CN113286631A - 包括具有大致呈放射状发射的漫射器元件的光波导的照明系统及其制造方法 - Google Patents

包括具有大致呈放射状发射的漫射器元件的光波导的照明系统及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种照明系统(1)，特别是用于医学治疗和/或诊断系统的照明系统，该照明系统包括至少一个激光光源(10)和光波导(30)，该光波导在其近端处可连接和/或可关联于至少一个激光光源(10)，并且在光波导(30)的远端处具有漫射器元件(40)，该漫射器元件具有基本呈放射状的球形发射特性，其中该漫射器元件(40)包括至少一个漫射器主体(43)，该漫射器主体(43)包括无机材料，特别是玻璃、玻璃陶瓷、类玻璃物质或上述物质的复合物质，并且优选地包括至少一个散射元件(43.6)，并且其中至少一个漫射器主体(43)的表面是无孔且光滑的。这种照明系统(1)尤其可用于光动力疗法(PDT)、光免疫疗法(PIT)、眼科领域以及牙科领域。

Description

包括具有大致呈放射状发射的漫射器元件的光波导的照明系 统及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种照明系统，特别是用于医学治疗和/或诊断系统的照明系统。所述照明系统包括至少一个激光光源和光波导，所述光波导在其近端处可连接和/或可分配至所述至少一个激光光源，并且在其远端处包括漫射器元件。本发明还涉及一种制造该照明系统的方法。
背景技术
这样的照明系统越来越多地用于医学领域。在此情况下，主要的应用焦点可以归类为：
用于肿瘤治疗的光动力疗法(PDT)和/或光免疫疗法(PIT)；
用于治疗静脉曲张的静脉内激光疗法(EVLT)；
激光诱导间质热疗法(LITT)；以及
其他应用，尤其是在牙科、眼科和皮肤病学领域中的应用。
光动力疗法(PDT)是针对各种癌症的微创疗法选项。PVD可以理解为一种将光与光可激活物质结合使用来治疗肿瘤和其他组织变化(例如新血管形成)的方法。在治疗开始时，光敏性物质(称为光敏剂)会被静脉注射到患者的血流中，使得该物质积聚在癌细胞内或癌细胞上。这些天然光性物质积聚在肿瘤细胞中，并在其中引起明显的光敏性。为此，可以将多个(通常多达8个)插管刺入肿瘤组织中，并且将具有漫射器元件的光波导引入每个插管中，其中，必须以空间分布的方式将该漫射器元件设置在肿瘤组织上。一般来说，波长在可见光谱范围内的激光可以通过光波导耦合到漫射器元件中，从而尽可能均匀地从内部照亮肿瘤组织，其中，该激光可以例如是波长为532nm的绿光或波长为690nm的红光。在此过程中，会在这些细胞中产生侵蚀性的氧自由基，该氧自由基选择性破坏肿瘤细胞。与患病的细胞相反，健康的细胞不会受此化学反应的影响。对于确切的作用机制，2003年《抗癌药物》(Cancer Medicine)中发表的《癌症的光动力疗法(Photodynamic Therapy of Cancer)》特别地对其进行了描述。
在光免疫疗法(PIT)中，光敏剂与抗体结合，从而可以更具选择性地将药物释放到肿瘤组织。该抗体对肿瘤表面的蛋白质具有特异性，因此可以特异性地接近肿瘤。接着，可以用光照射肿瘤，触发对其的破坏。理想情况下，与抗体结合的光敏剂会到达肿瘤细胞的其中含有消化酶的最敏感部分，例如溶酶体。由于酶的释放，破坏溶酶体会使得癌细胞进行自我消化。这会使得治疗效果更具选择性以及更加集中，同时，还能够允许使用低剂量的光敏剂和低剂量的光。
在这里，有效长度通常为10到50mm的圆柱形漫射器、产生向前定向的照明锥的点漫射器和呈放射状光发射的点发射器之间是有区别的。
在圆柱形漫射器的工作状态下，尤其是漫射器元件的侧向发射在其整个长度上应尽可能均匀。在轴向上及径向上都应如此，即在轴向上，在均匀性要求的范围内，沿着每条在纵向轴线方向上从近端到远端的线的所有点处的发射强度一致，而在径向上，在均匀性要求的范围内，每条沿纵向轴线的圆周线上所有点处的发射强度也一致，因此这些漫射器实质上用作朗伯辐射体。同时，在许多应用中也应保证高散射效率，以确保尽可能少的热量输入到组织中。但是，有些应用可能需要输入一定量的热量。
对于构造为点发射器的漫射器，光尤其是在整个球形空间上均匀地分布。
现有的实例包括由薄硅树脂圆柱体制成的漫射器元件，其中嵌入了氧化钛纳米颗粒形式的散射颗粒。文献DE10129029A1描述了一种通过激光辐射使生物组织热萎缩的柔性设备，该柔性设备包括承载激光辐射的光波导。该光波导的远端由包封管包围，该包封管对激光辐射透明并且突出超过纤维端并且在其位于纤维端前部的体积中填充有硅酮基质，以及散射粒子嵌入所述硅酮基质中。其中，将直径为几纳米且优选由二氧化硅制成的非散射颗粒混入优选由硅酮制成的塑料基质中，浓度范围优选地为1％到10％，并且所述包封管的远端由对激光辐射透明或不透明的端件紧密密封。
然而，具有足够发射均匀性的漫射器制造非常复杂且昂贵。散射粒子的团块通常会产生强度明显高于平均值的发射斑点。而且，该设备仅可以施加低激光功率。
通常，这些带有漫射器元件的光波导是一次性的，其在每次治疗后会被丢弃。因此，除去生产成本，在消耗成本上也有一定的压力。所以，越来越多地考虑可重复使用的解决方案。然而，此类解决方案由此必须允许按照相关的已知标准进行制备，例如它们是可消毒的和/或可灭菌的。在此情况下，使用强碱性溶液的清洁/消毒方法以及在高达135℃的温度和约3bar的典型蒸汽压力下进行高压灭菌的灭菌方法尤其可以作为制备方法。通常，可能会有数十到数百个此类制备循环。这意味着对耐热、耐化学性以及耐水解性有很高的要求。因此，由玻璃或石英玻璃纤维制成的光波导和漫射器方案特别合适这种情况。
在EVLT中，主治医生经由细小的穿刺部位将导管插入相关静脉，该导管用作静脉激光的导向器。接着借助于漫射器通过有针对性地侧向发射激光能量来加热血管的内壁，从而使静脉塌陷并且被密封。这样，可以防止静脉血液的病理性回流。结果，静脉会变硬、萎缩并且能够被身体分解。当前，通常将已知为环形或双环形发动系统的发射元件用于此目的。激光以相对清晰定界的环形或双环形光形式呈放射状发射到围绕静脉的组织。同时，为了进行均匀治疗，经常会将带有发射元件的光波导以尽可能恒定的速率手动地拉动穿过要治疗的静脉区段，由于在不合规或停留时间过长的情况下这可能会在若干位置造成进一步的细胞损坏，因此使应用复杂化。
