(57)【要約】  マルチファイバレーザプローブは、ファイバ及び他のレーザプローブ素子の相対運動を利用して小型ゲージ互換性を維持しながらマルチスポットビーム送達を提供するか、シングルスポット又はマルチスポットビームパターンの選択的な送達を提供する。プローブ例は、カニューレの遠位端に取り付けられる遠位傾斜素子上で一群として移動可能な遠位端を有するファイバを含み、その結果、ファイバの遠位端は、ファイバの遠位端がカニューレ又は傾斜素子内部にある後退位置と、ファイバの遠位端がレーザプローブの遠位端における外部開口を通って少なくとも部分的に延在するように且つカニューレの縦軸から離間して角度を形成して向けられるように傾斜の溝又はチャネルによって案内される延長位置との間で移動することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチファイバ、マルチスポットレーザプローブであって、
前記レーザプローブの近位端から前記レーザプローブの遠位端の少なくとも近傍に延在する複数のファイバであって、前記レーザプローブの前記近位端は、アダプタインターフェースを介してレーザ源に結合されるよう構成される、複数のファイバと、
遠位端を有し且つ前記レーザプローブの前記遠位端における又はその近傍の前記レーザプローブの少なくとも一部に沿って前記複数のファイバを囲むカニューレと、
前記レーザプローブの前記近位端から前記レーザプローブの前記遠位端の少なくとも近傍に延在する照射ファイバであって、前記複数のファイバの対応する直径よりも実質的に小さい直径を有し、前記ファイバの前記近位端において、前記アダプタインターフェースを介して可視光源に結合するために配置される照射ファイバと、
を備える、マルチファイバ、マルチスポットレーザプローブ。
【請求項２】
前記複数のファイバのそれぞれは少なくとも９０ミクロンの直径を有し、前記照射ファイバは５０ミクロン未満の直径を有する、請求項１に記載のマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブ。
【請求項３】
前記照射ファイバは前記カニューレ内部で前記レーザプローブに沿って延在する、請求項１に記載のマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブ。
【請求項４】
前記照射ファイバは前記カニューレの長手方向の略中央に配置される、請求項３に記載のマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブ。
【請求項５】
前記照射ファイバは、前記カニューレの前記遠位端の近傍に延在するが、前記カニューレの前記遠位端に達せず、前記マルチファイバ、マルチスポットレーザプローブは、更に、前記照射ファイバからの光がレンズ素子を通過するように、前記カニューレの前記遠位端又はその近傍において前記カニューレの内側に前記レンズ素子を備える、請求項３に記載のマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブ。
【請求項６】
前記マルチファイバ、マルチスポットレーザプローブは、更に、前記カニューレの前記遠位端又はその近傍において前記カニューレの内側ではあるが、前記複数のファイバからの光がレンズ素子を通過するが、前記照射ファイバからの光は前記レンズ素子を通過しないように配置される前記レンズ素子を備える、請求項３に記載のマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブ。
【請求項７】
前記照射ファイバは、前記カニューレの外面に沿って、前記カニューレの外側の前記レーザプローブに沿って延在する、請求項１に記載のマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブ。
【請求項８】
前記カニューレは前記カニューレの少なくとも一部に沿って長手方向に延在する溝を備え、前記照射ファイバは前記溝内に配置される、請求項７に記載のマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブ。
【請求項９】
レーザプローブであって、
前記レーザプローブの近位端から前記レーザプローブの遠位端の少なくとも近傍に延在する１つ以上のファイバであって、前記レーザプローブの前記近位端は、アダプタインターフェースを介してレーザ源に結合されるよう構成される、１つ以上のファイバと、
遠位端を有し且つ前記レーザプローブの前記遠位端における又はその近傍の前記レーザプローブの少なくとも一部に沿って前記１つ以上のファイバを囲むカニューレと、
前記カニューレの前記遠位端において又はその近傍で前記カニューレに取り付けられる発光ダイオードであって、前記アダプタインターフェースを介して電源に電気的に結合される発光ダイオードと、
を備える、レーザプローブ。
【請求項１０】
前記発光ダイオードは、前記カニューレの前記遠位端において又はその近傍で前記カニューレを取り囲む発光ダイオードリングの一部を形成する、請求項９に記載のレーザプローブ。
【請求項１１】
前記発光ダイオードリングは、前記発光ダイオードからの光を前記レーザプローブの前記遠位端を超えて照射領域に向けるための光ガイドを備える、請求項１０に記載のレーザプローブ。
【請求項１２】
レーザプローブであって、
前記レーザプローブの近位端から前記レーザプローブの遠位端の少なくとも近傍に延在するファイバであって、前記レーザプローブの前記近位端は、前記ファイバがレーザ光及び可視光の両方を前記レーザプローブの前記遠位端に搬送するよう配置されるように、アダプタインターフェースを介してレーザ源に及び可視光源に結合されるよう構成される、ファイバと、
