JP6006312B2 - 切子面を有する光学素子を使用するマルチスポット・レーザ手術プローブ - Google Patents

Description

関連出願
本願は、２０１１年８月９日に出願された米国仮特許出願第６１／５２１４４７号の優先権を主張し、この出願の内容は参照によって本明細書の一部を構成する。本願は、２０１０年１２月３日に出願され且つ本願と共に本発明の譲受人に譲渡された同時係属中の米国出願番号第１２／９５９５３３号に関連する。

本発明は、光学手術プローブに関し、特に、切子面を有する光学素子を使用するマルチスポット・レーザ手術プローブに関する。

光学手術プローブは様々な用途のために手術野に光を送達する。いくつかの用途では、手術野における複数のスポットに光を送達することが有用である。例えば、網膜組織の汎網膜光凝固において、汎網膜光凝固処置の時間を減少させるようにレーザ光を複数のスポットに送達することが望ましい場合がある。マルチスポットパターンのために複数のビームを生成するための様々な技術が用いられてきた。例えば、一つのアプローチでは、入射ビームを複数のスポットに分割するために回折ビームスプリッタ素子が使用され、複数のスポットは複数の光ファイバ内に結合され、複数の光ファイバは複数のスポットを網膜に送達する。しかし、単一の入力ビームから複数のスポットをより容易に生成すべく、マルチスポット発生器を有することも望ましく、マルチスポット発生器は、光学手術プローブの遠位端部に設置されることができ、レーザ手術プローブをレーザ源に整列させるための追加の部品を必要とすることなく、より容易に既存のレーザ源と共に使用されることができる。

光学手術プローブの遠位端部において回折ビームスプリッタ素子を使用することは困難を生じさせうる。一つの例として、回折ビームスプリッタ素子は多数の高次の回折を生成し、これら次数は、一次のスポットパターンと比較して、光の強度が比較的低いが、このことはこれらの効果の観点から常に無視できるわけではない。別の例として、回折素子は、異なる屈折媒質において、完全に同じように機能しない場合がある。例えば、回折ビームスプリッタ素子が食塩水又は油のような空気以外の媒質内に設置される場合、回折ビームスプリッタ素子の微視的表面のレリーフ構造の凹部が、空気とは異なる屈折率を有する材料で充填されることができ、このことはスポットパターンを台無しにしうる。更に別の例として、スポット間の間隔が種々の波長について変化することがあり、このことは、照準ビームが所定の色のビームであり、一方、治療ビームが異なる色のビームであるときに問題となりうる。最後に、回折素子は高価で且つ製造するのが困難であることが多く、このことは、特に、回折素子が２３ゲージ以下の手術器具のための手術プローブの遠位先端のような小さな範囲に収まるように構成されなければならないときに起こる。このため、手術プローブの遠位端部の光学素子を使用して、標的範囲に複数のスポットを生成することができる光学手術プローブの必要性が依然として存在する。

本発明の特定の実施形態では、切子面を有する光学接着素子を有するマルチスポット発生器を含む熱的に頑丈な光学手術プローブが提供される。本発明の特定の実施形態では、光学手術プローブが、光源に光学的に結合するように構成されたハンドピースと、ハンドピースの遠位端部に位置するカニューレとを含む。プローブは、さらに、ハンドピース内に位置する少なくとも一つの光導波路を含む。光導波路は光源からハンドピースの遠位端部に光ビームを運ぶように構成される。プローブは、カニューレ内に位置するマルチスポット発生器も含み、マルチスポット発生器は、切子面を有する光学接着剤を含み、切子面を有する光学接着剤は、光導波路の遠位端部から離間された切子端面を有する。切子端面は光ビームの経路に対して斜めの少なくとも一つの切子面を含む。いくつかの実施形態では、プローブは、光導波路の遠位端部に位置する高伝導フェルールも含む。他の実施形態では、カニューレは透明材料から形成される。

本発明の他の目的、特徴及び利点が、図面と、図面及び請求項の以下の記載とを参照すると、明らかになるだろう。

図１は、本発明の特定の実施形態に係る高熱伝導フェルールを有するマルチスポット発生器を示す。 図２は、本発明の特定の実施形態に係る透明カニューレを有するマルチスポット発生器を示す。 図３は、本発明の代替的な実施形態に係る透明カニューレを有するマルチスポット発生器を示す。

