熱に強い照射プローブチップ
【課題】熱に強い遠位チップ部を有するプラスチック光ファイバーを有する照射プローブを提供する。
【解決手段】プラスチック光ファイバー２０２は、熱に強い照射プローブ２００を形成するために耐熱遠位部に接合されている。遠位部の長さは短く、耐熱材料からできており、所望の用途で光を誘導するのに適した形状をしており、遠位部の一部分の側面が高屈折率材料または、吸収材料に触れても光線が遠位部の一部分に閉じ込められ、漏れ出さないように反射コーティング剤で被覆されている。遠位部は、耐熱プラスチックロッド、グラス光ファイバー２０６などの耐熱材料でできている。遠位端部は、徐々に細くなる形をしているかまたは、希望する形状に成形されていてもよい。プラスチック光ファイバー２０２および、耐熱遠位部は、光学接着剤２０４を用いて、スチール製カニューレ２０８、プラスチックハブ、光コネクターなどの内部で連結されていてもよい。
【解決手段】プラスチック光ファイバー２０２は、熱に強い照射プローブ２００を形成するために耐熱遠位部に接合されている。遠位部の長さは短く、耐熱材料からできており、所望の用途で光を誘導するのに適した形状をしており、遠位部の一部分の側面が高屈折率材料または、吸収材料に触れても光線が遠位部の一部分に閉じ込められ、漏れ出さないように反射コーティング剤で被覆されている。遠位部は、耐熱プラスチックロッド、グラス光ファイバー２０６などの耐熱材料でできている。遠位端部は、徐々に細くなる形をしているかまたは、希望する形状に成形されていてもよい。プラスチック光ファイバー２０２および、耐熱遠位部は、光学接着剤２０４を用いて、スチール製カニューレ２０８、プラスチックハブ、光コネクターなどの内部で連結されていてもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、合衆国法典セクション１１９に基づき、２００７年１月２３日に出願された米国仮特許出願第６０/８８６,１４０に優先権を主張し、この出願の全内容は、参照することにより本願明細書に組み込まれる。この出願は、審査中の以下の米国特許出願に関連し、参照することによりそれらの全部を組み込む。２００５年２月１５日に出願された米国仮出願番号６０/６５３,２６５に優先権を主張する、「高処理能力の内部照射機用プローブ」とタイトルが付けられた２００６年２月１５日に出願された米国特許出願シリアル番号１１/３５４,６１５。２００５年１２月１６日に出願された米国仮出願番号６０/７５１,１７５に優先権を主張する、「照射投入カニューレ」とタイトルが付けられた２００６年１２月１８に出願された米国特許出願シリアル番号１１/６１２,２３４。「手術用広角照射機」とタイトルが付けられた２００３年１０月３０日に出願された米国特許出願シリアル番号１０/６９７,３５０。これらの全ての出願は本願明細書に完全に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般に照射プローブに関する。詳細には、本発明は、遠位ファイバーチップを有する照射プローブに関する。更に詳細には、本発明の実施形態は熱に強い照射プローブチップに関する。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバーは、照射を利用するあらゆる場面において有効である。例えば、手術部位または、対象物を明るく照らす必要のある医療および、その他の利用分野でライトガイドとして使用される。一般に光プローブは、そのあらゆる望ましい特性のため、プラスチック光ファイバーで作られている。例えば、プラスチック光ファイバーはとても柔軟で、形成しやすく、開口数（「ＮＡ」）も比較的高く、また、一般にグラスファイバーよりも安価である。更には、グラスファイバーよりも伸ばしやすく、それらの中に徐々に細くなる形をつくりやすい。市販されているプラスチック光ファイバーは、２０基準径においてさえ柔軟で、近位端部をふくらみをもった形にしやすく、開口数０．６３と同程度の高い開口数を有する。加えて、プラスチック光ファイバーに関連した光リンク、コネクターおよび、装置は、グラス光ファイバーに比べ比較的安価である。グラス光ファイバーは２０基準径では堅く、近接端部にふくらみをもたせることは難しく、取り付け、維持費用は比較的高価である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プラスチック光ファイバーから光プローブを作成する上でのひとつの欠点は、血液または、人体組織のようないかなる吸収材料に触れたときに遠位チップ部が変形しやすいことである。例えば、図１は、プラスチック光ファイバー１０１および、スチール製カニューレ１０３を有する単純な内部照射プローブ１００の遠位端部を表している。プラスチック光ファイバー１０１は、既知の方法で被覆層に囲まれたコア部を有する円筒形の誘電体導波管である。プラスチック光ファイバー１０１は、当業者には既知の光学現象である全内部反射プロセスにより、その軸に沿って光を伝達する。プラスチック光ファイバー１０１のコア部は、光透過性が高く、プラスチック光ファイバー１０１を傷めることなく多量の白色光束１０５を伝達することができる。これは光ファイバーの吸収性がとても低いために可能となる。それゆえに、軟化点、または、変形点まで温められることなく、多量の光がプラスチックファイバーを通過することができる。
【０００５】
しかしながら、一滴の血液、または、人体組織の汚れなどの吸収材料がプローブ１００の端部に触れると、以下の上昇サイクルが即座に発生する。
・吸収組織が可視光の一部を吸収し、非常に高温まで温まる（例えば、１３０℃、またはそれ以上）。
・光ファイバーとの物理的接触により、高温の組織がファイバーのチップ部を加熱する。
・ファイバーチップ部の温度がファイバーの軟化点を超過する。
・中実のファイバー内に保存される内蔵された線形圧縮力が放たれて、ファイバーのチップ部が後退し、ファイバーチップ部の直径が増大する。
・チップ部がカニューレ内に後退すると、ファイバーから放出された光が、カニューレの遠位チップ部を照射し加熱する。
・熱せられたカニューレは、軟化温度を越えるまで近接するファイバーを加熱し、結果的に変形させる。
・ファイバーチップ部の変形は非常に速くプローブを無力化する。
【０００６】
この連鎖反応により、光エネルギーが閉塞されたファイバーチップ部に到達すると、チップ部の温度が急激に上昇し、チップ部を変形させ、ある時には、チップ部を「キノコ形」にする。もはや作動しないファイバーブローブは望ましくないが、必ずしも安全上の問題があるわけではない。しかしながら、光プローブが小さな切開部より挿入されている場合、ファイバーチップ部がキノコ形をしているということは、変形したプローブチップ部にあわせて切開部を広げる必要があることを意味する。この回避は、外科医に照射源の光出力を制限させる。
【０００７】
例えば、シャンデリアプローブは、広範囲の手術部位を照射するのに便利である。眼科手術、特に硝子体網膜手術においては、できるかぎり広範囲の網膜を見渡せることが望ましい。ゆえに、時にはシャンデリアプローブが、強膜の小さい切開穴から挿入されることもある。シャンデリアプローブ内のプラスチック光ファイバーが丸く、直径が肥大した球形へ変形することは、吸収性汚染物質がチップ部に触れた場合に生じる可能性があるが、肥大したチップ部は切開穴から引き抜くのがより難しくなるであろう。その結果、プローブを抜くためには、傷口が裂けないように外科医が切開部を広げることが必要となる可能性がある。このことは患者に危険を及ぼすものではないが、外科医にとって都合が悪く、通常の手術手順を乱してしまう。
【０００８】
そこで、遠位チップ部が変形してしまうという問題なく、プラスチック光ファイバーの利点を享受できる新たな解決策が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態は、照射プローブの遠位チップ部が変形するという問題について新たな解決策を提供する。特に、本発明の実施形態は、熱に強い遠位チップ部を有するプラスチック光ファイバーを有する照射プローブを提供する。
【００１０】
本発明の実施形態において、プラスチック光ファイバーの遠位端部は、短く、耐熱材料でできており、目的部位に光を誘導するのに適した形態をした耐熱遠位部に接合されている。ある実施形態において耐熱遠位部は、型成形され、機械加工されまたは、成形されてもよい。ある実施形態において耐熱遠位部は、耐熱プラスチックチップ部、グラス光ファイバーまたは、それらの組み合わせのような光を伝達することができる耐熱材料でできた１以上の部位を有する。その他の適した耐熱材料でもよい。ある実施形態では、耐熱遠位部は遠位部グラスファイバーを有する。ある実施形態では、必要であれば、遠位部グラスファイバーは、成形された遠位端部を有することも可能である。
【００１１】
