TWI789057B - 產生用於交聯反應的紫外光斑的方法及裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種產生用於交聯反應的紫外光斑的方法及裝置。產生用於交聯反應的紫外光斑的方法包括提供紫外光源，其配置為發射紫外光；使來自紫外光源的紫外光經過被彎曲的階變折射率多模光纖並轉換成均勻紫外光斑；使通過被彎曲的階變折射率多模光纖的紫外光所轉換成的均勻紫外光斑通過設置在階變折射率多模光纖的出口端的成像透鏡，以控制均勻紫外光斑的直徑為目標直徑；以及發出具有目標直徑的均勻紫外光斑。

Description

產生用於交聯反應的紫外光斑的方法及裝置

本發明關於一種產生用於交聯反應的紫外光斑的方法及裝置，特別是能夠以較低的成本及較高的靈活性產生用於交聯反應的均勻紫外光斑的方法及裝置。

為了避免受眼科手術的角膜產生形狀的漸進性和不規則變化，例如，角膜擴張，進而導致角膜變薄、角膜前部或後部曲率增加等的不理想結果，常見的是一種被稱為角膜膠原蛋白交聯(Corneal Collagen Cross-Linking)的醫療技術，其利用紫外線與光敏劑(例如，核黃素)的配合來強化角膜中的化學鍵，以防止或減緩角膜形狀的漸進性和不規則變化。圓錐角膜即為典型的角膜擴張類型，也是許多眼科手術(例如，LASIK飛秒視力矯正手術...等)後極欲防止產生的問題之一。

目前使用的角膜膠原蛋白交聯的醫療技術的基礎是在1997年由德國德勒斯登大學(University of Dresden)的Eberhard Spoerl教授及其團隊所開發的。在美國的臨床試驗開始於2008年，而美國食品和藥物管理局(FDA)於2016年4月18日也正式批准了使用核黃素眼用溶液和KXL交聯系統用於治療圓錐角膜和LASIK術後的角膜膨脹等。

進一步言之，使用交聯反應(Cross-Linking Reaction)的醫療技術屬於一種化學醫學的介入方法，其使用紫外光(例如，波長為360nm的紫外光)照射已被施加到角膜上的光敏劑(例如，核黃素眼用溶液等)，存在在角膜上的光敏劑在紫外光照射下會發生化學特性的變化，強化角膜中的化學鍵，使得角膜膠原纖維的機械強度提高，進而提高其抵抗角膜擴張的能力。

在這樣的情況下，產生紫外光的設備為這種使用交聯反應的醫療技術中的重要設備之一，其必須產生在所需的工作範圍(例如，5mm到8mm之間)內的均勻紫外光斑來照射已被施加到角膜上的光敏劑，使得交聯反應能夠均勻地進行。

傳統上已知的是利用多種光學元件的組合來達成均勻紫外光斑，在這樣的情況下，這些光學元件需要根據設計進行相當準確的定位及光束同軸，其對於定位的要求較高，且在使用上需要整台設備同時移動來達成與眼睛的視軸對準，操作上的靈活性較低。

此外，關於用來產生均勻紫外光斑的方法，WaveLight公司所申請之美國第10363170號專利提出了使用半導體雷射點光源及掃描器來達成均勻紫外光斑的方法。儘管在美國第10363170號專利中的方法提供了均勻紫外光斑形狀上的靈活性(即，可形成具有不同形狀的均勻紫外光斑)，但其在使用上仍需要整台設備一起移動來達成與眼睛的視軸對準，操作上的靈活性較低，且此方法需要使用了多種不同的光學元件，設備成本十分昂貴。

有鑑於此，本發明提出一種新的產生用於交聯反應的紫外光斑的方法及裝置，其能夠以較高的靈活性及較低的成本來產生用於交聯反應的均勻紫外光斑。

本發明的目的在於提供一種產生用於交聯反應的紫外光斑的方法及裝置，其能夠提供較高的靈活性並能夠以較低的成本來產生用於交聯反應的均勻紫外光斑。

根據本發明所提供之產生用於交聯反應的紫外光斑的方法包括：提供紫外光源，其配置為發射紫外光；使來自紫外光源的紫外光經過被彎曲的階變折射率多模光纖(step index multimode fiber)並轉換成均勻紫外光斑；使通過被彎曲的階變折射率多模光纖的紫外光所轉換成的均勻紫外光斑通過設置在階變折射率多模光纖的出口端的成像透鏡，以控制均勻紫外光斑的直徑為目標直徑；以及發出具有目標直徑的均勻紫外光斑。

