave planar lens whose planar face is glued to the proximal end of the ordered quartz fiber bundle.
IID/ Un oculaire logé dans la bonnette solidaire de l'extrémité proximale de la poignée de l'endoscope.IID / An eyepiece housed in the lens attached to the proximal end of the endoscope handle.
III/ La structure d'éclairage dudit endoscope semirigide étant constituée d'un faisceau de fibres d'éclairage logé dans la sonde semi-rigide. L'extrémité proximale dudit faisceau de fibres d'éclairage étant logée puis collée dans l'embase d'éclairage qui équipe la poignée de l'endoscope semi-rigide. L'extrémité distale dudit faisceau de fibres d'éclairage étant agencée en trois sous-faisceaux de sections identiques. III / The lighting structure of said semi-rigid endoscope consisting of a bundle of lighting fibers housed in the semi-rigid probe. The proximal end of said bundle of lighting fibers being housed and then glued into the lighting base which equips the handle of the semi-rigid endoscope. The distal end of said bundle of lighting fibers being arranged in three sub-beams of identical sections.
Lesdits sous-faisceaux étant respectivement logés puis collés dans les trois canaux longitudinaux correspondant aux trois fentes longitudinales de la pièce de guidage de l'embout distal. Said sub-beams being respectively housed and then glued into the three longitudinal channels corresponding to the three longitudinal slots of the guide piece of the distal endpiece.
PRESENTATION SOMMAIRE DES FIGURES ILLUSTRANT
L' INVENTION
La figure IA concerne l'architecture générale d'un système d'endoscopie comprenant un endoscope rigide, un câble d'éclairage et un générateur de lumière. La figure IB concerne la description du système optique intégré dans un endoscope rigide.SUMMARY PRESENTATION OF THE FIGURES ILLUSTRATING
THE INVENTION
FIG. 1A relates to the general architecture of an endoscopy system comprising a rigid endoscope, a lighting cable and a light generator. Figure IB concerns the description of the optical system integrated in a rigid endoscope.
La figure IIA concerne l'architecture d'un système de fibroscopie comprenant un générateur de lumière et un fibroscope équipé d'un câble d'éclairage attenant et d'une extrémité distale béquillable. La -figure IIB concerne la description du système optique intégré dans un fibroscope. FIG. IIA relates to the architecture of a fibroscopy system comprising a light generator and a fibroscope equipped with an adjoining lighting cable and with a bendable distal end. -Figure IIB concerns the description of the optical system integrated in a fibroscope.
La figure IIIA concerne la description d'un système optique intégrable dans un endoscope semi-rigide. La figure IIIB concerne l'architecture mécanique d'un endoscope semi-rigide. Figure IIIA concerns the description of an optical system that can be integrated into a semi-rigid endoscope. Figure IIIB concerns the mechanical architecture of a semi-rigid endoscope.
La figure IVA concerne la description d'un feuillard d'aluminium constituant l'âme d'une sonde semi-rigide. Figure IVA concerns the description of an aluminum strip constituting the core of a semi-rigid probe.
La figure IVB illustre la structure composite d'une sonde semi-rigide. La figure IVC illustre l'assemblage d'un embout distal sur l'extrémité distale d'une sonde semi-rigide. La figure IVD illustre l'assemblage de la pièce interne et de la pièce externe constituant l'embout distal. La figure IVE illustre la structure de la face avant de l'embout distal après assemblage. Figure IVB illustrates the composite structure of a semi-rigid probe. Figure IVC illustrates the assembly of a distal tip on the distal end of a semi-rigid probe. Figure IVD illustrates the assembly of the internal part and the external part constituting the distal tip. Figure IVE illustrates the structure of the front of the distal tip after assembly.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
FIGURE IIIA
La figure IIIA illustre schématiquement la structure du dispositif optique faisant l'objet de la présente invention. Ledit dispositif optique pouvant être intégré dans un endoscope rigide, dans un endoscope souple ou dans un endoscope semi-rigide.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIGURE IIIA
Figure IIIA schematically illustrates the structure of the optical device forming the subject of the present invention. Said optical device which can be integrated into a rigid endoscope, into a flexible endoscope or into a semi-rigid endoscope.
