ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИЕ ЭНДОИЛЛЮМИНАТОРЫ С НАПРАВЛЕННЫМ СВЕТОМ
OPHTHALMIC ENDOILLUMMATORS WITH DIRECTED LIGHT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее раскрытие, в общем, относится к хирургическим инструментам и, более конкретно, к офтальмологическим эндоиллюминаторам с направленным светом.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Эндоиллюминаторы, как правило, имеют канюлю, заполненную одним или несколькими оптическими волокнами, которые испускают свет. Некоторые эндоиллюминаторы могут направлять свет определенным образом. Например, оптические волокна могут быть профилированы для того, чтобы направлять свет в определенном направлении. В качестве другого примера оптическим волокнам может быть придана форма для того, чтобы направлять свет в диапазоне углов. Данные эндоиллюминаторы, однако, могут быть неспособны направлять свет подходящим образом в некоторых ситуациях.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее описание описывает различные варианты осуществления систем, которые можно применять для того, чтобы направлять свет. Например, некоторые варианты осуществления могут включать в себя канюлю, промежуточный материал и оптическое волокно. Канюля имеет по существу цилиндрическую форму, которая определяет внутреннее пространство и имеет ось цилиндра. Промежуточный материал расположен во внутреннем пространстве. Оптическое волокно расположено в промежуточном материале и имеет оптическую ось волокна и дистальный конец, сконфигурированный так, чтобы испускать свет. Испускаемый свет имеет картину распределения освещения с осью освещения, которая не параллельна оси цилиндра.
В качестве другого примера некоторые варианты осуществления могут включать в себя канюлю и оптическое волокно. Канюля имеет по существу цилиндрическую форму с осью цилиндра и имеет внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, определяющую внутреннее пространство. Оптическое волокно соединено с канюлей и имеет оптическую ось волокна и имеющий форму дистальный конец, сконфигурированный так, чтобы испускать свет. Испускаемый свет имеет картину распределения освещения с осью освещения, которая не параллельна оси цилиндра.
В качестве еще одного примера некоторые варианты осуществления могут включать в себя канюлю, промежуточный материал и оптическое волокно. Канюля имеет по существу цилиндрическую форму, определяющую внутреннее пространство, и цилиндрическая форма имеет ось цилиндра. Промежуточный материал расположен во внутреннем пространстве и определяет проход для волокна. Оптическое волокно расположено в проходе для волокна и имеет оптическую ось волокна и дистальный конец, сконфигурированный так, чтобы испускать свет с картиной распределения освещения, имеющей ось освещения. По меньшей мере часть оптической оси волокна, ближайшая к дистальному концу, не параллельна оси цилиндра, и ось освещения не параллельна оси цилиндра.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Типичные варианты осуществления настоящего раскрытия описаны в качестве примера более подробно со ссылкой на фигуры, на которых:
фиг.1 иллюстрирует пример эндоиллюминатора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления;
фиг.2 иллюстрирует другой пример эндоиллюминатора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления;
фиг.3 иллюстрирует пример эндоиллюминатора с приводом в соответствии с некоторыми вариантами осуществления;
фиг.4 иллюстрирует пример эндоиллюминатора с втягиваемой канюлей в соответствии с некоторыми вариантами осуществления; и
фиг.5A и 5B иллюстрируют примеры эндоиллюминаторов с оптическим волокном, соединенным с канюлей, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Некоторые варианты осуществления могут быть направлены на эндоиллюминационный зонд, который имеет оптическое волокно (такое как оптическое волокно малого диаметра), которое испускает свет. Волокно может быть сконфигурировано так, чтобы направлять картину распределения освещения испускаемого света определенным образом. Например, волокно может быть согнуто или иметь дистальный конец несимметричной формы для того, чтобы направлять свет под углом к оси цилиндра зонда. В качестве другого примера дистальному концу может быть придана форма для увеличения угла расхождения света за пределы, получаемого от дистального конца с плоским концом, перпендикулярным к оси волокна.
