ТЕРМИЧЕСКИ УСТОЙЧИВЫЙ НАКОНЕЧНИК ОСВЕТИТЕЛЬНОГО ЗОНДА
THERMALLY STABLE TIP OF LIGHTING PROBE

ОПИСАНИЕ
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА ОТНОСЯЩИЕСЯ ЗАЯВКИ
По настоящей заявке испрашивается приоритет согласно «35 U.S.C. § 119» по предварительной заявке на патент U.S. Provisional Patent Application №60/886,140”, поданной 23 января 2007, полное описание которой входит в настоящее изобретение в качестве ссылки. Эта заявка относится и включает в себя для ссылки во всей своей полноте находящиеся совместно на рассмотрении заявки на патент “U.S. Patent Application: Serial №11/354,615”, поданная 15 февраля 2006, «Высокоэффективный эндо-осветительный зонд», по которой испрашивается приоритет по предварительной заявке “U.S. Provisional Application №60/653,265”, поданной 15 февраля 2005; и заявки на патент “U.S.Patent Application Serial № 11/612,234”, поданной 18 декабря 2006, «Осветительный инфузионный катетер», по которой испрашивается приоритет по предварительной заявке “U.S. Provisional Application №60/751,175”, поданной 16 декабря 2005; и заявки на патент “U.S. Patent Application Serial №10/697,350”, поданной 30 октября 2003, озаглавленной «Хирургический широкоугольный осветительный прибор», каждая из которых полностью включена в настоящее изобретение.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится по существу к осветительным зондам. Более конкретно настоящее изобретение относится к осветительным зондам с дистальными волоконными наконечниками. Еще более конкретно варианты осуществления настоящего изобретения относятся к термически устойчивым осветительным наконечникам для зондов.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Оптические волокна имеют многочисленные варианты использования для освещения. Например, они могут использоваться как световоды для медицинского или другого применения, где яркий свет необходим для освещения зоны или цели хирургической операции. Обычно световые зонды выполняются из пластмассовых оптических волокон из-за их многочисленных желательных свойств. Например, пластмассовые оптические волокна могут быть очень гибкими, легко образуют форму, имеют относительно высокую числовую апертуру («NА») и обычно менее дорогие, чем стеклянные волокна. Коммерчески доступные пластмассовые оптические волокна остаются гибкими даже при 20 стандартных диаметрах, легко образуют проксимальные конусы и имеют NА в 0,63. Кроме того, оптические линии, соединители и установки, связанные с пластмассовыми оптическими волокнами, относительно недороги по сравнению со стеклянными оптическими волокнами. Стеклянные оптические волокна остаются жесткими при 20 стандартных диаметрах, сложными для образования конусности проксимального конца и относительно более дороги для установки и сохранения.
Один недостаток в изготовлении световых зондов из пластиковых оптических волокон заключается в том, что они уязвимы к деформированию дистальных наконечников, если они касаются любого абсорбирующего материала, такого как кровь или человеческая ткань. В качестве примера на Фиг.1 показан дистальный конец простого эндоосветительного зонда 100, состоящего из пластмассового оптического волокна 101 и стального катетера 103. Пластмассовое оптическое волокно 101 является цилиндрическим диэлектрическим волноводом, состоящим из сердцевины, окруженной оболочкой известным способом. Пластмассовое оптическое волокно 101 передает свет вдоль своей оси с помощью эффекта полного внутреннего отражения - оптического явления, известного специалистам в данной области техники. Сердцевина пластмассового оптического волокна 101 оптически высоко прозрачна и может передавать очень большую величину светового потока белого света 105 без повреждения пластмассового оптического волокна 101. Это возможно потому, что оптическая плотность оптического волокна очень низкая. Поэтому большое количество света может проходить через пластмассовое волокно без нагревания его до точки размягчения или деформации.
Однако если какой-нибудь абсорбирующий материал, такой как капля крови или мазок человеческой ткани, касается конца зонда 100, может быстро произойти следующий неконтролируемый процесс:
Абсорбирующая ткань поглощает часть видимого света и нагревается до очень высокой температуры (например, около 130°С или более);
Находясь в физическом контакте с оптическим волокном, горячая ткань заставляет нагреваться кончик волокна;
Температура кончика волокна превышает точки размягчения волокна;
Встроенные линейные компрессионные силы, сохраняемые в твердом волокне, освобождаются, заставляя отступать кончик волокна и увеличивать диаметр оптического волокна;
Поскольку кончик отступает внутрь катетера, свет, выходящий из волокна, теперь освещает дистальный конец катетера, вызывая его нагревание; и
Очень быстро деформация кончика волокна делает зонд неэффективным.