藉由本發明之產生用於交聯反應的紫外光斑的方法，由於其只需要藉由紫外光源、階變折射率多模光纖及成像透鏡的配合即可產生具有目標直徑的均勻紫外光斑，相較於先前技術需要多種不同光學元件間的相互配合才能產生均勻紫外光斑而這些光學元件除了佔據較龐大的空間之外亦難以降低其生產、組裝等的成本，本發明之產生用於交聯反應的紫外光斑的方法能夠以較高的靈活性及較低的生產、組裝成本來產生用於交聯反應的均勻紫外光斑。

此外，本發明還提供一種產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置，其包括配置為發射紫外光的紫外光源；階變折射率多模光纖，包括從紫外光源接收紫外光的入口端、及出口端，且配置為在被彎曲的情況下供來自紫外光源的紫外光通過並將其轉換成均勻紫外光斑；以及設置在階變折射率多模光纖的出口端的成像透鏡，其配置為將均勻紫外光斑的直徑控制為目標直徑。

1:產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置

10:紫外光源

12:階變折射率多模光纖

120:入口端連接器

122:出口端連接器

14:成像透鏡

16:機殼

18:手持施用器

20:開關

22:顯示器

24:輔助裝置

E:眼睛

L:紫外光

UL:均勻紫外光斑

參照以下詳細說明，特別是當結合所附圖式來考量時，本發明之更完整的理解及其許多附帶的優點將變得容易理解，其中：[第一圖]係為根據本發明的實施例之產生用於交聯反應的紫外光斑的方法的流程圖；[第二圖]係為根據本發明的實施例之產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置的示意圖；[第三圖]係為根據本發明的實施例之產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置中的階變折射率多模光纖以相同曲率被彎曲的示意圖；[第四圖]係為根據本發明的實施例之產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置中的階變折射率多模光纖以不同曲率被彎曲的示意圖；[第五圖]係為根據本發明的實施例之產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置中的階變折射率多模光纖被彎曲成多個彎曲段的示意圖；以及[第六圖]係為根據本發明的實施例之產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置中的機殼的示意圖。

將在下文中參照所附圖式描述本發明的實施例。

首先，參照第一圖描述根據本發明的實施例之產生用於交聯反應的紫外光斑的方法。

如第一圖所示，根據本發明的實施例之產生用於交聯反應的紫外光斑的方法包括提供紫外光源，其配置為發射紫外光(步驟S101)。接著，使來自紫外光源的紫外光經過被彎曲的階變折射率多模光纖並轉換成均勻紫外光斑(步驟S102)。需說明的是，為了激發通過階變折射率多模光纖的紫外光的所 有模態進而產生發散型的均勻光斑，必須施加一定的力量來使階變折射率多模光纖彎曲成非直線的形態，藉此，從被彎曲的階變折射率多模光纖中通過的紫外光可以產生更多變的全反射角度，在有限長度的階變折射率多模光纖中激發紫外光的多種模態並快速地形成均勻紫外光斑。

例如，如第三圖所示，階變折射率多模光纖12可繞著圓盤狀的輔助裝置24被彎曲，形成以相同曲率的弧形被彎曲之階變折射率多模光纖，但本發明並不以此為限。事實上，如同本領域技術人士所能理解的，在不折斷的狀態下，階變折射率多模光纖亦可被彎曲成不同曲率的弧形(如第四圖所示)，或進一步彎曲成多個彎曲段的波浪形(如第五圖所示)。並且，在根據本發明的實施例中，圓盤狀的輔助裝置24較佳地具有大於3公分的直徑，但本發明並不以此為限。具體而言，由於階變折射率多模光纖如上所述地可被彎曲成各種不同的狀態，依據階變折射率多模光纖要被彎曲的狀態不同，可選用不同的輔助裝置來達成。此外，為了產生用於交聯反應的均勻紫外光斑，較佳可選用具有直徑為2mm的核心部分的階變折射率多模光纖，且其長度為小於3公尺。

