(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照光式注入カニューレであって、
光を提供する働きをする腔内照光器、
流体を輸送する働きをするホース、
前記腔内照光器と前記ホースに機械的に結合したハブ、及び、
透明カニューレであって、該透明カニューレの近位端が前記ハブに連結された透明カニューレ、
を包含し、
前記カニューレが前記腔内照光器と同軸に位置決めされており、また、
前記腔内照光器の遠位端と前記透明カニューレの近位端の間にスペースがあり、このスペースにより、流体が前記腔内照光器の遠位端の周囲を流れ、前記透明カニューレに流れ込むことになり、
前記腔内照光器の遠位端がテーパ状をなし、前記透明カニューレの近位端がフレア状をなしている、照光式注入カニューレ。
【請求項２】
フロー断面積が前記ホース、前記カニューレ、及び、前記ホースとカニューレと腔内照光器の間のインタフェースの内部でほぼ一定である請求項１に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項３】
前記腔内照光器が光ファイバを包含する請求項１に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項４】
前記光ファイバの遠位端が成形されており、前記光ファイバ／透明カニューレが光をほぼ均一に放射する請求項３に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項５】
前記カニューレの少なくとも一部が、前記腔内照光器から放射された光を反射する請求項１に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項６】
前記カニューレが、前記腔内照光器から放射された光を所望の角度分布において分散させる請求項１に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項７】
拡散表面、回折表面及び／又はマイクロレンズアレイ表面が、前記腔内照光器から放射された光を所望の角度分布において分散させる請求項６に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項８】
前記カニューレは、前記腔内照光器から放射された光が前記カニューレから直接伝達されないように湾曲している請求項６に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項９】
透明照光式注入カニューレであって、
眼内部の一部域を照光すべく光を提供する働きをする腔内照光器、
流体を輸送する働きをするホース、
前記腔内照光器と前記ホースを単一のケーブルの内部で結合させる働きをする保護シース、
眼の強膜を切開する働きをする切開カニューレ、及び、
前記切開カニューレを囲んでいる透明カニューレ、
を包含し、
前記透明カニューレが前記腔内照光器と同軸に位置決めされており、また、
前記腔内照光器の遠位端と前記透明カニューレの近位端の間にスペースがあり、このスペースにより、流体が前記腔内照光器の遠位端の周囲を流れ、前記透明カニューレに、更に強膜開孔に流れ込むことになり、
前記腔内照光器の遠位端がテーパ状をなし、前記透明カニューレの近位端がフレア状をなしている、透明照光式注入カニューレ。
【請求項１０】
フロー断面積が前記ホース、前記カニューレ、及び、前記ホースとカニューレと腔内照光器の間のインタフェースの内部でほぼ一定である請求項９に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項１１】
前記腔内照光器が光ファイバを包含する請求項９に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項１２】
前記光ファイバの遠位端が成形されており、前記光ファイバ／透明カニューレが光をほぼ均一に放射する請求項１１に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項１３】
前記カニューレの少なくとも一部が、前記腔内照光器から放射された光を反射する請求項９に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項１４】
前記カニューレが、前記腔内照光器から放射された光を所望の角度分布において分散させる請求項９に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項１５】
拡散表面、回折表面及び／又はマイクロレンズアレイ表面が、前記腔内照光器から放射された光を所望の角度分布において分散させる請求項１４に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項１６】
