非烧蚀性光子器件及相关方法技术

一种将光能传递至病理组织的方法包括从套管中的第一光学元件发射光能、从套管中的光能产生基本均匀的辐照度轮廓、将从第一光学元件发出的光能通过与套管的远端热接触的第二光学元件传递至病理组织而不烧蚀病理组织、以及将来自于病理组织的热能通过第二光学元件传导至套管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非烧蚀性光子器件及相关方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年8月30日提交的题为“Non-ablativePhotonicDevicesandRelatedMethods(非烧蚀性光子器件及相关方法)”的美国临时专利申请号62/552,299的优选权，其全部内容通过引用结合在本文中。
本公开涉及非烧蚀性光子器件以及将光子治疗传递至病理组织的相关方法。
技术介绍
光能(例如电磁光谱中从约400nm至约14μm的可见光和红外光)可用于治疗人类患者或其他动物体的多种病理组织。在一些情况下，光治疗可以是侵入性的和/或包括可以烧蚀组织的聚焦的脉冲光能(例如具有高峰值辐照度和高峰值能量)。烧蚀治疗可能潜在地伤害病理组织周围的健康组织。在其他情况下，光治疗可以是侵入性的和/或包括高平均辐照度，其可能潜在地使组织(即，病理组织和健康组织)碳化。迫切需要精确地控制光能剂量和组织吸收光能所产生的热能，以实现安全有效的治疗效果。
技术实现思路
大体上，本公开涉及用于光源(例如激光器)的光子器件(例如光传递组件)，该光源用于将非聚焦的、受控的光子治疗传递至哺乳动物的病理组织。这种光子器件有利地设计成非侵入性的，因此可以用于直接进入身体的某些区域，例如皮肤或各种体腔。所述光子器件是非烧蚀性器件，使得所述器件可以传递光能来治疗组织，而不会使组织蒸发、使组织爆炸、烧伤组织、使组织碳化或以其他方式去除或腐蚀组织。该光子器件设计和构造成将可见和红外波长范围内的光能辐射到人类患者或其他动物身上，以通过加热病理组织来破坏该病理组织。光子器件可以产生均匀的辐照轮廓，其特征是强度基本恒定，使得可以充分、均匀且温和地治疗(例如加热)被光能照射的病理组织。这种光子器件包括套管和固定至套管远端的导热元件(例如杆)。导热元件由可以直接暴露于组织和体液、可以将光能从光源传递至组织、并且可以将来自于组织的热能传导至套管的材料制成。导热元件的形状(例如圆柱形)根据热流的热力学是最优的，使得可以将最大的光能传递至病理组织的表面而不烧蚀组织。因此，可以在病理组织的任何给定深度处传递最大的光能，以导致光热坏死来破坏病理组织。有利地，光子器件还可以将光能传递至病理区域(例如肿瘤或其他病理组织)中的纳米颗粒或其他颗粒，以提供光子治疗。例如，纳米颗粒被设计成优先在病理组织中积累，并且选择性地吸收用于传递至病理组织的光子治疗的波长。纳米颗粒可以选择性被光能加热，并且可以有利地破坏病理组织而不伤害周围的健康组织。在一些实施例中，光子器件可以将光子治疗直接传递至病理组织(例如在没有纳米颗粒的情况下)。一方面，一种非烧蚀性光子器件包括套管、第一光学元件和第二光学元件，该第一光学元件定位在套管的近端附近，并且构造成产生具有基本均匀的辐照度轮廓的光能，该第二光学元件与套管的远端热接触。第二光学元件构造成将从第一光学元件发出的光能传输至位于第二光学元件远端的病理组织，并且构造成将来自于病理组织的热能传导至套管。实施例可以包括以下特征中的一个或多个。在一些实施例中，第一光学元件是光纤。在某些实施例中，第二光学元件是波导。在一些实施例中，第二光学元件是圆柱形蓝宝石杆。在某些实施例中，非烧蚀性光子器件包括产生光能的激光器。在一些实施例中，非烧蚀性光子器件包括产生光能的发光二极管(LED)。在某些实施例中，基本均匀的辐照度轮廓具有非圆形的横截面形状。在一些实施例中，基本均匀的辐照度轮廓具有六边形横截面形状或正方形横截面形状。在某些实施例中，基本均匀的辐照度轮廓被传输至第二光学元件的远端表面。在一些实施例中，第一光学元件在套管的近端附近终止。在某些实施例中，非烧蚀性光子器件还包括一个或多个透镜，该透镜在第一光学元件和第二光学元件之间位于套管中，并且构造成将激光束引导远离套管的内表面，以限制套管中的反射损耗。在一些实施例中，第一光学元件向远端延伸到套管的内腔中。另一方面，一种光传递组件包括多个非烧蚀性光子器件。另一方面，一种将光能传递至病理组织的方法包括从套管中的第一光学元件发射光能、从套管中的光能产生基本均匀的辐照度轮廓、将从第一光学元件发出的光能通过与套管的远端热接触的第二光学元件传输至病理组织而不烧蚀病理组织、以及将来自于病理组织的热能通过第二光学元件传导至套管。实施例可以包括以下特征中的一个或多个。在一些实施例中，第一光学元件是光纤。在某些实施例中，第二光学元件是波导。在一些实施例中，第二光学元件是圆柱形蓝宝石杆。在某些实施例中，该方法还包括用激光器产生光能。在一些实施例中，该方法还包括用发光二极管(LED)产生光能。在一些实施例中，基本均匀的辐照度轮廓具有非圆形横截面形状。在某些实施例中，基本均匀的辐照度轮廓具有六边形横截面形状或正方形横截面形状。在一些实施例中，该方法还包括将基本均匀的辐照度轮廓传输至第二光学元件的远端表面。在某些实施例中，该方法还包括通过在第一光学元件和第二光学元件之间位于套管中的一个或多个透镜将光能引导远离套管的内表面，以限制套管中的反射损耗。在一些实施例中，该方法还包括将光能通过第二光学元件传输至与病理组织结合的纳米颗粒。在一些实施例中，该方法还包括从布置在第一套管附近的第二套管中的第三光学元件发射光能、从第二套管中的光能产生第二基本均匀的辐照度轮廓、将从第三光学元件发出的光能通过与第二套管的远端热接触的第四光学元件传输至病理组织，以使第一和第二基本均匀的辐照度轮廓在病理组织的表面下方重叠而不烧蚀病理组织、以及将来自于病理组织的热能通过第四光学元件传导至第二套管。其他方面、特征和优点将从说明书、附图和权利要求中显而易见。附图说明本专利或专利申请公开包含至少一个彩色附图。USPTO将应要求和所支付的相关费用，提供带有彩色附图的本专利或专利申请公开的副本。图1是光子器件的纵向剖视图。图2是图1的光子器件的套管和透射性元件的透视图。图3是图1的光子器件的端视图，示出了居中的光源。图4是光子器件的端视图，示出了偏心的光源。图5是图4的光子器件的透射性元件的远端表面在距该远端表面的不同距离处采集的一组图像。图6是光子器件的包括容纳在套管中的成像透镜的部分的剖视图。图7是图6的光子器件的套管的一部分的透视图。图8是传输通过包括透镜组件的光子器件的光学元件的光束的顺序光线轨迹的局部示意图。图9是图8的顺序光线轨迹的完整示意图，包括沿着光纤光缆组件的路径。图10是与图8和9的光线轨迹和光学设计构型相关的图像，举例说明了使用六边形芯光纤的适当设计和充分对准(例如近中心对准)，并且在沿着套管的远端区域定位的导热元件的远端表面处传递均匀的辐照度。图11是沿着套管的远端区域定位的导热元件的远端表面和位于距该远端表面几毫米处的光辐照度轮廓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非烧蚀性光子器件，包括：/n套管；/n第一光学元件，所述第一光学元件定位在所述套管的近端附近，并且构造成产生具有基本均匀的辐照度轮廓的光能；和/n与所述套管的远端热接触的第二光学元件，所述第二光学元件构造成将从所述第一光学元件发出的所述光能传输至位于所述第二光学元件远端的病理组织，并且构造成将来自于所述病理组织的热能传导至所述套管。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170830 US 62/552,2991.一种非烧蚀性光子器件，包括：
套管；
第一光学元件，所述第一光学元件定位在所述套管的近端附近，并且构造成产生具有基本均匀的辐照度轮廓的光能；和
与所述套管的远端热接触的第二光学元件，所述第二光学元件构造成将从所述第一光学元件发出的所述光能传输至位于所述第二光学元件远端的病理组织，并且构造成将来自于所述病理组织的热能传导至所述套管。


