(57)【要約】  マルチスポットレーザ光ビームを生成し、照明光及びマルチスポットレーザ光ビームを多重化し、マルチコア光ファイバケーブルを介して外科用ハンドピースに多重光を送出し、且つ多重光を患者の解剖学的構造に送出するためのシステム及び方法。
2021505300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザシステムであって、
第１のレーザプローブアセンブリと結合するための第１のポートと、
追加のレーザプローブアセンブリと結合するための追加のポートと、
ポートセレクタと、
治療用レーザビームを前記ポートセレクタに向けるように構成される治療用レーザ源であって、前記ポートセレクタは、前記治療用レーザビームを第１のビームスプリッタ及び追加のビームスプリッタに選択的に向けるように構成される、治療用レーザ源と、
エイミングレーザビームを前記第１のビームスプリッタ及び前記第２のビームスプリッタに向けるための少なくとも１つのエイミングレーザ源と、
前記治療用レーザビーム及び前記エイミングレーザビームを受け、且つ前記治療用レーザビーム及び前記エイミングレーザビームからマルチスポットレーザパターンを生成するように構成される回折光学素子（ＤＯＥ）と、
略白色光を発する照明システムと、
前記照明システムから受けられた前記略白色光を照明ビームにコリメートするコリメートレンズと、
集光レンズと、
前記ＤＯＥから前記照明ビーム及び前記マルチスポットレーザパターンを受けるように配置される多重ビームスプリッタであって、前記マルチスポットレーザパターンを前記集光レンズに向けて反射し、且つ照明ビームを前記コリメートレンズから前記集光レンズに向けて透過し、それにより前記マルチスポットレーザパターン及び前記照明ビームを多重化するように構成される多重ビームスプリッタと
を含み、
前記第１のビームスプリッタは、前記治療用レーザビーム及び前記エイミングレーザビームの一部を前記第１のポートに向け、
前記追加のビームスプリッタは、前記治療用レーザビーム及び前記エイミングレーザビームの一部を前記ＤＯＥに向け、
前記集光レンズは、前記照明ビーム及び前記マルチスポットパターンの多重ビームを前記追加のポート内の界面上に集束させる、レーザシステム。
【請求項２】
前記第１のビームスプリッタから前記治療用レーザビーム及び前記エイミングレーザビームを受け、且つ前記治療用レーザビーム及び前記エイミングレーザビームを前記第１のポート及び前記第１のレーザプローブアセンブリの光ファイバとの界面に集束させるように配置される集束レンズを更に含む、請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項３】
第１のビーム検出器を更に含み、前記第１のビームスプリッタは、前記治療用レーザビーム及び前記エイミングレーザビームの別の部分を前記第１のビーム検出器に向ける、請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項４】
追加のビーム検出器を更に含み、前記多重ビームスプリッタは、前記照明ビームの一部を前記追加のビーム検出器に反射する、請求項３に記載のレーザシステム。
【請求項５】
パワーモニタと、
前記治療用レーザ源から前記治療用レーザを受け、且つ前記治療用レーザの一部を前記パワーモニタに向けるように配置されるビームスプリッタと
を更に含む、請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項６】
前記治療用レーザ源からの水平偏光治療用ビームを垂直偏光治療用ビームに変換するように構成される光学素子を更に含む、請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項７】
前記治療用レーザ源と前記ポートセレクタとの間に配置されるシャッタであって、前記治療用レーザビームが前記ポートセレクタに到達することを選択的に遮断及び透過するように構成されるシャッタを更に含む、請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項８】
前記ＤＯＥは、レーザ光の様々なマルチスポットパターンを生成及び透過するために選択される複数の異なる回折領域を含む、請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項９】
前記ＤＯＥは、レーザ光のマルチスポットパターンを作成及び透過するための複数の回折領域を有する可動線形ステージを含む、請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項１０】
前記追加のレーザプローブアセンブリは、
前記追加のポートと結合されると、前記集束された多重化マルチスポットパターン及び前記照明ビームが前記マルチコア光ファイバケーブルの近位端上に集束されるように、前記追加のポート内の前記界面と略当接する近位端を有するマルチコア光ファイバケーブルであって、外側コアクラッドによって囲まれる第１の外側コアと、前記外側コア内に含まれる複数の内側コアとを更に含み、前記複数の内側コア内の各内側コアは、内側コアクラッドによって囲まれ、前記外側コアの屈折率は、前記外側コアクラッドの屈折率よりも大きく、前記複数の内側コア内の前記内側コアのそれぞれの屈折率は、前記内側コアクラッドの屈折率よりも大きい、マルチコア光ファイバケーブルと、
前記マルチコア光ファイバケーブルの遠位端と結合されるプローブチップを有するハンドピースであって、前記プローブチップは、前記プローブチップの遠位端に略配置されるレンズを有し、前記マルチコア光ファイバケーブルの前記遠位端は、前記レンズとの界面において終端し、前記レンズは、前記マルチコア光ファイバケーブルの前記遠位端からターゲット面上に前記多重化マルチスポットレーザパターン及び照明ビームの形状寸法を変換する、ハンドピースと
を含む、請求項１に記載のレーザシステム。
【請求項１１】
前記治療用レーザ源と前記ＤＯＥとの間に配置されるビームコンプレッサであって、前記治療用ビームを、前記ＤＯＥの属性及び所望のマルチスポットパターンに基づいて選択される直径にコリメートするように構成されるビームコンプレッサを更に含む、請求項１に記載のレーザプローブアセンブリ。
【請求項１２】
レーザシステムであって、
１つ以上の入射レーザビームからマルチスポットレーザパターンを生成するように構成される回折光学素子（ＤＯＥ）と、
治療用レーザビームを前記ＤＯＥに向けるように構成される治療用レーザ源と、
前記治療用レーザ源と前記ＤＯＥとの間に配置される第１のビームスプリッタであって、前記治療用レーザビームを透過し、前記治療用レーザビームが前記ＤＯＥに入射することを可能にする第１のビームスプリッタと、
エイミングレーザビームを前記第１のビームスプリッタに向けるように配置されるエイミングレーザ源であって、前記第１のビームスプリッタは、前記エイミングレーザビームを反射して前記ＤＯＥに入射させ、前記ＤＯＥは、前記治療用レーザビーム及び前記エイミングレーザビームのマルチスポットパターンを生成する、エイミングレーザ源と、
略白色光を発する照明システムと、
前記照明システムから受けられた前記略白色光を照明ビームにコリメートするコリメートレンズと、
集光レンズと、
前記ＤＯＥから前記照明ビーム及び前記マルチスポットレーザパターンを受けるように配置される多重ビームスプリッタであって、前記マルチスポットレーザパターンを前記集光レンズに向けて反射し、且つ照明ビームを前記コリメートレンズから前記集光レンズに向けて透過し、それにより前記マルチスポットレーザパターン及び前記照明ビームを多重化するように構成される多重ビームスプリッタと
