Эндоосветительный зонд с высокой пропускной способностью

Эндоосветительный зонд с высокой пропускной способностью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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.