高スループットのエンドー照明器用プローブ
【課題】高スループットのエンドー照明器および高スループットのエンドー照明の手術システムの提供。
【解決手段】光ビームを供給する光源12と、光ビームを受光し伝達する光源に光学的に結合する近接の光ファイバ13と、近接の光ファイバの遠位末端に光学的に結合し、手術部位を照明するために、光ビームを受光し光ビームを伝達し、遠位末端の直径よりも大きい近接端部の直径を有するテーパ部分を含む先端の光ファイバ20と、先端の光ファイバと動作可能に結合するハンドピース10と、先端の光ファイバを収納し方向付けするためにハンドピースと動作可能に結合するカニューレ16と、を有する手術システム。
【解決手段】光ビームを供給する光源12と、光ビームを受光し伝達する光源に光学的に結合する近接の光ファイバ13と、近接の光ファイバの遠位末端に光学的に結合し、手術部位を照明するために、光ビームを受光し光ビームを伝達し、遠位末端の直径よりも大きい近接端部の直径を有するテーパ部分を含む先端の光ファイバ20と、先端の光ファイバと動作可能に結合するハンドピース10と、先端の光ファイバを収納し方向付けするためにハンドピースと動作可能に結合するカニューレ16と、を有する手術システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に手術器具に関わる。詳細に言えば、本発明は、眼科手術中に領域を照明する手術器具に関わる。さらに詳細に言えば、本発明は、手術領域を照明するための高スループットのエンドー照明器（endo-illuminator）に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼科手術において、特に硝子体網膜の手術において、網膜の部分ができる限り大きく見えるように、広角度の手術用マイクロスコープ・システムを使用することが望まれる。このようなマイクロスコープ・システム用として広角度の対物レンズが存在するが、このレンズは、従来の一般的な光ファイバ照明器プローブの照明による円錐によって付与される照明領域よりも、一層広い領域を必要とする。結果として、光ファイバ照明器が付与する比較的インコヒーレントな光のビームの拡がりを増大させるように、種々の技術が発展してきた。それ故に、これらの技術で知られる広角度用照明器は、現在の広角度の手術用マイクロスコープ・システムが要求するよりも、より広い網膜の部分を照らすことができる。しかしながら、上記の広角度用照明器は、照明角度と光束との交換条件に制約される。この交換条件において、最大広角のプローブは、一般的に最小の透過効率および最低の光束（ルーメンで測定）を有することになる。従って、網膜を照らす光から得られる照度（単位当りのルーメン）は、眼科手術で要求される照度よりも低いことが度々ある。さらに、これらの広角度用照明器は、一般的に、より大きい直径のファイバを含む。このファイバは、より高いゲージ/より小さい直径の最新の光ファイバ照明器よりも、小さいゲージ（即ち、より大きい直径のカニューレ）のプローブ（例えば、直径749μｍ（0.0295インチ）のファイバは、外径902μｍ（0.0355インチ）、内径787μｍ（0.0310インチ）の２０ゲージのカニューレに収納可能）に収まるようにデザインされている。なお、上記最新の光ファイバ照明器は、現在眼科手術で実施される最も小さな切開サイズで必要とされる。
【０００３】
眼科用照明器に使用する主な光源は、キセノン光源、ハロゲン光源、または、光ファイバケーブルを介してインコヒーレントな光が供給できる他の光源を含む。一般に、これらの光源は、光学的に結合されている２０ゲージ適合の光ファイバ（例えば、直径749μｍ（0.0295インチ）のファイバ）に、発生光を集束するようにデザインされる。これは、光源からの光を手術領域に伝達するのに、２０ゲージ適合の光ファイバを有するプローブが、しばらくの間、標準となっていたためである。しかしながら、現在、多くの外科医に好まれる手術技術は、より小さな切開サイズが要求され、結果として一層高いゲージの照明用プローブと一層小さな直径の光ファイバとが要求されている。特に、２５ゲージ適合の光ファイバを有するエンドー照明器が、多くの小さな切開の眼科手術のために要求されている。さらに、カニューレの外径を（切開部の穴のサイズを最小化するために）低減すること、およびファイバの直径を（照射する光束を最大化するために）大きくすることの競合するゴールは、一般的に柔軟性のある極薄の壁を有するカニューレの使用に結論を得ることになる。このようなカニューレは、眼科手術において好ましくない。多くの眼科の外科医は、外科手術のあいだ眼球位置に動かすように、照明用プローブ自身を使用することを好む。非常に柔軟性がある薄い壁のカニューレは、外科医が上記のようにプローブを使用することを難しくする。
【０００４】
より高いゲージの光ファイバ照明器を、２０ゲージ適合の光ファイバに光を集束するようにデザインされた光源に、結合させる計画がなされていた。例えば、市販の２５ゲージのエンドー照明器用プローブは、長さ213ｃｍ（84インチ）の接触用ファイバを含む。このファイバの長さの大部分において、当該ファイバは、508μｍ（0.020インチ）の直径を有する。しかし、プローブの遠位末端の近傍で、ファイバは、5.08ｃｍ〜7.62ｃｍ（2〜3インチ）の範囲において、508μｍ（0.020インチ）から432μｍ（0.017インチ）に先細りするテーパ形状をなし、432μｍ（0.017インチ）の直径まで、5.08〜7.62ｃｍ（2〜3インチ）の間、テーパ部から下流に連続している。ファイバの開口数（“ＮＡ”）は、全長において0.50である。従って、ファイバのＮＡは、近接端部において、光源のビームのＮＡ0.50に一致する。しかしながら、このデザインは、少なくとも３つの不利な点を有する。
【０００５】
第１の不利な点は、光源のランプが、２０ゲージに適合する直径749μｍ（0.0295インチ）の光ファイバに、光を集束するようにデザインされている。しかしながら、プローブのファイバは、僅か508μｍ（0.020インチ）の直径である。従って、光源からの光を集束したビームスポットの光の大部分は、ファイバのより小さな直径には入射されず、損失となる。第２の不利な点は、ファイバの直径が508μｍ（0.020インチ）から432μｍ（0.017インチ）にテーパされているため、伝達される光のビームがテーパ領域を通過するにつれ、面積維持のために、光のＮＡが0.50を超えて増加することである。しかしながら、遠位末端でのファイバのＮＡは、0.5に留まっている。従って、ファイバは、テーパ部分の下流となるファイバコア内に、ビーム全体を閉じ込めることができない。代わりに、光源のビームの一部（軸外の最大角度に相当する光線）は、コアからファイバを囲む被覆層に漏れて、損失される。このことは、ファイバの遠位末端に到着し、眼に放出される光のスループットを低減させる結果をもたらす。これらの不利な結果として、上記ファイバ・スループットは、一般的な２０ゲージ適合のファイバ・スループットよりも著しく低下することになる（平均して、２０ゲージ適合のファイバ・スループットの３５％未満）。第３の不利な点は、このプローブは、外径が521μｍ（0.0205インチ）で、内径が大凡432μｍ（0.017インチ）となる極薄の壁を有するカニューレを使用することである。このことは、非常に剛性を損なうことになり、カニューレに何かの横力が加わるとき、著しく曲がることになる。
【０００６】
別に市販されている２５ゲージのエンドー照明器用プローブは、接触するテーパ無しの直径399μｍ（0.0157インチ）で、0.38のＮＡを有するファイバを備える。上記で説明したテーパ型の従来技術のエンドー照明器と同様に、このテーパ無しのデザインは、一般的な２０ゲージ適合のファイバよりも著しく低い、ファイバ・スループットを有する。これは、光源のランプが、２０ゲージに適合する直径749μｍ（0.0295インチ）の光ファイバに、光を集束するようにデザインされていることが再び原因する。従って、光源を集束したビームスポットからの大部分の光は、直径3988μｍ（0.157インチ）のファイバには入射されず、損失されることになる。また、ファイバのＮＡが0.38であることは、ＮＡが0.50である光源のビームよりも非常に小さい。従って、ファイバに集束された光の大部分は、ファイバのコアを介しては伝播されず、代わりにコアから漏れ、被覆層を通過して損失される。総合すると、これら２つの不利な点は、平均して一般的な２０ゲージ適合のファイバ・スループットの２５％未満の結果を生み出す。さらに、このプローブは、また外径が521μｍ（0.0205インチ）で、内径が大凡432μｍ（0.017インチ）となる極薄の壁を有するカニューレを使用する。このことは、非常に剛性を損なうことになり、カニューレに何かの横力が加わるとき、著しく曲がることになる。
【０００７】
従来技術の小さなゲージ（例えば、２５ゲージ）の照明器の更なる不利な点は、伝達させる光を、小さな円錐角（例えば、上記の２つの従来技術例において、各々が〜３０度の半角、および〜２２度の半角）に放射するように一般的にデザインされている。しかしながら、眼科の外科医は、網膜のより広い部分を照らすために、より広い角度の照明パターンを有することを好む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、高スループットのエンドー照明器に対するニーズが存在し、本発明の照明器は、従来技術の高ゲージのエンドー照明器に付随する問題を低減または解消するものである。特に、ファイバ長の全体において、光源のビームのＮＡよりも高いＮＡのファイバを有する一方で、集束されたスポットサイズの光源をファイバの近接断面に一致させる問題、光源から伝達された光を小さな円錐角の上に入射させる問題、および極薄の壁となって過度に柔軟なカニューレが存在する問題、を低減または解消するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の高スループットのエンドー照明器の実施例は、実質的に上記ニーズ等に対応するものである。本発明の一実施例は、高スループット照明の手術システムであって、光ビームを供給する光源と、近接の光ファイバであって、該光ビームを受光し伝達するために、該光源に光学的に結合する近接の光ファイバと、上記近接の光ファイバの遠位末端に光学的に結合し、手術部位を照明するために、上記光のビームを受光し上記光ビームを放射する先端の光ファイバであって、遠位末端の直径よりも大きい近接端部の直径を有するテーパ部分を含む、先端の光ファイバと、上記先端の光ファイバと動作可能に結合するハンドピースと、上記先端の光ファイバを収納し方向付けするために、上記ハンドピースと動作可能に結合するカニューレと、を備える手術システムである。
【００１０】
上記テーパ部分の近接端部の直径は、上記近接の光ファイバの直径に等しく、例えば２０ゲージに適合する直径にできる。上記テーパ部分の遠位末端の直径は、例えば２５ゲージに適合する直径にできる。上記カニューレは、内径２５ゲージのカニューレにすることができる。上記近接の光ファイバは、好ましくは上記光源ビームのＮＡに等しいまたは大きいＮＡを有し、上記先端の光ファイバは、上記近接の光ファイバよりも大きく、かつ当該光ファイバのどのポイントにおいても上記光源ビームより大きいＮＡを有する（上記光源ビームのＮＡは、上記テーパ部分を通過するに従い増加できるので）。
【００１１】
上記先端の光ファイバは、カニューレの遠位末端と一緒になる上記先端の光ファイバの遠位末端において、高ゲージ（例えば、２５ゲージに適合）の光ファイバにすることができる。また、上記先端の光ファイバは、上記先端の光ファイバの遠位末端をカニューレの遠位末端より約127μｍ（0.005インチ）ほど越えて伸びるようにして、カニューレに結合することができる。カニューレおよびハンドピースは、生体適合物質から製作することができる。光ケーブルは、近接の光ケーブルを含むことができ、該ケーブルは、上記光源に動作可能に結合する第１の光コネクタ、および上記ハンドピースに（または、上記近接の光ファイバを上記先端の光ファイバに光学的に結合させる他の方法により）動作可能に結合する第２の光コネクタを含む。代案として、上記ハンドピースおよび上記光ケーブルは、当業者に知られている別の方法によって動作可能に結合することができる。上記光コネクタは、ＳＭＡ光ファイバ・コネクタにすることができる。上記先端の光ファイバと上記近接の光ファイバとは、光学的に結合され、上記光源からの光のビームを手術領域により効率良く伝達するように、結合する接触面において適合できるゲージにすることができる。例えば、両方の光ファイバは、結合点において等しいゲージにすることができる。
【００１２】
図２に示すように、上記近接の光ファイバは、上記光源からの光を受光するために、上記光源に光学的に動作可能に結合できるように、より大きい直径の光ファイバ（例えば、２０ゲージに適合）にすることができる。上記先端の光ファイバは、高い開口数（“ＮＡ”）、より小さな直径（例えば、２５ゲージに適合）の光ファイバ、または上記近接の光ファイバの下流に置かれる円筒状で、高いＮＡのテーパ部分を含む光パイプにすることができる。上記テーパ部分は、光学的結合点において上記近接の光ファイバに適合する直径を有するようなテーパにすることができる（例えば、テーパ部分は、749μｍ（0.0295インチ）すなわち２０ゲージ適合で開始され、ここではテーパ部分は近接の光ファイバに結合され、そして下流の結合ポイントにおいて、381μｍ（0.015インチ）すなわち２５ゲージに適合するようテーパする）。別の実施例において、上記テーパ部分は、光学的に上記近接の光ファイバと上記先端の光ファイバとを結合させる分離した部分にすることができ、テーパ部の全長において上記近接の直径から上記先端の直径になるようにする。
【００１３】
本発明の実施例に付加できる利点として、上記先端の光ファイバは、カニューレ内の光ファイバが線形的に移動できるように、ハンドピースに動作可能に結合することができる。上記先端の光ファイバの遠位末端部は、当該ケーブルがカニューレの開口部を越えて延びるように、カニューレの開放された開口部で相対的に移動することができる。前記ハンドピースは、上記先端の光ファイバの線形的移動を調整するためのプッシュ/プル機構のような手段を含むことができる。当業者に知られている別の手段を使用することもできる。上記先端の光ファイバの線形的移動を調整することは、カニューレの開口部を越えて延びる当該光ファイバの量を変化することになり、いくつかの場合において、上記先端の光ファイバの端部から散乱する光の角度を変化させることになる。従って、手術領域（例えば、眼の網膜）を照らすための上記先端の光ファイバによって供給される照明の角度および照明の量は、上記先端の光ファイバの線形的移動を調整することによって、外科医が調整することができる。
【００１４】
本発明の別の実施例は、本発明の教示にしたがう高スループットなエンドー照明器を使用する手術領域の照明方法、および眼科手術に使用するための本発明の高スループットなエンドー照明器を有する手術用ハンドピースの実施を含むことができる。さらに、本発明の実施例は、眼および他の手術に使用するための手術用設備またはシステムに取り込むことができる。本発明の教示にしたがいデザインされた高スループットなエンドー照明器の他への使用は、当業者に知られるようになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の教示による高スループットのエンドー照明器システムの一実施例を簡単化した図である。