を含み、
前記集光レンズは、前記照明ビーム及び前記マルチスポットパターンの多重ビームをポートとの界面上に集束させる、レーザシステム。
【請求項１３】
前記治療用レーザ源からの水平偏光治療用ビームを垂直偏光治療用ビームに変換するように構成される光学素子を更に含む、請求項１２に記載のレーザシステム。
【請求項１４】
前記治療用レーザ源と前記ＤＯＥとの間に配置されるシャッタであって、前記治療用レーザビームが前記ＤＯＥに到達することを選択的に遮断及び透過するように構成されるシャッタを更に含む、請求項１２に記載のレーザシステム。
【請求項１５】
前記治療用レーザ源と前記ＤＯＥとの間に配置されるビームコンプレッサであって、前記治療用ビームを、前記ＤＯＥの属性及び所望のマルチスポットパターンに基づいて選択される直径にコリメートするように構成されるビームコンプレッサを更に含む、請求項１２に記載のレーザプローブアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本願は、その発明者らがＧｅｒａｌｄ  Ｂａｃｈｅｒ、Ａｌｉｒｅｚａ  Ｍｉｒｓｅｐａｓｓｉ、Ｍａｒｋ  Ｈａｒｒｉｓｏｎ  Ｆａｒｌｅｙ及びＲｏｎａｌｄ  Ｔ．Ｓｍｉｔｈである、２０１８年２月１５日出願の「ＭＵＬＴＩＰＬＥ−ＩＮＰＵＴ−ＣＯＵＰＬＥＤ  ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＥＤ  ＭＵＬＴＩ−ＳＰＯＴ  ＬＡＳＥＲ  ＰＲＯＢＥ」という名称の米国仮特許出願第６２／６３０，８６５号明細書の優先権の利益を主張し、これは、本明細書中で全体的且つ完全に説明されるかのように参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、多重入力結合照光式マルチスポットレーザシステムに関し、特にマルチスポットレーザ光ビームを生成し、照明光及びマルチスポットレーザ光ビームを多重化し、且つマルチコア光ファイバケーブルを介して外科用ハンドピースに多重光を送出するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの眼科治療において、外科医は、患者の目に様々な器具を用いる必要がある。例えば、硝子体網膜手術中、外科医は、多くの場合、患者の解剖学的構造を観察するために照明光ビームを網膜表面に向けるための第１のハンドピースを操作し、また患者の解剖学的構造を治療するためのレーザ治療用ビームを送出するための更なるレーザプローブハンドピースも操作する。しかし、多重入力結合され、照光されるマルチスポットレーザシステムに対するニーズが存在している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本技術の開示する実施形態は、照明光及びマルチスポットレーザ光を多重化するための多重入力結合照光式マルチスポットレーザプローブ、システム並びに照明光及びマルチスポットレーザ光を多重化し、且つ多重光を患者の解剖学的構造に送出するための方法に関する。
【０００５】
開示する技術の幾つかの実施形態は、治療用レーザ源、エイミングレーザ源、レーザビームのマルチスポットパターンを生成する回折光学素子（ＤＯＥ）、照明システム及びレーザビームのマルチスポットパターンを照明システムからの光と多重化する多重化アセンブリを有するレーザシステムを伴う。開示する技術はまた、マルチコア光ファイバケーブルとの界面に多重光を集束させるための集光レンズと、マルチコア光ファイバケーブルで用いられる材料を選択することと、照明ビーム及びレーザエイミング／治療用ビームがマルチコア光ファイバケーブルの全長にわたって伝搬され、照明光及びレーザ光ビームのマルチスポットパターンを患者の解剖学的構造に同時に送出する外科用プローブの機能を提供することを確実にするように集光レンズを設計することとを伴う。
【０００６】
レーザシステムは、５３２ｎｍに略等しい波長を有する治療用レーザビームを生成し、且つ治療用レーザビームをＤＯＥに向ける治療用レーザ源を含むことができる。レーザシステムは、６３５ｎｍに略等しい波長を有するレーザエイミングビームを生成し、且つレーザエイミングビームをＤＯＥに向けるためのビームスプリッタにレーザエイミングビームを向けるエイミングレーザ源も含むことができる。レーザシステムは、治療用レーザビームがＤＯＥに到達することを選択的に遮断及び透過する、治療用レーザ源とＤＯＥとの間に配置されるシャッタも含むことができる。ＤＯＥは、シャッタが治療用レーザビームを透過する場合、エイミングレーザビーム及び治療用レーザビームからマルチスポットレーザパターンを生成する。
【０００７】
レーザシステムはまた、略白色光を発する照明システムと、照明システムから受けられた略白色光を照明ビームにコリメートするコリメートレンズとを含むことができる。レーザシステムは、ＤＯＥから照明ビーム及びマルチスポットレーザパターンを受け、マルチスポットレーザパターンを集光レンズに向けて反射し、且つ照明ビームをコリメートレンズから集光レンズに向けて透過し、それによりマルチスポットレーザパターン及び照明ビームを多重化するように配置される多重ビームスプリッタも含むことができる。集光レンズは、照明ビーム及びマルチスポットパターンの多重ビームをポートとの界面上に集束させる。
【０００８】
場合により、レーザシステムは、治療用ビームを、ＤＯＥの属性及び所望のマルチスポットパターンに基づいて選択される直径にコリメートする、治療用レーザ源とＤＯＥとの間に配置されるビームコンプレッサを含む。また、レーザシステムは、治療用レーザ源からの水平偏光治療用ビームを垂直偏光治療用ビームに変換するように構成される光学素子を含むことができる。光学素子は、半波長板、水晶偏光回転子又はメタマテリアル偏光回転子であり得る。
【０００９】
レーザシステムは、複数の内側コアが外側コア内に含まれるマルチコア光ファイバケーブルを有するレーザプローブアセンブリも含むことができる。外側コア内に含まれる複数の内側コアは、ＤＯＥによって生成されるマルチスポットパターンと一致することができる。
【００１０】
場合により、マルチコア光ファイバケーブルは、ポートと結合されると、集束された多重化マルチスポットパターン及び照明ビームがマルチコア光ファイバケーブルの近位端上に集束されるように、ポート内の界面と略当接する近位端を有する。集光レンズ及びマルチコア光ファイバケーブルのための材料は、照明ビーム及びレーザエイミング／治療用ビームがマルチコア光ファイバケーブルの全長にわたって伝搬されることを確実にするように選択することができる。幾つかの場合は、外側コアクラッドによって囲まれる外側コアと、外側コア内に含まれる複数の内側コアとを伴い、複数の内側コア内の各内側コアは、内側コアクラッドによって囲まれる。これらの場合、外側コアの屈折率は、外側コアクラッドの屈折率よりも大きく、複数の内側コア内の内側コアのそれぞれの屈折率は、内側コアクラッドの屈折率よりも大きく、及び複数の内側コア内のそれぞれ又は内側コアの屈折率は、外側コアクラッドの屈折率よりも大きい。
【００１１】
レーザプローブアセンブリは、マルチコア光ファイバケーブルの遠位端に外科用ハンドピースも含むことができる。外科用ハンドピースは、マルチコア光ファイバケーブルの遠位端からターゲット面上に多重化マルチスポットレーザパターン及び照明ビームの形状寸法を変換するレンズを有するプローブチップを有することができる。
【００１２】
