Эндоосветительный зонд с высокой пропускной способностью - RU2401050C2
Код документа: RU2401050C2
Чертежи
Описание
В общем, настоящее изобретение относится к операционному инструментарию. В частности, настоящее изобретение относится к операционным инструментам для освещения участка во время глазной операции. Еще более конкретно, настоящее изобретение относится к эндоосветительному зонду с высокой пропускной способностью для освещения операционного поля.
Уровень техники
При глазной операции, и в частности при витреоретинальной операции, желательно использовать широкоугольный операционный микроскоп для наблюдения за возможно большим участком сетчатки. Для таких микроскопов существуют широкоугольные объективы, но для них требуется более широкое поле подсветки, чем создаваемое конусом света типичного волоконно-оптического зонда. В итоге были разработаны различные способы для повышения рассеяния пучка относительно некогерентного света, создаваемого волоконно-оптическим осветителем. Поэтому этими известными широкоугольными осветителями можно освещать больший участок сетчатки, как это необходимо для современных широкоугольных операционных микроскопов. Однако в этих осветителях приходится идти на компромисс, выбирая между углом подсветки и световым потоком, при этом самые широкоугольные зонды обычно имеют невысокую пропускную способность и наименьший световой поток (измеряемый в люменах). Поэтому получающаяся в результате освещенность (в люменах на единицу площади), создаваемая светом, освещающим сетчатку, часто меньше, чем освещенность, необходимая хирургу-офтальмологу. Кроме того, эти широкоугольные осветители обычно содержат волокно большего диаметра, предназначенное для согласования с зондом меньшего калибра (то есть с канюлей большего диаметра; например, волокно диаметром 0,0295 дюйма будет соответствовать канюле 20 калибра с наружным диаметром 0,0355 дюйма и внутренним диаметром 0,0310 дюйма), чем более современные волоконно-оптические осветители большего калибра/меньшего диаметра, необходимые в связи с небольшими размерами разрезов, предпочитаемыми в настоящее время хирургами-офтальмологами.
Большинство существующих источников света для офтальмологических осветителей представляют собой ксеноновый источник света, галогенный источник света или другой источник света, способный передавать некогерентный свет по волоконно-оптическому кабелю. Эти источники обычно рассчитаны на фокусировку света, который они образуют, совместимым с 20 калибром волокном (например, диаметром 0,0295 дюйма), оптически связанным с источником света. Это обусловлено тем, что зонды, имеющие совместимое с 20 калибром оптическое волокно для передачи света от источника света к операционному участку, уже в течение некоторого периода времени являются типовыми. Однако для хирургических способов, предпочитаемых в настоящее время многими хирургами, необходим разрез меньшего размера, и следовательно, осветительные зонды большего калибра и оптические волокна меньшего диаметра. В частности, для многих офтальмологических процедур через небольшой разрез желательно применять эндоосветители, имеющие совместимое с 25 калибром оптическое волокно. Кроме того, решение конкурирующих задач создания канюли с уменьшенным наружным диаметром (для минимизации размера прокола) и максимальным диаметром волокна (для максимизации потока света) приводит к использованию очень гибких канюль со сверхтонкими стенками, которые не являются предпочтительными для хирургов-офтальмологов. Многие хирурги-офтальмологи одобрительно относятся к использованию самого осветительного датчика для изменения ориентации глазного яблока во время операции. Очень гибкая тонкостенная канюля затрудняет осуществление этого хирургом.
Делались попытки связать оптоволоконные осветители большего калибра с источником света, рассчитанным на фокусировку света на совместимое с 20 калибром оптическое волокно. Например, один доступный для приобретения эндоосветительный зонд 25 калибра состоит из непрерывного волокна на протяжении его длины, составляющей 84 дюйма. На протяжении большей части длины волокно имеет диаметр 0,020 дюйма. Однако вблизи дистального конца зонда волокно суживается от 0,020 дюйма до 0,017 дюйма на протяжении участка в несколько дюймов и продолжается ниже по (световому) потоку относительно сужения на несколько дюймов, имея диаметр 0,017 дюйма. На протяжении всей длины числовая апертура волокна составляет 0,50. Поэтому числовая апертура волокна на проксимальном конце согласуется с числовой апертурой пучка источника света, составляющей 0,5. Однако эта конструкция имеет по меньшей мере три недостатка.
Во-первых, лампа источника света рассчитана на фокусировку света на совместимое с 20 калибром волокно, имеющее диаметр 0,0295 дюйма. Однако волокно зонда имеет диаметр всего 0,020 дюйма. Поэтому значительная часть света из пятна сфокусированного пучка источника света не будет входить в волокно меньшего диаметра и будет потеряна. Во-вторых, из-за суживающегося от 0,020 дюймов до 0,017 дюймов диаметра волокна при прохождении передаваемого светового пучка по суживающемуся отрезку его числовая апертура возрастает и становится больше 0,5 вследствие принципа сохранения пространства. Однако числовая апертура волокна на дистальном конце остается 0,5. Поэтому волокном не может локализоваться весь пучок в сердцевине волокна ниже по потоку относительно сужения. Вместо этого часть пучка источника света (лучи с наибольшим углом отклонения от оси) выходит из сердцевины в оболочку, окружающую волокно, и теряется. Это приводит к снижению пропускной способности света, достигающего дистального конца волокна и излучаемого в глаз. Как следствие этих недостатков, пропускная способность волокна намного меньше, чем пропускная способность типового совместимого с 20 калибром волокна (в среднем на 35% меньше пропускной способности совместимого с 20 калибром волокна). В-третьих, в этом зонде используется очень тонкостенная канюля с наружным диаметром 0,0205 дюйма и с внутренним диаметром около 0,017 дюйма, которая имеет очень небольшую жесткость и заметно изгибается при приложении к канюле любой поперечной силы.
Еще один доступный для приобретения эндоосветительный зонд 25 калибра состоит из непрерывного волокна без сужения диаметром 0,0157 дюйма, имеющего числовую апертуру 0,38. Аналогично эндоосветителю из уровня техники с суживающимся отрезком, описанному выше, в этой конструкции без суживающегося отрезка волокно имеет пропускную способность, которая намного ниже, чем пропускная способность типового, совместимого с 20 калибром волокна. Это опять происходит потому, что лампа источника света рассчитана на фокусировку света на совместимое с 20 калибром волокно диаметром 0,0295 дюйма. Поэтому значительная часть света из пятна сфокусированного пучка источника света не будет входить в волокно диаметром 0,0157 дюйма и будет теряться. Кроме того, числовая апертура 0,38 волокна намного меньше, чем числовая апертура 0,50 пучка источника света. Поэтому значительная часть света, который фокусируется на волокно, не будет распространяться по сердцевине волокна, а вместо этого будет выходить из сердцевины и проходить в оболочку и будет теряться. Сочетание этих двух недостатков приводит к пропускной способности волокна, которая в среднем на 25% меньше пропускной способности типового, совместимого с 20 калибром волокна. Кроме того, в этом зонде также используется очень тонкостенная канюля с наружным диаметром 0,0205 дюйма и внутренним диаметром около 0,017 дюйма, которая имеет очень небольшую жесткость и заметно изгибается при приложении к канюле любой поперечной силы.
