使用分面光學(xué)元件的多光斑激光外科探頭的制作方法
【專利摘要】在本發(fā)明的特定實施例中，一種光學(xué)外科探頭包括配置為光學(xué)耦合到光源的手持件和位于手持件的遠(yuǎn)端的套管。探頭還包括在手持件內(nèi)的至少一個光導(dǎo)。光導(dǎo)配置為將來自光源的光束傳輸?shù)绞殖旨倪h(yuǎn)端。探頭還包括位于套管中的多光斑生成器，多光斑生成器包括分面光學(xué)粘合劑，分面光學(xué)粘合劑具有與光導(dǎo)的遠(yuǎn)端隔開的分面端表面。分面端表面包括傾斜于光束的路徑的至少一個面。在一些實施例中，探頭還包括位于光導(dǎo)的遠(yuǎn)端的高傳導(dǎo)率套圈。在其他實施例中，套管由透明材料形成。
【專利說明】使用分面光學(xué)元件的多光斑激光外科探頭
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請要求于2011年8月9日提交的美國臨時申請序列號61 / 521，447的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用并入本文。本申請涉及共同未決的美國專利申請序列號12 / 959,533,其于2010年12月3日提交并且與本申請共同轉(zhuǎn)讓。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及光學(xué)外科探頭，更具體地，涉及使用分面(faceted)光學(xué)元件的多光斑激光外科探頭。
【背景技術(shù)】
[0004]光學(xué)外科探頭將光輸送到用于各種應(yīng)用的外科區(qū)域。在一些應(yīng)用中，將光輸送到手術(shù)區(qū)域中的多個斑點是有用的。例如，在視網(wǎng)膜組織的泛視網(wǎng)膜光凝中，可期望的是將激光輸送到多個斑點，以便減少泛視網(wǎng)膜光凝程序的時間。各種技術(shù)已經(jīng)被用來針對多光斑圖案產(chǎn)生多個光束。例如，一種方案使用衍射分束器兀件，以將入射光束劃分為被稱合到多個光纖的多個光斑，該多個光纖將該多個光斑輸送到視網(wǎng)膜。但是，也可期望具有多光斑生成器，其可以布置在光學(xué)外科探頭的遠(yuǎn)端以更容易地從單一輸入光束產(chǎn)生多個光斑，以使得多光斑生成器可以更容易地 與現(xiàn)有的激光源一起使用，而不需要額外的部件將激光外科探頭與源對準(zhǔn)。
[0005]在光學(xué)外科探頭的遠(yuǎn)端使用衍射分束器元件時會出現(xiàn)困難。作為一個示例，衍射分束器元件產(chǎn)生大量更高的衍射級，并且雖然這些衍射級在光強度上比主光斑圖案相對較低，但是就其影響而言并不總是可以忽略它們。作為另一示例，衍射元件在不同折射率介質(zhì)中可能表現(xiàn)不同。例如，如果衍射分束器元件被布置到不同于空氣的介質(zhì)中，如鹽溶液或油中，則衍射分束器元件的微觀表面浮雕結(jié)構(gòu)的凹陷部分可被填充折射率不同于空氣的材料，這會毀壞光斑圖案。作為又一個示例，光斑之間的間隔可能對于不同的波長而改變，這在瞄準(zhǔn)光束具有特定顏色而治療光束具有不同顏色時可能會產(chǎn)生問題。最后，衍射元件常常很昂貴并且難以制造，并且在衍射元件必須被構(gòu)造為適配小區(qū)域(諸如用于23號(23-gauge)或更小的外科器械的外科探頭的遠(yuǎn)端尖端)的情況下更加如此。因此，仍然需要一種光學(xué)外科探頭，其可以使用在外科探頭的遠(yuǎn)端處的光學(xué)元件在目標(biāo)區(qū)域產(chǎn)生多個光斑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的特定實施例提供一種熱魯棒的光學(xué)外科探頭，其包括具有分面光學(xué)粘合劑元件的多光斑生成器。在本發(fā)明的特定實施例中，一種光學(xué)外科探頭包括配置為光學(xué)耦合到光源的手持件和位于手持件的遠(yuǎn)端的套管。探頭還包括位于手持件內(nèi)的至少一個光導(dǎo)。光導(dǎo)配置為將來自光源的光束傳輸?shù)绞殖旨倪h(yuǎn)端。探頭還包括位于套管中的多光斑生成器，多光斑生成器包括分面光學(xué)粘合劑，分面光學(xué)粘合劑具有與光導(dǎo)的遠(yuǎn)端隔開的分面端表面。分面端表面包括傾斜于光束的路徑的至少一個面。在一些實施例中，探頭還包括位于光導(dǎo)的遠(yuǎn)端的高傳導(dǎo)率套圈。在其他實施例中，套管由透明材料形成。
[0007]參照附圖以及附圖和權(quán)利要求的以下描述，本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點將變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1示出根據(jù)本發(fā)明特定實施例的具有高熱傳導(dǎo)性套圈的多光斑生成器；