【図２】本発明の高スループットのエンドー照明器の一実施例を拡大した図である。
【図３】本発明における光ファイバを調製するための結合用スリーブを示す図である。
【図４】本発明におけるベル形状の光ファイバを生成するためのシステムを表す図である。
【図５ａ】本発明におけるカニューレ付きのベル形状の形成プロセスを説明する図である。
【図５ｂ】図５ａのプロセスにしたがい製作された、一般的なカニューレ付きのベル形状を有する光ファイバの写真である。
【図６】本発明によるカニューレ内のベル形状のファイバを結合する方法を説明する図である。
【図７】本発明によるベル形状のファイバをモールドするシステムを説明する図である。
【図８】本発明により、引き伸ばされベル形状にされた光ファイバを生成するためのシステムを説明する図である。
【図９】分離したテーパ部分を有する、本発明の高スループットのエンドー照明器の別の実施例を説明する図である。
【図１０】本発明の一実施例にしたがい、光ファイバおよび分離したテーパ部分を調整するための結合用スリーブを示す図である。
【図１１】先端の光パイプを有する本発明の高スループットのエンドー照明器の別の実施例を説明する図である。
【図１２】眼科手術における本発明の高スループットのエンドー照明器の一実施例の使用を説明する図である。
【図１３】本発明による調整手段４０の一実施例を説明する図である。
【図１４】本発明による接触用光ファイバの典型的な実施例を説明する図である。
【図１５】本発明による接触用光ファイバの典型的な実施例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明および本発明による利点を一層完全に理解することは、添付図面に関連しながら、以下に説明することにより達成することができる。
【００１７】
本発明の好ましい実施例を、図面により説明するが、複数の図面において、同一の参照番号は、同一品および同一相当品に関連するものに使用される。
【００１８】
本発明の種々の実施例は、硝子体の網膜/後部における部分手術のような手術手順で使用するための、より高いゲージ（例えば、２０及び/又は２５ゲージに適合）の光ファイバ・ベースのエンドー照明器を提示する。本発明の実施例は、テキサス州フォートワースの米国アルコン社によって販売されている、Alcon-Grieshaber Revolution-DSP（登録商標）のようなハンドピースを含むことができる。カニューレの内径は、本発明の教示に従いテーパ形状を有する、先端の光ファイバを収納するのに使用することができる。高スループットのエンドー照明器の実施例は、眼科手術の一般的分野において使用できるように構成することができる。しかし、本発明の適用範囲は、眼科医療に限定されることなく、一般的な他の手術分野にも適用可能であることは、当業者にとって予測されることであり、実現するであろう。なお、一般的な他の手術分野とは、高いスループットと、より高いゲージの照明と、を要求される分野である。
【００１９】
本発明の高いスループットのエンドー照明器の一実施例は、先端の光ファイバと、ステム（カニューレ）と、および生体適合性の高分子物質から製作されたハンドピースと、を含むことができる。この結果、生体適合性物質のおかげで、照明器の侵襲的な部分は、使い捨て可能な手術用品目となる。従来技術と異なり、本発明のエンドー照明器の実施例は、低い光学上の損失により、高い光学的伝達/高い輝度を供給することができる。生体適合性の高分子物質から製作される本発明の実施例は、低価格の連結式のハンドピース機構に組み込むことができるので、本発明の実施例は、安価な使い捨て可能な照明機器を含むことができる。
【００２０】
図１は、ハンドピース１０を含む手術システム２を簡単に示した図であり、このハンドピース１０は、光源１２からの比較的インコヒーレントな光のビームを、ケーブル１４を介して、ステム（カニューレ）１６の遠位末端に供給する。ケーブル１４は、業界で知られているゲージ数の光ファイバケーブルからなる近接の光ファイバ１３を含むことができるが、しかし近接の光ファイバ１３は、２０または２５ゲージに適合するファイバが好ましい。ステム１６は、図２から図１１で明解に説明するように。先端の光ファイバ２０を収納するように構成される。結合システム３２は、光源１２を光ケーブル１４内の近接の光ファイバ１３に光学的に結合させるように、光ケーブル１４の近接端部において光ファイバ用コネクタを備えることができる。
【００２１】
図２は、本発明の高スループットのエンドー照明器の一実施例の拡大図である。この照明器は、ハンドピース１０、カニューレ１６、およびこれら各々の内部構成品を含む。ステム１６は、先端の光ファイバ２０のテーパされていない先端部分を収納しているのが見られる。先端の光ファイバ２０は、光学的に近接の光ファイバ１３に結合し、そして、この近接の光ファイバ１３は、光源１２からの光を受光するために、光源１２に光学的に直接結合している。近接の光ファイバ１３は、より大きな直径で、小さなＮＡ（例えば、０．５ＮＡ）の光ファイバ、すなわち２０ゲージに適合する光ファイバにすることができる。先端の光ファイバ２０は、高い開口数（“ＮＡ”）で、より小さな直径（例えば、２５ゲージに適合）の光ファイバ、または近接の光ファイバの下流に置かれる円筒形の光パイプ（pipe）にすることができる。先端の光ファイバ２０は、高いＮＡのテーパ部分２６を含むことができる。テーパ部分２６は以下の構成にする。先端の光ファイバ２０の上流端の直径は、光学的結合部分において、近接の光ファイバ１３の直径に一致させる（例えば、先端の光ファイバ２０の直径は、749μｍ（0.0295インチ）で２０ゲージに適合し、こうして、近接の光ファイバ１３に結合させる）。そして、テーパ部分２６を介して結合する部分の下流において、例えば、381μｍ（0.015インチ）すなわち２５ゲージに適合するようなテーパ形状にする。別の実施例において、テーパ部分２６は、分離する光学的部分にすることができ、近接の光ファイバ１３と先端の光ファイバ２０とが光学的に結合できるように、テーパ部全体において、上記の近接のファイバ直径から上記先端のファイバ直径に変化するようにテーパする。テーパ部分２６は、光学的に傾斜する形で機械加工するか、または射出成形するプラスチックか、または別のポリマー加工で、製作することができる。
【００２２】
ハンドピース１０は、テキサス州フォートワースの米国アルコン社によって販売されている Revolution-DSP（登録商標）のように業界で知られている手術用ハンドピースを含めることができる。光源１２は、キセノン光源、ハロゲン光源、または光ファイバケーブルを介してインコヒーレントな光を供給できる何か別の光源にすることができる。ステム１６は、当業者に知られている２５ゲージのような小さな直径のカニューレにすることができる。ステム１６は、当業者に知られているような、ステンレス鋼または適切な生体適合性の高分子物質（例えば、ＰＥＥＫ、ポリイミド、等）にすることができる。
【００２３】
近接の光ファイバ１３、先端の光ファイバ２０及び/又はステム１６は、例えば図１２および図１３に示すような調整手段４０を介して、ハンドピース１０に、動作可能に結合することができる。調整手段４０は、例えば、当業者に知られているような簡単なプッシュ/プル機構を備えることができる。光源１２は、ハンドピース１０に、動作可能に結合することができる（即ち、光ケーブル１４内の近接の光ファイバ１３に光学的に結合）。この結合は、たとえば光ファイバケーブル１４の近接端部において、標準のＳＭＡ（Scale Manufacturers Association）光ファイバ・コネクタを使用することで実施できる。このことは、近接の光ファイバ１３を介して、光源１２から手術部位までの光の効率的な伝達を可能にする。なお、光の伝達は、ハンドピース１０内を通過し、先端の光ファイバ２０の遠位末端およびステム１６から発散させるために、（先端の光ファイバ２０に分離、または一体化された）テーパ部分２６および光ファイバ２０を介して、光源１２から伝達される。光源１２は、当業者に知られているフィルタを備えることができ、このフィルタが、光源からの赤外放射を吸収することで、損害を生じる温度効果を低減させることができる。光源１２のフィルタは、手術箇所の色が明確になるように、異なる光の色で手術箇所を照らすように選択して使用することができる。
【００２４】
図２に示す本発明の高スループットのエンドー照明器の実施例は、低いＮＡで、より大きな直径の近接の光ファイバ１３を備え、この光ファイバは、テーパ形状を有し、高いＮＡで、より小さな直径の先端の光ファイバ２０に光学的に結合する。近接の光ファイバ１３（上流のファイバ）は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）のコアで、750μｍ（0.030インチ）のコア直径を有する、０．５０ＮＡのプラスチックファイバにすることができ（例えば、光源１２のＮＡに一致させる）、または、当業者に知られている別の等価なファイバにすることができる。例えば、このようなファイバは、テキサス州フォートワースの米国アルコン社によって製作されているアキュラス（登録商標）のように、２０ゲージの光源１２からの集束された光のスポットの直径に対応する。例えば、本発明の実施例の近接の光ファイバ１３のために適したファイバは、三菱レイヨン株式会社が製作しており（製品名：スーパーエスカ ファイバ）、インダストリアル・ファイバ・オプティクス社経由で購入することができ、また、東レ株式会社も製作しており、モリテックス社経由で購入することができる。
【００２５】
先端の光ファイバ２０に適するファイバ（下流用ファイバ）は、ポリマイクロ社のHigh OH（ＦＳＵ）0.66ＮＡ、シリカ コア/テフロン（登録商標）ＡＦクラッドの光ファイバであり、この光ファイバは、要求仕様および東レ株式会社のPJU-FB500の0.63ＮＡファイバ（コア直径486ミクロン）により、特別注文で製作されるコア直径を有する。先端の光ファイバ２０のために選択される物質にかかわらず、本発明の一実施例において、テーパ部分２６は、上記の教示にしたがって先端の光ファイバ２０において生成する必要がある。先端の光ファイバ２０の近接端部においてテーパ部分を生成する方法は、たとえば（１）ファイバをベル形状にすること、および（２）ファイバを引き伸ばすことを含む。別の実施例において、テーパ部分２６は、分離した光学部分とすることができ、たとえばテーパ部分２６は、ダイアモンド研磨またはモールド射出で生成することにより、アクリルのテーパ形状にすることができる。テーパ部分２６が、先端の光ファイバ２０において一旦生成されると、種々の部分を、完成した照明用プローブの中に組み込むことができる。例えば、光ファイバ（および、いくつかの実施例ではテーパ部分２６）は、いくつかの光学要素と共に固定させ、各々の要素間でのフレネル反射損失を低減させるように、光学部品用接着剤で結合することができる。上記光学要素は、ｘ−ｙ−ｚ用移動ステージおよびビデオ・マイクロスコープを使用して、精密な配置で組み込むことができる。代替として、上記光学要素は、結合用スリーブ５０の援助により組み込むこともできる。例えば、図３に示すように、各々の光学要素を並進運動による配置および角度の配置で押し進める。
【００２６】
光ファイバをベル形状にすることは、端部を、拡張する直径まで、“ベル”形状にするすなわち広げるまでの短時間（例えば、２〜３秒の間）の間、光ファイバの端部を加熱することを含む。図４は、光ファイバをベル形状にするためのシステム６０を示す。一般的に、光ファイバは、柔らかくした大きな直径のコア物質の円筒を、長い小さな直径のファイバに引き伸ばすことで生成される。そして、引き伸ばされた光ファイバは、再凝固が可能である。得られたファイバは、ファイバを軟化点まで再加熱したときに開放する圧縮力を、内部に蓄える傾向がある。加えて、ファイバ販売者によって供給されるファイバ、特に標準直径（例えば、508μｍ（0.020インチ））のファイバは、要求される直径（例えば、２５ゲージのエンドー照明器のために、直径381μｍ（ 0.015インチ）−432μｍ（0.017インチ））を得るために、さらに引き伸ばすことが必要になる可能性がある。この引き伸ばす作業は、ファイバにさらに圧縮力を加えることができる。
【００２７】
（図２の先端の光ファイバ２０を形成することができた）ファイバ６２は、図４に示すように温度加熱器６４の空洞部に挿入され、軟化点まで加熱されたとき、ファイバ６２は、開放された圧縮力に応えて長さを収縮させる。ファイバ６２の量は、固定なので、長さを収縮させることは、直径を増加させる結果となる。実際、段階的なＳ字状のテーパ状の変化が、入り口の広い直径と得られたファイバ６２の狭い直径との間に通常存在する。繰り返し可能な方法でベル形状のファイバ６２を生成する一つの方法は、ファイバ６２をファイバ用チャック６６に挿入することである。なお、このファイバ用チャック６６は、計算機が制御するｘ−ｙ−ｚ用移動ステージ６８に付属している。プロセッサ（計算機）７０は、垂直方向（ｚ軸）の挿入速度、挿入深さ、滞留時間、および移動装置６８の撤回時間を制御し、同様に温度制御装置７２を介して温度加熱の温度も制御することができる。このタイプのベル形状処理は、プラスチックファイバ６２をベル形状にするのに効率的である。
【００２８】
光ファイバ６２をベル形状にすることは、またカニューレ付きのベル形状用プロセスによって実現することができる。図５ａは、カニューレ付きのベル形状用プロセスを説明する図で、このプロセスにおいて、光ファイバ６２は、カニューレ８０に挿入され、そして、カニューレ８０と光ファイバ６２とは、温度加熱器８２の空洞の中に挿入される。カニューレ８２内で光ファイバ６２がベル形状になるのにしたがい、当該部分の形状およびサイズは、種々の性能向上が得られるように、カニューレ８２によって限定される。例えば、得られるベルの直径は、カニューレ８２の内径に一致するようになる。従って、カニューレ８２の内径に適応させることにより、得られるベルの直径は、近接の光ファイバ１３の直径に一致するように製作することができるので、ベル形状の光ファイバ６２は、図２を参照して説明したように、近接の光ファイバ１３に光学的に結合することができる。このように一致するファイバを組み込める照明用プローブの光学的スループットは、従来技術のスループットを超えて増大することになる。さらに、得られるベル形状は、幅方向に対して長くなり、段階的なテーパ形状を有することになるので、ベルの軸は、実質的に非ベル形状のファイバ６２の軸と並行になる。ベル形状の近接端部表面は平坦であり、ファイバ６２の光軸に対してほとんど垂直となり、またベル形状の側面は、光学的に平滑化され、光沢が存在する。これらの特性の各々は、光学的性能を増強するのに望ましいことである。
【００２９】
図５ｂは、一般的なカニューレ付きのベル形状のファイバ６２の写真である。
【００３０】