В техническом решении согласно WO 2004/006749 описан вариант выполнения передающего свет устройства, содержащего единый отрезок оптического волокна, имеющий противоположные проксимальный и дистальный концы и соединитель с источником света на проксимальном конце оптического волокна, при этом дистальный конец волокна соединен с хирургическим инструментом.
Оптическое волокно имеет сужение на проксимальном конце волокна, имеющее форму, комплиментарную конической внутренней поверхности отверстия соединителя с источником света.
Дальнейший недостаток осветителей небольшого размера (например, 25 калибра) из уровня техники заключается в том, что их обычно конструируют для излучения передаваемого света в небольшом угле конуса (например, в половинном угле около 30° или в половинном угле 22° соответственно для двух образцов из уровня техники, указанных выше). Однако хирурги-офтальмологи предпочитают иметь картину освещенности в более широком угле, чтобы освещать больший участок сетчатки.
Поэтому существует необходимость в эндоосветителе с высокой пропускной способностью, посредством которого могут быть ослаблены или исключены проблемы, связанные с эндоосветителями большого калибра из уровня техники, особенно проблемы, относящиеся к согласованию проксимального сечения волокна с размером сфокусированного пятна источника света в случае, когда имеется волокно с большей числовой апертурой на протяжении длины волокна, чем числовая апертура пучка источника света, к излучению передаваемого света источника в небольшом угле конуса и наличию очень тонкостенных, чрезмерно гибких канюль.
Сущность изобретения
Эндоосветитель с высокой пропускной способностью согласно вариантам осуществления настоящего изобретения по существу удовлетворяет этим и другим нуждам. Один вариант осуществления этого изобретения относится к осветительной операционной системе с высокой пропускной способностью, содержащей: источник света для образования светового пучка; проксимальное оптическое волокно, оптически связанное с источником света, для приема и передачи светового пучка; дистальное оптическое волокно, оптически связанное с дистальным концом проксимального оптического волокна, для приема светового пучка и излучения светового пучка с целью освещения операционного участка, при этом дистальное оптическое волокно содержит суживающийся отрезок, имеющий диаметр проксимального конца больший, чем диаметр дистального конца; наконечник, в рабочем состоянии соединенный с дистальным оптическим волокном; и канюлю, в рабочем состоянии соединенную с наконечником, для размещения и направления дистального оптического волокна.
Диаметр проксимального конца суживающегося отрезка может быть таким же, как диаметр проксимального оптического волокна, и может быть, например, совместимым с диаметром 20 калибра. Диаметр дистального конца суживающегося отрезка может быть, например, совместимым с диаметром 25 калибра. Канюля может быть с внутренним диаметром для 25 калибра. Предпочтительно, чтобы проксимальное оптическое волокно могло иметь числовую апертуру, равную или большую, чем числовая апертура пучка источника света, и предпочтительно, чтобы дистальное оптическое волокно в любом месте дистального оптического волокна могло иметь числовую апертуру большую, чем числовая апертура проксимального оптического волокна, и большую, чем числовая апертура пучка источника света (поскольку числовая апертура светового пучка может возрастать, когда он проходит по суживающемуся отрезку).
Дистальное оптическое волокно может быть оптическим волокном большего калибра (например, совместимым с 25 калибром), при этом дистальный конец дистального оптического волокна совмещен с дистальным концом канюли. Кроме того, дистальное оптическое волокно может быть соединено с канюлей так, чтобы дистальный конец дистального оптического волокна продолжался за пределы дистального конца канюли приблизительно на 0,005 дюйма. Канюля и наконечник могут быть изготовлены из биологически совместимых материалов. Оптический кабель может содержать проксимальное оптическое волокно, первый оптический соединитель, в рабочем состоянии связанный с источником света, и второй оптический соединитель, в рабочем состоянии связанный с наконечником (или другим средством оптической связи проксимального оптического волокна с дистальным оптическим волокном). В качестве альтернативы наконечник и оптический кабель могут быть в рабочем состоянии связаны с помощью любого другого средства, известного специалистам в данной области техники. Оптические соединители могут быть волоконно-оптическими соединителями SMA. Дистальное оптическое волокно и проксимальное оптическое волокно оптически связаны, а на границе раздела ввода-вывода они могут быть совместимого калибра для более эффективной передачи светового пучка от источника света к операционному полю. Например, в месте соединения оба волокна могут быть одинакового калибра.
Как показано на фиг. 2, проксимальное оптическое волокно может быть оптическим волокном большего диаметра (например, совместимым с 20 калибром), в рабочем состоянии связанным с источником света, для приема света от источника света. Дистальное оптическое волокно может быть оптическим волокном меньшего диаметра (например, совместимым с 25 калибром) с большой числовой апертурой, содержащим суживающийся отрезок с большой числовой апертурой, или цилиндрической световой трубкой, находящейся ниже по (световому) потоку относительно проксимального оптического волокна. Суживающийся отрезок может быть сужен так, чтобы он имел диаметр, который согласован с диаметром проксимального оптического волокна в месте оптической связи (например, суживающийся отрезок начинается при диаметре 0,0295 дюйма, совместимом с 20 калибром, там, где он связан с проксимальным оптическим волокном и суживается до диаметра 0,015 дюйма, совместимого с 25 калибром, ниже по потоку относительно места связи). Согласно еще одному варианту осуществления суживающийся отрезок может быть отдельным отрезком, который оптически соединяет проксимальное оптическое волокно и дистальное оптическое волокно, суживаясь на протяжении длины от диаметра первого до диаметра второго.
Для получения дополнительных преимуществ вариантов осуществления этого изобретения дистальное оптическое волокно в рабочем состоянии может быть соединено с наконечником с целью обеспечения возможности прямолинейного перемещения оптического волокна внутри канюли. В таком случае дистальный конец дистального оптического волокна может перемещаться относительно открытого отверстия канюли, так что он может продолжаться за пределы отверстия канюли. Наконечник может включать в себя средство, такое как тянуще-толкающий механизм, для регулирования прямолинейного перемещения дистального оптического волокна. Другие регулировочные средства, известные из уровня техники, также могут быть использованы. При регулировании прямолинейного перемещения дистального оптического волокна будет изменяться степень, на которую дистальное оптическое волокно продолжается за пределы отверстия канюли, и в отдельных случаях может изменяться угол рассеяния света с конца дистального оптического волокна. Поэтому путем регулирования прямолинейного перемещения дистального оптического волокна хирург может регулировать угол подсветки и степень освещенности, обеспечиваемой дистальным оптическим волокном для освещения операционного поля (например, сетчатки глаза).
Другие варианты осуществления настоящего изобретения могут включать в себя способ освещения операционного поля путем использования эндоосветителя с высокой пропускной способностью, выполненного в соответствии с идеями этого изобретения, и воплощение операционного наконечника эндоосветителя с высокой пропускной способностью согласно настоящему изобретению, предназначенного для использования при глазной операции. Кроме того, варианты осуществления этого изобретения могут быть использованы в операционном аппарате или системе для использования при глазной или другой операции. Другие применения осветителя с высокой пропускной способностью, спроектированного в соответствии с идеями этого изобретения, должны быть известны специалистам в данной области техники.
