BRPI0619992A2

BRPI0619992A2 - cánula iluminada para infusão

Info

Publication number: BRPI0619992A2
Application number: BRPI0619992-5A
Authority: BR
Inventors: Ronald T Smith; Jack R Auld; Christopher L Mccollam; Dean Y Lin; Dyson W Hickingbotham
Original assignee: Alcon Inc
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2011-10-25
Also published as: RU2419400C2; JP2009519766A; WO2007133267A1; CN102614045A; US7783346B2; CA2817892A1; ES2352221T3; ATE484264T1; EP1959886A1; CA2633422A1; CA2817908A1; RU2008129030A; AU2006343552A1; AU2006343552B2; CA2817892C; ES2373368T3; CN101365404A; JP5491032B2; EP2215995B1; EP2215995A1

Abstract

CáNULA ILUMINADA PARA INFUSãO. A presente invenção refere-se a uma cânula iluminada transparente para infusão para iluminar uma área durante a cirurgia em um olho. Uma fibra ótica pode ser espaçada a uma certa distância para longe da cânula de modo que o fluido flua em torno da extremidade distal da fibra e na cânula transparente pode ocorrer com uma taxa de fluxo muito maior do que o que teria sido previamente possível. O espaço de ar na cânula de fibra pode ser otimizado de modo que a área em seção transversal do conduíte do fluido permaneça substancialmente constante de modo a obter um melhor compromisso entre a transmissão de luz alta e a alta taxa de fluxo do fluido.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CÂNULA I- LUMINADA PARA INFUSÃO"

PEDIDOS RELACIONADOS

Esse pedido reivindica o benefício de, prioridade para, e incorpo- ra por referência na sua totalidade para todos os propósitos o Pedido Provi- sório US 60/751.175 intitulado "Cânula de Infusão Iluminada Transparente" depositado em 16 de dezembro de 2005.

Esse pedido é relacionado a e incorpora por referência na sua totalidade para todos os propósitos o Pedido Provisório US 60/653.265 de- positado em 15 de fevereiro de 2005, intitulado "Sonda com Endoiluminador de Alto Rendimento".

Esse pedido é relacionado a e incorpora por referência na sua totalidade para todos os propósitos o Pedido Não Provisório US 11/354.615 depositado em 15 de fevereiro de 2006, intitulado "Sonda com Endoilumina- dor de Alto Rendimento".

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se geralmente à instrumentação ci- rúrgica. Em particular, a presente invenção refere-se a instrumentos cirúrgi- cos para iluminar uma área durante cirurgia no olho. Até mais particularmen- te, a presente invenção refere-se a um instrumento de infusão tendo uma unidade de iluminação para iluminar o interior de um globo ocular.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Em cirurgia oftálmica, e em particular em cirurgia vítreo-retinal, é desejável usar um sistema de microscópio cirúrgico de ângulo amplo para ver tão extenso quanto possível uma porção da retina. As lentes objetivas de ângulo amplo para tais sistemas microscópicos existem, mas elas exigem um campo de iluminação mais amplo do que o fornecido pelo cone de ilumi- nação de uma sonda de fibra ótica típica. Como resultado, várias tecnologias foram desenvolvidas para aumentar a expansão do feixe da luz relativamen- te incoerente fornecido por um iluminador de fibra ótica. Esses iluminadores de ângulo amplo conhecidos podem, por conseguinte, iluminar uma porção maior da retina como exigido por sistemas de microscópios cirúrgicos de ângulo amplo correntes.

É conhecido também incorporar fibras óticas na extremidade de trabalho de um instrumento cirúrgico. Isso elimina a necessidade por uma porta de iluminação separada e oferece a vantagem de direcionar o feixe de luz junto com o instrumento no local alvo. As dimensões do instrumento de- vem, no entanto, ser correspondentemente aumentadas e esclerotomias maiores podem ser necessárias. Um procedimento alternativo é empregar uma cânula de infusão iluminada para integrar as funções de infusão e ilu- minação em um ponto único.

Um exemplo de uma cânula de infusão e fonte de iluminação combinadas é dado na Patente US 4.820.264. O dispositivo '264 compreen- de um canal de infusão através do que as fibras transmissoras de luz são passadas para direcionar luz no globo ocular no ponto de descarga da solu- ção de irrigação intraocular. Tal iluminação não é automaticamente direcio- nada por manipulação dos instrumentos de corte. No entanto, as fibras são passadas diretamente dentro do canal de infusão, e porções de iluminação e infusão não são separáveis perto do olho.

Essas cânulas de infusão combinadas da técnica anterior, no entanto, exibem várias desvantagens. Essas desvantagens incluem transmi- tância de luz indesejavelmente baixa e vazões de fluido indesejáveis, parti- cularmente quando combinadas com, por exemplo, uma cânula de calibre 20.