カニューレ付きのベル形状のさらなる利点として、ファイバ６２が、ベル形状（テーパ部分２６）を形成するために、カニューレ８０内の奥まった場所に存在することで、ベル形状のファイバ６２を、カニューレ８０から移動させることもなく、ベル形状のファイバ６２を、より大きな直径の近接の光ファイバ１３（例えば、２０ゲージに適合する0.5ＮＡのファイバ）に結合することが可能となる。図６は、カニューレ８０内の光学部品用接着剤２２により、ベル形状のファイバ６２（先端の光ファイバ２０）を近接の光ファイバ１３に結合させる一つの方法を示す。光学部品用接着剤２２は、何か軸合わせ用の光学部品用接着剤を使用することができ、当業者に知られているダイマックス１４２−Ｍのような光学部品用接着剤を使用することができる。ベル形状のファイバ６２/先端の光ファイバ２０は、動作可能に結合（接着）することができ、例えば、２５ゲージのカニューレ/ステム１６は、順番に、２０ゲージのカニューレ８０に両端を押し付けることができる。
【００３１】
成形処理は、テーパ部分２６を光ファイバ６２内で形成できる別のプロセスになる。図７は、成形処理技術を示す。この技術において、ファイバ６２の片端を軟化点まで加熱すること、およびベル形状を形成するために、ピストン９０使用して、ファイバ６２の片端を押し付けるようにモールド９２の空洞に押すことで、ベル形状は、ファイバ６２内で形成される。成形処理は、実現可能な方法として、プラスチックおよびガラスのファイバ６２を形成するために使用することができる。
【００３２】
光ファイバ６２内にテーパ部分２６を形成する、もう一つの技術は、光ファイバ６２を引き伸ばすことである。図８は、引き伸ばしたファイバ６２を形成するための１つのシステム１００を示す。光ファイバ６２を引き伸ばすことは、円筒形の加熱器１２０内において、チャック１２５から垂直方向に吊るすプラスチックまたはガラスのファイバ６２に、錘１１０を加えることで実施する。加熱器１２０内で、ファイバ６２は、軟化され、錘１１０の働きにより、より小さな直径になるように引き伸ばされる。チャック１２５に固定されるファイバ６２の部分は、加熱されていないので、したがって元々の大きな直径が維持される。ファイバ用チャック１２５と加熱器１２０との間のファイバ６２の部分は、テーパ形状の変化部分２６に引き伸ばされる。テーパ形状部分２６の長さは、ファイバ６２に沿った温度をどれだけ急速に変化させるかを制御することで、調整することができる。
【００３３】
上記に説明した方法は、一方法だけを使用するときよりも、より良い特性を有することが要求される先端の光ファイバを製作するために、組み合わせることができる。例えば、標準の508μｍ（0.020インチ）のコア直径のファイバ６２は、光ファイバの遠位末端を、381μｍ（0.015インチ）−432μｍ（0.017インチ）のカニューレ１６の内径（例えば、２５ゲージ）に適合するように、引き伸ばすことができる。そして、近接端部は、一般的な２０ゲージに適合するコア直径すなわち0.5ＮＡの近接の光ファイバ１３に一致するように、749μｍ（0.0295インチ）のコア直径のベル形状にすることができる。
【００３４】
先端の光ファイバ２０を形成するために、テーパ部分２６が、光ファイバ６２に一旦追加されると、先端の光ファイバ２０と近接の光ファイバ１３とは、光学的に結合することができる。両部分は、たとえばビデオ・マイクロスコープおよびｘ−ｙ−ｚ用移動装置による精密な配置によって、または好ましくは図３の結合用スリーブと共に、光学的に結合することができる。近接の光ファイバ１３および先端の光ファイバ２０は、ダイマックス１４２−Ｍの光学部品用接着剤２２または当業者に知られている別の同等の軸調整用光学部品用接着剤２２使用することで、一緒に結合することができる。なお、ダイマックス１４２−Ｍの光学部品用接着剤は、紫外線すなわち短波長の可視光の照射から早急に回復する性質がある。近接の光ファイバ１３および先端の光ファイバ２０は、本発明による高スループットのエンドー照明器用プローブの組立てに使用することができる。一実施において、以下のように組み立てることができる。
・先端の光ファイバ２０の狭い端部を、結合用スリーブ５０の大きな直径の穴に挿入する。
・先端の光ファイバ２０の狭い端部が、結合用スリーブ５０の下流の狭い穴を通過するように、結合用スリーブ５０を介して先端の光ファイバ２０をスライドさせる。
・テーパ部分２６が、結合用スリーブ５０の下流の狭い穴に接触し、もはやスライドしないところまで、先端の光ファイバ２０のスライドを、結合用スリーブ５０の中で継続させる。
・先端の光ファイバ２０および近接の光ファイバ１３を効率良く接着させるために、近接の光ファイバ１３の遠位末端に少量の接着剤２２を置く。
・近接の光ファイバ１３の遠位末端を覆う接着剤を、結合用スリーブ５０の大きな直径の開口部に挿入する。
・接着剤２２が、先端の光ファイバ２０の大きな直径の末端部に接触するまで、近接の光ファイバ１３を、結合用スリーブ５０の中にスライドさせる。結合用スリーブ５０で先端の光ファイバ２０に対して近接の光ファイバ１３が押せるように、近接の光ファイバ１３に軽く圧力をかける。この結果、２つのファイバ１３/２０の間の接着層は、軽く押され、光ファイバ/結合用スリーブ５０の界面領域まで拡張される。
・近接の光ファイバ１３の近接端部を、照明器すなわちアキュラス（登録商標）の白光用照明器に接続し、接着剤が固定化するまで接着剤に光が当るように照明器を点灯させる。アキュラス（登録商標）の照明器をＨＩ ３に設定した状態で、一般的に、１０秒−６０秒の照明時間が必要となる。
・付加された機械的強度のおかげで、接着剤２２は、近接の光ファイバ１３と結合用スリーブ５０の上流末端部との間の結合、先端の光ファイバ２０と結合用スリーブ５０の下流末端部との間の結合、および紫外線すなわち短波長の可視光からの回復のために、随意に適用することができる。
・カニューレ１６およびハンドピース１０は、本発明にしたがい完全な２５ゲージのエンドー照明器を生成するために、当業者に知られている方法で取り付けられる。
【００３５】
本発明の高スループットのエンドー照明器の別の実施例を、図９に示す。図９の実施例は、高いＮＡのプラスチックまたはガラスの分離するテーパ部分１２６によって、より小さな直径の高いＮＡの先端の光ファイバ２０に光学的に結合する、より大きな直径の低いＮＡの近接の光ファイバ１３の端末部を含む。この実施例のテーパ部分１２６は、近接および先端の光ファイバ１３/２０に結合する、分離する光学要素である。典型的な一実施において、ダイマックス１４２−Ｍのような光学部品用接着剤２２は、上記３つの光学的要素を一緒に結合するのに使用することができる。
【００３６】
近接の光ファイバ１３（上流のファイバ）は、0.50ＮＡのプラスチックファイバにすることができ（例えば、光源１２のＮＡに一致するために）、このファイバは、ポリメチル・メタクリレート（ＰＭＭＡ）コアで、および750μｍ（0.030インチ）のコア直径を有する。または、近接の光ファイバ１３は、他の当業者に知られている同等のファイバにすることもできる。本発明の第１の実施例のように、上記の近接の光ファイバ１３は、アキュラス（登録商標）の照明器のような、２０ゲージの光源１２からの集束された光スポットの直径に、適合している。先端の光ファイバ２０（下流のファイバ）に適したファイバは、ポリマイクロ社のHigh OH（ＦＳＵ）0.66ＮＡ、シリカ コア/テフロン（登録商標）ＡＦクラッド光ファイバであり、このファイバは、要求仕様および東レ株式会社のPJU-FB500の0.63ＮＡファイバ（コア直径486μｍ）により、特別注文で製作されるコア直径を有する。
【００３７】
上記実施例のテーパ部分１２６は、ダイアモンド研磨、鋳造、および射出成形で製作することができる。例えば、テーパ部分１２６は、ダイアモンド研磨されたアクリル系の光学部分を備えることができる。テーパ部分１２６は、光ファイバ（例えば、近接の光ファイバ１３）と異なり、内部に被覆層は存在しない。この部分は、単一物質なので、テーパ部分１２６は、テーパ部分の屈折率および周辺媒体の屈折率に依存するＮＡを有することになる。テーパ部分１２６は、眼内からの塩水のような液体に曝されないように、ハンドピース内に取り付けるデザインをしたとき、テーパ部分１２６周辺の媒体は、大気を意図して、テーパ部分１２６のＮＡは、実質的に１になるであろう。このＮＡは、テーパ部分１２６を通過する光のビームよりも非常に大きなＮＡとなる。従って、テーパ部分１２６を通過する光の透過率は、理論的には１００％に等しい値にすることができる。
【００３８】
本発明のエンドー照明器の一実施例が、テーパ部分１２６を、塩水、光学部品用接着剤、またはプラスチックのハンドピース等の大気以外の周辺媒体に曝すようにデザインするとき、テーパ部分１２６は、当該テーパ部分の外側表面上に低屈折率の物質の層１２８をコーティングすることで、周辺媒体に光が流出することを防ぐことができる。例えば、テフロン（登録商標）は、1.29−1.31の屈折率を有する。テーパ部分１２６の外側表面をテフロン（登録商標）でコーティングしたとき、テーパ部分１２６で得られるＮＡは、0.71−0.75となり、テーパ部分１２６に伝達される光の大部分は、周辺媒体に流出することから防ぐことができる。他の実施例において、テーパ部分１２６の表面部は、大気外の周辺媒体と接触する状態になる可能性があるので、テーパ部分１２６に閉じ込められた伝達光を維持するために、代替として反射特性を有する金属または誘電性のコーティング材をコーティングすることができる。
【００３９】
図９に示す実施例は、長さ254ｃｍ（100インチ），コア直径749μｍ（0.0295インチ），0.5ＮＡの近接の光ファイバ１３、長さ37ｍｍ，コア直径419μｍ（0.0165インチ），0.66ＮＡの先端の光ファイバ２０、および、コア直径749μｍ（0.0295インチ）から370μｍ（0.0146インチ），長さ6.35ｍｍ（0.25インチ）以上のアクリル系のテーパ部分１２６を備え、２０ゲージに適合する光ファイバと比較して、平均透過率４６.５％（３％の標準偏差）を得ることができる。この透過率は、従来の照明器の透過率に比較して非常に優れている。例えば、従来技術例として既に説明した従来の装置は、各々が平均透過率３５％または２５％より下である。
【００４０】
図９に示す本発明の実施例は、ビデオ・マイクロスコープとｘ−ｙ−ｚ用移動ステージとを伴う精密な配置方法または結合用スリーブ１５０を使用して、図１０に示すように組み立てることができる。図９の実施例において、近接の光ファイバ１３はプラスチックファイバであり、先端の光ファイバ２０はガラスファイバであるけれど、近接および先端の光ファイバ１３、２０は、プラスチックまたはガラスにすることができる。近接の光ファイバ１３、テーパ部分１２６、および先端の光ファイバ２０は、ダイマックス１４２−Ｍの光学部品用接着剤２２または当業者に知られている別の同等の軸調整用光学部品用接着剤２２使用することで、一緒に結合することができる。なお、ダイマックス１４２−Ｍの光学部品用接着剤は、紫外線すなわち短波長の可視光の照射から早急に回復する性質がある。近接の光ファイバ１３、テーパ部分１２６、および先端の光ファイバ２０は、本発明による高スループットのエンドー照明器用プローブを組み立てることができる。この実施において、以下のように組み立てることができる。
・テーパ部分１２６の狭い端部を、結合用スリーブ１５０の大きな直径の開口部に挿入する。
・テーパ部分１２６が、結合用スリーブ１５０の下流の狭い内壁に接触し、もはや進行しないところまで、テーパ部分１２６を、結合用スリーブ１５０の中でスライドさせる。
・近接の光ファイバ１３およびテーパ部分１２６を効率良く接着させるために、近接の光ファイバ１３の遠位末端の上に少量の接着剤２２を置く。
・近接の光ファイバ１３の遠位末端を覆う接着剤を、結合用スリーブ１５０の大きな直径の開口部に挿入する。
・接着剤２２が、テーパ部分１２６と光学的に接触するまで、近接の光ファイバ１３を、結合用スリーブ１５０の中でスライドさせる。結合用スリーブ１５０内でテーパ部分１２６に対して近接の光ファイバ１３を押すように、近接の光ファイバ１３に軽く圧力をかける。この結果、２つの間の接着層は、軽く押される。
・近接の光ファイバ１３の近接端部を、照明器すなわちアキュラス（登録商標）の白光用照明器に接続し、接着剤が固定化するまで接着剤に光が当るように照明器を点灯させる。アキュラス（登録商標）の照明器をＨＩ ３に設定した状態で、一般的に、１０秒−６０秒の照明時間が必要となる。
・付加された機械的強度のおかげで、接着剤２２は、近接の光ファイバ１３と結合用スリーブ１５０の上流端部との間の結合、および紫外線すなわち短波長の可視光からの回復のために、随意に適用することができる。
・先端の光ファイバ２０とテーパ部分１２６とを、互いに効率良く接着させるために、先端の光ファイバ１３の近接端部に少量の接着剤２２を置く。
・先端の光ファイバ２０の近接端部を覆う接着剤を、結合用スリーブ１５０の小さな直径の開口部に挿入する。
・接着剤２２が、テーパ部分１２６の遠位末端に光学的に接触するまで、先端の光ファイバ２０を、結合用スリーブ１５０の中にスライドさせる。結合用スリーブ１５０でテーパ部分１２６に対して先端の光ファイバ２０を押すように、先端の光ファイバ２０に軽く圧力をかける。この結果、２つの間の接着層は、軽く押される。
・近接の光ファイバ１３の近接端部を、照明器すなわちアキュラス（登録商標）の白光用照明器に接続し、接着剤が固定化するまで接着剤に光が当るように照明器を点灯させる。アキュラス（登録商標）の照明器をＨＩ ３に設定した状態で、一般的に、１０秒−６０秒の照明時間が必要となる。
・付加された機械的強度のおかげで、接着剤２２は、先端の光ファイバ２０と結合用スリーブ１５０の下流端部との間の結合、および紫外線すなわち短波長の可視光からの回復のために、随意に適用することができる。
・カニューレ１６およびハンドピース１０は、本発明にしたがい完全な２５ゲージのエンドー照明器を生成するために、当業者に知られている方法で取り付けられる。
【００４１】
図１１は、本発明の高スループットのエンドー照明器の一実施例を示す。当該装置は、より大きい直径を有する低いＮＡの近接の光ファイバ１３を備え、この近接の光ファイバ１３は、テーパ部分２２６と直線部分２３０とを含む高いＮＡの光パイプ２１０に光学的に結合する。光パイプ２１０は、プラスチックまたはガラスから製作することができ、ダイアモンド研磨、鋳造、または射出モールド成形を使用して製作できる。アクリル系物質で製作するとき、アクリル/塩分の接触面のＮＡは、0.61となり、光パイプ２１０の許容角度帯域幅は、３８度になるであろう。この許容角度帯域幅は、現存する照明用プローブの角度帯域幅よりも著しく広くなっている。従って、本発明の照明用プローブのこの実施例におけるスループットは、従来技術のプローブのスループットよりも著しく高くなるであろう。
【００４２】
光パイプ２１０内を伝達する光が、光パイプ/ハンドピースの接触面から流出するのを防ぐために、光パイプ２１０表面上の領域は、テフロン（登録商標）または反射性の金属コーティングもしくは誘電性コーティング２４０によってコーティングすることができる。代替として、光パイプ２１０の遠位末端部全体（光パイプ/ハンドピースの接触面から遠位末端まで）をテフロン（登録商標）でコーティングすることができる。テフロン（登録商標）は、1.29−1.31の屈折率を有するので、アクリル系の光パイプ２１０が得られるＮＡは、0.71−0.75となり、角度帯域幅の半角は、４５〜４９度になるので、従来技術のプローブよりも著しく高いスループットが得られることになるであろう。
【００４３】