Краткое описание чертежей
Более полное понимание настоящего изобретения и преимуществ его может быть достигнуто при обращении к нижеследующему описанию в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых одинаковыми позициями обозначены аналогичные элементы, при этом на чертежах:
Фиг. 1 - упрощенный вид одного воплощения эндоосветительной системы с высокой пропускной способностью согласно идеям этого изобретения;
Фиг. 2 - вид в крупном масштабе одного воплощения эндоосветителя с высокой пропускной способностью согласно настоящему изобретению;
Фиг. 3 - вид, иллюстрирующий соединительную втулку для совмещения оптических волокон согласно этому изобретению;
Фиг. 4 - вид, иллюстрирующий систему для образования расширенного до конусообразной формы оптического волокна согласно этому изобретению;
Фиг. 5а - вид, иллюстрирующий способ расширения до конусообразной формы с помощью канюли согласно этому изобретению;
Фиг. 5b - фотография оптического волокна с типичным расширением до конусообразной формы, образованным с помощью канюли в соответствии со способом из фиг. 5а;
Фиг. 6 - вид, иллюстрирующий способ соединения расширенного до конусообразной формы волокна в канюле согласно этому изобретению;
Фиг. 7 - виды, иллюстрирующие устройство для формования расширенного до конусообразной формы волокна согласно этому изобретению;
Фиг. 8 - вид, иллюстрирующий устройство для образования растянутого и расширенного до конусообразной формы оптического волокна согласно этому изобретению;
Фиг. 9 - вид, иллюстрирующий еще одно воплощение эндоосветителя с высокой пропускной способностью согласно этому изобретению, имеющего отдельный суживающийся отрезок;
Фиг. 10 - вид, иллюстрирующий соединительную втулку для совмещения оптических волокон и отдельного суживающегося отрезка согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 11 - вид, иллюстрирующий еще одно воплощение эндоосветителя с высокой пропускной способностью согласно этому изобретению, имеющего дистальную световую трубку;
Фиг. 12 - вид, иллюстрирующий применение одного воплощения эндоосветителя с высокой пропускной способностью согласно этому изобретению при глазной операции;
Фиг. 13 - вид, иллюстрирующий воплощение регулировочного средства 40 согласно настоящему изобретению; и
Фиг. 14 и 15 - виды примерных воплощений эндоосветителя с непрерывным оптическим волокном согласно этому изобретению.
Подробное описание изобретения
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения показаны на фиг., при этом одинаковые позиции использованы для обозначения одних и тех же и аналогичных элементов на различных чертежах.
Различными вариантами осуществления настоящего изобретения создано эндоосветительное устройство на основе оптического волокна большего калибра (например, совместимого с 20 и/или 25 калибром), предназначенное для использования при хирургических процедурах, например при витреоретинальной операции и операции на заднем сегменте. Варианты осуществления этого изобретения могут содержать наконечник, например наконечник Alcon-Grieshaber Revolution-DSP™, реализуемый Alcon Laboratories, Inc. из Форт-Уэрта, Техас, в рабочем состоянии соединенный с канюлей, например с канюлей 25 калибра. Внутренний объем канюли может быть использован для размещения дистального оптического волокна, суживающегося в соответствии с идеями этого изобретения. Эндоосветитель с высокой пропускной способностью согласно вариантам осуществления изобретения может быть выполнен с возможностью использования в общей области офтальмологической хирургии. Однако предполагается, и это должно осознаваться специалистами в данной области техники, что объем настоящего изобретения не ограничен офтальмологией, и в большинстве случаев оно может быть применено в других областях хирургии, где может потребоваться осветитель с высокой пропускной способностью большего калибра.
Эндоосветитель с высокой пропускной способностью согласно варианту осуществления этого изобретения может содержать дистальное оптическое волокно, стержень (канюлю) и наконечник, изготовленные из биологически совместимых материалов, так что инвазивная часть осветителя представляет собой одноразовое операционное средство. В отличие от прототипа эндоосветитель согласно вариантам осуществления этого изобретения может обеспечивать высокое оптическое пропускание и большую яркость при небольших оптических потерях. Варианты осуществления этого изобретения, изготовленные из биологически совместимых полимерных материалов, могут быть встроены в дешевый поворотный механизм наконечника, так что эти варианты осуществления могут представлять собой дешевый одноразовый осветительный прибор.
На фиг. 1 представлен упрощенный вид операционной системы 2, содержащей наконечник 10 для подведения пучка относительно некогерентного света от источника света 12 по кабелю 14 к дистальному концу стержня (канюли) 16. Кабель 14 может содержать проксимальное оптическое волокно 13 волоконно-оптического кабеля любого калибра, известное из уровня техники, но предпочтительно, чтобы проксимальное оптическое волокно 13 представляло собой совместимое с 20 или 25 калибром волокно. Как более ясно показано на фиг. 2-11, стержень 16 выполнен с возможностью размещения дистального оптического волокна 20. Соединительное устройство 32 может содержать волоконно-оптический соединитель на проксимальном конце оптического кабеля 14 для оптической связи источника 12 света с проксимальным оптическим волокном 13 в оптическом кабеле 14.
На фиг. 2 представлен вид в крупном масштабе эндоосветителя с высокой пропускной способностью согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, включающего в себя наконечник 10, канюлю 16 и их соответствующие внутренние структуры. Несуживающийся дистальный отрезок дистального оптического волокна 20 показан размещенным в стержне 20. Дистальное оптическое волокно 20 оптически связано с проксимальным оптическим волокном 13, которое само оптически связано с источником 12 света для приема света от источника 12 света. Проксимальное оптическое волокно 13 может быть оптическим волокном большего диаметра с небольшой числовой апертурой (например, с числовой апертурой 0,5), таким как совместимое с 20 калибром оптическое волокно. Дистальное оптическое волокно 20 может быть оптическим волокном меньшего диаметра (например, совместимым с 25 калибром) с большой числовой апертурой или цилиндрической световой трубкой, расположенной ниже по (световому) потоку относительно проксимального оптического волокна. Дистальное оптическое волокно 20 может содержать суживающийся отрезок 26 с большой числовой апертурой, при этом диаметр конца дистального оптического волокна 20, находящегося выше по (световому) потоку, согласован с диаметром проксимального оптического волокна 13 в месте оптической связи (например, диаметр дистального оптического волокна 20 в месте, где оно связано с проксимальным оптическим волокном 13, составляет 0,0295 дюйма и является совместимым с 20 калибром) и сужается до, например, 0,015 дюйма и является совместимым с 25 калибром ниже по потоку относительно места связи с помощью суживающегося отрезка 26. Согласно еще одному варианту осуществления суживающийся отрезок 26 может быть отдельным оптическим отрезком, который оптически связывает проксимальное оптическое волокно 13 и дистальное оптическое волокно 20, сужаясь на протяжении длины от первого диаметра до второго диаметра. Суживающийся отрезок 26 может быть механически обработанным оптическим профилем или пластмассой, полученной литьем под давлением или другим полимером.