本発明の実施形態において、プラスチック光ファイバーの遠位端部は、光学接着剤を用いて耐熱遠位部に接合されている。光学的接着を補強するために、および/または、付加的な目的のために、追加構成要素が含まれてもよい。例えば、プラスチック光ファイバーの遠位端部は、耐熱遠位部の内側および、スチール製カニューレ、スリーブ、光コネクターまたは、同種のものに接合されてもよい。別の例として、プラスチック光ファイバーの遠位端部は、耐熱遠位部の内側に接合されて、１以上の部品からなるプラスチックハブに接合されていてもよい。このような構成により、プラスチックハブのような構成要素は、照射プローブを定位置に固定する、流体を流すまたは、両方の役目を果たす。それ以外の機能を果たすことが可能である。ある実施形態で照射プローブは、耐熱遠位端部に、広角レンズとして機能する特別な形態のサファイアボールのような光学部品を内蔵することも可能である。
【００１２】
ある場合には、反射コーティングで耐熱遠位部の一部分に被覆を施し、その部位の側面が空気以外（例えば、接着剤、カニューレ、強膜、など）に触れたときに、部位内に閉じ込められた光線が漏れないようにする必要がある。適したコーティングには、銀、アルミニウム、高反射率の二色性コーティング、などが含まれる。
【００１３】
本発明の実施形態は、先行技術に対して多くの利点を提供する。例えば、従来の遠位ファイバーチップ部と異なり、いくつかの吸収汚染物質がチップ部に触れても、熱に強い照射プローブチップ部は変形せず、使用者は、遠位チップ部の変形により生じる問題と不便さを心配せずに、プラスチック光ファイバーの優位性と利点を享受することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好ましい実施形態が図面で説明されており、同じ番号が、各種図面の同種のおよび類似の部分を参照するのに使用される。
【００１５】
本発明のさまざまな実施形態は、熱に強い遠位チップ部を有するプラスチック光ファイバーを有する照射プローブを備えている。本発明の実施形態は、すべての規格（例えば、２０、２３、２５、など）のプラスチック光ファイバーに適用可能である。最近の傾向は、強膜の創傷無縫合を可能とする小さな直径のプラスチック光ファイバーを指示する２５規格と、特に、２３規格に向いている。熱に強い照射プローブは、硝子体網膜／後眼部の手術などのさまざまな医療行為で有用な手術システム（例えば、眼科用照射装置）の一部になりうる。典型的な眼科用照射装置は、光源（例えば、キセノン光源、ハロゲン光源、または、同種のもの）からの相対的なインコヒーレント光の光線を、光ファイバーケーブルを通じ手術部位まで伝達するためのハンドピース部を有する。ここで開示されている熱に強い照射プローブの実施形態には、テキサス州フォートワースのＡｌｃｏｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓが販売しているＡｌｃｏｎ−Ｇｒｉｅｓｈａｂｅｒ Ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ−ＤＳＰ（登録商標）ハンドピースなどのいかなる適したハンドピースをも使用するために実装することができる。ハンドピース部の遠位端部は、ここで開示されている照射プローブを収容するよう構成されたステム部（カニューレ）または、類似要素に連結されている。ある実施形態では、熱に強い照射プローブは使い捨ての手術用アイテムである。本発明の範囲が眼科に限らず、高性能で、高規格の照射が必要とされるその他の手術領域に通常、適用可能なことを当業者は考慮し、理解する。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態による熱に強い内部照射プローブ２００を示す。図１のプローブ１００と異なり、ステム２０８（例えば、２５規格のスチール製カニューレ）は、光学接着剤２０４により接合されたプラスチック光ファイバー２０２とグラス光ファイバー２０６の異なる２種類の光ファイバーを収容している。光学接着剤２０４は、当業者には周知されているように、いかなる屈折率を整合する光グレード接着剤（例えば、紫外線または、低波長可視光への露出をすぐに防ぐことができるＤｙｍａｘ１４２−Ｍ光学接着剤など）でもよい。同様に、当業者には周知されているように、ステム２０８は、ステンレススチールまたは、適した生体適合性ポリマー（例えば、ＰＥＥＫ、ポリイミドなど）でもよい。この説明内では、ステム２０８は、遠位光ファイバーと呼ばれる、ハンドピース部と光源とを接続する光ケーブル内に収容された近位光ファイバーに光学的に結合された上流端部を収容している。近位光ファイバーは、光源に光学的に連結されている。最大の光束性能を得るために、熱に強いファイバーは、プラスチックファイバーの遠位直径と開口数とに等しいまたは、それ以上の近位直径と開口数を有するべきである。放射された光線内の角度不均一性を防ぐため、熱に強いファイバーの近位直径は、プラスチックファイバーの遠位直径にできる限り近くなるべきであり、この両ファイバーは確実に空間的に一直線となるべきである。
【００１７】
ある実施形態においては、プラスチック光ファイバー２０２とグラス光ファイバー２０６は、遠位光ファイバーを形成するために光学接着剤２０４で光学的に接合されている。ステム２０８は、遠位光ファイバーに当業者に周知されているいかなる方法を用いて取り付けられてもよい。グラス光ファイバーは２０６、手術中に光を放射している間に変形しない照射プローブ２００の耐熱部を備えている。プラスチック光ファイバー２０２は、光源から（例えば、近位光ファイバーおよび/または、その他の光学的な連結を通じて）光を受容する柔軟な光導管を提供する。
【００１８】
図３は、本発明のもう一つの実施形態による熱に強いシャンデリアプローブ３００を示す。この例においてプラスチック光ファイバー３０２は、プラスチックハブ３１０内で、型成形されまたは、機械加工された耐熱プラスチックチップ部３０６に連結する。ハブ３１０は、手術中に動かないように強膜上にプローブ３００を固定するような構成にしてもよい。ハブ３１０は、プラスチック光ファイバー３０２と耐熱プラスチックチップ部３０６間の機械的な接合部を備え、そうでない場合には、接着を補助する。より詳細には、光学接着剤３０４は、プラスチック光ファイバー３０２と耐熱プラスチックチップ部３０６間からそれらとプラスチックハブ３１０の間の隙間に広がり、プラスチック光ファイバー３０２、ハブ３１０および、耐熱プラスチックチップ部３０６が接着される。
【００１９】
図３で表されているように、耐熱プラスチックチップ部３０６は、プラスチック光ファイバー３０２に近接する近位端部および、遠位端部で光を放射する徐々に細くなった部分を有する。徐々に細くなった部分は、機械加工、ダイヤモンド旋盤、鋳造、または、射出成形により加工されてもよい。耐熱プラスチックチップ部３０６は、光が漏れないよう被覆されていない、成形された耐熱プラスチックロッドである。それゆえ、その開口数は、徐々に細くなった部分の屈折率および、周囲媒質の屈折率に依存する。例えば、徐々に細くなった部分が空気にさらされると、徐々に細くなった部分の開口数は、本質的に１となる。この開口数は、徐々に細くなった部分を通過する光線の開口数よりもずっと大きく、それゆえに、徐々に細くなった部分の光の透過率は、１００％にまで高くなる。徐々に細くなった部分が液体（例えば、眼内からの食塩水など）にさらされると、この結果として開口数は減少するが、場合によっては、それでも適度に高く保たれる。例えば、耐熱プラスチックチップ部３０６の材料が屈折率１．５３で、屈折率約１．３６の食塩水に浸された場合、この結果、開口数は０．７０になる。しかしながら、耐熱プラスチックチップ部３０６が、一般的に屈折率が１．５、または、それ以上であるオイルか光学接着剤、または、ハブ３１０か強膜のような吸収材料のいずれかに触れると、光は、プラスチックチップ部より周囲の物質へ漏れ、そして失われる。この現象の発生を防ぐには、耐熱プラスチックチップ部３０６の中に光を閉じ込めておくために（言い換えれば、光が漏れないように）、耐熱プラスチックチップ部３０６の外側に反射コーティング３１２が塗布される。反射コーティング３１２は、反射金属または、誘電体コーティングでもよい。ある実施形態においては、銀コーティングが使用されている。銀コーティングの長さは、耐熱プラスチックチップ部が空気または、低屈折率の液体以外の周囲媒質にさらされる可能性ばかりでなく、光プローブの特有の形状にも依存する。銀は光を約９８％反射するが、１００％の反射率ではなく、それゆえに、内部全反射を提供するものではない。この場合、銀コーティングの長さを最小限にするのが望ましい。これに反して、銀コーティングは、耐熱プラスチックロッド部があまりこのましくない媒質（例えば、ハブ３１０から広がった光学接着剤３０４、手術部位から流れた流体、など）に触れないようにするのに必要とされる可能性がある。
【００２０】