Из-за последовательности реакций, когда световая энергия поступает к закрытому волоконному концу, температура кончика может очень быстро повышаться, вызывая деформирование кончика и, в ряде случаев, вызывая быстрое «разрастание» кончика. Волоконный зонд, который теперь не работает, является нежелательным, но не обязательно представляет собой опасность для жизни. Однако если световой зонд был введен в место хирургической операции через маленький надрез, разрастание волоконного кончика может означать, что надрез будет необходимо увеличивать для прохождения деформированного кончика волокна. В настоящее время хирург получает инструкцию ограничивать выход света из источника освещения.
Для примера приведем «шандельерный» зонд, успешно применяющийся для освещения большой площади зоны хирургической операции. В офтальмологической хирургии, особенно в витрео-ретинальной хирургии, желательно видеть как можно большую часть сетчатки. Таким образом, шандельерный зонд иногда вводится через маленький надрез в склере. Если пластмассовое оптическое волокно в «шандельерном» зонде деформировалось бы в округленный шар утолщенного диаметра, что оно может сделать, если поглощающие загрязняющие вещества касаются кончика, увеличенный кончик будет гораздо труднее вытянуть обратно через отверстие надреза. В результате извлечение зонда может потребовать увеличения надреза хирургом, чтобы предохранить разрез от разрывания. Хотя это не представляет опасности для жизни пациента, это неудобно для хирурга и прерывает нормальный ход хирургической операции.
Поэтому необходимо новое решение, которое использует преимущества пластмассового оптического волокна без проблемы деформации дистальных кончиков. Варианты осуществления настоящего изобретения могут ответить на это и другие требования.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют новое решение проблемы деформирования дистальных наконечников осветительных зондов. В особенности варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют осветительные зонды, имеющие пластмассовые оптические волокна с термически устойчивыми дистальными наконечниками.
В вариантах осуществления настоящего изобретения дистальный конец пластмассового оптического волокна соединен с жаростойкой дистальной частью, которая имеет короткую длину, выполнена из жаростойкого материала и имеет подходящую форму для направления света в требуемое место применения. В ряде вариантов осуществления жаростойкая дистальная часть может быть выполнена с помощью литья, механической обработки или формования. В ряде вариантов изобретения жаростойкая дистальная часть содержит одну или более секций, выполненных из жаростойкого материла или материалов, способных передавать свет, таких как жаростойкие пластмассовые наконечники, стеклянные оптические волокна или их комбинация. Возможны другие подходящие жаростойкие материалы. В ряде вариантов осуществления изобретения жаростойкие дистальные части содержат дистальное стеклянное волокно. В ряде вариантов осуществления изобретения, если необходимо, дистальное стеклянное волокно может иметь отсеченный дистальный конец.
В вариантах осуществления настоящего изобретения дистальный конец пластмассового оптического волокна соединяется с жаростойкой дистальной частью с использованием оптического клея. Могут быть включены дополнительные элементы для усиления оптического соединения и/или служить дополнительной цели(-ям). В качестве примера дистальный конец пластмассового оптического волокна может быть присоединен к жаростойкой дистальной части внутри стального катетера, рукава, оптического соединителя или тому подобного. В качестве другого примера дистальный конец пластмассового оптического волокна может быть присоединен к жаростойкой дистальной части внутри и к пластиковой втулке, выполненной из одной или нескольких частей. В зависимости от конфигурации такой элемент, как пластиковая втулка, может служить как для удерживания осветительного зонда в фиксированном положении, так и для протекания жидкости, или для обеих целей. Возможны также другие функции. В ряде вариантов осуществления изобретения осветительный зонд может включать в себя оптический элемент на жаростойком дистальном конце, такой как имеющий специальную форму сапфировый шарик, который может работать как широкоугольные линзы.
В ряде случаев может быть необходимым покрывать жаростойкую дистальную часть отражающим покрытием, для обеспечения того, что световые лучи, удерживаемые внутри части, не исчезнут, когда сторона части будет находиться в контакте с чем-нибудь еще, кроме воздуха (например, клеем, катетером, склерой и так далее). Подходящие покрытия могут включать в себя серебряные, алюминиевые, дихроичные покрытия с высокой отражательной способностью и так далее.
Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают многие преимущества по сравнению с предыдущим уровнем техники. Например, в отличие от обычного дистального волоконного наконечника, термически устойчивый наконечник зонда не деформируется, когда некоторые абсорбирущие загрязняющие вещества касаются наконечника, позволяя таким образом пользователям использовать преимущества и выгоды пластмассовых оптических волокон, не беспокоясь о проблемах и неудобствах, вызываемых деформацией дистальных наконечников.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Более полное понимание настоящего изобретения и его преимущества могут быть получены с помощью ссылки на следующее описание, выполненное в соответствии с сопроводительными чертежами, на которых одинаковые числа обозначают одинаковые элементы и на которых:
Фиг.1 - схематическое представление простого эндоосветительного зонда, состоящего из стального катетера и пласмассового оптического волокна с обычным дистальным волоконным наконечником, который подвержен деформации, когда абсорбирующий материал касается конца зонда.
Фиг.2 - схематическое представление термически устойчивого эндоосветительного зонда согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.3 - схематическое представление термически устойчивого «шандельерного» зонда согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4 - схематическое представление термически устойчивого широкоугольного сапфирового зонда согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.5 - схематическое представление термически устойчивого осветительного инфузионного катетера согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.6 - схематическое представление проксимально расширенного и дистально конусного стеклянного оптического волокна, подходящего для выполнения ряда вариантов осуществления изобретения, например термически устойчивые осветительные инфузионные катетеры;
Фиг.7 - схематическое представление стеклянного оптического волокна, имеющего защитный рукав, закрывающий проксимально расширенную часть стеклянного оптического волокна;
Фиг.8 - схематическое представление пластмассового оптического волокна, объединяющего стеклянное оптическое волокно, имеющее защитный рукав, закрывающий проксимально расширенную часть стеклянного оптического волокна внутри оптического соединителя, образующего осветительный зонд с термически устойчивым наконечником согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения; и
Фиг.9 - схематическое представление всенаправлено отражающего катетера, подходящего для осуществления термически устойчивого осветительного зонда согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Предпочтительные варианты осуществления изобретения показаны на чертежах, причем одинаковые номера ссылочных позиций используются для упоминания одинаковых и соответствующих элементов на различных чертежах.
Различные варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают осветительные зонды, имеющие пластмассовые оптические волокна с термически устойчивыми периферическими наконечниками. Варианты осуществления изобретения могут быть применены для пласмассовых оптических волокон всех стандартных размеров диаметров (то есть 20, 23, 25 и так далее). Современная тенденция заключается в использовании 25 размера и, в особенности, 23 размера - указания по применению более маленького диаметра, который позволяет иметь меньшие раны в склере. Термически устойчивый осветительный зонд может быть частью хирургической системы (например, офтальмологического осветительного прибора), используемого во многих медицинских процедурах, таких как витрео-ретинального/заднего сегмента хирургии. Взятый для примера офтальмологический осветительный прибор может содержать наконечник для подачи пучка относительно некогерентного света от источника света (например, ксеноновый источник света, галогеновый источник света или тому подобное) через оптическое волокно, проведенного по кабелю к хирургическому месту. Варианты осуществления термически устойчивых осветительных зондов, раскрываемых в настоящем изобретении, могут быть выполнены для использования с любыми наконечниками, такими как наконечники «Alcon-Grieshaber Revolution-DSP», продаваемые компанией «Alcon Laboratories, Inc.,», Форт Уорт, Техас. Периферический конец наконечника присоединен к стержню (катетеру) или тому подобному, сконструированному таким образом, чтобы размещать осветительный зонд, раскрываемый в настоящем изобретении. В одном из вариантов осуществления изобретения термически устойчивый осветительный зонд является одноразовым хирургическим инструментом. Предполагается и будет понятно для специалистов данной области техники, что объем настоящего изобретения не ограничивается офтальмологией, а может быть применен по существу к другим областям хирургии, в которых может требоваться более сильное освещение с большими размерами стандартных диаметров.