接下來，根據本發明的實施例之產生用於交聯反應的紫外光斑的方法還包括使已通過被彎曲的階變折射率多模光纖的紫外光所轉換成的均勻紫外光斑通過設置在此階變折射率多模光纖的出口端的成像透鏡，以控制均勻紫外光斑的直徑為目標直徑(步驟S103)。較佳地，設置在階變折射率多模光纖的出口端的成像透鏡為凸透鏡，較佳為球形透鏡。

最後，發出具有目標直徑的均勻紫外光斑(步驟S104)。較佳地，在本發明的實施例中，所發出均勻紫外光斑的目標直徑為8mm。然而，應注意的是，根據實際應用需求，可調整所選用的階變折射率多模光纖、球形透鏡等 的規格參數(例如，直徑、長度等)來造成不同的目標直徑，本發明並不以此為限。

接下來，參照第二圖說明根據本發明的實施例之產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置。

如第二圖所示，根據本發明的實施例之產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置1包括紫外光源10、階變折射率多模光纖12、以及成像透鏡14。

紫外光源10較佳地被設置在機殼16中，且配置為發射紫外光L。此外，如第六圖所示，機殼16較佳地還包括開關20及顯示器22，開關20配置為在使用者的操作下使設置在機殼16中的紫外光源10打開或關閉，且顯示器22配置為顯示設置在機殼16中的紫外光源10的工作狀態，例如，紫外光之波長、強度等。

階變折射率多模光纖12包括可被連接到機殼16的入口端連接器(入口端)120以及出口端連接器(出口端)122，藉由入口端連接器120，階變折射率多模光纖12可從設置在機殼16中的紫外光源10接收紫外光L，並在被彎曲的情況下(例如，如第三圖所示之狀態)供紫外光L從中通過，以將其轉換成均勻紫外光斑。如同前面已經說明的，為了激發從階變折射率多模光纖12通過的紫外光的所有模態，階變折射率多模光纖12必須被施加一定的力量使其彎曲，藉此，能產生更多變的全反射角度，有利於在有限長度的階變折射率多模光纖中激發紫外光的多種模態並快速地形成均勻紫外光斑。此外，在本發明的實施例中，較佳的是使用具有直徑為2mm的核心部分的階變折射率多模光纖12，且其長度為小於3公尺。

成像透鏡14被設置在階變折射率多模光纖12的出口端連接器122側上，以將通過被彎曲的階變折射率多模光纖12的紫外光所轉換成的均勻紫外光斑的直徑控制為目標直徑，例如，8mm的目標直徑。在本發明的實施例中，較佳的是使用球形透鏡來作為設置在階變折射率多模光纖12的出口端連接器122側上的成像透鏡。

應注意的是，根據對於紫外光斑的目標直徑實際應用上的需求，可調整所選用的階變折射率多模光纖、球形透鏡等的規格參數(例如，直徑、長度等)，以達成不同的目標直徑，本發明並不以此為限。

此外，根據本發明的實施例之產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置1還包括手持施用器18，階變折射率多模光纖12的出口端連接器122連接到此手持施用器18，且成像透鏡14設置在此手持施用器18中。藉此，使用者能夠以手握持此手持施用器18，並朝向目標位置(例如，眼睛E)處發射具有目標直徑的均勻紫外光斑UL。

相較於先前技術需要利用較多種不同光學元件間的相互配合才能產生用於交聯反應的紫外光斑，且這些光學元件所構成的裝置必需佔據較龐大的空間及花費較高的成本，藉由上述根據本發明的實施例之產生用於交聯反應的紫外光斑的方法及裝置，由於只需要藉由紫外光源、階變折射率多模光纖及成像透鏡的配合即可產生具有目標直徑之用於交聯反應的均勻紫外光斑，本發明之產生用於交聯反應的紫外光斑的方法及裝置能夠以較高的靈活性及較低的生產、組裝成本來產生用於交聯反應的紫外光斑。

