JP2020508750A - 関節式ビーム分離によるマルチファイバーマルチスポットレーザプローブ - Google Patents

Abstract

マルチファイバーレーザプローブは、小径の互換性を保持する一方、マルチスポットビーム送出を提供するために、またはシングルスポットもしくはマルチスポットビームパターンの選択的な送出を提供するために、ファイバーと他のレーザプローブ素子との相対運動を用いる。例示的なプローブは、カニューレの遠位端部に取り付けられた遠位傾斜要素上でひとまとめにして移動可能である遠位端部を有するファイバーを含み、それにより、ファイバーの遠位端部は、ファイバーの遠位端部がカニューレまたは傾斜要素内にある引っ込み位置と、ファイバーの遠位端部が傾斜部の溝またはチャンネルによって案内されて、レーザプローブの遠位端部における外部開口部を少なくとも部分的に通って延在し、かつカニューレの縦軸から離れて角度を付けて向けられる伸長位置との間で移動され得る。

Description

本出願は、眼科処置において使用するためのレーザプローブに関し、より詳細には、光凝固術において使用するためのマルチスポットレーザプローブに関する。

レーザ光凝固療法は、網膜剥離および網膜裂孔ならびに糖尿病などの疾患から生じる増殖性網膜症などの眼の症状に対処する。糖尿病患者の血糖が異常に高いことにより、網膜血管の成長因子の放出が刺激され、これは、次に網膜表面にわたって血管および毛細血管の望ましくない増殖を促す。これらの増殖した血管は、非常に繊細であり、硝子体内で簡単に出血する。身体は、損傷した血管に瘢痕組織を生じることによって応答し、これは、その後、網膜を剥離させる原因となるため、最終的に失明の原因となる。

レーザ光凝固術では、レーザプローブを使用して、網膜全域にわたる様々なレーザ熱傷スポットにおいて血管を焼灼する。レーザは、視力を可能にするために網膜に存在する桿状体および錐状体も損傷するため、視覚および血管が影響を受ける。視力は、網膜の中心黄斑において最も鋭いため、外科医は、結果的に生じるレーザ熱傷スポットを網膜の周辺領域に配置する。このようにして、周辺視力をある程度犠牲にして中心視力を保存する。処置中、外科医は、プローブを、光凝固される網膜領域を非熱傷性照準ビームで照射するように駆動する。低出力の赤色レーザダイオードが利用可能であるため、照準ビームは、一般的に低出力の赤色レーザ光である。外科医が所望の網膜上のスポットを照射するようにレーザプローブを位置決めすると、外科医は、フットペダルまたは他の手段によってレーザを起動し、その後、照射された領域が光凝固する。網膜上のスポットが熱傷されると、外科医は、照準光によって新しいスポットを照射するようにプローブを再位置決めし、レーザを起動し、プローブを再位置決めすることなどを、網膜全域にわたって熱傷されたレーザスポットの好適なアレイが分布されるまで行う。

網膜のいずれか１回の治療のために必要なレーザ光凝固術の回数は多い。例えば、１，０００〜１，５００スポットが一般的に熱傷される。そのため、レーザプローブが、一度に複数のスポットの熱傷を可能にするマルチスポットプローブであった場合、光凝固処置がより迅速になることが容易に理解されるであろう（レーザ源の出力が十分であると仮定して）。従って、マルチスポットレーザプローブが開発されており、これは、２つのカテゴリーに分類され得る。本明細書において「マルチファイバーマルチスポット」レーザプローブを意味する第１のカテゴリーは、光ファイバーの対応するアレイを通してその複数のレーザビームを生じる。第２のカテゴリーは、単一のファイバーのみを使用するため、本明細書では「単一ファイバーマルチスポット」レーザプローブを意味する。レーザプローブが単一ファイバープローブであるかまたはマルチファイバープローブであるかに関わらず、プローブをレーザ源に接続するために使用されるアダプターと互換性がある必要がある。その点において、通常、レーザ源は、サブミニチュアバージョンＡ（ＳＭＡ）相互接続部などの標準相互接続部を有する。例えば、レーザ源は、レーザ源が駆動しているいかなる器具にも結合される雄型ＳＭＡコネクタを受け入れる雌型ＳＭＡコネクタを有し得る。従来の単一ファイバーシングルスポットレーザプローブでは、その雄型ＳＭＡコネクタは、単一ファイバーを組み込んでいる。レーザ源は、雄型ＳＭＡコネクタにレーザビームウエストとして公知の集束ビームを提供する。これは、単一ファイバープローブにとってかなり有利である。なぜなら、その光ファイバーは、レーザ源に効率的に結合できるようにするために、その端面がウエストによって照明されるためである。しかし、マルチファイバーマルチスポットレーザプローブがその複数のスポットを駆動するために対応する複数のファイバーを使用する場合、この便利な単一ファイバー方式では、単にその複数のファイバーにレーザ源からの集束ビームを受光させることができない。なぜなら、レーザウエストが複数のファイバーに結合するには狭すぎるためである。代わりに、レーザ源は、プローブからの複数のファイバーが単にレーザウエストを生じさせないようにするために、その従来の相互接続部を変更するかまたは適合させる必要があるであろう。しかし、そのような変更は、高価であり、かつ厄介である。

従って、マルチファイバーマルチスポットプローブは、レーザ源が単一ファイバーケーブルに結合された単一ファイバー相互接続部を駆動するように開発されており、単一ファイバーケーブルは、同様にレーザプローブハンドピース内の単一ファイバー／複数ファイバー光結合を駆動する。ハンドピース内で結果として得られるオプティクスは、患者から患者への汚染を制限するためにレーザプローブが使い捨てであることが望ましいため、コストを増大させる。例えば、オプティクスは、単一ファイバーからのビームを複数のビームに分割して複数のファイバーに分散する回折ビームスプリッターを含む。単一ファイバーからビームスプリッター上にレーザビームをコリメートし、その後、結果として生じる複数のビームを複数のファイバー上に集光させるために平凸レンズを必要とする。しかし、そのようなレンズをレーザ源相互接続部に動かして、プローブの残りの部分があまり高価でないようにし得ることは、そのような相互接続部の内径が比較的小さいために非常に困難である。