Por conseguinte, existe a necessidade por uma cânula de infu- são iluminada que pode reduzir ou eliminar os problemas das cânulas com- binadas da técnica anterior, particularmente transmitância de luz baixa e bai- xas vazões de fluido.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

As modalidades da presente invenção fornecem um sistema e método para iluminar uma área durante uma cirurgia no olho que substanci- almente aborda as necessidades acima identificadas bem como outras ne- cessidades. Uma modalidade fornece uma cânula para infusão iluminada transparente operável para iluminar uma área durante uma cirurgia no olho. Uma fibra ótica pode estar espaçada a uma certa distância para longe da cânula de modo que o fluxo de fluido em torno da extremidade distai da fibra e na cânula transparente possa ocorrer uma vazão muito maior do que foi previamente possível. O espaço de ar da cânula de fibra pode ser otimizado de modo que a área em seção transversal do conduíte de fluido permaneça substancialmente constante de modo a obter um melhor compromisso entre a alta transmitância de luz e a alta vazão de fluido.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Para um entendimento mais completo da presente invenção e suas vantagens, uma referência é feita agora à descrição a seguir tomada em conjunção com os desenhos em anexo em que referências numéricas similares indicam características similares e em que:

a figura 1 fornece uma representação de uma extremidade a jusante da cânula para infusão iluminada transparente de acordo com modalidades da presente invenção;

a figura 2 fornece uma representação de uma extremidade a montante da cânula para infusão iluminada transparente de acordo com mo- dalidades da presente invenção;

a figura 3 fornece uma representação de uma cânula para infu- são iluminada transparente de acordo com modalidades da presente inven- ção;

a figura 4 fornece uma representação de uma configuração de exemplo da cânula de fibra/calibre 20 de acordo com modalidades da pre- sente invenção;

a figura 5 fornece uma representação de uma cânula para infu- são iluminada transparente onde a fibra e a mangueira de fluido chegam jun- tas a montante da abertura de entrada da esclerótica de acordo com modali- dades da presente invenção;

a figura 6 fornece uma representação de uma cânula para infu- são iluminada transparente em auto-incisão (e auto-retenção se um ressalto anular está adicionado à cânula) de acordo com modalidades da presente invenção; a figura 7 fornece uma representação de uma cânula para infu- são iluminada transparente em auto-incisão (e auto-retenção se um ressalto anular está adicionado à cânula) de acordo com modalidades da presente invenção;

As figuras 8-11 ilustram a passagem de raios discretos e todo o feixe através da cânula tanto no modo de fluido (por exemplo, salino) quanto no modo de gás (por exemplo, ar) de acordo com modalidades da presente invenção;

As figuras 12-14 descrevem várias características óticas da câ- nula para infusão iluminada transparente de acordo com modalidades da presente invenção;

A figura 15 descreve uma "área de calor" criado por luz não difu- sa passando diretamente da extremidade distai da fibra através da abertura na extremidade da cânula direta e no olho;

A figura 16 descreve uma solução para o problema do "área de calor" ilustrado na figura 15 de acordo com modalidades da presente inven- ção;

A figura 17 descreve uma solução para o problema do "área de calor" ilustrado na figura 15 que emprega um desenho de cânula de metal curvada que resulta em um feixe de saída, de modo angular amplo, tanto no gás (tal como ar) quanto no líquido (tal como solução salina) de acordo com modalidades da presente invenção;

A figura 18 descreve uma solução para o problema "área de ca- lor" ilustrado na figura 15 que emprega um desenho de cânula de metal cur- vada que resulta em um feixe de saída, de modo angular amplo, tanto no gás (tal como ar) quanto no líquido (tal como solução salina) de acordo com modalidades da presente invenção;

As figuras 19-21 fornecem uma representação de uma cânula para infusão iluminada transparente que incorpora uma fibra afunilada de acordo com modalidades da presente invenção;

A figura 22 descreve a dilatação angular resultantemente larga do eixo emitido em ar associada com a cânula para infusão iluminada trans- parente das figuras 19-21 de acordo com modalidades da presente inven- ção;

A figura 23 fornece uma representação de uma cânula para infu- são iluminada transparente que tem uma cobertura reflexiva angulada para impedir a luz emitida de diretamente iluminar a cânula de acordo com moda- lidades da presente invenção; e

A figura 24 fornece uma representação de uma conformação de afunilamento de fibra de um concentrador parabólico composto/cone trunca- do.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Modalidades preferidas da presente invenção são ilustradas nas figuras, sendo usados numerais similares para partes similares e correspon- dentes dos vários desenhos.

A figura 1 fornece uma representação de uma extremidade a jusante da cânula para infusão iluminada transparente de acordo com moda- lidades da presente invenção. Essa modalidade fornece uma cânula para infusão iluminada 100 que pode incluir os seguintes componentes: (1) um endoiluminador 100 que incorpora uma fibra ótica de abertura afunilada nu- mérica alta (NA) 101, tal como uma fibra em forma de sino com 508 micrô- metros (20 mil) de diâmetro Toray NA 0.63 103, (2) uma mangueira 104 para o transporte de líquido ou gás, (3) um cubo 106 onde o endoiluminador e a mangueira chegam juntos, (4) uma cânula transparente 108 a jusante do cubo que pode incorporar um anel de auto-retenção, e (5) uma cobertura altamente reflexiva 110 em uma porção da superfície lateral externa da câ- nula. Opcionalmente a porção distai da cânula transparente pode ser curva- da ou pode incorporar características tais como uma superfície de arranjo difuso, difrativo ou de micrométrico para dispersar a luz em uma distribuição angular desejada.