此处，在PDT应用中使用的此类圆柱形漫射器则是有优势的。然而，EVLT治疗需要显著更高的激光功率。举例来说，在NIR范围内，即波长大约在800nm至1480nm之间时，激光功率通常在10至50W之间，其中，所述波长目前通过二极管激光器(例如810nm、940nm或1480nm)或Nd：YAG激光器(1064nm)来提供。同时，EVLT治疗也已确立了约2μm的更长波长。在此情况下，可以例如使用Tm：YAG激光器(1.9μm)和Ho：YAG激光器(2.1μm)。鉴于组织的吸收特性，上述波长需要较低的激光功率，通常小于10W。但是，这里已经强制使用由熔融石英制成的光波导，特别是用于供应激光。
LITT是用于局部肿瘤破坏的微创方法。在可视化(例如，超声检查/MRI)下穿刺肿瘤，将一根(或多根)激光纤维引入肿瘤灶中，并且通过热能在肿瘤灶中诱发硬化。在此情况下，尤其要使用Nd:YAG激光器(1064nm)和漫射器尖端施加器。激光功率约为5至8W(尤其参见
Figure BDA0003125237170000031
和KBV在2002年1月发表的《恶性肿瘤的激光诱导间质治疗(LITT)(Laserinduzierte Interstitielle Thermotherapie(LITT)bei malignen Tumoren)》)。
从下文提到的文献中可知进一步的漫射器实施方案，并且可以将其分为四类：体积散射漫射器、施加有散射颗粒的纤维、通过激光加工制造的漫射器和由侧向发射纤维形成的漫射器。
例如，文献EP3184885A1描述了一种体积散射漫射器。其公开的是一种在石英玻璃制成的光纤的端部处设置的漫射器，其中，通过将散射化合物施加到远侧光纤并且将所述散射化合物端部固定到漫射器的方式来制造所述漫射器。施加散射化合物包括以下步骤：(a)提供包含无定形SiO2颗粒且包含至少90重量％SiO2的SiO2晶粒；(b)提供由玻璃制成的中空主体，该中空主体具有围绕向外部敞开的空隙的空隙壁；(c)在该空隙中形成SiO2晶粒的晶床，并将纤维端引入该空隙中，使得纤维端的至少一部分突出到该晶床中；以及(d)热压该晶床以形成由至少90重量％的SiO2组成的多孔烧结化合物，所述烧结化合物至少部分地被玻璃护套包围。这种方法的缺点在于此类体积散射方案通常伴随着强度的强指数下降。此外，就其可制备性而言，多孔材料在医学技术应用中并非优选的。此外，体液会在治疗过程中渗透至散射的多孔材料，从而显著改变甚至消除散射效应。
US6,810,184B2描述了一种方法，其中，使用纳米多孔二氧化硅包覆的光纤来制造纤维，该纤维具有整体形成的漫射尖端和可以与其它纤维融合的漫射尖端。所公开的漫射器可以被配置为光沿其长度漫射的圆柱形的、光以球形图案向外辐射的球形的，或者定制形状以照亮不规则的表面或体积。此外，渐变和阶跃折射属性也可以被实现。
文献EP2062077A4、US2009/0204111A1和DE102015119875A1描述了一种漫射器，该漫射器是通过使用激光将结构引入到纤维中或在纤维上施加结构而制造的。
文献EP2062077A4或WO2008/024397A2尤其公开了一种漫射器，该漫射器用于将高功率密度的光能输出到至少一根光纤远端处的治疗部位，其中，该漫射器包括至少一根光纤远端处的具有的预定长度的区段，以及位于该光纤的远端处的预定长度的区段中的散射中心，其中，该散射中心使一部分输入的光能呈放射状射出到治疗部位。此处，可以设置将散射中心位于纤芯的此预定长度中，或者位于此预定长度中的纤芯与包层之间的界面中或附近。该散射中心是纤芯的缺陷，例如纳米裂纹或纳米空隙，在纤芯中或纤芯与包层之间的界面内或界面附近产生局部折射率差异。该散射中心可以是包含在纤芯或纤芯包层中的散射颗粒。除了引入复杂且难以控制之外(例如在上述纳米裂纹或纳米空隙的分布和/或大小方面)，引入还可能对部件的易破损性产生负面影响。此外，由于在散射中心足够均匀构造的情况下侧向发射的指数衰减或者由于分布不均匀，无法预期所有方法能够达到所需的均匀性。
文献US2009/0204111A1公开了一种激光传输系统，该激光传输系统包括光纤，其中，该光纤具有：(i)纤芯和覆盖至少部分纤芯的包层，其中，该包层的折射率低于纤芯的折射率；以及(ii)非特征部分和特征部分，其中，该特征部分具有迫使光从特征部分径向耦合出并且提供所需径向光输出图案的特征。此处，可以设置该特征选自从螺旋结构、径向切口、轴向切口及其组合组成的组。
文献DE102015119875A1公开了一种光波导，该光波导包括光波导向芯和该光波导中的区域，其中，该光波导的区域中设置有微变体，微变体的布置是有序的。将微变体引入光波导的方法包括以下步骤：(a)将光波导固定在保持器中，其中，该光波导和/或保持器是以可移动方式安装的；(b)将高能辐射聚焦在焦点位置处，其中，该焦点位置可以位于该光波导的内部，其中该辐射由辐射源以脉冲操作产生，以及用于聚焦该高能辐射的聚焦装置是以可移动方式安装的；以及(c)移动焦点位置穿过光波导，其中，基于重复率来选择焦点位置在光波导内部的移动。
文献WO2017/103796A1公开了另一种用于发射光的照明系统。除了该照明系统，该文献还公开了一种与光散射元件连接的光波导。
申请人的另一文献PCT/EP2018/076487公开了一种照明系统，特别是用于医学治疗和/或诊断系统的照明系统。该照明系统包括至少一个激光光源和可以在其近端连接到和/或关联于至少一个激光光源的光波导，并且在光波导的远端处包括圆柱体漫射器元件，该漫射器元件具有垂直于光波导的输入耦合面延伸到或进入漫射器元件中的纵向轴线，其中，漫射器元件在其工作状态下在其有效长度上在纵向轴线的侧向上发射光。该漫射器元件包括至少一个漫射器主体，该漫射器主体包含至少一个散射元件，其中该至少一个散射元件优选地沿着漫射器主体的纵向轴线定向。通过上述设置，可以在工作状态下沿着漫射器的长度实现侧向发射强度分布均匀化。但是，这还需要在纵向上设置有较长的漫射器主体。
因此，本发明的目的是提供一种特别是用于照明系统的漫射器，特别是用于医学治疗和/或诊断系统的漫射器，所述漫射器甚至比细长状的漫射器更为紧凑，并且特别地实质上用作点发射器，从而以均匀的方式，理想地以球形的方式，将光发射到空间或周围组织中。
因此，提供一种紧凑的漫射器元件是有利的，该漫射器元件可以有效减少引言所述方法的诸如孔隙率和低激光回弹性等缺点。在上下文中，如果该漫射器元件能够高效地均匀发射，则其是有利的。本发明的另一目的是提供一种合适的以成本有效的方式进行制造的方法。
发明内容
本发明的目的通过独立权利要求的主题来实现，可以从相应的从属权利要求以及说明书和附图的进一步公开中获得有利实施方式。
根据第一方面，本发明的主题涉及一种照明系统，特别是用于医学治疗和/或诊断系统的照明系统，所述照明系统包括至少一个激光光源和光波导，所述光波导在其近端处能够连接和/或关联于所述至少一个激光光源，在其远端处包括漫射器元件，所述漫射器元件具有基本呈放射状的球形发射特性；其中，
