KR20080068730A

KR20080068730A - 수술용 광각 조명기

Info

Publication number: KR20080068730A
Application number: KR1020087013134A
Authority: KR
Inventors: 로날드 티. 스미쓰
Original assignee: 알콘, 인코퍼레이티드
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2008-07-23
Also published as: BRPI0618268A2; DE602006018772D1; EP1942849B1; US20070100327A1; CA2627194C; EP1942849A1; US7731710B2; JP4976406B2; CA2627194A1; CN101330889A; CN101330889B; AU2006308686A1; KR101248484B1; AU2006308686B2; JP2009513278A; WO2007053666A1; RU2008121968A; ATE490751T1; RU2415657C2; ES2355294T3

Abstract

고 효능, 광각 조명 수술용 시스템(12)에 관한 것이며, 이 시스템은 광선을 제공하기 위한 광원(12); 상기 광선을 수용하고 상기 광선을 전달하기 위한 상기 광원에 광학적으로 결합되어 있는 광 케이블(14); 상기 광 케이블에 작동가능하게 결합되어 있는 핸드피스(10); 상기 핸드피스에 작동가능하게 결합되어 있는 광섬유로서, 상기 광섬유가 상기 광 케이블에 광학적으로 결합되어 있어 상기 광선을 수용하고 전달하는 광섬유(22); 영역(예를 들어, 수술 부위)을 조명하도록 상기 광선을 수용하고 상기 광선을 산란시키기 위한 상기 광섬유의 원위 말단에 광학적으로 결합되어 있는 광학 요소로서, 상기 광학 요소가 복합 포물면 집광기 ("CPC") 콘을 포함하는 광학 요소(20); 및 상기 광섬유 및 상기 광학 요소를 수용하고 조작하기 위한 상기 핸드피스에 작동가능하게 결합되어 있는 캐뉼러(16)를 포함한다.

Description

수술용 광각 조명기{SURGICAL WIDE-ANGLE ILLUMINATOR}

관련된 출원에 대한 교차 참조

본 출원은 35 U.S.C. §119 하에서 2005년 10월 31일에 출원된 미국 가특허 출원 제 60/731,770호에 대한 우선권을 청구하며, 이의 전체 내용은 본원에 참조로서 통합되어 있다.

본 발명의 기술 분야

본 발명은 일반적으로 수술용 기구에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 눈 수술 중 해당 영역을 조명하기 위한 수술용 기구에 관한 것이다. 더욱 특별하게는, 본 발명은 수술 영역의 조명을 위한 광각(wide-angle) 조명기인, 복합 포물면 집광기(compound parabolic concentrator : CPC) 콘(cone)에 관한 것이다.

본 발명의 배경 기술

안과 수술, 및 특히 유리체-망막 수술에서, 망막의 부분을 가능한 넓게 보기 위한 광각 수술용 현미경 시스템을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 현미경 시스템을 위한 광각 목적 렌즈는 존재하지만, 이들은 전형적 광섬유 탐침(fiber-optic probe)의 조명의 콘에 의해 제공되는 것보다 더 넓은 조명 영역을 요구한다. 결과적으로, 여러 기술은 광섬유 조명기에 의해 제공되는 상대적으로 비간섭성인 빛의 빔 퍼짐을 증가시키기 위해 개발되고 있다. 따라서, 이러한 알려진 광각 조명기는 현재의 광각 수술용 현미경 시스템에 의해 요구되는 것과 같은, 망막의 더 넓은 영역을 조명할 수 있다. 그러나, 현재 존재하는 광각 조명기는 여러 단점들을 보여주고 있다.

안과 수술을 위한 종래 기술 광각 조명기의 하나의 단점은 유리체 눈 유체의 빛 굴절률을 유리체 눈 유체와 접촉하게 되는 조명기의 렌즈의 빛 굴절 표면의 굴절률과 매칭하는 것이다. 이러한 종래 기술 시스템의 빛 퍼짐성 렌즈(light spreading lens)의 빛 굴절성 표면(light refracting surface)과의 유리체 눈 유체의 접촉은 유리체 눈 유체에 의해 야기되는 인덱스(index) 스위칭(switching)에 기인된 차선적(sub-optimal) 빛 굴절의 결과를 가져온다. "Retinal Wide-Angle Illuminator For Eye Surgery,"을 표제로 하고 R. Scott Turner에 권리가 있는 미국 특허 제 5,624,438호는 공기-갭(air-gap)의 존재에 의해 매개되는, 고 굴절률 단계(high refractive-index step)의 사용을 통한 굴절률 매칭의 효과를 극복하기 위한 시스템을 제공한다. 이 공기-갭은 광섬유의 원위 말단과 조명기 렌즈의 빛 굴절성 표면 사이에 존재한다. 그래서 광 도파관(waveguide)(즉, 광 섬유)으로부터 방출되는 빛은 조명기 렌즈의 빛 굴절성 표면을 통해 지나가기 전에 유리체 눈 유체와의 접촉에 의해 야기될 수 있는 임의의 인덱스 스위칭이 없는 각을 이루는 분산을 겪을 것이다.

