CN106659588A - 具有互锁附接的外科手术探针 - Google Patents
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Abstract
一种制造用于在眼科手术中使用的光学探针的方法可以包括：将套圈定位在插管的近端部分内，其中光纤至少部分地穿过该套圈朝光学元件延伸，该光学元件被布置在该插管的远端部分内；并且通过向该插管施加激光能量来将该插管联接到该套圈上。可以提供一种光学探针，该光学探针包括：包括近端部分和远端部分的插管；被布置在该插管的近端部分内的套圈，该插管和该套圈通过在该插管和该套圈中的接合变形联接在一起；以及至少部分地定位在该光学探针内的光纤，该光纤被配置成接收来自光源的光线并且将光线引导至被定位在该插管的远端部分内的光学元件。
Description
技术领域
本文中披露的实施例涉及眼外科手术探针。更确切地，本文中描述的实施例涉及具有互锁附接的外科手术探针。
相关技术
眼外科手术探针为手术区域递送光线以用于多种不同的应用。例如，在视网膜组织的全视网膜光致凝结中，可以期望在手术过程中将激光光线递送成视网膜上的多个光点。该多个光点可以通过使用衍射分束器分离单个光束来由单个输入光束产生。可以使用粘合剂将分束器固定在外科手术探针的远端处。还可以使用粘合剂来结合外科手术探针的一个或多个其他部件。例如在2010年12月3日提交的美国专利申请号12/959,533中描述的那些外科手术探针可以用于这些应用，该申请的全部内容通过引用合并在此。
出于若干原因，将光线递送至手术区域可能是具有挑战的。虽然来自分离光束的多数光线可以传播至手术区域，但光线的一些部分可能被外科手术探针吸收。因为外科手术探针的一些部件可能是不良的热导体，在外科手术探针中可能发展“热点”。当热点在由粘合剂结合的部件附近发展时，可能导致降级和/或故障。
可以使用例如在2012年8月2日提交的美国专利申请号13/565,041中描述的那些热传导材料来实现在外科手术探针的结构整体性方面的一些改善，该申请的全部内容通过引用合并在此。使用这种材料允许从吸收光线的区域进行更有效的热传递并且减少热点发展的可能性。
然而，在外科手术探针的操作过程中可能出现异常情况，这些异常情况可能引起高温故障。例如，血液可能会覆在外科手术探针的远端尖端上。本将正常穿过具有高透光率的外科手术探针的光线可能被血液吸收。这可能引起血液加热至高温。热量可能朝由粘合剂结合的外科手术探针的一个或多个元件传导，并且可能导致超过粘合剂的降级温度的温度。在一些情况下，外科手术探针的一个或多个元件在外科手术过程中可能会与探针分开。
因此，仍对通过解决上文讨论的需求中的一者或多者而改善了外科手术探针的结构整体性的改进的设备、系统和方法存在需求。
概述
所提出的解决方案填补了所未满足的医疗需求整体性是通过独特的解决方案来提供激光感应的互锁附接以便增强在光学探针中的近端组件与远端组件之间的插管/套圈接头的强度和结构整体性。
与一些实施例一致，一种制造用于在眼科手术中使用的光学探针的方法包括：将插管定位在套圈的远端部分周围，其中光纤至少部分地穿过该套圈朝光学元件延伸，该光学元件被布置在该插管的远端部分内。并且通过向该插管施加激光能量来将该插管联接到该套圈上。
与一些实施例一致，一种眼外科手术装置包括：光学探针，该光学探针具有套圈；被布置在该套圈的远端部分周围的插管，该插管和该套圈通过在该套圈和该插管中的接合变形联接在一起；以及至少部分地定位在该光学探针内的光纤，该光纤被配置成接收来自光源的光线并且将光线引导至被定位在该插管的远端部分内的光学元件。
与一些实施例一致，一种眼外科手术系统包括：被配置成产生光线的光源；以及与该光源光学连接的光学探针，该光学探针包括套圈；被布置在该插管的远端部分周围的插管，该插管和该套圈通过在该套圈和该插管中的接合变形联接在一起；以及至少部分地定位在该光学探针内的光纤，该光纤被配置成接收来自该光源的光线并且将光线引导至被定位在该插管的远端部分内的光学元件。