所述漫射器元件包括至少一个漫射器主体，所述漫射器主体包括无机材料，特别是玻璃、玻璃陶瓷、类玻璃物质或上述物质的复合物质，并且优选地包括至少一个散射元件；并且，其中所述至少一个漫射器主体的表面是无孔且光滑的。
术语“无孔且光滑”应理解为漫射器主体具有非常高的表面质量，相当于火抛光表面质量。漫射器主体的这种火抛光表面质量可以通过漫射器主体本身的材料和加工实现，例如选择玻璃或玻璃陶瓷作为材料。然而，至少就漫射器主体的无孔参数而言，也可以通过护套来实现火抛光或与其等效的表面质量。其中，有利地，至少一个漫射器主体至少部分地或分段地包括护套，所述护套至少部分地或分段地或完全地包围所述漫射器主体，并且所述护套形成无孔且光滑的表面。
因此，漫射器无孔且光滑的表面基本上也是密封的，从而获得了减少与液体或作用液体的反应，对发射行为影响较小的优点。
优选地，在操作期间能够产生散射的元件在下文中称为散射元件。所述散射元件包括散射区域，所述散射区域可以包括体积区域并产生散射。散射本身由所述散射区域中的至少一个散射中心引发。举例来说，所述散射中心可以包括粒子或孔。这里，在根据本发明的照明系统的生产过程中，尤其规定以限定的方式设置这些散射中心的密度和尺寸分布，并因此以有针对性的方式影响散射效果。
所述照明系统可以包括激光光源，所述激光光源在工作状态下发射一定光谱范围内的光，即电磁辐射。在本发明用于医学疗法的尤其优选实施例中，例如，所谓的光动力疗法(PDT应用)优选使用发射波长与先前施用的生物化学改性染料(光敏剂)相匹配的激光，通常在可见光范围内，例如在532nm的绿色光谱范围内或在690nm的红色光谱范围内。
优选地，所述光波导在其近端处使用连接器连接于所述激光光源。这里，所述近端指的是所述光波导的耦入光的一端。在其远端处，所述光波导包括漫射器元件。由此而论，在一个尤其优选实施例中，可以以将光波导和漫射器元件直接或通过插管引入形成于健康组织内的肿瘤组织中的方式来实施光波导和漫射器元件。这里，所述远端指的是所述光波导的另一端，通常，所述另一端设置在距所述光波导的近端一定距离处，并且特别地，光从该另一端射出。
在这种情况下，所述激光辐射可以通过在所述漫射器元件处的光输入耦合而到达所述漫射器元件中，并且在所述漫射器元件中对所述激光辐射进行多次散射，并以基本上呈放射状球形的方式经由其表面发射。
在本发明的意义范畴内，所述漫射器元件的放射状的球形发射特性是指在理想情况下均匀的球形发射。在这个意义上，理想的球形发射特性对应于从点开始，具有与角度无关的均匀形式以及与角度无关的相同强度的发射，其发射方式可与朗伯发射器相媲美。
在这种情况下，对于某些应用，发射的某种角度依赖性可能是给定的，或者甚至是可取的。这意味着在特定角度下发射可以更强或者更弱，即，相对于角度存在不同发射强度。发射的角度相关性也可以有针对性地用于补偿发射中的不均匀性，例如，由于散射中心的不同浓度或由于穿过漫射器主体的不同路径长度而产生的不均匀性。
然而，优选地，发射尽可能均匀地进入围绕漫射器元件的球体中。特别地，应避免出现强度峰值。如开头所述，作为光诱导生化反应的结果，理想的是，在光动力疗法的范围内，治疗后肿瘤组织可能坏死。
通常，石英纤维可以用作光波导，其中连接器通常可以实现为同轴插入式连接器，即所谓的SMA连接器或FC连接器，其中纤维粘接于连接器。具有镍银套筒的连接器在热弹性方面也具备优势。这里，光波导通过塑性变形以互锁方式引入或卷曲于镍银套筒中。
另外，对于更高的激光功率，也可以利用这样的连接器，其中光波导的纤维端由锥形棱镜保护，这在调整不正确的情况下是有利的。
在大多数实施例中，光波导可以配备有石英玻璃，该石英玻璃具有折射率为n1并且纤芯直径DC通常在50μm至1000μm之间、优选为200nm至600nm之间的纤芯，并且所述光波导还包括折射率为n2的包层，其中n1>n2。通常，这种纤维还具有称为缓冲层的外部聚合物层，例如由聚酰胺或聚酰亚胺组成。一般情况下，可以由此获得的数值孔径NA约为0.22。基于石英玻璃的光波导也是众所周知的，其借助于某些掺杂剂也具有高达0.4的数值孔径NA。通过由漫射器主体的连接区域形成的输入耦合表面来实现光输入耦合。
为了获得预期的发射特性，优选地，所述漫射器主体具有一定的几何尺寸和关系，将在下文进行更详细的讨论。
为此，优选地，所述漫射器主体具有大致呈球形、椭圆形、液滴形或圆柱形的几何形状，以满足基本呈放射状的球形发射特性的要求。同时，这种球形、椭圆形或液滴形几何形状也非常有利于所述漫射器主体的紧凑型结构。这里，本发明还包括这些基本形状的组合，即具有由这些基本形状拼接而成的几何形状的漫射器主体。
其他基本形状还包括例如短圆柱形截面，或者例如液滴形或椭圆形几何形状，或者圆顶形几何形状。发明人已经发现，如果根据材料和散射中心观察到这种结构的特定边界条件，则也可以利用所述漫射器主体的圆柱形或细长形几何形状获得预期的发射特性，将在下文进行更深入的讨论。
此外，也不排除所述漫射器主体包括在其几何形状方面不同于这些基本形状的表面的区域。这是由于所述漫射器主体连接于所述光波导这一事实，能够最简单地通过所述漫射器主体表面的相应平坦区域来实现。因此，所述平坦区域相应地可以是平坦的或平面的实施例，但前提是，所述漫射器主体的其余表面具有与其不同的几何形状，特别是不具有平面或平坦的实施例。
此外，所述漫射器主体的广延促进了其放射状的球形发射特性，其中，所述漫射器主体在第一方向上的最大长度LD不超过所述漫射器主体在垂直于该第一方向的第二方向DD上的长度的10倍，优选为5倍，尤其优选为2.5倍，更优选为不超过2倍，尤其优选为不超过1.5倍。在该情况下，沿方向DD的长度指在垂直于光输入耦合的方向上的长度，即垂直于光波导在输入耦合区域内的纵向方向的长度。沿LD方向的长度是指所述漫射器主体沿其纵轴的长度，前提是所述漫射器主体具有例如卵形或椭圆形的表现形式，即平行于光输入耦合的方向或在输入耦合区域中平行于光波导纵向方向的方向。
已经发现，如果满足以下条件，则从根本上讲是有利的：LD≥DD。
在一个尤其优选实施例中，所述漫射器主体在第一方向上的长度等于所述漫射器主体在垂直于该第一方向的第二方向上的长度，由此提供了球形实施例。
所述漫射器主体在一个方向上的最大长度LD可以在200μm至10mm之间或者甚至更大范围之内。在这种情况下，所述漫射器主体的有利的长度和/或宽度取决于多个因素。因此，散射中心的类型及其在漫射器主体的体积中的浓度影响散射长度LS。散射长度LS表示距光强度已下降至1/e或36.8％的光输入耦合点的距离。有利地，所述漫射器主体的最大长度LD由此确定，其中如果发现最大长度LD不超过散射长度的三倍，则对于均匀发射特性是有利的，因而适用以下方程组：LD≤3×LS，