2.根据权利要求1所述的非烧蚀性光子器件，其中，所述第一光学元件包括光纤。


3.根据权利要求1所述的非烧蚀性光子器件，其中，所述第二光学元件包括波导。


4.根据权利要求1所述的非烧蚀性光子器件，其中，所述第二光学元件包括圆柱形蓝宝石杆。


5.根据权利要求1所述的非烧蚀性光子器件，还包括产生所述光能的激光器。


6.根据权利要求1所述的非烧蚀性光子器件，还包括产生所述光能的发光二极管(LED)。


7.根据权利要求1所述的非烧蚀性光子器件，其中，所述基本均匀的辐照度轮廓具有非圆形的横截面形状。


8.根据权利要求7所述的非烧蚀性光子器件，其中，所述基本均匀的辐照度轮廓具有六边形横截面形状或正方形横截面形状。


9.根据权利要求1所述的非烧蚀性光子器件，其中，所述基本均匀的辐照度轮廓被传输至所述第二光学元件的远端表面。


10.根据权利要求1所述的非烧蚀性光子器件，其中，所述第一光学元件在所述套管的所述近端附近终止。


11.根据权利要求1所述的非烧蚀性光子器件，还包括一个或多个透镜，所述透镜在所述第一光学元件和所述第二光学元件之间位于所述套管中，并且构造成将激光束引导远离所述套管的内表面，以限制所述套管中的反射损耗。


12.根据权利要求1所述的非烧蚀性光子器件，其中，所述第一光学元件向远端延伸到所述套管的内腔中。


13.一种光传递组件，包括多个根据权利要求1所述的非烧蚀性光子器件。


14.一种将光能传递至病理组织的方法，包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：路易斯·德塔博阿达，布莱恩·普赖尔，
申请(专利权)人：莱谱有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US