本发明的另外的方面、特征和优点将从以下详细描述变得明显。
附图说明
图1是展示了制造用于在眼科手术中使用的具有互锁附接的光学探针的方法的流程图。
图2a是展示了光学探针的图。
图2b是展示了光学探针的图。
图3是展示了光学探针的图。
图4a是展示了光学探针的图。
图4b是展示了光学探针的图。
图5a是展示了光学探针的图。
图5b是展示了光学探针的图。
图6a是展示了光学探针的图。
图6b是展示了光学探针的图。
图7是图示了眼外科手术系统的图。
在附图中，具有相同标号的元件具有相同或类似的功能。
具体实施方式
在以下说明中，阐明具体细节以便描述特定的实施例。然而，本领域技术人员应清楚的是可以在不具有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所披露的实施例。所呈现的具体实施例意在为展示性的，而非限制性的。本领域技术人员可认识到，虽然在本文中未明确描述，但其他材料也在本披露的范围和精神内。
本披露基于将激光能量施加到光学探针中的插管/套圈接头描述了机械过盈和/或互锁构型。在插管/套圈接头中的互锁附接提供了更加热鲁棒的光学探针。即，根据本披露的光学探针可以更不易于出现高温故障。
本披露的设备、系统和方法提供许多优点，包括：(1)以较小的插管/套圈接头的降级风险来承受更高的温度的能力；(2)减少了在外科手术过程中插管变得与套圈分开的可能性；(3)提供(例如，除了粘合剂之外的)第二手段来加强和保持插管/套圈接头的结构整体性；(4)在插管/套圈接头中继续使用热传导粘结材料的能力；以及(5)以适用于可抛弃式部件的成本有效的方式来制造的能力。
图1提供了制造用于在眼科手术中使用的具有互锁附接的光学探针的方法100的流程图。方法100可以包括将插管定位成围绕套圈的远端部分(步骤102)。光纤可以至少部分地穿过套圈朝光学元件延伸，该光学元件可以被布置在插管的远端部分内。方法100可以包括将粘结材料应用到套圈和/或插管上。在方法100中定位插管可以包括将光纤和光学元件对准以用于光学联通(步骤104)。方法100可以包括通过向插管施加激光能量来将插管联接到套圈上(步骤106)。在方法100中将插管联接到套圈上可以包括在插管的周界周围施加激光能量。激光能量可以被间断地或连续地施加在插管的周界周围。
在方法100中将插管联接到套圈上可以包括在插管和套圈中产生接合变形。在方法100中产生接合变形可以包括产生互锁特征，该互锁特征限制插管相对于套圈的纵向位移。这些接合变形可以包括在套圈中的凹部和/或在插管中的径向向内突出部。在方法100中将插管联接到套圈上可以包括将插管的突出部直接和/或间接地接合到套圈的凹部上。粘结材料可以被布置在插管与套圈之间。方法100可以额外地包括为适用于产生接合变形的以下变量参数中的至少一者或多者选择值：激光能量的波长、功率、功率密度、脉冲图案、峰值辐照度、脉冲持续时间、和光点大小。
可以参照展示了光学探针200在方法100的多个不同阶段过程中的截面视图的图2a至图6来进一步理解方法100。在这方面，在图2a至图6中可以看见光学探针200的远端部分。光学探针200可以在套圈240的近端包括一个或多个附加元件。例如，光学探针200可以包括手持件、手柄等。光学探针200可以包括纵向轴线202。
光学探针200可以包括插管220。在眼外科手术过程中，插管220可以被配置成通过巩膜插入到眼睛中。插管220可以被定位成与纵向轴线202同轴或平行。插管220可以由具有高导热性的材料形成或包括具有高导热性的材料。高导热性材料可以有助于跨插管220和在光学探针200的不同元件之间的热量传递。高导热性材料还可以防止局部热点。插管220还可以由具有高熔点的材料形成或包括具有高熔点的材料。高熔点材料可以防止插管220在眼外科手术过程中可能出现的温度下的意外降级。例如，插管220可以由金属形成或包括金属，例如，铂、钯、金或其他适当的一种或多种材料。
