Cinq raisons pour lesquelles le verre est le meilleur pour les dispositifs médicaux
1. Performances lumineuses supérieures
Lorsque le verre est utilisé pour fabriquer des fibres optiques – la base des guides de lumière flexibles et rigides – vous pouvez vous attendre à ce que les performances de diffusion de la lumière soient les plus élevées. L’indice de rendu des couleurs élevé du verre fait que la longueur d’onde de la lumière entrant et sortant de la fibre ou du guide de lumière change très peu. Les professionnels de la santé bénéficient ainsi de la couleur la plus fidèle à la réalité pour observer les tissus. La grande ouverture numérique (jusqu’à 1) des fibres en verre permet également à davantage de lumière de pénétrer et de circuler dans les fibres, générant ainsi des champs de vision plus larges et permettant à un faisceau de fibres plus petit d’éclairer des zones plus grandes. En revanche, en raison des caractéristiques limitées des matériaux, les fibres optiques en polymère ne peuvent atteindre qu’une ouverture maximale de 0,5.
2. Robuste mais pliable
Le verre est d’une solidité unique, mais devient flexible lorsqu’il est très fin. Cette association de propriétés permet de fabriquer des fibres en verre pour les guides de lumière d'un diamètre de seulement 30 microns (soit moins de la moitié de l’épaisseur d’un cheveu). Ces petits diamètres permettent d’obtenir les rayons de courbure étroits nécessaires aux mouvements très flexibles des endoscopes. En revanche, les fibres en polymère très fines ont généralement un diamètre de 500 microns et, dans la plupart des cas, mesurent 1 mm (1 000 microns) ou plus. Pour les applications d’imagerie, les fibres en verre individuelles peuvent avoir un diamètre de seulement 4 microns, ce qui permet une haute résolution en pixels. Cela signifie qu’une image claire et détaillée peut passer d’une extrémité du faisceau de fibres à l’autre.
L’autoclavage ou le retraitement à 134 °C, comme c’est le cas avec les endoscopes ou les baguettes en fibres optiques pour le dentaire, est parfaitement possible avec les guides de lumière à fibres optiques.
Les fibres en verre spécial sont plus souples et flexibles que les fibres en plastique. Elles ont un module d’élasticité nettement plus élevé.
3. Stable à des températures élevées
Comme le verre reste stable à des températures allant jusqu’à 350 °C, les faisceaux de fibres en verre flexibles ou les guides de lumière rigides peuvent facilement résister à la stérilisation par autoclave, laquelle atteint 134 °C. Le verre est donc idéal pour diffuser la lumière dans les dispositifs réutilisables tels que les instruments dentaires ou les endoscopes qui doivent être nettoyés et stérilisés. L’autoclavage n’est pas envisageable pour les instruments contenant des fibres en polymère, car, généralement, ils ne résistent qu’à des températures allant jusqu’à 80 °C.
4. Plus d'options de conception
Grâce aux diamètres extrêmement faibles des fibres en verre, il est possible d'insérer un grand nombre de fibres individuelles dans un faisceau de fibres relativement petit. Cela permet de réaliser des géométries complexes avec de petits faisceaux de fibres. Lorsqu’elles sont utilisées comme source lumineuse pour les endoscopes à usage unique, les petits diamètres des fibres optiques permettent de les positionner autour d’une caméra de manière à réduire sa sursaturation. Les faisceaux de fibres de verre peuvent également être utilisés pour diffuser la lumière d'une seule source de lumière le long de plusieurs branches plus petites à plusieurs endroits. Le mélange de la lumière rouge, verte et bleue des LED peut être réalisé avec des faisceaux de fibres en verre pour créer une lumière blanche homogène à l’autre extrémité. Comme les fibres en verre sont très fines, il est possible d'en insérer davantage dans un faisceau d’un certain diamètre par rapport aux fibres en polymère plus épaisses. Le nombre plus élevé de fibres permet d’obtenir un rendement lumineux plus homogène.
5. Haute résistance chimique
Grâce à sa résistance chimique élevée, le verre n’interagit pas avec les agents de nettoyage, les détergents, les acides, les bases, les solvants ou les colles. Cela rend les composants en verre durables et faciles à nettoyer. L’inertie du verre permet également d'éviter tout risque de réaction allergique, car il ne suscite aucune réponse immunitaire du corps. Les polymères, en revanche, peuvent réagir avec divers produits chimiques et parfois provoquer des réponses immunitaires dans l’organisme. De nombreux polymères ne peuvent pas être utilisés avec des procédés d’équipement médical à basse température, tels que la stérilisation au plasma, car ils réagissent au peroxyde d’hydrogène utilisé dans ce processus.
Comment les fibres en verre transmettent-elles la lumière ?
Les fibres en verre sont produites à partir de baguettes en verre à l’aide de procédés d’étirage et sont généralement transformées en faisceaux de fibres. Une fibre de verre est constituée d'un revêtement et d'un noyau de verre conducteur de la lumière. Le principe de la réflexion totale est utilisé pour s’assurer que la lumière est dirigée avec le moins de perte possible vers l’avant de la fibre.
Cela signifie que la lumière n’est pas réfractée à l’interface entre le revêtement de la fibre et le noyau de la fibre, mais qu’elle est complètement réfléchie. Ce résultat est obtenu lorsque le revêtement de la fibre a un indice de réfraction inférieur à celui du noyau de la fibre. Cela s’applique jusqu’à un angle critique minimum – qui est également l’angle d’ouverture maximal de la fibre – auquel la lumière atteint le revêtement.