Наконечник 10 может быть любым операционным наконечником, известным из предшествующего уровня техники, например наконечником Alcon-Grieshaber Revolution-DSP™, реализуемым Alcon Laboratories, Inc. из Форт-Уэрта, Техас. Источник 12 света может быть ксеноновым источником света, галогенным источником света или любым другим источником света, способным передавать некогерентный свет по волоконно-оптическому кабелю. Стержень 16 может быть канюлей небольшого диаметра, например канюлей 25 калибра, известной специалистам в данной области техники. Стержень 16 может быть выполнен из нержавеющей стали или подходящего биологически совместимого полимера (например, из полиэфирэфиркетона, полиимида и т.д.), известного специалистам в данной области техники.
Проксимальное оптическое волокно 13, дистальное оптическое волокно 20 и/или стержень 16 в рабочем состоянии могут быть соединены с наконечником 10, например, посредством регулировочного средства 40, показанного на фиг. 12 и 13. Регулировочное средство 40 может содержать, например, простой тянуще-толкающий механизм, известный специалистам в данной области техники. Источник 12 света в рабочем состоянии может быть связан с наконечником 10 (то есть оптически связан с проксимальным оптическим волокном 13 в оптическом кабеле 14) путем использования стандартных волоконно-оптических соединителей Scale Manufacturers Association (SMA) на проксимальном конце волоконно-оптического кабеля 14. Это обеспечивает возможность эффективной передачи света от источника 12 света к операционному участку по проксимальному оптическому волокну 13, протянутому внутри наконечника 10, по суживающемуся отрезку 26 (независимо от того, является ли он отдельным или выполнен за одно целое с дистальным оптическим волокном 20) и оптическому волокну 20 для излучения из дистального конца дистального оптического волокна 20 и стержня 16. Источник 12 света может содержать фильтры, известные специалистам в данной области техники, для ослабления повреждающих тепловых эффектов поглощаемого инфракрасного излучения, возникающего в источнике света. Фильтр (фильтры) источника 12 света могут быть использованы для избирательного освещения операционного поля светом различных цветов с тем, чтобы возбуждать операционный краситель.Эндоосветитель с высокой пропускной способностью согласно варианту осуществления этого изобретению, показанный на фиг. 2, содержит проксимальное оптическое волокно 13 большего диаметра с небольшой числовой апертурой, оптически связанный с суживающимся дистальным оптическим волокном 20 меньшего диаметра с большой числовой апертурой. Проксимальное оптическое волокно 13 (находящееся выше по потоку волокно) может быть пластмассовым волокном с числовой апертурой 0,50 (например, для согласования с числовой апертурой источника 12 света), имеющим сердцевину из полиметилметакрилата и диаметр сердцевины 0,030 дюйма (750 мкм), или другим подобным совместимым волокном, известным специалистам в данной области техники. Например, такое волокно является совместимым с размерами сфокусированного светового пятна от источника 12 света 20 калибра, такого как осветитель ACCURUS®, производимый Alcon Laboratories, Inc. из Форт-Уэрта, Техас. Например, подходящие волокна для проксимального оптического волокна 13 вариантов осуществления этого изобретения производят Mitsubishi (волокно Super-Eska), которое может быть приобретено через Industrial Fiber Optics, и Toray, которое может быть приобретено через Moritex Corporation.
Подходящими волокнами для дистального оптического волокна 20 (волокна ниже по потоку) являются High OH (FSU) от Polymicro с числовой апертурой 0,66, оптическое волокно с кварцевой сердцевиной и покрытием из тефлона AF (сополимера тетрафторэтилена и перфтор-2,2-диметил-1,3-диоксола), имеющее диаметр сердцевины, который может быть сделан по техническим условиям заказчика, и волокно PJU-FB500 от Toray с числовой апертурой 0,63 (с диаметром сердцевины 486 мкм). Независимо от материала, выбранного для дистального оптического волокна 20, согласно одному варианту осуществления этого изобретения суживающийся отрезок 26 должен быть образован в дистальном оптическом волокне 20 в соответствии с идеями, изложенными выше. Способы образования сужения на, например, проксимальном конце дистального оптического волокна 20 включают в себя (1) расширение волокна с приданием конусообразной формы и (2) растягивание волокна. Согласно еще одному варианту осуществления суживающийся отрезок 26 может быть отдельным оптическим отрезком; например, суживающийся отрезок 26 может быть акриловым конусом, образованным алмазной обточкой или литьем под давлением. После того как суживающийся отрезок 26 образован в дистальном оптическом волокне 20, различные отрезки могут быть скомпонованы в законченный осветительный зонд. Например, оптические волокна (и суживающийся отрезок 26 в некоторых вариантах осуществления) могут быть соединены друг с другом оптическим клеем для совместного удержания оптических элементов и для исключения потерь на френелевское отражение между ними. Оптические элементы могут быть скомпонованы с точным совмещением путем использования перемещающейся по направлениям x, y и z площадки и видеомикроскопа. В качестве альтернативы оптические элементы могут быть скомпонованы, например, с помощью соединительной втулки 50, показанной на фиг. 3, посредством которой оптические элементы принуждаются находиться в линейном и угловом совмещении.
Расширение оптического волокна с приданием конусообразной формы включает в себя нагревание конца оптического волокна при высокой температуре в течение короткого периода времени (например, нескольких секунд) до тех пор, пока конец не «разойдется» или не расширится до большего диаметра. На фиг. 4 показано устройство 60 для расширения оптического волокна до конусообразной формы. Обычно оптические волокна образуют путем растягивания размягченного материала сердцевины, имеющегося в виде цилиндра большого диаметра, в длинное волокно небольшого диаметра. Затем растянутое волокно повторно затвердевает. Для получающегося в результате волокна характерна тенденция сохранения сжимающей силы, которая высвобождается, когда волокно повторно нагревают до температуры размягчения. Кроме того, поставщики волокон предоставляют волокна конкретных стандартных диаметров (например, 0,020 дюйма), и может потребоваться дополнительное растягивание для получения необходимого диаметра (например, 0,015-0,017 дюйма для эндоосветителей 25 калибра). Растягивание может добавить волокну дополнительные сжимающие силы.
Когда волокно 62 (которое может быть преобразовано в дистальное оптическое волокно 20 из фиг. 2) вводят в полость термического нагревателя 64, как на фиг. 4, и нагревают до температуры размягчения, длина волокна 62 сокращается под влиянием сжимающих сил, которые высвобождаются. Поскольку объем волокна 62 является фиксированным, сокращение длины приводит к увеличению диаметра. На практике в получающемся в результате волокне 62 обычно имеется плавный S-образный конический переход от большого диаметра в передней части к небольшому диаметру.Один путь создания расширенного волокна 62 повторяемым способом заключается в вводе волокна 62 в зажимной патрон 66 для волокна, который прикреплен к управляемой компьютером, перемещающейся по направлениям x, y и z площадке 68. Процессор (компьютер) 70 может управлять вертикальной (по оси z) скоростью ввода, глубиной ввода, временем пребывания и скоростью отвода перемещающегося устройства 68, а также температурой термического нагревателя с помощью регулятора 72 температуры. Способ расширения такого вида является эффективным для расширения пластмассовых волокон 62.