本技術の幾つかの実施形態は、レーザ光ビームのマルチスポットパターンを照明光ビームと多重化する方法を伴う。方法は、レーザ光ビームをコリメートするためにレーザ光ビームを光学素子に向け、且つコリメートされたレーザ光ビームを回折光学素子（ＤＯＥ）に向けて、レーザ光ビームのマルチスポットレーザパターンを生成することを伴い得る。同様に、方法は、レーザ光ビーム及び照明光ビームのマルチスポットパターンをビームスプリッタに向けることを伴い得る。次いで、方法は、レーザ光ビームのマルチスポットパターンを集光レンズに向けて反射し、且つ照明光ビームを集光レンズに透過し、それによりレーザ光ビーム及び透過照明ビームのマルチスポットパターンを多重化するビームスプリッタを伴い得る。方法は、レーザ光ビーム及び透過照明ビームの多重化マルチスポットパターンをマルチコア光ファイバケーブルとの界面上に集束させる集光レンズも伴い得る。また、方法は、レーザ光ビーム及び透過照明ビームの多重化マルチスポットパターンを、マルチコア光ファイバケーブルを介して、プローブチップにおけるレンズ上に向けることを伴い得る。この方法は、マルチコア光ファイバケーブルの遠位端からターゲット面上にレーザ光ビーム及び照明ビームの多重化マルチスポットレーザパターンの形状寸法を変換するレンズも伴い得る。
【００１３】
開示する技術は、マルチコア光ファイバケーブルのための材料を選択して、ファイバケーブル長にわたって伝搬する際に様々なコア領域内におけるビームの閉じ込めを確実にすることにより、患者の解剖学的構造上のレーザ光ビーム及び照明光のマルチスポットパターンの多重ビームの画像を作成することも伴い得る。方法はまた、レーザ源からのレーザ光ビームの開口数及び照明光源からの照明光ビームの開口数を特定することと、マルチコア光ファイバケーブルの界面にレーザ光ビーム及び照明ビームの多重化マルチスポットパターンを集束させるように集光レンズを選択して、ファイバケーブル長にわたって伝搬する際に様々なコア領域内におけるビームの閉じ込めを確実にすることとを伴い得る。
【００１４】
開示する技術はまた、レーザ治療用ビーム及びエイミングレーザビームをレーザプローブに提供するための第１のポートと、照明光及びレーザ光ビームのマルチスポットパターンの多重ビームを、照光式マルチスポットレーザプローブと結合されるマルチコア光ファイバケーブルに提供するための追加のポートとを有するデュアルポートデュアルポートレーザシステムを含むことができる。デュアルポートレーザシステムは、治療用レーザビームを第１のビームスプリッタ及び追加のビームスプリッタに選択的に向けるためのポートセレクタを含むことができる。デュアルポートレーザシステムは、エイミングレーザビームを第１のビームスプリッタ及び／又は第２のビームスプリッタに向けるための１つ以上のエイミングレーザ源も含むことができる。場合により、第１のビームスプリッタは、治療用レーザビーム及びエイミングレーザビームを第１のポートに向け、及び追加のビームスプリッタは、治療用レーザビーム及びエイミングレーザビームの一部を回折光学素子（ＤＯＥ）に向ける。ＤＯＥは、治療用レーザビーム及びエイミングレーザビームからマルチスポットレーザパターンを生成することができる。
【００１５】
場合により、デュアルポートレーザシステムは、照明源からの照明光ビーム及びＤＯＥからのマルチスポットレーザパターンを受けるように配置される多重ビームスプリッタも含む。多重ビームスプリッタは、マルチスポットレーザパターンを集光レンズに向けて反射し、且つ照明ビームをコリメートレンズから集光レンズに向けて透過し、それによりマルチスポットレーザパターン及び照明ビームを多重化することができる。また、集光レンズは、照明ビーム及びマルチスポットパターンの多重ビームを追加のポート内の界面上に集束させることができる。
【００１６】
デュアルポートレーザシステムは、１つ以上のビーム検出器、パワーモニタ、ビームダンプ等を含むことができる。また、デュアルポートレーザシステムは、治療用レーザ源からの水平偏光治療用ビームを垂直偏光治療用ビームに変換するための光学素子を含むことができる。光学素子は、半波長板、水晶偏光回転子又はメタマテリアル偏光回転子であり得る。デュアルポートレーザシステムは、治療用レーザビームがポートセレクタに到達することを選択的に遮断及び透過するシャッタも含むことができる。
【００１７】
本技術、その特徴及びその利点のより詳細な理解のために、添付図面と併せて以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本開示の特定の実施形態によるデュアルポートレーザシステムを示す。
【図１Ｂ】本開示の特定の実施形態による、照明光の多重ビーム並びにレーザエイミングビーム及び治療用ビームのマルチスポットパターンを提供するための外科用レーザシステムを示す。
【図２】本開示の特定の実施形態による、レーザ光ビーム及び照明光のマルチスポットパターンを多重化するための方法を示す。
【図３Ａ】本開示の特定の実施形態によるマルチコア光ファイバケーブルの近位端の平面図を示す。
【図３Ｂ】本開示の特定の実施形態によるマルチコア光ファイバケーブルの終端上の複数の光円錐の界面の側面図を示す。
【図３Ｃ】本開示の特定の実施形態によるマルチコア光ファイバケーブルの断面図を示す。
【図３Ｄ】赤色レーザエイミングビームスポット及び緑色レーザ治療用ビームスポットが内側コアと並び、照明光ビームスポットが外側コアと並んでいる、本開示の特定の実施形態によるマルチコア光ファイバケーブルの近位界面端を示す。
【図３Ｅ】３つのビームの全てがそれらのそれぞれのコアを完全に空間的に満たすように広がっている、本開示の特定の実施形態によるマルチコア光ファイバケーブルの遠位端を示す。
【図３Ｆ】赤色レーザエイミングビームスポット及び緑色レーザ治療用ビームスポットが内側コアと並んでいる、本開示の特定の実施形態によるマルチコア光ファイバケーブルの近位界面端を示す。
【図３Ｇ】本開示の特定の実施形態によるマルチコア光ファイバケーブルの長さにわたって伝搬するレーザ光のマルチスポットパターンからの２つの光円錐を示す。
【図３Ｈ】本開示の特定の実施形態による、内側コアを完全に空間的に満たすように広がったレーザビームを示す。
【図３Ｉ】本開示の特定の実施形態による、レーザビームが内側コアを完全に空間的に満たすように広がったマルチコア光ファイバケーブルの遠位端を示す。
【図３Ｊ】本開示の特定の実施形態による、照明光スポットが外側コアと並んだマルチコア光ファイバケーブルの近位界面端を示す。
【図３Ｋ】本開示の特定の実施形態による、光円錐が光円錐の狭い半角部分及び広い半角部分を含む照明光の光円錐を示す。
【図３Ｌ】本開示の特定の実施形態による、外側コアを完全に空間的に満たすように広がった照明ビームを示す。
【図３Ｍ】本開示の特定の実施形態による、照射ビームが外側コア及び内側コアにわたって広がったマルチコア光ファイバケーブルの遠位端を示す。
【図３Ｎ】本開示の特定の実施形態による別のマルチコア光ファイバケーブルの断面図を示す。
【図４】本開示の特定の実施形態によるレーザ光ビーム及び照明光のマルチスポットパターンの多重ビームの画像を作成する方法を示す。
【図５Ａ】本開示の特定の実施形態による外科用ハンドプローブのチップの展開側面図を示す。
【図５Ｂ】本開示の特定の実施形態による外科用ハンドプローブの別のチップの展開側面図を示す。
【図６】回折光学素子のために正確にコリメートされたレーザビーム径を達成するための２レンズビームコンプレッサを有する、本開示の特定の実施形態によるレーザ光多重化アセンブリを示す。