別の問題は、マルチファイバーマルチスポットレーザプローブにおいて、複数のファイバーの遠位端部から送られたテレセントリックレーザビームが、結果として生じるレーザビームスポットを網膜上で適切に分配させるために異なる角度方向に向けられる必要があることから生じる。そのような分配をもたらすために、マルチファイバーマルチスポットレーザプローブは、ファイバーの遠位端部が所望の角度方向に曲げられて開発されている。しかし、そのような曲げは、厄介であり、かつコストも増大させる。

複数のファイバーの使用に関連する問題を回避するために、単一ファイバーレーザプローブからの光ビームは、ビームを網膜に送るための複数の回折ビームに分割する回折ビームスプリッター上に方向付けられ得る。しかしながら、その後、回折ビームスプリッターは、結果として生じる回折ビームを集束する必要があり、これは、素子にわたって格子規定を空間的に変化させることを必要とする。そのような複雑さは、コストを増大させるだけでなく、結果として生じる空間的に変化する回折ビームスプリッターが性能全体を低下させる。そのような設計は、遠位ファイバー端部と回折素子との間の距離を変更することも困難にする。

従って、当技術分野において改良されたマルチスポットレーザプローブが必要とされている。

本明細書で開示するマルチファイバーレーザプローブのいくつかの実施形態は、小径の互換性（ｓｍａｌｌ−ｇａｕｇｅ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）を保持する一方、マルチスポットビーム送出を提供するために、またはシングルスポットもしくはマルチスポットビームパターンの選択的な送出を提供するために、ファイバーと他のレーザプローブ素子との相対運動を用いる。

いくつかの実施形態による例示的なプローブは、カニューレの遠位端部に取り付けられた遠位傾斜要素上でひとまとめにして移動可能である遠位端部を有するファイバーを含み、それにより、ファイバーの遠位端部は、ファイバーの遠位端部がカニューレまたは傾斜要素内にある引っ込み位置と、ファイバーの遠位端部が傾斜要素の溝またはチャンネルによって案内されて、レーザプローブの遠位端部における外部開口部を少なくとも部分的に通って延在し、かつカニューレの縦軸から離れて角度を付けて向けられる伸長位置との間で移動され得る。

別の例示的なプローブは、レーザプローブの近位端部から少なくともレーザプローブの遠位端部の近くまで延在する複数のファイバーであって、レーザプローブの近位端部は、アダプターインターフェースを介してレーザ源に結合されるように構成されている、複数のファイバーと、遠位端部を有し、かつレーザプローブの遠位端部においてまたはその近くでレーザプローブの少なくとも一部分に沿って複数のファイバーを取り囲むカニューレと、カニューレの遠位端部から延在し、かつ複数のファイバー間に位置する傾斜要素であって、ファイバーのそれぞれに対応する溝を有する傾斜要素とを含む。この例では、カニューレおよび傾斜要素は、一緒に、ファイバーの遠位端部がカニューレ内に完全にまたは実質的に完全にある遠位伸長位置と、ファイバーの遠位端部が傾斜要素の溝によって案内されて、カニューレの外部に延在し、かつカニューレの縦軸から離れて角度を付けて向けられる近位引っ込み位置との間において、ファイバーに対して縦方向に平行移動可能である。

マルチファイバーマルチスポットレーザプローブの別の例は、レーザプローブの近位端部から少なくともレーザプローブの遠位端部の近くまで延在する複数のファイバーであって、レーザプローブの近位端部は、アダプターインターフェースを介してレーザ源に結合されるように構成されている、複数のファイバーと、遠位端部を有し、かつレーザプローブの遠位端部においてまたはその近くでレーザプローブの少なくとも一部分に沿って複数のファイバーを取り囲むカニューレとを含む。この例示的なプローブは、カニューレの遠位端部に取り付けられた傾斜要素であって、ファイバーのそれぞれに対応し、かつレーザプローブの遠位端部まで延在する溝および／またはチャンネルを有する傾斜要素と、カニューレの少なくとも一部分内で延在し、かつカニューレ内で平行移動可能であるスリーブとをさらに含む。これらの実施形態では、複数のファイバーは、カニューレおよび傾斜要素に対して縦方向に固定され、それにより、ファイバーの遠位端部は、傾斜要素の遠位端部にまたはその近くにあり、スリーブは、ファイバーの遠位端部がカニューレの縦軸に対して実質的に平行な方向に向くような向きにされる近位引っ込み位置と、ファイバーの遠位端部が移動され、かつスリーブおよび傾斜部の溝またはチャンネルによって拘束されて、カニューレの縦軸から離れて角度を付けて向けられる遠位伸長位置との間で平行移動可能である。

マルチファイバーマルチスポットレーザプローブのさらに別の例は、同様に、レーザプローブの近位端部からレーザプローブの遠位端部の近くまで延在する複数のファイバーであって、レーザプローブの近位端部は、アダプターインターフェースを介してレーザ源に結合されるように構成されている、複数のファイバーと、遠位端部を有し、かつレーザプローブの遠位端部においてまたはその近くでレーザプローブの少なくとも一部分に沿って複数のファイバーを取り囲むカニューレとを含む。しかしながら、この例は、カニューレの遠位端部内にまたはそれに配置されたレンズアレイ素子であって、レンズアレイ素子の第１の面の周りに角度を付けて配置されたレンズ素子のアレイを含み、第１の面は、カニューレ内のファイバーの遠位端部の方に向いている、レンズアレイ素子を含む。レンズアレイ素子は、この例では、レンズ素子のそれぞれがファイバーの対応する１つの遠位端部とレーザプローブの遠位端部との間に配置される第１の位置から、レンズアレイ素子の第１の面の実質的に平面的な領域がファイバーのそれぞれの遠位端部とレーザプローブの遠位端部との間に配置される第２の位置まで、複数のファイバーに対して回転可能である。この例によるいくつかの実施形態では、レンズ素子は、レンズアレイ素子の第１の面に配置されたマイクロレンズ素子を含む。他の実施形態では、レンズアレイ素子は、代わりに、楔形アレイ素子であって、上記で要約したレンズアレイ素子と同様の方式で楔形アレイ素子の第１の面の周りに角度を付けて配置された複数の微小楔形素子を含む楔形アレイ素子である。