図４は、本発明の更に別の実施形態による熱に強いサファイア広角プローブ４００を示す。図２のプローブ２００のように、ステム４０８は、光学接着剤４０４で接合されたプラスチック光ファイバー４０２とグラス光ファイバー４０６の２種類の異なる光ファイバーを収容する。光学接着剤４０４は、いかなる屈折率を整合する光グレード接着剤（例えば、Ｄｙｍａｘ１４２−Ｍ光学接着剤）でもよい。同様に、ステム４０８は、ステンレススチールまたは、適した生体適合性ポリマー（例えば、ＰＥＥＫ、ポリイミドなど）でもよい。この例では、ステム４０８は、広角レンズの機能を果たすサファイアボール４１４を結合するように構成されている。ステム４０８は、プラスチック光ファイバー４０２とグラス光ファイバー４０６に、当業者に周知のいかなる方法で取り付けられてもよい。グラス光ファイバー４０６とサファイアボール４１４は両方共、手術中に光を照射している間変形しない耐熱材料である。
【００２１】
図５は、本発明の一実施形態による熱に強い照射投入カニューレ５００の図である。照射投入カニューレ５００は、液体を流すこと、眼への加圧および、照射を備えるように、液体通路と照射プローブを結合でき、手術部位に３つの別々のプローブを挿入する必要性を排除する利点がある。この例では、柔軟なプラスチックホース５１６が、液体が流れる通路を備え、プラスチックキャップまたは、ハブ５１０に結合されている。プラスチック光ファイバー５０２および、耐熱プラスチックロッド５０６は、光学接着剤５０４によりハブ５１０内で接合されている。光学接着剤５０４は、プラスチック光ファイバー５０２と耐熱プラスチックロッド５０６間の隙間から接合部周囲の隙間へ広がり、プラスチック光ファイバー５０２がカニューレ軸に沿って適切に配置するようにハブ５１０への接着を提供する。しかしながら、必ずしも、ファイバーがカニューレ軸に対して水平方向で中心にある必要はない。例えそれがカニューレ壁の内部に接触しながらカニューレの側面に沿っていても、その光学性能は影響を受けない。プラスチックホース５１６および、光ファイバー５０２は、保護用の覆い（非表示）に収容されていてもよい。
【００２２】
ハブ５１０は、特に、トロカールカニューレ５０８を正確に受容する、場合によっては、しっかりと接続されるように構成されている。トロカールカニューレ５０８は、流路と同軸であろうがなかろうが、ハブ５１０の下流端部に適合し、プラスチックホース５１６からの液体の流路を備えおよび、耐熱プラスチックロッド５０６を収容できるように構成されている。図３のハブ３１０と同様に、ハブ５１０および、カニューレ５０８は、プラスチックまたは、他の生体適合性材料から型成形または、機械加工されてもよい。カニューレ５０８は、プローブ５００を定位置（例えば、強膜上に）に固定する機能を果たすことができる。ある実施形態では、カニューレ５０８は、通常、プラスチック内で射出成形されたもうひとつのハブに結合または、接合されている円筒形のスチール、ポリイミドまたは、ＰＥＥＫ製カニューレの二つの部品から構成される。
【００２３】
耐熱プラスチックロッド５０６が強膜のような吸収媒質または、光学接着剤やオイルなどの高屈折率媒質にさらされた場合、さらされた部分は反射コーティング５１２で被覆され光が漏れるのを防止する。トロカールカニューレ５０８の遠位端部は、切開部より手術部位へ容易に挿入できるように成形されていてもよい。高温プラスチックロッド５０６の遠位端部は、徐々に先を細くしあらかじめ決められた形になるように、型成形、機械加工、または、成形（例えば、レーザー熱成形）されてもよい。高放出性能を成し遂げながら効率的に広範囲の角度に光をあてる徐々に細くなる形状は、複合パラボラ型集光器（ＣＰＣ）、すなわち円錐形である。反射コーティング５１２は、反射金属（例えば、銀）、または、誘電体（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）または、多層の誘電体積層）コーティングでもよい。
【００２４】
図６は、熱に強い照射投入カニューレ内などで、本発明のいくつかの実施形態を実装するのに適した、近位部がフレアー状で、遠位部が徐々に細くなる形状のグラス光ファイバー６００を示す。ある実施形態でファイバー６００は、複数の菌の中で使用できるＦＳＵファイバーである。それは、熱に強い照射プローブの耐熱遠位部にふさわしい候補となり得る独特の特性を多くもつ。例えば、
・非常に低い屈折率（〜１．３０−１．３３）を伴う４７５μ＋／−１３μＴe-ｆｌｏｎ（登録商標）被覆６０４（被覆厚９．０μ＋／−３．０μ）を有し、ファイバー６００が０．６６という非常に高い開口数（ＮＡ）を達成するのを可能とする。ＮＡとは、光を伝播する光ファイバーの許容角度の単位である。
・遠位端部６０１は、徐々に細くなり、複合パラボラ型集光器（ＣＰＣ）に近似した形、すなわち円錐形をしている。これは、６０１をあらかじめ設定された形に形成するために、精密に制御された高温レーザーを用いたレーザー熱形成により施される。この段階でＴｅｆｌｏｎ（登録商標）被覆（デュポンが開発）は、レーザー成形をする領域（’ａ’＋ ’ｂ’）部分で熱して除かれる。先が細くなっていない’ａ’の領域は、できる限り短くするべきである。例えば、成形されて先が細くなった’ｂ’の領域は、７２３．８μとすることができる。むきだしになっているシリカコア６０３（４５７μ＋／−１０μ）が、空気または、食塩水以外に触れなければ、大部分の光は、ファイバーコア６０３内にとどまる。
・研磨され、平坦な近位端部６０２は、線形的にフレアー状になっている。この場合もやはり、ファイバーの近位端部をフレアー状にするために、精密に制御された高温レーザーを用いたレーザー熱形成が用いられる。この段階で、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）被覆は、レーザー成形をする領域（ｗ４）部分で熱して除かれる。例えば、フレアー状になった領域ｗ５は、近位端部６０２において直径（ｄ）７３７μ＋／−１０μで３１００μ−４５００μとすることができる。ファイバー６００の全長（ｗ１）は、５２５μ＋／−３０μのシリコンバッファー６０５で覆われた部分を含めて１２″＋／−０．２５″でもよい。覆われてない部分（ｗ２および、ｗ３）は、それぞれ１１．０ｍｍ＋／−１．０ｍｍおよび、９．０ｍｍ＋／−１．０ｍｍでもよい。
【００２５】
近位部のフレアー状になった領域にあるむきだしになったコア６０３が空気以外にはさらされないことが重要である。図７は、空気７１１の中にグラス光ファイバー６００の近位部がフレアー状になった部分をとり囲んでいる保護スリーブ７０７を有するグラス光ファイバー６００を包んでいる光学部品７００を示す。ファイバー６００は、接着剤７０４で保護スリーブ７０７に接合されており、保護スリーブ７０７はガラス製でもよい。保護ガラススリーブ７０７は、むきだしのファイバー６００のフレアー状の近位部のコア６０３と、その最近位端部でファイバー６００の外周にある接点７０９でのみ接触している。このことは、フレアー状のコア部から光が周囲領域へ漏れるのを最小限にとどめる。
【００２６】
図８は、光コネクター８２０の内部に、光学部品７００に結合するプラスチック光ファイバー８０２および、耐熱、高開口数のグラス光ファイバー６００を有するファイバー結合部８００を示す。本発明の一実施形態によると、高性能で、熱に強い照射ファイバープローブは、光学接着剤８０４および、グラス光ファイバー６００の近位部がフレアー状になった部分をとり囲む保護スリーブを有する光学部品７００を収容するように特別に設計されたコネクター８２０を有する。コネクター８２０を用いてグラス光ファイバー６００の近位端部をプラスチック光ファイバー８０２の遠位端部に接合することにより、組み立てが容易である。
【００２７】
図９は、本発明の一実施形態による熱に強い照射プローブを実装するのに適した全方向反射カニューレを示す。本例においては、高性能のファイバープローブ９００は、ＡＣＭＩコネクター９３０に接続されており、中空の、全方向反射カニューレに光学的に接合されているプラスチック光ファイバー９１０を有する。カニューレは、特別な性質を持つ円筒形にコーティングした被覆により囲まれた中空の空芯を有する。
【００２８】
従来のコーティングは、（１）高反射性、低吸収性であるが、強い波長と角度選択性をもつ誘電体コーティング積層および、（２）吸収損失を伴い、反射率が１００％未満の全方向反射物である金属コーティングからなる。ここで説明されている特別なコーティングは、誘電体コーティングに似ているが、屈折率が異なるため、その結果、広いスペクトルと角度帯域に渡る全方向超高反射率の誘電体積層と金属コーティングの最良物を組み合わせて得られるコーティングとなる誘電体材料から構成される。本質的に、一次元バンドギャップは、光の粒子がコーティング構造内に入り込むのを防止するコーティングの中で作られる。光の粒子は、コーティング構造内に入り込めないため、透過することも吸収することもできず、反射するのみである。
【００２９】