前記カニューレは、前記腔内照光器から放射された光が前記カニューレから直接伝達されないように湾曲している請求項１４に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項１７】
透明照光式注入カニューレであって、
眼内部の一部域を照光すべく光を提供する働きをする光ファイバ、
流体を輸送する働きをするホース、
前記腔内照光器と前記ホースを単一のケーブルの内部で結合させる働きをする保護シース、
眼の強膜を切開する働きをする切開カニューレ、及び、
前記切開カニューレを囲んでいる透明カニューレ、
を包含し、
前記透明カニューレが前記光ファイバと同軸に位置決めされており、また、
前記光ファイバの遠位端と前記透明カニューレの近位端の間のスペースにより、流体が前記光ファイバの遠位端の周囲を流れ、前記透明カニューレに、更に強膜開孔に流れ込むことになり、また、フロー断面積が前記ホース、前記カニューレ、及び、前記ホースとカニューレと光ファイバの間のインタフェースの内部でほぼ一定であり、
前記光ファイバの遠位端がテーパ状をなし、前記透明カニューレの近位端がフレア状をなしている、透明照光式注入カニューレ。
【請求項１８】
前記光ファイバの遠位端が成形されており、前記光ファイバ／透明カニューレが光をほぼ均一に放射する請求項１７に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項１９】
前記透明カニューレが、該透明カニューレを挿入後の眼に定着させる働きをする環状バンプを包含する請求項１７に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項２０】
前記カニューレが、前記光ファイバから放射された光を所望の角度分布において分散させる請求項１７に記載の照光式注入カニューレ。
【請求項２１】
拡散表面、回折表面及び／又はマイクロレンズアレイ表面が、前記光ファイバから放射された光を所望の角度分布において分散させる請求項２０に記載の照光式注入カニューレ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に外科用器具に関する。特に、本発明は眼手術中に一部域を照光するための外科用器具に関する。詳記するならば、本発明は、眼球の内側を照光するための照光ユニットを有する注入カニューレに関する。
【背景技術】
【０００２】
眼手術では、また、特に硝子体網膜手術では、網膜の一部分をできるだけ大きく見るために広角の外科用顕微鏡システムを使用することが望ましい。このような顕微鏡システムのための広角対物レンズは存在するが、代表的な光ファイバプローブの円錐形照光によって提供されるより広い照光域を要求する。結果として、光ファイバ照光器によって提供される相対的に非干渉の光のビーム広がりを増大させるべく様々な技術が開発された。これら周知の広角照光器は、そこで、現今の広角外科用顕微鏡システムによって要求される通り、より大きい網膜部分を照光することができる。
【０００３】
また、外科用器具の作用端に光ファイバを組み入れることも知られている。これは、別個の照光口の必要を無くし、光ビームを器具と共に標的部位の方に向ける利点をもたらす。しかしながら、器具サイズを相応に大きくしなければならず、より大きい強膜切開が必要であるかもしれない。あるいは代わりに、照光式の注入カニューレを空にし、注入機能と照光機能を単一のポイントで一体化させる方法もある。
【０００４】
注入カニューレと照光源を組み合わせた１つの例が特許文献１の中で挙げられている。同特許のデバイスは、眼内灌注溶液の放出ポイントで光を眼球内の方に向けるために光伝達ファイバを中に通す注入チャンネルを包含する。このような照光は、切開器具の手操作によって自動的には方向を定められない。その上、ファイバは、注入チャンネル内にダイレクトに通され、照光部分と注入部分が眼付近で分離できない。
【０００５】
これら先行技術による複合型注入カニューレは、しかしながら、様々な欠点を示す。これら欠点には、望ましくないほど低い光伝達係数、望ましくない流体流速、特に例えば２０ゲージ・カニューレにおいて組み合わされた時の流体流速が含まれる。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４８２０２６４号公報
【特許文献２】米国仮出願第６０／６５３２６５号公報