２０１０年１２月３日に出願され且つ本願と共に本発明の譲受人に譲渡された同時係属中の米国出願第１２／９５９５３３号には、切子面を有する光学接着剤を使用するマルチスポット光学手術プローブが記載されている。本発明の様々な実施形態では、光学手術プローブにおける切子面を有する光学接着剤の使用を容易にするための追加の特徴が提供される。特に、本発明の所定の実施形態では、切子面を有する光学接着剤を使用する熱的に頑丈な光学手術プローブが提供される。以下に詳細に記載されるように、本発明の特定の実施形態は、「熱いスポット」が手術プローブにおいて生じる可能性を低減するための追加の特徴を包含する。「熱いスポット」が手術プローブにおいて生じると、切子面を有する光学接着剤又はフェルールとカニューレとを接合する接着剤が劣化し且つ／又は機能しなくなりうる。

本発明の所定の実施形態では、プローブの遠位端部内に配設されたフェルールが、プローブの遠位先端から離れるように熱を伝導するその能力を改善すべく、修正される。第１の修正は、その材料を、典型的に使用される低い熱伝導率のステンレス鋼から、銅又は銀のようなはるかに高い熱伝導率を有する材料に変更することである。フェルールの材料は、フェルールがプローブの外側から物理的に隔離されるので、必ずしも生体適合性を有することを必要としない。このことは、あらゆる利用可能な生体適合性材料よりもはるかに高い熱伝導率を有する銅又は銀のような非生体適合性材料を選択することを可能とする。より高い熱伝導率によって、熱がより効率的にプローブの遠位端部から離れるように伝導する。第２の修正は、円筒形のフェルールの遠位部にサイドシールドを加えることであり、サイドシールドは、接着剤の切子面から離れるように反射された光がカニューレを照らしてカニューレによって吸収されることを防止する。代わりに、反射された光は高熱伝導フェルールを照らして高熱伝導フェルールによって実質的に吸収され、高熱伝導フェルールは、プローブの遠位端部から離れるように熱を効果的に伝導する。

本発明の代替的な実施形態では、吸収カニューレが透明カニューレに置換され、透明カニューレは、接着剤の切子面から反射された光をカニューレの外側の環境領域に透過させる。このことはプローブの遠位端部の温度の著しい減少をもたらす。手術医に向かって向けられた高強度の透過光が手術医の網膜の視野を妨げうるので、この光を遮り又は消散させるために様々な手段が利用可能であり、様々な手段は、透明カニューレの外側に位置する半透明の反射層又は拡散層と、透明カニューレの外側に位置し、断熱処置を施す空隙によって透明カニューレから物理的に隔てられた不透明な円筒形のカニューレとを含む。この不透明なカニューレは、必ずしも高熱伝導材料から作られる必要はないが、プローブの遠位端部に構造的な強度を付加するステンレス鋼のような硬くて強固な材料から作られることができる。

図１は、光学手術プローブの遠位端部に設置するのに適した、本発明の特定の実施形態に係るマルチスポット発生器１００を示す。描かれた実施形態では、切子面を有する光学接着剤１０４が、サファイア・ボールレンズのようなボールレンズ１０６を有し、カニューレ１０８内に配設される。光ファイバ１１２を保持する高伝導フェルール１１０がカニューレ１０８内に位置する。光ファイバ１１２は照明源（図示せず）からレーザ光のような光を送達する。

高熱伝導フェルール１１０（以後、「高伝導フェルール」と称される）は、光学手術プローブに通常使用されるステンレス鋼材料よりも著しく高い熱伝導率を有する材料から形成され、ステンレス鋼材料の熱伝導率は典型的には約１５ Ｗ／ｍ・ｋである。本明細書の意図について、「高伝導」とは、１００ Ｗ／ｍ・ｋよりも大きな熱伝導率を有する材料を意味する。適切な例が、銅（３７２ Ｗ／ｍ・ｋの伝導率）、スターリングシルバー（４１０ Ｗ／ｍ・ｋ）又は純銀（４７２ Ｗ／ｍ・ｋ）を含む。高伝導フェルール１１０は、切子面を有する光学接着剤１０４によってカニューレ１０８内に封じ込められるので、生体適合材料から作られる必要がなく、このことは、光学手術プローブにおいて通常使用されない高伝導材料の検討を可能とする。

