JP6006316B2 - 方向付けられた光を有する眼内照明器 - Google Patents

Description

本開示は、概して手術器具に関し、特に、方向付けられた光を有する眼内照明器に関する。

内部照明器（endoilluminator）は、典型的には、光を発する一つ以上の光ファイバで充填されたカニューレを有する。所定の内部照明器は特定の態様において光を方向付けることができる。例えば、光ファイバは特定の方向に光を方向付けるように曲げられる。別の例として、光ファイバは所定の範囲の角度内に光を方向付けるように形作られてもよい。しかしながら、これら内部照明器は所定の状況において適切な形式で光を方向付けることができなくてもよい。

詳細な説明には、光を方向付けるのに使用されうるシステムの種々の実施形態が記載される。例えば、所定の実施形態は、カニューレ、中間材料及び光ファイバを含むことができる。カニューレは、内部領域を画定し且つ円筒軸線を有する略円筒形状を有する。中間材料は内部領域内に配置される。光ファイバは、中間材料内に配置され、且つ、ファイバ光軸と、光を発するように構成された遠位端部とを有する。発せられた光は、円筒軸線に対して平行ではない照明軸線を有する照明パターンを有する。

別の例として、所定の実施形態は、カニューレ及び光ファイバを含むことができる。カニューレは、円筒軸線を有する略円筒形状を有し、且つ、外面と、内部領域を画定する内面とを有する。光ファイバは、カニューレに結合され、ファイバ光軸と、光を発するように構成された、形作られた遠位端部とを有する。発せられた光は、円筒軸線に対して平行ではない照明軸線を有する照明パターンを有する。

更に別の例として、所定の実施形態は、カニューレ、中間材料及び光ファイバを含むことができる。カニューレは、内部領域を画定する略円筒形状を有し、円筒形状は円筒軸線を有する。中間材料は内部領域内に配置され且つファイバ通路を画定する。光ファイバは、ファイバ通路内に配置され、且つ、ファイバ光軸と、照明軸線を有する照明パターンを有する光を発するように構成された遠位端部とを有する。遠位端部に近接したファイバ光軸の少なくとも一部は円筒軸線に対して平行ではなく、照明軸線は円筒軸線に対して平行ではない。

図１は、所定の実施形態に係る内部照明器の例を示す。 図２は、所定の実施形態に係る内部照明器の別の例を示す。 図３は、所定の実施形態に係るアクチュエータを有する内部照明器の例を示す。 図４は、所定の実施形態に係る、引き込み式のカニューレを有する内部照明器の例を示す。 図５Ａは、所定の実施形態に係るカニューレに結合された光ファイバを有する内部照明器の例を示す。 図５Ｂは、所定の実施形態に係るカニューレに結合された光ファイバを有する内部照明器の例を示す。

本開示の模範的な実施形態が、図面を参照して、より詳細に例として記載される。
所定の実施形態が、光を発する（小径の光ファイバのような）光ファイバを有する内部照明プローブを対象とする。ファイバは、特定の態様において、発せられた光の照明パターンを方向付けるように構成されうる。例えば、ファイバは、プローブの円筒軸線に対して所定の角度で光を方向付けるべく、曲げられ又は非対称な形状の遠位端部を有する。別の例として、遠位端部は、ファイバ軸線に垂直な平らな端部を有する遠位端部からもたらされる光の発散角を越えて、光の発散角を増加させるように形作られる。

以下、詳細な説明及び図面を参照して、開示される器具、システム及び方法の例示的な実施形態が詳細に示される。詳細な説明及び図面は、網羅的であることが意図されてなく、あるいはその反対に、図面に示され且つ詳細な説明に開示された特定の実施形態に請求項を限定し又は制限することも意図されていない。図面は、可能な実施形態を表すが、必ずしも寸法が合わされてなく、実施形態をより良く示すべく、所定の特徴が、誇張され、除去され又は部分的に断面にされうる。