【特許文献３】米国仮出願第１１／３５４６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって、先行技術による複合型カニューレの問題点、特に低い光伝達係数と低い流体流速を解決又は解消できる照光式注入カニューレが必要であり、本発明の課題はそのような照光式注入カニューレを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施例が、上で述べた必要ならびに他の必要にほぼ応じる、眼手術中に一部域を照光するためのシステム及び方法を提供する。一実施例が、眼手術中に一部域を照光する働きをする透明照光式注入カニューレを提供する。光ファイバをカニューレからある一定の距離をあけておき、ファイバの遠位端周囲から透明カニューレに流れ込む流体フローが従来可能であったよりはるかに高い流速で生じ得るようにしてよい。ファイバ／カニューレ間隔は、高い光伝達係数と高い流体流速の間で最良の妥協点に到達するために流体ダクトの断面積がほぼ一定のままであるように最適化してよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明とその利点をより完璧に理解するために、以下、本発明を添付図面に則して詳細に説明する。本発明の好ましい実施例が図に描かれており、図中に付けられた参照符号は、各図において対応する同様の部分を指す。
【００１０】
図１は、本発明の実施例に係る透明照光式注入カニューレの下流端を示す。本実施例では、図示された照光式注入カニューレ１００が下記コンポーネントを包含してよい。（１）開孔数（ＮＡ）大のテーパ状光ファイバ１０１、例えばベル形の２０ミル径０．６３ＮＡ東レファイバ１０３を組み入れる腔内照光器１００、（２）液体又は気体の輸送のためのホース１０４、（３）腔内照光器とホースが合体するハブ１０６、（４）自己保持型リングを組み入れてよいハブより下流の透明カニューレ１０８、及び、（５）カニューレ外表面の一部に施された高反射被覆１１０。任意に、透明カニューレの遠位部分は湾曲していても、光を所望の角度分布に分散させる拡散表面、回折表面又はマイクロレンズアレイ表面などの特徴を組み入れていてもよい。
【００１１】
図２は、本発明の実施例に係る透明照光式注入カニューレの上流端を示す。この上流端は、共有の２００５年２月１５日に提出された特許文献２と２００６年２月１５日に提出された特許文献３において開示された表題「高スループット照光プローブ」を組み入れてよい。これらの公報は、その全体をあらゆる目的のために参考としてここに組み入れる。
【００１２】
本発明の実施例に係る注入カニューレの上流端を作る工程は、幾つかの工程を含んでよい。先ず、ＮＡ中位の大径ファイバ２０２を、２００５年２月１５日に提出された特許文献３において述べられた通り、ＮＡ大のテーパ状光ファイバ２０４に継着してよい。一例として、Ｄｙｍａｘ１４２−Ｍ光接着剤を使って、２９．５ミル径の０．５ＮＡファイバ２０２を２９．５→２０ミル径のテーパ状０．６３ＮＡ東レファイバ２０４に継着する。次に、可撓性プラスチックホース２０８を液体又は気体の輸送のために設けてよい。任意に、ファイバ２０２とホース２０８は、単一のケーブルを作るべく保護シース２１０の中に閉じ込めることができる。次に、強膜を通過するのに十分長い（少なくとも１．２３ｃｍ（０．５３インチ））ガラス円筒カニューレを透明プラスチックから機械加工又は射出成形により製作する。任意に、このカニューレは、これを一度挿入された眼の内部に留置できるようにするためにドーナツ形保持リングを有してよい。
【００１３】
図３は、本発明の実施例に係る透明照光式注入カニューレを示す。本例では、２０ゲージ透明カニューレ３００がアクリル製であってよく、内径３１ミル、外径３６ミル、長さ５８ミルであってよい。被覆３０２をカニューレ３００の内径側又は外径側の円筒表面３０４の一部に金属多層被覆法、誘電多層被覆法などの方法で施してよい。図３の例では、カニューレの外側円筒表面の長さ３８ミルの部分が被覆されている。被覆は、高い反射率と生物学的適合性を有するのが望ましい。銀とアルミニウムが、可視光に対して高い反射率を有し、かつ、受け入れ可能な生物学的適合性を有する被覆材料である。
【００１４】
図１に戻ると、機械加工又は射出成形により成形されたプラスチックハブ１０６とプラスチックキャップ１１２が、ファイバ１０３と流体ホース１０４を透明カニューレ１０８に継着する。プラスチックハブ１０６とプラスチックキャップ１１２は、次に別個にスナップ留めでき、及び／又は、共に膠着でき、又は、プラスチックハブ１０６とプラスチックキャップ１１２を１つの単独部品として作ることもできよう。透明カニューレ１０８は、プラスチックハブ１０６の遠位端にスナップ留め及び／又は膠着される。あるいは代わりに、透明カニューレとハブは、１つの隣接し合う部品として作ることができよう。プラスチックキャップは２つの穴――ファイバ用の１つ、プラスチックファイバ用に１つ――を有する。ファイバとホースはキャップに挿入される。プラスチックキャップは、ファイバを透明カニューレ軸と同軸になるように横方向で位置決めする。ファイバ１０３は、その遠位端がカニューレの近位端から正しい距離だけ間隔をあけるようにプラスチックキャップ１１２を通して挿入され（下で述べる“基本原理”を参照）、その上でファイバはプラスチックキャップ１１２に接合される。