Далее типичные варианты осуществления раскрытых приспособлений, систем и способов показаны подробно со ссылкой на описание и чертежи. Не предполагается, что описание и чертежи являются исчерпывающими или как-либо иначе лимитируют или ограничивают формулу изобретения конкретными вариантами осуществления, показанными на чертежах и раскрытыми в описании. Хотя чертежи представляют возможные варианты осуществления, чертежи необязательно делать в масштабе, и некоторые особенности могут быть увеличены, удалены или частично изображены в разрезе для лучшей иллюстрации вариантов осуществления.
Фиг.1 иллюстрирует пример эндоиллюминатора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. В определенных вариантах осуществления система 10 может быть вставлена в человеческий (или другой живой или ранее бывший живым) организм для медицинских целей, как, например, для офтальмологической хирургии. Например, система 10 может представлять собой хирургический инструмент с эндоиллюминатором для излучения света во внутреннюю часть глазного яблока. В проиллюстрированном примере система 10 включает в себя канюлю 20, промежуточный материал 24 и оптическое волокно 26.
Канюля 20 может иметь любую подходящую форму и размер. В определенных вариантах осуществления канюля 20 имеет по существу цилиндрическую форму, которая определяет внутреннее пространство 30. Цилиндрическая форма имеет ось 32 цилиндра и любую подходящую высоту и диаметр, как, например, высоту в диапазоне от 25 до 50 миллиметров (мм) и диаметр в диапазоне от 1 мм или менее. Канюля 20 может содержать любой подходящий материал, например металл, такой как нержавеющая сталь. В определенных вариантах осуществления канюля 20 может иметь острые края, которые могут делать разрезы в материале, таком как ткань организма.
В определенных вариантах осуществления промежуточный материал 24 расположен во внутреннем пространстве 30. Промежуточный материал 24 может представлять собой любой подходящий материал, который может обеспечивать структурную поддержку оптического волокна 26. Примеры промежуточного материала 24 включают материал с модулем Юнга, который больше, чем у нержавеющей стали, как, например, вольфрам, молибден, карбид вольфрама, вольфрам-рений.
Промежуточный материал 24 определяет проход 36 для волокна, в котором расположено оптическое волокно 26. Проходу 36 для волокна может быть придана форма для того, чтобы позволять оптическому волокну 26 направлять свет в определенном направлении, когда оптическое волокно 26 выступает из прохода 36 для волокна. В проиллюстрированном примере проход 36 для волокна искривлен, так что оптическое волокно 26 направляет свет под углом θ от оси 32, когда оптическое волокно 26 выступает из прохода 36 для волокна. Угол θ может иметь любое подходящее значение, такое как значение в любом из следующих диапазонов: менее чем 30, от 30 до 60, от 60 до 90 или от 90 до 120 градусов.
В определенных вариантах осуществления канюле 20 и/или промежуточному материалу 24 может быть придана форма для того, чтобы устранять испускаемый свет. Например, в канюле 20 и/или промежуточном материале 24 может быть создан рельеф 34 для того, чтобы позволять канюле 20 и/или промежуточному материалу 24 устранять виньетирование или блокирование испускаемого света 38.
В определенных вариантах осуществления оптическое волокно 26 расположено в промежуточном материале 24. Оптическое волокно 26 представляет собой волокно, содержащее прозрачный материал (например, стекло или пластмассу), которое выполняет роль волновода для передачи света от проксимального конца (не показан) к дистальному концу 40. Свет может происходить от лазерного источника. Оптическое волокно 26 имеет прозрачную сердцевину волокна, окруженную материалом оболочки. Сердцевина имеет оптическую ось 42, которая определяет траекторию, вдоль которой распространяется свет, которая, как правило, проходит вдоль центра сердцевины волокна. Оптическое волокно 26 может иметь любой подходящий диаметр сердцевины, например, менее чем 100 микрометров (мкм), как, например, от 50 до 60 мкм.