Ledit dispositif optique est constitué d'un objectif distal 31, d'un système 30 de transport optique de l'image délivrée par l'objectif distal 31 (ledit système de transport optique étant constitué d'un faisceau semi-rigide de fibres quartz ordonnées), d'une lentille 32 associée à l'extrémité proximale du faisceau 30, et d'un oculaire 33 permettant de magnifier l'image délivrée par le faisceau 30 et corrigée par la lentille 32. Said optical device consists of a distal objective 31, of a system 30 for optical transport of the image delivered by the distal objective 31 (said optical transport system consisting of a semi-rigid bundle of ordered quartz fibers ), a lens 32 associated with the proximal end of the beam 30, and an eyepiece 33 making it possible to magnify the image delivered by the beam 30 and corrected by the lens 32.
Les paramètres détaillés ci-après à titre d'exemples correspondent aux caractéristiques d'un modèle de faisceau de fibres quartz ordonnées couramment utilisé en endoscopie
Diamètre externe 0.6 mm
Diamètre utile 0.5 mm
Nombre de fibres unitaires 10000
Diamètre des fibres unitaires 4 Microns
N A (Ouverture Numérique) 0.35
Angle d'ouverture des fibres 400
Rayon de courbure 30 mm
La fonction de l'objectif 31 consiste à former l'image de la scène observée sur la partie frontale de l'extrémité distale du faisceau 30. Ledit objectif étant constitué d'un composant optique à gradient d'indice directement collé sur ladite partie frontale.The parameters detailed below by way of example correspond to the characteristics of a model of ordered quartz fiber bundle commonly used in endoscopy.
External diameter 0.6 mm
Useful diameter 0.5 mm
Number of unit fibers 10,000
Diameter of unit fibers 4 Microns
NA (Digital Aperture) 0.35
Fiber opening angle 400
Bending radius 30 mm
The function of the objective 31 consists in forming the image of the scene observed on the front part of the distal end of the beam 30. Said objective consisting of an optical component with an index gradient directly bonded to said front part .
Dans le cas du faisceau de fibres quartz ordonnées évoqué ci-dessus à titre d'exemple, l'assemblage mécanique de l'extrémité distale du système optique résulte des dispositions suivantes. L'extrémité distale du faisceau 30 est débarrassée de son gainage externe 36. La partie frontale de l'extrémité distale dudit faisceau est ensuite convenablement polie. L'objectif 31 est alors collé sur la partie frontale de l'extrémité distale du faisceau 30, ledit objectif présentant un diamètre identique au diamètre dudit faisceau, soit 0.5 mm. Un tube métallique 34 présentant un diamètre externe légèrement inférieur à 1.0 mm et un diamètre interne légèrement supérieur à 0.5 mm est alors collé autour de l'objectif 31 et de l'extrémité distale du faisceau 30 afin de renforcer mécaniquement l'extrémité distale du système optique.L'extrémité distale du tube 34 étant légèrement rabattue de façon à constituer un sertissage. In the case of the bundle of ordered quartz fibers mentioned above by way of example, the mechanical assembly of the distal end of the optical system results from the following arrangements. The distal end of the bundle 30 is stripped of its external sheath 36. The front part of the distal end of said bundle is then suitably polished. The objective 31 is then glued to the front part of the distal end of the beam 30, said objective having a diameter identical to the diameter of said beam, ie 0.5 mm. A metal tube 34 having an external diameter slightly less than 1.0 mm and an internal diameter slightly greater than 0.5 mm is then bonded around the objective 31 and the distal end of the beam 30 in order to mechanically reinforce the distal end of the system. The distal end of the tube 34 being slightly folded down so as to constitute a crimp.
Le diamètre utile du faisceau 30 de fibres quartz ordonnées conditionne la puissance, et donc la focale, de l'oculaire permettant d'obtenir un confort visuel satisfaisant. Dans le cas d'un faisceau de fibres quartz présentant un diamètre utile de 0.5 mm, la puissance d'un tel oculaire devrait correspondre à une focale de 5 mm, focale qui s'avère incompatible avec l'angle d'ouverture des fibres quartz constituant le faisceau 30. The useful diameter of the bundle 30 of ordered quartz fibers conditions the power, and therefore the focal length, of the eyepiece, making it possible to obtain satisfactory visual comfort. In the case of a bundle of quartz fibers having a useful diameter of 0.5 mm, the power of such an eyepiece should correspond to a focal length of 5 mm, a focal length which proves to be incompatible with the opening angle of the quartz fibers constituting the bundle 30.