현재에 이용가능한 광각 조명기의 또 다른 단점은 섬광(glare)이다. 섬광은 조명의 공급원이 작고 밝으며, 사용자(예를 들어, 안과 의사)가 작은 빛 조명 공급원으로의 직선 시야를 가지는 경우의 결과이다. 섬광은 유용하지 않은 조명을 제공하는 요구되지 않은 탈선 방사선(stray radiation)이거나, 관찰자의 시선을 흐트리거나 관찰하에서 물체를 흐리게 한다. 섬광은 현재 광각 조명기에서 수정될 수 있지만, 전형적으로 단지 총 조명 빛 플럭스(flux)를 줄임에 의해서이고, 이는 의사에 의한 행해지는 관찰에 사용되는 빛의 양을 줄인다. 예를 들어, 텍사스, 포트 워스(Fort Worth, Tex.)의 알콘 라보라토리, 잉크(Alcon Laboratories, Inc.에 의해 제조되는, "불렛 탐침(bullet probe)"은 광섬유의 원위 말단으로부터 방출되는 빛을 산란시키는 표면 확산성 끝(diffusive finish)을 가지는 불렛-모양(bullet-shaped) 섬유를 사용함에 의해 광각 조명을 달성한다. 섬광을 줄이기 위해, 불렛 탐침은 기하학적 보호물(geometric shield)을 사용할 수 있으며, 이 보호물은 전체적 이용될 수 있는 빛 플럭스를 줄임에 의해 조명 각을 줄인다.

전형적 종래 기술 광 각 조명기의 추가 단점은 이들은 큰 조명 각(각을 이루는 퍼짐(angular spread))과 수술 부위를 조명하는 광원의 고 방출 효능을 동시에 제공하지 않는다는 것이다.

그래서, 존래 기술 광각 조명기에 관련된 문제점들, 특히 큰 각을 이루는 퍼짐과 방출되는 빛의 고 방출 효능을 동시에 제공하는데 있어서의 문제점을 줄이거나 제거할 수 있는 수술용 광각 조명기에 대한 필요성이 존재한다.

발명의 요약

본 발명의 수술 영역을 조명하기 위한 고 효능 광각 수술용 조명기의 구체예는 실질적으로 이 필요성 등을 만족시킨다. 본 발명의 하나의 구체예는 작은 게이지, 고 효능 조명 수술용 시스템이며, 이는 광선을 제공하기 위한 광원; 상기 광선을 수용하고 상기 광선을 전달하기 위한 상기 빛 공급원에 광학적으로 결합되어 있는 광 케이블; 상기 광 케이블에 작동가능하게 결합되어 있는 핸드피스; 상기 핸드피스에 작동가능하게 결합되어 있는 광섬유로서, 상기 광섬유가 상기 광 케이블에 광학적으로 결합되어 있어 상기 광선을 수용하고 전달하는 광섬유; 영역(예를 들어, 수술 부위)을 조명하도록 상기 광선을 수용하고 상기 광선을 산란시키기 위한 상기 광섬유의 원위 말단에 광학적으로 결합되어 있는 광학 요소로서, 상기 광학 요소가 복합 포물면 집광기 ("CPC") 콘을 포함하는 광학 요소; 및 상기 광섬유 및 상기 광학 요소를 수용하고 조작하기 위한 상기 핸드피스에 작동가능하게 결합되어 있는 캐뉼러를 포함한다.

상기 광학 요소는 광섬유의 조각된 원위 말단 또는 기계 가공되거나 사출 성형된 플라스틱 CPC-콘을 포함하는 작은 게이지, 확산성 광학 요소일 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 요소는 19, 20 또는 25 게이지 광학 요소일 수 있다. 상기 CPC-콘 광학 요소는 높은 오프-축 각에 밖으로 각을 이뤄 광선을 퍼지도록 하고, 고 효능으로 상기 캐뉼러의 원위 말단의 밖으로 상기 빛을 발산시킨다. 거의 모든 이 광선은 CPC-콘의 평평한 원위 말단 면을 통해 상기 광학 요소를 빠져나온다.