遠位端を有し且つ前記レーザプローブの前記遠位端における又はその近傍の前記レーザプローブの少なくとも一部に沿って前記ファイバを囲むカニューレと、
前記カニューレの前記遠位端又はその近傍に配設され、前記レーザプローブの前記遠位端から出るレーザ光及び可視光を複数のビームに分割するよう構成される光学素子と、
を備える、レーザプローブ。
【請求項１３】
前記光学素子は、前記レーザプローブの前記遠位端から出る前記レーザ光及び可視光を前記複数のビームに分割するよう構成される多面素子である、請求項１２に記載のレーザプローブ。
【請求項１４】
前記光学素子は回折光学素子（ＤＯＥ）であり、前記レーザプローブは、更に、前記ファイバと前記ＤＯＥとの間に配設されるＧＲＩＮレンズを備える、請求項１２に記載のレーザプローブ。
【請求項１５】
前記光学素子は回折光学素子（ＤＯＥ）であり、前記レーザプローブは、更に、前記ファイバの遠位端と前記ＤＯＥとの間に配設されるサファイアレンズを備える、請求項１２に記載のレーザプローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権主張
この出願は、２０１７年１１月１４日出願の米国仮特許出願第６２／５８５，６３１号明細書、発明の名称「ＭＵＬＴＩ−ＳＰＯＴ  ＬＡＳＥＲ  ＰＲＯＢＥ  ＷＩＴＨ  ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＩＯＮ  ＦＥＡＴＵＲＥＳ」、その発明者らがＪｏｃｈｅｎ  Ｈｏｒｎ、Ａｌｉｒｅｚａ  Ｍｉｒｓｅｐａｓｓｉ、Ｃｈｅｎｇｕａｎｇ  Ｄｉａｏ、Ｍａｒｋ  Ｈａｒｒｉｓｏｎ  Ｆａｒｌｅｙ、及びＲｏｎａｌｄ  Ｔ．  Ｓｍｉｔｈであるものの優先権の利益を主張し、その全てを引用することによって、本明細書中で全体を完全に説明するかのように組み込む。
【０００２】
この出願は、眼科処置で用いるためのレーザプローブに関し、特に、照明機能を有するマルチスポットレーザプローブに関する。
【背景技術】
【０００３】
レーザ光凝固治療は、糖尿病等の疾患に起因する網膜剥離及び裂傷並びに増殖性網膜症等の眼症状に対処する。糖尿病患者の異常に高い血糖値は、網膜血管を刺激して成長因子を放出し、それがひいては、網膜表面上の血管及び毛細血管の望ましくない増殖を促進する。これらの増殖した血管は極めて繊細であり、容易に硝子体に出血する。身体は瘢痕組織を生じることによって傷ついた血管に反応し、次いで、網膜が剥離して最終的に失明する可能性がある。
【０００４】
レーザ光凝固術において、レーザプローブは、網膜全体にわたる様々なレーザ焼灼スポットにおいて血管を焼灼するために用いられる。レーザは、網膜に存在して視覚を可能にする桿状体や錐状体にも損傷を与えるため、視力並びに血管は悪影響を受ける。視覚は網膜の中心斑において最も鋭敏であるため、外科医は得られたレーザ焼灼スポットを網膜の周辺領域に配置する。この方法において、一部の辺縁視は、中心視を保全するために犠牲にされる。処置中、外科医は、光凝固される網膜領域に光が照射されるように、非焼灼照準ビームと共にプローブを駆動する。低出力の赤色レーザダイオードの入手しやすさのため、照準ビームは、一般に、低出力の赤色レーザ光である。外科医が所望の網膜スポットを照射するようにレーザプローブを位置決めすると、外科医は、フットペダル又は他の手段によりレーザを作動させて、次いで、照射領域を光凝固させる。網膜スポットを焼灼した後、外科医は、焼灼されるレーザスポットの適切なアレイが網膜全体に分布されるまで、新しいスポットを照準光で照射するようプローブを位置決めし直し、レーザを作動させ、プローブを位置決めし直す、等を行う。
【０００５】
網膜の任意の１回の治療に必要とされるレーザ光凝固の数は多い。例えば、１，０００〜１，５００のスポットが一般に焼灼される。従って、レーザプローブが一度に複数のスポットの焼灼を可能にするマルチスポットプローブであった場合、光凝固処置は（レーザ源出力が十分であると仮定すると）より高速になることは容易に正しく認識されるであろう。従って、様々なマルチスポットレーザプローブが開発されており、これらのプローブは２つのカテゴリに分類可能である。本明細書中で「マルチファイバ、マルチスポット」レーザプローブとして表記される第１のカテゴリは、光ファイバの対応するアレイを介してその複数のレーザビームを生成する。第２のカテゴリは単一のファイバのみを用い、従って、本明細書中で「シングルファイバ、マルチスポット」レーザプローブとして表記される。
【０００６】
エンドレーザ光凝固術等の眼科処置中に、外科医は自己強膜降下又は両手手術を行う必要がある可能性がある。それらは、また、プローブに追加の作業照明を必要とする可能性もある。照射式レーザプローブはこれらの場合に対する解決策を提供するが、光ファイバの現在の設計は、関与する材料及び大きさのため、プローブに制限を課す。例えば、現在入手可能なプラスチック光ファイバは、通常、直径１００ミクロンを超え、プローブのカニューレのかなりの部分を占め、他の構成部品のための余地がほとんどない。可視光を運ぶためのこれらのファイバの効率は低く、これは照射の結果として生じる明度が極めて低くなる可能性があることを意味する。更に、プラスチックファイバは熱損傷を受けやすい。
【０００７】
従って、当該技術において、改善された照射機能を有するマルチスポットレーザプローブに対するニーズが存在している。
【発明の概要】
【０００８】