図１は、所定の実施形態に係る内部照明器の例を示す。所定の実施形態では、システム１０は眼科手術のような医療目的のために人体（又は他の生きている体若しくは前に生きていた体）内に挿入される。例えば、システム１０は眼球の内部に光を投影するための内部照明器手術器具である。示される例では、システム１０は、カニューレ２０、中間材料２４、及び光ファイバ２６を含む。

カニューレ２０は任意の適切な形状及びサイズを有することができる。所定の実施形態では、カニューレ２０は、内部領域３０を画定する略円筒形状を有する。円筒形状は、円筒軸線３２と、任意の適切な高さ及び直径、例えば２５〜５０ｍｍの範囲の高さ及び１ｍｍ以内の範囲の直径とを有する。カニューレ２０は、任意の適切な材料、例えばステンレス鋼のような金属を含むことができる。所定の実施形態では、カニューレ２０は鋭利な縁を有し、鋭利な縁は体の組織のような物質において切開を作ることができる。

所定の実施形態では、中間材料２４は内部領域３０内に配置される。中間材料２４は、光ファイバ２６を構造的に支持することができる任意の適切な材料である。中間材料２４の例は、ステンレス鋼、例えばタングステン、モリブデン、タングステンカーバイド、タングステンレニウムよりも大きいヤング率を有する材料を含む。

中間材料２４はファイバ通路３６を画定し、光ファイバ２６はファイバ通路３６内に配置される。ファイバ通路３６は、光ファイバ２６がファイバ通路３６から突出するときに特定の方向に光を方向付けることを可能とするように形作られる。示された例では、ファイバ通路３６は、光ファイバ２６がファイバ通路３６から突出するときに軸線３２から角度θで光を方向付けるように湾曲される。角度θは、任意の適切な値、例えば、以下の範囲、３０°未満、３０°〜６０°、６０°〜９０°又は９０°〜１２０°のうちのいずれかの値を有する。

所定の実施形態では、カニューレ２０及び／又は中間材料２４は、発せられた光を避けるように形作られる。この例では、発せられた光がカニューレ２０及び／又は中間材料２４によってけられ又は遮られることを回避すべく、レリーフ（relief）３４がカニューレ２０及び／又は中間材料２４内に形作られる。

所定の実施形態では、光ファイバ２６は中間材料２４内に配置される。光ファイバ２６は、透明材料（例えばガラス又はプラスチック）を含むファイバであり、ファイバは、近位端部（図示せず）から遠位端部４０に光を伝送するための導波路として機能する。光はレーザ源に源を発する。光ファイバ２６は、クラッド材料によって囲まれた透明なファイバコアを有する。コアは光軸４２を有し、光軸４２は、光が伝播する経路を画定し、経路は典型的にはファイバコアの中心に沿う。光ファイバ２６は、任意の適切なコア径、例えば５０〜６０μｍのような１００μｍ未満の直径を有する。

光ファイバ２６によって発せられた光は、照明パターン４６内の中心に位置する照明軸線４８を有する照明パターン４６を有する。所定の実施形態では、光ファイバ２６は、円筒軸線３２に対して平行ではない照明軸線４８を有する照明パターン４６を生むべく、ファイバ通路３６によって形作られる。例えば、遠位端部４０に近接したファイバ光軸４２の少なくとも一部が円筒軸線３２に対して平行ではないので、発せられた光は、円筒軸線３２に対して平行ではない照明軸線４８を有する。「遠位端部４０に近接」には、遠位端部４０の領域及び遠位端部４０の近くの領域、例えば遠位端部４０から１０ｃｍ、５ｃｍ又は２ｃｍ未満の領域が含まれる。