캐뉼러, 광학 요소 및 핸드피스는 생체적합성 물질로부터 제조될 수 있다. 상기 광 케이블은 (상기 핸드피스와 캐뉼러 내에 수용되어 있는 상기 광섬유에 광 케이블이 광학적으로 결합되도록) 상기 광원에 작동가능하게 결합되어 있는 제 1 광 커넥터 및 상기 핸드피스에 작동가능하게 결합되어 있는 제 2 광 커넥터를 포함할 수 있다. 이 커넥터는 SMA 광섬유 커넥터일 수 있다. 광학 요소, 광섬유 및 광 케이블(즉, 광 케이블 내 광섬유)은 공용되는 게이지여서 상기 광선을 상기 광원으로부터 상기 수술용 영역으로 전달한다. 예를 들어, 모든 세 요소들은 동일한 게이지일 수 있다.

본 발명의 또 다른 구체예는 작은-게이지, 광각 조명기이며, 이는 광원에 광학적으로 결합되고 상기 광원으로부터 광선을 수용하고 상기 광선을 전달하여 영역을 조명하도록 하는, 광섬유; 상기 광섬유에 작동가능하게 결합되는, 핸드피스; 상기 광선을 수용하고 상기 광선을 산란시켜 상기 영역을 조명하도록 하는, 광학 요소로서 상기 광학 요소가 복합 포물면 집광기(compound parabolic concentrator : CPC) 콘을 포함하는 광학요소; 및 상기 광섬유 및 상기 광학 요소를 포함하고 조작하기 위한, 상기 핸드피스에 작동가능하게 결합되는 캐뉼러(cannula)를 포함한다. 상기 영역은 망막과 같은 수술 부위일 수 있다. CPC 콘은 상기 광섬유의 조각된 원위 말단, 및 상기 광섬유의 원위 말단에 광학적으로 결합되어 있는 별도로 기계 가공되거나 사출 성형된 플라스틱 CPC 콘을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 구체예는 안과 수술에서 사용을 위한 본 발명의 광각 조명기의 수술용 핸드피스 구체예 및 본 발명의 교시에 따른 고 효능 광각 조명기를 사용하는 수술 부위의 광각 조명을 위한 방법을 포함할 수 있다. 본 발명의 구체예는 본 발명의 교시에 따른 확산성 광학 요소에서 끝나는 광섬유 케이블을 포함하는 다른 하우징 또는 캐뉼러에 결합되어 있는 핸드피스로서 수행될 수 있다. 추가로, 본 발명의 구체예는 안과 또는 다른 수술에서의 사용을 위한 수술용 기계 또는 시스템 내에서 통합될 수 있다. 본 발명의 교시에 따라 고안되는 고 효능, 광각 조명기를 위한 다른 사용은 당업자에 알려져 있을 것이다.

도면의 간단한 설명

본 발명 및 이의 장점들의 더욱 완전한 이해는 동반되는 도면들과 함께, 하기 기재를 참조함에 의해 달성될 수 있으며, 여기서 동일 참조 번호는 동일 특징부를 가리킨다.

도 1은 본 발명의 교시에 따라 광각 조명을 위한 시스템의 한 구체예의 개략적 대표도이다.

도 2는 본 발명의 교시에 따라 광각 조명을 위한 확산성 광 요소의 구체예를 예시하기 위한 더욱 상세한 도면이다.

도 3은 본 발명의 한 구체예의 CPC-콘 가늘어지는 모양(taper shape)의 상세한 수학적 기재이다.

도 4는 본 발명의 교시에 따라 CPC-콘 집광기 광학 요소의 작동을 예시한다.

도 5는 안과 수술에서 본 발명의 광각 조명기의 한 구체예의 사용을 예시하는 도면이다.

본 발명의 상세한 설명

본 발명의 바람직한 구체예는 도면들에 의해 예시되며, 동일 도면 부호는 여러 도면의 동일 및 대응 부를 참조하기 위해 사용된다.