La présente invention consiste à remédier à cet inconvénient en augmentant l'angle d'ouverture de l'extrémité proximale du faisceau 30 de fibres quartz, le procédé utilisé à cette fin consistant à associer une lentille plan concave 32 à la partie frontale de l'extrémité distale dudit faisceau. The present invention consists in remedying this drawback by increasing the opening angle of the proximal end of the bundle 30 of quartz fibers, the method used for this purpose consisting in associating a concave plane lens 32 with the front part of the distal end of said bundle.
Dans le cas du faisceau de fibres quartz ordonnées évoqué ci-dessus à titre d'exemple, on constate qu'en collant sur la partie frontale de l'extrémité proximale dudit faisceau la face plane d'une lentille plan concave 32 présentant une concavité correspondant à un rayon de 2.0 mm, on fait passer l'angle d'ouverture du système de transport optique de l'image de 400 (angle d'ouverture spécifique du faisceau de fibres quartz) à 500 (angle d'ouverture du faisceau de fibres quartz équipé de la lentille plan concave), l'angle d'ouverture ainsi obtenu s'avérant compatible avec l'utilisation d'un oculaire 33 de 5 mm de focale. In the case of the bundle of ordered quartz fibers mentioned above by way of example, it can be seen that by bonding to the front part of the proximal end of said bundle the planar face of a concave planar lens 32 having a corresponding concavity to a radius of 2.0 mm, the opening angle of the optical image transport system is changed from 400 (specific opening angle of the quartz fiber bundle) to 500 (opening angle of the fiber bundle quartz fitted with the concave plane lens), the aperture angle thus obtained being compatible with the use of an eyepiece 33 with a focal length of 5 mm.
Dans le cas du faisceau de fibres quartz ordonnées évoqué ci-dessus à titre d'exemple, l'assemblage mécanique de l'extrémité proximale du système optique résulte des dispositions suivantes. L'extrémité proximale du faisceau 30 est débarrassée de son gainage externe 36. La partie frontale de l'extrémité proximale dudit faisceau est ensuite convenablement polie. La face plane de la lentille plan concave 32 est alors collée sur la partie frontale de l'extrémité proximale du faisceau 30, ladite lentille présentant un diamètre identique au diamètre dudit faisceau, soit 0.5 mm. Un tube métallique 35 présentant un diamètre interne légèrement supérieur à 0.5 mm est alors collé autour de la lentille 32 et de l'extrémité proximale du faisceau 30 afin de renforcer mécaniquement l'extrémité proximale du système de transport optique de l'image. In the case of the bundle of ordered quartz fibers mentioned above by way of example, the mechanical assembly of the proximal end of the optical system results from the following arrangements. The proximal end of the bundle 30 is stripped of its external sheath 36. The front part of the proximal end of said bundle is then suitably polished. The planar face of the concave planar lens 32 is then bonded to the front part of the proximal end of the beam 30, said lens having a diameter identical to the diameter of said beam, ie 0.5 mm. A metal tube 35 having an internal diameter slightly greater than 0.5 mm is then bonded around the lens 32 and the proximal end of the beam 30 in order to mechanically reinforce the proximal end of the optical image transport system.
L'extrémité proximale du tube 35 étant légèrement rabattue de façon à constituer un sertissage.The proximal end of the tube 35 being slightly folded back so as to constitute a crimp.
Le dispositif endoscopique résultant de l'association d'un faisceau de fibres d'éclairage et du dispositif optique décrit ci-dessus à titre d'exemple peut aussi bien être intégré dans une sonde endoscopique rigide constituée d'un tube en acier inox présentant un diamètre externe de 2 mm, que dans une sonde endoscopique semi-souple constituée d'une gaine en polyamide extrudée présentant également un diamètre externe égal à 2 mm. The endoscopic device resulting from the association of a bundle of lighting fibers and the optical device described above by way of example can equally well be integrated into a rigid endoscopic probe constituted by a stainless steel tube having a external diameter of 2 mm, only in a semi-flexible endoscopic probe consisting of an extruded polyamide sheath also having an external diameter equal to 2 mm.