赤外波長に対する技術が証明され、可視波長帯内で作動するように適応されれば、中空のカニューレ内で潜在的に１００％の反射率を生じることが可能である。それゆえに、徐々に細くなった中空コアファイバー９２０および、まっすぐな中空コアファイバー９２５は、現在市販され入手可能な最高性能の開口数０．６３のファイバー（東レのファイバー）と比べ、可視スペクトルに渡り潜在的に１．０（すなわち、９０度軸から外れたのと同じぐらい高い軸外光線の透過率）と同じぐらい高いファイバー開口数を有する。
【００３０】
実用においては、おそらく、最大約０．６５ｄＢ／ｍまでの減衰損失が発生しうる。長さ１００インチ（２．５４メートル）のファイバーの場合、これは、６８％の光のみが透過されることを意味する。しかしながら、開口数１．０の光線の６８％は、開口数０．６３の光線の９５％よりもかなり多くの光を提供する。更には、最遠位端部に使用される特殊なファイバーは、おそらく数インチの長さにすぎず、結果として生じる減衰損失は少なくすむであろう。
【００３１】
そのような特殊なファイバーを徐々に細くなるような形にできるのなら、図９に表されるような高性能設計が可能となる。より詳細には、開口数０．６３の東レファイバー９１０は、ファイバー照射器（例えば、ＡｌｃｏｎのＡｃｃｕｒｕｓ ｘｅｎｏｎ照射器）から遠位端部へ効率的に光を伝達する。その際、徐々に細くなる中空コアファイバー９２０は光線の直径をより小さくし、光線の角度幅（すなわち、光線開口数）を増加させる。開口数１のファイバーであれば、徐々に細くなる部分を経た光線は、ファイバー９００の直径の小さいまっすぐな部分である９２５を通って効率的に伝達される。中空コアファイバーを緩衝生理食塩溶液(BSS)または、油で満たすと、光束を伝播する特性に影響が及ぶ。このような特殊なファイバーを徐々に細くなる形状にできなければ、徐々に細くなったガラスロッドまたは、プラスチックロッド（おそらく、細くなった部分に光を閉じ込めるため側面が銀コーティングされている）が、光をプラスチック近位ファイバー部から中空コア遠位カニューレに連結するために必要となるだろう。
【００３２】
本発明について、特定の実施例を参照し説明したが、実施例は例示であり、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されないことを理解すべきである。上述の実施形態について多くの変形、修正、追加および、改良が可能である。これらの変形、修正、追加および、改良は、特許請求の範囲に詳述された本発明の範囲内で行われることを意図している。
【００３３】
本発明とその利点のより完全な理解は、同じ番号が同種の機能を示す添付図面と関連して明細書中の説明とを参照することにより得られるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】スチール製カニューレおよび、吸収材料がプローブ端部に触れたときに変形しやすい従来の遠位ファイバーチップ部を有するプラスチック光ファイバーを有する単純な内部照射プローブを示す。
【図２】本発明のひとつの実施形態による熱に強い内部照射プローブを示す。
【図３】本発明の別の実施形態によるシャンデリアプローブを示す。
【図４】本発明の更に別の実施形態による熱に強いサファイア広角プローブを示す。
【図５】本発明の一実施形態による照射投入カニューレを示す。
【図６】熱に強い照射投入カニューレ内などのように、本発明のいくつかの実施形態で実装するのに適した近位部がフレアー状で、遠位部の先が徐々に細くなったグラス光ファイバーを示す。
【図７】図７は、グラス光ファイバーのフレアー状になった近位部分をとり囲む保護スリーブを有するグラス光ファイバーを示す。
【図８】本発明の一実施形態による、光コネクター内でグラス光ファイバーのフレアー状の近位部を取り囲む保護スリーブを有し、熱に強いチップ部を有する照射プローブを形成する、グラス光ファイバーに連結されたプラスチック光ファイバーを示す。
【図９】本発明の一実施形態による、熱に強い照射プローブに実装するのに適した全方向反射カニューレを示す。
【技術分野】
【０００１】
この出願は、合衆国法典セクション１１９に基づき、２００７年１月２３日に出願された米国仮特許出願第６０/８８６,１４０に優先権を主張し、この出願の全内容は、参照することにより本願明細書に組み込まれる。この出願は、審査中の以下の米国特許出願に関連し、参照することによりそれらの全部を組み込む。２００５年２月１５日に出願された米国仮出願番号６０/６５３,２６５に優先権を主張する、「高処理能力の内部照射機用プローブ」とタイトルが付けられた２００６年２月１５日に出願された米国特許出願シリアル番号１１/３５４,６１５。２００５年１２月１６日に出願された米国仮出願番号６０/７５１,１７５に優先権を主張する、「照射投入カニューレ」とタイトルが付けられた２００６年１２月１８に出願された米国特許出願シリアル番号１１/６１２,２３４。「手術用広角照射機」とタイトルが付けられた２００３年１０月３０日に出願された米国特許出願シリアル番号１０/６９７,３５０。これらの全ての出願は本願明細書に完全に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般に照射プローブに関する。詳細には、本発明は、遠位ファイバーチップを有する照射プローブに関する。更に詳細には、本発明の実施形態は熱に強い照射プローブチップに関する。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバーは、照射を利用するあらゆる場面において有効である。例えば、手術部位または、対象物を明るく照らす必要のある医療および、その他の利用分野でライトガイドとして使用される。一般に光プローブは、そのあらゆる望ましい特性のため、プラスチック光ファイバーで作られている。例えば、プラスチック光ファイバーはとても柔軟で、形成しやすく、開口数（「ＮＡ」）も比較的高く、また、一般にグラスファイバーよりも安価である。更には、グラスファイバーよりも伸ばしやすく、それらの中に徐々に細くなる形をつくりやすい。市販されているプラスチック光ファイバーは、２０基準径においてさえ柔軟で、近位端部をふくらみをもった形にしやすく、開口数０．６３と同程度の高い開口数を有する。加えて、プラスチック光ファイバーに関連した光リンク、コネクターおよび、装置は、グラス光ファイバーに比べ比較的安価である。グラス光ファイバーは２０基準径では堅く、近接端部にふくらみをもたせることは難しく、取り付け、維持費用は比較的高価である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プラスチック光ファイバーから光プローブを作成する上でのひとつの欠点は、血液または、人体組織のようないかなる吸収材料に触れたときに遠位チップ部が変形しやすいことである。例えば、図１は、プラスチック光ファイバー１０１および、スチール製カニューレ１０３を有する単純な内部照射プローブ１００の遠位端部を表している。プラスチック光ファイバー１０１は、既知の方法で被覆層に囲まれたコア部を有する円筒形の誘電体導波管である。プラスチック光ファイバー１０１は、当業者には既知の光学現象である全内部反射プロセスにより、その軸に沿って光を伝達する。プラスチック光ファイバー１０１のコア部は、光透過性が高く、プラスチック光ファイバー１０１を傷めることなく多量の白色光束１０５を伝達することができる。これは光ファイバーの吸収性がとても低いために可能となる。それゆえに、軟化点、または、変形点まで温められることなく、多量の光がプラスチックファイバーを通過することができる。
【０００５】
しかしながら、一滴の血液、または、人体組織の汚れなどの吸収材料がプローブ１００の端部に触れると、以下の上昇サイクルが即座に発生する。
・吸収組織が可視光の一部を吸収し、非常に高温まで温まる（例えば、１３０℃、またはそれ以上）。
・光ファイバーとの物理的接触により、高温の組織がファイバーのチップ部を加熱する。
・ファイバーチップ部の温度がファイバーの軟化点を超過する。
・中実のファイバー内に保存される内蔵された線形圧縮力が放たれて、ファイバーのチップ部が後退し、ファイバーチップ部の直径が増大する。
・チップ部がカニューレ内に後退すると、ファイバーから放出された光が、カニューレの遠位チップ部を照射し加熱する。
・熱せられたカニューレは、軟化温度を越えるまで近接するファイバーを加熱し、結果的に変形させる。
・ファイバーチップ部の変形は非常に速くプローブを無力化する。
【０００６】
この連鎖反応により、光エネルギーが閉塞されたファイバーチップ部に到達すると、チップ部の温度が急激に上昇し、チップ部を変形させ、ある時には、チップ部を「キノコ形」にする。もはや作動しないファイバーブローブは望ましくないが、必ずしも安全上の問題があるわけではない。しかしながら、光プローブが小さな切開部より挿入されている場合、ファイバーチップ部がキノコ形をしているということは、変形したプローブチップ部にあわせて切開部を広げる必要があることを意味する。この回避は、外科医に照射源の光出力を制限させる。
