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JP7344207B2 - 熱に強いレーザプローブアセンブリ - Google Patents

熱に強いレーザプローブアセンブリ Download PDF

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JP7344207B2
JP7344207B2 JP2020531766A JP2020531766A JP7344207B2 JP 7344207 B2 JP7344207 B2 JP 7344207B2 JP 2020531766 A JP2020531766 A JP 2020531766A JP 2020531766 A JP2020531766 A JP 2020531766A JP 7344207 B2 JP7344207 B2 JP 7344207B2
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Description

本開示は概してレーザプローブアセンブリに関し、より具体的には、手術（例えば、眼科手術）等で使用されるそのようなシステムに関する。
レーザプローブアセンブリは、多くの異なる手技及び手術中に使用され得る。一例として、レーザプローブアセンブリは、とりわけ、網膜裂傷を封止するために網膜レーザ手術中に使用され得る。レーザ光は通常、レーザ光源から光ファイバケーブルを介して伝送される。光ファイバケーブルは、レーザ光源に接続するレーザコネクタで近位で終端し、外科医によって操作されるプローブアセンブリで遠位で終端する。なお、本明細書では、構成要素の遠位端とは、患者の身体に近い方の端部、言い換えるとレーザ光がレーザプローブから放出される端部を指す。一方、構成要素の近位端とは、患者の身体から離れる方を向く端部、言い換えると、例えば、レーザ光源の近くの端部を指す。
プローブアセンブリは、患者の目に部分的に挿入されるカニューレに結合されたハンドピースを含む。光ファイバケーブルは、レーザ光を患者の網膜に伝送するためにハンドピースとカニューレを通って延びる光ファイバを収容する。特定の場合、レンズを使用して、光ファイバによって伝播されたレーザビームを拡大し、患者の網膜に投影して、パフォーマンスを向上させる。レンズは光ファイバの前に置かれ、カニューレに取り付けられる。
特定の場合、光ファイバケーブルは複数の光ファイバを収容し、レーザプローブアセンブリが複数の光凝固ビームを同時に送達することを可能にする。例えば、特定の場合、光ファイバケーブルは４本の光ファイバ又はマルチコア光ファイバを収容し得る。このような場合、密閉された空間（例えばカニューレ内）での高出力スループットのため、血液又は他の暗色物質がカニューレの先端又はレンズの前にあるか、それらを少なくとも部分的に塞いだりそれらに触れたりすると、カニューレ及びレンズは過度の熱を経験する可能性がある。いくつかの場合、光ファイバによって伝播されたレーザビームは、血液又は暗色物質によって反射して、レンズ、カニューレ、及び／又はレンズとカニューレの間を接合する接着剤に戻るため、過度の熱が発生する。この過熱と熱の暴走により、カニューレとレンズが溶融し、またカニューレからのレンズの離脱が引き起こされる。
本開示は、レーザプローブアセンブリに関し、より詳細には、手術（例えば、眼科手術）等で使用されるそのようなシステムに関する。
特定の実施形態は、カニューレを含むプローブアセンブリを提供し、ここで１つ又は複数の光ファイバが、少なくとも部分的にカニューレを通って延在し、レーザ光源から標的位置にレーザ光を伝送する。プローブアセンブリは、カニューレに収容されたレンズと、カニューレの遠位端に圧入された保護構成要素とをさらに含み、ここでレンズは１つ又は複数の光ファイバと保護構成要素との間に配置される。