FIGURE IIIB
La figure IIIB illustre schématiquement la structure mécanique d'un endoscope semi-rigide intégrant un dispositif d'éclairage et un dispositif optique analogue à celui décrit dans l'exposé relatif à la figure IIIA.FIGURE IIIB
FIG. IIIB schematically illustrates the mechanical structure of a semi-rigid endoscope integrating a lighting device and an optical device similar to that described in the description relating to FIG. IIIA.
Ladite structure mécanique est organisée autour d'une poignée 10 de forme cylindrique dont la partie distale est solidaire d'une sonde cylindrique semi-rigide 37 et dont la partie proximale est équipée d'une bonnette 12. Said mechanical structure is organized around a handle 10 of cylindrical shape, the distal part of which is integral with a semi-rigid cylindrical probe 37 and the proximal part of which is fitted with a windscreen 12.
La poignée 10 étant également equipée d'une embase d'éclairage 13 disposée perpendiculairement à l'axe de ladite poignée.The handle 10 is also equipped with a lighting base 13 arranged perpendicular to the axis of said handle.
La structure composite de la sonde semi-rigide 37 sera explicitée dans la description relative aux figures IVA et IVB. L'extrémité distale de la sonde semi-rigide 37 étant par ailleurs équipée d'un embout métallique cylindrique 38 dont la structure mécanique sera explicitée dans les exposés relatifs aux figures îvc, IVD et IVE. The composite structure of the semi-rigid probe 37 will be explained in the description relating to Figures IVA and IVB. The distal end of the semi-rigid probe 37 is moreover equipped with a cylindrical metal tip 38 whose mechanical structure will be explained in the presentations relating to FIGS. IVC, IVD and IVE.
Le dispositif d'éclairage de l'endoscope semi-rigide est constitué d'un faisceau de fibres optiques souples intégré dans la structure mécanique de l'endoscope et dont la mise en oeuvre résulte des dispositions suivantes. La partie frontale de l'extrémité distale de l'embout 38 présente trois fenêtres d'illumination correspondant à l'extrémité distale (préalablement divisée en trois sous-faisceaux identiques) du faisceau de fibres d'éclairage qui chemine à l'intérieur de la sonde semi-rigide 37 et de la pièce 10. L'extrémité proximale dudit faisceau de fibres d'éclairage aboutissant dans l'embase d'éclairage 13.Lesdites dispositions permettant aux extrémités distales des trois sous-faisceaux de fibres d'éclairage d'illuminer la scène observée quand l'embase d'éclairage 13 est connectée à un câble d'éclairage dont l'extrémité proximale est connectée dans un générateur de lumière. The lighting device of the semi-rigid endoscope consists of a bundle of flexible optical fibers integrated into the mechanical structure of the endoscope and the implementation of which results from the following arrangements. The front part of the distal end of the end piece 38 has three illumination windows corresponding to the distal end (previously divided into three identical sub-beams) of the bundle of lighting fibers which travels inside the semi-rigid probe 37 and of part 10. The proximal end of said bundle of lighting fibers terminating in the lighting base 13. Said arrangements allow the distal ends of the three sub-bundles of lighting fibers to illuminate the scene observed when the lighting base 13 is connected to a lighting cable whose proximal end is connected to a light generator.
L'intégration, dans l'endoscope semi-rigide, du dispositif optique décrit dans le texte relatif à la figure IIIA résulte quant à lui des dispositions suivantes. Le tube métallique 34 servant de protection à l'extrémité distale du dispositif optique est collé dans un orifice axial prévu à cet effet et ménagé dans l'embout distal 38. Le faisceau de fibres quartz ordonnées 30 chemine à l'intérieur de la sonde semirigide 37 et de la poignée 10 de telle façon que le tube métallique 35 servant de protection à l'extrémité proximale du dispositif optique soit collé dans un orifice axial prévu à cet effet et ménagé dans l'extrémité proximale de la poignée 10. L'oculaire 33 étant par ailleurs logé dans la bonnette 12 solidaire de l'extrémité proximale de la poignée 10. The integration, in the semi-rigid endoscope, of the optical device described in the text relating to FIG. IIIA results in turn from the following arrangements. The metal tube 34 serving as protection at the distal end of the optical device is glued in an axial orifice provided for this purpose and formed in the distal end piece 38. The bundle of ordered quartz fibers 30 travels inside the semi-rigid probe. 37 and of the handle 10 so that the metal tube 35 serving as protection at the proximal end of the optical device is glued into an axial hole provided for this purpose and formed in the proximal end of the handle 10. The eyepiece 33 being moreover housed in the windshield 12 integral with the proximal end of the handle 10.