【図７Ａ】本開示の特定の実施形態による多重化アセンブリの光線追跡モデルの実施例を示す。
【図７Ｂ】本開示の特定の実施形態による多重化アセンブリの光線追跡モデルの実施例を示す。
【図７Ｃ】本開示の特定の実施形態による多重化アセンブリの光線追跡モデルの実施例を示す。
【図７Ｄ】本開示の特定の実施形態による多重化アセンブリの光線追跡モデルの実施例を示す。
【図７Ｅ】本開示の特定の実施形態による多重化アセンブリの光線追跡モデルの実施例を示す。
【図７Ｆ】本開示の特定の実施形態による多重化アセンブリの光線追跡モデルの実施例を示す。
【図７Ｇ】本開示の特定の実施形態による多重化アセンブリの光線追跡モデルの実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
多様な医療処置において、レーザ光は、処置を補助し、患者の解剖学的構造を治療するために用いられる。例えば、硝子体網膜手術は、多くの場合、網膜組織の光凝固のためのレーザ治療用ビームを用いることを伴う。硝子体網膜処置は、一般に、エイミングレーザビームを交互に発して網膜組織上のターゲットスポットを選択し、治療用レーザビームを発して、ターゲットスポットにおいて光凝固を行うことができるレーザプローブを含む。多くの場合、レーザプローブは、エイミングビームに電磁スペクトルの赤色帯域の光を利用し、治療用ビームに電磁スペクトルの緑色帯域の光を利用する。また、汎網膜レーザ光凝固中、外科医は、網膜組織上の何千ものスポットを選択して治療用レーザビームを照射し、結果として極めて長くて面倒な処置をもたらす。従って、レーザ光のマルチスポットパターンを生成することができるレーザプローブが望まれている。
【００２０】
硝子体網膜処置は、眼内及び網膜組織上に向けられる照明光からも恩恵を受ける。硝子体網膜外科医は、多くの場合、レーザエイミングビーム及びレーザ治療用ビームを送出するためのレーザプローブハンドピースを用い、また患者の解剖学的構造を観察するために網膜表面に照明光ビームを向けるための追加のハンドピースを用いる。
【００２１】
硝子体網膜手術の分野は、他の医療用レーザ手術と同様に、照明光及びマルチスポットレーザ光を多重化することから恩恵を受ける。従って、本明細書中に説明する技術は、照明光及びマルチスポットレーザ光を多重化するための多重入力結合照光式マルチスポットレーザプローブ、アダプタ及び他のシステム並びに照明光及びマルチスポットレーザ光を多重化し、且つ多重光を患者の解剖学的構造に送出する方法を含む。
【００２２】
図１Ａは、本開示の特定の実施形態による、第１のポート１０５を介してレーザ光のエイミングビーム及び治療用ビームを提供し、第２のポート１１０を介して照明光並びにレーザエイミングビーム及び治療用ビームのマルチスポットパターンの多重ビームを提供するためのデュアルポートレーザシステム１００を示す。
【００２３】
デュアルポート外科用レーザシステム１００は、眼科処置中に用いられるレーザ治療用ビームを生成するための治療用レーザ源１１５を含む。例えば、治療用レーザ源１１５は、約５３２ナノメートル（ｎｍ）の波長を有する外科治療用ビームを生成することができる。デュアルポート外科用レーザシステム１００は、エイミングレーザビームを生成する２つのエイミングレーザ源１２０、１２５も含む。
【００２４】
デュアルポート外科用レーザシステム１００は、治療用レーザビームを第１のビームスプリッタ１３５及び第２のビームスプリッタ１４０に選択的に向けるポートセレクタ１３０も含む。また、２つのエイミングレーザ源１２０、１２５は、それぞれエイミングレーザビームを第１のビームスプリッタ１３５及び第２のビームスプリッタ１４０に向ける。
【００２５】
デュアルポート外科用レーザシステム１００は、治療用レーザ源１１５とポートセレクタ１３０との間に配置されるシャッタ１４５も含む。シャッタ１４５は、治療用レーザビームがポートセレクタ１３０に到達することを選択的に遮断及び透過する。外科医又は外科担当員は、シャッタ１４５を制御して（例えば、フットスイッチ、音声コマンド等を介して）レーザエイミングビームを放出し、治療レーザビームを発射して（すなわちシャッタ１４５を開いて）患者の解剖学的構造、例えば光凝固を治療することができる。いずれの場合にも、第１のビームスプリッタ１３５及び第２のビームスプリッタ１４０は、レーザビームをそれぞれ第１のポート１０５及び第２のポート１１０に向ける。
【００２６】
ポートセレクタ１３０が第１の位置にある場合、第１のビームスプリッタ１３５は、治療レーザビームの一部を反射し、レーザエイミングビームの一部を第１のポート１０５に向けて透過する。レーザエイミングビームの反射された一部及び治療用レーザビームの透過された一部は、ビーム検出器１５０、ビームダンプ、パワーモニタ等に向けることができる。また、集束レンズ１５５は、第１のビームスプリッタ１３５と第１のポート１０５との間に配置することができる。集束レンズ１５５は、第１のビームスプリッタ１３５から治療用レーザビーム及びエイミングレーザビームを受け、治療用レーザビーム及びエイミングレーザビームを第１のポート１０５におけるレーザプローブアセンブリ１０９の光ファイバ１０７との界面に集束させる。
【００２７】
ポートセレクタ１３０が第２の位置にある場合、第２のビームスプリッタ１４０は、エイミングレーザ源１２５からのレーザエイミングビームの一部を回折光学素子（ＤＯＥ）１６５に向けて反射する。第２のビームスプリッタ１４０は、略全ての治療用レーザビームをＤＯＥ１６５にも透過する。幾つかの実施形態において、レーザエイミングビーム及び治療用レーザビームは、それらがＤＯＥ１６５に入射する場合、コリメートされるか又は実質的にコリメートされる。
【００２８】
ＤＯＥ１６５は、レーザエイミングビーム及び治療用レーザビームを受け、レーザ光ビームのマルチスポットレーザパターンを生成する。ＤＯＥ１６５は、入射レーザ光を、目的とするターゲットの形状寸法と合致するマルチスポットパターンに回折させるように選択することができる。例えば、ＤＯＥ１６５は、以下でより詳細に説明するように、多重光を外科用プローブに送出するマルチコア光ファイバケーブルの内側コアの２×２配列と略一致するレーザ光ビームの２×２配列パターンを生成するように選択することができる。
【００２９】
場合により、ＤＯＥ１６５は、レーザ光の様々なマルチスポットパターンを生成及び透過するために選択される複数の異なる回折領域を有する可動ＤＯＥ１６５である。例えば、ＤＯＥ１６５は、１つ、２つ又は４つのビームのマルチスポットパターンを生成し、それらをマルチコア光ファイバケーブルに伝送するための３つの回折領域を有する可動線形ステージであり得る。
【００３０】
ＤＯＥ１６５から、レーザ光ビームのマルチスポットレーザパターンは、第２のポート１１０に到達する前に多重化アセンブリ１６０に向かって進む。デュアルポート外科用レーザシステム１００の多重化アセンブリ１６０は、レーザ光ビームのマルチスポットパターンを照明光源１７０からの照明光と多重化させる。場合により、照明光源１７０は、キセノン照明器、ＲＧＢ発光ダイオード（ＬＥＤ）照明器、白色光ＬＥＤ照明器、レーザ励起蛍光体照明器、スーパーコンティニュウム白色レーザ照明器等の１つ以上を含むことができる。
【００３１】