Фиг.2 представляет собой схематическое изображение термически устойчивого эндо-осветительного зонда 200 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. В отличие от зонда 100 из Фиг.1, стержень 208 (например, стальной катетер 25 стандартного размера диаметра) размещает в себе два разных типа оптических волокон: пластмассовое оптическое волокно 202 и стеклянное оптическое волокно 206, соединенные вместе оптическим клеем 204. Оптический клей может быть любым оптическим клеем с показателем преломления, известным специалистам данной области техники (например, оптический клей «Dymax 142-M», который быстро отверждается под воздействием ультрафиолетового или видимого света низкой волны). Таким же образом стержень 208 может быть выполнен из нержавеющей стали или подходящего биосовместимого полимера (например, полиэфирэфиркетон, полиамид и так далее), как будет понятно специалистам данной области техники. В рамках настоящего описания стержень 208 вмещает в себя то, что упоминается как периферическое оптическое волокно, входной конец которого оптически соединен с проксимальным оптическим волокном, расположенным внутри оптического кабеля, соединяющего наконечник и источник света. Проксимальное оптическое волокно оптически соединено с источником света. Для лучшей работы светового потока термически устойчивое волокно должно иметь проксимальный диаметр и NА равные или больше дистального диаметра и NА пластикового волокна. Для исключения угловых неравномерностей в испускаемом луче проксимальный диаметр термически устойчивого волокна должен совпадать с дистальным диаметром пластмассового волокна как можно ближе, и два волокна должны быть очень хорошо выравнены пространственно.
В одном из вариантов осуществления изобретения пластмассовое оптическое волокно 202 и стеклянное оптическое волокно 206 оптически соединены вместе с помощью оптического клея 204 для образования дистального оптического волокна. Стержень 208 может быть прикреплен к дистальному оптическому волокну любым способом, известным специалистам данной области техники. Стеклянное оптическое волокно 206 обеспечивает жаростойкую часть осветительного зонда 200, которая не будет деформироваться при испускании света во время хирургической операции. Пластмассовое оптическое волокно 202 обеспечивает гибкий оптический канал для получения света от источника света (например, через проксимальное оптическое волокно и/или другие оптические соединения).
Фиг.3 представляет собой схематичное изображение термически устойчивого «шандельерного» зонда 300 согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. В настоящем примере пластмассовое оптическое волокно 302 поступает и присоединяется к литому или механически обработанному высокотемпературному пластмассовому наконечнику 306 в пластмассовой втулке 310. Втулка 310 может быть сконструирована для удерживания зонда 300 на склере таким образом, чтобы он не двигался во время хирургической операции. Втулка 310 может обеспечивать механическое соединение или иной способ удерживания клея между пластмассовым оптическим волокном 302 и жаростойким пластмассовым наконечником 306. Более конкретно, оптический клей 304 вытекает из зазора между пластмассовым оптическим волокном 302 и жаростойким пластмассовым наконечником 306 в зазор между ними и пластмассовой втулкой 310 так, что существует адгезия между пластмассовым оптическим волокном 302, втулкой 310 и жаростойким пластмассовым наконечником 306.
Как показано на Фиг.3, жаростойкий пластмассовый наконечник 306 имеет проксимальный конец, примыкающий к пластмассовому оптическому волокну 302, и коническую секцию, испускающую свет на своем дистальном конце. Коническая секция может быть изготовлена с помощью механической обработки, алмазной обработки, литья или литьевого формования. Жаростойкий пластмассовый наконечник 306 представляет собой отсеченный жаростойкий пластмассовый стержень, у которого нет слоя плакировки для предотвращения выхода света. Поэтому его NА зависит от показателя преломления конусной секции и показателя преломления окружающей среды. Например, если конусная секция открыта для воздушной среды, NА конусной секции по существу будет равна 1. Этот показатель NА намного больше, чем NА пучка света, проходящего через коническую секцию, поэтому передача света через коническую секцию может быть равна 100%. Если вероятно, что коническая секция будет подвергаться воздействию жидкости (например, солевому раствору из глаза), получающаяся в результате NА уменьшится, но в ряде случаев все еще останется достаточно высокой. Например, если материал жаростойкого пластмассового наконечника 306 имеет показатель преломления 1,53 и наконечник погружается в солевой раствор, который имеет показатель преломления примерно 1,36, получающаяся в результате NА будет 0,70. Однако если жаростойкий пластмассовый наконечник 306 касается либо жидкости с высоким показателем преломления, такой как масло, либо оптического клея, который обычно имеет показатель преломления 1,5 или выше, или поглощающего материала, такого как втулка 310 или склера, свет будет выходить из пластмассового наконечника в окружающую среду, и будет потерян. Для предотвращения этого на внешнюю сторону жаростойкого пластмассового наконечника наносится отражающее покрытие 312, для удерживания света внутри жаростойкого пластмассового наконечника 306 (то есть так, чтобы свет не исчезал). Отражающее покрытие 312 может быть отражающим металлическим или диэлектрическим покрытием. В одном варианте осуществления изобретения используется серебряное покрытие. Длина серебряного покрытия может зависеть от конкретной конфигурации светового зонда, а также от вероятности того, что жаростойкий пластмассовый наконечник подвергается воздействию другой окружающей среды, отличающейся от воздуха или жидкости с низким показателем преломления. Хотя серебро отражает 98% света, это не 100% отражение, и поэтому оно не обеспечивает «полного внутреннего отражения». В этом случае желательно минимизировать длину серебряного покрытия. С другой стороны, серебряное покрытие может быть необходимым для защиты жаростойкого пластмассового стержня от воздействия менее желательной среды (например, оптического клея 304, вытекающего из втулки 310, жидкости из места хирургической операции и так далее).