また、特定の実施形態は、レーザ光源と、１つ又は複数の光ファイバを介してレーザ光源に接続されたプローブアセンブリとを含む手術システムを提供する。レーザプローブアセンブリは、カニューレに接続されたハンドピースを備え、カニューレは遠位端を含み、ここで１つ又は複数の光ファイバは、ハンドピースを通って、及び少なくとも部分的にカニューレを通って延在し、レーザ光をレーザ光源から標的位置に伝送する。レーザプローブアセンブリはまた、カニューレに収容されたレンズと、カニューレの遠位端に圧入された保護構成要素とを含み、ここでレンズは１つ又は複数の光ファイバと保護構成要素との間に配置される。
以下の記載及び関連する図面は、１つ又は複数の実施形態の特定の例示的な特徴を詳細に記載している。
添付の図は、１つ又は複数の実施形態の特定の態様を示しており、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なされるべきではない。
図１Ａは、ハンドピース及びカニューレを含むプローブアセンブリの例を示す。 図１Ｂは、図１Ａのカニューレの先端の断面図を示す。 図２Ａは、いくつかの実施形態による、カニューレの先端に配置された例示的な保護構成要素の断面図を示す。 図２Ｂは、いくつかの実施形態による、図２Ａの保護構成要素の３次元図を示す。 図２Ｃは、いくつかの実施形態による、図２Ａに示されるカニューレの先端の正面図を示す。 図２Ｄは、いくつかの実施形態による、図２Ａに示されるカニューレの先端の３次元図を示す。 図３Ａ－Ｅは、いくつかの実施形態による、レンズ及び保護構成要素の異なる形状のいくつかの例示的な構成の断面図を示す。 図４Ａは、いくつかの実施形態による、面取りされた端部を備えた保護構成要素の断面図を示す。 図４Ｂは、いくつかの実施形態による、図４Ａの保護構成要素の３次元図を示す。 図４Ｃは、いくつかの実施形態による、面取りされた端部を備えた保護構成要素の断面図を示す。 図４Ｄは、いくつかの実施形態による、図４Ｃの保護構成要素の３次元図を示す。 図４Ｅは、いくつかの実施形態による、カニューレに挿入されている図４Ａの保護構成要素を示す。
理解を容易にするために、可能な場合、図面に共通の同一の要素を示すために同一の参照番号が使用されている。一実施形態の要素及び特徴は、さらに言及することなく、他の実施形態に有利に組み込むことができると考えられる。
本開示の態様は、保護構成要素を有するプローブアセンブリを提供する。
上述のように、高出力スループットのプローブアセンブリは、血液がレンズを汚染するか、又はレーザビームを遮断するときに過熱を経験し得、その結果、カニューレ内のレンズが溶融し得る。また、溶融レンズはカニューレから離脱し、プローブアセンブリが誤動作する可能性がある。本開示に記載される特定の実施形態は、カニューレの遠位端に保護構成要素を圧入することによってこれらの欠陥を克服し得、ここでレンズは１つ又は複数の光ファイバと保護構成要素との間に配置される。
図１Ａは、ハンドピース１０２とカニューレ１０４とを備えるプローブアセンブリ１００の例を示す。外科医は、ハンドピース１０２を使用して、カニューレ１０４（例えば、円筒形状の中空管）を患者の身体の一部に導く。身体の一部は患者の眼であり得る。示されるように、プローブアセンブリ１００は、複数の光凝固ビーム１０６を同時に提供して、複数のレーザスポットをもたらす。各レーザスポットの出力は２５０～５００ミリワット（ｍＷ）であり得、その結果、複数のレーザスポットを提供することにより、カニューレ１０４を通過する最小出力は１ワット（Ｗ）であり得る。上述のように、カニューレを通って延びる光ファイバの前にレンズを配置して、例えば、患者の眼の網膜表面にレーザビームを投射することができる。上述のように、光ファイバの近位端は、手術システムに結合されるか、又はその一部であるレーザ光源に接続する。