본 발명의 여러 구체예들은 유리체-망막/후부 단편 수술에서와 같이, 수술 과정에서 사용을 위한 작은 게이지 (예를 들어, 19, 20, 또는 25 게이지) 광섬유 기초된 엔도-조명기 장치 엔도-조명기 장치를 위해 제공된다. 본 발명의 구체예들은 작은 게이지 캐뉼러(cannula)(예를 들어, 19, 20, 또는 25 게이지)에 결합되어 있는, 핸드피스, 예들 들어 텍사스 포트 워스(Fort Worth, Tex.) 알콘 라보라토리, 잉크(Alcon Laboratories, Inc.)에 의해 판매되는 알콘-그리데샤버 레볼류션(Alcon-Grieshaber Revolution)-DSP^TM 핸드피스를 포함할 수 있다. 이 캐뉼러의 내부 크기는 본 발명의 교시에 따라, 이 광섬유로부터 분리되거나 통합되어 있는 확산성 광학 요소에서 한정될 수 있는, 광섬유를 수용(house)하기 위해 사용될 수 있다. 광각 조명기의 구체예들은 안과 수술의 일반적 분야에서 사용을 위해 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위가 안과학에 제한되지 않고, 광각 및/또는 여러 각 조명이 요구될 수 있는 수술의 다른 영역에 일반적으로 적용될 수 있음은 당업자에 의해 고려되고 이해될 것이다.

본 발명의 고-효율, 광각 조명기의 구체예는 생체적합성 폴리머 물질로 제조되는 광섬유, 빛 확산성 광학 요소, 스템(stem)(캐뉼러) 및 핸드피스를 포함할 수 있어서, 광각 조명기의 침투성 부분은 일회용의 수술 아이템이다. 종래 기술과 다르게, 본 발명의 고 효율, 광각 조명기의 구체예들은 낮은 광 손실로 높은 빛 전달/높은 밝기를 제공할 수 있다. 생체적합성 폴리머 물질로부터 제조되는 본 발명의 구체예들은 낮은 비용의 분절되어 있는 핸드피스 메커니즘으로 통합될 수 있어서, 이 구체예들은 비싸지 않은 일회용 조명기 기구를 포함할 수 있다.

본 발명의 구체예들은 [Roland Winston in Non-Imaging Optics, Elsevier Academic Press, 2005]에 기재되어 있는 엣지-레이 원리(edge-ray principle)에 따른다. 이 원리는 광섬유의 가늘어지지 않는 부분으로부터 방출되는 가장 높은 오프-축(off-axis) 각 자오선 레이(광섬유의 광 축을 통해 지나가는 레이)가 콘의 원위 가장자리(rim)로의 CPC-콘 가늘어짐에 의해 초점될 수 있다면, 익스트림 앵글(extreme angle)보다 작은 오프-축 각에서의 모든 자오선 레이는 콘 주변 내 어느 지점에서 CPC-콘의 원위 면을 통해 지나갈 것이라는 것이다. 이 원리를 사용하도록 고안되는 가늘어짐은 존재하는 광각 조명기로 가능할 수 있는 것보다 각을 이루는 빔 퍼짐과 발산 효능 사이에서 매우 우수한 교환을 보여준다.

도 1은 스템(16)으로 케이블(14)을 통해 광원(12)으로부터 빛의 빔을 운반하기 위한 핸드피스(10)를 포함하는 수술용 시스템(2)의 개략적 대표도이다. 케이블(14)은 당업에 알려져 있는 임의의 게이지 광섬유 케이블일 수 있지만, 바람직하게는 19, 20, 또는 25 게이지 섬유를 가지는 케이블이다. 추가로, 케이블(14)은 핸드피스(10)를 통해 스템(16) 내의 광섬유(22)로 광선을 수용하고 전달하기 위해 광원(12)에 결합되어 있는 단일 광섬유 또는 복수의 광섬유를 포함할 수 있다. 스템(16)은 광섬유(22) 및 스템(16)의 원위 말단에서 확산성 광학 요소(20)를 포함하도록 구성되어 있고, 도 2-4에 더욱 명확하게 예시되어 있다. 확산성 광학 요소(20)는 광섬유(22)로부터 분리되거나 통합될 수 있다. 커플링 시스템(32)은 아래에서 더욱 완전하게 논의되는 바와 같이, 핸드피스(10) 내에서 광섬유(22)와 광원(12)을 광학적으로 결합하도록 각 케이블(14)의 말단에 광섬유 커넥터(connector)를 포함할 수 있다.