A figura 2 fornece uma representação de uma extremidade a montante da cânula para infusão iluminada transparente de acordo com mo- dalidades da presente invenção. Essa extremidade a montante pode incor- porar uma "Sonda de iluminação de alto rendimento" descrita no Pedido de Patente Provisório US do mesmo titular 60/653.265 e depositado em 15 de fevereiro de 2005, e o Pedido de Patente Não-Provisório US 11/354.615 e depositado em 15 de fevereiro de 2006, que são aqui incorporados a título de referência na sua totalidade para todos os propósitos.

As etapas para criar uma extremidade a montante da cânula pa- ra infusão de acordo com modalidades da presente invenção podem envol- ver diversas etapas. Primeiro, uma fibra de meio NA, de diâmetro largo 202 pode ser ligada a uma fibra afunilada NA alta 204 como descrito no Pedido de Patente Provisório US 60/653.265 e depositado em 15 de fevereiro de 2005. Como um exemplo, uma junta de 7.493 micrômetros (29,5 mil) de di- âmetro, uma fibra NA 0.5 202 a uma fibra afunilada de 749,3 - 508 micrôme- tros (29,5 - 20 mil) uma fibra Toray NA 0.63 204 usando adesivo ótico 142-M Dymar 206. A seguir uma mangueira de plástico 208 pode ser fornecida para transportar fluido ou gás. Opcionalmente, a fibra 202 e a mangueira 208 po- dem ser incluídas dentro de um revestimento protetor 210 para criar um ca- bo único. A seguir uma cânula cilíndrica de vidro, que é longa o bastante para passar através da esclerótica (pelo menos 0,53") e que opcionalmente tem um anel de retenção toroidal para possibilitar que a cânula permaneça dentro do olho uma vez inserida, é torneada ou moldada por injeção de plás- tico transparente.

A figura 3 fornece uma representação de uma cânula para infu- são iluminada transparente de acordo com modalidades da presente inven- ção. Nesse exemplo, uma cânula de calibre 20 transparente 300 pode ser feita de acrílico e pode ter um diâmetro interno de 787,4 micrômetros (31 mils), um diâmetro externo de 914,4 micrômetros (36 mils), e um comprimen- to de 1473,2 micrômetros (58 mils). As coberturas 302 podem ser aplicadas a uma porção da superfície cilíndrica do diâmetro interno ou externo 304 da cânula 300 com um processo de cobertura de múltiplas camadas metálicas ou dielétricas ou outro processo similar. No exemplo da figura 3, um com- primento de 965,2 micrômetros (38 mil) da superfície cilíndrica externa da cânula é coberto. A cobertura deve ter alta refletância e ser biocompatível. A prata e o alumínio são coberturas que são altamente reflexivas à luz visível e que devem ter biocompatibilidade aceitável.

Retornando à figura 1, um cubo de plástico 106 e uma tampa de plástico 112, formados por usinagem ou moldagem por injeção, ligam a fibra 103 e a mangueira de fluido 104 à cânula transparente 108. O cubo de plás- tico 106 e a tampa de plástico 112 podem ser feitos separadamente então agarrados e/ou colados juntos, ou o cubo de plástico 106 e a tampa de plás- tico 112 poderiam ser feitos como uma parte única. A cânula transparente 108 é agarrada e/ou colada na extremidade distai do cubo de plástico 106. Alternativamente, a cânula transparente e o cubo poderiam ser feitos como uma parte contígua. A tampa de plástico tem dois orifícios - um para a fibra e um para a fibra de plástico. A fibra e a mangueira são inseridas na tampa. A tampa de plástico posiciona a fibra lateralmente de modo que ela esteja coa- xial com o eixo da cânula transparente. A fibra 103 é inserida na tampa de plástico 112 de modo que sua extremidade distai seja espaçada da distância correta da extremidade proximal da cânula (vide a discussão abaixo sobre "princípios fundamentais") então a fibra é aglutinada à tampa de plástico 112.

A figura 4 fornece uma representação de configuração de fibra 103 (calibre 20) de cânula 108 de acordo com modalidades da presente in- venção. Nesse exemplo, o espaçamento da fibra-cânula é de 195,58 micrô- metros (7,7 mils). Além disso, a mangueira de plástico 104 pode ser colada à tampa de plástico 112 se necessário.

A cânula para infusão iluminada transparente fornecida por mo- dalidades da presente invenção fornece: (1) maior transmitância de luz do que compete a cânula para infusão iluminada; (2) melhor vazão de fluido do que compete à cânula para infusão iluminada; (3) incorpora simultaneamen- te transmitância aperfeiçoada de luz e vazão aperfeiçoada na mesma cânula iluminada de infusão; e (4) obtém a alta transmitância de luz e alta vazão através de uma cânula de calibre 20.

Os princípios descritos no Pedido de Patente Provisório US 60/653.265 permite que a luz passe através de uma abertura pequena (a abertura na extremidade distai da fibra afunilada alta NA) enquanto obtém transmitância de luz relativa muito alta. A abertura na extremidade distai da fibra é menor do que a abertura da cânula transparente.