插管220可以包括近端部分222和远端部分224。插管220可以包括被定位在远端部分224内的光学元件270。插管220和光学元件270可以被共同地描述为光学探针200的远端组件。光学元件270可以被配置成在眼科手术过程中接收和传播离开光学探针200并且进入手术区域(例如，到视网膜上)的光线。光学元件270还可以被配置成将光线光束分离成多个子光束并且当这些子光束被传播到手术区域中时将这些子光束聚焦。例如，光学元件270可以包括球透镜280和光学介质290。光学介质290可以由玻璃或光学粘合剂形成或包括玻璃或光学粘合剂。光学介质290可以包括在近端或光线接收表面上的多个小面，这些小面可以将一束光线分成多个子光束。该多个子光束可以通过球透镜280聚焦。球透镜280可以由蓝宝石、立方锆、BK7玻璃或其他适当的一种或多种材料形成或包括蓝宝石、立方锆、BK7玻璃或其他适当的一种或多种材料。
光学探针200可以包括套圈240。套圈240可以被定位成与纵向轴线202同轴或平行。如类似地关于插管220来描述的，套圈240也可以由具有高导热性和/或高熔点的材料形成或包括具有高导热性和/或高熔点的材料。例如，套圈240可以由金属形成或包括金属，例如，铂、钯、金、铜或其他适当的一种或多种材料。
光纤260可以延伸穿过套圈240。光学探针260可以延伸穿过光学探针200的被定位在套圈240的近端的其他元件(例如手持件)。光纤260还可以延伸到光学探针200之外。套圈240和光纤260可以被共同地描述为光学探针200的近端组件。光纤260可以被配置成接收来自光源310的光线(如在图7a和图7b中所展示的)并且被配置成朝光学元件270引导光线。光纤260可以是单一光纤或光纤束。
参见图1、图2a和图2b，在步骤102，方法100可以包括将插管220的近端部分222定位在套圈240的远端部分244周围。套圈240的所有或一些部分可以被定位和/或被布置在插管220内。例如，套圈240的远端部分244可以被定位在插管220内，而近端部分可以被定位在光学探针200的在套圈240的近端的元件(例如手持件)内。插管220可以被定位成与套圈240同轴或平行。将插管220定位在套圈240周围可以被描述为将远端组件至少部分地定位在近端组件周围。套圈240和/或插管220在方法100过程中可以相对于彼此进行各种不同的移动(例如，插管220可以被定位在套圈240周围，套圈240可以被定位在插管220内等)。
图2a和图2b可以被理解为提供光学探针200的类似披露。然而，图2a展示的实施例其中当插管220被定位在套圈240周围时在套圈240与插管220之间可以留有空间。如在图3的讨论中所描述的(并且如在图4a、图5a、图6a和图7a中示出的)，这个空间可以填充有粘结材料来联接套圈240和插管220。套圈240和插管220可以被确定大小和形状成使得当插管220被定位在套圈240周围时套圈240和插管220可以相接触。在图2b中(以及在图4b、图5b、图6b和图7b中)示出的实施例可以基本上省略在套圈240与插管220之间的空间，使得套圈240压力配合、滑动配合、压缩配合、过盈配合、或以另外方式接合地配合在插管220内。在这种实施例中，可以省略粘结材料。