优选地，LD≤2.5×LS，
尤其优选地，LD≤2×LS。
在一个尤其优选实施例中，LD＝LS。
如果散射长度为10mm，有利地，所述漫射器主体的长度同样可以为10mm。
通常，有利地，所述漫射器主体的长度在250μm至4mm之间，优选为300μm至3mm之间。
有利地，所述漫射器主体的宽度由所述光波导的纤芯直径决定。所述光波导可以包括单个纤维，例如单模或多模光纤，该光纤包括具有纤芯直径和包层的纤芯，或者可以包括具有纤维束直径的纤维束。对于所用的石英纤维，所述光波导的外径通常在200μm至800μm之间。
在优选实施例中，光波导可以包括单个纤维，该纤维包括具有纤芯直径和包层的纤芯，其中所述漫射器主体在输入耦合面区域中的直径在尺寸上大于或至少等于所述光波导在所述输入耦合面区域中的纤芯直径。同样优选地，所述光波导的纤芯直径与所述漫射器主体的直径或宽度之比为≤1.0至0.7之间，尤其优选为≤1.0至0.8之间。
在另一优选实施例中，所述光波导可以包括具有纤维束直径的纤维束，其中所述漫射器主体在所述输入耦合面区域中的直径在尺寸上大于或等于所述光波导在所述输入耦合面区域中的纤维束直径。同样优选地，所述光波导的纤维束直径与所述漫射器主体的直径或宽度之比为≤1.0至0.7之间，尤其优选为≤1.0至0.8之间。
在另一个实施例中，所述光波导可以实施为刚性纤维棒。这里，可以规定将所述漫射器主体粘接或拼接于所述刚性纤维棒的远端。为此，可以规定纤维棒在远端处逐渐变细为锥形，使得远端面的直径实际上与所述漫射器主体的直径尺寸相同。此外，可以规定所述刚性纤维棒具有至少一个弯曲部。这样，在牙科领域中，特别容易使用根据本发明的具有刚性纤维棒和漫射器元件的照明系统，例如用于治疗粘膜炎。在这种情况下，提供一种与牙科领域中使用的所谓固化棒兼容的系统是非常有利的。例如，从DE102013208838A1可知，这种固化棒通常由具有弯曲和锥形设计的纤维棒组成，并且，使用这种固化棒，例如可以使用蓝光固化牙齿填充物。
对于根据本发明的大多数照明应用，有利的是，选择漫射器主体的尺寸，使得照明系统在工作状态下以与平均发射强度的偏差百分比小的方式促进发射。这里，如果发射强度分布偏离滑动平均值不超过±30％，优选为不超过±20％，则对于大多数预期应用是特别有利的，可以获得最佳的治疗成功率。对大多数应用来说，较小的偏差(例如不超过15％，甚至不超过10％)甚至更好。这里排除在发射特性上需要有一定偏差的应用。
为了确定发射特性，可以在多个点(例如，沿着漫射器主体表面上的直线)测量强度、光亮度、相对光亮度或亮度。平均发射强度基于沿直线所测量的所有值的平均值。
在工作状态下，照明系统的发射强度分布偏离滑动平均值不超过±30％，优选为不超过±20％，这种偏离是以滑动平均值为基础的，其中平均化被理解为在直线上彼此相邻的多个点上求平均。
在所述光波导与所述漫射器主体之间的过渡区域中，优选地设置用于使横向发射均匀化的装置和/或措施，即，在垂直于所述光波导的纵向方向的方向上。例如，这包括在所述光波导远端处的层，一方面，防止来自远端的正向发射或将其反射回去，从而在所述漫射器主体中再次提供给散射过程，另一方面，避免所述漫射器主体处的散射光效应和/或光反射。
如开头所述，这使得有可能提供用于医学疗法的可再现的并且也是成本优化的漫射器元件，该漫射器元件在工作状态下可以进行均匀发射。
如果嵌入了散射元件的漫射器主体的直径等于或大于光波导的纤芯直径或纤维束直径，则可以有助于辐射强度的均匀化。在该情况下，漫射器主体的直径与漫射器主体在垂直于光波导的纵向方向的方向上的长度有关，并因此对应于上述值DD。
事实证明特别有利的是，光波导的纤芯直径或纤维束直径与漫射器主体的直径之比为≤1.0至0.3，尤其优选为≤1.0至0.5。
这里，仅略小于直径的纤芯直径或纤维束直径可以减小输入耦合点处(即光波导与漫射器主体之间的过渡区域处)的强度峰值。
相比之下，纤芯直径或纤维束直径明显小于漫射器主体的直径，即比率<0.8，可导致输入耦合点处的强度降低，这对于某些要求同样是有利的。
此外已经发现的是，如果比率在1至0.9之间，则可以在光波导与漫射器主体之间实现特别稳健的机械耦合或连接，例如通过拼接。
另一方面，也可以考虑这样的示例性实施例，其中，例如，将设计为直径1mm的近似球形的漫射器主体连接于(特别是通过拼接)纤芯直径为400μm的纤维。在这种情况下，比率也可以明显小于1。在该示例中，比率为0.4。
在一个优选实施例中，漫射器元件在漫射器主体和光波导的远端之间具有连接区域，所述连接区域通过粘合、拼接或卷曲以及连接所述漫射器主体和光波导的纤芯直径或纤维束直径以互锁和/或一体的方式产生。在本文中，术语“拼接”是指通过将待连接的两个主体中的至少一个主体(优选为光波导)部分熔化，即通过加热软化，并随后使其相互接触来实现漫射器主体与光波导的一体化固定连接。然后，可以在冷却期间建立安全连接。
为此，可以使用折射率匹配的高透明粘合剂。在拼接过程中，通过电晕放电和/或激光(通常是CO2激光)对光波导和漫射器主体进行部分熔化或熔化，并将其连接在一起。根据漫射器主体和光波导所使用的材料，可能需要使用中间介质来达到匹配热膨胀系数的目的。在玻璃/石英融合的情况下，所述中间介质可以是焊料或过渡玻璃或光学粘合剂或水泥。
为了匹配可能不同的热膨胀系数，在所述漫射器主体与所述光波导的远端之间的所述连接区域中额外设置中间介质，则可能是有利的。例如，所述中间介质可以是过渡玻璃或焊料玻璃。另一方面，其也可以是透明的、永久弹性的粘合剂。此外，在所述连接区域中可以设置光学元件，或者可以将所述连接区域设计为光学元件，以便例如通过几何形状或适配的折光力来修改光束引导和/或光转向。
此外，为了保护漫射器主体，还有利地提供了护套。在优选实施例中，所述护套至少部分地或分段地或完全地包围所述漫射器主体。其中，如果至少所述漫射器主体与所述光波导之间的连接区域也额外地被包围，则是有利的。利用这一点，可以进一步提高光波导/漫射器主体连接的机械弹性。有利地，由于光波导在该区域中没有缓冲层，因此该区域可以由这种护套保护，而不必进行所谓的用于机械保护的再涂覆工艺。
在一个特别有利的实施例中，所述漫射器主体在输入耦合点的方向或区域或在其相反方向上均不再具有未被保护用护套覆盖的任何未受保护的表面。这为所述漫射器主体的表面和/或输入耦合点提供了额外牢固的保护，例如防止所述漫射器主体的表面由于使用而受到外部损坏，例如裂纹或划痕，由于其可能导致发射特性的改变，因此对于预期应用非常不利。这样，可以延长所述照明系统的寿命。