Расширение оптического волокна 62 с приданием конусообразной формы также может быть осуществлено способом расширения с помощью канюли. На фиг. 5а показан способ расширения с помощью канюли, при осуществлении которого оптическое волокно 62 вводят в канюлю 80 и затем канюлю 80 и волокно 62 вводят в полость термического нагревателя 82. Когда волокно 62 расширяется внутри канюли 80, его форма и размер ограничиваются канюлей 80 с получением различных эксплуатационных преимуществ. Например, диаметр получающегося в результате расширенного участка будет согласован с внутренним диаметром канюли 80. Поэтому путем изменения внутреннего диаметра канюли 80 получающийся в результате диаметр расширенного участка может быть сделан согласованным с диаметром проксимального оптического волокна 13, с которым расширенное волокно 62 может быть оптически связано способом, описанным со ссылкой на фиг. 2. Фотопическая пропускная способность осветительного зонда, включающего в себя такие согласованные волокна, будет повышенной по сравнению с фотопической пропускной способностью осветителей из уровня техники. Кроме того, получаемый расширенный участок является протяженным по сравнению с его шириной и имеет постепенное сужение, при этом ось расширенного участка является по существу параллельной оси нерасширенного волокна 62, поверхность проксимального конца расширенного участка является плоской и приблизительно нормальна к оптической оси волокна 62, а боковая поверхность расширенного участка является оптически гладкой и блестящей. Каждое из этих свойств является желательным для улучшения оптических характеристик.
На фиг. 5b представлена фотография волокна 62 с типичным расширенным участком, полученным с помощью канюли.
Дополнительное преимущество расширения с помощью канюли в случае, когда волокно 62 помещают в канюлю 80 для образования расширенного участка (суживающегося отрезка 26), заключается в том, что можно соединять расширенное волокно 62 с проксимальным оптическим волокном 13 большего диаметра (например, с волокном с числовой апертурой 0,5, совместимым с 20 калибром) без удаления расширенного волокна 62 из канюли 80. На фиг. 6 показан один такой способ соединения внутри канюли 80 расширенного волокна 62 (дистального оптического волокна 20) с проксимальным оптическим волокном 13 с помощью оптического клея 22. Оптический клей 22 может быть любым согласованным по показателю преломления, оптического качества клеем, известным специалистам в данной области техники, таким как оптический клей Dymax 142-M. Расширенное оптическое волокно 62/дистальное оптическое волокно 20 может быть функционально связано (соединено) с, например, канюлей/стержнем (16) 25-го калибра, который, в свою очередь, уложен внутри канюли (80) 20-го калибра.
Формование представляет собой еще один способ, которым суживающийся отрезок 26 может быть образован в оптическом волокне 62. На фиг. 7 показан способ формования, которым расширенный участок волокна 62 образуют, нагревая один конец волокна 62 до температуры размягчения и используя поршень 90 для продвижения его в полость формы 92, в который конец волокна 62 принуждается принять конусообразную форму. Потенциально формование может быть использовано для придания формы пластмассовым и стеклянным волокнам 62.
Еще один способ образования суживающегося отрезка 26 в оптическом волокне 62 заключается в растягивании оптического волокна 62. На фиг. 8 показано одно устройство 100 для образования растянутого оптического волокна 62. Растягивание волокна 62 осуществляют путем прикрепления груза 110 к вертикальному пластмассовому или стеклянному волокну 62, которое подвешено в зажимном патроне 125 и находится внутри цилиндрического нагревателя 120. Внутри нагревателя 120 волокно 62 размягчается и затем растягивается до меньшего диаметра из-за действия груза 110. Отрезок волокна 62, прикрепленный к зажимному патрону 125 для волокна остается ненагретым и поэтому сохраняет свой исходный больший диаметр. Отрезок волокна 62 между зажимным патроном 125 для волокна, и нагревателем 120 растягивается с образованием суживающегося переходного отрезка 26. Длину суживающегося отрезка 26 можно изменять путем управления скоростью изменения температуры вдоль волокна 62.Способы, описанные выше, могут быть объединены для получения необходимого дистального оптического волокна 20, которое может иметь более высокие характеристики по сравнению со случаем использования только одного способа. Например, стандартное волокно 62 с диаметром сердцевины 0,020 дюйма может быть растянуто так, что его дистальный конец будет согласован с канюлей 16 с внутренним диаметром 0,015-0,017 дюйма (например, 25 калибра). В таком случае проксимальный конец может быть расширен до получения диаметра сердцевины 0,0295 дюйма для согласования с диаметром сердцевины типового проксимального оптического кабеля 13 с числовой апертурой 0,5, совместимого с 20 калибром.
После того как суживающийся отрезок 26 добавлен к оптическому волокну 62 для образования дистального оптического волокна 20, дистальное оптическое волокно 20 и проксимальное оптическое волокно 13 могут быть оптически связаны с точным совмещением, например, с помощью видеомикроскопа и устройства для перемещения по осям x, y и z или, что предпочтительно, посредством соединительной втулки 50 фиг. 3. Проксимальное оптическое волокно 13 и дистальное оптическое волокно 20 могут быть соединены друг с другом путем использования оптического клея 22 Dymax 142-M, который быстро затвердевает при облучении ультрафиолетовым светом или видимым светом с небольшой длиной волны, или другого сравнимого, согласованного по показателю преломления оптического клея 22, известного специалистам в данной области техники. Проксимальное оптическое волокно 13 и дистальное оптическое волокно 20 могут быть скомпонованы в эндоосветительный зонд с высокой пропускной способностью согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения путем выполнения следующих операций:
-Ввод узкого конца дистального оптического волокна 20 в отверстие большого диаметра соединительной втулки 50.
-Плавное перемещение дистального оптического волокна 20 через соединительную втулку 50 так, чтобы узкий конец дистального оптического волокна 20 прошел через находящееся ниже по потоку узкое отверстие соединительной втулки 50.
-Продолжение плавного перемещения дистального оптического волокна 20 в соединительную втулку 50 до тех пор, пока суживающийся отрезок 26 не придет в контакт с узким отверстием соединительной втулки 50, находящимся ниже по потоку, и не может быть перемещен дальше.
-Помещение небольшого количества клея 22, пригодного для соединения дистального оптического волокна 20 и проксимального оптического волокна 13, на дистальный конец проксимального оптического волокна 13.
-Ввод покрытого клеем дистального конца проксимального оптического волокна 13 в отверстие большого диаметра соединительной втулки 50.
-Плавное перемещение проксимального оптического волокна 13 в соединительную втулку 50 до тех пор, пока клей 22 не будет в контакте с концом большого диаметра дистального оптического волокна 20. Приложение небольшого давления к проксимальному оптическому волокну 13 для продвижения его к дистальному оптическому волокну 20 внутри соединительной втулки 50 так, чтобы клеевой шов между двумя волокнами 13/20 сжался до тонкого и распространился в область границы раздела между оптическим волокном и соединительной втулкой 50.