マルチファイバーマルチスポットレーザプローブの近位端部に結合するための勾配屈折率（ＧＲＩＮ）レンズを含むアダプター要素に結合されたレーザ源の縦断面図である。 図１のプローブの近位端部内のマルチファイバーアレイの半径方向断面図を示す。 マルチファイバーマルチスポットレーザプローブの近位端部に結合するための回折ビームスプリッターを含むアダプター要素に結合されたレーザ源の縦断面図である。 図３のプローブの近位端部内のマルチファイバーアレイの半径方向断面図である。 図４のマルチファイバーアレイから発せられた複数の投射ビームを角度的に分離するためのＧＲＩＮレンズを示す。 スプレッディング型スペーサをレーザプローブの遠位端部に組み込んでいるマルチファイバーマルチスポットレーザプローブであって、プローブ内のファイバーが非動作引っ込み位置から動作伸長位置に摺動され得るように構成されたマルチファイバーマルチスポットレーザプローブの遠位端部の例示的な実施形態を示す。 スプレッディング型スペーサをレーザプローブの遠位端部に組み込んでいるマルチファイバーマルチスポットレーザプローブであって、プローブ内のファイバーが非動作引っ込み位置から動作伸長位置に摺動され得るように構成されたマルチファイバーマルチスポットレーザプローブの遠位端部の例示的な実施形態を示す。 引っ込んでいるカニューレ部分および遠位スプレッディング型スペーサを組み込んでいるマルチファイバーマルチスポットレーザプローブの遠位端部の例示的な実施形態を示す。 引っ込んでいるカニューレ部分および遠位スプレッディング型スペーサを組み込んでいるマルチファイバーマルチスポットレーザプローブの遠位端部の例示的な実施形態を示す。 遠位カニューレ部分内に可動スリーブを組み込み、かつ遠位スプレッディング型スペーサを組み込んでいるマルチファイバーマルチスポットレーザプローブであって、シングルスポットモードからマルチスポットモードに光の送出を切り替えるように構成されたマルチファイバーマルチスポットレーザプローブの遠位端部の例示的な実施形態を示す。 回転選択式マイクロレンズアレイを組み込んでいる実施形態を示す。 回転選択式マイクロレンズアレイを組み込んでいる実施形態を示す。

本明細書では、従来のレーザ源相互接続部と互換性のある改良されたマルチファイバーマルチスポットレーザプローブについて詳細に説明する。

ここで、図面を参照すると、図１にマルチファイバーマルチスポットレーザプローブ１００のある程度の詳細を示す。図１では、レーザプローブ１００の近位端部の詳細は示されていない。近位端部のいくつかの実現化の詳細は、下記に提供されている。図１に示すマルチファイバーマルチスポットレーザプローブ１００の部分は、米国特許第８，９５１，２４４号明細書にも説明されている。そのため、図１に示す詳細は、従来技術の例を示すことが理解される。

図１に戻ると、レーザ源１０５は、好適な相互接続部を通してプローブ１００を駆動することが分かる。レーザ源１０５のための通常の標準相互接続部は、サブミニチュアバージョンＡ（ＳＭＡ）アダプターである。そのため、レーザ源１０５は、雌型ＳＭＡアダプター１１０を含む。しかしながら、レーザ源の相互接続部がレーザウエスト１１５などの集束ビームスポットをレーザプローブからの雄型コネクタの近位端部に提供する限り、レーザプローブ１００は、いずれの従来の標準光学相互接続部ともつながり合うように簡単に適合されることが理解される。そのため、以下の説明では、レーザプローブ１００は、普遍性を失うことなく、カスタマイズされたＳＭＡアダプター１２０によってレーザ源１０５に結合すると仮定する。

レーザウエスト１１５を受光するために、ＳＭＡアダプター１２０のボアは、勾配屈折率（ＧＲＩＮ）レンズ１２５を含む。ＧＲＩＮレンズ１２５は、そのようなボアに簡単に挿入される単純な単一素子のシリンダー状ＧＲＩＮロッドレンズであり得る。ＧＲＩＮレンズ１２５は、集束ビームを第２の集束スポット１３０に、その後、そのレンズの遠位端部において、コリメートされたビームの波面にリレーされるように設計されている。ＳＭＡの分野で公知のように、ＳＭＡアダプター１２０は、ネジ付きシリンダー１３５および保持リング１４０によってＳＭＡアダプター１１０に固定する。ＳＭＡアダプター１２０は、ＳＭＡアダプター１１０に挿入するための雄型端部だけでなく、雄型ＳＭＡ９０５ファイバーコネクタ１４５などの従来の光学相互接続部を受け入れる雌型端部も有する。コネクタ１４５は、ネジ付きシリンダーまたはリング１６０および保持リング１６５によってアダプター１２０に固定する。コネクタ１４５は、そのボアにおいて光ファイバーのアレイ１５０を含む。アレイ１５０の近位端部１５１は、ＧＲＩＮレンズ１２５の遠位端部から２２０μｍの空隙などの好適な空隙によって分離されている。コネクタ１４５は、ファイバー１５０を内包しているフレキシブルケーブルに接続され、これは、レーザプローブ分野において公知のようにハンドピースおよびカニューレに至る。