Uma vez que a abertura distai da fibra afunilada é menor do que a abertura da cânula transparente, aproximadamente toda a luz emitida pela fibra irá passar através da abertura de diâmetro interno na extremidade pro- ximal da cânula transparente mesmo se a extremidade distai da fibra for es- paçada a uma certa distância para longe da extremidade proximal da cânula transparente. A distância de separação máxima para manter alta produção é brutalmente definida como S= [(Dc - Dr)/2]/tan 9cutoff, onde Dc = ao diâmetro interno da cânula transparente, Dr = o diâmetro na extremidade distai da fibra, e 0cutoff = o ângulo cortado fora da fibra. Para um diâmetro de uma fibra Toray NA 0.63 de 508 micrômetros (20 mil) em ar e um diâmetro interno da cânula transparente 787.4 micrômetros (31 mil), então o ângulo cortado fora = 39,1° e a distância de separação máxima S = 172,72 micrômetros (6.8 mils).

Se a cânula transparente não é coberta, os raios de luz que en- tram na abertura proximal do diâmetro interno da cânula irão passar através das paredes da cânula e serem perdidas pela absorção dentro da escleróti- ca. No entanto, se uma porção da parede lateral cilíndrica de diâmetro inter- no ou externo da cânula (a porção que passa através da esclerótica) é co- berta com uma cobertura metálica de alta reflexão ou cobertura dielétrica de múltiplas camadas, a luz dentro da cânula será refletida pela cobertura de modo que ela permaneça dentro da cânula conforme ela passa através da esclerótica. A cobertura é desenhada para a extremidade uma vez que a cânula emerge da esclerótica. Quando a luz passa através da porção da câ- nula que não é coberta, ela irá passar através da parede da cânula e ilumi- nará a retina no interior do olho.

Espaçar a fibra e a cânula a uma certa distância para longe uma da outra, permite que o fluido flua em torno da extremidade distai da fibra e na cânula transparente com uma vazão muito maior do que teria sido possí- vel se a separação da fibra-cânula S fosse O. As modalidades da presente invenção fornecem uma interface fibra/cânula de modo que a área de super- fície em seção transversal do conduíte do fluido seja otimizada em todo lugar (i.e. não existem locais onde a área da seção transversal de fluxo seja pe- quena). A vazão deve ser aproximadamente proporcional à área da seção transversal.

A interface de fibra/cânula é designada para obter um melhor compromisso entre a alta transmitância de luz e a alta vazão de fluido. Na configuração de calibre 20 descrita na figura 4, a transmitância de luz teori- camente prognosticada em ar (relativa a um calibre de 20, de 749.3 micrô- metros (29,5 mil) de diâmetro, e fibra NA de 0.5) é -82% e a área de fluxo é de 0,487 milímetro quadrado (0,000755 polegada quadrado). Isso representa um aperfeiçoamento de 1,71X na transmitância de luz e um aperfeiçoamento de 1,74X na área de fluxo sobre alguns desenhos de cânula para infusão iluminada da técnica anterior (vide "Técnica Anterior").

Um "ressalto" anular de auto-retenção 404 na superfície cilíndri- ca externa da cânula é desenhado para fazer com que a cânula para infusão iluminada permaneça posta dentro do olho depois da inserção.

As modalidades da presente invenção maximizam a transmitân- cia da luz e da vazão através de uma dada cânula para infusão iluminada no olho, por exemplo, as seguintes restrições:

Α lâmpada iluminadora é desenhada para focar luz em uma fibra de calibre de 20 (de 13,462 milímetros (.0295") de diâmetro).

A cânula para infusão deve ter um diâmetro externo não mais largo do que 0,91 milímetro (0,036") para permitir uma cirurgia de auto- sutura de calibre 20.

Α cânula para infusão deve ter uma espessura mínima de pa- rede para manter a rigidez.

Existem muitas tentativas anteriores para abordar esse proble- ma. Os sinérgicos têm uma sonda de cânula para infusão iluminada de cali- bre 20 comercialmente disponível que consiste em (1) um diâmetro de 500 micrômetros (20 mil), de diversos pés de comprimento, fibra presumivelmen- te não afunilada NA 0.5, (2) uma mangueira de plástico flexível para trans- portar fluido ou gás, (3) um cubo que liga a fibra ótica e a mangueira de piás- tico diversos centímetros a montante da extremidade distai da fibra, (4) uma seção de fibra e mangueira a jusante do cubo em que a fibra está dentro da mangueira, (5) uma cânula de metal de calibre 20 com 787,40 micrômetros (31 mil) ID em que a combinação mangueira/fibra se ajusta em (a mangueira desliza sobre a cânula, enquanto a fibra é rosqueada através da cânula), e (6) uma extremidade distai de ~ 1,016 micrômetro (40 mil) de comprimento da fibra passa a extremidade distai da cânula em que a fibra linearmente afunila para baixo para um ponto virtual. Esse desenho produz uma área de fluxo de seção transversal de 0,0029 centímetro (0,000441 de polegada quadrado) e uma transmitância de luz medida (no ar) de 47% com relação a um endoiluminador de calibre 20 Alcon padrão (usando o iluminador Accurus ou ALHIBI).