Фиг.4 представляет собой схематическое изображение термического устойчивого сапфирового широкоугольного зонда 400 согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Подобно зонду из Фиг.2 стержень 408 размещает в себе два оптических волокна различного типа: пластмассовое оптическое волокно 402 и стеклянное оптическое волокно 406, соединенные вместе оптическим клеем 404. Оптический клей 404 может быть любым клеем с надлежащим оптическим показателем (например, оптический клей Dynamix 142-М). Стержень 408 также может быть выполнен из нержавеющей стали или подходящего биосовместимого полимера (например, полиэфирэфиркетон, полиамид и так далее). В настоящем примере стержень 408 сконструирован таким образом, чтобы интегрировать сапфировый шарик 414, который работает как широкоугольная линза. Стержень 408 может быть прикреплен к пластмассовому оптическому волокну 402 и оптическому стеклянному волокну 406 любым способом, известным специалистам данной области техники. Как оптическое стеклянное волокно 406, так и сапфировый шарик 414 выполнены из жаростойких материалов, которые не будут деформироваться при излучении света во время хирургической операции.
Фиг.5 представляет собой схематическое представление термически устойчивого осветительного инфузионного катетера 500 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Осветительный инфузионный катетер 500 состоит из жидкостного канала и осветительного зонда для обеспечения потока жидкостей, подачи давления к глазу и освещения, преимущественно исключая необходимость иметь три отдельных зонда, вставляемых в место хирургической операции. В этом примере гибкий пластмассовый шланг 516 имеет канал для потока жидкости и прикрепляется к пластмассовой крышке или втулке 510. Пластмассовое оптическое волокно 502 и жаростойкий пластмассовый стержень 506 соединены вместе внутри втулки 510 оптическим клеем 504. Оптический клей 504 вытекает из зазора между пластмассовым оптическим волокном 502 и жаростойким пластмассовым стержнем 506 в зазор, окружающий узел, для обеспечения приклеивания к втулке 510, чтобы размещать пластмассовое оптическое волокно 502 надлежащим образом вдоль оси катетера. Однако нет необходимости в том, чтобы волокно было центрировано в боковом направлении относительно оси катетера. Его оптическая характеристика не будет изменяться, даже если оно касается внутренней стенки катетера. Пластмассовый корпус 516 и пластмассовое оптическое волокно 502 могут быть расположены в защитном корпусе (не показан).
Втулка 510 в особенности сконструирована таким образом, чтобы в нее вставлялся или иным образом прочно прикреплялся троакарный катетер 508. Троакарный катетер 508 сконструирован так, чтобы он соответствовал выходному концу втулки 510, чтобы позволять потоку жидкости протекать от пластикового корпуса 516 и размещать пластмассовый жаростойкий стержень 506, который может быть, а может не быть коаксиальным с потоком жидкости. Как втулка 310 из Фиг.3, втулка 510 и катетер 510 могут быть выполнены с помощью литья или механически обработаны из пластмассы или другого биосовместимого материала. Катетер 508 может работать для удерживания зонда 500 в фиксированном положении (например, на склере). В одном из вариантов осуществления изобретения катетер 508 состоит из двух частей - цилиндрического стального или полиамидного или полиэфирэфиркетоного катетера, который присоединен или прикреплен к другой втулке, которая обычно отливается под давлением в пластмассе.