【０００７】
例えば、シャンデリアプローブは、広範囲の手術部位を照射するのに便利である。眼科手術、特に硝子体網膜手術においては、できるかぎり広範囲の網膜を見渡せることが望ましい。ゆえに、時にはシャンデリアプローブが、強膜の小さい切開穴から挿入されることもある。シャンデリアプローブ内のプラスチック光ファイバーが丸く、直径が肥大した球形へ変形することは、吸収性汚染物質がチップ部に触れた場合に生じる可能性があるが、肥大したチップ部は切開穴から引き抜くのがより難しくなるであろう。その結果、プローブを抜くためには、傷口が裂けないように外科医が切開部を広げることが必要となる可能性がある。このことは患者に危険を及ぼすものではないが、外科医にとって都合が悪く、通常の手術手順を乱してしまう。
【０００８】
そこで、遠位チップ部が変形してしまうという問題なく、プラスチック光ファイバーの利点を享受できる新たな解決策が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態は、照射プローブの遠位チップ部が変形するという問題について新たな解決策を提供する。特に、本発明の実施形態は、熱に強い遠位チップ部を有するプラスチック光ファイバーを有する照射プローブを提供する。
【００１０】
本発明の実施形態において、プラスチック光ファイバーの遠位端部は、短く、耐熱材料でできており、目的部位に光を誘導するのに適した形態をした耐熱遠位部に接合されている。ある実施形態において耐熱遠位部は、型成形され、機械加工されまたは、成形されてもよい。ある実施形態において耐熱遠位部は、耐熱プラスチックチップ部、グラス光ファイバーまたは、それらの組み合わせのような光を伝達することができる耐熱材料でできた１以上の部位を有する。その他の適した耐熱材料でもよい。ある実施形態では、耐熱遠位部は遠位部グラスファイバーを有する。ある実施形態では、必要であれば、遠位部グラスファイバーは、成形された遠位端部を有することも可能である。
【００１１】
本発明の実施形態において、プラスチック光ファイバーの遠位端部は、光学接着剤を用いて耐熱遠位部に接合されている。光学的接着を補強するために、および/または、付加的な目的のために、追加構成要素が含まれてもよい。例えば、プラスチック光ファイバーの遠位端部は、耐熱遠位部の内側および、スチール製カニューレ、スリーブ、光コネクターまたは、同種のものに接合されてもよい。別の例として、プラスチック光ファイバーの遠位端部は、耐熱遠位部の内側に接合されて、１以上の部品からなるプラスチックハブに接合されていてもよい。このような構成により、プラスチックハブのような構成要素は、照射プローブを定位置に固定する、流体を流すまたは、両方の役目を果たす。それ以外の機能を果たすことが可能である。ある実施形態で照射プローブは、耐熱遠位端部に、広角レンズとして機能する特別な形態のサファイアボールのような光学部品を内蔵することも可能である。
【００１２】
ある場合には、反射コーティングで耐熱遠位部の一部分に被覆を施し、その部位の側面が空気以外（例えば、接着剤、カニューレ、強膜、など）に触れたときに、部位内に閉じ込められた光線が漏れないようにする必要がある。適したコーティングには、銀、アルミニウム、高反射率の二色性コーティング、などが含まれる。
【００１３】
本発明の実施形態は、先行技術に対して多くの利点を提供する。例えば、従来の遠位ファイバーチップ部と異なり、いくつかの吸収汚染物質がチップ部に触れても、熱に強い照射プローブチップ部は変形せず、使用者は、遠位チップ部の変形により生じる問題と不便さを心配せずに、プラスチック光ファイバーの優位性と利点を享受することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好ましい実施形態が図面で説明されており、同じ番号が、各種図面の同種のおよび類似の部分を参照するのに使用される。
【００１５】
本発明のさまざまな実施形態は、熱に強い遠位チップ部を有するプラスチック光ファイバーを有する照射プローブを備えている。本発明の実施形態は、すべての規格（例えば、２０、２３、２５、など）のプラスチック光ファイバーに適用可能である。最近の傾向は、強膜の創傷無縫合を可能とする小さな直径のプラスチック光ファイバーを指示する２５規格と、特に、２３規格に向いている。熱に強い照射プローブは、硝子体網膜／後眼部の手術などのさまざまな医療行為で有用な手術システム（例えば、眼科用照射装置）の一部になりうる。典型的な眼科用照射装置は、光源（例えば、キセノン光源、ハロゲン光源、または、同種のもの）からの相対的なインコヒーレント光の光線を、光ファイバーケーブルを通じ手術部位まで伝達するためのハンドピース部を有する。ここで開示されている熱に強い照射プローブの実施形態には、テキサス州フォートワースのＡｌｃｏｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓが販売しているＡｌｃｏｎ−Ｇｒｉｅｓｈａｂｅｒ Ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ−ＤＳＰ（登録商標）ハンドピースなどのいかなる適したハンドピースをも使用するために実装することができる。ハンドピース部の遠位端部は、ここで開示されている照射プローブを収容するよう構成されたステム部（カニューレ）または、類似要素に連結されている。ある実施形態では、熱に強い照射プローブは使い捨ての手術用アイテムである。本発明の範囲が眼科に限らず、高性能で、高規格の照射が必要とされるその他の手術領域に通常、適用可能なことを当業者は考慮し、理解する。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態による熱に強い内部照射プローブ２００を示す。図１のプローブ１００と異なり、ステム２０８（例えば、２５規格のスチール製カニューレ）は、光学接着剤２０４により接合されたプラスチック光ファイバー２０２とグラス光ファイバー２０６の異なる２種類の光ファイバーを収容している。光学接着剤２０４は、当業者には周知されているように、いかなる屈折率を整合する光グレード接着剤（例えば、紫外線または、低波長可視光への露出をすぐに防ぐことができるＤｙｍａｘ１４２−Ｍ光学接着剤など）でもよい。同様に、当業者には周知されているように、ステム２０８は、ステンレススチールまたは、適した生体適合性ポリマー（例えば、ＰＥＥＫ、ポリイミドなど）でもよい。この説明内では、ステム２０８は、遠位光ファイバーと呼ばれる、ハンドピース部と光源とを接続する光ケーブル内に収容された近位光ファイバーに光学的に結合された上流端部を収容している。近位光ファイバーは、光源に光学的に連結されている。最大の光束性能を得るために、熱に強いファイバーは、プラスチックファイバーの遠位直径と開口数とに等しいまたは、それ以上の近位直径と開口数を有するべきである。放射された光線内の角度不均一性を防ぐため、熱に強いファイバーの近位直径は、プラスチックファイバーの遠位直径にできる限り近くなるべきであり、この両ファイバーは確実に空間的に一直線となるべきである。
【００１７】
ある実施形態においては、プラスチック光ファイバー２０２とグラス光ファイバー２０６は、遠位光ファイバーを形成するために光学接着剤２０４で光学的に接合されている。ステム２０８は、遠位光ファイバーに当業者に周知されているいかなる方法を用いて取り付けられてもよい。グラス光ファイバーは２０６、手術中に光を放射している間に変形しない照射プローブ２００の耐熱部を備えている。プラスチック光ファイバー２０２は、光源から（例えば、近位光ファイバーおよび/または、その他の光学的な連結を通じて）光を受容する柔軟な光導管を提供する。
【００１８】
図３は、本発明のもう一つの実施形態による熱に強いシャンデリアプローブ３００を示す。この例においてプラスチック光ファイバー３０２は、プラスチックハブ３１０内で、型成形されまたは、機械加工された耐熱プラスチックチップ部３０６に連結する。ハブ３１０は、手術中に動かないように強膜上にプローブ３００を固定するような構成にしてもよい。ハブ３１０は、プラスチック光ファイバー３０２と耐熱プラスチックチップ部３０６間の機械的な接合部を備え、そうでない場合には、接着を補助する。より詳細には、光学接着剤３０４は、プラスチック光ファイバー３０２と耐熱プラスチックチップ部３０６間からそれらとプラスチックハブ３１０の間の隙間に広がり、プラスチック光ファイバー３０２、ハブ３１０および、耐熱プラスチックチップ部３０６が接着される。
【００１９】