本発明の実施例は、高いスループットのエンドー照明器を提示することである。この装置は、従来技術と異なり、ファイバ長のすべてにおいて光源ビームのＮＡよりも高いファイバのＮＡを有する一方で、近接端部において、スポットサイズに集束された光源に、光ファイバの通路を充分に一致させることができる。更に、本発明の実施例は、伝達する光源の光を、従来技術のより高いゲージの照明器よりも、より広い円錐角で放射することができる（より広い視野領域を実現）。本発明の実施例は、２５ゲージのエンドー照明器用プローブと、２５ゲージの広角のエンドー照明器用プローブ（サファイア・レンズ、バルク拡散器、回折格子、または、プローブの近接部の遠位末端でいくつかの別の角度分散体を追加したプローブであり、この内容は、共願の米国特許出願 2005/0078910号、2005/0075628号、60/731,843号、60/731,942号、および60/731,770号に記載しており、本明細書に参照として充分に盛り込んだ）と、当業者に知られているシャンデリア・プローブ（カニューレ１６を除去し、先端の光ケーブル長を短縮し、かつプローブの遠位末端に小さな修正を加えたプローブ）と、及び/又は当業者が慣れることができるような、従来プローブよりも高スループットを有する他の眼科用エンドー照明器の変形と、を含むことができる。
【００４４】
本発明の実施例は、上流の近接の光ファイバ１３よりも大きな許容角度帯域幅を有するテーパ部分２６/１２６/２２６を含むことができる（即ち、テーパ部分２６は、より高いＮＡを有する）。さらに、テーパ部分２６/１２６/２２６のＮＡは、当該部分を通過する光のビームのＮＡよりも大きい。従って、より大きな直径の近接の光ファイバ１３から、テーパ部分２６/１２６/２２６を介して、より小さな直径の先端の光ファイバ２０まで通過して伝達される光は、非常に効率良く伝達される。テーパ部分２６/１２６/２２６を通過するとき、光のビームは、より小さな直径に集束される。従って、面積確保の結論として、光のビームの得られる角度分散（即ち、ビームのＮＡ）は、増大させる必要がある。また、テーパ部分２６/１２６/２２６の下流にある、より小さな直径の先端の光ファイバ２０は、ビームのＮＡに等しいまたは大きい、高いＮＡのファイバを有する。このことは、先端の光ファイバ２０のコアを通過して眼に進入することができる、先端の光ファイバの遠位末端に、高い伝達の伝播を保証する。
【００４５】
従って、本発明の実施例は、高スループットを含め、従来技術を超えて種々の利点を有することになる。光ファイバ通路の近接端部は、照明ランプ１２の集束されたスポットサイズ（例えば、749μｍ（0.0295インチ））に一致するようにデザインされ、増加した光がファイバに入射するようになる。テーパ部分２６/１２６/２２６のＮＡは、光のビームのＮＡよりも高いので、この結果、テーパ部分２６を通過する光の透過率は１００％に等しい値にすることができる。また、先端の光ファイバ２０のＮＡは、高い（例えば、ポリマイクロ社のガラスファイバで、0.66のＮＡ）ので、下流への多くの光が、先端の光ファイバ２０のコア内に維持され、僅かな光が、被覆層から漏れて消失することを保証する。
【００４６】
本発明の実施例の別の利点は、従来技術の照明器よりも、より広い角度の照明範囲である。現在の２５ゲージの照明器は、小さな円錐角の領域を光が拡散するようにデザインされている。しかしながら、眼科手術では、網膜のより広い部分を照らすことができるように、より広い角度の照明パターンを有することが好まれている。本発明の実施例の一態様は、伝達される光のビームの角度の拡がりが、この光がコア内を伝達することで、テーパ部分２６/１２６/２２６と先端の光ファイバ２０とが、広い許容角度帯域幅（即ち、より高いＮＡ）を有することを受けて増加することである。結果として、光が放射する円錐は、より広い角度の拡がりを有することになる。
【００４７】
図１２は、本発明の高スループットのエンドー照明器を、眼科手術において使用する一実施例を説明する図である。手術において、ハンドピース１０は、ステム１６（近接の光ファイバ１３および先端の光ファイバ２０/テーパ部分２６/１２６/２２６を経由）を介して、眼３０の網膜２８を照らすためにインコヒーレントな光のビームを供給する。ハンドピース１０を介して先端の光ファイバ２０から外に供給されるコリメート光は、光源１２によって生成され、光ファイバケーブル１４および結合システム３２によって、網膜２８を照らすために供給される。先端の光ファイバ２０は、光源１２から供給される光のビームを、従来技術のプローブよりも、網膜のより広い領域にわたって拡げる。
【００４８】
図１３は、本発明の教示によるエンドー照明器の別の考え方を提示する図で、調整手段４０の実施を一層明解に示す図である。この実施例において、調整手段４０は、当業者に知られるスライドボタンを備える。ハンドピース１０上の調整手段４０の操作、例えば穏やかな両方向のスライド操作は、調整手段４０をスライドさせることで決定される量により、先端の光ファイバ２０/近接の光ファイバ１３/テーパ部分２６/１２６/２２６の集合体を、ステム１６の遠位末端に対して横方向に、前後に移動させることができる。従って、手術領域（例えば、眼３０の網膜２８）を照らすために、照明用プローブによって供与される照明の角度および照明量は、調整手段４０を使用することにより、外科医によって装置の制限内で容易に調整することができる。上記方法で、外科医は、まぶしさを最小化する一方で視野領域を最適化しながら、手術領域に広がる光の量を調整することができる。ハンドピース１０の調整手段４０は、この技術分野に慣れている者が知っている調整方法にすることができる。
【００４９】
本発明のエンドー照明器の一実施例において、当業者が知っている簡単なロック機構は、ユーザによって解除及び/又は再調整されるまで、先端の光ファイバ２０/近接の光ファイバ１３/テーパ部分２６/１２６/２２６の集合体を、調整手段４０によって安定化させることを可能にする。従って、ステム１６の遠位末端から放射される照明３２のパターンは、確定した角θに関わる領域を照らすことになる。また、この角度θは、ハンドピース１０の調整手段４０を経由して、ユーザ（例えば、外科医）によって継続的に調整することができる。
【００５０】
本発明の高スループットなエンドー照明器の別の実施例は、分離した近接の光ファイバ１３および分離した先端の光ファイバ２０の代わりに、本発明の教示にしたがい、テーパ部分２６を有する単一の接触用光ファイバ３００を含むことができる。この実施例において、接触する光ファイバ３００は、より小さなゲージ（例えば、２０ゲージに適合）で、当該ファイバの遠位末端の近くにテーパ部分２６を有する高いＮＡの光ファイバにすることができる。または、代替として、上記光ファイバ３００は、より大きなゲージ（例えば、２５ゲージに適合）で、当該ファイバの近接端部の近くにテーパ部分２６を有する高いＮＡの光ファイバにすることができる。これら実施例のいずれかにおいて、接触する光ファイバ３００のＮＡは、接触用光ファイバ３００に沿って伝達される光のビームのＮＡよりも、当該光ファイバの全長を通して高いＮＡにする必要がある。図１４および図１５は、本発明により、接触用光ファイバのエンドー照明器を実施する典型的な例を示す。接触用光ファイバ３００は、本明細書内で説明した方法のいずれか、すなわち引き伸ばし法、ベル形状の形成、モールド処理、またはこれらのいずれかの組合せにより、生成することができる。
【００５１】
本発明を、図示した実施例に関連して詳細に説明してきたが、この説明は、例示として示したものであり、制限する考えで記載されたものでないことを理解すべきである。従って、さらに本発明の実施例における多くの詳細な変形、および本発明の付加的な実施例が、本明細書に関連する分野で通常の技術を有する者にとって、理解されるであろうし、また実施できるであろう。このような変形例および付加的な実施例の全てが、特許請求の範囲に記載した本発明の精神と範囲にあることは明白なことである。従って、本発明は、特に眼科手術の一般的な分野に関連して説明してきたが、ここに含まれる教示内容は、より高いゲージのエンドー照明器を伴う照明が望まれる如何なる分野にも等しく適用される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に手術器具に関わる。詳細に言えば、本発明は、眼科手術中に領域を照明する手術器具に関わる。さらに詳細に言えば、本発明は、手術領域を照明するための高スループットのエンドー照明器（endo-illuminator）に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼科手術において、特に硝子体網膜の手術において、網膜の部分ができる限り大きく見えるように、広角度の手術用マイクロスコープ・システムを使用することが望まれる。このようなマイクロスコープ・システム用として広角度の対物レンズが存在するが、このレンズは、従来の一般的な光ファイバ照明器プローブの照明による円錐によって付与される照明領域よりも、一層広い領域を必要とする。結果として、光ファイバ照明器が付与する比較的インコヒーレントな光のビームの拡がりを増大させるように、種々の技術が発展してきた。それ故に、これらの技術で知られる広角度用照明器は、現在の広角度の手術用マイクロスコープ・システムが要求するよりも、より広い網膜の部分を照らすことができる。しかしながら、上記の広角度用照明器は、照明角度と光束との交換条件に制約される。この交換条件において、最大広角のプローブは、一般的に最小の透過効率および最低の光束（ルーメンで測定）を有することになる。従って、網膜を照らす光から得られる照度（単位当りのルーメン）は、眼科手術で要求される照度よりも低いことが度々ある。さらに、これらの広角度用照明器は、一般的に、より大きい直径のファイバを含む。このファイバは、より高いゲージ/より小さい直径の最新の光ファイバ照明器よりも、小さいゲージ（即ち、より大きい直径のカニューレ）のプローブ（例えば、直径749μｍ（0.0295インチ）のファイバは、外径902μｍ（0.0355インチ）、内径787μｍ（0.0310インチ）の２０ゲージのカニューレに収納可能）に収まるようにデザインされている。なお、上記最新の光ファイバ照明器は、現在眼科手術で実施される最も小さな切開サイズで必要とされる。
【０００３】
眼科用照明器に使用する主な光源は、キセノン光源、ハロゲン光源、または、光ファイバケーブルを介してインコヒーレントな光が供給できる他の光源を含む。一般に、これらの光源は、光学的に結合されている２０ゲージ適合の光ファイバ（例えば、直径749μｍ（0.0295インチ）のファイバ）に、発生光を集束するようにデザインされる。これは、光源からの光を手術領域に伝達するのに、２０ゲージ適合の光ファイバを有するプローブが、しばらくの間、標準となっていたためである。しかしながら、現在、多くの外科医に好まれる手術技術は、より小さな切開サイズが要求され、結果として一層高いゲージの照明用プローブと一層小さな直径の光ファイバとが要求されている。特に、２５ゲージ適合の光ファイバを有するエンドー照明器が、多くの小さな切開の眼科手術のために要求されている。さらに、カニューレの外径を（切開部の穴のサイズを最小化するために）低減すること、およびファイバの直径を（照射する光束を最大化するために）大きくすることの競合するゴールは、一般的に柔軟性のある極薄の壁を有するカニューレの使用に結論を得ることになる。このようなカニューレは、眼科手術において好ましくない。多くの眼科の外科医は、外科手術のあいだ眼球位置に動かすように、照明用プローブ自身を使用することを好む。非常に柔軟性がある薄い壁のカニューレは、外科医が上記のようにプローブを使用することを難しくする。
【０００４】
より高いゲージの光ファイバ照明器を、２０ゲージ適合の光ファイバに光を集束するようにデザインされた光源に、結合させる計画がなされていた。例えば、市販の２５ゲージのエンドー照明器用プローブは、長さ213ｃｍ（84インチ）の接触用ファイバを含む。このファイバの長さの大部分において、当該ファイバは、508μｍ（0.020インチ）の直径を有する。しかし、プローブの遠位末端の近傍で、ファイバは、5.08ｃｍ〜7.62ｃｍ（2〜3インチ）の範囲において、508μｍ（0.020インチ）から432μｍ（0.017インチ）に先細りするテーパ形状をなし、432μｍ（0.017インチ）の直径まで、5.08〜7.62ｃｍ（2〜3インチ）の間、テーパ部から下流に連続している。ファイバの開口数（“ＮＡ”）は、全長において0.50である。従って、ファイバのＮＡは、近接端部において、光源のビームのＮＡ0.50に一致する。しかしながら、このデザインは、少なくとも３つの不利な点を有する。
【０００５】
第１の不利な点は、光源のランプが、２０ゲージに適合する直径749μｍ（0.0295インチ）の光ファイバに、光を集束するようにデザインされている。しかしながら、プローブのファイバは、僅か508μｍ（0.020インチ）の直径である。従って、光源からの光を集束したビームスポットの光の大部分は、ファイバのより小さな直径には入射されず、損失となる。第２の不利な点は、ファイバの直径が508μｍ（0.020インチ）から432μｍ（0.017インチ）にテーパされているため、伝達される光のビームがテーパ領域を通過するにつれ、面積維持のために、光のＮＡが0.50を超えて増加することである。しかしながら、遠位末端でのファイバのＮＡは、0.5に留まっている。従って、ファイバは、テーパ部分の下流となるファイバコア内に、ビーム全体を閉じ込めることができない。代わりに、光源のビームの一部（軸外の最大角度に相当する光線）は、コアからファイバを囲む被覆層に漏れて、損失される。このことは、ファイバの遠位末端に到着し、眼に放出される光のスループットを低減させる結果をもたらす。これらの不利な結果として、上記ファイバ・スループットは、一般的な２０ゲージ適合のファイバ・スループットよりも著しく低下することになる（平均して、２０ゲージ適合のファイバ・スループットの３５％未満）。第３の不利な点は、このプローブは、外径が521μｍ（0.0205インチ）で、内径が大凡432μｍ（0.017インチ）となる極薄の壁を有するカニューレを使用することである。このことは、非常に剛性を損なうことになり、カニューレに何かの横力が加わるとき、著しく曲がることになる。
【０００６】
別に市販されている２５ゲージのエンドー照明器用プローブは、接触するテーパ無しの直径399μｍ（0.0157インチ）で、0.38のＮＡを有するファイバを備える。上記で説明したテーパ型の従来技術のエンドー照明器と同様に、このテーパ無しのデザインは、一般的な２０ゲージ適合のファイバよりも著しく低い、ファイバ・スループットを有する。これは、光源のランプが、２０ゲージに適合する直径749μｍ（0.0295インチ）の光ファイバに、光を集束するようにデザインされていることが再び原因する。従って、光源を集束したビームスポットからの大部分の光は、直径3988μｍ（0.157インチ）のファイバには入射されず、損失されることになる。また、ファイバのＮＡが0.38であることは、ＮＡが0.50である光源のビームよりも非常に小さい。従って、ファイバに集束された光の大部分は、ファイバのコアを介しては伝播されず、代わりにコアから漏れ、被覆層を通過して損失される。総合すると、これら２つの不利な点は、平均して一般的な２０ゲージ適合のファイバ・スループットの２５％未満の結果を生み出す。さらに、このプローブは、また外径が521μｍ（0.0205インチ）で、内径が大凡432μｍ（0.017インチ）となる極薄の壁を有するカニューレを使用する。このことは、非常に剛性を損なうことになり、カニューレに何かの横力が加わるとき、著しく曲がることになる。