FIGURE IVA
La figure IVA illustre schématiquement la structure du tube métallique 39 constituant l'âme de la sonde semi-rigide 37, ledit tube métallique étant réalisé en roulant une feuille d'aluminium de façon à former un feuillard cylindrique dont les extrémités sont superposées.FIGURE IVA
FIG. IVA schematically illustrates the structure of the metal tube 39 constituting the core of the semi-rigid probe 37, said metal tube being produced by rolling an aluminum sheet so as to form a cylindrical strip whose ends are superimposed.
Les caractéristiques détaillées ci-après à titre d'exemple concernent la réalisation d'un feuillard cylindrique destiné à être intégré dans une sonde semirigide composite présentant un diamètre externe égal à 6.0 mm et un diamètre interne égal à 4.0 mm, sonde semi-rigide dont la structure composite sera explicitée dans l'exposé relatif à la figure IVB. The characteristics detailed below by way of example relate to the production of a cylindrical strip intended to be integrated into a composite semi-rigid probe having an external diameter equal to 6.0 mm and an internal diameter equal to 4.0 mm, a semi-rigid probe including the composite structure will be explained in the description relating to FIG. IVB.
Ledit feuillard étant en l'occurence fabriqué à partir d'une feuille d'aluminium présentant une épaisseur de 0.3 mm, une largeur égale à 20 mm et une longueur correspondant à la longueur de la sonde endoscopique que l'on souhaite réaliser. Ladite tôle étant enroulée dans le sens longitudinal autour d'un mandrin cylindrique présentant un diamètre de 4 mm de façon à constituer un feuillard cylindrique présentant un diamètre externe égal à 4.6 mm et un diamètre interne égal à 4.0 mm, les extrémités dudit feuillard étant superposées avec un chevauchement d'environ 3 mm. Said strip being in this case made from an aluminum foil having a thickness of 0.3 mm, a width equal to 20 mm and a length corresponding to the length of the endoscopic probe which it is desired to produce. Said sheet being wound in the longitudinal direction around a cylindrical mandrel having a diameter of 4 mm so as to constitute a cylindrical strip having an external diameter equal to 4.6 mm and an internal diameter equal to 4.0 mm, the ends of said strip being superimposed with an overlap of about 3 mm.
Le feuillard ainsi réalisé acceptant d'être déformé sans détérioration suivant un rayon de courbure minimum égal à 35 mm. The strip thus produced accepts to be deformed without deterioration along a minimum radius of curvature equal to 35 mm.
FIGURE IVB
La figure IVB illustre schématiquement la structure composite de la sonde semi-rigide 37, structure résultant de l'extrusion d'une gaine protectrice 40 en polyéthylène, ou toute autre matière plastique, sur le feuillard d'aluminium décrit précédemment.FIGURE IVB
Figure IVB schematically illustrates the composite structure of the semi-rigid probe 37, structure resulting from the extrusion of a protective sheath 40 of polyethylene, or any other plastic material, on the aluminum strip described above.
Dans le cadre des caractéristiques citées à titre d'exemple, la couche de polyéthylène 40 recouvrant le feuillard d'aluminium 39 présente une épaisseur de 0.7 mm. In the context of the characteristics cited by way of example, the polyethylene layer 40 covering the aluminum strip 39 has a thickness of 0.7 mm.
Les dispositions décrites précédemment à titre d'exemple ont donc permis de réaliser un tube cylindrique semi-rigide 37 servant de gainage et dont le canal interne 41 présente un diamètre de 4 mm, dont le diamètre externe est égal à 6 mm, et susceptible de subir des déformations correspondant à un rayon de courbure minimum de 35 mm. The arrangements described above by way of example have therefore made it possible to produce a semi-rigid cylindrical tube 37 serving as cladding and whose internal channel 41 has a diameter of 4 mm, whose external diameter is equal to 6 mm, and capable of undergo deformations corresponding to a minimum radius of curvature of 35 mm.