도 2는 확산성 광학 요소(20)의 한 구체예를 예시하는 더욱 상세한 도면이다. 도 2는 스템(16)의 원위 말단의 확대도이다. 스템(16)은 섬유(22) 및 광학 요소(20)를 포함하는 것을 보여준다. 광학 요소(20)는 광섬유 케이블(14)에 그 자체가 결합되어 있는, 섬유(22)에 광학적으로 결합되어 있다. 몇몇 구체예에서, 광섬유 케이블(14)은 핸드피스(10)를 통해 연장될 수 있고 광학 요소(20)에 광학적으로 직접 결합되어 있다. 이 구체예들을 위해, 분리되어 있는 섬유(22)는 사용되지 않는다. 몇몇 구체예에서, 광학 요소(20)는 광섬유(22/14)의 통합 부분을 포함할 수 있다. 이러한 구체예에서, 광섬유(22/14)의 원위 말단은 높은 오프-축 각 밖으로 빛을 각을 이뤄 퍼지게 하고 높은 효율로 광섬유(22/14)의 원위 말단으로부터 빛을 방출시키는 CPC-콘 모양으로 조각된다. 대안적으로, 광섬유(22/14)의 평평한 원위 말단은 광학적 등급 기계 가공되거나 사출-성형되는 플라스틱 또는 다른 폴리머를 포함할 수 있는 별도의 광학 요소(20)에 광학적으로 결합될 수 있다.

핸드피스(10) 내에서 수행되는 경우에, 섬유(22)는 광섬유 케이블(14)의 게이지와 공용될 수 있는 게이지여서, 광섬유 케이블(14)로부터 빛을 수용하고 전달할 수 있다. 핸드피스(10)는 당업에 알려져 있는 임의의 수술용 핸드피스, 예를 들어 텍사스, 포트 워스(Fort Worth, Tex.)의 알콘 라보라토리, 잉크(Alcon Laboratories, Inc.)에 의해 판매되는, 레볼류션-DSP^TM 핸드피스일 수 있다. 광원(12)은 제논 광원, 할로겐 광원, 또는 광섬유 케이블을 통해 빛을 전달할 수 있는 임의의 다른 광원일 수 있다. 스템(16)은 작은 게이지 캐뉼러, 바람직하게는 당업자에 알려져 있는, 18 내지 30 게이지의 범위 내 일 수 있다. 스템(16)은 당업자에 알려져 있는 스테인레스 스틸 또는 적합한 생체적합성 폴리머(PEEK, 폴리이미드, 등)일 수 있다.

광섬유 케이블(14) 또는 섬유(22), 및/또는 스템(16)은 도 6에 도시되어 있듯이, 예를 들어 조절 수단(40)을 통해, 핸드피스에 작동가능하게 결합될 수 있다. 조절 수단(40)은 예를 들어 당업자에 알려져 있는 단일 푸시/풀(push/pull) 메커니즘을 포함할 수 있다. 광원(12)은 예를 들어 광섬유 케이블(14)의 말단에 표준 SMA(Scale Manufacturers Association) 광섬유 커넥터를 사용하여 핸드피스(10)(즉, 섬유(22))에 광학적으로 결합될 수 있다. 이는 광원(12)으로부터 광섬유 케이블(14)을 통해 핸드피스(10)로 빛을 효율적으로 결합하도록 하며 최종적으로 스템(16)의 원위 말단에서 광학 요소(20)로부터 발산하도록 한다. 광원(12)은 광원에서 기원되는 흡수되는 적외선 방사의 열 효과의 손실을 줄이도록 당업자에 알려져 있는 필터를 포함할 수 있다. 광원(12) 필터는 수술용 염색을 자극하기 위한 것과 같은, 상이한 색의 빛을 가지고 수술용 분야를 조명하기 위해 선택적으로 사용될 수 있다.

도 3은 (굴절 지수 n_core 를 가지는 섬유 코어(예를 들어, 섬유(22/14)에서) θ_in- _ext 의 최대 반 각으로 입력 빛을 수용할 그리고 (공기에서) 광학 요소(20) 원위 말단 면으로부터 각을 이룬 퍼짐을 넘어 θ_out- _ext 반 각으로 빛을 방출할 CPC-콘 가늘어지는 모양의 상세한 수학적 설명을 제공하는 개략적 대표도이다. 도 4와 함께, 도 3은 본 발명의 광학 요소(20)와 같은 CPC-콘 집광기의 작동을 예시한다.