多重化アセンブリ１６０は、照明光源１７０からの照明光をコリメートするか又は実質的にコリメートするためのコリメートレンズ１７５を含む。また、多重化アセンブリ１６０は、光スペクトルの一部を反射し、光スペクトルの残りの部分を透過するビームスプリッタ１８０を含む。更に具体的に言うと、ビームスプリッタ１８０は、ａ）ＤＯＥ１６５からのレーザエイミングビーム及び治療用レーザビームのマルチスポットパターンを第２のポート１１０に向けて反射することと、ｂ）照明光源１７０からの照明光（レーザエイミングビーム及び治療用レーザビームと一致するスペクトルの狭帯域を除く）を第２のポート１１０に向けて透過することとの両方を行い得る。ビームスプリッタ１８０は、照明光源１７０からのレーザエイミングビーム及び治療用レーザビームと一致するスペクトルの狭帯域をビーム検出器１８５、ビームダンプ、パワーモニタ等に向けて反射する。
【００３２】
上で説明したように、硝子体網膜処置は、多くの場合、レーザエイミングビームに電磁スペクトルの赤色帯域の光を利用し、レーザ治療用ビームに電磁スペクトルの緑色帯域の光を利用する。従って、ビームスプリッタ１８０は、赤色スペクトルの狭帯域及び緑色スペクトルの狭帯域の光を高反射するように構成し、残りの電磁スペクトルを透過するように構成することができる。幾つかの実施形態において、ビームスプリッタ１８０は、約５３２ナノメートル（ｎｍ）の第１の狭帯域及び約６３５ｎｍの第２の狭帯域の光を反射し、残りのスペクトルを透過させる。ビームスプリッタ１８０は、ダイクロイックビームスプリッタキューブ、ビームスプリッタプレート等であり得る。
【００３３】
多重化アセンブリ１６０は、ビームスプリッタ１８０と第２のポート１１０との間に配置される集光レンズ１９０も含む。ビームスプリッタ１８０を透過した照明光及びビームスプリッタ１８０によって反射されたレーザ光のマルチスポットパターンを含む多重光は、第２のポート１１０に到達する前に集光レンズ１９０に入射する。また、集光レンズ１９０は、照光式マルチスポットレーザプローブ１１４と結合されるマルチコア光ファイバケーブル１１２（以下で説明するような）の近位端との界面に多重光を正確に集束するように選択される。以下で説明するように、マルチコア光ファイバケーブルで用いられる材料を選択し、集光レンズ１９０を用いて多重光を慎重に集束させることは、照明ビーム及びレーザエイミング／治療用ビームがマルチコア光ファイバケーブルの全長にわたって伝播され、照明光及びレーザ光ビームのマルチスポットパターンを患者の解剖学的構造に同時に送出する外科用プローブの機能を提供することを確実にし得る。
【００３４】
デュアルポート外科用レーザシステム１００は、治療用レーザ源１１５によって発せられるレーザ光の偏光を変換するための光学素子１９５も含むことができる。直線偏光した治療用レーザビーム偏光及び直線偏光したエイミングレーザビーム偏光を垂直に向けることは、ビームスプリッタが、レーザビームのマルチスポットパターンを最も効率的に反射する一方、透過白色光変色を最小限に抑え、そのスループットを最大化するように設計され得ることを保証するため、有益である。場合により、エイミングレーザ源１２０、１２５は、垂直偏光を達成するために軸方向に回転させることができる円筒形レーザダイオードに由来する。場合により、治療用レーザ源１１５は、ダイオード励起固体（ＤＰＳＳ）レーザであり得る。場合により、治療用レーザ源１１５は、従来の取り付け構成において水平偏光を自然に発する半導体レーザであり得る。従って、水平偏光ビームを垂直偏光ビームに変換するために、光学素子１９５は、治療用レーザビームの偏光を回転させることができる。例えば、光学素子１９５は、半波長板、水晶偏光回転子又はメタマテリアル偏光回転子であり得る。
【００３５】
場合により、デュアルポート外科用レーザシステム１００は、治療用レーザ源１１５からの治療用レーザビームのごく一部をパワーモニタ１９９に向けるためのミラー１９７も含むことができる。
【００３６】
図１Ｂは、本開示の特定の実施形態による、照明光の多重ビーム並びにレーザエイミングビーム及び治療用ビームのマルチスポットパターンを提供するための別の外科用レーザシステム１００’を示す。外科用レーザシステム１００’は、眼科処置中に用いられるレーザ治療用ビームを生成するための治療用レーザ源１１５’と、エイミングレーザビームを生成するエイミングレーザ源１２５’とを含む。治療用レーザ源１１５’及びエイミングレーザ源１２５’の両方は、それらの放出ビームを、レーザエイミングビームを反射し、レーザ治療用ビームを回折光学素子（ＤＯＥ）１６５’に向けて透過するビームスプリッタ１４０’に向けることができる。
【００３７】
ＤＯＥ１６５’は、レーザエイミングビーム及び治療用レーザビームを受け、レーザ光ビームのマルチスポットレーザパターンを生成する。例えば、ＤＯＥ１６５’は、以下でより詳細に説明するように、多重光を外科用プローブに送出するマルチコア光ファイバケーブルの内側コアの２×２配列と略一致するレーザ光ビームの２×２配列パターンを生成するように選択することができる。ＤＯＥ１６５’から、レーザ光ビームのマルチスポットレーザパターンは、ポート１１０’に到達する前に多重化アセンブリ１６０’に向かって進む。
【００３８】
外科用レーザシステム１００’の多重化アセンブリ１６０’は、レーザ光ビームのマルチスポットパターンを照明光源１７０’からの照明光と多重化させる。多重化アセンブリ１６０’は、照明光源１７０からの照明光をコリメートするか又は実質的にコリメートするためのコリメートレンズ１７５’を含む。また、多重化アセンブリ１６０’は、ａ）ＤＯＥ１６５’からのレーザエイミングビーム及び治療用レーザビームのマルチスポットパターンをポート１１０’に向けて反射することと、ｂ）照明光源１７０’からの照明光（レーザエイミングビーム及び治療用レーザビームと一致するスペクトルの狭帯域を除く）をポート１１０’に向けて透過することとの両方を行うビームスプリッタ１８０’も含む。ビームスプリッタ１８０’は、照明光源１７０’からのレーザエイミングビーム及び治療用レーザビームと一致するスペクトルの狭帯域をビーム検出器１８５’、ビームダンプ、パワーモニタ等に向けて反射する。
【００３９】
多重化アセンブリ１６０’は、ビームスプリッタ１８０’とポート１１０’との間に配置される集光レンズ１９０’を更に含む。集光レンズ１９０’は、照光式マルチスポットレーザプローブ１１４’と結合されるマルチコア光ファイバケーブル１１２’（以下で説明するような）の近位端との界面に多重光を正確に集束するように選択することができる。
【００４０】
外科用レーザシステム１００’はまた、治療用レーザ源１１５’とＤＯＥ１６５’との間に配置される１つ以上のシャッタ１４５’と、治療用レーザ源１１５’によって発せられるレーザ光の偏光を変換するための光学素子１９５’と、治療用レーザ源１１５’からの治療用レーザビームの一部をパワーモニタ１９９’に向けるためのミラー１９７’とを含むことができる。
【００４１】
図２は、本開示の特定の実施形態による、レーザ光ビーム及び照明光のマルチスポットパターンを多重化するための方法２００を示す。方法２００は、ステップ２０５において、コリメートされたレーザ光ビームを回折光学素子（ＤＯＥ）に向けることによってレーザ光ビームのマルチスポットパターンを生成することと、ステップ２１０において、レーザ光ビームのマルチスポットパターンをビームスプリッタに向けることとを伴う。
【００４２】
方法２００はまた、ステップ２１５において、コリメートレンズを用いて照明ビームをコリメートすることと、ステップ２２０において、コリメートされた照明ビームをビームスプリッタに向けることとを伴う。次に、方法２００は、ステップ２２５において、ビームスプリッタを用いて、レーザ光のマルチスポットパターンを、コリメートされた照明ビームと多重化することを伴う。更に具体的に言うと、場合により、レーザ光のマルチスポットパターンを、コリメートされた照明ビームと多重化することは、ビームスプリッタが外科用レーザシステムからのレーザエイミングビーム及び治療用ビームを集光レンズに向けて反射し、照明光源からの照明光を集光レンズに向けて透過することを伴い得る。
