DE4024445C2 - Beleuchtungseinrichtung zur Übertragung des Lichtes einer Lichtquelle mittels eines Flüssigkeitslichtleiters - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einer Beleuchtungseinrichtung aus, die in der DE-OS 24 06 424 beschrieben ist.

Diese bekannte Beleuchtungseinrichtung enthält eine Lichtquelle, wie einen Argonlaser, eine Hg- bzw. Xe-Hochdrucklampe oder eine Wolfram-Halogen-Lampe. Sie enthält ferner einen Flüssigkeitslichtleiter mit einem biegsamen, schlauch­ förmigen Mantel aus einem Fluorpolymer, der an seinen beiden Enden durch zylinderförmige transparente Stopfen ("Fenster") aus Glas oder Quarz verschlossen ist. In seinem Innern enthält der Flüssigkeitslichtleiter eine lichtleitende Flüssigkeit. Sie muß einen höheren Brechungsindex aufweisen als das Material des Kunststoffmantels.

Als lichtleitende Flüssigkeit kommen wässrige Lösungen eines anorganischen Salzes in Betracht, wie Alkali- oder Erdalkalihalogenide, insbesondere Calziumchlorid, mit welchen Brechungsindices von n < 1.42 erreicht werden können.

Als Mantelmaterial wird ein Fluorkunststoff verwendet, z. B. aus Polytetrafluorethylen, Polytetrafluorethylenhexafluorpropylen oder aus einem Polytetrafluorethylen mit Perfluoralkoxyseitenketten.

Dieser schlauchförmige Mantel kann zusätzlich mit einem Metallschutzschlauch oder einem Schrumpfschlauch umgeben sein.

Es hat sich gezeigt, daß die Lichtübertragungseigenschaften dieser bekannten Beleuchtungseinrichtung der Verbesserung bedürfen. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem bekannten Lichtleiter die Lichtübertragungseigenschaften, insbesondere die Lichtausgangsleistung zu verbes­ sern, wobei der Aufbau der bekannten Beleuchtungsanordnung im wesentlichen erhalten bleiben sollte.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird unter Beibehaltung fast aller technischen Merkmale der bekannten Beleuchtungsanordnung nur ein anderes, aber besonders vorteil­ haftes Fluorpolymer als Material für den schlauchförmigen Mantel verwendet.

Die vorliegende Erfindung ist also dadurch gekennzeichnet, daß der schlauchförmige Mantel ein amorphes Fluorpolymer enthält oder daraus besteht und das amorphe Fluorpolymer ein Copolymer aus Tetrafluorethylen und einem fluorierten cyclischen Ether ist.

Ein bevorzugtes Copolymer ist das im Handel erhältliche Teflon® AF. Es ist ein Copolymer aus Tetrafluorethylen und einem cyclischen Ether und besitzt die allgemeine Formel

Dieser amorphe Fluorkunststoff ist glasklar. Der Vorteil dieses Fluorpolymers besteht in seiner glasklaren, amorphen Struktur und in dem niedrigen Brechungsindex (mit zunehmender Glaspunkttemperatur) von n = 1,315 bis 1,29, der kleiner ist als beim Fluorpolymer der DE-PS 24 06 424.

Sein Nachteil ist, daß er verhältnismäßig steif ist. Aus diesem Grunde soll der schlauchförmige Mantel in der Praxis eine geringe Wandstärke aufweisen.

Der schlauchförmige Mantel kann, wie ebenfalls in der DE-PS 24 06 424 beschrieben, mit einem Metallschutzschlauch oder einem Schrumpfschlauch umgeben sein.

Die weiteren Merkmale der Erfindung werden in einer ersten Ausführungsform an Fig. 1 und in einer weiteren Ausführungsform an Fig. 2 erläutert.

