醫(yī)用內(nèi)窺鏡是一種用于診斷和治療體內(nèi)用肉眼無法直接觀察區(qū)域的一種醫(yī)療設(shè)備,具有圖像采集真實、操作方便安全、可實現(xiàn)微創(chuàng)或減少病痛等特點,在醫(yī)療領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,如胃用內(nèi)窺鏡,膽道內(nèi)窺鏡,腸道內(nèi)窺鏡,咽喉內(nèi)窺鏡,乳腺和淚腺內(nèi)窺鏡等。醫(yī)用內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)一般包括3部分:傳光系統(tǒng)、傳像系統(tǒng)和治療系統(tǒng)。其中,傳光系統(tǒng)可提供冷光照明,具有光強集中、照明不失真等特點,在醫(yī)用內(nèi)窺鏡中不可缺少,其導(dǎo)光元件一般為多組份玻璃光纖束,俗稱醫(yī)用內(nèi)窺鏡照明用光纜,簡稱醫(yī)用光纜,一般有三種應(yīng)用形式。
三種應(yīng)用形式在醫(yī)用內(nèi)窺鏡中已相當(dāng)成熟,但隨著現(xiàn)代醫(yī)療水平的不斷進步,傳統(tǒng)醫(yī)用內(nèi)窺鏡照明光纖制品在使用時存在一定缺陷,表現(xiàn)在:1光纖制品選用了含鉛量高的高折射光學(xué)玻璃,化學(xué)穩(wěn)定性差,易造成環(huán)境污染,不符合歐盟2005/6/18/EC指令中ROHS有關(guān)規(guī)定和時代發(fā)展需要;2傳統(tǒng)醫(yī)用光纜端面一般不密封,醫(yī)用消毒時,消毒液、污漬、病原體(血水等)易進入光纜內(nèi)部,破壞光纖皮層,影響醫(yī)用光纜的照明品質(zhì),且進入光纜內(nèi)部的病原體在長期使用時易造成交叉感染,成為傳染隱患;3傳統(tǒng)醫(yī)用光纜的耐電壓性能不高(≤1.5kV),不能適用于集成度高的大型內(nèi)窺鏡及治療系統(tǒng)。
由醫(yī)用光纜的結(jié)構(gòu)可知,組成醫(yī)用光纜的主要原材料有:硅膠護套管、不銹鋼內(nèi)襯單簧管、光纖、金屬耦合件及其相互粘接用的膠粘劑。眾所周知,硅膠護套管、不銹鋼內(nèi)襯管、金屬耦合件及膠粘劑材料均實現(xiàn)醫(yī)用要求,而光纖的材料卻不為人們熟知。
傳統(tǒng)玻璃光纖醫(yī)用制品適合干熱法和濕熱法消毒,不適合長時間藥物法,消毒媒介在玻璃光纖制品的出/入端會與玻璃成份發(fā)生復(fù)雜的理化反應(yīng),破壞光纖端面,影響甚至阻礙光在光纖中的傳輸(見圖5和圖6)。主要原因是:傳統(tǒng)玻璃都存在被侵蝕的現(xiàn)象,如水的侵蝕,酸的侵蝕,堿的侵蝕,大氣的侵蝕,傳統(tǒng)光纖玻璃材料中含有氧化鉛,鉛玻璃中的鉛含量直接影響玻璃材料的化學(xué)穩(wěn)定性,表現(xiàn)在:含鉛玻璃受到水,酸等介質(zhì)侵蝕時,在其表面形成一種[-Si-OH]與[Pb-OH]基因的薄膜,膜中[Pb-OH]基因隨玻璃組成中的PbO含量的增加而增加且很易溶于酸,微溶于弱堿,大量溶解與強堿介質(zhì)中,從而使光纖端面被腐蝕。
可見,提高火石系列玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性,很有必要降低組成中PbO的含量,同時應(yīng)使玻璃中堿金屬離子R+的活動性受到一定的限制以減小R+與H+的交換速率。高價氧化物TiO2、Nb2O5和Ta2O5的引入使重鉛玻璃和重毛闌火石玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性得到很大改善,國內(nèi)已有玻璃制造商作相關(guān)研究。