マルチスポットレーザプローブにおける改善された照射機能に対するニーズを、本明細書中に開示され、添付図面に示す幾つかの実施形態によって対処する。これらの実施形態のうちの幾つかによるマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブ例は、レーザプローブの近位端からレーザプローブの遠位端の少なくとも近傍に延在する複数のファイバであって、レーザプローブの近位端は、アダプタインターフェースを介してレーザ源に結合されるよう構成される、複数のファイバを含む。このプローブ例は、更に、遠位端を有し且つレーザプローブの遠位端における又はその近傍のレーザプローブの少なくとも一部に沿って複数のファイバを囲むカニューレ、並びに、レーザプローブの近位端からレーザプローブの遠位端の少なくとも近傍に延在する照射ファイバを含む。この照射ファイバは、複数のファイバの対応する直径よりも実質的に小さい直径を有し、ファイバの近位端において、アダプタインターフェースを介して可視光源に結合するために配置される。
【０００９】
これらの実施形態の幾つかにおける照射ファイバは、例えば、他のファイバの少なくとも９０ミクロンの直径と比較して、５０ミクロン未満の直径を有していてもよい。幾つかの実施形態において、照射ファイバは、カニューレ内部でレーザプローブに沿って、例えば、カニューレの長手方向中央又はその近傍で延在する。他の実施形態において、照射ファイバは、カニューレの外面に沿って、カニューレの外側のレーザプローブに沿って延在する。
【００１０】
本明細書中に開示するレーザプローブの他の実施形態は、レーザプローブの近位端からレーザプローブの遠位端の少なくとも近傍に延在する１つ以上のファイバであって、レーザプローブの近位端がアダプタインターフェースを介してレーザ源に結合されるよう構成される、１つ以上のファイバ、並びに、遠位端を有し且つレーザプローブの遠位端における又はその近傍のレーザプローブの少なくとも一部に沿って１つ以上のファイバを囲むカニューレを含む。これらの実施形態において、発光ダイオードが、カニューレの遠位端において又はその近傍でカニューレに取り付けられ、発光ダイオードは、アダプタインターフェースを介して電源に電気的に結合される。幾つかの実施形態において、この発光ダイオードは、カニューレの遠位端において又はその近傍でカニューレを取り囲む発光ダイオードリングの一部を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、マルチファイバ、マルチスポットレーザプローブの近位端に結合するための屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズを含むアダプタ素子に結合されるレーザ源の縦断面図である。
【図２】図２は、図１のプローブの近位端内部のマルチファイバアレイの径方向断面図を示す。
【図３】図３は、マルチファイバ、マルチスポットレーザプローブの近位端に結合するための２つの屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズ及び回折ビームスプリッタを含むアダプタ素子に結合されるレーザ源の縦断面図である。
【図４】図４は、図３のプローブの近位端内部のマルチファイバアレイの径方向断面図を示す。
【図５】図５は、図４のマルチファイバアレイから発せられる投影される複数のビームを角度的に分離するためのＧＲＩＮレンズを示す。
【図６Ａ−６Ｂ】図６Ａ及び図６Ｂは、プローブ内のファイバが後退した非動作位置から延長された操作位置に摺動することができるように構成された、レーザプローブの遠位端に拡散スペーサを組み込んでいるマルチファイバマルチスポットレーザプローブの遠位端の例示的な実施形態を示す。
【図７Ａ−７Ｃ】図７Ａ、図７Ｂ、及び図７Ｃは、照射ファイバ終端の実施例を示す。
【図８Ａ−８Ｃ】図８Ａ、図８Ｂ、及び図８Ｃは、照射ファイバを組み込んでいるマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブ例の図である。
【図９Ａ−９Ｂ】図９Ａ及び図９Ｂは、照射ファイバを組み込んでいる他のマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブ例の図である。
【図１０Ａ−１０Ｃ】図１０Ａ、図１０Ｂ、及び図１０Ｃは、照射ファイバ、並びに、レーザプローブカニューレの遠位端に配設されたレンズ素子を組み込んでいるマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブ例の図である。
【図１１】図１１は、レーザプローブカニューレの遠位端に配設されたＧＲＩＮレンズを含む別のレーザプローブ例を示す。
【図１２Ａ−１２Ｃ】図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃは、照射ファイバがレーザ光も搬送するファイバ内に担持されるレーザプローブ構成の実施例を示す。
【図１３】図１３は、レーザプローブカニューレの遠位端においてＬＥＤリングを含むレーザプローブ例を示す。
【図１４】図１４は、レーザプローブ例の近位端において照射ファイバをレーザファイバと組み合わせるための機構例を示す。
【図１５】図１５は、レーザプローブ例の近位端において、照明光及びレーザ光をシングルコアファイバに結合するための機構例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上で検討したように、照射機能の改善がマルチスポットレーザプローブに対して必要である。この問題に対処するために複数のアプローチを反映する実施形態は、本明細書中に開示されており、以下の３つのグループに分類してもよい：
−照射送達のためにナノファイバを利用するプローブ、
−同じファイバを用いてマルチスポットレーザ光及び照射ビームを搬送するプローブ、及び
−ＬＥＤベースの照射を用いるプローブ。
【００１３】