再次参见图1、图2a和图2b，在步骤104，方法100可以包括将光纤260与光学元件270对准。在这方面，插管220可以被定位在套圈240周围，从而使得光纤260和光学元件270变得对准。对准可以包括套圈240、光纤260和/或近端组件相对于插管220、光学元件270和/或远端组件的平移和/或旋转(或反之亦然)。可以沿着和/或平行于纵向轴线202和/或在垂直于纵向轴线202的x-y平面中产生平移。可以围绕纵向轴线202旋转。光纤260和光学元件270的对准可以引起光线的子光束的焦点在手术区域内的优化定位。例如，在使用期间这些子光束的焦点可以被配置成定位在视网膜上。
参见图3，方法100可以包括将粘结材料210应用到插管220和/或套圈240上。例如，可以在插管220被定位在套圈240周围之前将粘结材料210应用到套圈240的外表面上。在应用粘结材料之后，可以移动插管220以使光学元件270和光纤260对准和/或将插管220定位在套圈240周围。图3展示了粘结材料210可以被布置在插管220的近端部分222与套圈240之间。粘结材料210可以在光学探针200的后续处理过程中维持如在步骤104中获得的光纤260与光学元件270的对准。粘结材料210可以被配置成联接插管220和套圈240。因此，一旦粘结材料210固化，插管220、光学元件270和/或远端组件就可以相对于套圈240、光纤260和/或近端组件是无法移动的。粘结材料210可以由高导热性材料形成或包括高导热性材料。例如，粘结材料210可以是其中包括金属颗粒的粘合剂，例如，银或其他适当的材料。使用高导热性结合材料可以有助于有效的热传递并且减少出现热点的可能性。例如可从马萨诸塞州比勒利卡的环氧树脂技术有限公司(Epoxy Technologies,Inc.)商购的EpoTek H20E和EpoTek 353Nd的粘合剂或环氧树脂可以用作粘结材料210。如关于图2b描述的，一些实施例可以省去步骤104。
参见图1、图4a、图4b、图5a和图5b，在步骤106，方法100可以包括通过向插管220施加激光能量来将插管220联接到套圈240上。如在图4a和图4b中示出的，激光源300可以用于产生激光能量。图5a和图5b展示了在光学探针200中可以施加激光能量的区域304。区域304可以终止于一点处，该点可以是使用聚焦光束施加302激光能量的展示。区域304可以延伸至不同的深度。施加302激光能量可以穿透插管220、粘结材料和/或套圈240至不同深度。
施加302激光能量可以连续地或间断地在插管220的周界周围进行。例如，可以施加激光能量以便在以固定和/或可变距离间隔开的多个位置处在插管220的圆周周围形成间断的机械过盈。在其他实施例中，可以施加激光能量以便在插管220的圆周周围形成连续的机械过盈。
方法100可以包括选择可以施加到插管220上的激光能量的波长、功率、功率密度、脉冲图案、峰值辐照度、脉冲持续时间、和光点大小中的至少一者。在一些实施例中，激光源300可以选自多个激光源以实现对激光能量特性的期望设置。在其他实施例中，可以调整激光源300的设置。例如，峰值辐照度可以被选择为高，使得可以将足够的功率递送至插管220以使插管220、粘结材料210和/或套圈240变形，从而产生接合变形。脉冲持续时间可以被选择为使得可以将激光能量施加足够的持续时间以使插管220、结合材料210和/或套圈240变形至预期深度。光点大小可以被选择为小(例如，激光能量可以由聚焦光束产生)。除其他特性之外，选择优化脉冲持续时间和光点大小可以防止光学探针200的不期望的区域受到施加302激光能量的影响。例如，脉冲持续时间可以被选择成使得其可以足够短以防止激光能量背离目标位置扩散，该扩散可能导致光学探针200的元件的所不期望的变形。
将激光能量施加302到区域304上可以引起插管220在局部区域中变形。来自可以引起插管220变形的激光能量的施加302的热量可以被传导通至套圈240。作为结果，套圈240也可以在局部区域中变形。当两者均变形(例如，熔化)时，形成插管220和套圈240的材料(例如，金属)可以熔融。激光能量的施加302可以是不连续的，以便在将额外的激光能量施加到插管220和/或套圈240的相同或不同部分上之前允许插管220和套圈240固化。以此方式，在插管220和套圈240中可以产生接合变形。