Свет, испускаемый оптическим волокном 26, имеет распределение 46 освещения с осью 48 освещения, которая проходит по центру распределения 46 освещения. В определенных вариантах осуществления оптическому волокну 26 придана форма с помощью прохода 36 для волокна для того, чтобы получать распределение 46 освещения с осью 48 освещения, которая не параллельна оси 32 цилиндра. Например, по меньшей мере часть оси 42 оптического волокна в окрестности дистального конца 40 не параллельна оси 32 цилиндра, так что испускаемый свет имеет ось 48 освещения, которая не параллельна оси 32 цилиндра. «Окрестность дистального конца 40» может включать в себя участок поблизости от дистального конца 40, такой как в пределах менее чем 10, 5 или 2 сантиметров (см) от дистального конца 40.
В определенных вариантах осуществления дистальному концу 40 может быть придана форма для того, чтобы направлять испускаемый свет определенным образом. Дистальному концу 40 может быть придана форма для того, чтобы распространять свет на углы, большие, чем числовая апертура оптического волокна 26, например на углы вплоть до и более 90 или 120 градусов. Например, дистальный конец 40 может иметь форму сложного параболического концентратора (CPC) или сужающуюся форму. Сужающаяся форма может представлять собой усеченную или коническую форму. Дистальному концу 40 может быть придана форма для того, чтобы направлять свет в определенном направлении. В проиллюстрированном примере дистальный конец 40 является симметричным для сохранения оптической оси 42 оптического волокна 26. В других примерах дистальный конец 40 может быть несимметричным для изменения оптической оси 42 оптического волокна 26.
Имеющий форму конец может использовать внутреннее отражение для того, чтобы пространственно концентрировать свет в волокне 26 вплоть до конца для того, чтобы получать более высокое угловое расхождение, когда свет выходит из конца. Герметизирующий материал 50, окружающий конец, может выполнять роль материала оболочки для направления света к концу. (Герметизирующий материал 50 может быть расположен снаружи от дистального конца 40 и окрестности дистального конца 40). Герметизирующий материал 50 может представлять собой любой подходящий материал, такой как адгезив, с любым подходящим показателем преломления, таким как низкий показатель преломления, равный менее чем 2,0, например, приблизительно от 1,3 до 1,4. Примеры герметизирующего материала 50 включают продукты, доступные от NORLAND, MASTER BOND, DYMAX и MYPOLYMER.
Фиг.2 иллюстрирует другой пример эндоиллюминатора в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. В проиллюстрированном примере проход 36 для волокна параллелен оси 32 цилиндра, но ось 48 освещения не параллельна оси 32. В определенных вариантах осуществления оптическое волокно 26 имеет имеющий форму дистальный конец 50 с несимметричным сужением, которое изменяет оптическую ось 42 оптического волокна 26. В проиллюстрированном примере имеющий форму дистальный конец 50 сгибает оптическую ось 42 по отношению к оси 32 до углового отклонения, равного углу θ.
В определенных вариантах осуществления канюле 20 и/или промежуточному материалу 24 может быть придана форма для того, чтобы устранять испускаемый свет. Например, в промежуточном материале 24 может быть выточен рельеф 34 для того, чтобы позволять промежуточному материалу 24 устранять виньетирование или блокирование испускаемого света 38.
1
2
Фиг.3 иллюстрирует пример эндоиллюминатора с приводом 70 в соответствии с определенными вариантами осуществления. В определенных вариантах осуществления система 10 может включать в себя привод 70, расположенный во внутреннем пространстве 30. Привод 70 может сдвигать оптическое волокно 26 из первого положения 74 во второе положение 76 для того, чтобы изменять угол между осью 48 освещения и осью 32 цилиндра с первого значения θ на второе значение θ. Привод 70 может содержать любой подходящий механизм. В определенных вариантах осуществления привод 70 может включать в себя стержень или проволоку, которые можно перемещать с помощью подвижных механизмов в ответ на, например, пользовательский ввод. Подвижные механизмы могут включать любые подходящие устройства, которые могут перемещать объект, такие как механические и/или электрические устройства, например пружины, зубчатые передачи, электрические двигатели, пьезоэлектрические устройства и движимый вручную рычаг на ручном блоке устройства.