図２にファイバーアレイ１５０の例示的な実施形態を断面で示す。図１の近位端部１５１におけるレーザビーム境界は、レーザ源１０５からの緑色レーザビーム境界２０５および赤色照準ビーム境界２１０の両方に関して示されている。アレイ１５０は、６本の外側ファイバーによって円周方向に取り囲まれている中心ファイバーを含む。一実施形態では、各ファイバー２２０は、１０１μｍのジャケットによって取り囲まれた９０μｍのクラッドに入れられた７５μｍのガラスコアによって０．２２の開口数（ＮＡ）が達成されている。アレイ１５０内に結合されないレーザエネルギー量を最小限にするために、ＧＲＩＮレンズ１２５は、レーザビーム境界２０５が６本の外側ファイバーをちょうど包囲するように構成される。レーザビームに対するアレイ１５０のクロッキングは、レーザビームおよびアレイ１５０が少なくとも全体的に軸対称であるために問題でない。アレイ１５０は、レーザプローブの遠位端部に延在する。レーザプローブの遠位端部のいくつかの実施形態の詳細は、下記でより詳細に説明する。

そのような近位相互接続部の有利な特性は、複雑なマルチレンズリレー系が必要でないことである。代わりに、ＧＲＩＮレンズ１２５は、アダプター１２０のボアに簡単に挿入され、それにより、雄型ＳＭＡアダプター１４５などの標準アダプターが、ファイバーアレイ１５０を受け入れる使い捨てレーザプローブを取り付けることを可能にする。ＧＲＩＮレンズ１２５およびそのアダプター１２０がなければ、レーザ源１０５の標準アダプター１１０が変更される必要があり、これは、レーザ源１０５のための他の取付具が同時に変更される必要があるために明らかに望ましくない。あるいは、レーザ源のアダプターは、標準のままであり得るが、その場合、マルチレンズリレー系が必要とされる。しかしながら、ＳＭＡアダプター１２０およびＧＲＩＮレンズ１２５は、そのような複雑さを排除する。そのため、ＳＭＡアダプター１２０は、かなり有利であるが、約５０％のレーザエネルギーは、図２に示すようなアレイ１５０内のファイバー間の隙間に送出されることが理解され得る。そのため、このレーザエネルギーは、光凝固術で利用できず、従って必要なレーザ源の出力を増大させ、かつ／またはレーザ熱傷スポットを生じさせるために必要な時間を長くする。

ここで、図３を参照して、ファイバーアレイ隙間を照射しない回折の実施形態を説明する。図１に関して説明したように、カスタマイズされたＳＭＡアダプター１２０は、ユーザが使い捨てプローブをアダプター１２０に好都合に取り付けて、レーザエネルギーをファイバーアレイへ駆動できるようにする。しかしながら、図１に示す実施形態では、アダプター１２０は、そのボアにおいて、第１のＧＲＩＮレンズ３０１と第２のＧＲＩＮレンズ３１０との間に配置された回折ビームスプリッター３０５を含む。ＧＲＩＮレンズ３０１は、レーザウエスト１１５からの発散レーザビームをコリメートして、コリメートされた波面を回折ビームスプリッター３０５に送るように構成される。ＧＲＩＮレンズ３１０は、スプリッター３０５からの結果として生じる回折された複数のレーザビームを、雄型ＳＭＡアダプター１４５のボア内に含まれるファイバーアレイ３２０の近位面１５１上で集束するように構成される。ファイバーアレイ３２０は、回折ビームスプリッター３０５の回折特性に従って配置された複数のファイバーを含む。例えば、回折ビームスプリッターが５つの回折ビームの対称的な五角形分布を生じる場合、ファイバーアレイ３２０は、対応する五角形分布に配置される。図４は、その近位面１５１におけるファイバーバンドル３２０のそのような配置構成を示す。

一実施形態では、各光ファイバー４００は、１０１μｍのジャケットによって取り囲まれている９０μｍのクラッド内に７５μｍのガラスコアクラッドを有して０．２２のＮＡを達成する。スプリッター３０５からの結果として生じる回折された緑色レーザビームの投射は、境界４０５によって示される。回折は、波長依存性であるため、照準ビームの投射は、ファイバーアレイ３２０と異なるアライメントを有する。そのため、スプリッター３０５およびファイバーアレイ３２０は、境界４０５が各ファイバー４００と軸方向に位置合わせされる一方、赤色照準ビームの境界４１０が各ファイバーの中心軸または縦軸に対して半径方向に変位されるように配置される。

一実施形態では、各緑色回折ビームに対してスプリッター３０５によってもたらされた軸外し変位は、１．４５度である。ＧＲＩＮレンズ３１０は、結果として生じるコリメートされかつ回折されたビームをアレイ３２０内の各ファイバー４００の入射面上に集束させる。回折ビームに対するアレイ３２０のそのような適切なクロッキングにより、各ファイバー４００へのそれぞれの回折ビームおよび照準ビームの効率的な結合が達成される。その点において、一般に遠距離通信業界で使用されているフェルールコネクタ（ＦＣ）または標準コネクタ（ＳＣ）などの他のタイプのアダプターは、ＳＭＡアダプター１２０の代わりに使用されて最適なクロッキングを支援する。図１に関して説明したように、ＳＭＡアダプター１２０への光学部品の組み立ては、ＧＲＩＮレンズ３０１および３１０ならびに介在型回折ビームスプリッター３０５を、光学用接着剤を塗布してからアダプター１２０のボア内に摺動させて、互いに端と端とを当接させ得る点で有利に好都合である。対照的に、屈折レンズのアライメントは、それに比べて厄介でありかつ困難である。

図１または図３のいずれかに関して上述したように、レーザ源からのレーザビームを分割し、かつファイバーアレイを通してテレセントリックに伝搬される場合、レーザプローブからの集束レーザスポットを、角度を付けて投射する問題が残る。米国特許第８，９５１，２４４号明細書では、ＧＲＩＮレンズの解決法が開示されており、その例を図５に示す。図５に示す例示的な実施形態は、図３のファイバーアレイ３２０との互換性があるために特に適合されることが理解されるが、類似の実施形態は、図１のファイバーアレイ１５０を得るために簡単に構成され得ることが理解される。

図５に示すように、レーザプローブカニューレ５００、例えばステンレス鋼カニューレは、その遠位端部においてＧＲＩＮレンズ５０５を受け入れる。ファイバーアレイ３２０の遠位端部は、カニューレ内で変位されて、ＧＲＩＮレンズ５０５の近位端面に発散ビーム５１０を投射する。その後、ＧＲＩＮレンズ５０５は、ビームを網膜表面５２０上に集束させる。網膜上での結果として生じる集束ビームの分布は、アレイ３２０の遠位端部におけるファイバーの分布に依存する。