【０００７】
従来技術の小さなゲージ（例えば、２５ゲージ）の照明器の更なる不利な点は、伝達させる光を、小さな円錐角（例えば、上記の２つの従来技術例において、各々が〜３０度の半角、および〜２２度の半角）に放射するように一般的にデザインされている。しかしながら、眼科の外科医は、網膜のより広い部分を照らすために、より広い角度の照明パターンを有することを好む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、高スループットのエンドー照明器に対するニーズが存在し、本発明の照明器は、従来技術の高ゲージのエンドー照明器に付随する問題を低減または解消するものである。特に、ファイバ長の全体において、光源のビームのＮＡよりも高いＮＡのファイバを有する一方で、集束されたスポットサイズの光源をファイバの近接断面に一致させる問題、光源から伝達された光を小さな円錐角の上に入射させる問題、および極薄の壁となって過度に柔軟なカニューレが存在する問題、を低減または解消するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の高スループットのエンドー照明器の実施例は、実質的に上記ニーズ等に対応するものである。本発明の一実施例は、高スループット照明の手術システムであって、光ビームを供給する光源と、近接の光ファイバであって、該光ビームを受光し伝達するために、該光源に光学的に結合する近接の光ファイバと、上記近接の光ファイバの遠位末端に光学的に結合し、手術部位を照明するために、上記光のビームを受光し上記光ビームを放射する先端の光ファイバであって、遠位末端の直径よりも大きい近接端部の直径を有するテーパ部分を含む、先端の光ファイバと、上記先端の光ファイバと動作可能に結合するハンドピースと、上記先端の光ファイバを収納し方向付けするために、上記ハンドピースと動作可能に結合するカニューレと、を備える手術システムである。
【００１０】
上記テーパ部分の近接端部の直径は、上記近接の光ファイバの直径に等しく、例えば２０ゲージに適合する直径にできる。上記テーパ部分の遠位末端の直径は、例えば２５ゲージに適合する直径にできる。上記カニューレは、内径２５ゲージのカニューレにすることができる。上記近接の光ファイバは、好ましくは上記光源ビームのＮＡに等しいまたは大きいＮＡを有し、上記先端の光ファイバは、上記近接の光ファイバよりも大きく、かつ当該光ファイバのどのポイントにおいても上記光源ビームより大きいＮＡを有する（上記光源ビームのＮＡは、上記テーパ部分を通過するに従い増加できるので）。
【００１１】
上記先端の光ファイバは、カニューレの遠位末端と一緒になる上記先端の光ファイバの遠位末端において、高ゲージ（例えば、２５ゲージに適合）の光ファイバにすることができる。また、上記先端の光ファイバは、上記先端の光ファイバの遠位末端をカニューレの遠位末端より約127μｍ（0.005インチ）ほど越えて伸びるようにして、カニューレに結合することができる。カニューレおよびハンドピースは、生体適合物質から製作することができる。光ケーブルは、近接の光ケーブルを含むことができ、該ケーブルは、上記光源に動作可能に結合する第１の光コネクタ、および上記ハンドピースに（または、上記近接の光ファイバを上記先端の光ファイバに光学的に結合させる他の方法により）動作可能に結合する第２の光コネクタを含む。代案として、上記ハンドピースおよび上記光ケーブルは、当業者に知られている別の方法によって動作可能に結合することができる。上記光コネクタは、ＳＭＡ光ファイバ・コネクタにすることができる。上記先端の光ファイバと上記近接の光ファイバとは、光学的に結合され、上記光源からの光のビームを手術領域により効率良く伝達するように、結合する接触面において適合できるゲージにすることができる。例えば、両方の光ファイバは、結合点において等しいゲージにすることができる。
【００１２】
図２に示すように、上記近接の光ファイバは、上記光源からの光を受光するために、上記光源に光学的に動作可能に結合できるように、より大きい直径の光ファイバ（例えば、２０ゲージに適合）にすることができる。上記先端の光ファイバは、高い開口数（“ＮＡ”）、より小さな直径（例えば、２５ゲージに適合）の光ファイバ、または上記近接の光ファイバの下流に置かれる円筒状で、高いＮＡのテーパ部分を含む光パイプにすることができる。上記テーパ部分は、光学的結合点において上記近接の光ファイバに適合する直径を有するようなテーパにすることができる（例えば、テーパ部分は、749μｍ（0.0295インチ）すなわち２０ゲージ適合で開始され、ここではテーパ部分は近接の光ファイバに結合され、そして下流の結合ポイントにおいて、381μｍ（0.015インチ）すなわち２５ゲージに適合するようテーパする）。別の実施例において、上記テーパ部分は、光学的に上記近接の光ファイバと上記先端の光ファイバとを結合させる分離した部分にすることができ、テーパ部の全長において上記近接の直径から上記先端の直径になるようにする。
【００１３】
本発明の実施例に付加できる利点として、上記先端の光ファイバは、カニューレ内の光ファイバが線形的に移動できるように、ハンドピースに動作可能に結合することができる。上記先端の光ファイバの遠位末端部は、当該ケーブルがカニューレの開口部を越えて延びるように、カニューレの開放された開口部で相対的に移動することができる。前記ハンドピースは、上記先端の光ファイバの線形的移動を調整するためのプッシュ/プル機構のような手段を含むことができる。当業者に知られている別の手段を使用することもできる。上記先端の光ファイバの線形的移動を調整することは、カニューレの開口部を越えて延びる当該光ファイバの量を変化することになり、いくつかの場合において、上記先端の光ファイバの端部から散乱する光の角度を変化させることになる。従って、手術領域（例えば、眼の網膜）を照らすための上記先端の光ファイバによって供給される照明の角度および照明の量は、上記先端の光ファイバの線形的移動を調整することによって、外科医が調整することができる。
【００１４】
本発明の別の実施例は、本発明の教示にしたがう高スループットなエンドー照明器を使用する手術領域の照明方法、および眼科手術に使用するための本発明の高スループットなエンドー照明器を有する手術用ハンドピースの実施を含むことができる。さらに、本発明の実施例は、眼および他の手術に使用するための手術用設備またはシステムに取り込むことができる。本発明の教示にしたがいデザインされた高スループットなエンドー照明器の他への使用は、当業者に知られるようになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の教示による高スループットのエンドー照明器システムの一実施例を簡単化した図である。
【図２】本発明の高スループットのエンドー照明器の一実施例を拡大した図である。
【図３】本発明における光ファイバを調製するための結合用スリーブを示す図である。
【図４】本発明におけるベル形状の光ファイバを生成するためのシステムを表す図である。
【図５ａ】本発明におけるカニューレ付きのベル形状の形成プロセスを説明する図である。
【図５ｂ】図５ａのプロセスにしたがい製作された、一般的なカニューレ付きのベル形状を有する光ファイバの写真である。
【図６】本発明によるカニューレ内のベル形状のファイバを結合する方法を説明する図である。
【図７】本発明によるベル形状のファイバをモールドするシステムを説明する図である。
【図８】本発明により、引き伸ばされベル形状にされた光ファイバを生成するためのシステムを説明する図である。
【図９】分離したテーパ部分を有する、本発明の高スループットのエンドー照明器の別の実施例を説明する図である。
【図１０】本発明の一実施例にしたがい、光ファイバおよび分離したテーパ部分を調整するための結合用スリーブを示す図である。
【図１１】先端の光パイプを有する本発明の高スループットのエンドー照明器の別の実施例を説明する図である。
【図１２】眼科手術における本発明の高スループットのエンドー照明器の一実施例の使用を説明する図である。
【図１３】本発明による調整手段４０の一実施例を説明する図である。
【図１４】本発明による接触用光ファイバの典型的な実施例を説明する図である。
【図１５】本発明による接触用光ファイバの典型的な実施例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明および本発明による利点を一層完全に理解することは、添付図面に関連しながら、以下に説明することにより達成することができる。
【００１７】
本発明の好ましい実施例を、図面により説明するが、複数の図面において、同一の参照番号は、同一品および同一相当品に関連するものに使用される。
【００１８】
本発明の種々の実施例は、硝子体の網膜/後部における部分手術のような手術手順で使用するための、より高いゲージ（例えば、２０及び/又は２５ゲージに適合）の光ファイバ・ベースのエンドー照明器を提示する。本発明の実施例は、テキサス州フォートワースの米国アルコン社によって販売されている、Alcon-Grieshaber Revolution-DSP（登録商標）のようなハンドピースを含むことができる。カニューレの内径は、本発明の教示に従いテーパ形状を有する、先端の光ファイバを収納するのに使用することができる。高スループットのエンドー照明器の実施例は、眼科手術の一般的分野において使用できるように構成することができる。しかし、本発明の適用範囲は、眼科医療に限定されることなく、一般的な他の手術分野にも適用可能であることは、当業者にとって予測されることであり、実現するであろう。なお、一般的な他の手術分野とは、高いスループットと、より高いゲージの照明と、を要求される分野である。
【００１９】
本発明の高いスループットのエンドー照明器の一実施例は、先端の光ファイバと、ステム（カニューレ）と、および生体適合性の高分子物質から製作されたハンドピースと、を含むことができる。この結果、生体適合性物質のおかげで、照明器の侵襲的な部分は、使い捨て可能な手術用品目となる。従来技術と異なり、本発明のエンドー照明器の実施例は、低い光学上の損失により、高い光学的伝達/高い輝度を供給することができる。生体適合性の高分子物質から製作される本発明の実施例は、低価格の連結式のハンドピース機構に組み込むことができるので、本発明の実施例は、安価な使い捨て可能な照明機器を含むことができる。
【００２０】
図１は、ハンドピース１０を含む手術システム２を簡単に示した図であり、このハンドピース１０は、光源１２からの比較的インコヒーレントな光のビームを、ケーブル１４を介して、ステム（カニューレ）１６の遠位末端に供給する。ケーブル１４は、業界で知られているゲージ数の光ファイバケーブルからなる近接の光ファイバ１３を含むことができるが、しかし近接の光ファイバ１３は、２０または２５ゲージに適合するファイバが好ましい。ステム１６は、図２から図１１で明解に説明するように。先端の光ファイバ２０を収納するように構成される。結合システム３２は、光源１２を光ケーブル１４内の近接の光ファイバ１３に光学的に結合させるように、光ケーブル１４の近接端部において光ファイバ用コネクタを備えることができる。
【００２１】
図２は、本発明の高スループットのエンドー照明器の一実施例の拡大図である。この照明器は、ハンドピース１０、カニューレ１６、およびこれら各々の内部構成品を含む。ステム１６は、先端の光ファイバ２０のテーパされていない先端部分を収納しているのが見られる。先端の光ファイバ２０は、光学的に近接の光ファイバ１３に結合し、そして、この近接の光ファイバ１３は、光源１２からの光を受光するために、光源１２に光学的に直接結合している。近接の光ファイバ１３は、より大きな直径で、小さなＮＡ（例えば、０．５ＮＡ）の光ファイバ、すなわち２０ゲージに適合する光ファイバにすることができる。先端の光ファイバ２０は、高い開口数（“ＮＡ”）で、より小さな直径（例えば、２５ゲージに適合）の光ファイバ、または近接の光ファイバの下流に置かれる円筒形の光パイプ（pipe）にすることができる。先端の光ファイバ２０は、高いＮＡのテーパ部分２６を含むことができる。テーパ部分２６は以下の構成にする。先端の光ファイバ２０の上流端の直径は、光学的結合部分において、近接の光ファイバ１３の直径に一致させる（例えば、先端の光ファイバ２０の直径は、749μｍ（0.0295インチ）で２０ゲージに適合し、こうして、近接の光ファイバ１３に結合させる）。そして、テーパ部分２６を介して結合する部分の下流において、例えば、381μｍ（0.015インチ）すなわち２５ゲージに適合するようなテーパ形状にする。別の実施例において、テーパ部分２６は、分離する光学的部分にすることができ、近接の光ファイバ１３と先端の光ファイバ２０とが光学的に結合できるように、テーパ部全体において、上記の近接のファイバ直径から上記先端のファイバ直径に変化するようにテーパする。テーパ部分２６は、光学的に傾斜する形で機械加工するか、または射出成形するプラスチックか、または別のポリマー加工で、製作することができる。
【００２２】
ハンドピース１０は、テキサス州フォートワースの米国アルコン社によって販売されている Revolution-DSP（登録商標）のように業界で知られている手術用ハンドピースを含めることができる。光源１２は、キセノン光源、ハロゲン光源、または光ファイバケーブルを介してインコヒーレントな光を供給できる何か別の光源にすることができる。ステム１６は、当業者に知られている２５ゲージのような小さな直径のカニューレにすることができる。ステム１６は、当業者に知られているような、ステンレス鋼または適切な生体適合性の高分子物質（例えば、ＰＥＥＫ、ポリイミド、等）にすることができる。
【００２３】
近接の光ファイバ１３、先端の光ファイバ２０及び/又はステム１６は、例えば図１２および図１３に示すような調整手段４０を介して、ハンドピース１０に、動作可能に結合することができる。調整手段４０は、例えば、当業者に知られているような簡単なプッシュ/プル機構を備えることができる。光源１２は、ハンドピース１０に、動作可能に結合することができる（即ち、光ケーブル１４内の近接の光ファイバ１３に光学的に結合）。この結合は、たとえば光ファイバケーブル１４の近接端部において、標準のＳＭＡ（Scale Manufacturers Association）光ファイバ・コネクタを使用することで実施できる。このことは、近接の光ファイバ１３を介して、光源１２から手術部位までの光の効率的な伝達を可能にする。なお、光の伝達は、ハンドピース１０内を通過し、先端の光ファイバ２０の遠位末端およびステム１６から発散させるために、（先端の光ファイバ２０に分離、または一体化された）テーパ部分２６および光ファイバ２０を介して、光源１２から伝達される。光源１２は、当業者に知られているフィルタを備えることができ、このフィルタが、光源からの赤外放射を吸収することで、損害を生じる温度効果を低減させることができる。光源１２のフィルタは、手術箇所の色が明確になるように、異なる光の色で手術箇所を照らすように選択して使用することができる。