図１Ｂは、カニューレ１０４の先端の断面図を示し、レンズ１１０は、カニューレ１０４を通って延びる複数の光ファイバ１０８によって伝搬されるビーム１０６を投影するために配置される。光ファイバ１０８は、特定の態様では、光ファイバアレイ又はマルチコア光ファイバを表す。カニューレ１０４がトロカールカニューレ（図示せず）などを介して患者の身体の一部の中に配置されると、血液又は他の暗色物質がカニューレ１０４の先端の前に存在する場合、又はレンズ１１０を部分的に塞ぐ若しくはそれに触れる場合など、ビーム１０６は反射してカニューレ１０４内に戻される。カニューレ１０４内へ戻るレーザビームの反射、及びカニューレ１０４のそのようなビームの吸収は、カニューレ１０４内で既に生成されている熱の量を増加させる。上記のように、この過熱は、カニューレ１０４とレンズ１１０を溶融し、レンズ１１０をカニューレ１０４から外す可能性がある。
したがって、本明細書に記載される態様は、プローブアセンブリのカニューレの遠位端に圧入される保護構成要素に関する。保護構成要素（例えば、保護窓）は、それ自体が１つ又は複数の光ファイバの前に配置されるレンズの遠位端の前に配置される。圧入された保護構成要素は、カニューレに沿ったレンズの動きを制限することによって、及び／又はレンズがカニューレから離脱しないようにすることによって、レンズを保護する。保護構成要素はカニューレの遠位端に圧入されているので、手術中にカニューレ内に（例えば、患者の身体の一部から）漏れる可能性のある液体（例えば、血液）の量を阻止する、最小限に押される、又は少なくとも低減する。
図２Ａは、カニューレ１０４の先端に配置された例示的な保護構成要素２１２の断面図を示す。図示のように、保護構成要素２１２は、カニューレ１０４の遠位端２０５に配置され、カニューレ１０４の近位端２０７は、ハンドピース（例えば、図１Ａに示されるハンドピース１０２）に接続される。上記のように、カニューレ１０４の遠位端２０５は、患者の身体の一部に挿入される端部である、言い換えるとレーザ光がプローブアセンブリ１００から放出されるように構成されている端部である。また、示されるように、レンズ２１０は、近位端２０９及び遠位端２１１を備える。さらに、保護構成要素２１２は、近位端２１５及び遠位端２１３を備える。
特定の態様では、保護構成要素２１２は、光学的にクリア又は透明な材料を含む。特定の態様では、透明な材料は光パワーを有し、特定の他の態様では、透明な材料は光パワーを有さない。光パワー（屈折度数、屈折力、集束力、又は収束力とも呼ばれる）は、レンズ、ミラー、又は他の光学システムが光を収束又は発散させる度合いである。特定の態様では、保護構成要素２１２は、溶融することなく高温に耐えることができる材料を含み得る。例えば、保護構成要素２１２は、８００℃～２０００℃の範囲の転移温度を有し得る。透明な材料の例には、サファイア、溶融シリカ、又は高い転移温度を有する他のガラス又はセラミック材料が含まれる。
特定の態様では、保護構成要素２１２は、構成要素２１２をカニューレ１０４に圧入することによってカニューレ１０４に取り付けられる。締まり嵌め又は摩擦嵌めとしても知られる圧入は、保護構成要素２１２をカニューレ１０４に固定する技術であり、保護構成要素２１２がカニューレ１０４に押し込まれた後、保護構成要素２１２とカニューレ１０４の間の摩擦によって固定が達成される。特定の態様では、カニューレ１０４は、ステンレス鋼、ニチノール（ＮｉＴｉ）、又はプラチナ－イリジウム合金（Ｐｔ－ｌｒ）などの材料を含む。特定の態様では、保護構成要素２１２は、十分な堅牢性又は剛性（例えば、硬度又は靭性）を有する材料を含み、その結果、特にカニューレ１０４もまた剛性材料（例えば、ステンレス鋼）から作られている場合に、保護構成要素２１２をカニューレ１０４に圧入することにより、保護構成要素２１２が破砕されないようにする。特定の態様において、カニューレ１０４は、保護構成要素２１２の直径よりも小さい内径を有し得る。