開示する実施形態の幾つかは、マルチファイバ、マルチスポットレーザプローブと互換性がある一方で、他の実施形態は、シングルファイバ、マルチスポットレーザプローブと互換性がある。本明細書中で詳細に説明する実施形態の幾つかは、特定のマルチファイバ、マルチスポットプローブの文脈において説明及び図示される一方で、これらの実施形態が、シングルファイバ、マルチスポットプローブに容易に適合することができることは正しく認識されるであろう。同様に、シングルファイバ、マルチスポットプローブの文脈において本明細書中に説明するこれらの実施形態が、マルチファイバ、マルチスポットプローブに適合することができることは正しく認識されるであろう。
【００１４】
ここで図面を参照すると、マルチファイバ、マルチスポットレーザプローブ１００のある特定の詳細を図１に示している。図１に示されていないのはレーザプローブ１００の近位端の詳細であり、近位端の幾つかの実現の詳細を以下に提供する。図１に示すマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブ１００の一部は、米国特許第８，９５１，２４４号明細書にも示されており、従って、図１に示す詳細は従来技術の一例を表していることが正しく認識されるであろう。以下で更に検討する照射関連技術及び装置は、レーザプローブ１００と互換性があるが、近位端において異なる設計を有するレーザプローブとも互換性があってもよいことに留意されたい。
【００１５】
図１に戻ると、レーザ源１０５が適切な相互接続を介してプローブ１００を駆動することを見て取ることができる。レーザ源１０５のための一般的な標準化された相互接続は、サブミニチュアバージョンＡ（ＳＭＡ）アダプタである。従って、レーザ源１０５は雌型ＳＭＡアダプタ１１０を含む。しかし、レーザ源の相互接続が、レーザウエスト１１５等の集束ビームスポットを、レーザプローブからの雄コネクタの近位端に提示する限り、レーザプローブ１００は、任意の従来の標準化された光相互接続と接合するよう容易に適合されることは、正しく認識されるであろう。従って、以下の検討は、レーザプローブ１００が、普遍性を失うことなく、カスタマイズされたＳＭＡアダプタ１２０を介して光源１０５に結合すると仮定している。
【００１６】
レーザウエスト１１５を受けるため、ＳＭＡアダプタ１２０の内径は屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズ１２５を含んでいる。ＧＲＩＮレンズ１２５は、かかる内径に容易に挿入される単純な単一素子の円筒形ＧＲＩＮロッドレンズであってもよい。ＧＲＩＮレンズ１２５は、集束ビームを第２の集束スポット１３０に、次いで、その遠位端における平行ビーム波面に中継するよう設計されている。ＳＭＡ技術において公知のように、ＳＭＡアダプタ１２０は、ねじ付きシリンダ１３５及び保持リング１４０によりＳＭＡアダプタ１１０に固定される。ＳＭＡアダプタ１２０は、ＳＭＡアダプタ１１０への挿入のための雄型端部だけでなく雄型ＳＭＡ９０５ファイバコネクタ１４５のような従来の光相互接続を受ける雌型端部の両方を有する。コネクタ１４５は、ねじ付きシリンダ又はリング１６０及び保持リング１６５によりアダプタ１２０に固定される。コネクタ１４５は、その内径内に光ファイバ１５０のアレイを含む。アレイ１５０の近位端１５１は、２２０μｍのエアギャップ等の適切なエアギャップによってＧＲＩＮレンズ１２５の遠位端から離間されている。コネクタ１４５は、レーザプローブ技術において公知のように、ハンドピース及びカニューレにつながるファイバ１５０を封止する可撓性ケーブルに接続する。
【００１７】
ファイバアレイ１５０の例示的な実施形態を、図２の断面図に示す。図１の近位端１５１におけるレーザビーム境界を、光源１０５からの緑色レーザビーム境界２０５並びに赤色照準ビーム境界２１０の両方について示す。アレイ１５０は、６つの外側ファイバによって円周方向に囲まれた中心ファイバを含んでいる。一実施形態において、各ファイバ２２０は、１０１μｍのジャケットによって囲まれた９０μｍのクラッドに入れられた７５μｍのガラスコアにより達成される０．２２の開口数（ＮＡ）を有している。アレイ１５０への未結合レーザエネルギー量を最小限にするため、ＧＲＩＮレンズ１２５は、レーザビーム境界２０５が６本の外側ファイバをちょうど取り囲むよう構成される。レーザビーム及びアレイ１５０は少なくとも一般的に軸対称であるため、レーザビームに対するアレイ１５０のクロッキングは問題ではない。アレイ１５０はレーザプローブの遠位端に延在し、レーザプローブの遠位端の幾つかの実施形態の詳細を以下でより詳細に検討する。
【００１８】
複雑なマルチレンズ中継システムが必要ないという点が、かかる近位相互接続の有利な特性である。代わりに、ＧＲＩＮレンズ１２５は、雄型ＳＭＡアダプタ１４５等の標準化アダプタがファイバアレイ１５０を受ける使い捨てレーザプローブを取り付けることができるアダプタ１２０の内径に容易に挿入される。ＧＲＩＮレンズ１２５及びそのアダプタ１２０を持たずに、レーザ源１０５上の標準化アダプタ１１０を変更する必要があり、これは、光源１０５のための他のアタッチメントを同時に変更する必要があるため、明らかに望ましくない。代替として、光源のアダプタを標準のままにすることもできるが、その場合、マルチレンズ中継システムが必要となる。しかし、ＳＭＡアダプタ１２０及びＧＲＩＮレンズ１２５はかかる複雑さを排除している。ＳＭＡアダプタ１２０は、従って、極めて有利ではあるが、図２で見て取れるように、レーザエネルギーの略５０％がアレイ１５０内のファイバ間の隙間に送達されることを正しく認識することができる。このレーザエネルギーは、従って、光凝固での使用には利用できず、それによって、必要なレーザ源出力及び／又はレーザ焼灼スポットを生成するために必要な時間を増加させる。
【００１９】