【００４３】
方法２００はまた、以下でより詳細に説明するように、ステップ２３０において、集光レンズにより、レーザ光及び照明光のマルチスポットパターンの多重ビームを外科用ハンドピースのマルチコア光ファイバケーブルとの界面上に集束させることと、その後、ステップ２３５において、レーザ光ビーム及び照明光のマルチスポットパターンの多重ビームを、外科用ハンドピース内のレンズを通して向けることとを伴う。
【００４４】
場合により、白色照明及びレーザエイミングビームの強度を調整して（例えば、それぞれ照明光源及び外科用レーザシステムにおいて）白色に対して適正量のレーザエイミングビームコントラストを提供する一方、十分な白色照明を提供して網膜を簡単に見ることができる。
【００４５】
上述のように、集光レンズは、照明ビーム及びレーザエイミング／治療用ビームがマルチコア光ファイバケーブルの全長にわたって及び外科用ハンドプローブに伝播するように、多重光をマルチコア光ファイバケーブルの終端の界面に正確に集束させるように選択することができる。更に具体的に言うと、集光レンズは、照明ビーム及びレーザエイミング／治療用ビームが適切なコアファイバ、マルチコア光ファイバケーブルの全長にわたって伝搬するように、照明ビーム及びレーザエイミング／治療用ビームからの光の結果として生じる光円錐が、マルチコア光ファイバケーブルにおいて用いられる様々なファイバコア及びクラッド材との界面に対する受光角及び開口数（ＮＡ）を有するように選択することができる。
【００４６】
図３Ａは、本開示の幾つかの実施形態によるマルチコア光ファイバケーブル３３０の近位端の平面図を示す。マルチコアファイバケーブル３３０は、比較的大きい直径及び比較的多いＮＡを有する外側コアファイバ３１０の内側において、比較的小さい直径及び比較的少ないＮＡを有する４つの内側コアファイバ３０５を含むことができる。外側コアファイバ３１０は、屈折率（ｎclad1）を有する外側コアクラッド３１５内に含まれ得、内側コアファイバ３０５は、屈折率（ｎclad2）を有する内側コアクラッド３２０内に含まれ得る。また、外側コア３１０は、コア直径（ｄcore2）を有し、内側コア３０５は、コア直径（ｄcore1）を有することができる。
【００４７】
図３Ｂは、本開示の幾つかの実施形態によるマルチコア光ファイバケーブル３３０の終端上の複数の光円錐３３５、３４０、３４５の界面の側面図を示す。図３Ｂのマルチコア光ファイバケーブル３３０は、外側コアファイバ３１０及び２つの内側コアファイバ３０５を示す。画像を明瞭にするために、外側コアクラッド３１５及び内側コアクラッド３２０は、図３Ｂに示されていない。また、表されているのは、照明光円錐３３５の広角部分、照明光円錐３４０の狭角部分及びレーザ光円錐３４５である。集光レンズの選択は、各光円錐の半角に関連している。従って、集光レンズを選択することは、光のＮＡ、光円錐の受光角並びに外側コアファイバ３１０、外側コアクラッド３１５、内側コアファイバ３０５及び内側コアクラッド３２０の材料の屈折率に基づいて集光レンズを選択することを伴い得る。
【００４８】
集光レンズは、所望のビームＮＡとのマルチコアファイバ界面上にレーザ光を集束させるように設計されている。内側コアファイバ３０５及び内側被覆コアクラッド３２０の屈折率は、内側コアのＮＡがビームのＮＡ以上であり、それにより、それらが内側コアファイバ３０５の長さにわたって伝搬する際に内側コア領域内のビームの閉じ込めを確実にするように、ＮＡ計算（以下に示す）に従って選択される。
【００４９】
再度図３Ａを参照すると、外側コアファイバ３１０の屈折率（ｎcore2）は、外側コアクラッド３１５の屈折率（ｎclad2）よりも大きい。また、各内側コアファイバ３０５の屈折率（ｎcore1）は、内側コアクラッド３２０の屈折率（ｎclad1）よりも大きい。更に、それぞれ又は内側コアファイバ３０５の屈折率（ｎcore1）は、外側コアクラッド３１５の屈折率（ｎclad1）よりも大きい。
【００５０】
外側コアファイバ３１０及び外側コアクラッド３１５のための開口数（ＮＡ2）は、以下のように計算することができる。
【数１】
2021505300.tif 000003
【００５１】
同様に、内側コアファイバ３０５及び内側コアクラッド３２０のための開口数（ＮＡ1）は、以下のように計算することができる。
【数２】
2021505300.tif 000004
【００５２】
本技術の幾つかの実施形態において、外側コアファイバ３１０、外側コアクラッド３１５、内側コアファイバ３０５及び内側コアクラッド３２０の材料は、ＮＡ2がＮＡ1よりもはるかに大きいように選択される。特定の実施形態において、外側コアは、略１．４６の指数を有する非ドープの溶融シリカであり得る。
【００５３】
また、幾つかの実施形態において、赤色エイミングレーザビームは、約０．０４４のＮＡを有し、緑色治療用レーザビームは、約０．０６５７のＮＡを有する。従って、内側コアファイバ３０５のための開口数（ＮＡ1）が０．０６５７よりも大きければ、赤色及び緑色レーザビームは、それらがプローブに伝搬する際に内側コア３０５内に閉じ込められたままとなる。そのため、外側コア３１０のために用いられる０．２２のＮＡを有するシリカファイバは、レーザビームを閉じ込め得る。
【００５４】
また、照明光は、約０．６３のＮＡを有することができ、コア直径は、ｄcore2をアンダーフィル又は一致するように構成することができる。外側コアファイバ３１０及び外側コアクラッド３１５のための開口数（ＮＡ2）は、例えば、ホウケイ酸ファイバ構造のＮＡ≧０．６３を有するように設計することができる。
【００５５】
照明ビームのエタンデュが外側コア３１０のエタンデュよりも大きい場合、外側コア３１０への結合効率は、集光レンズの焦点距離の選択に関係なく、１００パーセント未満である。しかし、照明ビームのエタンデュ（照明ビームの角度幅とスポット幅の積）が外側コア３１０のエタンデュよりも小さい場合、集光レンズの焦点が正しく設計されていれば、１００パーセントの結合効率（フレネル反射損失を無視）が生じる可能性がある。集光レンズが短すぎる焦点を有すると、集束ビームは、コア３１０のＮＡよりも大きいＮＡを有する可能性があり、結合効率が低下する可能性がある。集光レンズが長すぎる焦点距離を有すると、集束したビームの直径は、３１０の直径よりも大きい可能性があり、結合効率が低下する可能性がある。しかし、ビームＮＡがファイバＮＡ以下であり、ビーム径がファイバコア径以下になるように集光レンズの焦点距離が調整されると、１００パーセント又は１００パーセント近くの結合効率が生じる可能性がある。
【００５６】
従って、照明ビームは、空間的にも角度的にも外側コア３１０をアンダーフィルする可能性があり、これにより結合効率の損失なく空間的及び角度的不整合を可能にする。また、照明ビームＮＡは、＞＞ＮＡ１であるため、軸外光線は、光線がマルチコア光ファイバケーブル３３０の長さにわたって伝搬するにつれて、内側コア３０５及び内側コアクラッド３２０の内外を頻繁に通過することができる。
【００５７】