図２Ｂは、保護構成要素２１２の３次元図を示す。示されるように、特定の態様では、保護構成要素２１２は、カニューレ１０４の円筒形開口部に圧入され得る円筒形構成要素である。特定の態様では、保護構成要素２１２の直径は３５０μｍ±５μｍ、３６０μｍ±５μｍ、又は３７０μｍ±５μｍであり得る。特定の態様では、保護構成要素２１２の長さは、３５５μｍ±２５μｍの長さであり得る。
図２Ｃは、保護構成要素２１２を収容するカニューレ１０４の先端の正面図を示す。
図２Ｄは、カニューレ１０４の先端の３次元図を示す。示されるように、保護構成要素２１２は、カニューレ１０４の外側に部分的に延びる。ただし、特定の態様では、保護構成要素２１２は、カニューレ１０４の外側に延びない。例えば、保護構成要素２１２は、カニューレ１０４の外側と面一であるか、又はカニューレ１０４の外側まで延びない場合もある。
図２Ａ～２Ｄに示されるように、特定の態様では、保護構成要素（例えば、保護構成要素２１２）は、両方とも平坦である遠位端及び近位端を有する円筒形状を有し得る。しかしながら、特定の態様では、保護構成要素の近位端は平坦である必要はない。例えば、保護構成要素の近位端は、球形又は非球形であり得る。球形又は非球形の近位端は圧入中にカニューレの先端を通してより容易に案内又は挿入できるため、球形又は非球形の近位端を備えた保護構成要素は有利な場合がある。
同じく、図２Ａに示すように、特定の態様では、カニューレ１０４内に配置されたレンズ（例えば、レンズ２１０）は、両方とも平坦である遠位端及び近位端を有する円筒形状を有する。そのようなレンズの例は、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズである。しかしながら、特定の他の態様では、球面又は非球面レンズを代わりに使用することができ、これは対応するプローブアセンブリの性能及び／又は熱的信頼性を向上し得る。したがって、特定の態様では、レンズの近位端又は遠位端の少なくとも一方は平坦ではない。例えば、レンズの近位端、遠位端、又は両端は、球面又は非球面であり得る。なお、本明細書に記載されるレンズの異なる形状はいずれも、本明細書に記載される保護構成要素の異なる形状のいずれと併せて使用することもできることに留意されたい。
図３Ａ～３Ｅは、カニューレ１０４内の異なる形状のレンズ及び保護構成要素のいくつかの例示的な構成の断面図を示す。
図３Ａは、光ファイバ１０８が部分的に延びるカニューレ１０４を示す。示されるように、光ファイバ１０８の遠位端にはレンズ３２０があり、その近位端は球形であり、遠位端は平坦である。保護構成要素３３０は、カニューレ１０４に圧入されて、レンズ３２０の遠位端に配置され、それによりレンズ３２０のカニューレ１０４に沿った移動及びカニューレ１０４からの離脱を制限する。レンズ３２０の球面近位端は、光ファイバ１０８によって伝播されるレーザビームを、保護構成要素３３０の近位端の中央に向かって操作する。
図３Ｂは、平坦な近位端及び遠位端を有するレンズ３２２を保護する保護構成要素３３０を示す。特定の態様では、レンズ３２２は、ＧＲＩＮレンズである。
図３Ｃは、近位端が平坦であり、遠位端が球面であるレンズ３２４を保護する保護構成要素３３０を示す。特定の態様では、レンズ３２４の球面遠位端と保護構成要素３３０の球形近位端との間で光パワーが分割され、その結果、球面収差が少なくなる（例えば、忠実度が高くなる）。球面収差を低減すると、プローブアセンブリが患者の体の一部（例えば、網膜表面）により鋭いレーザスポットを投影又は伝播し、これによりプローブアセンブリの性能と精度が向上する可能性がある。