-Соединение проксимального конца проксимального оптического волокна 13 с осветителем, таким как осветитель ACCURUS® белого света, и включение осветителя для облучения клея светом до тех пор, пока клей не затвердеет. При установке осветителя ACCURUS® на значение HI 3 обычно требуется выдержка всего 10-60 с для отверждения светом.
-Для повышения механической прочности клей 22 по желанию может быть нанесен на стык между проксимальным оптическим волокном 13 и концом соединительной втулки 50, находящимся выше по потоку, и на стык между дистальным оптическим волокном 20 и концом соединительной втулки 50, находящимся ниже по потоку, и отвержден ультрафиолетовым светом или видимым светом небольшой длины волны.
-Для получения законченного эндоосветителя 25 калибра согласно этому изобретению канюля 16 и наконечник 10 могут быть скреплены любым способом, известным специалистам в данной области техники.
Эндоосветитель с большой пропускной способностью согласно еще одному варианту осуществления этого изобретения показан на фиг. 9. Вариант осуществления из фиг. 9 содержит проксимальное оптическое волокно 13 большего диаметра с небольшой числовой апертурой, оптически связанное с дистальным оптическим волокном 120 меньшего диаметра с большой числовой апертурой с помощью разделительного пластмассового или стеклянного суживающегося отрезка 126 с большой числовой апертурой. В этом варианте осуществления суживающийся отрезок 126 представляет собой отдельный оптический элемент, соединяющий проксимальные и дистальные оптические волокна 13/20. В примере осуществления для соединения трех элементов друг с другом может быть использован оптический клей 22, такой как Dymax 142-M.
Проксимальное оптическое волокно 13 (волокно выше по потоку) может быть пластмассовым волокном с числовой апертурой 0,50 (то есть согласованной с числовой апертурой источника 12 света), имеющим сердцевину из полиметилметакрилата и диаметр сердцевины 0,030 дюймов (750 мкм), или другим таким сравнимым волокном, известным специалистам в данной области техники. Как и в первом варианте осуществления этого изобретения, такое проксимальное оптическое волокно 13 является совместимым с размерами сфокусированного светового пятна от источника света (12) 20-го калибра, такого как осветитель ACCURUS®. Подходящими волокнами для дистального оптического волокна 20 (волокна ниже по потоку) являются High OH (FSU) от Polymicro с числовой апертурой 0,66, оптическое волокно с кварцевой сердцевиной и покрытием из тефлона AF (сополимера тетрафторэтилена и перфтор-2,2-диметил-1,3-диоксола), имеющее диаметр сердцевины, который может быть сделан по техническим условиям заказчика, и волокно PJU-FB500 от Toray с числовой апертурой 0,63 (диаметр сердцевины 486 мкм).
В этом варианте осуществления суживающийся отрезок 126 может быть изготовлен алмазной обточкой, литьем или литьем под давлением. Например, суживающийся отрезок 126 может представлять собой обработанный алмазной обточкой акриловый оптический отрезок. Суживающийся отрезок 126 отличается от оптического волокна (например, от проксимального оптического волокна 13) тем, что он не имеет оболочки. Вследствие того что он представляет собой самостоятельный материал, суживающийся отрезок 126 имеет числовую апертуру, зависящую от показателя преломления конусообразного участка и показателя преломления окружающей среды. Если суживающийся отрезок 126 рассчитан на размещение внутри наконечника 10, он не подвергается воздействию жидкости, такой как физиологическая жидкость внутри глаза, и в таком случае средой, окружающей суживающийся отрезок 126, предполагается воздух, и числовая апертура суживающегося отрезка 126 будет по существу равной 1. Эта числовая апертура намного больше, чем числовая апертура светового пучка, проходящего через суживающийся отрезок 126; поэтому теоретически прохождение света через суживающийся отрезок 126 может быть выше 100%.
Если эндоосветитель согласно варианту осуществления этого изобретения спроектирован так, что суживающийся отрезок 126 подвергается воздействию иной окружающей среды, а не воздуха, такой как физиологический раствор, оптический клей или пластиковый материал наконечника и т.д., то излучение света из суживающегося отрезка 126 в окружающую среду может быть предотвращено путем нанесения слоя 128 материала с небольшим показателем преломления на наружную поверхность суживающегося отрезка 126. Например, тефлон имеет показатель преломления 1,29-1,31. Если наружную поверхность суживающегося отрезка 126 покрыть тефлоном, результирующая числовая апертура суживающегося отрезка 126 будет 0,71-0,75, и может быть предотвращен выход в окружающую среду большей части света, проходящего внутри суживающегося отрезка 126. Вместо этого согласно другим вариантам осуществления на участки поверхности суживающегося отрезка 126, которые могут вступать в контакт с невоздушной окружающей средой, можно нанести отражающий металл или диэлектрическое покрытие для удержания передаваемого света локализованным внутри суживающегося отрезка 126.
Для примера, в варианте осуществления, показанном на фиг. 9, содержащем проксимальное оптическое волокно 13 с числовой апертурой 0,5, диаметром сердцевины 0,0295 дюйма и длиной 100 дюймов, дистальное оптическое волокно 20 с числовой апертурой 0,66, диаметром 0,0165 дюйма и длиной 37 мм и акриловый суживающийся от 0,0295 дюйма до 0,0146 дюйма отрезок 126 длиной свыше 0,25 дюйма, может достигаться среднее пропускание 46,5% (среднеквадратическое отклонение 3,0%) относительно совместимого с 20 калибром оптического волокна. Это пропускание намного выше, чем пропускание осветителей из уровня техники, имеющих, например, среднее пропускание ниже 35% и 25% соответственно, для примеров из уровня техники, ранее описанных.
Вариант осуществления настоящего изобретения, показанный на фиг. 9, можно скомпоновать в точном совмещении, используя видеомикроскоп и перемещающуюся по осям x, y и z площадку или используя соединительную втулку 150, например показанную на фиг. 10. Проксимальное и дистальное оптические волокна 13 и 20 могут быть пластмассовыми или стеклянными, хотя в примере на фиг. 9 проксимальное оптическое волокно 13 представляет собой пластмассовое волокно, а дистальное оптическое волокно 20 представляет собой стеклянное волокно. Проксимальное оптическое волокно 13, суживающийся отрезок 126 и дистальное оптическое волокно 20 могут быть соединены друг с другом путем использования оптического клея 22 Dymax 142-M, который быстро затвердевает при облучении ультрафиолетовым светом или видимым светом с небольшой длиной волны, или другого сравнимого, согласованного по показателю преломления оптического клея 22, известного специалистам в данной области техники. Проксимальное оптическое волокно 13, суживающийся отрезок 126 и дистальное оптическое волокно 20 могут быть скомпонованы в эндоосветительный зонд с высокой пропускной способностью согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения путем выполнения следующих операций:
-Ввод узкого конца суживающегося отрезка 126 в отверстие большого диаметра соединительной втулки 150.
-Плавное перемещение суживающегося отрезка 126 через соединительную втулку 150 до тех пор, пока он не придет в контакт с находящейся ниже по потоку узкой внутренней стенкой соединительной втулки 150 и не может быть продвинут дальше.