Если жаростойкий пластмассовый стержень 506 подвергается воздействию поглощающей среды, такой как склера или среда с высоким показателем преломления, такой как оптический клей или масло, часть, которая подвержена воздействию, покрывается отражающим покрытием 512 для предотвращения исчезновения света. Дистальный конец троакарного катетера 508 может быть отсечен таким образом, чтобы легко проходить через надрез к месту хирургической операции. Дистальный конец жаростойкого пластмассового стержня 506 может быть отлит, механически обработан или сформован (например, лазерное термическое формование) в конус определенной формы. Одной из конусных форм, которая эффективно распределяет свет в широком диапазоне углов при достижении высокоэмиссионной эффективности, является параболоторический концентратор (ПК) - конусная форма. Отражающее покрытие 512 может быть отражающим металлическим покрытием (например, серебро) или диэлектрическим (например, Тeflon), или многослойным диэлектрическим покрытием.
Фиг.6 представляет собой представление проксимально расширяющегося и дистально конусного оптического стеклянного волокна 600, подходящего для осуществления некоторых вариантов осуществления изобретения таких, как термически устойчивые осветительные инфузионные катетеры. В одном из вариантов осуществления изобретения волокно 600 представляет собой волокно «FSU» от фирмы «Polymicro». Оно имеет ряд уникальных свойств, которые делают его подходящим кандидатом для дистальной жаростойкой части термически устойчивого осветительного зонда. Например:
Оно имеет 475 мкм +/-13 мкм «Teflon» покрытие 604 (9,0 мкм +/-3,0 мкм в толщине покрытия) с очень низким показателем преломления (~1,30-1,33), что позволяет волокну 600 достигать очень высокой числовой апертуры (NА) в 0,66. NА является мерой входной угловой апертуры оптоволокна для распространения света.
Его дистальный конец 601 сходит на конус в форме, подобной параболотирическому концентратору (ПК) - конусная форма. Это может быть сделано с помощью лазерного термического формования с использованием контроля точности жаростойкого лазера для формирования дистального конца 601 в заданную форму. При выполнении этого шага покрытие «Teflon», разработанное фирмой DuPont», выжигается в части ('a'+'b') лазерного формования. Не конусная часть 'а' должна быть как можно короче. Как пример объемная конусная зона 'b' может быть 723,8 мкм. До тех пор, пока открытая кварцевая сердцевина 603 (475 мкм +/-10 мкм) не будет касаться ничего, кроме воздуха или солевого раствора. Свет будет оставаться преимущественно в пределах волоконной сердцевины 603. Его полированный плоский проксимальный конец 602 линейно расширяется. Снова это может быть выполнено с помощью лазерного термического формования с использованием контроля точности жаростойкого лазера для расширения волоконного проксимального конца. При выполнении этого шага покрытие Teflon» выжигается в части (w4) лазерного формования. Для примера расширенная часть w5 может быть 3100 мкм 4500 мкм с диаметром (d) 737 мкм +/-10 мкм на проксимальном конце 602. Общая длина волокна 600 (w1) может быть 12 дюймов +/-0,25 дюймов с частью, покрытой в 532 мкм +/-30 мкм кремниевым буфером 605. Не покрытые части (w2 и w3) могут быть 11,0 мм +/-1,0 мм и 9,0 мм +/-1,0 мм соответственно. Важно, чтобы этот открытый (незащищенный) подвергающийся воздействию конец 603 в проксимальной расширяющейся зоне подвергался только воздействию воздуха. Фиг.7 представляет собой схематическое изображение оптического элемента 700, содержащего оптическое стеклянное волокно 600, имеющее защитный рукав 707, окружающий проксимально расширенную часть оптического стеклянного волокна 600 в воздухе 711. Волокно 600 присоединено к защитному рукаву 707, который может быть выполнен из стекла, с помощью клея 704. Защитный стеклянный рукав 707 касается открытого проксимально расширенного стержня 603 волокна 600 только в точках контакта 709 вокруг периферии волокна 600 на его крайнем проксимальном конце. Это минимизирует утечку света из расширенного стержня в окружающую среду.