【００２４】
図２に示す本発明の高スループットのエンドー照明器の実施例は、低いＮＡで、より大きな直径の近接の光ファイバ１３を備え、この光ファイバは、テーパ形状を有し、高いＮＡで、より小さな直径の先端の光ファイバ２０に光学的に結合する。近接の光ファイバ１３（上流のファイバ）は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）のコアで、750μｍ（0.030インチ）のコア直径を有する、０．５０ＮＡのプラスチックファイバにすることができ（例えば、光源１２のＮＡに一致させる）、または、当業者に知られている別の等価なファイバにすることができる。例えば、このようなファイバは、テキサス州フォートワースの米国アルコン社によって製作されているアキュラス（登録商標）のように、２０ゲージの光源１２からの集束された光のスポットの直径に対応する。例えば、本発明の実施例の近接の光ファイバ１３のために適したファイバは、三菱レイヨン株式会社が製作しており（製品名：スーパーエスカ ファイバ）、インダストリアル・ファイバ・オプティクス社経由で購入することができ、また、東レ株式会社も製作しており、モリテックス社経由で購入することができる。
【００２５】
先端の光ファイバ２０に適するファイバ（下流用ファイバ）は、ポリマイクロ社のHigh OH（ＦＳＵ）0.66ＮＡ、シリカ コア/テフロン（登録商標）ＡＦクラッドの光ファイバであり、この光ファイバは、要求仕様および東レ株式会社のPJU-FB500の0.63ＮＡファイバ（コア直径486ミクロン）により、特別注文で製作されるコア直径を有する。先端の光ファイバ２０のために選択される物質にかかわらず、本発明の一実施例において、テーパ部分２６は、上記の教示にしたがって先端の光ファイバ２０において生成する必要がある。先端の光ファイバ２０の近接端部においてテーパ部分を生成する方法は、たとえば（１）ファイバをベル形状にすること、および（２）ファイバを引き伸ばすことを含む。別の実施例において、テーパ部分２６は、分離した光学部分とすることができ、たとえばテーパ部分２６は、ダイアモンド研磨またはモールド射出で生成することにより、アクリルのテーパ形状にすることができる。テーパ部分２６が、先端の光ファイバ２０において一旦生成されると、種々の部分を、完成した照明用プローブの中に組み込むことができる。例えば、光ファイバ（および、いくつかの実施例ではテーパ部分２６）は、いくつかの光学要素と共に固定させ、各々の要素間でのフレネル反射損失を低減させるように、光学部品用接着剤で結合することができる。上記光学要素は、ｘ−ｙ−ｚ用移動ステージおよびビデオ・マイクロスコープを使用して、精密な配置で組み込むことができる。代替として、上記光学要素は、結合用スリーブ５０の援助により組み込むこともできる。例えば、図３に示すように、各々の光学要素を並進運動による配置および角度の配置で押し進める。
【００２６】
光ファイバをベル形状にすることは、端部を、拡張する直径まで、“ベル”形状にするすなわち広げるまでの短時間（例えば、２〜３秒の間）の間、光ファイバの端部を加熱することを含む。図４は、光ファイバをベル形状にするためのシステム６０を示す。一般的に、光ファイバは、柔らかくした大きな直径のコア物質の円筒を、長い小さな直径のファイバに引き伸ばすことで生成される。そして、引き伸ばされた光ファイバは、再凝固が可能である。得られたファイバは、ファイバを軟化点まで再加熱したときに開放する圧縮力を、内部に蓄える傾向がある。加えて、ファイバ販売者によって供給されるファイバ、特に標準直径（例えば、508μｍ（0.020インチ））のファイバは、要求される直径（例えば、２５ゲージのエンドー照明器のために、直径381μｍ（ 0.015インチ）−432μｍ（0.017インチ））を得るために、さらに引き伸ばすことが必要になる可能性がある。この引き伸ばす作業は、ファイバにさらに圧縮力を加えることができる。
【００２７】
（図２の先端の光ファイバ２０を形成することができた）ファイバ６２は、図４に示すように温度加熱器６４の空洞部に挿入され、軟化点まで加熱されたとき、ファイバ６２は、開放された圧縮力に応えて長さを収縮させる。ファイバ６２の量は、固定なので、長さを収縮させることは、直径を増加させる結果となる。実際、段階的なＳ字状のテーパ状の変化が、入り口の広い直径と得られたファイバ６２の狭い直径との間に通常存在する。繰り返し可能な方法でベル形状のファイバ６２を生成する一つの方法は、ファイバ６２をファイバ用チャック６６に挿入することである。なお、このファイバ用チャック６６は、計算機が制御するｘ−ｙ−ｚ用移動ステージ６８に付属している。プロセッサ（計算機）７０は、垂直方向（ｚ軸）の挿入速度、挿入深さ、滞留時間、および移動装置６８の撤回時間を制御し、同様に温度制御装置７２を介して温度加熱の温度も制御することができる。このタイプのベル形状処理は、プラスチックファイバ６２をベル形状にするのに効率的である。
【００２８】
光ファイバ６２をベル形状にすることは、またカニューレ付きのベル形状用プロセスによって実現することができる。図５ａは、カニューレ付きのベル形状用プロセスを説明する図で、このプロセスにおいて、光ファイバ６２は、カニューレ８０に挿入され、そして、カニューレ８０と光ファイバ６２とは、温度加熱器８２の空洞の中に挿入される。カニューレ８２内で光ファイバ６２がベル形状になるのにしたがい、当該部分の形状およびサイズは、種々の性能向上が得られるように、カニューレ８２によって限定される。例えば、得られるベルの直径は、カニューレ８２の内径に一致するようになる。従って、カニューレ８２の内径に適応させることにより、得られるベルの直径は、近接の光ファイバ１３の直径に一致するように製作することができるので、ベル形状の光ファイバ６２は、図２を参照して説明したように、近接の光ファイバ１３に光学的に結合することができる。このように一致するファイバを組み込める照明用プローブの光学的スループットは、従来技術のスループットを超えて増大することになる。さらに、得られるベル形状は、幅方向に対して長くなり、段階的なテーパ形状を有することになるので、ベルの軸は、実質的に非ベル形状のファイバ６２の軸と並行になる。ベル形状の近接端部表面は平坦であり、ファイバ６２の光軸に対してほとんど垂直となり、またベル形状の側面は、光学的に平滑化され、光沢が存在する。これらの特性の各々は、光学的性能を増強するのに望ましいことである。
【００２９】
図５ｂは、一般的なカニューレ付きのベル形状のファイバ６２の写真である。
【００３０】
カニューレ付きのベル形状のさらなる利点として、ファイバ６２が、ベル形状（テーパ部分２６）を形成するために、カニューレ８０内の奥まった場所に存在することで、ベル形状のファイバ６２を、カニューレ８０から移動させることもなく、ベル形状のファイバ６２を、より大きな直径の近接の光ファイバ１３（例えば、２０ゲージに適合する0.5ＮＡのファイバ）に結合することが可能となる。図６は、カニューレ８０内の光学部品用接着剤２２により、ベル形状のファイバ６２（先端の光ファイバ２０）を近接の光ファイバ１３に結合させる一つの方法を示す。光学部品用接着剤２２は、何か軸合わせ用の光学部品用接着剤を使用することができ、当業者に知られているダイマックス１４２−Ｍのような光学部品用接着剤を使用することができる。ベル形状のファイバ６２/先端の光ファイバ２０は、動作可能に結合（接着）することができ、例えば、２５ゲージのカニューレ/ステム１６は、順番に、２０ゲージのカニューレ８０に両端を押し付けることができる。
【００３１】
成形処理は、テーパ部分２６を光ファイバ６２内で形成できる別のプロセスになる。図７は、成形処理技術を示す。この技術において、ファイバ６２の片端を軟化点まで加熱すること、およびベル形状を形成するために、ピストン９０使用して、ファイバ６２の片端を押し付けるようにモールド９２の空洞に押すことで、ベル形状は、ファイバ６２内で形成される。成形処理は、実現可能な方法として、プラスチックおよびガラスのファイバ６２を形成するために使用することができる。
【００３２】
光ファイバ６２内にテーパ部分２６を形成する、もう一つの技術は、光ファイバ６２を引き伸ばすことである。図８は、引き伸ばしたファイバ６２を形成するための１つのシステム１００を示す。光ファイバ６２を引き伸ばすことは、円筒形の加熱器１２０内において、チャック１２５から垂直方向に吊るすプラスチックまたはガラスのファイバ６２に、錘１１０を加えることで実施する。加熱器１２０内で、ファイバ６２は、軟化され、錘１１０の働きにより、より小さな直径になるように引き伸ばされる。チャック１２５に固定されるファイバ６２の部分は、加熱されていないので、したがって元々の大きな直径が維持される。ファイバ用チャック１２５と加熱器１２０との間のファイバ６２の部分は、テーパ形状の変化部分２６に引き伸ばされる。テーパ形状部分２６の長さは、ファイバ６２に沿った温度をどれだけ急速に変化させるかを制御することで、調整することができる。
【００３３】
上記に説明した方法は、一方法だけを使用するときよりも、より良い特性を有することが要求される先端の光ファイバを製作するために、組み合わせることができる。例えば、標準の508μｍ（0.020インチ）のコア直径のファイバ６２は、光ファイバの遠位末端を、381μｍ（0.015インチ）−432μｍ（0.017インチ）のカニューレ１６の内径（例えば、２５ゲージ）に適合するように、引き伸ばすことができる。そして、近接端部は、一般的な２０ゲージに適合するコア直径すなわち0.5ＮＡの近接の光ファイバ１３に一致するように、749μｍ（0.0295インチ）のコア直径のベル形状にすることができる。
【００３４】
先端の光ファイバ２０を形成するために、テーパ部分２６が、光ファイバ６２に一旦追加されると、先端の光ファイバ２０と近接の光ファイバ１３とは、光学的に結合することができる。両部分は、たとえばビデオ・マイクロスコープおよびｘ−ｙ−ｚ用移動装置による精密な配置によって、または好ましくは図３の結合用スリーブと共に、光学的に結合することができる。近接の光ファイバ１３および先端の光ファイバ２０は、ダイマックス１４２−Ｍの光学部品用接着剤２２または当業者に知られている別の同等の軸調整用光学部品用接着剤２２使用することで、一緒に結合することができる。なお、ダイマックス１４２−Ｍの光学部品用接着剤は、紫外線すなわち短波長の可視光の照射から早急に回復する性質がある。近接の光ファイバ１３および先端の光ファイバ２０は、本発明による高スループットのエンドー照明器用プローブの組立てに使用することができる。一実施において、以下のように組み立てることができる。
・先端の光ファイバ２０の狭い端部を、結合用スリーブ５０の大きな直径の穴に挿入する。
・先端の光ファイバ２０の狭い端部が、結合用スリーブ５０の下流の狭い穴を通過するように、結合用スリーブ５０を介して先端の光ファイバ２０をスライドさせる。
・テーパ部分２６が、結合用スリーブ５０の下流の狭い穴に接触し、もはやスライドしないところまで、先端の光ファイバ２０のスライドを、結合用スリーブ５０の中で継続させる。
・先端の光ファイバ２０および近接の光ファイバ１３を効率良く接着させるために、近接の光ファイバ１３の遠位末端に少量の接着剤２２を置く。
・近接の光ファイバ１３の遠位末端を覆う接着剤を、結合用スリーブ５０の大きな直径の開口部に挿入する。
・接着剤２２が、先端の光ファイバ２０の大きな直径の末端部に接触するまで、近接の光ファイバ１３を、結合用スリーブ５０の中にスライドさせる。結合用スリーブ５０で先端の光ファイバ２０に対して近接の光ファイバ１３が押せるように、近接の光ファイバ１３に軽く圧力をかける。この結果、２つのファイバ１３/２０の間の接着層は、軽く押され、光ファイバ/結合用スリーブ５０の界面領域まで拡張される。
・近接の光ファイバ１３の近接端部を、照明器すなわちアキュラス（登録商標）の白光用照明器に接続し、接着剤が固定化するまで接着剤に光が当るように照明器を点灯させる。アキュラス（登録商標）の照明器をＨＩ ３に設定した状態で、一般的に、１０秒−６０秒の照明時間が必要となる。
・付加された機械的強度のおかげで、接着剤２２は、近接の光ファイバ１３と結合用スリーブ５０の上流末端部との間の結合、先端の光ファイバ２０と結合用スリーブ５０の下流末端部との間の結合、および紫外線すなわち短波長の可視光からの回復のために、随意に適用することができる。
・カニューレ１６およびハンドピース１０は、本発明にしたがい完全な２５ゲージのエンドー照明器を生成するために、当業者に知られている方法で取り付けられる。
【００３５】
本発明の高スループットのエンドー照明器の別の実施例を、図９に示す。図９の実施例は、高いＮＡのプラスチックまたはガラスの分離するテーパ部分１２６によって、より小さな直径の高いＮＡの先端の光ファイバ２０に光学的に結合する、より大きな直径の低いＮＡの近接の光ファイバ１３の端末部を含む。この実施例のテーパ部分１２６は、近接および先端の光ファイバ１３/２０に結合する、分離する光学要素である。典型的な一実施において、ダイマックス１４２−Ｍのような光学部品用接着剤２２は、上記３つの光学的要素を一緒に結合するのに使用することができる。
【００３６】
近接の光ファイバ１３（上流のファイバ）は、0.50ＮＡのプラスチックファイバにすることができ（例えば、光源１２のＮＡに一致するために）、このファイバは、ポリメチル・メタクリレート（ＰＭＭＡ）コアで、および750μｍ（0.030インチ）のコア直径を有する。または、近接の光ファイバ１３は、他の当業者に知られている同等のファイバにすることもできる。本発明の第１の実施例のように、上記の近接の光ファイバ１３は、アキュラス（登録商標）の照明器のような、２０ゲージの光源１２からの集束された光スポットの直径に、適合している。先端の光ファイバ２０（下流のファイバ）に適したファイバは、ポリマイクロ社のHigh OH（ＦＳＵ）0.66ＮＡ、シリカ コア/テフロン（登録商標）ＡＦクラッド光ファイバであり、このファイバは、要求仕様および東レ株式会社のPJU-FB500の0.63ＮＡファイバ（コア直径486μｍ）により、特別注文で製作されるコア直径を有する。
【００３７】
上記実施例のテーパ部分１２６は、ダイアモンド研磨、鋳造、および射出成形で製作することができる。例えば、テーパ部分１２６は、ダイアモンド研磨されたアクリル系の光学部分を備えることができる。テーパ部分１２６は、光ファイバ（例えば、近接の光ファイバ１３）と異なり、内部に被覆層は存在しない。この部分は、単一物質なので、テーパ部分１２６は、テーパ部分の屈折率および周辺媒体の屈折率に依存するＮＡを有することになる。テーパ部分１２６は、眼内からの塩水のような液体に曝されないように、ハンドピース内に取り付けるデザインをしたとき、テーパ部分１２６周辺の媒体は、大気を意図して、テーパ部分１２６のＮＡは、実質的に１になるであろう。このＮＡは、テーパ部分１２６を通過する光のビームよりも非常に大きなＮＡとなる。従って、テーパ部分１２６を通過する光の透過率は、理論的には１００％に等しい値にすることができる。
【００３８】