Die in Fig. 1 dargestellte Beleuchtungseinrichtung enthält eine Lichtquelle 10, die in der dargestellten Abbildung ein Laser 12, insbesondere ein Argonlaser oder ein Excimer-Laser ist. 14 stellt den Flüssigkeitslichtleiter dar, der den schlauchförmigen Mantel 16 aus dem amorphen Fluorkunststoff gemäß Anspruch 1, insbesondere aus Teflon® AF hat.

Der Flüssigkeitslichtleiter ist am einen lichteintrittsseitigen Ende mit einem röhrchenartigen, durchbohrten Stopfen 18 aus UV-durchlässigem Quarzglas versehen und in einem rohrförmigen Gehäuse 20 gehaltert, dessen der Lichtquelle zugewandte Seite ein Fenster 22 aufweist, welches als Linse ausgebildet sein kann und in dessen anderem Ende der lichteintrittsseitige Teil des Lichtleiters 14 durch ein konisches Klemmstück 24 und eine Überwurfmutter 26 gehaltert ist. Das Gehäuse 20 hat einen Anschlußstutzen 28, durch den eine lichtleitende Flüssigkeit in das Gehäuse 20 sowie durch die Bohrung des Stopfens 18 und durch das Innere des Schlauches 16 hindurchgeleitet werden kann. Das der Lichtquelle abgewandte Ende 30 des Lichtleiters 14 ist offen.

Diese in Fig. 1 dargestellte Beleuchtungseinrichtung weist also einen Flüssigkeitslichtleiter auf, der an beiden Enden Öffnungen hat, so daß ein Durchfluß der lichtleitenden Flüssigkeit möglich ist. Er eignet sich vorzugsweise für endoskopische Anwendungen, ferner für Beleuchtungs- und Koagulationszwecke im Innern des menschlichen oder tierischen Körpers, z. B. im Inneren von Gefäßen. Bei einer solchen Anwendung wird in den Anschlußstutzen 28 sterile, physiologische Kochsalzlösung, beispielsweise von einem sterilen Vorratsbeutel 32, eingeleitet, wobei die Kochsalzlösung langsam aus dem offenen Ende 30 des Schlauches ausfließt. Eine Verschmutzung des Lichtaustrittsendes des Lichtleiters durch koaguliertes Gewebe, Blut und dergl. kann daher nicht eintreten. Darüberhinaus kann anstelle von physiologischer Kochsalzlösung auch reines Wasser als lichtleitende Flüssigkeit verwendet werden.

Das der Lichtquelle 10 abgewandte Ende 30 des schlauchförmigen Mantels 16 kann ebenfalls einen transparenten Stopfen 31 mit einer Bohrung kapillarer Abmessungen enthalten.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des Flüssigkeitslichtleiters als in Fig. 1 dargestellt. Der Flüssigkeitslichtleiter 14a hat ebenfalls einen schlauchförmigen Mantel 16a aus dem im Anspruch 1 beschriebenen amorphen Fluorpolymer. In dieser abgewandelten Form ist aber der schlauchförmige Mantel mit UV-durchlässigen, zylinderförmigen Quarzstopfen 18a und 18b an beiden Enden verschlossen. Die Lichtaustrittsfläche des Stopfens 18b kann dabei mit einer Antihaftbeschichtung (nicht dargestellt) versehen sein. Der schlauchförmige Mantel wird durch aufgesetzte O- Ringe 34a und 34b abgedichtet.

Die zylinderförmigen Stopfen 18a und 18b können in einer bevorzugten Ausführungsform auf ihrer Innenseite, die der Flüssigkeit zugewandt ist und/oder auf ihrer Mantelfläche, die mit dem schlauchförmigen Mantel in Berührung steht, mit einer Schicht 38a und 38b aus dem amorphen Fluorpolymer gemäß Anspruch 1 oder mit einem anderen, gegen Flußsäure resistenten Belag versehen sein. Damit wird verhindert, daß die Stopfen durch die Fluoridlösung oder durch die daraus entstehende Flußsäure angegriffen werden.