O problema com esse desenho é que a fibra ótica e o fluido competem para a mesma área de seção transversal dentro de 787,4 micrô- metros (31 mil) ID no interior da cânula de calibre 20. Por conseguinte, existe uma troca direta entre a área de fibra em seção transversal (e consequen- temente transmitância de luz) e a área de seção transversal de fluido (e con- sequentemente vazão de fluido). Quando uma vai para cima, a outra uma vai para baixo proporcionalmente. Não existe maneira nessa abordagem para evitar essa troca.

Uma segunda solução é fornecida por Alcon, que fornece uma cânula para infusão iluminada de calibre 19 que é similar ao desenho Sinér- gico exceto que: (1) a cânula OD é de 1,079 micrômetro (42,5 mil), (2) a câ- nula ID é 952,5 micrômetros (37,5 mils), (3) o diâmetro da fibra é de 762 mi- crômetros (30 mils), e (4) a área de corte transversal de fluido é de 0,0025 centímetro (0.000398 de polegada quadrado).

Como o desenho Sinérgico, o problema com esse desenho é que a fibra ótica e o fluido competem para a mesma área em seção trans- versal dentro de 952,5 micrômetros (37,5 mil) ID fixados no interior da cânula de calibre 19. Por conseguinte, existe uma troca direta entre a área da fibra em seção transversal (e consequentemente transmitância de luz) e áreas em seção transversal de fluido (e consequentemente vazão de fluido). Quando uma vai para cima, a outra uma vai para baixo proporcionalmente. Não exis- te maneira nessa abordagem para evitar essa troca.

Um outro problema com esse desenho é o diâmetro externo que é de calibre 19 1.079 micrômetros (42,5 mils) em vez de calibre 20 914, mi- crômetros (36 mils). A dimensão da cânula mais larga torna a cirurgia do olho mais traumática, impede auto-sutura, e faz o tempo de cura ser mais longo.

As modalidades da presente invenção fornecem várias vanta- gens sobre essas soluções anteriores. Por exemplo, pode ser fornecida uma cânula para infusão iluminada de calibre 20 em vez de calibre 19. A menor dimensão de calibre 20 de 914,4 micrômetros (36 mil OD) para o novo dese- nho leva a uma cirurgia no olho menos traumática, de auto-sutura, e reduz o tempo de cura.

Na modalidade do exemplo da figura 4, um aperfeiçoamento de 1,74X em transmitância de luz (no ar) é realizada quando comparada à téc- nica anterior de Sinérgica (usando o iluminador Accurus ou ARBI). Também, um aperfeiçoamento 1,71 X em área de seção transversal e vazão sobre a técnica anterior de Sinérgica e um aperfeiçoamento de 1,90X em área de seção transversal e vazão sobre a técnica anterior Alcon é realizada.

As figuras 5 - 7 ilustram outras modalidades possíveis dessa invenção. A figura 5 fornece uma representação de uma cânula para infusão iluminada transparente onde a fibra 103/204 e a mangueira de fluido 104 chegam juntas a montante da abertura de entrada da esclerótica de acordo com modalidades da presente invenção. As figuras 6 e 7 descrevem uma cânula para incisão iluminada transparente 600 de auto-incisão (e auto- retenção se o ressalto anular é adicionado à cânula) que incorpora uma câ- nula de incisão metálica de mola sob carga 602 e pino de granada 604. Na sua posição inicial, como mostrado na figura 6, a cânula de incisão 602 é estendida para possibilitar uma incisão na esclerótica a ser feita. Quando o pino de granada 604 é puxado, a cânula de incisão 602 se retrai como mos- trado na figura 7, deixando a fibra ótica 103/204 e a cânula transparente 108 nas suas posições relativas corretas para fornecer a combinação ótima de transmitância de luz e de fluxo de fluido.

As figuras 8-11 ilustram a passagem de raios discretos e todo o feixe através da cânula tanto no modo de fluido (por exemplo, salino) quanto no modo de gás (por exemplo, ar) de acordo com as modalidades da pre- sente invenção. No modo de gás, a expansão angular do feixe é mais larga do que no modo salino. Por conseguinte, quaisquer perdas de transmitância de luz causadas pela falta de luz na abertura da entrada proximal da cânula (devido ao espaçamento fibra/cânula ser muito largo) serão maiores no mo- do de gás do que no modo de fluido.

A técnica anterior discutida acima incorpora uma fibra ótica cuja extremidade distai afunila para baixo para um ponto próximo. O resultado desse afunilamento é um alargamento angular do feixe emitido em um ângu- lo maior do que o feixe emitido da fibra não afunilada. As modalidades da cânula para infusão iluminada transparente descritas nas figuras 111 incor- poram uma fibra não afunilada e uma cânula reta, não afunilada. Por conse- guinte, a expansão angular da luz emitida dessa modalidade é aproximada- mente igual à expansão angular da própria fibra não afunilada, i.e. muito mais estreita em expansão angular do que na técnica anterior. Para algumas implementações dessa invenção, seria desejável aumentar a expansão an- guiar do feixe emitido de modo que a iluminação através da retina seja rela- tivamente uniforme. Existem duas maneiras de aumentar a expansão angu- lar do feixe emitido: (1) modificar a cânula, (2) modificar a fibra.