図３で表されているように、耐熱プラスチックチップ部３０６は、プラスチック光ファイバー３０２に近接する近位端部および、遠位端部で光を放射する徐々に細くなった部分を有する。徐々に細くなった部分は、機械加工、ダイヤモンド旋盤、鋳造、または、射出成形により加工されてもよい。耐熱プラスチックチップ部３０６は、光が漏れないよう被覆されていない、成形された耐熱プラスチックロッドである。それゆえ、その開口数は、徐々に細くなった部分の屈折率および、周囲媒質の屈折率に依存する。例えば、徐々に細くなった部分が空気にさらされると、徐々に細くなった部分の開口数は、本質的に１となる。この開口数は、徐々に細くなった部分を通過する光線の開口数よりもずっと大きく、それゆえに、徐々に細くなった部分の光の透過率は、１００％にまで高くなる。徐々に細くなった部分が液体（例えば、眼内からの食塩水など）にさらされると、この結果として開口数は減少するが、場合によっては、それでも適度に高く保たれる。例えば、耐熱プラスチックチップ部３０６の材料が屈折率１．５３で、屈折率約１．３６の食塩水に浸された場合、この結果、開口数は０．７０になる。しかしながら、耐熱プラスチックチップ部３０６が、一般的に屈折率が１．５、または、それ以上であるオイルか光学接着剤、または、ハブ３１０か強膜のような吸収材料のいずれかに触れると、光は、プラスチックチップ部より周囲の物質へ漏れ、そして失われる。この現象の発生を防ぐには、耐熱プラスチックチップ部３０６の中に光を閉じ込めておくために（言い換えれば、光が漏れないように）、耐熱プラスチックチップ部３０６の外側に反射コーティング３１２が塗布される。反射コーティング３１２は、反射金属または、誘電体コーティングでもよい。ある実施形態においては、銀コーティングが使用されている。銀コーティングの長さは、耐熱プラスチックチップ部が空気または、低屈折率の液体以外の周囲媒質にさらされる可能性ばかりでなく、光プローブの特有の形状にも依存する。銀は光を約９８％反射するが、１００％の反射率ではなく、それゆえに、内部全反射を提供するものではない。この場合、銀コーティングの長さを最小限にするのが望ましい。これに反して、銀コーティングは、耐熱プラスチックロッド部があまりこのましくない媒質（例えば、ハブ３１０から広がった光学接着剤３０４、手術部位から流れた流体、など）に触れないようにするのに必要とされる可能性がある。
【００２０】
図４は、本発明の更に別の実施形態による熱に強いサファイア広角プローブ４００を示す。図２のプローブ２００のように、ステム４０８は、光学接着剤４０４で接合されたプラスチック光ファイバー４０２とグラス光ファイバー４０６の２種類の異なる光ファイバーを収容する。光学接着剤４０４は、いかなる屈折率を整合する光グレード接着剤（例えば、Ｄｙｍａｘ１４２−Ｍ光学接着剤）でもよい。同様に、ステム４０８は、ステンレススチールまたは、適した生体適合性ポリマー（例えば、ＰＥＥＫ、ポリイミドなど）でもよい。この例では、ステム４０８は、広角レンズの機能を果たすサファイアボール４１４を結合するように構成されている。ステム４０８は、プラスチック光ファイバー４０２とグラス光ファイバー４０６に、当業者に周知のいかなる方法で取り付けられてもよい。グラス光ファイバー４０６とサファイアボール４１４は両方共、手術中に光を照射している間変形しない耐熱材料である。
【００２１】
図５は、本発明の一実施形態による熱に強い照射投入カニューレ５００の図である。照射投入カニューレ５００は、液体を流すこと、眼への加圧および、照射を備えるように、液体通路と照射プローブを結合でき、手術部位に３つの別々のプローブを挿入する必要性を排除する利点がある。この例では、柔軟なプラスチックホース５１６が、液体が流れる通路を備え、プラスチックキャップまたは、ハブ５１０に結合されている。プラスチック光ファイバー５０２および、耐熱プラスチックロッド５０６は、光学接着剤５０４によりハブ５１０内で接合されている。光学接着剤５０４は、プラスチック光ファイバー５０２と耐熱プラスチックロッド５０６間の隙間から接合部周囲の隙間へ広がり、プラスチック光ファイバー５０２がカニューレ軸に沿って適切に配置するようにハブ５１０への接着を提供する。しかしながら、必ずしも、ファイバーがカニューレ軸に対して水平方向で中心にある必要はない。例えそれがカニューレ壁の内部に接触しながらカニューレの側面に沿っていても、その光学性能は影響を受けない。プラスチックホース５１６および、光ファイバー５０２は、保護用の覆い（非表示）に収容されていてもよい。
【００２２】
ハブ５１０は、特に、トロカールカニューレ５０８を正確に受容する、場合によっては、しっかりと接続されるように構成されている。トロカールカニューレ５０８は、流路と同軸であろうがなかろうが、ハブ５１０の下流端部に適合し、プラスチックホース５１６からの液体の流路を備えおよび、耐熱プラスチックロッド５０６を収容できるように構成されている。図３のハブ３１０と同様に、ハブ５１０および、カニューレ５０８は、プラスチックまたは、他の生体適合性材料から型成形または、機械加工されてもよい。カニューレ５０８は、プローブ５００を定位置（例えば、強膜上に）に固定する機能を果たすことができる。ある実施形態では、カニューレ５０８は、通常、プラスチック内で射出成形されたもうひとつのハブに結合または、接合されている円筒形のスチール、ポリイミドまたは、ＰＥＥＫ製カニューレの二つの部品から構成される。
【００２３】
耐熱プラスチックロッド５０６が強膜のような吸収媒質または、光学接着剤やオイルなどの高屈折率媒質にさらされた場合、さらされた部分は反射コーティング５１２で被覆され光が漏れるのを防止する。トロカールカニューレ５０８の遠位端部は、切開部より手術部位へ容易に挿入できるように成形されていてもよい。高温プラスチックロッド５０６の遠位端部は、徐々に先を細くしあらかじめ決められた形になるように、型成形、機械加工、または、成形（例えば、レーザー熱成形）されてもよい。高放出性能を成し遂げながら効率的に広範囲の角度に光をあてる徐々に細くなる形状は、複合パラボラ型集光器（ＣＰＣ）、すなわち円錐形である。反射コーティング５１２は、反射金属（例えば、銀）、または、誘電体（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）または、多層の誘電体積層）コーティングでもよい。
【００２４】
図６は、熱に強い照射投入カニューレ内などで、本発明のいくつかの実施形態を実装するのに適した、近位部がフレアー状で、遠位部が徐々に細くなる形状のグラス光ファイバー６００を示す。ある実施形態でファイバー６００は、複数の菌の中で使用できるＦＳＵファイバーである。それは、熱に強い照射プローブの耐熱遠位部にふさわしい候補となり得る独特の特性を多くもつ。例えば、
・非常に低い屈折率（〜１．３０−１．３３）を伴う４７５μ＋／−１３μＴe-ｆｌｏｎ（登録商標）被覆６０４（被覆厚９．０μ＋／−３．０μ）を有し、ファイバー６００が０．６６という非常に高い開口数（ＮＡ）を達成するのを可能とする。ＮＡとは、光を伝播する光ファイバーの許容角度の単位である。
・遠位端部６０１は、徐々に細くなり、複合パラボラ型集光器（ＣＰＣ）に近似した形、すなわち円錐形をしている。これは、６０１をあらかじめ設定された形に形成するために、精密に制御された高温レーザーを用いたレーザー熱形成により施される。この段階でＴｅｆｌｏｎ（登録商標）被覆（デュポンが開発）は、レーザー成形をする領域（’ａ’＋ ’ｂ’）部分で熱して除かれる。先が細くなっていない’ａ’の領域は、できる限り短くするべきである。例えば、成形されて先が細くなった’ｂ’の領域は、７２３．８μとすることができる。むきだしになっているシリカコア６０３（４５７μ＋／−１０μ）が、空気または、食塩水以外に触れなければ、大部分の光は、ファイバーコア６０３内にとどまる。
・研磨され、平坦な近位端部６０２は、線形的にフレアー状になっている。この場合もやはり、ファイバーの近位端部をフレアー状にするために、精密に制御された高温レーザーを用いたレーザー熱形成が用いられる。この段階で、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）被覆は、レーザー成形をする領域（ｗ４）部分で熱して除かれる。例えば、フレアー状になった領域ｗ５は、近位端部６０２において直径（ｄ）７３７μ＋／−１０μで３１００μ−４５００μとすることができる。ファイバー６００の全長（ｗ１）は、５２５μ＋／−３０μのシリコンバッファー６０５で覆われた部分を含めて１２″＋／−０．２５″でもよい。覆われてない部分（ｗ２および、ｗ３）は、それぞれ１１．０ｍｍ＋／−１．０ｍｍおよび、９．０ｍｍ＋／−１．０ｍｍでもよい。
【００２５】
近位部のフレアー状になった領域にあるむきだしになったコア６０３が空気以外にはさらされないことが重要である。図７は、空気７１１の中にグラス光ファイバー６００の近位部がフレアー状になった部分をとり囲んでいる保護スリーブ７０７を有するグラス光ファイバー６００を包んでいる光学部品７００を示す。ファイバー６００は、接着剤７０４で保護スリーブ７０７に接合されており、保護スリーブ７０７はガラス製でもよい。保護ガラススリーブ７０７は、むきだしのファイバー６００のフレアー状の近位部のコア６０３と、その最近位端部でファイバー６００の外周にある接点７０９でのみ接触している。このことは、フレアー状のコア部から光が周囲領域へ漏れるのを最小限にとどめる。