本発明のエンドー照明器の一実施例が、テーパ部分１２６を、塩水、光学部品用接着剤、またはプラスチックのハンドピース等の大気以外の周辺媒体に曝すようにデザインするとき、テーパ部分１２６は、当該テーパ部分の外側表面上に低屈折率の物質の層１２８をコーティングすることで、周辺媒体に光が流出することを防ぐことができる。例えば、テフロン（登録商標）は、1.29−1.31の屈折率を有する。テーパ部分１２６の外側表面をテフロン（登録商標）でコーティングしたとき、テーパ部分１２６で得られるＮＡは、0.71−0.75となり、テーパ部分１２６に伝達される光の大部分は、周辺媒体に流出することから防ぐことができる。他の実施例において、テーパ部分１２６の表面部は、大気外の周辺媒体と接触する状態になる可能性があるので、テーパ部分１２６に閉じ込められた伝達光を維持するために、代替として反射特性を有する金属または誘電性のコーティング材をコーティングすることができる。
【００３９】
図９に示す実施例は、長さ254ｃｍ（100インチ），コア直径749μｍ（0.0295インチ），0.5ＮＡの近接の光ファイバ１３、長さ37ｍｍ，コア直径419μｍ（0.0165インチ），0.66ＮＡの先端の光ファイバ２０、および、コア直径749μｍ（0.0295インチ）から370μｍ（0.0146インチ），長さ6.35ｍｍ（0.25インチ）以上のアクリル系のテーパ部分１２６を備え、２０ゲージに適合する光ファイバと比較して、平均透過率４６.５％（３％の標準偏差）を得ることができる。この透過率は、従来の照明器の透過率に比較して非常に優れている。例えば、従来技術例として既に説明した従来の装置は、各々が平均透過率３５％または２５％より下である。
【００４０】
図９に示す本発明の実施例は、ビデオ・マイクロスコープとｘ−ｙ−ｚ用移動ステージとを伴う精密な配置方法または結合用スリーブ１５０を使用して、図１０に示すように組み立てることができる。図９の実施例において、近接の光ファイバ１３はプラスチックファイバであり、先端の光ファイバ２０はガラスファイバであるけれど、近接および先端の光ファイバ１３、２０は、プラスチックまたはガラスにすることができる。近接の光ファイバ１３、テーパ部分１２６、および先端の光ファイバ２０は、ダイマックス１４２−Ｍの光学部品用接着剤２２または当業者に知られている別の同等の軸調整用光学部品用接着剤２２使用することで、一緒に結合することができる。なお、ダイマックス１４２−Ｍの光学部品用接着剤は、紫外線すなわち短波長の可視光の照射から早急に回復する性質がある。近接の光ファイバ１３、テーパ部分１２６、および先端の光ファイバ２０は、本発明による高スループットのエンドー照明器用プローブを組み立てることができる。この実施において、以下のように組み立てることができる。
・テーパ部分１２６の狭い端部を、結合用スリーブ１５０の大きな直径の開口部に挿入する。
・テーパ部分１２６が、結合用スリーブ１５０の下流の狭い内壁に接触し、もはや進行しないところまで、テーパ部分１２６を、結合用スリーブ１５０の中でスライドさせる。
・近接の光ファイバ１３およびテーパ部分１２６を効率良く接着させるために、近接の光ファイバ１３の遠位末端の上に少量の接着剤２２を置く。
・近接の光ファイバ１３の遠位末端を覆う接着剤を、結合用スリーブ１５０の大きな直径の開口部に挿入する。
・接着剤２２が、テーパ部分１２６と光学的に接触するまで、近接の光ファイバ１３を、結合用スリーブ１５０の中でスライドさせる。結合用スリーブ１５０内でテーパ部分１２６に対して近接の光ファイバ１３を押すように、近接の光ファイバ１３に軽く圧力をかける。この結果、２つの間の接着層は、軽く押される。
・近接の光ファイバ１３の近接端部を、照明器すなわちアキュラス（登録商標）の白光用照明器に接続し、接着剤が固定化するまで接着剤に光が当るように照明器を点灯させる。アキュラス（登録商標）の照明器をＨＩ ３に設定した状態で、一般的に、１０秒−６０秒の照明時間が必要となる。
・付加された機械的強度のおかげで、接着剤２２は、近接の光ファイバ１３と結合用スリーブ１５０の上流端部との間の結合、および紫外線すなわち短波長の可視光からの回復のために、随意に適用することができる。
・先端の光ファイバ２０とテーパ部分１２６とを、互いに効率良く接着させるために、先端の光ファイバ１３の近接端部に少量の接着剤２２を置く。
・先端の光ファイバ２０の近接端部を覆う接着剤を、結合用スリーブ１５０の小さな直径の開口部に挿入する。
・接着剤２２が、テーパ部分１２６の遠位末端に光学的に接触するまで、先端の光ファイバ２０を、結合用スリーブ１５０の中にスライドさせる。結合用スリーブ１５０でテーパ部分１２６に対して先端の光ファイバ２０を押すように、先端の光ファイバ２０に軽く圧力をかける。この結果、２つの間の接着層は、軽く押される。
・近接の光ファイバ１３の近接端部を、照明器すなわちアキュラス（登録商標）の白光用照明器に接続し、接着剤が固定化するまで接着剤に光が当るように照明器を点灯させる。アキュラス（登録商標）の照明器をＨＩ ３に設定した状態で、一般的に、１０秒−６０秒の照明時間が必要となる。
・付加された機械的強度のおかげで、接着剤２２は、先端の光ファイバ２０と結合用スリーブ１５０の下流端部との間の結合、および紫外線すなわち短波長の可視光からの回復のために、随意に適用することができる。
・カニューレ１６およびハンドピース１０は、本発明にしたがい完全な２５ゲージのエンドー照明器を生成するために、当業者に知られている方法で取り付けられる。
【００４１】
図１１は、本発明の高スループットのエンドー照明器の一実施例を示す。当該装置は、より大きい直径を有する低いＮＡの近接の光ファイバ１３を備え、この近接の光ファイバ１３は、テーパ部分２２６と直線部分２３０とを含む高いＮＡの光パイプ２１０に光学的に結合する。光パイプ２１０は、プラスチックまたはガラスから製作することができ、ダイアモンド研磨、鋳造、または射出モールド成形を使用して製作できる。アクリル系物質で製作するとき、アクリル/塩分の接触面のＮＡは、0.61となり、光パイプ２１０の許容角度帯域幅は、３８度になるであろう。この許容角度帯域幅は、現存する照明用プローブの角度帯域幅よりも著しく広くなっている。従って、本発明の照明用プローブのこの実施例におけるスループットは、従来技術のプローブのスループットよりも著しく高くなるであろう。
【００４２】
光パイプ２１０内を伝達する光が、光パイプ/ハンドピースの接触面から流出するのを防ぐために、光パイプ２１０表面上の領域は、テフロン（登録商標）または反射性の金属コーティングもしくは誘電性コーティング２４０によってコーティングすることができる。代替として、光パイプ２１０の遠位末端部全体（光パイプ/ハンドピースの接触面から遠位末端まで）をテフロン（登録商標）でコーティングすることができる。テフロン（登録商標）は、1.29−1.31の屈折率を有するので、アクリル系の光パイプ２１０が得られるＮＡは、0.71−0.75となり、角度帯域幅の半角は、４５〜４９度になるので、従来技術のプローブよりも著しく高いスループットが得られることになるであろう。
【００４３】
本発明の実施例は、高いスループットのエンドー照明器を提示することである。この装置は、従来技術と異なり、ファイバ長のすべてにおいて光源ビームのＮＡよりも高いファイバのＮＡを有する一方で、近接端部において、スポットサイズに集束された光源に、光ファイバの通路を充分に一致させることができる。更に、本発明の実施例は、伝達する光源の光を、従来技術のより高いゲージの照明器よりも、より広い円錐角で放射することができる（より広い視野領域を実現）。本発明の実施例は、２５ゲージのエンドー照明器用プローブと、２５ゲージの広角のエンドー照明器用プローブ（サファイア・レンズ、バルク拡散器、回折格子、または、プローブの近接部の遠位末端でいくつかの別の角度分散体を追加したプローブであり、この内容は、共願の米国特許出願 2005/0078910号、2005/0075628号、60/731,843号、60/731,942号、および60/731,770号に記載しており、本明細書に参照として充分に盛り込んだ）と、当業者に知られているシャンデリア・プローブ（カニューレ１６を除去し、先端の光ケーブル長を短縮し、かつプローブの遠位末端に小さな修正を加えたプローブ）と、及び/又は当業者が慣れることができるような、従来プローブよりも高スループットを有する他の眼科用エンドー照明器の変形と、を含むことができる。
【００４４】
本発明の実施例は、上流の近接の光ファイバ１３よりも大きな許容角度帯域幅を有するテーパ部分２６/１２６/２２６を含むことができる（即ち、テーパ部分２６は、より高いＮＡを有する）。さらに、テーパ部分２６/１２６/２２６のＮＡは、当該部分を通過する光のビームのＮＡよりも大きい。従って、より大きな直径の近接の光ファイバ１３から、テーパ部分２６/１２６/２２６を介して、より小さな直径の先端の光ファイバ２０まで通過して伝達される光は、非常に効率良く伝達される。テーパ部分２６/１２６/２２６を通過するとき、光のビームは、より小さな直径に集束される。従って、面積確保の結論として、光のビームの得られる角度分散（即ち、ビームのＮＡ）は、増大させる必要がある。また、テーパ部分２６/１２６/２２６の下流にある、より小さな直径の先端の光ファイバ２０は、ビームのＮＡに等しいまたは大きい、高いＮＡのファイバを有する。このことは、先端の光ファイバ２０のコアを通過して眼に進入することができる、先端の光ファイバの遠位末端に、高い伝達の伝播を保証する。
【００４５】
従って、本発明の実施例は、高スループットを含め、従来技術を超えて種々の利点を有することになる。光ファイバ通路の近接端部は、照明ランプ１２の集束されたスポットサイズ（例えば、749μｍ（0.0295インチ））に一致するようにデザインされ、増加した光がファイバに入射するようになる。テーパ部分２６/１２６/２２６のＮＡは、光のビームのＮＡよりも高いので、この結果、テーパ部分２６を通過する光の透過率は１００％に等しい値にすることができる。また、先端の光ファイバ２０のＮＡは、高い（例えば、ポリマイクロ社のガラスファイバで、0.66のＮＡ）ので、下流への多くの光が、先端の光ファイバ２０のコア内に維持され、僅かな光が、被覆層から漏れて消失することを保証する。
【００４６】
本発明の実施例の別の利点は、従来技術の照明器よりも、より広い角度の照明範囲である。現在の２５ゲージの照明器は、小さな円錐角の領域を光が拡散するようにデザインされている。しかしながら、眼科手術では、網膜のより広い部分を照らすことができるように、より広い角度の照明パターンを有することが好まれている。本発明の実施例の一態様は、伝達される光のビームの角度の拡がりが、この光がコア内を伝達することで、テーパ部分２６/１２６/２２６と先端の光ファイバ２０とが、広い許容角度帯域幅（即ち、より高いＮＡ）を有することを受けて増加することである。結果として、光が放射する円錐は、より広い角度の拡がりを有することになる。
【００４７】
図１２は、本発明の高スループットのエンドー照明器を、眼科手術において使用する一実施例を説明する図である。手術において、ハンドピース１０は、ステム１６（近接の光ファイバ１３および先端の光ファイバ２０/テーパ部分２６/１２６/２２６を経由）を介して、眼３０の網膜２８を照らすためにインコヒーレントな光のビームを供給する。ハンドピース１０を介して先端の光ファイバ２０から外に供給されるコリメート光は、光源１２によって生成され、光ファイバケーブル１４および結合システム３２によって、網膜２８を照らすために供給される。先端の光ファイバ２０は、光源１２から供給される光のビームを、従来技術のプローブよりも、網膜のより広い領域にわたって拡げる。
【００４８】
図１３は、本発明の教示によるエンドー照明器の別の考え方を提示する図で、調整手段４０の実施を一層明解に示す図である。この実施例において、調整手段４０は、当業者に知られるスライドボタンを備える。ハンドピース１０上の調整手段４０の操作、例えば穏やかな両方向のスライド操作は、調整手段４０をスライドさせることで決定される量により、先端の光ファイバ２０/近接の光ファイバ１３/テーパ部分２６/１２６/２２６の集合体を、ステム１６の遠位末端に対して横方向に、前後に移動させることができる。従って、手術領域（例えば、眼３０の網膜２８）を照らすために、照明用プローブによって供与される照明の角度および照明量は、調整手段４０を使用することにより、外科医によって装置の制限内で容易に調整することができる。上記方法で、外科医は、まぶしさを最小化する一方で視野領域を最適化しながら、手術領域に広がる光の量を調整することができる。ハンドピース１０の調整手段４０は、この技術分野に慣れている者が知っている調整方法にすることができる。
【００４９】
本発明のエンドー照明器の一実施例において、当業者が知っている簡単なロック機構は、ユーザによって解除及び/又は再調整されるまで、先端の光ファイバ２０/近接の光ファイバ１３/テーパ部分２６/１２６/２２６の集合体を、調整手段４０によって安定化させることを可能にする。従って、ステム１６の遠位末端から放射される照明３２のパターンは、確定した角θに関わる領域を照らすことになる。また、この角度θは、ハンドピース１０の調整手段４０を経由して、ユーザ（例えば、外科医）によって継続的に調整することができる。
【００５０】
本発明の高スループットなエンドー照明器の別の実施例は、分離した近接の光ファイバ１３および分離した先端の光ファイバ２０の代わりに、本発明の教示にしたがい、テーパ部分２６を有する単一の接触用光ファイバ３００を含むことができる。この実施例において、接触する光ファイバ３００は、より小さなゲージ（例えば、２０ゲージに適合）で、当該ファイバの遠位末端の近くにテーパ部分２６を有する高いＮＡの光ファイバにすることができる。または、代替として、上記光ファイバ３００は、より大きなゲージ（例えば、２５ゲージに適合）で、当該ファイバの近接端部の近くにテーパ部分２６を有する高いＮＡの光ファイバにすることができる。これら実施例のいずれかにおいて、接触する光ファイバ３００のＮＡは、接触用光ファイバ３００に沿って伝達される光のビームのＮＡよりも、当該光ファイバの全長を通して高いＮＡにする必要がある。図１４および図１５は、本発明により、接触用光ファイバのエンドー照明器を実施する典型的な例を示す。接触用光ファイバ３００は、本明細書内で説明した方法のいずれか、すなわち引き伸ばし法、ベル形状の形成、モールド処理、またはこれらのいずれかの組合せにより、生成することができる。
【００５１】
本発明を、図示した実施例に関連して詳細に説明してきたが、この説明は、例示として示したものであり、制限する考えで記載されたものでないことを理解すべきである。従って、さらに本発明の実施例における多くの詳細な変形、および本発明の付加的な実施例が、本明細書に関連する分野で通常の技術を有する者にとって、理解されるであろうし、また実施できるであろう。このような変形例および付加的な実施例の全てが、特許請求の範囲に記載した本発明の精神と範囲にあることは明白なことである。従って、本発明は、特に眼科手術の一般的な分野に関連して説明してきたが、ここに含まれる教示内容は、より高いゲージのエンドー照明器を伴う照明が望まれる如何なる分野にも等しく適用される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高スループットのエンドー照明器（endo-illuminator）であって、
近接の光ファイバであって、光源に光学的に結合し、該光源から受光した光のビームを伝達可能とする近接の光ファイバと、