【００１５】
図４は、本発明の実施例に係るファイバ１０３／（２０ゲージ）カニューレ１０８の構成を示す。本例では、ファイバ／カニューレ間隔は７．７ミルである。加えて、プラスチックホース１０４は、必要に応じてプラスチックキャップ１１２に膠着することができる。
【００１６】
本発明の実施例により提供される透明照光式注入カニューレは、下記のものを提供する。（１）競合する照光式注入カニューレより高い光伝達係数、（２）競合する照光式注入カニューレより良い流体流速、（３）改善された光伝達係数と改善された流体流速を同時に同じ照光式注入カニューレに組み入れる、及び、（４）２０ゲージ・カニューレを通して高い光伝達係数と高い流体流速を達成する。
【００１７】
特許文献２の中で述べられた原理は、極めて高い相対光伝達係数を達成する一方、光が小さい開孔（ＮＡ大のテーパ状ファイバの遠位端にある開孔）を通過するのを可能にする。ファイバの遠位端にある開孔は、透明カニューレの開孔より小さい。
【００１８】
テーパ状ファイバの遠位端開孔は透明カニューレ開孔より小さいので、ファイバ遠位端が透明カニューレの近位端からある一定の距離だけ間隔をあけていても、ファイバにより放射された光のほぼ全部が透明カニューレの近位端の内径開孔を通過することになる。高スループットを維持するための最大分離距離は、おおよそS＝[(Dc・Df)/2]/tan θcutoffとして定義される。ここで、Dcは透明カニューレ内径、Dfはファイバ遠位端の直径、θcutoffはファイバのカットオフ角である。空気中の２０ミル径０．６３ＮＡ東レファイバで、透明カニューレ内径３１ミルとすると、カットオフ角＝３９．１゜、最大分離距離Ｓ＝６．８ミルである。
【００１９】
透明カニューレが被覆されていない場合、カニューレの内径側近位端開孔を通過する光線は、カニューレの壁を通過し、強膜内部の吸光性により失われることになる。しかしながら、カニューレの内径側又は外径側の円筒側壁（光が強膜を通過する部分）に高反射率の金属被覆又は多層誘電被覆が施されていれば、カニューレ内部の光はその被覆で反射され、その結果、光は強膜を通過するので、カニューレ内部に留まることになる。被覆は、一度カニューレが強膜から出ると終わるように設計されている。光がカニューレの比較されていない部分を通過すると、その光はカニューレ壁を通過し、眼内部の網膜を照光することになる。
【００２０】
ファイバとカニューレが互いにある一定の距離だけ間隔をあけていると、流体はファイバの遠位端の周囲を流れ、ファイバ／カニューレ間隔Ｓ＝０の場合に可能であった流速よりはるかに高い流速で透明カニューレに流れ込む。本発明の実施例は、流体ダクトの断面積がどこでも最適である（すなわち、フロー断面積が小さい場所が存在しない）ようにファイバ／カニューレインタフェースを提供する。流速は断面積にほぼ比例するのが望ましい。
【００２１】
ファイバ／カニューレインタフェースは、高い光伝達係数と高い流体流速の間で最良の妥協点に到達するように設計されている。図４に則して述べられた２０ゲージ構成では、理論的に予測される空気中の光伝達係数（２０ゲージ、２９．５ミル径、０．５ＮＡファイバの場合）は８２％以下、フロー面積は０．００４８７ｃｍ２（０．０００７５５平方インチ）である。これは、幾つかの先行技術による照光式注入カニューレと比べて、光伝達係数で１．７１倍の改善、フロー面積で１．７４倍の改善を示す（“先行技術”を参照）。
【００２２】
カニューレの外側円筒表面上の環状自己保持型“バンプ”４０４が、照光式注入カニューレを挿入後に眼内部に残置するように設計されている。
【００２３】
本発明の実施例では、例えば下記の制約のもとで、照光式注入カニューレを通して眼内部に至る光伝達係数と流体流速は最大化される。
・照光ランプは、光を２０ゲージ（０．００７４９ｃｍ径（０．０２９５インチ径））ファイバに集中させるように設計されている。
・注入カニューレは、２０ゲージ手術の自己縫合を可能にするために外径が０．０９１４ｃｍ（０．０３６インチ）以下でなければならない。
・注入カニューレは、最小限の剛性を維持するために最小の管厚でなければならない。
【００２４】
この問題を解決する試みがこれまでに数多くある。Ｓｙｎｅｒｇｅｔｉｃｓが提供するのは、下記のものからなる市販の２０ゲージ照光式注入カニューレである。（１）５００ミクロン（２０ミル）径、数フィート長、推定０．５ＮＡの非テーパ状のファイバ、（２）液体又は気体を運ぶ可撓性プラスチックホース、（３）光ファイバとプラスチックホースをファイバの遠位端から数センチ（インチ）上流で継着するハブ、（４）ファイバがホース内側にあるハブより下流のファイバ／ホースセクション、（５）ホースとファイバが組み合わさって嵌合する内径３１ミルの２０ゲージ金属カニューレ（ホースがカニューレの外側を摺動する一方、ファイバがカニューレの中に通される）、及び、（６）内部でファイバが一仮想点に向かって直線的に細くなっていくカニューレの遠位端を通過した４０ミル以下の長さのファイバ遠位端。この設計により、フロー断面積は０．００２８５平方センチ（０．０００４４１平方インチ）になり、測定された光伝達係数（空気中）はＡｌｃｏｎ標準２０ゲージ腔内照光器（Ａｃｃｕｒｕｓ照光器又はＡＨＢＩ照光器を使用する）における値の４７％になる。
