(57)【要約】  内部照明器システムは内部照明器プローブと照明源とを含む。内部照明器プローブは、ナノスケールの光ファイバと、プローブ・ファイバコネクタとを含み、照明源は照明源ファイバコネクタを含む。照明源は、照明源ファイバコネクタにおいて、ナノスケールの光ファイバのファイバコアの直径よりも小さな直径を有する照明スポットを生成するように構成される。プローブ・ファイバコネクタと照明源ファイバコネクタとは、照明スポットをナノスケールの光ファイバに対して中心から外れて整列させるように接続されるとき、ナノスケールの光ファイバによって発せられる光の角度分布が、ナノスケールの光ファイバの中心に照明スポットを整列させることに対して増大するように構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノスケールの光ファイバと、プローブ・ファイバコネクタとを具備する内部照明器プローブと、
照明源ファイバコネクタを具備する照明源であって、前記照明源ファイバコネクタにおいて照明スポットを生成するように構成され、該照明スポットが、前記ナノスケールの光ファイバのファイバコアの直径よりも小さな直径を有する、照明源と
を具備する、内部照明器システムであって、
前記プローブ・ファイバコネクタと前記照明源ファイバコネクタとは、前記照明スポットを前記ナノスケールの光ファイバに対して中心から外れて整列させるように接続されるとき、前記ナノスケールの光ファイバによって発せられる光の角度分布が、前記ナノスケールの光ファイバの中心に前記照明スポットを整列させることに対して増大するように構成される、内部照明器システム。
【請求項２】
前記照明スポットが前記ファイバコアの直径の少なくとも１０％だけ中心から外れて整列される、請求項１に記載の内部照明器システム。
【請求項３】
前記照明スポットが１μｍの直径を有する、請求項１に記載の内部照明器システム。
【請求項４】
前記照明源がスーパーコンティニュームレーザである、請求項１に記載の内部照明器システム。
【請求項５】
前記ナノスケールの光ファイバが前記プローブ・ファイバコネクタ内に中心から外れて整列される、請求項１に記載の内部照明器システム。
【請求項６】
前記照明スポットが、前記照明源ファイバコネクタのバルクヘッドに対して中心が外れるように、前記照明源ファイバコネクタにおいて生成される、請求項１に記載の内部照明器システム。
【請求項７】
前記内部照明器プローブの角度分布が少なくとも８０°である、請求項１に記載の内部照明器システム。
【請求項８】
所定の直径を有するファイバコアを具備するナノスケールの光ファイバと、
プローブ・ファイバコネクタと
を具備する、内部照明器プローブであって、
前記ナノスケールの光ファイバが、前記プローブ・ファイバコネクタ内に、前記ファイバコアの直径の少なくとも１０％だけ中心から外れて整列される、内部照明器プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２０１１年８月９日に出願された米国仮特許出願第６１／５２１４５０号の優先権を主張し、この出願の内容は参照によって本明細書の一部を構成する。
【０００２】
本明細書に記載される実施形態は顕微手術プローブの分野に関する。特に、本明細書に記載される実施形態は、偏心したファイバ発射を使用する内部照明（endoillumination）の分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
顕微手術処置の分野は急速に発達している。典型的には、これら処置は、治療され又は診断される組織に到達することができるプローブの使用を含む。斯かる処置は、遠隔のコンソール内の制御装置に結合されたプローブを有する内部照明手術器具を使用する。現行の当該技術分野のプローブは操作が極めて複雑であり、複雑な機械システムを使用して操作される可動部が必要とされることが多い。多くの場合、電気モータがプローブの設計に含まれる。従来技術のほとんどの装置はコスト高であり、このことは、一回又は数回のみの手術処置後にこれらを廃棄することを困難にする。さらに、従来技術の装置の複雑性は、概して、数ミリメートルの断面積を有するプローブをもたらす。これらプローブは、眼科顕微手術技術に使用される実用的なプローブではない。眼科手術では、関係しない組織を損傷することなく、典型的には込み入った範囲にアクセスすべく、１ｍｍ未満の寸法が好ましい。
【０００４】