図３Ｃは、本開示の幾つかの実施形態によるマルチコア光ファイバケーブル３５０の断面図を示す。マルチコアファイバケーブル３５０は、直径３００マイクロメートル及び０．４７のＮＡを有する非ドープ溶融シリカ外側コアファイバ３１０の内側に直径７５マイクロメートル及び０．２２の開口数（ＮＡ）を有する４つの溶融シリカ内側コアファイバ３０５を含む。外側コアファイバ３１０は、厚さ２５マイクロメートルを有する低屈折率ポリマークラッド３１５内に含まれ得、内側コアファイバ３０５は、厚さ１５マイクロメートルを有するフッ素ドープ溶融シリカ内側コアクラッド３２０内に含まれ得る。マルチコア光ファイバケーブル３５０は、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）コーティング３７５に更に含まれ得る。
【００５８】
４つの溶融シリカ内側コアファイバ３０５は、５３２ナノメートルにおいて１．４６の屈折率を有する。非ドープ溶融シリカ外側コアファイバ３１０は、５３２ナノメートルにおいて１．４６の屈折率を有する。フッ素ドープ溶融シリカ内側コアクラッド３２０は、５３２ナノメートルにおいて１．４４３３の屈折率を有することができる。低屈折率ポリマークラッド３１５は、５３２ナノメートルにおいて１．３８２２８の屈折率を有することができる。
【００５９】
図３Ｄは、赤色レーザエイミングビームスポット及び緑色レーザ治療用ビームスポットが内側コア３０５と並び、照明光ビームスポットが外側コア３１０と並んだマルチコア光ファイバケーブルの近位界面端を示す。図３Ｅは、３つのビームの全てがそれらのそれぞれのコアを完全に空間的に満たすように広がったマルチコア光ファイバケーブルの遠位端を示す。図３Ｆ〜３Ｌは、マルチコア光ファイバケーブルを通る多重光の伝搬を示す。
【００６０】
図３Ｆは、赤色レーザエイミングビームスポット及び緑色レーザ治療用ビームスポットが内側コア３０５と並んだマルチコア光ファイバケーブルの近位界面端を示す。図３Ｇは、マルチコア光ファイバケーブルの長さにわたって伝搬するレーザ光のマルチスポットパターンからの２つの光円錐を示す（画像を明瞭にするために多重化された照明光が発せられている）。図３Ｈは、内側コア３０５を完全に空間的に満たすように広がったレーザビームを示す。同様に、図３Ｉは、レーザビームが内側コア３０５を完全に空間的に満たすように広がったマルチコア光ファイバケーブルの遠位端を示す。
【００６１】
図３Ｊは、照明光スポットが外側コア３１０と並んだマルチコア光ファイバケーブルの近位界面端を示す。図３Ｋは、光円錐が光円錐の狭い半角部分及び広い半角部分を含む照明光の光円錐を示す（画像を明瞭にするためにレーザ光ビームの多重化マルチスポットパターンが発せられている）。光円錐の狭い半角部分は、外側コア３１０の長さを伝播するが、内側コア３０５から除外されている。照明光円錐の広い半角部分は、外側コア３１０及び内側コア３０５の長さを満たしている。
【００６２】
図３Ｌは、外側コア３１０を完全に空間的に満たすように広がった照明ビームを示す。同様に、図３Ｍは、照射ビームが外側コア３１０及び内側コア３０５にわたって広がったマルチコア光ファイバケーブルの遠位端を示す。
【００６３】
図３Ｎは、本開示の幾つかの実施形態による別のマルチコア光ファイバケーブル３８０の断面図を示す。マルチコアファイバケーブル３８０は、直径３００マイクロメートル及び０．４７のＮＡを有する非ドープ溶融シリカ外側コアファイバ３９０の内側に直径７５マイクロメートル及び０．２２の開口数（ＮＡ）を有する４つのゲルマニウムドープシリカ内側コアファイバ３８５を含む。外側コアファイバ３９０は、厚さ２５マイクロメートルを有する低屈折率ポリマークラッド３９５内に含まれ得る。マルチコア光ファイバケーブル３８０は、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）コーティング３７６に更に含まれ得る。
【００６４】
４つのゲルマニウムドープシリカ内側コアファイバ３８５は、５３２ナノメートルにおいて略１．４７６４８の屈折率を有する。非ドープ溶融シリカ外側コアファイバ３９０は、５３２ナノメートルにおいて１．４６の屈折率を有する。低屈折率ポリマークラッド３９５は、５３２ナノメートルにおいて１．３８２２８の屈折率を有することができる。
【００６５】
マルチコア光ファイバケーブルの特定の寸法形状を本明細書中で明示的に示す一方、本開示の利点を有する当業者は、マルチコア光ファイバケーブルに対する多様な構成が可能であることを容易に正しく認識するであろう。図３Ａ〜３Ｎに示す構成において、マルチコア光ファイバの遠位端における白色照明スポットは、レーザスポットの２×２配列よりも幾らか大きい。場合により、網膜治療ターゲット領域及び幾つかの周囲網膜の両方に照明を提供し、照明スポットが白色光を相当に収束させておくのに十分小さいため、この寸法形状が望まれる。また、寸法形状は、比較的小さいコア径のファイバにより網膜において適切な白色放射照度を可能にする。更に、上で説明したように、白色照明及びレーザエイミングビームの強度を調整して（例えば、それぞれ照明光源及び外科用レーザシステムにおいて）白色に対して適正量のレーザエイミングビームコントラストを提供する一方、十分な白色照明を提供して網膜を簡単に見ることができる。
【００６６】
図４は、レーザ光ビーム及び照明光のマルチスポットパターンの多重ビームの画像を作成する方法４００を示す。方法は、ステップ４０５において、上で説明したように、マルチコア光ファイバケーブルのための材料を選択して、ファイバケーブルの長さにわたって伝搬する際に様々なコア領域内におけるビームの閉じ込めを確実にすることを伴う。方法４００はまた、ステップ４１０において、レーザ源からのレーザ光ビームの開口数及び照明光源からの照明光ビームの開口数を特定することと、ステップ４１５において、マルチコア光ファイバケーブルの界面へのレーザ光ビーム及び照明ビームの多重化マルチスポットパターンを集束させるように集光レンズを選択することとを伴う。
【００６７】
次いで、方法４００は、ステップ４２０において、レーザ光ビームのマルチスポットパターンを照明光ビームと多重化することと、ステップ４２５において、レーザ光ビーム及び照明ビームの多重化マルチスポットパターンをマルチコア光ファイバケーブルの界面に集束させることと、ステップ４３０において、レーザ光ビーム及び照明光のマルチスポットパターンの多重ビームを外科用ハンドピース内のレンズを通して向けることとを伴う。
【００６８】
上で説明したように、マルチコア光ファイバケーブルのための多様な構成が可能である。例えば、非干渉性白色光照明光源は、白色レーザシステム（例えば、スーパーコンティニュームレーザシステム）で置き換えることができる。この場合、白色レーザビームのエタンデュは、ナノファイバのエタンデュよりも小さく、ナノファイバに効率的に結合することができる点で十分に小さいことができるため、上で説明したようなマルチコア光ファイバケーブルは、多重化されたレーザエイミング及び治療用ビーム並びに白色レーザ照明を送出するために用いることができる。
【００６９】
本開示の幾つかの実施形態において、マルチコア光ファイバケーブルの遠位端は、患者の目に挿入される外科用ハンドプローブのチップ内で終端する。外科用ハンドプローブのチップは、多重ビームを患者の解剖学的構造、例えば網膜上に画像化するレンズも含むことができる。
【００７０】
図５Ａは、本開示の幾つかの実施形態による外科用ハンドプローブのチップ５０５の展開側面図を示す。プローブチップ５０５は、カニューレ遠位端５３０を有するカニューレ５３５（例えば、ステンレス鋼カニューレ）と、マルチコア光ファイバ５１０及びレンズ５１５を含むプローブチップとを含むことができる。レンズ５１５は、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズであり得、エアギャップ５２５は、ＧＲＩＮレンズ５１５とマルチコア光ファイバ５１０の遠位端との間で開口されたままにすることができる。エアギャップ５２５は、マルチコア光ファイバ５１０から発せられた光がＧＲＩＮレンズ５１５に入射する前にある程度の広がりを経験し、ＧＲＩＮレンズ５１５が患者の解剖学的構造上に光を投影するような大きさにすることができる。