【００２５】
この設計に伴う問題は、２０ゲージ・カニューレの内径３１ミルの内部の断面積が同じであると光ファイバと流体が競合することである。そのため、ファイバの断面積（従って、光伝達係数）と流体の断面積（従って、流体流速）の間に直接相容れない関係がある。一方が増大すれば、他方がその分減少する。ここのアプローチでは、この相容れない関係を回避する方法は無い。
【００２６】
第２の解決策を提供するのがＡｌｃｏｎで、Ａｌｃｏｎが提供するのは、下記のことを除いて、Ｓｙｎｅｒｇｅｔｉｃｓの設計に類似する１９ゲージ照光式注入カニューレである。（１）カニューレ外径が４２．５ミル、（２）カニューレ内径が３７．５ミル、（３）ファイバ直径が３０ミル、及び、（４）フロー断面積が０．００２５７平方センチ（０．０００３９８平方インチ）である。
【００２７】
Ｓｙｎｅｒｇｅｔｉｃｓ設計と同様、こちらの設計に伴う問題は、１９ゲージ・カニューレの内径３７．５ミルを固定した内部の断面積が同じであると光ファイバと流体が競合することである。そのため、ファイバの断面積（従って、光伝達係数）と流体の断面積（従って、流体流速）の間に直接相容れない関係がある。一方が増大すれば、他方がその分減少する。ここのアプローチでは、この相容れない関係を回避する方法は無い。
【００２８】
この設計に伴う別の問題は、外径が２０ゲージ（３６ミル）の代わりに１９ゲージ（４２．５ミル）であることである。カニューレサイズが大きくなると、眼手術時の外傷の危険が増し、自己縫合が阻害され、治癒時間が長くなる。
【００２９】
本発明の実施例は、これら先行の解決策を越えて様々な利点を提供する。例えば、１９ゲージ照光式注入カニューレの代わりに２０ゲージのものを提供できる。新設計の２０ゲージ（３６ミル）の小サイズは、眼手術時の外傷の危険を少なくし、自己縫合を可能にし、治癒時間の短縮につながる。
【００３０】
図４の実施例では、Ｓｙｎｅｒｇｅｔｉｃｓ先行技術（Ａｃｃｕｒｕｓ照光器又はＡＨＢＩ照光器を使用する）と比べると、光伝達係数（空気中）で１．７４倍の改善が実現している。また、断面積と流速では、Ｓｙｎｅｒｇｅｔｉｃｓ先行技術と比べて１．７１倍、Ａｌｃｏｎ先行技術と比べて１．９０倍の改善が実現している。
【００３１】
図５〜７は、本発明の他の可能な実施例を示す。図５は、本発明の実施例に係る、ファイバ１０３／２０４と流体ホース１０４が共に強膜進入開孔から上流に向かう透明照光式注入カニューレを示す。図６及び７は、ばね押し式の金属製切開カニューレ６０２とグレネードピン６０４を組み入れる自己切開型（及び、環状バンプがカニューレに追加されている場合は自己保持型）の透明照光式注入カニューレ６００を示す。切開カニューレ６０２は、図６に示した通りのその初期位置にある時、強膜への切り込みができるように延長される。グレネードピン６０４を引くと、図７に示した通り、切開カニューレ６０２は引っ込み、そこで、光ファイバ１０３／２０４と透明カニューレ１０８は、光伝達係数と流体フローの最適な組み合わせを提供するその正しい相対位置に残ることになる。
【００３２】
図８〜１１は、本発明の実施例に係る、液体（例えば（生理）食塩水）モードと気体（例えば空気）モードの両方においてカニューレを通過する離散光線と全体ビームを示す。気体モードでは、ビームの広がり角が食塩水モードにおけるより広い。それゆえ、カニューレ近位端の進入開孔をはずれた（ファイバ／カニューレ間隔が大きすぎるために）光によって生じさせられる光伝達損は、流体モードにおけるより気体モードにおける方が大きいであろう。
【００３３】
上で述べた先行技術は、遠位端が付近の一点に向かって細まっていく光ファイバを組み入れている。細まっていく結果、このテーパ状カニューレから放射されたビームの広がり角は、非テーパ状カニューレから放射されたビームのそれより大きい。図１〜１１に則して述べた透明照光式注入カニューレの実施例は、非テーパ状カニューレと真直の非テーパ状カニューレを組み入れる。それゆえ、本実施例のカニューレから放射された光の広がり角は、非テーパ状カニューレ自体から放射された光の広がり角にほぼ等しい、すなわち、先行技術による広がり角よりはるかに小さい。本発明の幾つかの実現形態にとっては、網膜を横切る方向の照光が相対的に均一になるように放射されたビームの広がり角を増大させることが望ましい。放射されたビームの広がり角を増大させる方法は２つある。すなわち、（１）カニューレを改変すること、（２）ファイバを改変することである。