比較的小さな開口によって、眼の内部のための内部照明器（endoilluminator）は、更なる困難に直面する。第一に、内部照明器は、眼の内部に到達するように十分な光エネルギーを提供すべく、プローブに効率的に結合しなければならない。第二に、プローブの先端が非常に小さいので、光は、手術野を照明すべく、（理想的には７０°以上の面内角度に相当する）広範な立体角に亘って広がることができなければならない。これら検討事項の両方は小さなゲージの内部照明器を生成することを困難にしてきた。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の特定の実施形態によれば、内部照明器システムが内部照明器プローブと照明源とを含む。内部照明器プローブは、ナノスケールの光ファイバと、プローブ・ファイバコネクタとを含み、照明源は照明源ファイバコネクタを含む。照明源は、照明源ファイバコネクタにおいて、ナノスケールの光ファイバのファイバコアの直径よりも小さな直径を有する照明スポットを生成するように構成される。プローブ・ファイバコネクタと照明源ファイバコネクタとは、照明スポットをナノスケールの光ファイバに対して中心から外れて整列させるように接続されるとき、ナノスケールの光ファイバによって発せられる光の角度分布が、ナノスケールの光ファイバの中心に照明スポットを整列させることに対して増大するように構成される。
【０００６】
本発明のこれら及び他の実施形態が、以下の図面を参照して、以下に更に詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の特定の実施形態に係る眼科用内部照明器システムの概略図を示す。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の特定の実施形態に係る相補的なファイバコネクタの端面図を示す。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の代替的な実施形態に係る相補的なファイバコネクタの端面図を示す。
【図４】図４は、本発明の特定の実施形態に係るプローブの様々な偏心量について、半値全幅の強度に対応する面内照明角度を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の特定の実施形態に係るプローブの様々な偏心量について、結合効率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図では、同一の参照番号を有する要素は同一の又は同様の機能を有する。
【０００９】
本発明の様々な実施形態では、光ファイバプローブ内への光ビームの偏心した発射がファイバコネクタシステムに提供される。所定の実施形態は照明源ファイバコネクタとプローブ・ファイバコネクタとを含み、照明源ファイバコネクタから発せられた照明スポットはファイバプローブの中心からオフセットしている。例えば、コネクタは、発射源の中心軸線とファイバプローブの中心軸線とを互いに対してオフセットするように保持することができる。別の例では、発射源は、照明スポットをファイバプローブに対して中心から外れて発射するように構成されうる。本発明の様々な実施形態の追加の特徴が図面の以下の説明において記載される。
【００１０】
本発明の様々な実施形態では、プローブに対する照明源の同等の又はより大きな結合効率を提供しつつ、偏心した発射を使用して照明範囲の角度分布を増大することによって内部照明が改善される。以前のシステムでは、結合効率の著しい低下、ひいては照明のために利用可能な光が少なくなることを回避すべく、照明スポットがファイバプローブの中心に置かれてきた。しかしながら、十分に小さな照明スポットを使用するとき、特に、偏心され、それでもなおファイバの断面内に落射することができる照明スポットを使用するとき、照明の著しい損失なしにスポットを偏心させることができる。しかしながら、偏心は、照明の角度分布を著しく増大し、ひいては、より広範な範囲が実質的に等しい輝度で照明されることを可能とする。
【００１１】
以前のシステム、特にキセノンランプ組立体では、照明源によって生成された照明スポットは比較的大きく、このことは、スポットを偏心させることが照明の著しい損失をもたらすことを意味する。対照的に、本発明の様々な実施形態に係る、密に集束されたスポットを使用する照明システムが使用されるとき、偏心は、斯かる損失なしに、より大きな角度分布を実現することができる。このため、本発明の様々な実施形態は、密に集束された照明スポットを生成する照明源、例えばスーパーコンティニュームレーザについて、特に有用である。