Die den Lichtleiter 14a gemäß Fig. 2 enthaltende Beleuchtungseinrichtung kann eine Gasentladungslampe, wie eine Quecksilberhöchstdrucklampe, eine Xenon­ hochdrucklampe oder eine Wolfram-Halogen-Lampe oder einen Laser, wie einen Argon- oder Excimer-Laser enthalten und im übrigen in bekannter Weise ausgebildet sein.

Der schlauchförmige Mantel 16 des Lichtleiters 14 enthält eine Flüssigkeit. In der Anordnung gemäß Fig. 1 besteht die lichtleitende Flüssigkeit 36 aus Wasser, oder sie enthält Wasser. Vorzugsweise ist die Flüssigkeit eine physiologische Kochsalzlösung.

In der Anordnung gemäß Fig. 2 enthält der Lichtleiter 14a als lichtleitende Flüssigkeit 38a eine wässrige Lösung eines anorganischen Salzes, vorzugsweise eine wässrige Lösung eines Fluorids oder Chlorids, z. B. eine Calciumchloridlösung, deren Brechungsindex n größer ist als der des schlauchförmigen Mantels, wobei als Fluoride KF, NaF, NH₄F oder CsF in Betracht kommen.

Fluoridlösungen sind gegenüber intensiver, kurzwelliger UV-Strahlung stabiler als Chloridlösungen. Andererseits kann man aber mit wässrigen Chloridlösungen, insbesondere einer wässrigen Calciumchloridlösung Brechungsindices von n < 1,42 erreichen.

Wird als Füllflüssigkeit Wasser, insbesondere hochreines Wasser (aqua purissima) in Verbindung mit der Teflon® AF-Modifikation mit dem Brechungsindex von n = 1,29 verwendet, so läßt sich ein Raum- oder Vollwinkel der numerischen Apertur des Flüssigkeitslichtleiters von immerhin 37° erreichen, bei physiologischer Kochsalz­ lösung sogar von 42°. Dies ist sowohl für UV-Laser als auch für Gasentladungs­ lampen ausreichend.

Claims (11)

1. Beleuchtungseinrichtung zur Übertragung des Lichts einer Lichtquelle mittels eines Flüssigkeitslichtleiters, wobei der Flüssigkeitslichtleiter durch einen mit Flüssigkeit gefüllten schlauchförmigen Mantel aus einem Fluorkunststoff gebildet ist, der einen niedrigeren Brechungsindex aufweist als die Flüssigkeit und der mit einem Ende an die Lichtquelle optisch ankoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der schlauchförmige Mantel ein amorphes Fluorpolymer enthält oder daraus besteht und das amorphe Fluorpolymer ein Copolymer aus Tetrafluorethylen und einem fluorierten cyclischen Ether ist.

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer die allgemeine Formel
besitzt.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer einen Brechungsindex n im Bereich von 1,29 bis 1,315 aufweist.

4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitslichtleiter an beiden Enden Öffnungen für einen Durchfluß der Flüssigkeit aufweist.

5. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Enden des Lichtleiters durch zylinderförmige transparente Stopfen verschlossen sind.

6. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopfen auf ihrer Innenseite, die der Flüssigkeit zugewandt ist und/oder auf ihrer Mantelfläche, die mit dem Schlauch in Berührung steht, mit dem amorphen Fluorpolymer beschichtet sind.

7. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit aus Wasser besteht oder Wasser enthält.

8. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine wässrige Lösung eines anorganischen Salzes ist.

9. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine physiologische Kochsalzlösung ist.

10. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine wässrige Fluorid- oder Calciumchlorid-Lösung ist, wobei deren Brechungsindex größer als der des schlauchförmigen Mantels ist.

11. Verwendung der Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in der Endoskopie zur Beleuchtung oder Koagulation im Innern des menschlichen oder tierischen Körpers, vorzugsweise in Gefäßen.