その点において、アレイ３２０（図３）の近位端部における分布は、軸に関して対称的である必要があるが、遠位端部ではファイバーを任意の好適な分布に配置できる。例えば、図５に示すように、アレイ３２０は、遠位端部において線形に配置される。そのため、結果として生じるレーザスポットは、ＧＲＩＮレンズ５０５に提供される像（この実施形態では線形アレイ）の拡大バージョンである。一実施形態では、ＧＲＩＮレンズ５０５は、角度分布されたビームをカニューレ５００の遠位端部から４ｍｍの距離において集束する。有利には、ＧＲＩＮレンズ５０５は、ファイバーを所望の角度分布に曲げること（およびそのような曲げに関連する問題）、ファイバーの遠位端面を面取りすること、または遠位端面に光学素子を追加することのいずれの必要性も不要にする。ファイバーは、アレイ３２０内で互いに触れることができ得、およびＧＲＩＮレンズ５０５は、依然として効果的である。

下記では、マルチファイバーレーザプローブの遠位端部の、図５に示す構成要素に対するいくつかの代替形態を詳細に説明する。これらの実施形態では、プローブの遠位端部においてＧＲＩＮレンズ５０５がレーザビーム経路から除去されていること、およびいくつかの実施形態が光ファイバーの遠位に光学素子を有していないことが共通している。試験データにより、いくつかのＧＲＩＮレンズ材料は、光黒化に起因した吸収の増加および／または反射防止コーティングを通した湿気進入に起因して熱破損しやすいことが示されている。この破損モードに至る吸収の増加は、いくつかのＧＲＩＮレンズの化学的性質に関連しており、これは、レーザ伝送光ファイバーに対して遠位のオプティクスの使用を排除するか、または純溶融石英などの非ＧＲＩＮ材料で作製された遠位オプティクスを使用する実施形態によって軽減され得る。そのため、本明細書で詳述したいくつかの実施形態は、熱的信頼性を改善し得る一方、図５に示す装置と同様の光学性能を提供することが理解される。

下記で詳述する実施形態は、ファイバー湾曲によって角度的なビーム分離を誘発する様々な作動手段をさらに提供する。様々な実施形態は、小径の互換性および／または切替換可能な準シングルスポットおよびマルチスポットビーム送出などの利点を提供する。

下記で詳述するいくつかの実施形態は、本発明の４ファイバーまたは５ファイバーの実施形態に関して提供され、これらは、軸方向断面図および横断面図で示されている。しかしながら、ファイバーの数は、４または５に限定されない − 様々な実施形態において、それよりも少ないまたは多い数のファイバーが使用され得ることが理解される。さらに、実施形態は、任意の特定の順序で提供されない。本明細書で開示する実施形態は、上述の、すなわち図１および図３で示したアダプターであって、ビームを分割しかつ結果として生じる複数のビームを、各ファイバーがそれ自体のビームを伝えるこれらの光ファイバーの近位端部で集束させる手段を提供する、アダプターのいずれかと互換性があるレーザプローブにおいて実装され得る。しかしながら、下記で説明する実施形態は、近位端部において異なる嵌合構成を有するレーザプローブにおいて、および／または１つもしくは複数のレーザ源をマルチファイバーレーザプローブの複数のファイバーに結合するための異なるアダプターもしくはインターフェースと併せて実装され得ることが理解される。

遠位端部のＧＲＩＮレンズを省略するマルチファイバーマルチスポットレーザプローブの遠位端部の第１の例示的な実施形態を図６Ａおよび図６Ｂに示す。図に示すように、この例示的なレーザプローブは、遠位傾斜要素６２０上にひとまとめにして移動可能である劈開または研磨された端部を備える複数のファイバー６１０を含むため、これらファイバー６１０は、２つの状態間で移動することができる。第１の状態が図６Ａに示されており、この状態は、非動作引っ込み位置を示し、ここで、例えば、小径のトロカール入口システムを通して挿入および抜出しするためのコンパクトな外径を提供している。図６Ｂは、動作伸長位置を示し、ここで、これらのファイバー６１０は、レーザプローブの遠位端部の方に平行移動されており、かつ傾斜要素６２０により、強制的に外向きにおよび少なくとも部分的にレーザプローブの遠位端部における外部開口部を通して曲げられ、角度的に分離したビーム６３０を送出してマルチスポットパターンを達成している。

図６Ａおよび図６Ｂに示すように、傾斜要素６２０は、レーザプローブの少なくとも図示の部分に沿って、すなわちレーザプローブの遠位端部においてまたはその近くで、ファイバー６００を取り囲むカニューレ６００の遠位端部に収まるかまたは嵌る。傾斜要素６２０は、ファイバーが通過できる十分なサイズであり、近位端部においてコンバートしかつ遠位に広がる４つの角度付き孔を有する別個の機械加工された構成要素から形成され得る。傾斜要素は、付加または除去微細加工プロセスによっても製造され得る。傾斜要素６２０は、ファイバー６１０のそれぞれのためのチャンネルおよび／または溝を含み、それにより、ファイバー６１０が遠位端部の方へかつ従って伸長位置に平行移動されるとき、およびファイバーがプローブ（図示せず）の近位端部の方へ引っ込み位置に引っ込められるとき、ファイバー６１０は、チャンネルおよび／または溝によって案内されることが理解される。