Можно использовать любой подходящий подход для того, чтобы возвращать оптическое волокно 26 в первое положение 74. В определенных вариантах осуществления механизм 72 возврата может возвращать оптическое волокно 26 в первое положение 74. Механизм 72 возврата может включать в себя подвижные механизмы, такие как пружина, которые могут перемещать оптическое волокно 26. В других вариантах осуществления оптическому волокну 26 может быть придана форма для того, чтобы возвращаться в первое положение 74. Например, оптическое волокно 26 может сдвигаться во второе положение 76, когда привод 70 прикладывает силу к оптическому волокну 26, но затем может возвращаться в первое положение 74, когда сила отсутствует. В определенных примерах оптическое волокно 26 может быть отверждено нагреванием в искривленной конфигурации, которая возвращается в первое положение 74.
В других вариантах осуществления оптическое волокно 26 может быть механически соединено посредством соединения 79 с приводом 70 для того, чтобы позволять приводу 70 возвращать в первое положение 74. Например, соединение 79 может сдвигать оптическое волокно 26 во второе положение 76, когда привод 70 перемещается во второе положение, но может возвращать оптическое волокно 26 в первое положение 74, когда привод 70 возвращается в первое положение 74. Соединение 79 может использовать любой подходящий подход к соединению объектов, например, адгезионный материал, соединительные элементы (такие как бороздки для крючков), образованные на одном или нескольких объектах, или соединяющий элемент, который соединяет объекты.
В определенных вариантах осуществления внутреннему материалу 24 может быть придана форма для того, чтобы образовывать проход 81 для привода, который делает возможным движение привода 70. В определенных вариантах осуществления проходу 36 для волокна может быть придана форма для того, чтобы предоставлять возможность для движения оптического волокна 26. Например, проход 36 для волокна имеет отверстие большего размера, которое позволяет оптическому волокну 26 сдвигаться из первого положения 74 во второе положение 76 назад и в первое положение 74.
В определенных вариантах осуществления дистальный конец 60 канюли 20 может быть сконфигурирован так, чтобы осуществлять разрезы. Например, дистальный конец 60 может иметь острые края, которые могут прорезать кожу и другую ткань организма.
Фиг.4 иллюстрирует пример эндоиллюминатора с втягиваемой канюлей 20 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. В определенных вариантах осуществления канюля 20 может втягиваться, так что дистальный конец 40 оптического волокна 26 выступает больше, чем дистальный конец 60 канюли 20. В проиллюстрированном примере канюля 20 может представлять собой разрезающую канюлю 20 и может втягиваться, чтобы позволить выступать тупому промежуточному материалу 24. Освещение под углом может быть обеспечено любым подходящим способом. Например, освещение может быть обеспечено посредством привода 70, как описано со ссылкой на фиг.3.
Фиг.5A и 5B иллюстрируют примеры эндоиллюминаторов с оптическим волокном 26, соединенным с канюлей 20 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Оптическое волокно 26 может быть соединено с канюлей 20 любым подходящим способом, таким как с помощью адгезива. Примеры адгезивов включают цианакрилаты и эпоксидные смолы. В проиллюстрированном примере канюля 20 имеет внешнюю поверхность 80 и внутреннюю поверхность 82, которая определяет внутреннее пространство 30.