ここで図３に目を向けると、ファイバアレイの隙間を照射しない回折の実施形態が示されている。図１に関して検討したように、カスタマイズされたＳＭＡアダプタ１２０は、ユーザが使い捨てプローブをアダプタ１２０に都合よく取り付けて、レーザエネルギーをファイバアレイ上に駆動することを可能にしている。しかし、図３に示す実施形態において、アダプタ１２０は、その内径内に、第１のＧＲＩＮレンズ３０１と第２のＧＲＩＮレンズ３１０との間に配置される回折ビームスプリッタ３０５を含んでいる。ＧＲＩＮレンズ３０１は、レーザウエスト１１５から発散するレーザビームを、回折ビームスプリッタ３０５に与えられるコリメート波面に平行化するよう構成される。ＧＲＩＮレンズ３１０は、スプリッタ３０５から得られる回折された複数のレーザビームを、雄型ＳＭＡアダプタ１４５の内径内に含まれるファイバアレイ３２０の近位面１５１に集束させるよう構成される。ファイバアレイ３２０は、回折ビームスプリッタ３０５の回折特性に従って配置される複数のファイバを含む。例えば、回折ビームスプリッタが５つの回折ビームの対称五角形分布を生成する場合、ファイバアレイ３２０は対応する五角形分布に配置される。図４は、その近位面１５１におけるファイババンドル３２０のかかる配置を示している。
【００２０】
一実施形態において、各光ファイバ４００は、９０μｍのクラッド内に７５μｍのガラスコアクラッドを有し、これは次に、０．２２のＮＡを達成するよう１０１μｍのジャケットによって囲まれる。スプリッタ３０５からの回折緑色レーザビームの結果として生じる投影は、境界４０５によって示されている。回折は波長に依存するため、照準ビームの投影は、ファイバアレイ３２０とは異なる整列を有する。従って、スプリッタ３０５及びファイバアレイ３２０は、境界４０５が各ファイバ４００と軸方向に整列するように配置されるのに対して、赤色照準ビームの境界４１０は、各ファイバの中心又は縦軸に対して径方向に変位する。
【００２１】
一実施形態において、スプリッタ３０５によって各緑色回折ビームに提供される軸外変位は１．４５度である。ＧＲＩＮレンズ３１０は、結果として生じる平行化され回折されたビームを、アレイ３２０内の各ファイバ４００の入口面に集束させる。回折ビームに対するアレイ３２０のかかる適切なクロッキングにより、各ファイバ４００へのそれぞれの回折ビーム及び照準ビームの効果的な結合が達成される。その点において、電気通信業界で一般的に用いられるフェルールコネクタ（ＦＣ）又は標準コネクタ（ＳＣ）等の他の種類のアダプタが、ＳＭＡアダプタ１２０の代わりに、最適なクロッキングを補助するために用いられてもよい。図１に関して検討したように、ＳＭＡアダプタ１２０への光学部品の組立ては、ＧＲＩＮレンズ３０１及び３１０並びに介在する回折ビームスプリッタ３０５に光学接着剤を塗布し、次いで、アダプタ１２０の内径に滑り入れられ、互いに端と端を当接させてもよいという点で有利に都合が良い。対照的に、屈折レンズの整列は面倒で、比較して困難である。
【００２２】
図１又は図３のどちらか一方に関して上で検討したように、光源からのレーザビームが分割され、ファイバアレイを通ってテレセントリックに伝播するため、レーザプローブから集束レーザスポットを角度を形成して投影する問題が残っている。米国特許第８，９５１，２４４号明細書はＧＲＩＮレンズ解決策を開示しており、その一例を図５に示す。図５に示す例示的な実施形態が図３のファイバアレイ３２０との互換性のために特に適合されている一方で、類似の実施形態を図１のファイバアレイ１５０に対して容易に構築することができることは正しく認識されるであろう。
【００２３】
図５で見て取れるように、レーザプローブカニューレ５００、例えば、ステンレス鋼カニューレは、その遠位端でＧＲＩＮレンズ５０５を受ける。ファイバアレイ３２０の遠位端は、ＧＲＩＮレンズ５０５の近位端面において発散ビーム５１０を投影するように、カニューレ内部で変位する。ＧＲＩＮレンズ５０５は、次いで、ビームを網膜表面５２０に集束させる。網膜上で結果として得られる集束ビームの分布は、アレイ３２０の遠位端におけるファイバの分布に依存する。
【００２４】
その点に関して、アレイ３２０（図３）の近位端における分布は軸対称であるべきであるのに対して、遠位端における任意の適切な分布でファイバを配置することができる。例えば、図５で見て取れるように、アレイ３２０は遠位端において直線的に配置される。結果として得られるレーザスポットは、従って、ＧＲＩＮレンズ５０５に提示される画像（この実施形態において、線形アレイ）の拡大版である。一実施形態において、ＧＲＩＮレンズ５０５は、カニューレ５００の遠位端から４ｍｍの距離に角度分布されるビームを集束させる。有利に、ＧＲＩＮレンズ５０５は、ファイバを所望の角度分布に曲げること（及びかかる曲げの関連する問題）、ファイバの遠位端面を面取りすること、又は光学素子を遠位端面に追加することに対する任意の必要をなくす。ファイバはアレイ３２０内で互いに接触することさえでき、ＧＲＩＮレンズ５０５はそれにもかかわらず効果的である。
【００２５】
ＧＲＩＮレンズ５０５がプローブの遠位端でレーザビーム経路から取り除かれる実施形態、及び光ファイバより遠位に何の光学素子も持たない実施形態を含む、マルチファイバレーザプローブの遠位端のための図５に示す構成に対する多くの代替案が可能である。幾つかの実施形態は、ファイバ曲率を介して角度ビーム分離を誘発する作動手段を提供してもよい。様々な実施形態は、小型ゲージ互換性及び／又は切り替え可能な準シングルスポット及びマルチスポットビーム送達等の利点を提供する。
【００２６】