そのため、図６Ａおよび図６Ｂに示すレーザプローブは、レーザプローブの近位端部から少なくともレーザプローブの遠位端部の近くまで延在する複数のファイバー６１０であって、レーザプローブの近位端部は、アダプターインターフェースによってレーザ源に結合されるように構成されている、複数のファイバーと、遠位端部を有し、かつレーザプローブの遠位端部においてまたはその近くでレーザプローブの少なくとも一部分に沿って複数のファイバー６１０を取り囲むカニューレ６００とを含むマルチファイバーマルチスポットレーザプローブの例であることが理解される。図示のプローブは、カニューレの遠位端部に取り付けられた傾斜要素６２０であって、ファイバー６１０のそれぞれに対応し、かつレーザプローブの遠位端部まで延在する溝および／またはチャンネルを有する傾斜要素６２０をさらに含む。複数のファイバー６１０は、ファイバー６１０の遠位端部がカニューレ６００および／または傾斜要素６２０内にある引っ込み位置と、ファイバー６１０の遠位端部が傾斜要素６２０の溝またはチャンネルによって案内されて、レーザプローブの遠位端部の外部開口部を少なくとも部分的に通って伸長され、かつカニューレ６００の縦軸から離れて角度を付けられて向けられる伸長位置との間において、カニューレ６００および傾斜要素６２０に対して縦方向に平行移動可能である。複数のファイバー６１０は、手動アクチュエータであって、外科医の把持している手の親指または指によって移動される、プローブの好適な箇所に位置決めされた摺動要素を有する手動アクチュエータにより、または代わりに電動アクチュエータにより伸長されかつ引っ込められ得る。

図７Ａおよび図７Ｂは、同様に、劈開または研磨されたファイバー６１０および外部遠位傾斜要素７２０を含む別の実施形態を示す。遠位傾斜要素７２０は、図６Ａおよび図６Ｂの傾斜要素６２０と同様であるが、図７Ａおよび図７Ｂに示すレーザプローブの実施形態では、ファイバー６１０は、ハンドピース（図示せず）に対して軸方向の適所に固定されている。図７Ａおよび図７Ｂに示すレーザプローブでは、カニューレ７００および傾斜要素７２０は、ファイバー６１０（およびハンドピース）に対して移動可能であり、ここでも２つの別個の状態を提供する。第１の状態は、図７Ａに示されており、これは、非動作引っ込み位置を示し、例えば小径のトロカール入口システムを通る挿入および抜出しのためのコンパクトな外径を提供する。図７Ｂは、動作伸長位置を示し、ここで、ファイバー６１０は、レーザプローブの遠位端部の方に平行移動されており、および傾斜要素７２０により、カニューレ７００の外部で強制的に外向きに曲がるようにされている。ここでも、図７Ｂに示す位置にあるとき、ファイバー６１０の端部は、角度的に分離されたビームを送出してマルチスポットパターンを達成するような向きにされている。図から分かるように、傾斜要素７２０は、ファイバー６１０のそれぞれのための溝を含み、それにより、ファイバー６１０が遠位端部の方へかつ従って伸長位置に平行移動されるとき、およびファイバーがプローブ（図示せず）の近位端部の方へ引っ込み位置に引っ込められるとき、ファイバー６１０は、互いに分離されかつ溝によって案内される。カニューレ７００および傾斜要素７２０は、手動アクチュエータであって、外科医の把持している手の親指または指によって移動される、プローブの好適な箇所に位置決めされた摺動要素を有する手動アクチュエータにより、または代わりに電動アクチュエータにより伸長されかつ引っ込められ得る。

そのため、図７Ａおよび図７Ｂに示すレーザプローブは、レーザプローブの近位端部から少なくともレーザプローブの遠位端部の近くまで延在する複数のファイバー６１０であって、レーザプローブの近位端部は、アダプターインターフェースを介してレーザ源に結合されるように構成されている、複数のファイバーと、遠位端部を有し、かつレーザプローブの遠位端部においてまたはその近くでレーザプローブの少なくとも一部分に沿って複数のファイバー６１０を取り囲むカニューレ７００と、カニューレ７００の遠位端部から延在し、かつ複数のファイバー６１０間に位置する傾斜要素７２０であって、ファイバー６１０のそれぞれに対応する溝を有する傾斜要素７２０とを含むマルチファイバーマルチスポットレーザプローブの例として理解され得る。この例では、カニューレ７００および傾斜要素７２０は、一緒に、ファイバー６１０の遠位端部がカニューレ７００内に完全にまたは実質的に完全にある遠位伸長位置と、ファイバー６１０の遠位端部が傾斜要素７２０の溝によって案内されて、カニューレ７００の外部に延在し、かつカニューレ７００の縦軸から離れて角度を付けて向けられる近位引っ込み位置との間において、ファイバー６１０に対して縦方向に平行移動可能である。

図８は、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａおよび図７Ｂに示すものと同様に、劈開または研磨されたファイバー６１０を含み、かつ図６Ａおよび図６Ｂに示す実施形態の遠位傾斜要素と同様の遠位傾斜要素８２０をさらに含む実施形態を示す。しかしながら、図８に示す実施形態では、ファイバー６１０は、カニューレ８００および遠位傾斜部８２０に対して軸方向の適所に固定されている。カニューレ８００内にあり、かつカニューレ８００に対して可動（すなわち平行移動可能）であるスリーブ８２５は、ファイバー６１０の外表面に沿って伸長され、それらのファイバーをまとめるときに半径方向におけるファイバー湾曲を誘発する。この作用は、遠位傾斜要素８２０内の溝／チャンネルの案内する作用と相俟って、図８の下側の図に示すように、ファイバー６１０のそれぞれから、角度的に分離したビーム８３０ｂを生じる。可動スリーブ８２５が引っ込められると、ファイバー６１０は、遠位先端において直線状態に戻ることができ、図８の上側の図に示すように単一のスポットに合流する実質的に平行なビーム８３０ａを生じる。このようにして、プローブは、スリーブ８２５が遠位方向に伸長されているときのマルチスポット送出から、スリーブ８２５が引っ込められているときのシングルスポット送出に切り替えられる。