【００３４】
一方のカニューレ改変は、透明カニューレの選択された部域全体に金属被覆又は誘電被覆を施すことによって、又は、カニューレ自体を反射性金属から作ることによって、カニューレの一部又は全部を反射性にすることである。他方のカニューレ改変は、光を所望の角度分布に分散させる拡散表面、回折表面及び／又はマイクロレンズアレイ表面などの光学的特徴を組み入れる。あるいは代わりに、所望の角度分布を得るために、拡散フィルム、回折フィルム、反射フィルム又は屈折フィルムを転写フィルムとして透明カニューレの遠位部分の外側円筒表面に施してよい。これらの光学的特徴を図１２〜１４に則して説明する。図１２は、本発明の実施例に係る透明照光式注入カニューレ１２０２を示し、このカニューレ１２０２の外側又はカニューレ１２０２の内側に表面拡散体１２０４が配置されている。また、カニューレの内径側に表面拡散体１２０８が配置された不透明カニューレ１２０６が設けてあってもよい。図１３は、カニューレ１３０４の内表面又は外表面に拡散ペイント１３０２を使用した、又は、カニューレ１３０４にばら状のプラスチック拡散材料１３０６を使用した実施例を示す。図１４は、所望の光分布を得るために反射レンズ１４０４を円筒表面に付けた透明カニューレ１４０２を示す。
【００３５】
しかしながら、これらの特徴はすべて、ファイバ１０３／２０４の遠位端から直接、真直カニューレの端の開孔を通過して眼内部に進入する不拡散光１５０４により作られる“ホットスポット”１５０２の問題を抱えている（図１５を参照）。ホットスポット問題の解決策の１つは、光線が、カニューレ１６０２に当たることなくファイバ１０３／２０４から直接、眼内部に進入できないように透明カニューレ１６００又は不透明カニューレ１６０２を湾曲させることである。図１７に描かれているのは、気体（例えば空気）か液体（例えば食塩水溶液）かどちらにおいて広角出力ビームを生じさせる設計の湾曲金属カニューレ１７００である。同様の広角の広がりは、面取りされた遠位端を除いてカニューレのほとんどの部分が反射金属で被覆された図１８の設計の湾曲透明カニューレ１８００において達成される。
【００３６】
ビームを広角に広げる別の手段は、ファイバ１０３／２０４の遠位端１９０２をテーパ状にすることである。テーパ状ファイバを組み入れる本発明の実施例を図１９〜２１に示す。この好ましい実施例では、カニューレ１０８の近位端１９０４は、ファイバとカニューレの間の断面積がカニューレの下流端の面積より小さくならない（図２０及び２１の例では０．００４８７平方センチ（０．０００７５５平方インチ））ように少し広がっている。結果として広角になる、空気中の放射されたビームの広がりは、図２２に描かれている。この設計は、Ｓｙｎｅｒｇｅｔｉｃｓのアプローチを光出力で３６％上回り、フロー断面積で７１％を上回る。加えて、放射された光がカニューレを直接照光するのを防ぐために、図２３に示した通り、角度付き反射被覆２３０２を透明カニューレ１００に施すことができる。
【００３７】
ビーム半角θinを持つビームを伝送し、半角θoutを持つ角度的に均一のビームになるように光を効果的に放射すべく設計されたファイバにとっては、直線的テーパが最適なテーパ形状でない。仮想二次元ファイバ（ファイバと光線が全体的に１つの二次元平面の中に限られる）にとって、最適のテーパ形状は、直線的テーパ状の円錐台にぶつかる複合放物面集光器（compound parabolic concentrator＝ＣＰＣ）の形であろう（図２４の例で描かれた通り）。遠位側ファイバ径の近位側ファイバ径に対する比はsin θin／sin θoutに等しいであろう。Ｆｒｅｓｎｅｌ反射損を無視するこのテーパ形状にとって、周囲空気媒質中への放射の効率は１００％であり、放射された結果のビームはθoutと同じ大きさの角度の時に輝度が均一になり、θoutより大きい角度の時にゼロになるであろう。
【００３８】
現実の三次元ファイバになると、状況はもっと複雑である。θinより小さいオフアクシス角を持つ幾つかのスキューレイ（ファイバ軸を含む平面の外側を通る光線）が、全内部反射によって方向転換させられ、ファイバまで戻って光源に向かうことになる。同様に、θinより大きいオフアクシス角を持つ幾つかのスキューレイが、テーパ状ファイバの遠位端を通過することになる。それゆえ、現実の三次元ファイバにとって、放射されたビームの伝達係数対角度プロファイルは、θoutにおいて突然打ち切られるのでなく、ほぼθoutにおいて伝達係数５０％のポイントで急に転落することになる。その上、スキューレイがあるので、効率面で最適なファイバテーパ形状は、図２４の複合放物面集光器／円錐台の形でなく、はるかに複雑な形である。最適形状は、部分的に、ファイバに結合したビームの正確な輝度対角度特性、ファイバのオフアクシス減衰特性、及び、放射されたビームの正確な所望の出力プロファイルに左右される。この最適形状は、最適な所望の出力が得られるまでファイバテーパ形状を自動的に改変されるようにするＺｅｍａｘなどの光学設計プログラムを使用することによって求められる。