【００１２】
概して、以下の記載は、片手で保持されるのに適したハンドルと、小さな切開創に挿入されるのに適した少なくとも部分的に硬質なカニューレとを含む眼科手術エンドプローブに関する。斯かるシステムは、図１に概略的に示され、片手で保持されるのに適した長さＬ１を有するハンドル１２と、直径Ｄ及び長さＬ２を有するカニューレ１４とを有するエンドプローブ１０を含む。エンドプローブ１０は、照明源ファイバコネクタ１０２に接続されたプローブ・ファイバコネクタ１０４によって照明源１６に光学的に結合される。カニューレ１４の直径Ｄは、典型的には、ニードル及び同様の医療装置のための、すなわち眼科用途のための計測システムによって測定され、これは典型的には２０Ｇａ（０．８４ｍｍ）未満である。論述は、眼科用内部照明器に関するが、小さな切開創を通して挿入されて広範な角度の照明を生成する同様の内部照明装置にも適用しうる。本明細書の意図について、「小さなゲージ」は直径２０Ｇａ未満の内部照明器を意味するのに使用され、「ナノスケール」は、１００μｍ未満の外径を有する光ファイバを意味するのに使用される。
【００１３】
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の特定の実施形態に係る相補的なファイバコネクタ１０２、１０４の端面図を示す。描かれた実施形態では、照明源ファイバコネクタ１０２はバルクヘッド１０６を含み、バルクヘッド１０６は、プローブ・ファイバコネクタ１０４を、照明源２０によって生成される照明スポット１０８に整列させるように保持する。照明スポット１０８の位置は、プローブ・ファイバコネクタ１０４がバルクヘッドによって中心に置かれるとき、照明スポット１０８が（コア１１０及びクラッディング１１２を含む）光ファイバプローブのファイバコア１１０に偏心して入るように、バルクヘッド１０６に対して中心から外れて集束される。
【００１４】
代替的な実施形態が図３Ａ及び図３Ｂに示される。図３Ａ及び図３Ｂでは、ファイバプローブはプローブ・ファイバコネクタ１０４において中心から外れて配置される。プローブ・ファイバコネクタ１０４は、バルクヘッド内に挿入されると、照明源２０からの中心に位置する照明スポット１０８が、図４Ｂに示されるように、プローブファイバのファイバコア１１０に対して中心が外れるように、自動的に整列される。このため、照明源ファイバコネクタ１０２とプローブ・ファイバコネクタ１０４との整列によって、照明光はファイバプローブ内へ偏心して発射されるようになる。
【００１５】
図４は、照明スポットがファイバ内に偏心して発射するように整列された例示的なファイバプローブから測定された、光強度の半値全幅（ＦＷＨＭ）に対する面内角度分布を示す。本明細書の意図について、内部照明器から発せられた光は、ＦＷＨＭに対する面内角度分布が所定の角度に広がる場合、その所定の角度の「角度分布」を有すると見なされる。提供される例では、０．２２の開口数を有するファイバ内への照明スポットサイズは約１μｍである。プロットは、２０μｍまでの偏位について、ＦＷＨＭが延びる角度分布が約７０°からほぼ９０°に上昇することを示す。
【００１６】
図５は、偏心の関数として同一の光ファイバについての結合効率を示す。図５のプロットに示されるように、ファイバ内に結合された照明スポットの偏心は、実際に、照明スポットがそれでもなおファイバコア上に落射する間、僅かに増大し、照明スポットがファイバコアから外れるときにのみ低下する。より高い結合効率及び角度分布を前提として、内部照明器システムの偏心した整列は、輝度と角度方向の強度との間の比較的重要ではないトレードオフを必要とすることさえなく、より大きな角度分布を提供することができる。
【００１７】
本発明の様々な実施形態によって、照明スポットと光ファイバプローブとの間の偏心した整列を提供するファイバコネクタを含む内部照明器システムが提供される。上述された本発明の実施形態は単なる模範例である。当業者は、具体的に開示されたこれら実施形態から様々な代替的な実施形態に気付くことができる。これら代替的な実施形態も本開示の範囲内であることが意図されている。この結果、本発明は以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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