[0009]圖2示出根據(jù)本發(fā)明特定實施例的具有透明套管的多光斑生成器；以及
[0010]圖3示出根據(jù)本發(fā)明替代實施例的具有透明套管的多光斑生成器。
【具體實施方式】 [0011]與本申請共同轉(zhuǎn)讓的、于2010年12月3日提交的共同未決的美國申請序列號12 / 959, 533描述了一種使用分面光學(xué)粘合劑的多光斑光學(xué)外科探頭。本發(fā)明的各種實施例提供附加的特征，以促進分面光學(xué)粘合劑在光學(xué)外科探頭中的使用。特別是，本發(fā)明的某些實施例提供使用分面光學(xué)粘合劑的熱魯棒光學(xué)外科探頭。如下面詳細(xì)描述的，本發(fā)明的特定實施例包括附加的特征，以減少“熱斑”在外科探頭中發(fā)生的可能性，“熱斑”會導(dǎo)致分面光學(xué)粘合劑或粘合套圈和套管的粘合劑劣化和/或失效。
[0012]在本發(fā)明的某些實施例中，位于探頭的遠(yuǎn)端內(nèi)的套圈被修改以提高其從探頭的遠(yuǎn)端尖端傳導(dǎo)熱的能力。第一修改是將材料從通常使用的、低熱傳導(dǎo)率的不銹鋼改變?yōu)榫哂懈叩枚嗟臒醾鲗?dǎo)率的材料，例如銅或銀。套圈的材料不必是生物相容的，因為它在物理上與探頭的外部隔離。這允許選擇非生物相容性材料，諸如具有比任何可用的生物相容性材料高得多的熱傳導(dǎo)率的銅或銀。較高的熱傳導(dǎo)率更有效地傳導(dǎo)熱量遠(yuǎn)離探頭的遠(yuǎn)端。第二修改是添加遠(yuǎn)端側(cè)屏蔽體到圓柱形套圈，其防止從粘合劑面反射的光照明套管并且被套管吸收。相反，反射光照明高熱傳導(dǎo)率套圈并且基本上由高熱傳導(dǎo)率套圈吸收，該高熱傳導(dǎo)率套圈高效地傳導(dǎo)熱量遠(yuǎn)離探頭的遠(yuǎn)端。
[0013]在本發(fā)明的替代實施例中，以透明套管替換吸收套管，透明套管將來自粘合劑面的反射光透射到套管外部的周圍區(qū)域中。這導(dǎo)致探頭的遠(yuǎn)端的溫度顯著降低。因為指向外科醫(yī)生的高強度透射光可能與他觀看視網(wǎng)膜發(fā)生干擾，各種手段可用于阻止或消除這個光，包括在透明套管外側(cè)上的反射、漫射或半透明的層和在透明套管外側(cè)并且物理上與其間隔絕緣空氣間隙的不透明圓柱形套管。這一不透明套管不必由高熱傳導(dǎo)性材料制成，而是可以由剛性和強的材料(諸如不銹鋼)形成，其對于探頭的遠(yuǎn)端提供附加的結(jié)構(gòu)強度。
[0014]圖1示出根據(jù)本發(fā)明特定實施例的適于布置在光學(xué)外科探頭的遠(yuǎn)端的多光斑生成器100。在所描繪的實施例中，具有諸如藍(lán)寶石球透鏡的球透鏡106的分面光學(xué)粘合劑104位于套管108內(nèi)。保持光纖112的高傳導(dǎo)率套圈110位于套管108內(nèi)。光纖112輸送來自照明源(未不出)的諸如激光的光。
[0015]高熱傳導(dǎo)率套圈110(在下文中稱為“高傳導(dǎo)率套圈”)由熱傳導(dǎo)率明顯高于通常在光學(xué)外科探頭中使用的不銹鋼材料(其通常是大約15W / m-K)的材料形成。對于本說明書的目的，“高傳導(dǎo)率”指的是具有超過100W / m-K的熱傳導(dǎo)率的材料。合適的示例包括銅(372W / m-K的傳導(dǎo)率)、標(biāo)準(zhǔn)銀(410W / m-K)或純銀(427W / m-K) 0因為高傳導(dǎo)率套圈110由分面光學(xué)粘合劑104封裝在套管108內(nèi)，高傳導(dǎo)率套圈110不必由生物相容性材料制成，這允許考慮通常不用于光學(xué)外科探頭中的高傳導(dǎo)率材料。
[0016]高傳導(dǎo)率套圈110包括自光纖112向遠(yuǎn)端延伸的側(cè)屏蔽體114。側(cè)屏蔽體114被取向為接收從分面光學(xué)粘合劑104的面反射的光。雖然來自分面光學(xué)粘合劑104的反射在能量上比入射光束相對較低(入射能量的大約5% )，但是這樣的反射仍然可能在套管108上產(chǎn)生“熱斑”。假如套管108通常由不銹鋼或其他相對傳導(dǎo)不良且反射性不高的材料形成，這會導(dǎo)致激光 能量被吸收，從而造成過量的熱積累在分面光學(xué)粘合劑104附近或?qū)⑻兹?10接合到套管114的粘合劑(未示出)附近的可能性。這會降低光學(xué)外科探頭的性能。側(cè)屏蔽體114攔截反射光束，以防止它們到達套管，并且由于套圈110的材料為高傳導(dǎo)性的，通過在套圈110吸收反射光束而產(chǎn)生的任何熱量被迅速地消散，從而防止套圈110的平衡溫度顯著升高。