图6a和图6b各自展示了具有接合变形230的组装好的光学探针200。如所示出的，光学探针200可以具有套圈240。光学探针200可以具有布置在套圈240的远端部分244周围的插管220。插管220和套圈240可以通过在插管220和套圈240中的接合变形230来联接在一起。光学探针200可以具有至少部分地定位在光学探针200内的光纤260。光纤260可以被配置成接收来自光源的光线并且将光线引导至被定位在插管220的远端部分224内的光学元件270。
接合变形230可以是在由于施加302激光能量引起的插管220、粘结材料210和/或套圈240的几何形状方面改变的结果。例如，插管220、粘结材料210和/或套圈240可以根据激光能量的施加302以希望的方式来熔化、燃烧等。接合变形230可以在插管220与套圈240之间提供直接和/或间接的机械接合，从而可以约束在插管220与套圈240之间的相对运动(例如，平移和/或旋转)。
接合变形230可以包括在套圈240中的凹部242。凹部242可以是套圈240的径向向内凹陷的区域，该区域可以根据将激光能量施加到插管220至使得套圈240变形的深度而产生。凹部242可以直接或间接地与插管220接合。接合变形230还可以包括在插管220中的径向向内突出部234。该径向向内突出部234可以延伸到套圈240中不同的深度。
如在图6a中所展示的，径向向内突出部234可以延伸穿过粘结材料210。如在图6b中所展示的，径向向内突出部234可以直接延伸到套圈240的凹部242中。在一些实施例中，径向向内突出部234包括开口246(例如，如在图6a和图6b的左边接合变形230上示出的)。开口246可以通过径向向内突出部234从插管220的外表面延伸至内表面。在其他实施例中，施加302激光能量可以是使得径向向内突出部234不包括开口246(例如，如在图6a和图6b的右边接合变形230上示出的)。在这方面，激光能量可以根据希望来施加以形成具有或不具有开口的径向向内突出部234。
接合变形230可以提供限制插管220相对于套圈240的纵向位移的互锁。一般而言，互锁包括插管220、结合材料210、和/或套圈240的防止插管220和/或套圈240相对于彼此平移和/或旋转的几何特征。在插管220、结合材料210、和/或套圈240中的一个或多个接合变形230可以限定这种互锁。
图7展示了结合光学探针200的眼外科手术系统。眼外科手术系统可以包括被配置成产生光线的光源310。眼外科手术系统可以包括与光源310处于光学联通的光学探针200。例如，光纤312可以任选地联接光源310和光学探针200。光学探针200可以包括类似于以上描述的那些特征。例如，光学探针可以包括套圈240。光学探针200还可以包括布置在套圈240的远端部分244周围的插管220。插管220和套圈240可以通过在套圈240和插管220中的接合变形230来联接在一起。光学探针200可以包括至少部分地定位在光学探针200内的光纤260。光纤260可以被配置成接收来自光源310的光线并且将光线引导至被定位在插管220的远端部分224内的光学元件270。
如本文中所描述的实施例可以提供利于具有互锁附接的热鲁棒光学探针的设备、系统和方法。本文中所描述的设备、系统和方法可以与包括远端组件和近端组件的任何外科手术探针一起使用，该远端组件和该近端组件可以相联接。以上提供的实例仅为示例性的，并非旨在进行限制。本领域的技术人员可以容易地想到符合所披露的实施例的其他系统，所述其他系统旨在处于本披露的范围内。因此，本申请仅受所附权利要求书限制。
Claims (26)