これらの実施形態のうちの幾つかを、以下に詳述し、軸方向及び横断面図で示す発明の４ファイバ又は５ファイバ実施形態に関して提示する。しかし、ファイバ数は４又は５に限定されず、様々な実施形態において、より少ないか又はより多くのファイバが用いられてもよいことは言うまでもない。更に、実施形態は、任意の特定の順序で提示されていない。本明細書中に開示する実施形態は、上で説明した、すなわち、図１及び３のアダプタのどちらか一方と互換性のあるレーザプローブにおいて実施されてもよく、これは、ビームを分割し、結果として生じる複数のビームを光ファイバの近位端に集束させる手段を提供し、かかる各ファイバはそれ自体のビームを搬送する。しかし、以下で説明する実施形態は、近位端において異なる接合構成を有するレーザプローブにおいて、及び／又は、マルチファイバレーザプローブの複数のファイバに１つ又は複数のレーザ源を結合するための異なるアダプタ又はインターフェースと共に実施されてもよいことは言うまでもない。
【００２７】
遠位端においてＧＲＩＮレンズを省略したマルチファイバマルチスポットレーザプローブの遠位端の第１の例示的な実施形態を、図６Ａ及び６Ｂに示す。図で見て取れるように、このレーザプローブ例は、ファイバ６１０が２つの状態間で移動することができるように、遠位傾斜素子６２０上で一群として移動可能な劈開又は研磨端を有するファイバ６１０を含んでいる。第１の状態を図６Ａに示し、例えば、小型ゲージトロカール進入システムによる挿入及び抽出のためのコンパクトな外径を提供する、後退した非動作位置を示す。図６Ｂは延長された動作位置を示し、ファイバ６１０はレーザプローブの遠位端に向かって平行移動され、角度を形成して分離されたビーム６３０を送ってマルチスポットパターンを達成するために、傾斜素子６２０によって強制的に外向きに且つ少なくとも部分的にレーザプローブの遠位端内の外部開口を通って湾曲されている。
【００２８】
図６Ａ及び６Ｂで見て取れるように、傾斜素子６２０は、レーザプローブの少なくとも図示部分に沿って、すなわち、レーザプローブの遠位端において又はその近傍でファイバ６００を囲むカニューレ６００の遠位端内又はその上に嵌合する。傾斜素子６２０は、その近位端で転換し、遠位に発散する、ファイバの通過を可能にするのに十分な大きさである、４つの角度孔を有する別個の機械加工される構成部品から形成されてもよい。傾斜素子は、また、付加的又は減法的な微細加工プロセスによって製造されてもよい。傾斜素子６２０は、ファイバ６１０が遠位端に向かって、従って、延長位置に平行移動する場合、及び、ファイバがプローブ（図示せず）の近位端に向かって、後退位置に後退する場合、ファイバ６１０がチャネル及び／又は溝によって案内されるように、ファイバ６１０のそれぞれに対してチャネル及び／又は溝を備えることは正しく認識されるであろう。
【００２９】
照射機能を幾つかの方法のいずれかで図６Ａ及び６Ｂに示すレーザプローブに追加することができる。幾つかのアプローチは、可視光をカニューレの端部まで搬送するためのナノファイバの使用に基づいている。マルチスポットレーザプローブの内径及び／又は外径を最小限に遮ることが重要であり、従って、光ファイバの直径は可能な限り十分に小さくあるべきであることは正しく認識されるであろう。従って、本明細書中に説明する実施形態のうちの幾つかは、可視光をカニューレに沿ってレーザプローブの遠位端に搬送するために、５０ミクロン未満の直径を有する、例えば、ガラスでできたナノファイバを利用している。
【００３０】
特に、ファイバの先端で広がる光は別の重要な要因である。以下に説明するのは、可視光が照射ファイバを出る際にその望ましい広がりを達成する３つの一般的なアプローチである。これらを、図７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃに示す。
【００３１】
図７Ａに示す第１のアプローチは、照射ファイバ７０５の端部にテーパ先端７１０を形成することである。このテーパは、機械的プロセス、例えば、研磨によって、若しくは化学エッチングプロセスによって、又は熱プロセスによって形成することができる。いずれの場合も、テーパ先端７１０の結果は、照射ファイバ７０５から出る光が広角で出て来ることであり、ここで角度の幅はテーパの角度及び長さによって特定される。
【００３２】
図７Ｂに示す第２のアプローチは、例えば、照射ファイバ７１５の端部において略球形であってもよい散乱先端７２０を形成することである。この散乱先端７２０は、照射ファイバ７１５の端部から出る光を望ましい散乱パターンで分散させる屈折率勾配を有することができる。散乱先端を形成するための技術の例は、２０１７年６月２２日に公開された米国特許出願公開第２０１７／０１７６６６０Ａ１号明細書において詳細に説明されており、その内容の全てを引用して本明細書に組み込む。
【００３３】
図７Ｃに示す第３のアプローチにおいて、照射ファイバ７２５は平坦に劈開されている。これは、ファイバ７２５への可視光の高角度発射を必要とする。照射ファイバ７２５は、また、可視光を伝達する高い開口数も有しているべきである。
【００３４】
図７Ａ〜７Ｃに示すアプローチのいずれか１つは、図５並びに図６Ａ及び６Ｂに示すマルチスポットレーザプローブと組み合わせて用いることができる。図８Ａ及び８Ｂは、例えば、図６Ａ及び６Ｂに示すものと同様のマルチスポットレーザプローブに照射ファイバを追加する２つの異なるアプローチを示している。これらの図のそれぞれに示すものは、レーザプローブの近位端からレーザプローブの遠位端の少なくとも近傍に延在する複数のファイバ６１０（この場合は４つ）を備えるマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブの遠位端であり、図１〜３に関連して上で検討したように、レーザプローブの近位端は、アダプタインターフェースを介してレーザ源に結合されるよう構成される。図６Ａ及び６Ｂに示すレーザプローブの場合と同様に、図８Ａ及び８Ｂに示すレーザプローブはそれぞれ、遠位端を有し且つレーザプローブの遠位端における又はその近傍のレーザプローブの少なくとも一部に沿って複数のファイバを囲むカニューレ６００を含んでいる。