FIGURE IVC
La figure IVC illustre schématiquement la structure de l'embout distal 38 solidaire de l'extrémité distale de la sonde semi-rigide 37.FIGURE IVC
FIG. IVC schematically illustrates the structure of the distal tip 38 secured to the distal end of the semi-rigid probe 37.
Ledit embout distal est une pièce de révolution, réalisée par exemple en acier inox, dont la partie distale 42 présente un diamètre externe identique au diamètre externe de la sonde 37 et dont la partie proximale 43 présente un diamètre externe légèrement inférieur au diamètre du canal interne 41 ménagé dans la sonde semi-rigide 37. Ledit embout distal comportant un canal cylindrique interne 44 destiné à recevoir la partie distale du dispositif optique de l'endoscope semi-rigide ainsi que la partie distale du dispositif d'éclairage dudit endoscope. Ledit embout distal étant destiné à être solidarisé à la sonde semi-rigide 37 par collage du cylindre 43 à l'intérieur du canal interne 41 de ladite sonde. Said distal tip is a part of revolution, made for example of stainless steel, the distal part 42 of which has an external diameter identical to the external diameter of the probe 37 and the proximal part 43 of which has an external diameter slightly less than the diameter of the internal channel 41 formed in the semi-rigid probe 37. Said distal tip comprising an internal cylindrical channel 44 intended to receive the distal part of the optical device of the semi-rigid endoscope as well as the distal part of the lighting device of said endoscope. Said distal tip being intended to be secured to the semi-rigid probe 37 by bonding the cylinder 43 inside the internal channel 41 of said probe.
Dans le cadre des caractéristiques citées à titre d'exemple, l'embout distal 37 présente les cotes mécaniques décrites ci-après. La partie distale 42 dudit embout présente une longueur de 4 mm et un diamètre externe de 6 mm. La partie proximale 43 du dudit embout présente une longueur de 7 mm et une diamètre externe légèrement inférieur à 4 mm. Le canal interne 44 dudit embout présente un diamètre de 3.2 mm. In the context of the characteristics cited by way of example, the distal end piece 37 has the mechanical dimensions described below. The distal part 42 of said tip has a length of 4 mm and an external diameter of 6 mm. The proximal part 43 of said tip has a length of 7 mm and an external diameter slightly less than 4 mm. The internal channel 44 of said tip has a diameter of 3.2 mm.
FIGURE IVD
La figure IVD illustre schématiquement le dispositif mécanique permettant d'intégrer à l'intérieur de l'embout distal 38 les extrémités distales du dispositif optique et du dispositif d'éclairage d'un endoscope semi-rigide, la mise en oeuvre dudit dispositif mécanique résultant de l'introduction puis du collage de la pièce de guidage 45 à l'intérieur de l'orifice axial 44 de l'embout distal 38.FIGURE IVD
FIG. IVD schematically illustrates the mechanical device allowing the distal ends of the optical device and of the lighting device of a semi-rigid endoscope to be integrated inside the distal tip 38, the implementation of said mechanical device resulting introduction and then bonding of the guide piece 45 inside the axial orifice 44 of the distal end piece 38.
La pièce de guidage 45 résulte de l'usinage d'un tube métallique présentant un diamètre externe légèrement inférieur au diamètre de l'orifice axial 44 ménagé dans l'embout distal 38 et un diamètre interne légèrement supérieur au diamètre du tube métallique 34 servant à protéger l'extrémité distale du dispositif optique intégré dans l'endoscope. L'usinage de la pièce de guidage 45 résultant de trois opérations de fraisage longitudinal réalisées à l'aide de fraises munies d'une extrémité sphérique, ledit usinage permettant d'obtenir in fine la pièce de guidage 45 dont le profil présente trois branches 46, 47 et 48 décalées de 1200. The guide piece 45 results from the machining of a metal tube having an external diameter slightly less than the diameter of the axial orifice 44 formed in the distal end piece 38 and an internal diameter slightly greater than the diameter of the metal tube 34 used to protect the distal end of the optical device integrated in the endoscope. The machining of the guide piece 45 resulting from three longitudinal milling operations carried out using milling cutters provided with a spherical end, said machining making it possible to ultimately obtain the guide piece 45 whose profile has three branches 46 , 47 and 48 offset by 1200.