図３Ｄは、球面の近位端及び遠位端を有するレンズ３２６を保護する保護構成要素３３０を示す。特定の態様では、レンズ３２６（例えば、球面レンズと呼ばれる）は、ＧＲＩＮレンズよりも高い温度性能を有する。保護構成要素３３０によって提供される保護は、レンズ３２６などの球面レンズの使用を可能にする。特定の態様では、球面レンズ３２６は、光ファイバ１０８によって伝播されるレーザビームを、保護構成要素３３０の近位端の中央に向かって集束させることができる。図３Ｄの例では、保護構成要素３３０の球形端部は、レンズ３２６の２つの球面端部と組み合わされて、レーザビームの操作及び集束をさらに助ける。さらに、高軟化点球面レンズは、より高い表面温度に耐えることができる可能性があり、これにより、プローブアセンブリの熱的信頼性が向上する可能性がある。
図３Ｅは、平坦な近位端及び遠位端を有するレンズ３２２を保護する保護構成要素３３２を示す。保護構成要素３３２は、非球形である近位端と平坦である遠位端とを有する。特定の態様では、保護構成要素３３２の非球形端部を成形することができる。特定の態様では、非球形の近位端を有する保護構成要素は、球形の近位端よりもカニューレ１０４の先端を通してより容易に案内又は挿入することができる。
上述のように、特定の態様では、保護構成要素３３０～３３２のうちの１つ又は複数は光パワーを有し得るが、他の態様では、保護構成要素は光パワーを有し得ない。また、特定の態様では、３Ａ～３Ｅ構成のそれぞれにおいて、光ファイバの遠位端は、レンズの近位端に接触又は近接する一方で、レンズの遠位端は、保護構成要素の近位端に接触又は近接する。このような態様では、レンズの動きは、一方の側（例えば、近位側）から光ファイバによって、もう一方の側（例えば、遠位側）から保護構成要素によって制限される。
図４Ａは保護構成要素の別の例示的な形状の断面図を示す。示されるように、保護構成要素４３０の近位端は、面取りされた縁４３２及び平坦な表面４３４を備える。例えば、保護構成要素４３０は、円筒形構成要素の近位端の縁を面取りすることによって製造され得る。図４Ｂは、保護構成要素４３０の３次元図を示す。保護構成要素４３０の面取りされた近位端は、カニューレの先端を通してより容易に案内又は挿入できるため、保護構成要素４３０は有利である。
図４Ｃは保護構成要素のさらに別の例示的な形状の断面図を示す。示されるように、保護構成要素４４０の近位端は、面取りされた縁４４２及び球面４４４を備える。図４Ｄは、保護構成要素４４０の３次元図を示す。
保護構成要素４３０又は４４０などの保護構成要素は、保護構成要素の面取りされた形状の近位端がカニューレの先端を通してより容易に案内又は挿入され得るため、有利であり得る。保護構成要素４３０又は４４０は、図３Ａ～３Ｅに示されるレンズ構成３２０～３２６のいずれと組み合わせて使用することもできる。
特定の態様では、カニューレ（例えば、カニューレ１０４）は、可撓性材料（例えば、ステンレス鋼、ＮｉＴｉ、Ｐｔ－ｌｒ、その他）から作製され得、その結果、カニューレの直径は、より大きな直径のレンズ及び／又は保護構成要素がカニューレに挿入されると、拡張し得る。
図４Ｅは、カニューレ（例えば、カニューレ４０４）に挿入されている図４Ａの保護構成要素４３０を示す。示されるように、カニューレの先端の直径は拡張し、保護構成要素４３０の面取りされた端部の形状をとっている。特定の態様では、通常の状態のカニューレの直径よりも大きい直径の保護構成要素を使用することは有利である。これは、そのような態様では、保護構成要素をカニューレに圧入することにより、保護構成要素の外面とカニューレの内面との間の充填されていない空間又は開口部が排除、最小化、又は少なくとも減少されるからである。結果として、血液などの流体が、そのような充填されていない空間又は開口部を通ってカニューレ内に漏れる可能性も低減され得る。