-Помещение небольшого количества клея 22, пригодного для соединения проксимального оптического волокна 13 и суживающегося отрезка 126, на дистальный конец проксимального оптического волокна 13.
-Ввод покрытого клеем дистального конца проксимального оптического волокна 13 в отверстие большого диаметра соединительной втулки 150.
-Плавное перемещение проксимального оптического волокна 13 в соединительную втулку 150 до тех пор, пока клей 22 не будет в оптическом контакте с суживающимся отрезком 126. Приложение небольшого давления к проксимальному оптическому волокну 13 для продвижения его к суживающемуся отрезку 126 внутри соединительной втулки 150 так, чтобы клеевой шов между двумя волокнами сжался до тонкого.
-Соединение проксимального конца проксимального оптического волокна 13 с осветителем, таким как осветитель ACCURUS® белого света, и включение осветителя для заливки светом клея до тех пор, пока клей не затвердеет. При установке осветителя ACCURUS® на значение HI 3 обычно требуется выдержка всего 10-60 с для отверждения светом.
-Для повышения механической прочности клей 22 по желанию может быть нанесен на стык между проксимальным оптическим волокном 13 и концом соединительной втулки 150, находящимся выше по потоку, и отвержден ультрафиолетовым светом или видимым светом небольшой длины волны.
-Помещение небольшого количества клея 22, пригодного для соединения дистального оптического волокна 20 и суживающегося отрезка 126 друг с другом, на проксимальный конец дистального оптического волокна.
-Ввод покрытого клеем проксимального конца дистального оптического волокна 20 в отверстие небольшого диаметра соединительной втулки 150.
-Плавное перемещение дистального оптического волокна 20 в соединительную втулку 150 до тех пор, пока клей 22 не будет в оптическом контакте с дистальным концом суживающегося отрезка 126. Приложение небольшого давления к дистальному оптическому волокну 20 для продвижения его к суживающемуся отрезку 126 внутри соединительной втулки 150 так, чтобы клеевой шов между двумя волокнами сжался до тонкого.
-Соединение проксимального конца проксимального оптического волокна 13 с осветителем, таким как осветитель ACCURUS® белого света, и включение осветителя для заливки светом клея до тех пор, пока клей не затвердеет. При установке осветителя ACCURUS® на значение HI 3 обычно требуется выдержка всего 10-60 с для отверждения светом.
-Для повышения механической прочности клей 22 по желанию может быть нанесен на стык между дистальным оптическим волокном 20 и концом соединительной втулки 150, находящимся ниже по потоку, и отвержден ультрафиолетовым светом или видимым светом небольшой длины волны.
-Для получения законченного эндоосветителя 25 калибра согласно этому изобретению канюля 16 и наконечник 10 могут быть скреплены любым способом, известным специалистам в данной области техники.
На фиг. 11 показан эндоосветитель с высокой пропускной способностью согласно варианту осуществления этого изобретения, содержащий проксимальное оптическое волокно 13 большего диаметра с небольшой числовой апертурой, оптически связанное со световой трубкой 210 с большой числовой апертурой, содержащей суживающийся отрезок 226 и прямолинейный отрезок 230. Световая трубка 210 может быть выполнена из пластмассы или стекла и может быть изготовлена алмазной обточкой, литьем или литьем под давлением. В случае, когда она выполнена из акрила, числовая апертура границы раздела акрила и физиологического раствора равна 0,61, а угловая ширина приемной апертуры световой трубки 210 составляет 38°, что значительно больше угловой ширины апертуры существующих осветительных зондов. Поэтому пропускная способность осветительного зонда согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения значительно выше, чем пропускная способность зондов из уровня техники.
Для предотвращения выхода передаваемого внутри световой трубки 210 света на границе раздела световой трубки и наконечника эта область поверхности световой трубки 210 может быть покрыта тефлоном или отражающим металлическим или диэлектрическим покрытием 240. В качестве альтернативы весь дистальный конец световой трубки 210 (от границы раздела трубки и наконечника до дистального конца) может быть покрыт тефлоном. Поскольку тефлон имеет показатель преломления 1,29-1,31, то получающаяся в результате числовая апертура акриловой световой трубки 210 будет 0,71-0,75, а половинный угол угловой ширины апертуры будет приблизительно 45-49°, что приводит к значительно более высокой пропускной способности по сравнению с пропускной способностью зондов из уровня техники.
Вариантами осуществления настоящего изобретения создан эндоосветитель с высокой пропускной способностью, в котором в отличие от известного уровня техники на проксимальном конце успешно согласуется тракт оптического волокна с размером сфокусированного пятна источника света, при этом на протяжении длины волокна числовая апертура волокна больше, чем числовая апертура пучка источника света. Кроме того, согласно вариантам осуществления этого изобретения передаваемый свет от источника света может излучаться в большем коническом угле (обеспечивая более широкое поле наблюдения), чем в осветителях большего размера из уровня техники. Варианты осуществления этого изобретения могут представлять собой эндоосветительные зонды 25 калибра, широкоугольные эндоосветительные зонды 25 калибра (с добавлением сапфировой линзы, объемного рассеивателя, дифракционной решетки или некоторых других, рассеивающих в угле элементов на дистальном конце зонда, таких как описанные в заявках данного заявителя №№2005/0078910, 2005/0075628, 60/731843, 60/731942 и 60/731770, содержание которых полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки), висячие зонды (с удалением канюли 16, сокращением дистальной длины и небольшими видоизменениями дистального конца зонда), известные специалистам в данной области техники, и/или ряд других офтальмологических эндоосветительных устройств, которые могут быть хорошо знакомы специалистам в данной области техники, имеющих более высокую пропускную способность, чем зонды из уровня техники.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут содержать суживающийся отрезок 26/126/226, имеющий большую угловую ширину приемной апертуры, чем находящееся выше по потоку проксимальное оптическое волокно 13 (то есть суживающийся отрезок 26 имеет большее значение числовой апертуры). Кроме того, числовая апертура суживающегося отрезка 26/126/226 больше, чем числовая апертура светового пучка, проходящего по нему. Поэтому передаваемый свет, проходящий по суживающемуся отрезку 26/26/226 из проксимального оптического волокна 13 большего диаметра в дистальное оптическое волокно 20 меньшего диаметра, передается с высокой эффективностью. При прохождении по суживающемуся отрезку 26/126/226 световой пучок сжимается до меньшего диаметра. Поэтому вследствие принципа сохранения пространства получающаяся в результате угловая расходимость светового пучка (то есть числовая апертура пучка) должна возрасти. Кроме того, дистальное оптическое волокно 20 меньшего диаметра, находящееся ниже по потоку относительно суживающегося отрезка 26/126/226, имеет большую числовую апертуру волокна, которая равна или больше, чем числовая апертура пучка. Этим гарантируется распространение с высоким коэффициентом пропускания по сердцевине дистального оптического волокна 20 к его дистальному концу, где может осуществляться излучение в глаз.