高伝導フェルール１１０は、光ファイバ１１２を越えて遠位に延在するサイドシールド１１４を含む。サイドシールド１１４は、切子面を有する光学接着剤１０４の切子面から反射された光を受容するように方向付けられる。切子面を有する光学接着剤１０４からの反射が、入射ビームと比較して相対的に低いエネルギー（入射エネルギーの約５％）を有するが、斯かる反射は、それにもかかわらず、カニューレ１０８上に「熱いスポット」を生成しうる。カニューレ１０８が、ステンレス鋼、又は高反射性も有しない比較的弱い他の伝導性材料から普通に形成される場合、このことによってレーザエネルギーが吸収されるようになり、次いで、切子面を有する光学接着剤１０４の近くに又はフェルール１１０をカニューレ１１４に固着する接着剤（図示せず）の近くに過剰な熱が蓄積されるようになる。このことは光学手術プローブの性能を低下させうる。サイドシールド１１４は、反射されたビームがカニューレに到達することを防止すべく、反射されたビームを捕捉し、フェルール１１０の材料が高伝導性を有するので、反射されたビームの吸収によってフェルール１１０において生成されたあらゆる熱が急速に分散され、フェルール１１０の平行温度が著しく上昇することが防止される。

図２は、本発明に係る熱的に頑丈なマルチスポット発生器の代替的な実施形態を示す。描かれた実施形態では、カニューレ１０８は透明材料から形成される。材料は好ましくは生体適合性を有するが、そうでない場合、カニューレ１０８の外面が、生体適合性を改善すべくコーティングされ又は表面処理されてもよい。透明カニューレ１０８は、熱いスポットの形成を回避すべく、反射された光がカニューレ１０８を通過することを可能とする。特定の実施形態では、カニューレ１０８は、漏れる光が、手術医の気を散らしうる可視光のスポットを形成しないように、拡散性を有する。例えば、カニューレ１０８の表面は、半透明の材料から形成され、（例えば削ること又は酸エッチングによって）化学的に又は機械的に部分脱色され、又は拡散コーティングでコーティングされてもよい。代替的な実施形態では、カニューレ１０８は透明であるが銀のような反射コーティングで囲まれる。反射コーティングは、光を切子面を有する光学接着剤１０４から離れるように反射しつつ、光が手術医の視野に漏れることを防止し、熱が容易に先端から離れるように伝導されることを可能とする。生体適合性を改善すべく、銀の外面又は反射コーティングを酸化し又はコーティングすることができる。

図３は透明カニューレ１０８の代替的な実施形態を示す。描かれた実施形態では、不透明な外側カニューレ１２０が透明カニューレ１０８を囲む。不透明な外側カニューレ１２０は、従来の生体適合性材料から形成され、高伝導性を有することを必要としないが、好ましくは吸収性を比較的有する。外側カニューレ１２０及び透明カニューレ１０８は空隙によって隔てられる。空隙は透明カニューレ１０８の間に断熱を提供し、透明カニューレ１０８はガラスのような断熱材料から形成されてもよい。外側カニューレ１２０において生成される全ての熱はプローブの他の部分又は外側カニューレ１２０を囲む生体物質に伝導されうる。外側カニューレ１２０と切子面を有する光学接着剤１０４との間の断熱によって、切子面を有する光学接着剤１０４の近くに過剰な熱が蓄積する可能性が低減される。

本明細書において本発明は例によって示され、様々な修正が当業者によってなされうる。本発明が詳細に記載されるが、請求項に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に対する様々な変更、置換及び変化がなされうることが理解されるべきである。

Claims (4)

1. ハンドピースの遠位端部に位置する金属カニューレを備えたハンドピースと、
   前記金属カニューレ内で延びている一つの光導波路であって、光源から前記金属カニューレを通して光ビームを運ぶように構成された一つの光導波路と、
   前記金属カニューレの遠位開口部内に形成されたマルチスポット発生器であって、前記マルチスポット発生器は、前記金属カニューレの前記遠位開口部をシールするように構成されており、前記マルチスポット発生器は、切子端面を有する光学接着剤を含み、該切子端面が、前記光導波路の遠位端部から離間されたかつ前記金属カニューレ内で近位方向に面しており、該切子端面が前記光ビームの経路に対して斜めの少なくとも一つの切子面を含む、切子端面を有する光学接着剤と、前記切子端面に対して遠位に位置するボールレンズとを備える、マルチスポット発生器と、
   前記光導波路の遠位端部を囲む高伝導フェルールであって、前記高伝導フェルールは、前記金属カニューレと熱的に接触しており、前記高伝導フェルールは、前記光導波路の遠位端部を越えて延びているサイドシールド部を備え、かつ前記マルチスポット発生器の前記切子端面によって反射された光ビームの一部から前記金属カニューレをシールドするように構成されている、高伝導フェルールとを具備する、光学手術プローブ。
2. 前記高伝導フェルールが銀から形成される、請求項１に記載のプローブ。
3. 前記高伝導フェルールが銅から形成される、請求項１に記載のプローブ。
4. 前記高伝導フェルールが少なくとも３７２ Ｗ／ｍ・ｋの熱伝導率を有する、請求項１に記載のプローブ。

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