Фиг.5A иллюстрирует пример эндоиллюминатора с внутренней поверхностью 82, которая образует внутренний канал 86. Внутренний канал 86 может иметь ширину и глубину, которые приблизительно равны диаметру оптического волокна 26. Оптическое волокно может быть расположено, по меньшей мере частично, или даже большей частью, или полностью во внутреннем канале 86. Адгезионный и/или герметизирующий (адгезив/герметик) материал 88 может прикреплять оптическое волокно 26 к внутреннему каналу 86. Материал 88 может иметь любой подходящий оптический показатель, такой как менее чем 2,0, например, от 1,3 до 1,4. Примеры материала 88 могут быть аналогичны примерам герметизирующего материала 50. Кроме того, в данных вариантах осуществления адгезив может быть дополнен посредством применения сверхтонкой (например, толщиной меньше, чем 10 микрометров (мкм)) полимерной термоусадочной трубки, тонкого куска клейкой ленты или покрытия осаждением из паров для усиления прикрепления волокна к канюле.
Фиг.5B иллюстрирует пример эндоиллюминатора с внешней поверхностью 80, которая образует внешний канал 90. Внешний канал 90 может иметь ширину и глубину, которые приблизительно равны диаметру оптического волокна 26. Оптическое волокно может быть расположено, по меньшей мере частично, или даже большей частью, или полностью во внешнем канале 90. Адгезионный/герметизирующий материал 88 может прикреплять оптическое волокно 26 к внешнему каналу 90.
В определенных вариантах осуществления оптическое волокно 26 может быть расположено снаружи от внешней поверхности 80, причем внешняя поверхность 80 не имеет внешнего канала 90 и может быть по существу плоской, причем оптическое волокно 26 находится в контакте с внешней поверхностью 80. В данных вариантах осуществления оптическое волокно 26 может быть присоединено снаружи от внешней поверхности 80 с помощью адгезионного/герметизирующего материала 88.
Хотя настоящее раскрытие было описано в терминах некоторых вариантов осуществления, модификации (такие как изменения, замены, добавления, исключения и/или другие модификации) вариантов осуществления будут очевидны специалистам в данной области техники. Соответственно, модификации вариантов осуществления могут быть осуществлены без уклонения от объема настоящего изобретения. Например, могут быть осуществлены модификации систем и приспособлений, раскрытых в настоящем описании. Компоненты систем и приспособлений могут быть объединены или разделены, и работа систем и приспособлений может выполняться с помощью большего количества, меньшего количества или других компонентов. В качестве другого примера могут быть осуществлены модификации способов, раскрытых в настоящем описании. Способы могут включать в себя большее количество, меньшее количество или другие этапы, и этапы могут быть осуществлены в любом подходящем порядке.
Возможны другие модификации без отклонения от объема настоящего изобретения. Например, настоящее описание иллюстрирует варианты осуществления в конкретных практических применениях, но специалистам в данной области техники будут очевидны другие применения. Кроме того, в области техники, рассматриваемой в настоящем описании, будет происходить дальнейшее развитие, и раскрытые системы, приспособления и способы будут использоваться совместно с таким дальнейшим развитием.
Объем настоящего изобретения не следует определять, исходя из описания. В соответствии с патентным законодательством описание объясняет и иллюстрирует принципы и режимы работы настоящего изобретения с помощью типичных вариантов осуществления. Описание позволяет другим специалистам в данной области техники применять системы, приспособления и способы в различных вариантах осуществления и с различными модификациями, но оно не должно использоваться для определения объема настоящего изобретения.
Объем настоящего изобретения следует определять, исходя из формулы изобретения и полного объема эквивалентов, на которые формула изобретения предоставляет право. Всем терминам формулы изобретения следует придавать их наиболее широкие разумные толкования и их обычные значения, что понятно специалистам в данной области техники, если в настоящем описании не сделано явного указания на обратное. Например, использование единственного числа следует понимать как перечисление одного или нескольких указанных элементов, если пункт формулы изобретения не содержит явного обратного ограничения. В качестве другого примера «каждый» относится к каждому члену множества или каждому члену подмножества множества, где множество может включать в себя ноль, один или более чем один элемент. Итак, настоящее изобретение пригодно к модификациям, и объем настоящего изобретения следует определять, не исходя из описания, но исходя из пунктов формулы изобретения и полного набора их эквивалентов.