除此之外，在根據本發明的實施例之產生用於交聯反應的紫外光斑的方法及裝置中，由於在階變折射率多模光纖的出口端與目標位置(例如，眼 睛E)之間只需要設置成像透鏡且階變折射率多模光纖在空間上具有自由度極高的伸展性，成像透鏡可被設置在與階變折射率多模光纖連接的手持施用器中，以方便使用者操作此手持施用器將具有目標直徑的均勻紫外光斑施加到目標位置(例如，眼睛E)處進行應用。在這樣的情況下，手持施用器可以很容易地與目標位置(例如，眼睛E)對準(例如，與眼睛E的視軸對準)，有利於交聯反應的應用，上述配置紫外光源之機殼則可被固定放置，在操作過程不需隨著手持施用器而被移動。

在本文中所描述的實施例的圖式旨在提供對於本發明的理解。換言之，圖式僅為代表性的且可能未按比例繪製。圖式中的某些比例可能被放大，而其他比例可能被縮小。據此，圖式應被視為示意性的而非限制性的。

雖然已於上述實施例中參照附圖說明本發明的各種實施例，但上述實施例僅為本發明的較佳實施例，並非意圖用來將本發明侷限於上文中所描述及附圖中所示的特徵及結構。應理解的是，在不偏離本發明的範疇的情況下，熟知本領域的技術人士所能夠設想到各種其它的省略、置換、變化和修改亦被包含在本發明的範疇內。

S101:步驟

S102:步驟

S103:步驟

S104:步驟

Claims (13)

1. 一種產生用於交聯反應的紫外光斑的方法，包括：提供一紫外光源，該紫外光源配置為發射一紫外光；使來自該紫外光源的該紫外光經過被彎曲的一階變折射率多模光纖並轉換成一均勻紫外光斑；使通過被彎曲的該階變折射率多模光纖的該紫外光所轉換成的該均勻紫外光斑通過設置在該階變折射率多模光纖的一出口端的一成像透鏡，以控制該均勻紫外光斑的直徑為一目標直徑；以及發出直徑為該目標直徑的該均勻紫外光斑。
2. 如請求項1所述之產生用於交聯反應的紫外光斑的方法，其中，該階變折射率多模光纖包括一核心部分，該核心部分的直徑為2mm。
3. 如請求項1或請求項2所述之產生用於交聯反應的紫外光斑的方法，其中，該階變折射率多模光纖的長度為小於3公尺。
4. 如請求項1所述之產生用於交聯反應的紫外光斑的方法，其中，該目標直徑為8mm。
5. 如請求項1所述之產生用於交聯反應的紫外光斑的方法，其中，該成像透鏡為球形透鏡。
6. 一種產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置，包括：一紫外光源，配置為發射一紫外光；一階變折射率多模光纖，包括從該紫外光源接收該紫外光的一入口端、及一出口端，該階變折射率多模光纖配置為在被彎曲的情況下供來自該紫外光源的該紫外光通過並將其轉換成一均勻紫外光斑；以及 一成像透鏡，設置在該階變折射率多模光纖的該出口端，該成像透鏡配置為將該均勻紫外光斑的直徑控制為一目標直徑。
7. 如請求項6所述之產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置，其中，該階變折射率多模光纖包括一核心部分，該核心部分的直徑為2mm。
8. 如請求項6或請求項7所述之產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置，其中，該階變折射率多模光纖的長度為小於3公尺。
9. 如請求項6所述之產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置，其中，該目標直徑為8mm。
10. 如請求項6所述之產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置，其中，該成像透鏡為球形透鏡。
11. 如請求項6所述之產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置，還包括一機殼，該紫外光源設置在該機殼中。
12. 如請求項11所述之產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置，其中，該機殼還包括一開關及一顯示器，該開關配置為在使用者的操作下打開或關閉該紫外光源，該顯示器顯示該紫外光源的一工作狀態。
13. 如請求項6所述之產生用於交聯反應的紫外光斑的裝置，還包括一手持施用器，該階變折射率多模光纖的該出口端連接到該手持施用器，該成像透鏡設置在該手持施用器中，且該手持施用器配置為供使用者手持向外發射具有該目標直徑的該均勻紫外光斑。

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