在另一个特别有利的实施例中，所述护套至少包围所述漫射器主体和所述光波导之间的所述连接区域，并且由于连接的外部区域受到特别好的保护使其不受外界影响，因此以这种方式确保了非常高的连接稳定性。至少保护并包围所述漫射器主体与所述光波导之间的连接区域的护套还具备另一优势。由于所述光波导在此不具有缓冲层，因此该区域容易受到腐蚀，例如与大气中的水蒸气有关，或者由于在使用过程中与液体或湿气接触。因而，在该区域中的防潮护套还可靠地保护了与所述漫射器主体接触的区域中的所述光波导不受腐蚀，从而也延长了所述照明系统的寿命。
在这种情况下，所述护套可以包括对从所述漫射器元件横向发射的光呈透明或半透明的层，所述层包括液态硅酮、热塑性聚合物、热熔粘合剂、双组分粘合剂或溶胶-凝胶玻璃、收缩管或额外使用的透明或半透明连接元件，其围绕所述漫射器主体和/或所述漫射器主体与所述光波导之间的过渡点。额外包含光散射颜料例如呈氧化钛、氧化铝或碳酸钙形式的漆层也被证明是有利的。可以使发射均匀化。举例来说，该层可以作为浸渍层或通过涂覆表面来施加。
还可以想到具有较低熔点玻璃的夹杂物，其具有较低的加工温度，该加工温度优选为低于500℃，更优选为低于400℃，尤其优选为低于300℃。当选择合适的玻璃时，必须确保所选玻璃的软化或加工温度低于漫射器元件或漫射器主体的软化或加工温度。这确保了当将低熔点玻璃应用于漫射器主体时，不会发生例如散射中心的不必要变化，从而不会发生发射特性的改变。有利地，所施加的材料的加工温度比漫射器主体的软化温度低至少50K，优选为至少低100K。在此必须考虑的是，漫射器元件可以包括各种材料，例如光波导的纤芯和/或包层，以及漫射器主体。因此，还可以有利地考虑这些可能不同的软化温度。
在这种情况下，所述护套具有一定的最小和最大厚度，从而一方面对漫射器元件提供足够保护，另一方面，对于预定用途而言，整个漫射器元件不会太大。形成得太厚的护套会导致不必要的发射衰减。
漆层的典型层厚度为约10μm至100μm，由此也可以提供多层。管的典型厚度始于约5μm，最高可达约500μm。
优选地，所述漫射器元件包括至少一个散射元件或者形成为散射元件并且包括至少一个散射中心。在本发明中，通过在散射发生的所述散射区域中对引入所述漫射器主体中的光进行散射来实现放射状的球形发射特性。
散射中心负责散射，这些散射中心结合于漫射区域中。在本发明中，原则上，散射中心是所有能够散射光的粒子和/或材料聚集和/或不均匀区域，无论其形式，材料和/或大小如何。散射中心既可以通过经典散射(特别是瑞利和/或米氏散射)，也可以通过衍射和/或反射，以及这些机理之间的多种过程来产生散射效果。它们的功能仅仅是使入射光单独或全部偏转。
光学活性颜料也是可以想到的，例如发光体，即由于其激发而显示发光的物质。举例来说，这些可以包括某些磷光体，这些磷光体可以将特定波长的照射光转换为不同波长的光，并发射不同波长的光。除了这些以磷光为特征的物质之外，还可以使用例如显示荧光的物质。这种材料也称为有机或无机磷光体，其可以嵌入非活性材料的基质中，例如塑料(环氧树脂和硅树脂)、玻璃、玻璃陶瓷或类玻璃物质或陶瓷，或者作为形成磷光体的陶瓷转换器(所谓的光陶瓷)。使用这些，也可以实现辐射波长和发射波长的叠加光谱的发射。
多个散射中心可以以一定的可预定几何结构布置在体积中，优选地，围绕漫射器主体的中心。
散射中心在漫射器主体的体积中的不同布置和/或浓度是可以想到的。
因此，在优选实施例中，可以规定散射中心以规则的结构布置，并且在漫射器主体的体积中具有均匀的浓度，优选为围绕中心，这使得体积中的浓度均匀。可以通过化学或热工艺设定散射中心的密度，使其均匀或不均匀地分布于所述漫射器主体的整个体积上。
在另一个实施例中，还可以提供一种复合体作为散射元件，其包括至少一种高度散射的材料，例如高度掺杂的白玻璃。散射可以通过有针对性地嵌入的散射中心进行局部调整。
在另一个实施例中，还可以提供围绕漫射器主体中心的核心区，相对于核心区外部的每单位体积内散射中心的数量，该核心区没有散射中心或者每单位体积内散射中心的数量显著减少。因此散射中心主要布置在该核心区之外。在这种情况下，优选地，核心区涉及围绕中心的体积，该体积的范围不大于所述漫射器主体在一个方向上的最大长度的一半。以这种方式可以实现，通常以低NA(<0.3，通常为0.2左右)耦合的输入耦合光不会立即在散射中心散射，而是以相同的强度以球形方式均匀发射。
在该实施例中，靠近漫射器主体表面的区域中的散射中心密度相应地不同于靠近漫射器主体中心的区域中的散射中心密度。优选地，在这种情况下，靠近表面的区域中的散射中心密度大于靠近中心的区域中的散射中心密度，尤其优选地，散射中心具有密度梯度。这里，术语“散射中心密度”是指密度，即每单位体积内散射中心的数量。
散射中心尤其包括呈孔、颗粒、微晶体、多晶体、多孔和/或着色和/或光学活性颜料的散射中心，例如呈磷光体和/或有色区域形式的散射中心，例如呈有色颗粒、有色微晶体或有色颜料形式的散射中心，或者呈玻璃的变色形式或具有呈折射率波动形式的不均匀性的散射中心或这种散射中心的任何组合，其中所述无机材料的不均匀性包括相分离产物、分层夹杂物和/或微粒夹杂物、晶种和/或微晶体。
上面举例说明的散射中心的组合也可以有利地存在于无机材料中。散射元件可以在玻璃或玻璃陶瓷基体溶液中形成的玻璃或玻璃陶瓷的不均匀性包括例如相分离产物、分层夹杂物和/或微粒夹杂物、晶种和/或微晶体。
在玻璃或玻璃陶瓷作为漫射器主体的无机材料的情况下，优选地，散射粒子可以嵌入玻璃或玻璃陶瓷中作为散射中心，或者散射中心由嵌入其的玻璃或玻璃陶瓷的不均匀区域形成。
这种基于玻璃或玻璃陶瓷中的散射粒子或玻璃或玻璃陶瓷的不均匀区域的散射中心及其基本的制造方法在例如申请人的文献WO2009/100834中有所描述，其内容在此作为本发明主题的一部分。
如果将散射粒子用作散射中心，则优选使用熔点高于嵌入其的玻璃或玻璃陶瓷的熔点的散射粒子。因为散射粒子在生产过程中至少不会改变其散射特性，所以其选择更加容易，因此可以购买散射粒子作为原料。
优选地，散射粒子的直径在10nm至5000nm之间，尤其优选地在100nm至1200nm之间。对于非圆形的散射粒子，直径被理解为是指其在本发明的意义内的最大范围。这也适用于其他地方给出的尺寸规格，其中直径的规格也应理解为一个方向上的最大范围，前提是下面的物体没有直径。具有上述尺寸的散射粒子例如非常适合与白玻璃一起用作漫射器主体的材料。
这些尺寸也可以应用于其他形式的散射中心，例如孔、微晶或不均匀性，其中由于相分离或分层而产生的不均匀性往往具有相对较小的直径，例如范围从10nm至1000nm或从100nm至800nm。例如，200nm至700nm和200nm至500nm被认为是硼硅酸盐玻璃中颗粒或孔的有利尺寸。