所定の実施形態では、遠位端部４０は、特定の態様において、発せられた光を方向付けるように形作られる。遠位端部４０は、光ファイバ２６の開口数よりも大きな角度、例えば９０°又は１２０°以下の角度及び９０°又は１２０°よりも大きな角度に光を広げるように形作られる。例えば、遠位端部４０は複合放物面集光器（ＣＰＣ）又はテーパー形状を有する。テーパー形状は切頭形状（truncated shape）又は円錐形状である。遠位端部４０は特定の方向に光を方向付けるように形作られる。示された例では、遠位端部４０は光ファイバ２６の光軸４２を維持すべく対称である。他の例では、遠位端部４０は光ファイバ２６の光軸４２を変化させるべく非対称である。

形作られた端部は、端部に到るまでファイバ２６内に空間的に光を集光すべく内部反射を利用し、光が端部から出るとき、より高い角度発散を生むことができる。端部を囲むカプセル材料（encapsulant material）５０は、光を端部に案内するためのクラッド材料として機能することができる。（カプセル材料５０は遠位端部４０から外側に且つ遠位端部４０に近接して配置される。）カプセル材料５０は、２．０未満の低い屈折率、例えば約１．３〜１．４のような任意の適切な屈折率を有する、接着剤のような任意の適切な材料である。カプセル材料５０の例は、ノーランド（NORLAND）、マスターボンド（MASTER BOND）、ダイマックス（DYMAX）及びマイポリマー（MYPOLYMER）から入手可能な製品を含む。

図２は、所定の実施形態に係る内部照明器の別の例を示す。示される例では、ファイバ通路３６は円筒軸線３２に対して平行であるが、照明軸線４８は軸線３２に対して平行ではない。所定の実施形態では、光ファイバ２６は、光ファイバ２６の光軸４２を変化させる非対称なテーパー部を有する、形作られた遠位端部５０を有する。示される例では、形作られた遠位端部５０は軸線３２に対して角度θの角度偏向に光軸４２を曲げる。

所定の実施形態では、カニューレ２０及び／又は中間材料２４は、発せられた光を避けるように形作られる。この例では、発せられた光が中間材料２４によってけられ又は遮られることを回避すべく、カウンターボアのレリーフ（counterbore relief）３４が中間材料２４内に形作られる。

図３は、所定の実施形態に係るアクチュエータ７０を有する内部照明器の例を示す。所定の実施形態では、システム１０は、内部領域３０内に配置されたアクチュエータ７０を含むことができる。アクチュエータ７０は、第１の位置７４から第２の位置７６に光ファイバ２６を動かして、照明軸線４８と円筒軸線３２との間の角度を第１の値θ₁から第２の値θ₂に変化させることができる。アクチュエータ７０は任意の適切な機構を具備することができる。所定の実施形態では、アクチュエータ７０はロッド又はワイヤを含み、ロッド又はワイヤは、例えばユーザ入力に応答する移動機構を使用して動かされることができる。移動機構は、機械装置及び／又は電気装置、例えばスプリング、ギア、電気モータ、圧電素子、及び装置のハンドピース上のハンドヘルドの作動レバーのような、物体を動かすことができる任意の適切な装置を含むことができる。

光ファイバ２６を第1の位置７４に戻すのに、任意の適切なアプローチが使用される。所定の実施形態では、戻し機構７２が光ファイバ２６を第1の位置７４に戻す。戻し機構７２は、光ファイバ２６を動かすことができるスプリングのような移動機構を含むことができる。他の実施形態では、光ファイバ２６は第1の位置７４に戻るように形作られる。例えば、光ファイバ２６は、アクチュエータ７０が光ファイバ２６に力を印加すると、第２の位置７６に動くが、その後、力が除去されると、第１の位置７４に戻る。所定の例では、光ファイバ２６は、第１の位置７４に戻る湾曲形態に焼き固められてもよい。

更に他の実施形態では、光ファイバ２６は、アクチュエータ７０が第１の位置７４に戻ることを可能とすべく、結合材７９によってアクチュエータ７０に機械的に結合される。例えば、結合材７９は、アクチュエータ７０が第２の位置に動くと、光ファイバ２６を第２の位置７６に動かすが、アクチュエータ７０が第１の位置７４に戻ると、光ファイバ２６を第１の位置７４に戻す。結合材７９は、物体を接合するための任意の適切なアプローチ、例えば接着材料、一つ以上の物体内に形成された（フックのためのノッチのような）連結要素、又は物体を結合する結合要素を含むことができる。