Uma modificação da cânula é fazer porções ou toda a cânula reflexiva pelo uso de coberturas metálicas ou dielétricas sobre todas as á- reas selecionadas da cânula transparente, ou fazer a própria cânula de me- tal reflexivo. Outras modificações na cânula envolvem incorporar caracterís- ticas óticas tais como uma superfície difusa, e/ou um arranjo de micro lentes para dispersar a luz em uma distribuição angular desejada. Alternativamen- te, um filme difuso, difrativo, refletivo, ou refrativo pode ser aplicado como um decalque para a superfície cilíndrica externa da porção distai da cânula transparente para fornecer uma distribuição de luz desejada. Essas caracte- rísticas óticas são descritas nas figuras 12-14. A figura 12 fornece uma câ- nula transparente 1202 tendo um difusor de superfície 1204 localizado do lado de fora da cânula 1202 ou dentro da cânula 1202. Também uma cânula opaca 1206 pode ser fornecida tendo um difusor de superfície 1208 localiza- do em um diâmetro interno da cânula. A figura 13 descreve o uso de tintas difusoras 1302 em uma superfície interna ou superfície externa da cânula 1304 ou o uso de uma massa de material difusor de plástico 1306 para a cânula 1304. A figura 14 fornece uma cânula transparente 1402 em que len- tes refletivas 1404 são aplicadas às superfícies cilíndricas de modo a forne- cer uma distribuição de luz desejada.

No entanto, todas essas características têm um problema - uma "área de calor" 1502 criada por luz não difusa 1504 passando diretamente da extremidade distai da fibra 103/204 através da abertura na extremidade da cânula reta e para o olho (vide figura 15). Uma solução para o problema da área de calor é curvar a cânula transparente 1600 ou a cânula opaca 1602 de tal forma que nenhum raio de luz possa passar diretamente da fibra 103/204 para o olho sem atingir a cânula 1602 (vide figura 16). Está ilustrado na figura 17 um desenho da cânula de metal curvada 1700 que resulta em um feixe de saída angularmente ampla tanto em gás (tal como ar) quanto em líquido (tal como solução salina). Um desempenho de expansão angular é obtida no desenho da cânula transparente curvada 1800 da figura 18 (em que a maioria da cânula, exceto a extremidade distai, chanfrada é coberta com metal reflexivo.

O outro meio de angularmente ampliar o feixe é afunilar a extre- midade distai 1902 da fibra 103/204. Uma modalidade dessa invenção, que incorpora uma fibra afunilada, é ilustrada nas figuras 19-21. Nessa modali- dade preferida, a extremidade proximal 1904 da cânula 108 é alargada ligei- ramente de modo que a área em seção transversal entre a fibra e a cânula seja não menos do que a área da extremidade a jusante da cânula (que é 0,487 milímetro (0,000755 polegada quadrado) no exemplo das figuras 20 e 21). A expansão angular resultantemente ampla do feixe emitido no ar é ilus- trada na figura 22. Esse desenho tem saída de luz 36% maior e 71% de área de fluxo em seção transversal maior do que a abordagem Sinérgica. Ainda, uma cobertura reflexiva angulada 2302 pode ser adicionada à cânula trans- parente 100 como na figura 23 para impedir a luz emitida de diretamente iluminar a cânula.

Para uma fibra que transporta um feixe com um feixe de metade do ângulo 0jn, e que é desenhado para eficientemente emitir a luz em um feixe angularmente uniforme com metade do ângulo 0out, um afilamento line- ar não é a conformação de afunilamento ótima. Para uma fibra bidimensional fictícia (onde a fibra e os raios são inteiramente confinados dentro de um plano bidimensional), a conformação de afunilamento ótima seria um con- centrador parabólico composto (Cpc) terminado em um cone truncado line- armente afunilado (como é ilustrado no exemplo da figura 24). A razão do diâmetro da fibra distai para o diâmetro da fibra proximal seria igual a sin 0jn / sin G0Ut- Por causa dessa de afunilamento, negligenciando perdas de reflexão Fresnel, a eficiência de emissão para o meio de ar ambiente seria 100% e o feixe emitido resultante seria uniforme em Iuminance para ângulos tão gran- des quanto 0out e seria zero para ângulos maiores do que 0out·

Para uma fibra tridimensional real, a situação é mais complicada. Alguns raios inclinados (raios inclinados são raios que passam do lado de fora do plano que inclui o eixo de fibra) que têm ângulos fora do eixo meno- res do que 0in serão girados em torno por reflexão total interna e passarão de volta para a fibra em direção à fonte. Do mesmo modo, alguns raios incli- nados com ângulo fora do eixo maior do que 0,n irão passar fora da extremi- dade distai da fibra afunilada. Por conseguinte, para a fibra tridimensional real a transmitância vs. perfil do ângulo do feixe emitido não terá um corte abrupto em 0out, mas enrolará rapidamente, com 50% do ponto de transmi- tância aproximadamente em 0out· Além disso, por causa dos raios inclinados, a conformação de afunilamento da fibra de eficiência ótima não é o concen- trador parabólico composto/cone truncado da figura 24, mas uma conforma- ção muito mais complexa. A conformação ótima depende em parte da Iumi- nância exata vs. característica do ângulo do feixe acoplado na fibra, das propriedades de atenuação fora do eixo da fibra, e do exato perfil de saída desejado do feixe emitido. Essa conformação ótima pode ser determinada pelo uso de um programa de desenho ótico tal como Zemax que permite que a conformação de afunilamento da fibra seja modificada automaticamente até a saída ótima desejada ser atingida.