Поэтому варианты осуществления настоящего изобретения обладают различными преимуществами перед уровнем техники, в том числе более высокой пропускной способностью. Проксимальный конец тракта оптического волокна спроектирован с учетом согласования с размером (например, 0,0295 дюйма) сфокусированного пятна лампы 12 осветителя, что обеспечивает повышенную интенсивность света, вводимого в волокно. Числовая апертура суживающегося отрезка 26/126/226 больше, чем числовая апертура пучка, поэтому передача света по суживающемуся отрезку 26 может быть до 100%. Кроме того, числовая апертура дистального оптического волокна 20 сделана большой (например, для стеклянного волокна Polymicro числовая апертура равна 0,66) для уверенности в том, что больше света ниже по потоку будет оставаться внутри сердцевины дистального оптического волокна и меньше света будет выходить в оболочку и теряться.
Еще одно преимущество вариантов осуществления настоящего изобретения заключается в более широком угле охвата, чем у осветителей из уровня техники. Существующие в настоящее время осветители 25 калибра спроектированы на рассеяние света в небольшом угловом конусе. Однако хирурги-офтальмологи предпочитают иметь распределение освещения в более широком угле, чтобы они могли освещать больший участок сетчатки. Один аспект вариантов осуществления этого изобретения заключается в том, что угловое рассеяние излучаемого светового пучка повышается в результате того, что суживающийся отрезок 26/126/226 и дистальное оптическое волокно 20 имеют большую угловую ширину приемной апертуры (то есть большее значение числовой апертуры) для передачи этого света по сердцевине. Как результат этого, излучаемый световой конус имеет большее угловое рассеяние.
На фиг. 12 показано использование при глазной операции эндоосветителя с высокой пропускной способностью согласно одному варианту осуществления этого изобретения. При операции для освещения сетчатки 28 глаза из наконечника 10 подводится пучок некогерентного света по стержню 16 (посредством проксимального оптического волокна 13 и дистального оптического волокна 20/суживающегося отрезка 26/126/226). Коллимированный свет, подводимый через наконечник 10 и выходящий из дистального оптического волокна 20, генерируется источником 12 света и подводится для освещения сетчатки 28 с помощью волоконно-оптического кабеля 14 и соединительного устройства. Дистальное оптическое волокно 20 рассеивает световой пучок, выводимый из источника 12 света по более широкой области сетчатки, чем зонды из уровня техники.
На фиг. 13 представлен еще один вид эндоосветителя согласно идеям этого изобретения, более ясно иллюстрирующий воплощение регулировочного средства 40. В этом воплощении регулировочное средство 40 содержит скользящую кнопку, известную специалистам в данной области техники. При приведении в действие регулировочного средства 40 на наконечнике 10, например плавным и реверсируемым скользящим движением, можно вызвать перемещение узла дистального оптического волокна 20/проксимального оптического волокна 13/суживающегося отрезка 26/126/226 из дистального конца стержня 16 и в него (вбок на чертеже) на величину, задаваемую и регулируемую с помощью скользящего регулировочного средства 40. Поэтому, используя регулировочное средство 40, хирург может легко регулировать в заданных пределах угол подсветки и интенсивность освещения, обеспечиваемые осветительным зондом для освещения операционного поля (например, сетчатки 28 глаза 30). В этом случае хирург может по желанию регулировать степень рассеяния света по операционному полю для оптимизации поля наблюдения при минимизации блеска. Регулировочное средство 40 наконечника может быть любым регулировочным средством, известным специалистам в данной области техники.
В эндоосветителе согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения простой механический блокировочный механизм, известный специалистам в данной области техники, может обеспечить фиксацию линейного положения узла дистального оптического волокна 20, проксимального оптического волокна 13, суживающегося отрезка 26/126/226 до тех пор, пока его не разблокируют и/или пользователь не повторит регулировку с помощью регулировочного средства 40. Поэтому картиной света 32, исходящего с дистального конца стержня 16, будет освещаться площадь в пределах телесного угла θ, при этом угол θ может непрерывно регулироваться пользователем (например, хирургом) с помощью регулировочного средства 40 наконечника 10.
Эндоосветитель с высокой пропускной способностью согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения может содержать в соответствии с идеями этого изобретения одно непрерывное оптическое волокно 300, имеющее суживающийся отрезок 26, вместо отдельного проксимального оптического волокна 13 и отдельного дистального оптического волокна 20. Согласно таким вариантам осуществления непрерывное оптическое волокно 300 может быть меньшего калибра (например, совместимым с 20 калибром), оптическим волокном с большой числовой апертурой, имеющим суживающийся отрезок 26 вблизи своего дистального конца, или в качестве альтернативы - большего калибра (например, совместимым с 25 калибром), оптическим волокном с большой числовой апертурой, имеющим суживающийся отрезок 26 вблизи своего проксимального конца. Согласно любому из этих вариантов осуществления числовая апертура непрерывного оптического волокна 300 должна быть больше на протяжении длины непрерывного оптического волокна 300, чем числовая апертура светового пучка при передаче его по непрерывному оптическому волокну. На фиг. 14 и 15 показаны примеры вариантов осуществления эндоосветителей с непрерывными оптическими волокнами согласно этому изобретению. Непрерывное оптическое волокно 300 может быть получено любым из способов, описанных в настоящей заявке, например растягиванием, расширением, формовкой или любым сочетанием способов.
Хотя в заявке настоящее изобретение было описано подробно со ссылками на иллюстративные варианты осуществления, должно быть понятно, что описание представлено только для примера и не должно толковаться в ограничительном смысле. Поэтому также должно быть понятно, что многочисленные изменения в деталях вариантов осуществления этого изобретения и дополнительные варианты осуществления этого изобретения будут очевидными для специалистов в данной области техники, обращающихся к этому описанию, и могут быть сделаны ими. Предполагается, что все такие изменения и дальнейшие варианты осуществления находятся в рамках сущности и истинного объема этого изобретения, заявляемого ниже. Поэтому, хотя настоящее изобретение описано применительно к общей области офтальмологической хирургии, идеи, содержащиеся в настоящей заявке, в равной мере применимы повсюду, где необходимо создавать освещение с помощью эндоосветителя большего калибра.
Реферат
Группа изобретения относится к области медицины. Устройство содержит источник света, проксимальное оптическое волокно, второе дистальное оптическое волокно, наконечник и канюлю. Причем проксимальное оптическое волокно оптически связано с источником света и способно функционировать для передачи светового пучка, принимаемого от источника света, а дистальное оптическое волокно оптически связано с дистальным концом проксимального оптического волокна для приема светового пучка и излучения светового пучка для освещения операционного участка. При этом дистальное оптическое волокно содержит суживающийся отрезок, имеющий диаметр проксимального конца больший, чем диаметр дистального конца. Наконечник в рабочем состоянии соединен с дистальным оптическим волокном, а канюля в рабочем состоянии соединена с наконечником для размещения и направления дистального оптического волокна. Применение данной группы изобретений обеспечивает высокую пропускную способность и позволяет согласовать проксимальное сечение волокна с размером сфокусированного пятна источника света. 2 н. и 28 з.п.ф-лы, 15 ил.