1.一种制造用于在眼科手术中使用的光学探针的方法，包括：
将插管定位在套圈的远端部分周围，其中光纤至少部分地穿过该套圈朝光学元件延伸，该光学元件被布置在该插管的远端部分内；并且
通过向该插管施加激光能量来将该插管联接到该套圈上。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
将粘结材料应用到该插管和该套圈中的至少一者上。
3.如权利要求1所述的方法，其中定位该插管包括：
将该光纤和该光学元件对准以用于光学联通。
4.如权利要求1所述的方法，其中将该插管联接到该套圈上包括：
在该插管和该套圈中产生接合变形。
5.如权利要求4所述的方法，其中产生接合变形包括：
产生互锁特征，该互锁特征限制该插管相对于该套圈的纵向位移。
6.如权利要求4所述的方法，其中产生接合变形包括：
在该套圈中产生凹部。
7.如权利要求6所述的方法，其中产生接合变形包括：
在该插管中产生径向向内突出部。
8.如权利要求7所述的方法，其中将该插管联接到该套圈上包括：
通过被布置在该插管与该套圈之间的粘结材料将该插管的突出部间接地接合到该套圈的凹部上。
9.如权利要求7所述的方法，其中将该插管联接到该套圈上包括：
将该插管的突出部直接地接合到该套圈的凹部上。
10.如权利要求4所述的方法，进一步包括：
选择适合于产生这些接合变形的激光能量的波长、功率、功率密度、脉冲图案、峰值辐照度、脉冲持续时间、和光点大小中的至少一者。
11.如权利要求4所述的方法，其中将该插管联接到该套圈上包括：
将该激光能量施加在该插管的周界周围。
12.如权利要求11所述的方法，其中：
该激光能量被间断地施加在该插管的周界周围。
13.如权利要求11所述的方法，其中：
该激光能量被连续地施加在该插管的周界周围。
14.一种眼外科手术装置，包括：
光学探针，该光学探针具有
套圈；
被布置在该套圈的远端部分周围的插管，该插管和该套圈通过在该插管和该套圈中的接合变形联接在一起；以及
至少部分地定位在该光学探针内的光纤，该光纤被配置成接收来自光源的光线并且将光线引导至被定位在该插管的远端部分内的光学元件。
15.如权利要求14所述的装置，其中：
该插管相对于该套圈同轴定位。
16.如权利要求14所述的装置，进一步包括：
粘结材料，该粘结材料被布置在该套圈与该插管之间并且被配置成联接该套圈和该插管。
17.如权利要求14所述的装置，其中：
这些变形是激光产生的变形。
18.如权利要求14所述的装置，其中：
这些变形限定互锁特征，该互锁特征限制该插管相对于该套圈的纵向位移。
19.如权利要求14所述的装置，其中：
这些接合变形包括在该套圈中的凹部。
20.如权利要求19所述的装置，其中：
这些接合变形包括在该插管中的径向向内突出部。
21.如权利要求20所述的装置，其中：
该插管的径向向内突出部通过被布置在该插管与该套圈之间的粘结材料间接地接合该套圈的凹部。
22.如权利要求20所述的装置，其中：
该插管的径向向内突出部直接地接合该套圈的凹部。
23.如权利要求20所述的装置，其中：
开口从该插管的外表面穿过该径向向内突出部延伸。
24.如权利要求14所述的装置，其中：
这些接合变形被间断地布置在该插管的周界周围。
25.如权利要求14所述的装置，其中：
这些接合变形被连续地布置在该插管的周界周围。
26.一种眼外科手术系统，包括：
被配置成产生光线的光源；以及
与该光源处于光学联通的光学探针，该光学探针包括
套圈；
被布置在该套圈的远端部分周围的插管，该插管和该套圈通过在该插管和该套圈中的接合变形联接在一起；以及
至少部分地定位在该光学探针内的光纤，该光纤被配置成接收来自该光源的光线并且将光线引导至被定位在该插管的远端部分内的光学元件。
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