Dans le cadre des caractéristiques précédemment décrites à titre d'exemple, la pièce de guidage 45 présente une longueur de 11 mm, est inscrite dans un diamètre externe légèrement inférieur à 3.2 mm et possède un orifice axial interne d'un diamètre légèrement supérieur à 1.0 mm. Les trois rainures longitudinales fraisées sur la pièce de guidage 45 présentant par ailleurs un profil circulaire correspondant à un rayon de 4 mm. In the context of the characteristics described above by way of example, the guide piece 45 has a length of 11 mm, is inscribed in an external diameter slightly less than 3.2 mm and has an internal axial orifice with a diameter slightly greater than 1.0 mm. The three longitudinal grooves milled on the guide piece 45 also having a circular profile corresponding to a radius of 4 mm.
FIGURE IVE
La figure IVE illustre schématiquement la structure de la partie frontale de l'extrémité distale d'un endoscope semi-rigide, extrémité distale résultant de l'assemblage de l'embout distal 38 et de la pièce de guidage 45 préalablement positionnée puis collée à l'intérieur dudit embout distal.FIGURE IVE
Figure IVE schematically illustrates the structure of the front part of the distal end of a semi-rigid endoscope, distal end resulting from the assembly of the distal tip 38 and the guide piece 45 previously positioned and then glued to the inside said distal tip.
Ladite partie frontale présentant dans ces conditions trois orifices 55, 56 et 57 de forme elliptique servant de fenêtres d'illumination. L'extrémité distale du faisceau de fibres d'éclairage intégré dans l'endoscope étant divisée en trois sous-faisceaux identiques, lesdits sous-faisceaux étant introduits puis collés dans les trois canaux longitudinaux à section elliptique ménagés entre la pièce de guidage 45 et la surface externe du cylindre 44 pratiqué dans l'embout distal 38, les parties frontales des extrémités distales desdits trois sous-faisceaux débouchant dans les orifices elliptiques 55, 56 et 57 subissant finalement un polissage adéquat. Said front part having under these conditions three orifices 55, 56 and 57 of elliptical shape serving as illumination windows. The distal end of the bundle of lighting fibers integrated into the endoscope being divided into three identical sub-beams, said sub-beams being introduced then glued into the three longitudinal channels of elliptical section formed between the guide piece 45 and the external surface of the cylinder 44 formed in the distal end piece 38, the front portions of the distal ends of said three sub-beams opening into the elliptical orifices 55, 56 and 57 finally undergoing adequate polishing.
La partie frontale de l'extrémité distale de l'endoscope présente également un orifice central correspondant à l'extrémité du canal circulaire 49 ménagé dans la pièce de guidage 45, l'extrémité distale du dispositif optique intégré dans l'endoscope étant introduit puis collé dans ledit canal 49 de façon que la partie frontale de l'extrémité distale de l'objectif distal du dispositif optique affleure sur la partie frontale de l'embout distal 38. The front part of the distal end of the endoscope also has a central orifice corresponding to the end of the circular channel 49 formed in the guide piece 45, the distal end of the optical device integrated in the endoscope being introduced then glued in said channel 49 so that the front part of the distal end of the distal objective of the optical device is flush with the front part of the distal tip 38.
PORTEE DE L'INVENTION I1 va de soi que les applications de l'endoscope semirigide conforme à la présente invention peuvent être aussi bien médicales qu'industrielles. SCOPE OF THE INVENTION It goes without saying that the applications of the semi-rigid endoscope in accordance with the present invention can be both medical and industrial.
I1 va également de soi, ainsi que cela ressort de ce qui précède, que la présente invention ne se limite nullement aux modes de mise en oeuvre, de réalisation ou d'applications qui viennent d'être décrits de façon explicite. La présente invention embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière sans s'écarter pour autant du cadre de la présente invention. It also goes without saying, as appears from the above, that the present invention is in no way limited to the embodiments, embodiments or applications which have just been described explicitly. The present invention on the contrary embraces all the variants which can come to the mind of the technician in the matter without thereby departing from the scope of the present invention.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CL | Concession to grant licences | ||
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20051031 |