前述の記載は、当業者が本明細書に記載されている様々な実施形態を実施することを可能にするために提供されている。これらの実施形態に対する様々な修正は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義される一般的な原理は、他の実施形態に適用されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本明細書に示される実施形態に限定されることを意図するものではなく、特許請求の範囲の文言と一致する全範囲を与えられるべきである。

Claims (15)

  1. マルチコア光ファイバと、
    カニューレであって、前記マルチコア光ファイバが、レーザ光をレーザ光源から標的位置に伝送するために、少なくとも部分的に前記カニューレを通って延在する、カニューレと、
    前記カニューレに収容された屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズであって、前記マルチコア光ファイバは、前記ＧＲＩＮレンズの近位端に接触する、ＧＲＩＮレンズと、
    前記カニューレの遠位端に圧入された円筒形保護窓と
    を備え、
    前記ＧＲＩＮレンズの遠位端は、前記カニューレ内部の前記円筒形保護窓の近位端に接触し、
    前記円筒形保護窓の遠位端は、前記カニューレの外側で延在し、
    前記ＧＲＩＮレンズは前記マルチコア光ファイバと前記円筒形保護窓との間に配置される、プローブアセンブリ。
  2. 前記円筒形保護窓が透明材料を含む、請求項１に記載のプローブアセンブリ。
  3. 前記透明材料がサファイア、溶融シリカ、ガラス、又はセラミックの少なくとも１つを含む、請求項２に記載のプローブアセンブリ。
  4. 前記透明材料が、光パワーのないサファイア、溶融シリカ、ガラス、又はセラミックの少なくとも１つを含む、請求項２に記載のプローブアセンブリ。
  5. 前記円筒形保護窓が遠位端及び近位端を有し、
    前記円筒形保護窓の近位端が凸面を備える、
    請求項１に記載のプローブアセンブリ。
  6. 前記円筒形保護窓が遠位端及び近位端を有し、
    前記円筒形保護窓の近位端が球面セグメントを備える、
    請求項１に記載のプローブアセンブリ。
  7. 前記円筒形保護窓が遠位端及び近位端を有し、
    前記円筒形保護窓の近位端が、成形された非球面セグメントを備える、
    請求項１に記載のプローブアセンブリ。
  8. 前記ＧＲＩＮレンズの近位端が湾曲している、
    請求項１に記載のプローブアセンブリ。
  9. 前記ＧＲＩＮレンズの前記近位端が球面である、請求項８に記載のプローブアセンブリ。
  10. 前記ＧＲＩＮレンズの遠位端が湾曲している、
    請求項１に記載のプローブアセンブリ。
  11. 前記ＧＲＩＮレンズの前記近位端が球面である、請求項１０に記載のプローブアセンブリ。
  12. 前記円筒形保護窓が前記カニューレ内への物質の漏れを低減するように前記円筒形保護窓が圧入される、請求項１に記載のプローブアセンブリ。
  13. 請求項１に記載のプローブアセンブリと、
    レーザ光源と、
    マルチコア光ファイバと、
    １つ又は複数の光ファイバを介して前記レーザ光源に接続された前記プローブアセンブリとを含む手術システムであって、前記プローブアセンブリが、
    カニューレに接続されたハンドピースであって、前記カニューレは遠位端を備え、前記マルチコア光ファイバは、レーザ光を前記レーザ光源から標的位置に伝送するために、前記ハンドピースを通って、及び少なくとも部分的に前記カニューレを通って延在する、ハンドピースと、
    をさらに備える、手術システム。
  14. 前記円筒形保護窓がサファイア、溶融シリカ、ガラス、又はセラミックの少なくとも１つを含む、請求項１３に記載の手術システム。
  15. 前記円筒形保護窓が前記カニューレ内への物質の漏れを低減するように前記円筒形保護窓が圧入される、請求項１３に記載の手術システム。
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