도 4에 도시되어 있는 CPC-콘 집광기를 포함하는 광학 요소(20)는 하기 특징들을 가진다:

● CPC 영역(200)을 때리는 (공기에서) θ_in=30도 익스트림 오프-축(extreme off-axis) 자오선 레이는 CPC에 의해 콘 영역(210)의 원위 가장자리 상의 지점으로 초점화되고, 공기에서 θ_out=60도 이하의 각의 범위에 걸쳐 콘 영역(210)의 밖으로 지나간다.

● CPC 영역(200) 대신에 콘 영역(210)을 때리는 θ_in=30 각에서 익스트림 오프-축 자오선 레이는 콘 영역(210)에 의해 반사되고 공기에서 오프-축 각 θ_out=60도에서 콘 영역(210)의 원위 말단 면을 통해 지나간다.

그래서, θ_in=30도에서 100%의 익스트림 자오선 레이는 CPC-콘 광학 요소(20)를 통해 지나가고, 원위 말단 면을 통해 떠난다. 엣지-레이(edge-ray) 원리는 익스트림 자오선 레이가 원위 말단 면을 통해 지나간다면, 적은 익스트림 자오선 레이가 또한 이를 통해 지나갈 것이라는 것이다. 그래서, 30도 이하의 각을 가지는 100%의 자오선 레이는 도 4의 CPC-콘 집광기(20)를 통해 지나갈 것이다. 반면에, 정상에 비해 30도 이하의 입사각을 가지는 몇몇 빗나가는(skew) 레이(집광기의 광 축을 교차하지 않는 레이)는 CPC-콘을 통해 지나가지 않을 것이지만, 다중 TIR(total internal reflection) 바운스(bounce)에 의해 주위를 돌게 될 것이고, 근접 방향에서 광섬유(22/14)로 다시 반사될 것이다. 그래서, θ_in 에 밖에서 균일한 강도 및 θ_in을 지나 제로 강도를 가지는 이상화된 공급원을 위해서 조차도, 100% 방출 효능은 빗나간 레이를 포함하는 3D 케이스 때문에 가능하지 않다. 그럼에도, θ_in-θ_out CPC-콘 집광기 광학 요소(20)로 가능한 각을 이룬 퍼짐 대 발산 효능 교환은 종래 기술 광각 조명기를 가지고 가능한 것보다 훨씬 우수하다.

도 3의 공식을 사용하여, θ_in-θ_out CPC-콘 집광기의 모양은 입력 및 출력 최대 각의 임의의 조합을 위해 고안될 수 있다. 본 발명에 따른 광각 조명기를 위해, 최대 입력 각 θ_in은 광섬유(22)의 아크사인에 대략적으로 상응할 수 있다: NA: θ_in=arcsin NA_섬유. 따라서, 광섬유(22) NA=0.5를 위해서, 입력 반 각(공기에서)은 30도일 것이다. 출력 각은 광각 발산되는 빔의 반 각이 뭐든지 간에, 특정 용도를 위해 요구된다. 공기에서 90도 정도 높은 출력 반 각은 본 발명의 고 효능, 광각 조명기의 구체예로 가능하다.

CPC-콘 모양 광학 요소(20)를 광섬유(22)의 원위 말단에 선택적으로 결합하고(또는 CPC-콘 모양으로 광섬유(22)의 원위 말단을 성형) 캐뉼러(16) 내에 광학 어셈블리를 포함시킴에 의해, 본 발명의 고 효능 광각 조명기가 만들어질 수 있으며, 이의 하나의 구체예는 도 2에 예시되어 있다. CPC-콘 광학 요소(20)는 광섬유(22)의 원위 말단을 조각함에 의해 또는 가늘어지지 않는 광섬유(22')의 평평한 원위 말단을 기계 가공되거나 사출 성형되는 플라스틱 CPC-콘 광학 요소(20)에 결합함에 의해, 만들어질 수 있다. 스템(캐뉼러)(16)은 스틸로 만들어질 수 있고 바람직하게 부드럽게 곡선화될 수 있어서 도 2에 도시되어 있듯이, 원위 최말단에서 단지 광학 요소(20)를 접촉한다. 접촉 지점에서, 광섬유(22)는 접착제(23)에 의해 스템(16)에 결합될 수 있어서, 기계적 강도를 제공하고 광학 요소(20)와 스템(16) 사이에 공기 갭(21) 속으로 들어감으로부터의 눈을 액체로부터 차단하는 밀봉을 제공한다. 보존 공기 갭(21)은 광학 경로 내를 여행하는 빛 레이가 전체적으로 내부적으로 광학 요소(20)의 측벽으로부터 반사되고 고안과 같이 광학 요소(20)의 원위 말단을 빠져나오는 것이 중요하다. 스템(16)은 눈 렌즈를 향해 뒤로 분산됨으로부터 광학 요소(20)의 원위 말단으로부터의 섬광을 차단한다; 그러나, 광학 요소(20)는 스템(16)에 또한 결합될 수 있어서 이의 원위 말단은 섬광에 대한 거의 없는 영향으로 스템(16)의 원위 말단을 넘어서 약간 밖으로 연장된다.