【００３９】
本発明の一実施例を図１９〜２１に示す。この実施例では、ファイバは直線的に細くなっており、ファイバからの放射の効率は約６０％である。この直線的テーパは、図２４のＣＰＣ／円錐台に類似した複雑なテーパ形状と取り替えることができ、そうすれば、結果として得られるファイバ放射効率ははるかに１００％に近づくであろう。（この最適ファイバテーパ形状の設計は、放射されたビームの出力プロファイルに影響するカニューレ反射率とテーパ形状を考慮に入れることになろう。）しかしながら、最適ファイバテーパ形状にとってファイバの遠位端は１つの点に向かうのでなく、代わりに1つの小径の遠位面で終わるので、図１９〜２１に示した該ファイバとカニューレの間の断面積は制限されるであろう。換言すれば、流体はファイバの遠位端で隘路に流れ込むであろう。これは、最適テーパ形状のファイバをカニューレから少しの距離遠ざける（図２０において左の方へ）ことによって、及び／又は、ファイバのフレア状近位端の広がり角を増大させることによって防止できる。こうして出来上がるファイバ／カニューレの組み合わせは、０．００４８７平方センチ（０．０００７５５平方インチ）の大きいフロー断面積を保持することになり、潜在的に図１９〜２１の実施例より大きい発光スループットまでも持つことになろう。
【００４０】
それゆえ、図１９〜２１の実施例は、光を網膜表面全体にわたって均一に最適な光束効率で放射するシステムを獲得すべく、ファイバテーパ形状、カニューレテーパ形状、及びファイバ／カニューレ相対位置を改変することによって実現した実施例である。
【００４１】
平均的な当業者であれば分かる通り、ここで使用される用語“ほぼ（substantially）”又は“近似的（approximately）”は、その対応する用語に工業界で受け入れられる許容度を与えるものである。このような工業界で受け入れられる許容度は、１％未満から２０％までの範囲にわたり、コンポーネント値、集積回路プロセス変化、温度変化、立上り時間と立下り時間、及び／又は、熱雑音に対応するが、これだけに限られるものではない。平均的な当業者であれば更に分かる通り、ここで使用される用語“動作結合した（operably coupled）”は、別のコンポーネント、エレメント、回路又はモジュールを介した直接結合と間接結合を含み、ここで、間接結合について言えば、介入するコンポーネント、エレメント、回路又はモジュールは信号の情報を改変しないが、その電流レベル、電圧レベル及び／又は電力レベルを調整することがあり得る。当業者であればこれまた分かる通り、推断された結合（すなわち、1つのエレメントが別のエレメントに推断により結合させられている）は、同じ仕方で“動作結合した”通りの2つのエレメントの間の直接結合と間接結合を含む。平均的な当業者であれば更に分かる通り、ここで使用される用語“好都合に比較する（compares favorably）”は、２つ以上のエレメント、項目、信号などの相互比較が所望の関係をもたらすことを指す。例えば、信号１が信号２より大きい振幅を持つことが所望の関係であると、信号１の大きさが信号２のそれより大きい時、又は、信号２の大きさが信号１のそれより小さい時、好都合な比較が成し遂げられる。
【００４２】
以上、本発明を詳細に説明したが、様々な変更、置換および代替が説明した通りの本発明にもとることなく為し得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例に係る透明照光式注入カニューレの下流端を示す。
【図２】本発明の実施例に係る透明照光式注入カニューレの上流端を示す。
【図３】本発明の実施例に係る透明照光式注入カニューレを示す。
【図４】本発明の実施例に係るファイバ／２０ゲージ・カニューレの一例を示す。
【図５】本発明の実施例に係る、ファイバと流体ホースが共に強膜進入開孔から上流に向かう透明照光式注入カニューレを示す。
【図６】本発明の実施例に係る自己切開型（及び、環状バンプがカニューレに追加されている場合は自己保持型）の透明照光式注入カニューレを示す。
【図７】本発明の実施例に係る自己切開型（及び、環状バンプがカニューレに追加されている場合は自己保持型）の透明照光式注入カニューレを示す。
【図８】本発明の実施例に係る、液体（例えば食塩水）モードと気体（例えば空気）モードの両方においてカニューレを通過する離散光線と全体ビームを示す。
【図９】本発明の実施例に係る、液体（例えば食塩水）モードと気体（例えば空気）モードの両方においてカニューレを通過する離散光線と全体ビームを示す。