【００２６】
図８は、光コネクター８２０の内部に、光学部品７００に結合するプラスチック光ファイバー８０２および、耐熱、高開口数のグラス光ファイバー６００を有するファイバー結合部８００を示す。本発明の一実施形態によると、高性能で、熱に強い照射ファイバープローブは、光学接着剤８０４および、グラス光ファイバー６００の近位部がフレアー状になった部分をとり囲む保護スリーブを有する光学部品７００を収容するように特別に設計されたコネクター８２０を有する。コネクター８２０を用いてグラス光ファイバー６００の近位端部をプラスチック光ファイバー８０２の遠位端部に接合することにより、組み立てが容易である。
【００２７】
図９は、本発明の一実施形態による熱に強い照射プローブを実装するのに適した全方向反射カニューレを示す。本例においては、高性能のファイバープローブ９００は、ＡＣＭＩコネクター９３０に接続されており、中空の、全方向反射カニューレに光学的に接合されているプラスチック光ファイバー９１０を有する。カニューレは、特別な性質を持つ円筒形にコーティングした被覆により囲まれた中空の空芯を有する。
【００２８】
従来のコーティングは、（１）高反射性、低吸収性であるが、強い波長と角度選択性をもつ誘電体コーティング積層および、（２）吸収損失を伴い、反射率が１００％未満の全方向反射物である金属コーティングからなる。ここで説明されている特別なコーティングは、誘電体コーティングに似ているが、屈折率が異なるため、その結果、広いスペクトルと角度帯域に渡る全方向超高反射率の誘電体積層と金属コーティングの最良物を組み合わせて得られるコーティングとなる誘電体材料から構成される。本質的に、一次元バンドギャップは、光の粒子がコーティング構造内に入り込むのを防止するコーティングの中で作られる。光の粒子は、コーティング構造内に入り込めないため、透過することも吸収することもできず、反射するのみである。
【００２９】
赤外波長に対する技術が証明され、可視波長帯内で作動するように適応されれば、中空のカニューレ内で潜在的に１００％の反射率を生じることが可能である。それゆえに、徐々に細くなった中空コアファイバー９２０および、まっすぐな中空コアファイバー９２５は、現在市販され入手可能な最高性能の開口数０．６３のファイバー（東レのファイバー）と比べ、可視スペクトルに渡り潜在的に１．０（すなわち、９０度軸から外れたのと同じぐらい高い軸外光線の透過率）と同じぐらい高いファイバー開口数を有する。
【００３０】
実用においては、おそらく、最大約０．６５ｄＢ／ｍまでの減衰損失が発生しうる。長さ１００インチ（２．５４メートル）のファイバーの場合、これは、６８％の光のみが透過されることを意味する。しかしながら、開口数１．０の光線の６８％は、開口数０．６３の光線の９５％よりもかなり多くの光を提供する。更には、最遠位端部に使用される特殊なファイバーは、おそらく数インチの長さにすぎず、結果として生じる減衰損失は少なくすむであろう。
【００３１】
そのような特殊なファイバーを徐々に細くなるような形にできるのなら、図９に表されるような高性能設計が可能となる。より詳細には、開口数０．６３の東レファイバー９１０は、ファイバー照射器（例えば、ＡｌｃｏｎのＡｃｃｕｒｕｓ ｘｅｎｏｎ照射器）から遠位端部へ効率的に光を伝達する。その際、徐々に細くなる中空コアファイバー９２０は光線の直径をより小さくし、光線の角度幅（すなわち、光線開口数）を増加させる。開口数１のファイバーであれば、徐々に細くなる部分を経た光線は、ファイバー９００の直径の小さいまっすぐな部分である９２５を通って効率的に伝達される。中空コアファイバーを緩衝生理食塩溶液(BSS)または、油で満たすと、光束を伝播する特性に影響が及ぶ。このような特殊なファイバーを徐々に細くなる形状にできなければ、徐々に細くなったガラスロッドまたは、プラスチックロッド（おそらく、細くなった部分に光を閉じ込めるため側面が銀コーティングされている）が、光をプラスチック近位ファイバー部から中空コア遠位カニューレに連結するために必要となるだろう。
【００３２】
本発明について、特定の実施例を参照し説明したが、実施例は例示であり、本発明の範囲がこれらの実施例に限定されないことを理解すべきである。上述の実施形態について多くの変形、修正、追加および、改良が可能である。これらの変形、修正、追加および、改良は、特許請求の範囲に詳述された本発明の範囲内で行われることを意図している。
【００３３】
本発明とその利点のより完全な理解は、同じ番号が同種の機能を示す添付図面と関連して明細書中の説明とを参照することにより得られるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】スチール製カニューレおよび、吸収材料がプローブ端部に触れたときに変形しやすい従来の遠位ファイバーチップ部を有するプラスチック光ファイバーを有する単純な内部照射プローブを示す。
【図２】本発明のひとつの実施形態による熱に強い内部照射プローブを示す。
【図３】本発明の別の実施形態によるシャンデリアプローブを示す。
【図４】本発明の更に別の実施形態による熱に強いサファイア広角プローブを示す。
【図５】本発明の一実施形態による照射投入カニューレを示す。
【図６】熱に強い照射投入カニューレ内などのように、本発明のいくつかの実施形態で実装するのに適した近位部がフレアー状で、遠位部の先が徐々に細くなったグラス光ファイバーを示す。
【図７】図７は、グラス光ファイバーのフレアー状になった近位部分をとり囲む保護スリーブを有するグラス光ファイバーを示す。
【図８】本発明の一実施形態による、光コネクター内でグラス光ファイバーのフレアー状の近位部を取り囲む保護スリーブを有し、熱に強いチップ部を有する照射プローブを形成する、グラス光ファイバーに連結されたプラスチック光ファイバーを示す。
【図９】本発明の一実施形態による、熱に強い照射プローブに実装するのに適した全方向反射カニューレを示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック光ファイバーと、
耐熱遠位部と、
前記プラスチック光ファイバーが、前記耐熱遠位部を通じて光を伝達するように前記耐熱遠位部に光学的に連結される収容部と、
を有する熱に強い照射プローブにおいて、前記プラスチック光ファイバーが前記耐熱遠位部に前記収容部内で接合され、前記耐熱遠位部がグラス光ファイバー、または、耐熱プラスチックロッドである熱に強い照射プローブ。
【請求項２】
前記収容部がステンレススチールまたは、生体適合性材料である、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項３】
前記耐熱遠位部が、１以上の耐熱材料からできている、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項４】
前記耐熱遠位部が、成形されたまたは、徐々に細くなる遠位端部を有する、請求項３に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項５】
前記耐熱遠位部が、フレアー状の近位端部を有する、請求項３に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項６】
前記耐熱ロッドの一部が反射コーティングで被覆されている、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項７】
前記反射コーティングが銀である、請求項６に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項８】
前記収容部が、１以上のプラスチックを含む生体適合性材料からなる、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項９】
前記収容部が、手術中に、前記熱に強い照射プローブを定位置に固定するように構成された、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１０】
前記収容部が、前記耐熱遠位部の前記遠位端部で広角レンズと一体化するように構成された、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１１】
前記収容部が、前記光学的に接合されたプラスチック光ファイバーおよび、前記耐熱遠位部を通過する光伝達に加え、液体を流す通路を収容するように構成された、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１２】