従って、図８に示す実施形態は、レーザプローブの近位端部から少なくともレーザプローブの遠位端部の近くまで延在する複数のファイバー６１０であって、レーザプローブの近位端部は、アダプターインターフェースを介してレーザ源に結合されるように構成されている、複数のファイバーと、遠位端部を有し、かつレーザプローブの遠位端部においてまたはその近くでレーザプローブの少なくとも一部分に沿って複数のファイバー６１０を取り囲むカニューレ８００とを含むマルチファイバーマルチスポットレーザプローブの例として理解され得る。この例示的なプローブは、カニューレ８００の遠位端部に取り付けられた傾斜要素８２０であって、ファイバー６１０のそれぞれに対応し、かつレーザプローブの遠位端部まで延在する溝および／またはチャンネルを有する傾斜要素８２０と、カニューレ８００の少なくとも一部分内で延在し、かつカニューレ８００内で平行移動可能であるスリーブ８２５とをさらに含む。これらの実施形態では、複数のファイバー６１０は、カニューレ８００および傾斜要素８２０に対して縦方向に固定されているため、ファイバー６１０の遠位端部は、傾斜要素８２０の遠位端部にあるかまたはその近くにあり、およびスリーブ８２５は、ファイバー６１０の遠位端部がカニューレ８００の縦軸に対して実質的に平行な方向に向くような向きにされる近位引っ込み位置と、ファイバー６１０の遠位端部が移動され、かつスリーブ８２５および傾斜要素８２０の溝またはチャンネルによって拘束されて、カニューレ８００の縦軸から離れて角度を付けて向けられる遠位伸長位置との間で平行移動可能である。

図９および図１０の実施形態は、選択可能なレンズまたは楔形オプティクスの利点を提供し、発散する４スポットビームパターンまたは本質的に単一スポットを形成するように合流する４つの平行ビームのパターンのいずれかを提供する。これらの実施形態では、これは、図９に示すようなマイクロレンズ９２０または図１０に示すような楔形アレイ１０２０の周りに配置される、レンズまたは楔形アレイ素子から実質的に４５°の回転オフセットで、プローブの遠位端部と反対側に向く交互の平坦な窓領域を提供する第２の組のファセットによって達成される。このようにして、プローブは、カニューレ９００および遠位マイクロレンズ９２０または楔形アレイ１０２０をファイバーに対して約４５°だけ回転させることにより、マルチスポット送出からシングルスポット送出に切り替えられ得る。

そのため、図９および図１０に示す実施形態は、図６〜図８に示す例と同様に、レーザプローブの近位端部からレーザプローブの遠位端部の近くまで延在する複数のファイバー６１０であって、レーザプローブの近位端部は、アダプターインターフェースを介してレーザ源に結合されるように構成されている、複数のファイバーと、遠位端部を有し、かつレーザプローブの遠位端部においてまたはその近くでレーザプローブの少なくとも一部分に沿って複数のファイバー６１０を取り囲むカニューレ９００とを含むマルチファイバーマルチスポットレーザプローブの例であると理解され得る。しかしながら、これらの例は、カニューレ９００の遠位端部内にまたはそれに配置されたレンズアレイ素子９２０または１０２０であって、レンズアレイ素子９２０または１０２０の第１の面の周りに角度を付けて配置されたレンズ素子のアレイを含み、第１の面は、カニューレ９００内でファイバーの遠位端部の方に向いている、レンズアレイ素子９２０または１０２０をさらに含む。レンズアレイ素子９２０または１０２０は、レンズ素子のそれぞれがファイバー６１０の対応する１つの遠位端部とレーザプローブの遠位端部との間に配置される第１の位置から、レンズアレイ素子９２０または１０２０の第１の面の実質的に平面的な領域がファイバー６１０のそれぞれの遠位端部とレーザプローブの遠位端部との間に配置される第２の位置まで、複数のファイバー６１０に対して回転可能である。いくつかの実施形態では、例えば、レンズアレイ素子９２０は、カニューレ９００に取り付けられ、およびカニューレ９００は、複数のファイバー６１０に対してレンズアレイ素子９２０と一緒に回転可能である。

上述の実施形態は、本発明を説明するものであり、限定するものではない。多数の修正形態および変形形態が本発明の原理に従って可能であることも理解すべきである。

Claims (9)