【図１０】本発明の実施例に係る、液体（例えば食塩水）モードと気体（例えば空気）モードの両方においてカニューレを通過する離散光線と全体ビームを示す。
【図１１】本発明の実施例に係る、液体（例えば食塩水）モードと気体（例えば空気）モードの両方においてカニューレを通過する離散光線と全体ビームを示す。
【図１２】本発明の実施例に係る透明照光式注入カニューレの様々な光学的特徴を示す。
【図１３】本発明の実施例に係る透明照光式注入カニューレの様々な光学的特徴を示す。
【図１４】本発明の実施例に係る透明照光式注入カニューレの様々な光学的特徴を示す。
【図１５】ファイバの遠位端から直接真直カニューレの端の開孔部を通って眼に進入する無拡散光により作られた“ホットスポット”を示す。
【図１６】本発明の実施例に係る、図１５に描かれた“ホットスポット”問題の解決策を示す。
【図１７】本発明の実施例に係る、気体（例えば空気）か液体（例えば食塩水溶液）かどちらにおいて広角出力ビームを生じさせる湾曲金属カニューレ設計を使用する、図１５に描かれた“ホットスポット”問題の解決策を示す。
【図１８】本発明の実施例に係る、気体（例えば空気）か液体（例えば食塩水溶液）かどちらにおいて広角出力ビームを生じさせる湾曲透明カニューレ設計を使用する、図１５に描かれた“ホットスポット”問題の解決策を示す。
【図１９】本発明の実施例に係る、テーパ状ファイバを組み入れた透明照光式注入カニューレを示す。
【図２０】本発明の実施例に係る、テーパ状ファイバを組み入れた透明照光式注入カニューレを示す。
【図２１】本発明の実施例に係る、テーパ状ファイバを組み入れた透明照光式注入カニューレを示す。
【図２２】本発明の実施例に係る、図１９〜２１の透明照光式注入カニューレと空気結合して放射されたビームの結果的に大きい角度広がりを示す。
【図２３】放射されたビームがカニューレを直接照光するのを防ぐ角度付き反射被覆を施した、本発明の実施例に係る透明照光式注入カニューレを示す。
【図２４】複合放物面集光器／円錐台の形のファイバテーパを示す。
【符号の説明】
【００４４】
１００    照光式注入カニューレ
１０１    光ファイバ
１０３    ファイバ
１０４    ホース
１０６    ハブ
１０８    透明カニューレ
１１０    被覆（コーティング）
１１２    キャップ
２０２    大径ファイバ
２０４    ファイバ
２０８    ホース
２１０    保護シース（保護被覆）
３００    透明カニューレ
３０２    被覆（コーティング）
３０４    円筒表面
４０４    バンプ
６００    透明照光式注入カニューレ
６０２    切開カニューレ
６０４    グレネードピン
１２０２    透明照光式注入カニューレ
１２０４    表面拡散体
１２０６    不透明カニューレ
１２０８    表面拡散体
１３０２    拡散ペイント
１３０４    カニューレ
１３０６    拡散材料
１４０２    透明カニューレ
１４０４    反射レンズ
１５０２    ホットスポット
１６００    透明カニューレ
１６０２    不透明カニューレ
１７００    湾曲金属カニューレ
１８００    湾曲透明カニューレ
１９０２    遠位端
１９０４    近位端
【図１】
0005491032.tif 000002
【図２】
0005491032.tif 000003
【図３】
0005491032.tif 000004
【図４】
0005491032.tif 000005
【図５】
0005491032.tif 000006
【図６】
0005491032.tif 000007
【図７】
0005491032.tif 000008
【図８】
0005491032.tif 000009
【図９】
0005491032.tif 000010
【図１０】
0005491032.tif 000011
【図１１】
0005491032.tif 000012
【図１２】
0005491032.tif 000013
【図１３】
0005491032.tif 000014
【図１４】
0005491032.tif 000015
【図１５】
0005491032.tif 000016
【図１６】
0005491032.tif 000017
【図１７】
0005491032.tif 000018
【図１８】
0005491032.tif 000019
【図１９】
0005491032.tif 000020
【図２０】
0005491032.tif 000021
【図２１】
0005491032.tif 000022
【図２２】
0005491032.tif 000023
【図２３】
0005491032.tif 000024
【図２４】
0005491032.tif 000025