【００３５】
図８Ａ及び８Ｂに示す実施例のそれぞれにおいて、レーザプローブは、更に、レーザプローブの近位端からレーザプローブの遠位端の少なくとも近傍に延在する照射ファイバ８１０を含んでいる。この照射ファイバ８１０は、ファイバ６１０の９０ミクロン以上の直径と比較して、ファイバの対応する直径よりも実質的に小さい、例えば、５０ミクロン未満の直径を有している。図８Ａ及び８Ｂには示していないが、照射ファイバ８１０は、可視光源に結合するために、ファイバの近位端に配置される。図１４は、可視光源を照射ファイバ８１０に結合するための例示的な構成を示している。図示の実施例において、照射ファイバ８１０及びレーザファイバ６１０は、レーザプローブの近位端においてコンバイナ１４１０によって接合される。図８Ａ及び８Ｂにおいて、照射ファイバは、図７Ｂに示すような略球形の散乱先端を有して示されていることに留意されたい。図８Ａ及び８Ｃに示すそれらのアプローチを含む、照明光が照射ファイバ８１０を出る際に照明光を散乱させるための他のアプローチが代わりに用いられてもよいことは正しく認識されるであろう。
【００３６】
図８Ａに示す実施例において、照射ファイバ８１０はカニューレ６００内でレーザプローブに沿って延在する。この場合、照射ファイバ８１０はカニューレ６００の略長手方向中央に配置される。他の実施形態において、照射ファイバ８１０は、中央に位置決めされない可能性があり、例えば、照射ファイバ８１０は、幾つかの実施形態において、カニューレ６００の内壁に沿って配置されてもよい。
【００３７】
図８Ａの実施例とは対照的に、図８Ｂに示す実施例において、照射ファイバ８１０は、代わりに、カニューレ６００の外面に沿って、カニューレ６００の外側のレーザプローブに沿って延在する。幾つかの実施形態において、照射ファイバ８１０は、カニューレ６００の少なくとも一部に沿って長手方向に延在する溝８１５内に配置されてもよい。溝８１５内の照射ファイバ８１０の配置を示す断面略図を図８Ｃに提供し、カニューレ６００内部のファイバ６１０及び他の構成部品が簡略化のためにこの図から省略されていることは正しく認識されるであろう。
【００３８】
図９Ａ及び９Ｂは、照射ファイバ８１０を含むマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブの２つの追加実施例を示している。再度、これらの図のそれぞれは、レーザプローブの近位端からレーザプローブの遠位端の少なくとも近傍に延在する複数のファイバ６１０（この場合は４つ）を備えるマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブの遠位端を示している。再度、レーザプローブはそれぞれ、遠位端を有し且つレーザプローブの遠位端における又はその近傍のレーザプローブの少なくとも一部に沿って複数のファイバを囲むカニューレ６００を含んでいる。これらの実施形態において、レーザプローブはそれぞれ、カニューレ６００内部に配置される螺旋状スペーサ９１５を含み、ここで螺旋状スペーサ９１５は、それらを螺旋構成に配置することによって、ファイバ６１０の接線方向角度分離を生成する。
【００３９】
この構成により、図９Ａに示すようなカニューレ６００内部のレーザプローブに沿って延在する照射ファイバ８１０を配設するために便利な場所を提供するファイバ６１０間の連続的な中央領域が可能となることは、正しく認識されるであろう。今一度、この照射ファイバ８１０は、ファイバ６１０の９０ミクロン以上の直径と比較して、ファイバの対応する直径よりも実質的に小さい、例えば、５０ミクロン未満の直径を有する。再度、照射ファイバ８１０は、図７Ｂに示すような略球形の散乱先端を有して示されているが、照明光が照射ファイバ８１０を出る際に照明光を散乱させるための他のアプローチが代わりに用いられてもよいことは正しく認識されるであろう。１つ以上の他のファイバは、また、幾つかの実施形態においてカニューレ６００のこの中央通路を占有する可能性もある。
【００４０】
代替として、図９Ｂに示すように、照射ファイバ８１０は、カニューレ６００の外面に沿って、カニューレ６００の外側のレーザプローブに沿って延在する。幾つかの実施形態において、照射ファイバ８１０は、図８Ｃに示したようなカニューレ６００の少なくとも一部に沿って長手方向に延在する溝内に配置されてもよい。
【００４１】
図７Ａ〜７Ｃ、８Ａ〜８Ｃ、９Ａ、及び９Ｂの実施例に示すもののような照射ファイバ８１０は、また、カニューレ６００の遠位端において又はその近傍にカニューレ６００の内側のレンズ素子を更に含むマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブにおいて採用されてもよい。これらの実施形態の実施例を、これらの実施例がそれぞれ、ボールレンズ１０１５、マイクロレンズアレイ１０２０、及びマイクロウェッジアレイ１０２５を特徴としながら、図１０Ａ、１０Ｂ、及び１０Ｃに示す。マイクロレンズアレイ１０２０及びマイクロウェッジアレイ１０２５により、アレイの各素子は対応するファイバと対にされる。より一般的には、これらのレンズ素子はそれぞれ、照射ファイバ８１０からの光がファイバ６１０からの光と共にレンズ素子を通過するように配置される。これらのレンズ素子が、様々な実施形態において、近接場焦点、コリメーション、又は穏やかに発散する特性を有するビームを提供するよう構成されてもよいことは正しく認識されるであろう。これらは、ビーム集束の度合いに応じて、強力なビーム集束が、略重なり合うことができる個々のビームの近接場収束を提供して、焦点距離に略等しい作動距離において本質的に単一のビームを提供する一方で、より長い作動距離において個々のビームを提供することを含む、幾つかの利点を提供することができる。代替として、コリメーション又はニアコリメーションを提供するよう適合されるレンズは、作動距離の影響を受けない設計を提供することができ、従って、より小さなスポットと共により高い使い易さを提供し、それ故に、外科的治療に必要な強度を提供するために少ない総電力を必要とする。僅かなビーム発散を提供するよう構成されたレンズを用いて、より短い作動距離で適切なスポット分離を生成する一方で、それでもなお、レンズの無いファイバからの生の出力と比較して、作動距離に対して比較的低い感度を提供する実施形態を提供することができる。