前記近接の光ファイバの遠位末端に光学的に結合し、手術部位を照らすために前記光のビームを受光し前記光のビームを放射する先端の光ファイバであって、遠位末端の直径よりも大きい近接端部の直径を有するテーパ部分を含む、先端の光ファイバと、
前記先端の光ファイバと動作可能に結合するハンドピースと、
前記先端の光ファイバを収納し方向付けするために、前記ハンドピースと動作可能に結合するカニューレ（cannula）と、を備えるエンドー照明器。
【請求項２】
前記テーパ部分の近接端部の直径は、前記近接の光ファイバの直径に等しい請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項３】
前記テーパ部分の近接端部の直径は、２０ゲージに適合する直径であり、前記テーパ部分の遠位末端の直径は、２５ゲージに適合する直径である請求項２に記載のエンドー照明器。
【請求項４】
前記近接の光ファイバは、２０ゲージに適合する光ファイバであり、前記カニューレは、内径２５ゲージのカニューレであり、前記先端の光ファイバは、２０ゲージに適合する近接端部の直径と２５ゲージに適合する遠位末端の直径とを有する、請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項５】
前記近接の光ファイバは、約０．５の開口数（“ＮＡ”）を有し、前記先端の光ファイバは、０．５より大きなＮＡを有する請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項６】
前記近接の光ファイバは、前記光源のビームのＮＡに等しいまたは大きいＮＡを有し、前記先端の光ファイバは、前記近接の光ファイバよりも大きく、かつ前記先端の光ファイバのどのポイントにおいても前記光源のビームより大きいＮＡを有する請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項７】
前記カニューレ、前記先端の光ファイバ、および前記ハンドピースは、生体適合物質から製作される請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項８】
前記近接の光ケーブルを前記光源に光学的に結合させるのに、ＳＭＡ光ファイバ・コネクタをさらに含む請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項９】
前記カニューレ内で、前記先端の光ファイバの線形移動を可能にするため、前記先端の光ファイバは、前記ハンドピースに動作可能に結合する請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項１０】
前記光ファイバの前記線形移動を調整する手段をさらに含む請求項９に記載のエンドー照明器。
【請求項１１】
前記調整する手段は、プッシュ/プル機構を備える請求項１０に記載のエンドー照明器。
【請求項１２】
前記先端の光ファイバの線形移動の量は、前記手術部位を照らすために、前記先端の光ファイバの要素によって供与される照明の角度および照明の量を決定する請求項１１に記載のエンドー照明器。
【請求項１３】
前記光のビームは、比較的インコヒーレントな光のビームを含む請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項１４】
前記光源は、キセノン光源である請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項１５】
前記近接の光ファイバと前記先端の光ファイバとは、光学用接着剤を使用して光学的に結合される請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項１６】
高スループットのエンドー照明の手術システムであって、
光のビームを供給する光源と、
近接の光ファイバであって、前記光のビームを受光し伝達するために、前記光源に光学的に結合する近接の光ファイバと、
前記近接の光ファイバの遠位末端に光学的に結合し、手術部位を照らすために前記光のビームを受光し前記光のビームを放射する先端の光ファイバであって、遠位末端の直径よりも大きい近接端部の直径を有するテーパ部分を含む、先端の光ファイバと、
前記先端の光ファイバと動作可能に結合するハンドピースと、
前記先端の光ファイバを収納し方向付けするために、前記ハンドピースと動作可能に結合するカニューレと、備える手術システム。
【請求項１７】
前記テーパ部分の近接端部の直径は、前記近接の光ファイバの直径に等しい請求項１６に記載の手術システム。
【請求項１８】
前記テーパ部分の近接端部の直径は、２０ゲージに適合する直径であり、前記テーパ部分の遠位末端の直径は、２５ゲージに適合する直径である請求項１７に記載の手術用システム。
【請求項１９】
前記近接の光ファイバは、２０ゲージに適合する光ファイバであり、前記カニューレは、内径２５ゲージのカニューレであり、前記先端の光ファイバは、２０ゲージに適合する近接端部の直径と２５ゲージに適合する遠位末端の直径とを有する、請求項１６に記載の手術システム。
【請求項２０】
前記近接の光ファイバは、約０．５の開口数（“ＮＡ”）を有し、前記先端の光ファイバは、０．５より大きなＮＡを有する請求項１６に記載の手術システム。
【請求項２１】
前記近接の光ファイバは、前記光源のビームのＮＡに等しいまたは大きいＮＡを有し、前記先端の光ファイバは、前記近接の光ファイバよりも大きく、かつ前記先端の光ファイバのどのポイントにおいても前記光源のビームより大きいＮＡを有する請求項１６に記載の手術システム。
【請求項２２】
前記カニューレ、前記先端の光ファイバ、および前記ハンドピースは、生体適合物質から製作される請求項１６に記載の手術システム。
【請求項２３】
前記近接の光ケーブルを前記光源に光学的に結合させるのに、ＳＭＡ光ファイバ・コネクタをさらに含む請求項１６に記載の手術システム。
【請求項２４】
前記カニューレ内で、前記先端の光ファイバの線形移動を可能にするため、前記先端の光ファイバは、前記ハンドピースに動作可能に結合する請求項１６に記載の手術システム。
【請求項２５】
前記光ファイバの前記線形移動を調整する手段をさらに含む請求項２４に記載の手術システム。
【請求項２６】
前記調整する手段は、プッシュ/プル機構を備える請求項２５に記載の手術システム。
【請求項２７】
前記先端の光ファイバの線形移動の量は、前記手術部位を照らすために、前記先端の光ファイバの要素によって供与される照明の角度および照明の量を決定する請求項２６に記載の手術システム。
【請求項２８】
前記光のビームは、比較的インコヒーレントな光のビームを含む請求項１６に記載の手術システム。
【請求項２９】
前記光源は、キセノン光源である請求項１６に記載の手術システム。
【請求項３０】
前記近接の光ファイバと前記先端の光ファイバとは、光学用接着剤を使用して、光学的に結合される請求項１６に記載の手術システム。
【請求項１】
高スループットのエンドー照明器（endo-illuminator）であって、
近接の光ファイバであって、光源に光学的に結合し、該光源から受光した光のビームを伝達可能とする近接の光ファイバと、
前記近接の光ファイバの遠位末端に光学的に結合し、手術部位を照らすために前記光のビームを受光し前記光のビームを放射する先端の光ファイバであって、遠位末端の直径よりも大きい近接端部の直径を有するテーパ部分を含む、先端の光ファイバと、
前記先端の光ファイバと動作可能に結合するハンドピースと、
前記先端の光ファイバを収納し方向付けするために、前記ハンドピースと動作可能に結合するカニューレ（cannula）と、を備えるエンドー照明器。
【請求項２】
前記テーパ部分の近接端部の直径は、前記近接の光ファイバの直径に等しい請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項３】
前記テーパ部分の近接端部の直径は、２０ゲージに適合する直径であり、前記テーパ部分の遠位末端の直径は、２５ゲージに適合する直径である請求項２に記載のエンドー照明器。
【請求項４】
前記近接の光ファイバは、２０ゲージに適合する光ファイバであり、前記カニューレは、内径２５ゲージのカニューレであり、前記先端の光ファイバは、２０ゲージに適合する近接端部の直径と２５ゲージに適合する遠位末端の直径とを有する、請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項５】
前記近接の光ファイバは、約０．５の開口数（“ＮＡ”）を有し、前記先端の光ファイバは、０．５より大きなＮＡを有する請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項６】
前記近接の光ファイバは、前記光源のビームのＮＡに等しいまたは大きいＮＡを有し、前記先端の光ファイバは、前記近接の光ファイバよりも大きく、かつ前記先端の光ファイバのどのポイントにおいても前記光源のビームより大きいＮＡを有する請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項７】
前記カニューレ、前記先端の光ファイバ、および前記ハンドピースは、生体適合物質から製作される請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項８】
前記近接の光ケーブルを前記光源に光学的に結合させるのに、ＳＭＡ光ファイバ・コネクタをさらに含む請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項９】
前記カニューレ内で、前記先端の光ファイバの線形移動を可能にするため、前記先端の光ファイバは、前記ハンドピースに動作可能に結合する請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項１０】
前記光ファイバの前記線形移動を調整する手段をさらに含む請求項９に記載のエンドー照明器。
【請求項１１】
前記調整する手段は、プッシュ/プル機構を備える請求項１０に記載のエンドー照明器。
【請求項１２】
前記先端の光ファイバの線形移動の量は、前記手術部位を照らすために、前記先端の光ファイバの要素によって供与される照明の角度および照明の量を決定する請求項１１に記載のエンドー照明器。
【請求項１３】
前記光のビームは、比較的インコヒーレントな光のビームを含む請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項１４】
前記光源は、キセノン光源である請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項１５】
前記近接の光ファイバと前記先端の光ファイバとは、光学用接着剤を使用して光学的に結合される請求項１に記載のエンドー照明器。
【請求項１６】
高スループットのエンドー照明の手術システムであって、
光のビームを供給する光源と、
近接の光ファイバであって、前記光のビームを受光し伝達するために、前記光源に光学的に結合する近接の光ファイバと、
前記近接の光ファイバの遠位末端に光学的に結合し、手術部位を照らすために前記光のビームを受光し前記光のビームを放射する先端の光ファイバであって、遠位末端の直径よりも大きい近接端部の直径を有するテーパ部分を含む、先端の光ファイバと、
前記先端の光ファイバと動作可能に結合するハンドピースと、
前記先端の光ファイバを収納し方向付けするために、前記ハンドピースと動作可能に結合するカニューレと、備える手術システム。
【請求項１７】
前記テーパ部分の近接端部の直径は、前記近接の光ファイバの直径に等しい請求項１６に記載の手術システム。
【請求項１８】
前記テーパ部分の近接端部の直径は、２０ゲージに適合する直径であり、前記テーパ部分の遠位末端の直径は、２５ゲージに適合する直径である請求項１７に記載の手術用システム。
【請求項１９】
前記近接の光ファイバは、２０ゲージに適合する光ファイバであり、前記カニューレは、内径２５ゲージのカニューレであり、前記先端の光ファイバは、２０ゲージに適合する近接端部の直径と２５ゲージに適合する遠位末端の直径とを有する、請求項１６に記載の手術システム。
【請求項２０】
前記近接の光ファイバは、約０．５の開口数（“ＮＡ”）を有し、前記先端の光ファイバは、０．５より大きなＮＡを有する請求項１６に記載の手術システム。
【請求項２１】
前記近接の光ファイバは、前記光源のビームのＮＡに等しいまたは大きいＮＡを有し、前記先端の光ファイバは、前記近接の光ファイバよりも大きく、かつ前記先端の光ファイバのどのポイントにおいても前記光源のビームより大きいＮＡを有する請求項１６に記載の手術システム。
【請求項２２】
前記カニューレ、前記先端の光ファイバ、および前記ハンドピースは、生体適合物質から製作される請求項１６に記載の手術システム。
【請求項２３】
前記近接の光ケーブルを前記光源に光学的に結合させるのに、ＳＭＡ光ファイバ・コネクタをさらに含む請求項１６に記載の手術システム。
【請求項２４】
前記カニューレ内で、前記先端の光ファイバの線形移動を可能にするため、前記先端の光ファイバは、前記ハンドピースに動作可能に結合する請求項１６に記載の手術システム。
【請求項２５】
前記光ファイバの前記線形移動を調整する手段をさらに含む請求項２４に記載の手術システム。
【請求項２６】
前記調整する手段は、プッシュ/プル機構を備える請求項２５に記載の手術システム。
【請求項２７】
前記先端の光ファイバの線形移動の量は、前記手術部位を照らすために、前記先端の光ファイバの要素によって供与される照明の角度および照明の量を決定する請求項２６に記載の手術システム。
【請求項２８】
前記光のビームは、比較的インコヒーレントな光のビームを含む請求項１６に記載の手術システム。
【請求項２９】
前記光源は、キセノン光源である請求項１６に記載の手術システム。
【請求項３０】
前記近接の光ファイバと前記先端の光ファイバとは、光学用接着剤を使用して、光学的に結合される請求項１６に記載の手術システム。
【図１】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１４】
【図１２】
【図１３】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−９０９５３（Ｐ２０１３−９０９５３Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１３−１８２７３（Ｐ２０１３−１８２７３）
【出願日】平成２５年２月１日（２０１３．２．１）
【分割の表示】特願２００７−５５５３５５（Ｐ２００７−５５５３５５）の分割
【原出願日】平成１８年２月１５日（２００６．２．１５）
【出願人】（５０１４４９３２２）アルコン，インコーポレイティド (140)
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−１８２７３（Ｐ２０１３−１８２７３）
【出願日】平成２５年２月１日（２０１３．２．１）
【分割の表示】特願２００７−５５５３５５（Ｐ２００７−５５５３５５）の分割
【原出願日】平成１８年２月１５日（２００６．２．１５）
【出願人】（５０１４４９３２２）アルコン，インコーポレイティド (140)
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