散射粒子可以从多种材料中选择。优选地，它们基本上由SiO2和/或BaO和/或MgO和/或BN和/或AIN和/或SN和/或ZrO2和/或Y2O3和/或AI2O3和/或TiO2和/或Ru和/或Os和/或Rh和/或Ir和/或Ag和/或Au和/或Pd和/或Pt和/或类金刚石碳和/或玻璃陶瓷颗粒组成。也可以考虑由不同材料、化合物和/或其聚集物制成的散射粒子的混合物，或者彼此融合和/或烧结的散射粒子的混合物，以及本发明所包括的上述氧化物和氮化物的金属成分。
散射区域的输出耦合效率不仅取决于作为固有参数的散射粒子的散射特性，而且取决于散射粒子本身在漫射区域中的浓度。可以通过选择散射区域中散射中心的浓度来缩放发射。因此，本发明的实施例提出，散射中心由散射粒子形成，散射粒子的浓度在10ppm至1000ppm的范围内，优选20ppm至100ppm。在此，以ppm为单位的浓度规格涉及散射粒子所嵌入的各个无机材料的成分相对于散射粒子的质量比。即使在不同类型的散射中心(例如玻璃陶瓷的孔、材料的不均匀性或微晶体)的情况下，这些浓度也被证明是有帮助的。
举例来说，如果玻璃或玻璃陶瓷的不均匀区域用作散射中心，则在本发明的替代实施例中，不均匀区域优选地通过将嵌入其的玻璃或玻璃陶瓷的组分进行相分离和/或分层而形成。
根据本发明和如上所述，漫射器主体本身包括无机材料，特别是玻璃、玻璃陶瓷、石英玻璃或类玻璃物质或由上述材料制成的复合物质。然而，尤其优选地，使用玻璃、多组分玻璃或玻璃陶瓷或由这些材料制成的复合材料有助于更简单、更好地设定发射特性。
玻璃或玻璃陶瓷作为漫射器主体的材料是特别合适的，因为与塑料相比，玻璃或玻璃陶瓷例如坚固得多，最重要的是热稳定性更好，因此也可以使用更大的激光功率。
对于预期用途，可以认为一种在为预期用途而选定的波长范围内具有与电磁辐射相关的中性特性并且因此优选由光源发射的材料特别适合于漫射器主体。与本发明相关的电磁辐射的波长范围为约0.4μm至约2.2μm。对于光疗应用，典型范围是在可见光谱范围内，特别是在600nm至700nm之间的红色光谱范围内，尤其是690nm处，或者700nm至1000nm之间的NIR范围内。在这种情况下，EVLT应用倾向于将目标波长定在800nm至2.2μm之间，通常在980nm至1100nm的范围内，大约1500nm，以及1.9μm至2.2μm的范围内。
根据本发明，在第一实施例中提出，将具有或没有自身颜色的玻璃作为漫射器主体，该玻璃不吸收电磁辐射的预期波长。所述玻璃可以是包含白色颜料的白色玻璃，以产生发白的颜色印象。
在一个尤其优选实施例中，所述漫射器主体包括硅酸盐白色玻璃，其极具散射效应。优选地，该玻璃为含砷-铅的硅酸盐玻璃，是一种含有铅(Pb)和砷(As)的硅酸盐玻璃。在不均匀区域作为散射元件的情况下，相对于周围的玻璃，这些不均匀区域中铅和/或砷的含量可能有所增加。或者，散射元件(例如散射粒子)自然也可以嵌入并形成散射中心。
特别适合漫射器主体的玻璃是Na-Al-K-As-Pb硅酸盐玻璃。该玻璃中可以包含至少25重量％的氧化铅，优选为至少30重量％的氧化铅。然后，作为散射元件的不均匀区域(例如铅含量高的液滴形分层区)形成砷酸铅，含例如38重量％或更多的铅，其中这些分层区的直径可以在100nm至600nm之间。Na-Al-K-As-Pb硅酸盐玻璃可以包含3重量％或更多的氧化砷。适用于本发明的Na-Al-K-As-Pb硅酸盐玻璃的可能组成如表1所示。
Figure BDA0003125237170000171
表1：根据本发明的Na-Al-K-As-Pb硅酸盐玻璃的组成
在一个尤其优选实施例中，将具有30重量％氧化铅和3重量％氧化砷的Na-Al-K-As-Pb硅酸盐玻璃选作具有白色印记的有色玻璃。不引入散射粒子，而是在生产最初透明且无色的有色玻璃时，使其发生分离，从而形成直径为50nm至500nm的分层区域，这些区域均匀分布。所述分层区为砷酸铅，具有远高于基础玻璃的折射率，其结果是产生散射效应。然后可以将这种白色、不透明的彩色玻璃进一步加工成漫射器主体所需的几何形状，例如球形几何形状。
自然地，其他玻璃，包括无铅玻璃或无重金属的玻璃或低重金属含量的玻璃，也是可能的并且适用于本发明。
在无铅硅酸锡玻璃或碱金属硅酸锡玻璃的范围内，用于漫射器主体的此类玻璃的示例包含以下组分(以氧化物重量百分比计)：
Figure BDA0003125237170000181
Figure BDA0003125237170000191
表2：无铅锡硅酸盐玻璃的组成范围(以重量百分比计)
从环境角度来看，使用无铅无砷的Na-Al-K-Ca-Zn硅酸盐类可能是有利的。在这种情况下，也有可能在体积中形成例如球形孔，球形孔在这种情况下代表富钙沉积物。散射中心是由玻璃中的这些不均匀性形成的。孔的可实现尺寸可达500nm，在这些分层区中富钙沉积物由CaF2组成。
其他合适的玻璃包括申请人提供的N-BK7型光学硼硅酸盐冠状玻璃或硼硅酸盐玻璃。
在本文中，应提到非常适合于本发明的另一种材料，例如，该材料适用于引起米氏散射。米氏散射是指当缺陷(例如不均匀性)在尺寸方面与当前波长相当，即大于波长的10％时产生的散射。
申请人在文件WO2014/165048A1或DE112014001293T5中描述了这种材料的生产及其构造，这方面的内容整体上也是本发明主题的一部分。
根据本发明，漫射器主体可以由多孔或相分离的玻璃制成，其被形成为在预期发射方向上优化散射，同时在预期发射方向上实现散射光的所需立体角。
因此，根据本发明的另一个实施例提供了散射式漫射器主体，所述漫射器主体由经历相分离的玻璃系统形成，例如传统的硼硅酸盐玻璃系统；K2O-SiO2，K2O-Li2O-SiO2，K2O-Na2O-SiO2和K2O-BaO-SiO2系统(Kawamoto和Tomozawa,1981,J.Amer.Ceram.Soc.,卷64(5),289-292)；MgO-Al2O3-SiO2系统(Zdaniewski,1978,J.Amer.Ceram.Soc.,卷61(5-6),第199至204页)；以及CdF2-LiF-AlF3-PbF2系统(Randall等人，1988，J.Amer.Ceram.Soc.，卷71(12)，第1134至1141页)。
这些玻璃系统可以通过受控热处理进行相分离，其中玻璃组合物分离成两相，并且可选地，通过浸提步骤进一步干预以在玻璃内制造开放孔隙率，以获得具有量级为200nm至700nm，例如200nm至500nm，优选为300nm至500nm，尤其优选为300nm至450nm的孔隙的玻璃，其数密度约为108mm-3至1012mm-3，优选为109mm-3至1011mm-3,尤其优选为1010mm-3至1011mm-3。