前記収容部が、カニューレへ接続されたハブを有する、請求項１１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１３】
前記カニューレの前記遠位端部が、切開部から手術部位への挿入するように傾斜している、請求項１２に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１４】
前記プラスチック光ファイバーと前記耐熱遠位部を接合する光学接着剤を更に有し、前記光学接着剤が前記プラスチックハブの外側へ広がり、前記プラスチック光ファイバーを所望の位置に配置する、請求項１２に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１５】
前記プラスチック光ファイバーと前記耐熱遠位部を接合する光学接着剤を更に有する、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１６】
前記光学接着剤が、前記プラスチック光ファイバー、前記耐熱遠位部および、前記収容部間の接着部を設ける、請求項１５に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１７】
前記グラス光ファイバーが、シリカコアおよび、屈折率が約１．３０〜１．３３の誘電体被覆を有し、前記グラス光ファイバーが０．６６の開口数を実現可能にする、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１８】
前記グラス光ファイバーの遠位端部が、徐々に細くなり複合パラボラ型集光器、すなわち、円錐形である、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１９】
前記グラス光ファイバーの前記近位端部が、保護スリーブに囲まれている、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項２０】
前記プラスチックファイバーの前記遠位端部を前記保護スリーブに囲まれた前記グラス光ファイバーの前記近位端部に光学的に連結する、ファイバーをファイバーに連結するコネクターを更に有する、請求項１９に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項２１】
前記耐熱遠位部が、光の粒子が前記カニューレに侵入するのを防止する反射コーティングにおける一次元バンドギャップを可視波長域内で生成する誘電体材料からなる前記反射コーティングで、内側面が被覆された全方向反射中空カニューレである、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１】
プラスチック光ファイバーと、
耐熱遠位部と、
前記プラスチック光ファイバーが、前記耐熱遠位部を通じて光を伝達するように前記耐熱遠位部に光学的に連結される収容部と、
を有する熱に強い照射プローブにおいて、前記プラスチック光ファイバーが前記耐熱遠位部に前記収容部内で接合され、前記耐熱遠位部がグラス光ファイバー、または、耐熱プラスチックロッドである熱に強い照射プローブ。
【請求項２】
前記収容部がステンレススチールまたは、生体適合性材料である、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項３】
前記耐熱遠位部が、１以上の耐熱材料からできている、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項４】
前記耐熱遠位部が、成形されたまたは、徐々に細くなる遠位端部を有する、請求項３に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項５】
前記耐熱遠位部が、フレアー状の近位端部を有する、請求項３に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項６】
前記耐熱ロッドの一部が反射コーティングで被覆されている、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項７】
前記反射コーティングが銀である、請求項６に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項８】
前記収容部が、１以上のプラスチックを含む生体適合性材料からなる、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項９】
前記収容部が、手術中に、前記熱に強い照射プローブを定位置に固定するように構成された、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１０】
前記収容部が、前記耐熱遠位部の前記遠位端部で広角レンズと一体化するように構成された、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１１】
前記収容部が、前記光学的に接合されたプラスチック光ファイバーおよび、前記耐熱遠位部を通過する光伝達に加え、液体を流す通路を収容するように構成された、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１２】
前記収容部が、カニューレへ接続されたハブを有する、請求項１１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１３】
前記カニューレの前記遠位端部が、切開部から手術部位への挿入するように傾斜している、請求項１２に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１４】
前記プラスチック光ファイバーと前記耐熱遠位部を接合する光学接着剤を更に有し、前記光学接着剤が前記プラスチックハブの外側へ広がり、前記プラスチック光ファイバーを所望の位置に配置する、請求項１２に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１５】
前記プラスチック光ファイバーと前記耐熱遠位部を接合する光学接着剤を更に有する、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１６】
前記光学接着剤が、前記プラスチック光ファイバー、前記耐熱遠位部および、前記収容部間の接着部を設ける、請求項１５に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１７】
前記グラス光ファイバーが、シリカコアおよび、屈折率が約１．３０〜１．３３の誘電体被覆を有し、前記グラス光ファイバーが０．６６の開口数を実現可能にする、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１８】
前記グラス光ファイバーの遠位端部が、徐々に細くなり複合パラボラ型集光器、すなわち、円錐形である、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項１９】
前記グラス光ファイバーの前記近位端部が、保護スリーブに囲まれている、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項２０】
前記プラスチックファイバーの前記遠位端部を前記保護スリーブに囲まれた前記グラス光ファイバーの前記近位端部に光学的に連結する、ファイバーをファイバーに連結するコネクターを更に有する、請求項１９に記載の熱に強い照射プローブ。
【請求項２１】
前記耐熱遠位部が、光の粒子が前記カニューレに侵入するのを防止する反射コーティングにおける一次元バンドギャップを可視波長域内で生成する誘電体材料からなる前記反射コーティングで、内側面が被覆された全方向反射中空カニューレである、請求項１に記載の熱に強い照射プローブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２０９９０７（Ｐ２００８−２０９９０７Ａ）
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−１２７１０（Ｐ２００８−１２７１０）
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（５００３１９０４４）アルコン，インコーポレイティド (87)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２７１０（Ｐ２００８−１２７１０）
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（５００３１９０４４）アルコン，インコーポレイティド (87)
【Ｆターム（参考）】
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