Фиг.8 представляет собой схематическое изображение волокна для волоконного узла 802, содержащего пластмассовое оптическое волокно 600 внутри оптического соединителя 820. Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения высокопроизводительный термически устойчивый осветительный зонд может быть легко собран с помощью присоединения проксимального конца оптического стекловолокна 600 к дистальному концу пластмассового оптического волокна 802 с использованием оптического клея 804 и соединителя 820, который специально разработан для размещения оптического элемента 700, имеющего защитный рукав, охватывающий проксимально расширенную часть стеклянного оптического волокна 600.
Фиг.9 представляет собой схематическое изображение всенаправленного отражательного катетера, подходящего для выполнения термически устойчивого осветительного зонда согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. В этом примере высокоэффективный волоконный зонд 900 присоединен к соединителю 930 «ASMI» и содержит пластмассовое оптическое волокно 910, оптически соединенное с пустотелым всенаправленным отражательным катетером. Катетер имеет пустой воздушный сердечник, окруженный «плакировкой», то есть цилиндрическим покрытием со специальными свойствами.
Обычные покрытия состоят из (1) диэлектрических покрывающих наборов, которые имеют большую отражательную способность и низкую поглощающую способность, но большую длину волны и угловую селективность, и (2) металлических покрытий, которые являются всенаправленными отражателями с потерями поглощающей способности и коэффициентом отражения меньше чем 100%. Специальные покрытия, описанные в настоящем изобретении, подобны диэлектрическим покрытиям, но состоят из диэлектрических материалов, чьи показатели преломления так отличаются, что получающееся в результате покрытие объединяет лучшее из диэлектрических наборов и металлических покрытий - всенаправленную ультравысокую отражательную способность в широком спектральном и угловом диапазонах. По существу в покрытии создается одноразмерная запрещающая зона, которая предотвращает вход фотонов в структуру покрытия. Поскольку они не могут войти в структуру покрытия, они не могут передавать или поглощать и поэтому не имеют иного выбора, кроме как отражать.
Описанная технология подтверждена и для применения для инфракрасных волн и, если адаптирована для работы в видимом диапазоне волн, может потенциально приводить к 100% отражательной способности внутри полого катетера. Таким образом, конусное полое центральное волокно 920 и прямое полое центральное волокно 925 могут потенциально иметь NА волокна в 1,0 (то есть высокий коэффициент пропускания для неосевых лучей равен 90 градусам) через видимый спектр по сравнению с самым высоким NА в 0,63 доступного в настоящее время коммерческого волокна (волокно «Toray»).
На практике могут возникать потери на затухание, возможно до 0,65 дБ/м. Для волокна с длиной волны 100 дюймов (2,54 метра) это означает, что передается только 68% света. Однако 68% луча с 1,0 NА обеспечивает существенно больше света, чем 95% луча с 0,63 NА. Кроме того, специальное волокно будет волокном только с короткой длиной волны в несколько дюймов, используемым на крайнем дистальном конце так, что конечные потери на затухание будут малы.
Если такое специальное волокно может быть сведено на конус, тогда может быть получена такая высокопроизводительная конструкция, какая показана на Фиг.9. Более конкретно, «Toray» волокно 910 с 0,63 NА будет эффективно передавать свет от волоконного осветительного прибора (например, ксенонового осветительного прибора «Accurus» фирмы «Alcon») к дистальному концу. В этой точке конусное полое волокно 920 будет вызывать сужение диаметра луча, заставляя увеличиваться угловую ширину луча (то есть NА луча). Для волокна с NА равным 1 луч после конусной секции будет эффективно проходить через прямую секцию 925 узкого диаметра волокна 900. Отметим, что заполнение полого центрального волокна веществом «BSS» или маслом будет влиять на его свойства распространения светового потока. Если это специальное волокно нельзя свести на конус, тогда будет необходимо сведенное на конус стекло или пластмассовый стержень (возможно с серебряным покрытием на боковой поверхности для удерживания света внутри конуса) для оптического соединения света от пластикового проксимального конца с полым дистальным катетером.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления, должно быть понятно, что варианты осуществления являются иллюстративными и что объем изобретения не ограничивается этими вариантами осуществления. Возможно много вариантов, модификаций, дополнений и улучшений к вариантам осуществления, описанным выше. Предполагается, что эти варианты, модификации и совершенствования попадают в объем изобретения, как детализируется в последующей формуле изобретения.