根据本发明的另一方面，提供了一种具有散射元件的漫射器主体，所述漫射器主体通过熔化硼硅酸盐玻璃，优选为碱性硼硅酸盐玻璃来制造。该玻璃在缓慢冷却以消除应力之后，使用良好控制的热处理进行相分离，其中该组合物分离成富含硅酸盐的相和富含硼的相，并且可选地，目的是通过酸浸步骤和/或孔隙清洗碱浸步骤在所述玻璃中制造开放孔隙，以获得具有量级为200nm至700nm，例如200nm至500nm，优选为300nm至500nm，尤其优选为300nm至450nm的孔隙的玻璃，其数密度约为108mm-3至1012mm-3，优选为109mm-3至1011mm-3,尤其优选为1010mm-3至1011mm-3。
根据本发明的另一方面，提供了一种漫射器元件，其包括至少一根光纤和至少一个用于分射由至少一根光纤发射的光的米氏散射漫射器主体，其中所述至少一个米氏散射漫射器主体包括相分离的或多孔的玻璃(例如硼硅酸盐玻璃，优选为碱金属硼硅酸盐玻璃)，所述玻璃具有粒度为200nm至700nm的分散相颗粒，例如200nm至500nm，或者尺寸为200nm至700nm的孔，例如200nm至500nm，且其数密度为108mm-3至1012mm-3。
根据本发明的另一方面，提供了一种照明系统，其包括光纤或光纤束和光学散射元件，所述光学散射元件附接于光纤或光纤束的远端，用于散射由光纤或光纤束的远端发射的光。其中所述光学散射元件包括相分离或多孔玻璃(例如硼硅酸盐玻璃，优选为碱金属硼硅酸盐玻璃)，所述玻璃具有粒度为200nm至700nm的分散相颗粒，例如200nm至500nm，或者尺寸为200nm至700nm的孔，例如200nm至500nm，且其数密度为108mm-3至1012mm-3。
所提及的颗粒尺寸为例如200nm至700nm和孔径为例如200nm至700nm意味着相关的孔或颗粒具有200nm至700nm的实际直径。因此，例如，在根据本发明的漫射器主体中，具有例如200nm至700nm的实际直径的颗粒或孔的数量，即数密度为108mm-3至1012mm-3(优选为109mm-3至1011mm-3,尤其优选为1010mm-3至1011mm-3)。
所述漫射器主体可以包括实际直径在200nm至700nm范围之外的颗粒或孔。然而，实际直径为200nm至700nm的颗粒或孔的数量为108mm-3至1012mm-3(优选为109mm-3至1011mm-3,尤其优选为1010mm-3至1011mm-3)。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于制造具有米氏散射漫射器主体的漫射器元件的方法。所述方法包括：通过对玻璃(例如硼硅酸盐玻璃，优选为碱金属硼硅酸盐玻璃)缓慢冷却以消除应力，使用受控热处理进行相分离，可选地，对相分离的玻璃进行酸浸以产生孔并且进行碱浸以清洗所得到的孔，并将所得的米氏散射光学元件连接于光纤的末端或光纤束的末端，来生产米氏散射光学元件。
根据另一方面，提供了一种用于漫射或散射光的方法，所述方法通过使光传输穿过光学散射元件来实现，优选为穿过漫射器主体。所述漫射器主体包括相分离的或多孔的玻璃(例如硼硅酸盐玻璃或碱性硼硅酸盐玻璃)，该玻璃具有分散的相颗粒，其粒径为200nm至700nm，例如200nm至500nm，或者具有尺寸为200nm至700nm，例如200nm至500nm的孔，其数密度为108mm-3至1012mm-3。
举例来说，可以通过熔化硼硅酸盐玻璃，优选为碱金属硼硅酸盐玻璃，来制造所述光学散射元件，该玻璃在缓慢冷却以消除应力之后，使用受控热处理进行相分离，并且可选地，通过酸浸步骤和/或孔隙清洗碱浸步骤进一步干预以在玻璃内制造开放孔隙率，以获得具有量级为200nm至700nm，例如200nm至500nm，优选为300nm至500nm，尤其优选为350nm至400nm的孔隙的玻璃，其数密度约为108mm-3至1012mm-3，优选为109mm-3至1011mm-3,尤其优选为1010mm-3至1011mm-3。
根据本发明，优选地，对硼硅酸盐母玻璃，优选为碱金属硼硅酸盐玻璃，在以下所列的一种组合物中进行热处理，引起玻璃内玻璃的相分离。该相定义为富含硅酸盐的相和富含硼的相。经过热处理后，可以对母玻璃进行化学浸出。将母玻璃化学浸出后，主相或本体相视为富含硅酸盐的相，并且由于去除了富硼相而产生的孔被认为是散射特征。
为了获得具有量级位200nm至700nm(例如200nm至500nm)的纳米范围内特征组合的玻璃，其数密度约为108mm-3至1012mm-3，应对玻璃进行良好受控的热处理。对于市售产品，例如，来自美因茨的肖特公司(SCHOTT AG，Mainz)的商标名为CoralPorTM的多孔玻璃，例如用于色谱介质，参比电极交叉口，作为传感器的主体材料、添加剂(填充剂)和涂料(参见James等人，US2013/0017387)。在制造过程中，对CoralPorTM多孔玻璃进行了细致控制的热处理，以引起玻璃内玻璃的相分离。该热处理最终确定了材料中存在的散射特征的尺寸。这导致了这样一个事实，即可以对制造过程进行操作以生产形状符合所需标准(即200nm至700nm，例如200nm至500nm特征)且数密度为108mm-3至1012mm-3的CoralPor TM多孔玻璃。
根据本发明，可以通过例如熔化硼硅酸盐玻璃，优选为碱金属硼硅酸盐玻璃来制造所述光学散射元件。该硼硅酸盐玻璃在缓慢冷却以消除应力之后，通过热处理进行相分离。该热处理是在500℃至800℃，例如600℃至800℃，优选为650℃至750℃，更优选为700℃至725℃的温度范围内利用受控温度/时间曲线，时间间隔为例如1至150小时，例如24至48小时或48至80小时而进行的。举例来说，对于给定的组成，用于获得约200nm的纳米范围内特征的热处理可以在700℃下持续进行20至26小时。冷却阶段在这里也起着作用。为了达到最佳或所需的散射效果，还必须对其温度/时间曲线进行适当控制。
可以根据所使用的熔化参数(即温度和淬火方法)和组成来设定条件。通常，所使用的方法取决于所需的相生长。例如，在相分离区域内，通常，虽然特征的尺寸也将取决于特定的组成，但是通常在相分离区域内持续较长时间的温度升高将导致较大的特征尺寸。
对于某些应用，可以认为该热处理过程是完整的。换句话说，对于某些应用，不需要进一步的方法步骤即可获得200nm至700nm的预期结果，例如200nm至500nm的特征，具有大约108mm-3至1012mm-3的数密度。