[0017]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的熱魯棒多光斑生成器的替代實施例。在所描繪的實施例中，套管108由透明材料形成。該材料優(yōu)選是生物相容性的，但如果不是，外表面套管108也可被涂覆或處理，以提高生物相容性。透明套管108允許反射光穿過套管108，以避免形成熱斑。在特定實施例中，套管108是漫射性的，以使得逃出的光不會形成可能分散外科醫(yī)生注意力的可見光光斑。例如，套管108的表面可以由半透明材料制成，可以是化學(xué)或機械磨砂(如通過刮擦或酸蝕刻)，或者可以涂覆有漫射涂層。在替代實施例中，套管108是透明的，但由反射涂層(諸如銀)包圍。反射涂層防止光進入外科醫(yī)生的視野，同時仍將光反射離開分面光學(xué)粘合劑104，從而允許熱量容易傳導(dǎo)離開尖端。銀或反射涂層的外表面可進行氧化或涂覆，以提高生物相容性。
[0018]圖3示出透明套管108的替代實施例。在所描繪的實施例中，不透明外套管120圍繞透明套管108。不透明外套管120可以由傳統(tǒng)的生物相容性材料形成，并且其優(yōu)選為相對吸收性的，但是它不必是高傳導(dǎo)性的。外套管120與透明套管108通過空氣間隙隔開?？諝忾g隙提供透明套管108之間的熱絕緣，并且透明套管108也可以由如玻璃的絕緣材料形成。任何產(chǎn)生于外套管120中的熱量都可以傳導(dǎo)到探頭的其他部分或包圍外套管120的生物材料中。外套管120與分面光學(xué)粘合劑104之間的熱絕緣減少了過量的熱累積在分面光學(xué)粘合劑104附近的可能性。
[0019]在本文中通過示例說明了本發(fā)明，并且本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以進行各種修改。雖然詳細(xì)說明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，在不偏離本發(fā)明要求保護的范圍的情況下，可以作出各種改變、替換和變更。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)外科探頭，包括: 手持件，所述手持件配置為光學(xué)耦合到光源； 在所述手持件的遠(yuǎn)端的套管； 在所述手持件內(nèi)的至少一個光導(dǎo)，所述至少一個光導(dǎo)配置為將來自所述光源的光束傳輸?shù)剿鍪殖旨倪h(yuǎn)端； 在所述套管中的多光斑生成器，所述多光斑生成器包括分面光學(xué)粘合劑，所述分面光學(xué)粘合劑具有與所述光導(dǎo)的遠(yuǎn)端隔開的分面端表面，所述分面端表面包括相對于所述光束的路徑傾斜的至少一個面；以及 在所述光導(dǎo)的遠(yuǎn)端的高傳導(dǎo)率套圈。
2.如權(quán)利要求1所述的探頭，其中所述高傳導(dǎo)率套圈由銀形成。
3.如權(quán)利要求1所述的探頭，其中所述高傳導(dǎo)率套圈由銅形成。
4.如權(quán)利要求1所述的探頭，其中所述高傳導(dǎo)率套圈包括側(cè)屏蔽體，所述側(cè)屏蔽體為所述套管屏蔽來自所述分面光學(xué)粘合劑的反射光。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述高傳導(dǎo)率套圈具有至少372W/ m-K的熱傳導(dǎo) 率。
6.一種光學(xué)外科探頭，包括: 手持件，所述手持件配置為光學(xué)耦合到光源； 在所述手持件的遠(yuǎn)端的透明套管； 在所述手持件內(nèi)的至少一個光導(dǎo)，所述至少一個光導(dǎo)配置為將來自所述光源的光束傳輸?shù)剿鍪殖旨倪h(yuǎn)端； 在所述套管中的多光斑生成器，所述多光斑生成器包括分面光學(xué)粘合劑，所述分面光學(xué)粘合劑具有與所述光導(dǎo)的遠(yuǎn)端隔開的分面端表面，所述分面端表面包括相對于所述光束的路徑傾斜的至少一個面。
7.如權(quán)利要求6所述的探頭，其中所述透明套管是半透明的。
8.如權(quán)利要求6所述的探頭，其中所述透明套管是磨砂的。
9.如權(quán)利要求6所述的探頭，其中所述透明套管還包括在所述套管的外部上的高反射涂層。
10.如權(quán)利要求6所述的探頭，其中所述透明套管由不透明外套管包圍，所述不透明外套管由空氣間隙與所述透明套管隔開。
【文檔編號】A61B1/07GK103732124SQ201280038754
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月9日
【發(fā)明者】R·T·史密斯, M·A·齊卡, D·J·伯克 申請人:愛爾康研究有限公司