【００４２】
図１１は、マルチスポットレーザプローブにおける照射ファイバ８１０の配置の更に別の実施例を示している。この実施例において、照射ファイバ８１０は、カニューレ６００の内壁に沿って、カニューレ６００内部に配置される。この実施例におけるレーザ送達ファイバ６１０は、カニューレ６００の遠位端の手前で停止し、レンズ素子１１１０、この場合はＧＲＩＮレンズは、その遠位端において又はその近傍でカニューレ６００内部に位置決めされる。この実施形態において、レンズ素子１１１０は、ファイバ６１０からの光がレンズ素子１１１０を通過するが、照射ファイバ８１０からの光が通過しないように配置されることに留意されたい。
【００４３】
上で説明した例示的な実施形態は、可視光が別個のファイバを介してレーザプローブの遠位端に送達される実施形態を含んでいる。別のアプローチは、同様に可視光の送達のためにレーザ光を送達するために用いられるファイバを用いることである。このアプローチの幾つかの実施例を、図１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに示す。図１２Ａに示す実施例は、多面光学素子を利用して、遠位ファイバ先端からの単一のビームを複数（この図において４つ）のビームに分割している。図１２Ｂ及び１２Ｃに示す実施例は、ファイバ１２１０からのレーザ光及び可視光の両方がレンズを通過するように、その遠位端においてカニューレ６００内側に配置されたＧＲＩＮレンズ１２２０及びサファイアレンズ１２３０をそれぞれ利用している。光は、ＧＲＩＮレンズ１２２０又はサファイアレンズ１２３０の前方の回折光学素子（ＤＯＥ）１２６０によって分割される。
【００４４】
図１３は、レーザプローブの遠位端から照射を送達するための更に別のアプローチ例を示している。この実施例において、レーザプローブは、レーザプローブの近位端からレーザプローブの遠位端の少なくとも近傍に延在する１つ以上のファイバを備える。レーザプローブは、更に、遠位端を有し且つレーザプローブの遠位端における又はその近傍のレーザプローブの少なくとも一部に沿って１つ以上のファイバを囲むカニューレ６００を含んでいる。図１３において、これらの１つ以上のファイバは、簡略化のために図面から省略されている。図１３のレーザプローブ例は、更に、カニューレ６００の遠位端において又はその近傍でカニューレに取り付けられた発光ダイオードを含み、発光ダイオードは、電線１３２０により、レーザプローブのアダプタインターフェースを介して電源に電気的に結合される。
【００４５】
幾つかの実施形態において、例えば、図１３に示すように、発光ダイオードは、カニューレ６００の遠位端において又はその近傍でカニューレ６００を取り囲む発光ダイオードリング１３１０の一部を形成している。幾つかの実施形態において、発光ダイオードリング１３１０は、発光ダイオードからの光を、レーザプローブの遠位端を超えて照射領域に向けるための光ガイドを備える。発光ダイオードリング１３１０は、白色光を形成するために、蛍光体を有する青色ＬＥＤを含んでいてもよい。
【００４６】
上で説明し、添付図面に示した様々な実施形態は、レーザプローブの大きさ及び形状への影響を最小限に抑えて、レーザプローブへの追加の照射を提供する。これは、レーザプローブカニューレの外径に対する制約が既に厳しいマルチファイバ、マルチスポットレーザプローブの文脈において特に重要である。説明したアプローチのうちの幾つかは、カニューレゲージサイズを大きくするいずれかの必要もなしに、かかるプローブに追加の照射を可能にする。カニューレの遠位端に可視光を搬送するためのガラスナノファイバの使用は、幾つかの実施形態において、このアプローチが向上した熱的堅牢性を提供するという点で、プラスチック光ファイバと比較して追加の利点を提供する。
【００４７】
本明細書中に説明する様々な実施形態は、追加された照射によりマルチスポットレーザプローブに対する幾つかのニーズに対処している。実施形態は、周辺視覚化／アクセスのための自己強膜圧迫法を可能にする可能性がある。それらは、第４のシャンデリア切開なしで両手手術を可能にする可能性がある。更に、それらは追加の作業照明を提供してもよい。
【００４８】
上で説明した実施形態は、発明を例示するが、限定するものではない。また、多くの修正及び変形が本発明の原理に従って可能であることは言うまでもない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ−６Ｂ】
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【図７Ａ−７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２Ａ−１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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