Uma modalidade dessa invenção é ilustrada nas figuras 19-21.

Nessa modalidade, a fibra é linearmente afunilada e a eficiência de emissão da fibra é cerca de 60%. Esse afunilamento linear poderia ser substituído por uma conformação de afunilamento complexa similar ao CPC/cone truncado da figura 24, e a eficiência de emissão da fibra resultante seria muito próxi- ma a 100%. (O desenho dessa conformação de afunilamento de fibra ótima levaria em conta a refletância e a conformação de afunilamento que influen- ciaria o perfil de saída do feixe emitido). No entanto, uma vez que para essa conformação de afunilamento de fibra ótima a extremidade distai da fibra não chegaria a um ponto, mas em vez disso terminaria em uma face distai de pequeno diâmetro, a área de fluxo da seção transversal entre essa fibra e a cânula das figuras 19-21 seria restrita. Em outras palavras, o fluido corre- ria em um estrangulamento na extremidade distai da fibra. Isso pode ser im- pedido através do movimento da fibra em afunilamento ótimo a uma peque- na distância para longe da cânula (em direção à esquerda na figura 20) e/ou aumentando o ângulo alargado da extremidade proximal alargada da fibra. A combinação fibra/cânula resultante reteria a alta vazão de 0,487 milímetro quadrado (0,000755 polegada quadrado) e potencialmente teria maior ren- dimento luminoso do que a modalidade das figuras 19-21.

Por conseguinte, uma modalidade é esta das figuras 19-21 que foi modificada da seguinte forma: a conformação de afunilamento de fibra, e a conformação de afunilamento da cânula, e as posições de fibra/cânula re- lativas são modificadas para produzir um sistema que emite luz uniforme- mente através de toda a superfície da retina com eficiência de fluxo luminoso ótima.

Conforme alguém versado na técnica apreciará, o termo "subs- tancialmente" ou "aproximadamente", como pode ser usado aqui, fornece uma tolerância aceita na indústria para seu termo correspondente. Tal tole- rância aceita na indústria varia de menos de um por cento para vinte por cento e corresponde a, mas não é limitada a, valores de componente, varia- ções de processo de circuito integrado, variações de temperatura, tempos de elevação e queda, e/ou barulho térmico. Conforme alguém versado na técni- ca apreciará, o termo "operavelmente acoplado", como pode ser usado aqui, inclui acoplamento direto e acoplamento indireto por meio de um outro com- ponente, elemento, circuito, ou módulo onde, para acoplamento indireto, o componente interveniente, elemento, circuito, ou módulo não modifica a in- formação de um sinal, mas pode ajustar seu nível de corrente, nível de vol- tagem, e/ou nível de energia. Conforme alguém versado na técnica aprecia- rá, acoplamento inferido (i.e., onde um elemento é acoplado a um outro ele- mento por inferência) inclui acoplamento direto e indireto entre dois elemen- tos da mesma maneira como "operavelmente acoplado". Conforme alguém versado na técnica apreciará, o termo "favoravelmente compara", como po- de ser usado aqui, indica que uma comparação entre dois ou mais elemen- tos, itens, sinais etc., fornece uma relação desejada. Por exemplo, quando a relação desejada é que o sinal 1 tem uma magnitude maior do que o sinal 2, uma comparação favorável pode ser obtida quando a magnitude do sinal 1 é maior do que aquela do sinal 2 ou quando a magnitude do sinal 2 é menor do que aquela do sinal 1.

Embora a presente invenção seja descrita em detalhes aqui, se- ria entendido que várias mudanças, substituições e alterações podem ser feitas a ela sem se afastar do espírito e escopo da invenção como descrito.

Claims

1. Cânula iluminada para infusão, compreendendo: um endoiluminador (100) operável para fornecer luz; uma mangueira (104) operável para transportar um fluido; um cubo (106) mecanicamente acoplado para o endoiluminador e a mangueira; e uma cânula transparente (108, 1600, 1602, 1700, 1800) a jusan- te do cubo em que: a cânula é posicionada coaxialmente com o endoiluminador (100); e um espaço entre uma extremidade distai do endoiluminador e uma extremidade proximal da cânula transparente, em que o espaço permite que o fluido flua em torno da extremidade distai do endoiluminador e na câ- nula transparente caracterizado pelo fato de que a cânula dispersa luz emitida do endoiluminador em uma distribuição angular desejada, sendo curvada de modo que nenhuma luz emitida do endoiluminador é diretamente transmitida da cânula.

2. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindicação -1, em que uma área de fluxo em seção transversal é substancialmente cons- tante dentro da mangueira (104), da cânula (108), e está em interface entre a mangueira, a cânula e o endoiluminador (100).

3. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindicação -1, em que o endoiluminador (100) compreende uma fibra ótica (103).

4. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindicação -3, em que uma extremidade distai da fibra ótica é conformada e em que a fibra ótica/cânula transparente emite luz substancialmente uniforme.

5. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindicação -1, em que a extremidade distai (1902) do endoiluminador (100) é afunilada e a extremidade proximal (1904) da cânula transparente (108) alargada.

6. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindicação -1, em que pelo menos uma porção (302) da cânula (108) reflete luz emitida do endoiluminador (100).

7. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindicação -1, em que uma superfície difusora (1204, 1208, 1302), uma superfície difrati- va, e/ou uma formação de lente micro (1404) é operável para dispersar a luz emitida do endoiluminador em uma distribuição angular desejada.

8. Cânula iluminada transparente para infusão (600), compreen- dendo: um endoiluminador (103, 204) operável para fornecer luz para iluminar uma área dentro de um olho; uma mangueira (104) operável para transportar um fluido; um revestimento protetor (210) operável para combinar o endoi- luminador e a mangueira dentro de um cabo único; uma cânula de incisão (602) operável para incisar a esclerótica do olho; e uma cânula transparente (108) dentro da cânula de incisão em que: a cânula transparente é posicionada coaxialmente com o endoi- luminador; e um espaço entre uma extremidade distai do endoiluminador e a extremidade proximal da cânula transparente permite que o fluido flua em torno da extremidade distai do endoiluminador, na cânula transparente, e em uma abertura da esclerótica, caracterizada pelo fato de que, em sua posição inicial, cânula de incisão (602) é estendida para possibilitar uma incisão na esclerótica a ser feita, e é adaptada para se retrair para uma segunda posi- ção em que o endoiluminador (103, 204) e a cânula transparente (108) estão nas suas posições relativas corretas para fornecer a combinação ótima de transmitância de luz e de fluxo de fluido.

9. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindicação -8, em que uma área de fluxo em seção transversal é substancialmente cons- tante dentro da mangueira (104), da cânula (108), e está em interface entre a mangueira, a cânula e o endoiluminador (103, 204).

10. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindica- ção 8, em que o endoiluminador (204) compreende uma fibra ótica (103).

11. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindica- ção 10, em que uma extremidade distai da fibra ótica é conformada e em que a fibra ótica/cânula transparente emite luz substancialmente uniforme.

12. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindica- ção 8, em que a extremidade distai (1902) do endoiluminador (103, 204) é afunilada e a extremidade proximal (1904) da cânula transparente (108) é alargada.

13. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindica- ção 8, em que pelo menos uma porção (302, 2302) da cânula (108) reflete a luz emitida do endoiluminador (100).

14. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindica- ção 8, em que a cânula (108) é feita para dispersar a luz emitida do endoi- luminador em uma distribuição angular desejada.

15. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindica- ção 14, em que uma superfície difusora (1204, 1208, 1302), uma superfície difrativa, e/ou uma formação de lente micro (1404) é operável para dispersar a luz emitida do endoiluminador em uma distribuição angular desejada.

16. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindica- ção 14, em que a cânula (1600, 1602, 1700, 1800) é curvada de modo que nenhuma luz emitida do endoiluminador é diretamente transmitida da cânula.

17. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindica- ção 8, em que uma área de fluxo em seção transversal é substancialmente constante dentro da mangueira (104), da cânula (108), e está em interface entre a mangueira, a cânula e o endoiluminador (103, 204).

18. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindica- ção 8, em que a cânula transparente (108) compreende um ressalto anular (404, 1404) operável para ancorar a cânula transparente ao olho depois da inserção.

19. Cânula iluminada transparente para infusão, compreenden- do: uma fibra ótica operável para fornecer luz para iluminar uma á- rea dentro do olho; uma mangueira operável para transportar um fluido; um revestimento protetor operável para combinar a fibra ótica e a mangueira dentro de um cabo único; uma cânula de incisão operável para incisar a esclerótica do o- lho; e uma cânula transparente dentro da cânula de incisão em que: a cânula transparente é posicionada coaxialmente com a fibra ótica; e um espaço entre uma extremidade distai da fibra ótica e extre- midade proximal da cânula transparente permite que o fluido flua em torno da extremidade distai da fibra ótica, na cânula transparente, e em uma aber- tura da esclerótica, e em que uma área de fluxo em seção transversal é substancialmente constante dentro da mangueira, da cânula, e está em in- terface entre a mangueira, a cânula e a fibra ótica.

20. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindica- ção 19, em que uma extremidade distai da fibra ótica é conformada e em que a fibra ótica/cânula transparente emite luz substancialmente uniforme.

21. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindica- ção 19, em que a extremidade distai da fibra ótica é afunilada e a extremida- de proximal da cânula transparente é alargada.

22. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindica- ção 19, em que a cânula transparente compreende um ressalto anular ope- rável para ancorar a cânula transparente ao olho depois da inserção.

23. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindica- ção 19, em que a cânula dispersa a luz emitida da fibra ótica em uma distri- buição angular desejada.

24. Cânula iluminada para infusão de acordo com a reivindica- ção 23, em que uma superfície difusiva, uma superfície difrativa, e/ou uma formação de lente micro é operável para dispersar a luz emitida da fibra ótica em uma distribuição angular desejada.