【００７１】
場合により、エアギャップは、マルチコア光ファイバ５１０の遠位端とレンズ５１５の近位端との間に許されない。ここで、マルチコア光ファイバ５１０及びレンズ５１５は、正の圧力により互いに実質的に接合されてエアギャップ許容差の問題を回避し、周辺の軸外光線が軸から十分に遠くまで移動してＧＲＩＮレンズの円筒形側壁から反射する可能性を低減することができる。しかし、ＧＲＩＮレンズの代わりに従来のレンズを用いることは、マルチコア光ファイバ５１０とレンズ５１５との間のエアギャップを伴って光を適切に集束させる。
【００７２】
場合により、レンズ５１５は、光学接着剤５２０によりプローブチップ５０５内に固定される。図５Ａに示すように、緑色の５３２ｎｍレーザ光のマルチスポットパターンは、カニューレ遠位端５３０から４ミリメートルに位置する網膜組織に照射される。
【００７３】
図５Ｂは、本開示の幾つかの実施形態による外科用ハンドプローブの別のチップ５４０の展開側面図を示す。再度、プローブチップ５４０は、カニューレ遠位端５５０を有するカニューレ５４５と、マルチコア光ファイバ５５５及びレンズ５６０を含むプローブチップとを含むことができる。図５Ｂに示すレンズ５６０は、平凸ガラスレンズである。また、平凸レンズ５６０は、保持機能５６５によりカニューレ５４５に固定される。再度、エアギャップ５７０は、マルチコア光ファイバ５５５から発せられた光が平凸レンズ５６０に入射する前にある程度の広がりを経験し、平凸レンズ５６０が患者の解剖学的構造上に光を投影するような大きさにすることができる。
【００７４】
上で説明したように、外科用レーザシステム（例えば、外科用レーザシステム１００、１００’）は、約５３２ナノメートル（ｎｍ）の波長（すなわち緑色）を有する外科治療用ビーム及び約６３５ｎｍの波長（すなわち赤色）を有するレーザエイミングビームを選択的に生成することができる。しかし、赤色及び緑色の入射レーザ光は、異なる回折角でＤＯＥから回折する。レーザビームがコリメートされていない場合、それらの焦点も影響を受け、すなわち、赤色及び緑色は、異なる軸位置に集束する。これは、上で説明したような緑色及び赤色の両方のレーザビームをマルチコアファイバの同じ内側コア領域に集束させようとすることを大幅に複雑にする。また、ＤＯＥは、コリメートされたレーザビーム径に対する固定要件を有することができる。従って、開示する技術の幾つかの実施形態は、ＤＯＥのために選択されたビーム径で複数のビームをコリメートすることを伴う。
【００７５】
図６は、回折光学素子（ＤＯＥ）６６５のために正確にコリメートされたレーザビーム径を達成するための２レンズビームコンプレッサ６０５を有するレーザ光多重化アセンブリ６００を示す。２レンズビームコンプレッサ６０５は、レーザビームを集束し、次いで再コリメートし、且つコリメートされたビームを適切なビーム径でＤＯＥ６６５に向けるための２つの色消しダブレット６０７、６０９を含むことができる。図６は、特定の実施形態に対する正確な寸法を含むが、しかし、本開示の利益を有する当業者は、他のレンズ、寸法等が、他のＤＯＥのために適切なレンズ径を有するコリメートレーザビームを達成するために用いられ得ることを容易に正しく認識するであろう。
【００７６】
レーザ光多重化アセンブリ６００は、ａ）ＤＯＥ６６５からのレーザエイミングビーム及び治療用レーザビームのマルチスポットパターンを反射することと、ｂ）照明光源６７０からの照明光（レーザエイミングビーム及び治療用レーザビームと一致するスペクトルの狭帯域を除く）を透過することとの両方を行う照明光源６７０及びビームスプリッタ６８０からの照明光をコリメートするか又は実質的にコリメートするためのコリメートレンズ６７５も含む。レーザ光多重化アセンブリ６００は、照光式マルチスポットレーザプローブアセンブリのマルチコア光ファイバケーブル６１２と結合するために、ビームスプリッタ６８０とポート６１０との間に配置される集光レンズ６９０を更に含む。集光レンズ６９０は、マルチコア光ファイバケーブル６１２の近位端との界面に多重光を正確に集束させるように選択することができる。
【００７７】
図７Ａ〜７Ｇは、開示する技術の幾つかの実施形態による多重化アセンブリの光線追跡モデルの実施例を示す。図７Ａ及びＢは、多重化アセンブリを通る白色照明光のための光線追跡の実施例を示す。図７Ｃは、多重化アセンブリ内のビームスプリッタから反射されたレーザ治療用ビームの光線追跡の一実施例を示す。図７Ｄは、多重化アセンブリにおける白色照明光及びレーザ治療用ビームの光線追跡の一実施例を示す。図７Ｅは、２レンズコンプレッサを通して向けられ、ビームスプリッタから反射され、集光レンズによって集束されるレーザ治療用ビームのための光線追跡の一実施例を示す。図７Ｆ〜７Ｇは、多重化アセンブリを通る白色照明光のための光線追跡の例を示す。
【００７８】
上で開示した主題は、例示的であり、限定的ではないと見なされるべきであり、添付の特許請求の範囲は、本開示の真の趣旨及び範囲内に入る全てのかかる修正形態、改良形態及び他の実施形態を網羅することを目的としている。従って、法により許可される最大限の範囲で、本開示の適用範囲は、以下の特許請求の範囲及びそれらの均等物の最も広範に許容される解釈によって特定されるべきであり、前述の詳細な説明によって制限又は限定されるべきではない。
【図１Ａ】
2021505300.tif 000005
【図１Ｂ】
2021505300.tif 000006
【図２】
2021505300.tif 000007
【図３Ａ】
2021505300.tif 000008
【図３Ｂ】
2021505300.tif 000009
【図３Ｃ】
2021505300.tif 000010
【図３Ｄ】
2021505300.tif 000011
【図３Ｅ】
2021505300.tif 000012
【図３Ｆ】
2021505300.tif 000013
【図３Ｇ】
2021505300.tif 000014
【図３Ｈ】
2021505300.tif 000015
【図３Ｉ】
2021505300.tif 000016
【図３Ｊ】
2021505300.tif 000017
【図３Ｋ】
2021505300.tif 000018
【図３Ｌ】
2021505300.tif 000019
【図３Ｍ】
2021505300.tif 000020
【図３Ｎ】
2021505300.tif 000021
【図４】
2021505300.tif 000022
【図５Ａ】
2021505300.tif 000023
【図５Ｂ】
2021505300.tif 000024
【図６】
2021505300.tif 000025
【図７Ａ】
2021505300.tif 000026
【図７Ｂ】
2021505300.tif 000027
【図７Ｃ】
2021505300.tif 000028
【図７Ｄ】
2021505300.tif 000029
【図７Ｅ】
2021505300.tif 000030
【図７Ｆ】
2021505300.tif 000031
【図７Ｇ】
2021505300.tif 000032
【国際調査報告】
2021505300.tif 000033
2021505300.tif 000034