1. マルチファイバーマルチスポットレーザプローブであって、
   前記レーザプローブの近位端部から少なくとも前記レーザプローブの遠位端部の近くまで延在する複数のファイバーであって、前記レーザプローブの前記近位端部は、アダプターインターフェースを介してレーザ源に結合されるように構成されている、複数のファイバーと、
   遠位端部を有し、かつ前記レーザプローブの前記遠位端部においてまたはその近くで前記レーザプローブの少なくとも一部分に沿って前記複数のファイバーを取り囲むカニューレと、
   前記カニューレの前記遠位端部に取り付けられた傾斜要素であって、前記ファイバーのそれぞれに対応し、かつ前記レーザプローブの前記遠位端部まで延在する溝および／またはチャンネルを有する傾斜要素と
   を含み、
   前記複数のファイバーは、前記ファイバーの前記遠位端部が前記カニューレおよび／または傾斜要素内にある引っ込み位置と、前記ファイバーの前記遠位端部が前記傾斜要素の前記溝またはチャンネルによって案内されて、前記レーザプローブの前記遠位端部における外部開口部を少なくとも部分的に通って延在し、かつ前記カニューレの縦軸から離れて角度を付けて向けられる伸長位置との間において、前記カニューレおよび傾斜要素に対して縦方向に平行移動可能である、マルチファイバーマルチスポットレーザプローブ。
2. マルチファイバーマルチスポットレーザプローブであって、
   前記レーザプローブの近位端部から少なくとも前記レーザプローブの遠位端部の近くまで延在する複数のファイバーであって、前記レーザプローブの前記近位端部は、アダプターインターフェースを介してレーザ源に結合されるように構成されている、複数のファイバーと、
   遠位端部を有し、かつ前記レーザプローブの前記遠位端部においてまたはその近くで前記レーザプローブの少なくとも一部分に沿って前記複数のファイバーを取り囲むカニューレと、
   カニューレの前記遠位端部から延在し、かつ前記複数のファイバー間に位置する傾斜要素であって、前記ファイバーのそれぞれに対応する溝を有する傾斜要素と
   を含み、
   前記カニューレおよび傾斜要素は、一緒に、前記ファイバーの前記遠位端部が前記カニューレ内に完全にまたは実質的に完全にある遠位伸長位置と、前記ファイバーの前記遠位端部が前記傾斜要素の前記溝によって案内されて、前記カニューレの外部に延在し、かつ前記カニューレの縦軸から離れて角度を付けて向けられる近位引っ込み位置との間において、前記ファイバーに対して縦方向に平行移動可能である、マルチファイバーマルチスポットレーザプローブ。
3. マルチファイバーマルチスポットレーザプローブであって、
   前記レーザプローブの近位端部から少なくとも前記レーザプローブの遠位端部の近くまで延在する複数のファイバーであって、前記レーザプローブの前記近位端部は、アダプターインターフェースを介してレーザ源に結合されるように構成されている、複数のファイバーと、
   遠位端部を有し、かつ前記レーザプローブの前記遠位端部においてまたはその近くで前記レーザプローブの少なくとも一部分に沿って前記複数のファイバーを取り囲むカニューレと、
   前記カニューレの前記遠位端部に取り付けられた傾斜要素であって、前記ファイバーのそれぞれに対応し、かつ前記レーザプローブの前記遠位端部まで延在する溝および／またはチャンネルを有する傾斜要素と、
   前記カニューレの少なくとも一部分内で延在し、かつ前記カニューレ内で平行移動可能であるスリーブと
   を含み、
   前記複数のファイバーは、前記カニューレおよび傾斜要素に対して縦方向に固定され、それにより、前記ファイバーの遠位端部は、前記傾斜要素の遠位端部にまたはその近くにあり、前記スリーブは、前記ファイバーの前記遠位端部が前記カニューレの縦軸に対して実質的に平行な方向に向くような向きにされる近位引っ込み位置と、前記ファイバーの前記遠位端部が移動され、かつ前記スリーブおよび前記傾斜要素の前記溝またはチャンネルによって拘束されて、前記カニューレの前記縦軸から離れて角度を付けて向けられる遠位伸長位置との間で平行移動可能である、マルチファイバーマルチスポットレーザプローブ。
4. 前記ファイバーの前記遠位端部は、前記スリーブが前記近位引っ込み位置にあるとき、前記ファイバーの前記遠位端部から発せられた光ビームが合流して、前記ビームが収束する距離以上の作動距離において単一スポットを形成するように配置される、請求項３に記載のマルチファイバーマルチスポットレーザプローブ。
5. マルチファイバーマルチスポットレーザプローブであって、
   前記レーザプローブの近位端部から前記レーザプローブの遠位端部の近くまで延在する複数のファイバーであって、前記レーザプローブの前記近位端部は、アダプターインターフェースを介してレーザ源に結合されるように構成されている、複数のファイバーと、
   遠位端部を有し、かつ前記レーザプローブの前記遠位端部においてまたはその近くで前記レーザプローブの少なくとも一部分に沿って前記複数のファイバーを取り囲むカニューレと、
   前記カニューレの前記遠位端部内にまたはそれに配置されたレンズアレイ素子であって、前記レンズアレイ素子の第１の面の周りに角度を付けて配置されたレンズ素子のアレイを含み、前記第１の面は、前記カニューレ内で前記ファイバーの遠位端部の方に向いている、レンズアレイ素子と
   を含み、
   前記レンズアレイ素子は、前記レンズ素子のそれぞれが前記ファイバーの対応する１つの前記遠位端部と前記レーザプローブの前記遠位端部との間に配置される第１の位置から、前記レンズアレイ素子の前記第１の面の実質的に平面的な領域が前記ファイバーのそれぞれの前記遠位端部と前記レーザプローブの前記遠位端部との間に配置される第２の位置まで、前記複数のファイバーに対して回転可能である、マルチファイバーマルチスポットレーザプローブ。
6. 前記レンズアレイ素子は、前記カニューレに取り付けられ、および前記カニューレは、前記複数のファイバーに対して前記レンズアレイ素子と一緒に回転可能である、請求項５に記載のマルチファイバーマルチスポットレーザプローブ。
7. 前記レンズ素子は、前記レンズアレイ素子の前記第１の面に配置されたマイクロレンズ素子を含む、請求項５に記載のマルチファイバーマルチスポットレーザプローブ。
8. 前記ファイバーの前記遠位端部および前記レンズアレイ素子の前記レンズ素子は、前記レンズアレイ素子が前記第２の位置にあるとき、前記ファイバーの前記遠位端部から発せられた光ビームが合流して、前記ビームが収束する距離以上の作動距離において単一スポットを形成するように、および前記レンズアレイ素子が前記第１の位置にあるとき、前記ファイバーの前記遠位端部から発せられた光ビームが、前記作動距離において、対応する複数のスポットを形成するように配置される、請求項５に記載のマルチファイバーマルチスポットレーザプローブ。
9. マルチファイバーマルチスポットレーザプローブであって、
   前記レーザプローブの近位端部から前記レーザプローブの遠位端部の近くまで延在する複数のファイバーであって、前記レーザプローブの前記近位端部は、アダプターインターフェースを介してレーザ源に結合されるように構成されている、複数のファイバーと、
   遠位端部を有し、かつ前記レーザプローブの前記遠位端部においてまたはその近くで前記レーザプローブの少なくとも一部分に沿って前記複数のファイバーを取り囲むカニューレと、
   前記カニューレの前記遠位端部内にまたはそれに配置された楔形アレイ素子であって、前記レンズアレイ素子の第１の面の周りに角度を付けて配置された微小楔形素子のアレイを含み、前記第１の面は、前記カニューレ内で前記ファイバーの遠位端部の方に向いている、楔形アレイ素子と
   を含み、
   前記楔形アレイ素子は、前記微小楔形素子のそれぞれが前記ファイバーの対応する１つの前記遠位端部と前記レーザプローブの前記遠位端部との間に配置される第１の位置から、前記レンズアレイ素子の前記第１の面の実質的に平面的な領域が前記ファイバーのそれぞれの前記遠位端部と前記レーザプローブの前記遠位端部との間に配置される第２の位置まで、前記複数のファイバーに対して回転可能である、マルチファイバーマルチスポットレーザプローブ。

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