본 발명의 구체예는 최소한의 섬광을 만들 것이고, 액체 또는 공기에서 기능될 것이고, 종래 기술 광각 조명기보다 발산되는 빔의 각을 이룬 퍼짐과 효능 사이의 교환에 있어서 훨씬 우수함을 가질 수 있다.

도 5는 안과 수술에 있어서 본 발명의 고-효능, 광각 조명기의 한 구체예의 용도를 예시한다. 작동시에, 핸드피스(10)는 스템(16)을 통해(광섬유(22/14)를 경우하여) 그리고 광학 요소(20)를 통해 빛의 빔을 운반하여 눈(30)의 망막(28)을 조명한다. 핸드피스(10)를 통해 광학 어셈블리(20)로 운반되는 조정된 빛은 광원(12)에 의해 생산되고 운반되어 광섬유 케이블(14) 및 커플링 시스템(32)에 의해 망막(28)을 조명한다. 광학 요소(20)는 예를 들어 현미경 광각 목적 렌즈가 의사에게 시야를 허락하는 만큼의 망막의 큰 영역에 걸쳐, 광원(12)으로부터 운반되는 광선을 퍼지도록 작동될 수 있다.

본 발명의 고 효능, 광각 조명기의 구체예의 이점은 종래 기술 광각 조명기보다 이들이 큰 각을 이룬 퍼짐과 높은 방출 효능을 동시에 가지는 경우에, 더욱 바람직한 균형을 제공할 수 있다는 것이다. 본 발명의 구체예는 또한 이의 내용이 본원에서 참조로서 완전히 통합되어 있는, 2006년 10월 31일 출원된 관련된 U.S. 출원 도켓(docket) 2984에 따른 작은-게이지 각 조명기를 연장함으로서 또한 이행될 수 있다.

본 발명이 예시되어 있는 구체예를 참조하여 본원에서 상세히 기재되어 있지만, 이 기재는 단지 예이며, 제한하는 관점으로 해석되어서는 아니 됨을 이해되어야 한다. 그래서, 본 발명의 구체예의 상세한 설명에서의 많은 변화들 및 본 발명의 추가 구체예들이 이 기재를 참조하는 당업자에 의해 만들어질 수 있고 명백할 것임이 추가로 이해되어야 한다. 모든 이러한 변화 및 추가 구체예들이 하기 청구되어 있는 본 발명의 취지 및 범위 내에 있음이 고려된다. 따라서, 본 발명이 안과 수술의 일반적 영역에 대한 참조로서 특히 기재되어 있지만, 본원에 포함되어 있는 교시는 수술 영역의 광각 및 다양한 조명을 제공하는 것이 요구되는 어는 곳이든지 동등하게 적용된다.

Claims

광원에 광학적으로 결합되고 상기 광원으로부터 광선을 수용하고 상기 광선을 전달하여 영역을 조명하도록 하는, 광섬유;

상기 광섬유에 작동가능하게 결합되는, 핸드피스;

상기 광선을 수용하고 상기 광선을 산란시켜 상기 영역을 조명하도록 하는, 광학 요소로서 상기 광학 요소가 복합 포물면 집광기(compound parabolic concentrator : CPC) 콘을 포함하는 광학요소; 및