所定の実施形態では、内部材料２４は、アクチュエータ７０の移動を可能とするアクチュエータ通路８１を形成するように形作られる。所定の実施形態では、ファイバ通路３６は光ファイバ２６の移動に適応するように形作られる。この例では、ファイバ通路３６は、光ファイバ２６が、第１の位置７４から第２の位置７６に動き、第１の位置７４に戻ることを可能とする大きな開口を有する。

所定の実施形態では、カニューレ２０の遠位端部６０は切開を行うように構成される。例えば、遠位端部６０は鋭利な縁を有し、鋭利な縁は皮膚及び体の他の組織を切り開くことができる。

図４は、所定の実施形態に係る引き込み式のカニューレ２０を有する内部照明器の例を示す。所定の実施形態では、カニューレ２０は、光ファイバ２６の遠位端部４０がカニューレ２０の遠位端部６０よりも突出するように引き込む。示された例では、カニューレ２０は、切開カニューレ２０であり、鈍い中間材料２４が突出することを可能とすべく引き込まれる。角度が付けられた照明が任意の適切な態様で提供される。この例では、図３を参照して説明されたように、アクチュエータ７０によって照明が提供されてもよい。

図５Ａ及び図５Ｂは、所定の実施形態に係る、カニューレ２０に結合された光ファイバ２６を有する内部照明器の例を示す。光ファイバ２６は、任意の適切な態様で、例えば接着剤でカニューレ２０に結合される。接着剤の例にはシアノアクリレート及びエポキシ樹脂が含まれる。示される例では、カニューレ２０は、外面８０と、内部領域３０を画定する内面８２とを有する。

図５Ａは、内側チャネル８６を形成する内面８２を有する内部照明器の例を示す。内側チャネル８６は、光ファイバ２６の略直径である幅及び深さを有する。光ファイバは、少なくとも部分的に配置され、内側チャネル８６内のほとんどに、又は内側チャネル８６内の全てに配置される。接着剤及び／又はカプセル（接着剤／カプセル）材料８８が光ファイバ２６を内側チャネル８６に繋止することができる。材料８８は、２．０未満、例えば１．３〜１．４のような任意の適切な光学指数（optical index）を有する。材料８８の例はカプセル材料５０の例と同様である。加えて、これら実施形態では、ファイバのカニューレへの取付を強化すべく、超薄型（例えば厚さ１０μｍ未満）のポリマー熱収縮チューブ、接着テープの薄片、又は蒸着被膜を使用することによって接着が高められる。

図５Ｂは、外側チャネル９０を形成する外面８０を有する内部照明器の例を示す。外側チャネル９０は、光ファイバ２６の略直径である幅及び深さを有する。光ファイバは、少なくとも部分的に配置され、外側チャネル９０内のほとんどに、又は外側チャネル９０内の全てに配置される。接着材料／カプセル材料８８が光ファイバ２６を外側チャネル９０に繋止することができる。

所定の実施形態では、光ファイバ２６は外面８０から外側に配置され、この場合、外面８０は、外側チャネル９０を有することなく、光ファイバ２６が外面８０に接触する場所で略平らである。これら実施形態では、光ファイバ２６は、接着材料８８／カプセル材料８８を使用して、外面８０から外側に結合される。

本開示が所定の実施形態に関して説明されてきたが、本実施形態の（変化、置換、付加、削除、及び／又は他の修正のような）修正が当業者には明らかだろう。したがって、本発明の範囲から逸脱することなく、本実施形態を修正することができる。例えば、本明細書に開示されたシステム及び器具を修正することができる。システム及び器具の構成要素が統合され又は分離され、システム及び器具の作動が、より多くの構成要素、より少ない構成要素、又は他の構成要素によって行われてもよい。別の例として、本明細書に開示された方法を修正することができる。本方法は、より多くのステップ、より少ないステップ、又は他のステップを含み、ステップは任意の適切な順番で行われてもよい。

本発明の範囲を逸脱することなく、他の修正が可能である。例えば、詳細な説明では特定の実用的な用途における実施形態が示されたが、更に他の用途が当業者には明らかだろう。加えて、本明細書において論じられた技術において将来的な開発が起こり、開示されたシステム、器具及び方法は斯かる将来的な開発と共に利用されるだろう。

本発明の範囲は、詳細な説明を参照して定められるべきではない。特許法に従って、詳細な説明では、模範的な実施形態を使用して、本発明の作動の原理及びモードが説明され且つ示された。詳細な説明によって、当業者は、様々な実施形態におけるシステム、器具及び方法を様々な修正とともに利用することができるが、詳細な説明は、本発明の範囲を定めるのに使用されるべきではない。

本発明の範囲は、請求項を参照して定められるべきであり、請求項によって権利付与される範囲と均等な全範囲であるべきでる。本明細書において明確な反対の指示がない限り、全ての請求項の用語は、これらの最も広い妥当な構成と、当業者によって理解されるこれらの通常の意味とを与えるべきである。例えば、「一つの」、「その」等のような単数の冠詞の使用は、請求項が明確な反対の限定について言及しない限り、一つ以上の指示された要素について言及しているように読まれるべきである。別の例として、「各」は、一組のうちの各部材、又は一組のうちのサブセットのうちの各部材を意味し、ここで、一組にはゼロ又は一以上の要素が含まれてもよい。要するに、本発明は修正が可能であり、本発明の範囲は、詳細な説明を参照することなく、請求項及び請求項と均等の全範囲を参照して定められるべきである。

Claims (8)

1. 内部領域を画定する略円筒形状を有するカニューレであって、該カニューレの最遠位端部に開口を有し、前記円筒形状が円筒軸線を有する、カニューレと、
   前記内部領域内に配置された中間材料であって、固定されたファイバ通路を画定する中間材料であって、前記固定されたファイバ通路が、前記円筒軸線に対して湾曲した部分を有し、前記カニューレの最遠位端部における前記開口に向かって拡がっている、中間材料と、
   前記固定されたファイバ通路内に配置された光ファイバであって、ファイバ光軸と、照明軸線を有する照明パターンを有する光を発するように構成された遠位端部とを有し、前記遠位端部に近接した前記ファイバ光軸の少なくとも一部が前記円筒軸線に対して平行ではなく、前記照明軸線が前記円筒軸線に対して平行ではない、光ファイバと、
   前記中間材料内に配置されたアクチュエータであって、前記照明軸線と前記円筒軸線との間の角度を第１の値から第２の値に変化させるべく前記固定されたファイバ通路内の第１の位置から前記固定されたファイバ通路内の第２の位置に前記光ファイバの遠位端部を動かすように構成されたロッドを備えたアクチュエータと
   を備える、システム。
2. 前記光ファイバを前記第１の位置に戻すように構成された戻り機構を更に具備する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記光ファイバが前記第１の位置に戻るように形作られる、請求項１に記載のシステム。
4. 前記光ファイバは、前記アクチュエータが前記光ファイバを前記第１の位置に戻すことを可能とすべく、前記アクチュエータに機械的に結合される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記カニューレの遠位端部が切開を作るように構成される、請求項１に記載のシステム。
6. 前記カニューレは、前記光ファイバの遠位端部が該カニューレの遠位端部よりも突出するように引き込むように構成される、請求項１に記載のシステム。
7. 前記中間材料が前記発せられた光を避けるように形作られる、請求項１に記載のシステム。
8. 前記カニューレが前記発せられた光を避けるように形作られる、請求項１に記載のシステム。

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