상기 광섬유 및 상기 광학 요소를 포함하고 조작하기 위한, 상기 핸드피스에 작동가능하게 결합되는 캐뉼러(cannula)를 포함하는 작은-게이지(gauge), 광각(wide-angle) 조명기.
제 1 항에 있어서, CPC 콘이 상기 광섬유 조각된 원위 말단을 포함함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명기.
제 1 항에 있어서, 상기 광학 요소가 상기 광섬유의 원위 말단에 광학적으로 결합되어 있음을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명기.
제 3 항에 있어서, 상기 광학 요소가 기계 가공되거나 사출 성형된 플라스틱임을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명기.
제 1 항에 있어서, 상기 광학 요소가 19, 20 또는 25 게이지 광학 요소임을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명기.
제 1 항에 있어서, 상기 캐뉼러 및 핸드피스가 생체적합성 물질로부터 제조됨을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명기.
제 1 항에 있어서, 상기 광섬유가 광 케이블에 근위 말단에서 광학적으로 결합되며, 여기서 상기 광 케이블이 상기 광원에 광학적으로 결합되어 상기 광선을 상기 광섬유에 전달하고, 여기서 상기 광 케이블이 상기 광원에 광학적으로 결합되어 있는 제 1 광 커넥터(connector) 및 상기 핸드피스에 광학적으로 결합되어 있는 제 2 광 커넥터를 포함함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명기.
제 7 항에 있어서, 상기 광 케이블 게이지 및 광섬유 게이지가 동일함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명기.
제 7 항에 있어서, 상기 광 케이블이 복수의 광섬유임을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명기.
제 7 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 광 커넥터가 SMA 광섬유 커넥터임을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명기.
제 1 항에 있어서, 상기 광학 요소와 상기 캐뉼러의 내부 벽 사이에 공기 갭을 추가로 포함함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명기.
제 11 항에 있어서, 상기 광학 요소와 상기 공기 갭을 보존하도록 작동되는 캐뉼러 사이의 원위 말단에 밀봉을 추가로 포함함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명기.
제 1 항에 있어서, 상기 광섬유 게이지 및 광학 요소 게이지가 동일함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명기.
제 1 항에 있어서, 상기 광선이 상대적으로 비간섭성 빛의 빔을 포함함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명기.
제 1 항에 있어서, 상기 광원이 제논(xenon) 광원임을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명기.
제 1 항에 있어서, 상기 핸드피스가 상기 광섬유의 일부 또는 전부를 수용함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명기.
광선을 제공하기 위한 광원;

상기 광선을 수용하고 전달하기 위한 상기 광원에 광학적으로 결합되어 있는, 광 케이블;

상기 광 케이블에 작동가능하게 결합되어 있는 핸드피스;

상기 핸드피스에 작동가능하게 결합되어 있는 광섬유로서, 상기 광섬유가 상기 광 케이블에 광학적으로 결합되어 있어서 상기 광선을 수용하고 전달하여 영역을 조명하는, 광섬유;

상기 영역을 조명하도록 상기 빔을 수용하고 상기 빔을 산란시키기 위해, 상기 광섬유의 원위 말단에 광학적으로 결합되어 있는, 광학 요소로서, 상기 광학 요소가 복합 포물면 집광기 ("CPC") 콘을 포함하는 광학요소; 및

상기 광섬유 및 상기 광학 요소를 수용하고 조작하기 위한, 상기 핸드피스에 작동가능하게 결합되어 있는 캐뉼러를 포함하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 CPC가 상기 광섬유의 조각된 원위 말단을 포함함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 광학 요소가 상기 광섬유의 원위 말단에 광학적으로 결합되어 있음을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.
제 18 항에 있어서, 상기 광학 요소가 기계 가공되거나 사출 성형된 플라스틱임을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 광학 요소가 19, 20 또는 25 게이지 광학 요소임을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 캐뉼러 및 상기 핸드피스가 생체적합성 물질로부터 제조됨을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 광섬유가 상기 광 케이블의 일체 부분임을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 광 케이블이 상기 광원에 작동가능하게 결합되어 있는 제 1 광 커넥터 및 상기 핸드피스에 작동가능하게 결합되어 있는 제 2 광 커넥터를 포함함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.
제 24 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 광 커넥터가 SMA 광섬유 커넥터임을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 광 케이블 게이지 및 상기 광섬유 게이지가 동일함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 광 케이블이 복수의 광섬유를 포함함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 광섬유 게이지 및 상기 광학 요소 게이지가 동일함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 광학 요소와 상기 캐뉼러의 내부 벽 사이에 공기 갭을 추가로 포함함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.
제 29 항에 있어서, 상기 광학 요소와 상기 공기 갭을 보존하도록 작동가능한 상기 캐뉼러 사이의 상기 캐뉼러의 말단에 밀봉을 추가로 포함함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 광선이 상대적으로 비간섭성 빛의 빔을 포함함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 광원이 제논 광원임을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.
제 17 항에 있어서, 상기 핸드피스가 상기 광섬유의 일부 또는 전부를 수용함을 특징으로 하는 작은-게이지, 광각 조명 수술용 시스템.