举例来说，基础玻璃可以是硼硅酸盐玻璃，其具有合适的二氧化硅和硼酸盐含量，从而发生相分离，并且具有足够的硼酸盐含量，以获得在纳米范围内的所需的孔数密度。优选地，硼硅酸盐玻璃包含至少一些碱金属氧化物。举例来说，根据本发明的一个实施方案的硼硅酸盐玻璃组合物包含(重量％)：
Figure BDA0003125237170000221
其中R2O是Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O的总和(优选为大于0)，
R'O是BaO、CaO、MgO、SrO、PbO和ZnO的总和，R”O2是TiO2、ZrO2和HfO2的总和。
适用于本发明的另一种硼硅酸盐玻璃组成规定如下(重量％)：
Figure BDA0003125237170000222
Figure BDA0003125237170000231
鉴于本说明书中指定的范围，所有范围至少包括范围的两个端点以及两个端点之间的所有值。举例来说，从1到10的范围应该理解为其明确地公开了例如1.0、1.5、2.0、2.8、3.0、3.1、4.0、4.2、5.0、5.3、6.0、7.0、7.7、8.0、9.0、9.9或10.0的值。
在硼硅酸盐玻璃中，SiO2起主要网络形成剂的作用。因此，根据本发明的另一方面，硼硅酸盐玻璃组合物包含45.00-80.00重量％的SiO2，例如45.00-75.00重量％的SiO2或45.00-70.00重量％的SiO2或45.00-65.00重量％的SiO2或45.00-60.00重量％的SiO2或50.00-60.00重量％的SiO2。
在硼硅酸盐玻璃中，B2O3用作网络形成剂，并作为所得相分离/多孔玻璃的纳米级特征的主要形成剂。因此，根据本发明的另一方面，硼硅酸盐玻璃组合物包含15.00-40.00重量％的B2O3，例如20.00-35.00重量％的B2O3或20.00-30.00重量％的B2O3。
根据另一方面，硼硅酸盐玻璃组合物包含0.00-20.00重量％的R2O(优选地R2O的范围为>0.00至20.00重量％)，其中R2O是Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O的总和，例如1.00-15.00重量％的R2O或1.00-10.00重量％的R2O或2.00-8.00重量％的R2O。
根据另一方面，硼硅酸盐玻璃组合物包含0.00-20.00重量％的R'O(BaO、CaO、MgO、SrO、PbO和ZnO的总和)，例如1.00-15.00重量％的R'O或1.00-10.00重量％的R'O或2.00-8.00重量％的R'O。R'O金属氧化物可用于设定各相的折射率。
根据另一个方面，硼硅酸盐玻璃组合物包含0.00-10.00重量％的R”O2(TiO2,ZrO2和HfO2的总和)，例如0.00-8.00重量％的R”O2或1.00-8.00重量％的R”O2或0.00-5.00重量％的R”O2或1.00-5.00重量％的R”O2。这些金属氧化物可用于提高化学稳定性，并可用于设定各相的折射率。
在硼硅酸盐玻璃组合物中，Al2O3通常用作网络形成剂，也可用于提高耐化学性。因此，根据另一方面，根据本发明的硼硅酸盐玻璃组合物包含0.00-10.00重量％的Al2O3，例如0.00-8.00重量％的Al2O3或1.00-8.00重量％的Al2O3或0.00-5.00％的Al2O3或1.00-5.00％的Al2O3或者2.50-5.00％的Al2O3。
根据另一方面，玻璃可以是根据James等人在US2013/0017387中描述的玻璃组成。该玻璃组成包含(重量％)：40-80％的SiO2，5-35％的B2O3和1-10％的Na2O，优选为45-65％的SiO2，20-30％的B2O3和2-8％的Na2O，尤其优选为50-55％的SiO2，25-27％的B2O3和5-7％的Na2O。如US2013/0017387中所公开的，玻璃可以包含其他成分，例如ZrO2，TiO2，Al2O3，CaO和/或ZnO，可选地，还包括Mg，Fe，Mn，Ce，sn等的氧化物。
下表3-6示出了根据本发明使用的合适的基础玻璃A至T的其他示例。
通常，至关重要的是，具有较高折射率的相与具有较低折射率的相并存，以实现散射效应。
氧化物 A B C D E F
SiO<sub>2</sub> 52.40 52.77 50.93 56.85 54.85 56.85
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 25.99 25.87 25.73 30.31 30.31 30.31
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 3.42 3.41 3.39
Na<sub>2</sub>O 5.92 5.89 5.86 6.90 6.90 6.90
CaO 5.14 5.12 5.09
ZnO 3.00 4.00 2.00
TiO<sub>2</sub> 2.00 2.00 2.00
ZrO<sub>2</sub> 5.14 6.94 7.00 3.00 4.00 2.00
表3以氧化物重量百分比计的玻璃组成
氧化物 G H I J K L
SiO<sub>2</sub> 54.85 58.92 57.68 58.69 57.69 60.19
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 30.31 28.41 27.81 28.30 27.82 29.02
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Na<sub>2</sub>O 6.90 6.47 633 6.44 6.33 6.61
CaO
ZnO 3.00 3.10 4.09 2.06 3.05 2.10
TiO<sub>2</sub> 2.00 1.33 1.97
ZrO<sub>2</sub> 3.00 3.09 4.09 3.18 3.14 2.80
表4以氧化物重量百分比计的玻璃组成
氧化物 M N O P Q R
SiO<sub>2</sub> 56.86 57.47 53.28 50.61 52.70 52.12
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 27.43 27.72 26.43 26.23 26.14 25.86
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Na<sub>2</sub>O 6.24 6.31 6.02 5.97 5.95 5.89
CaO
ZnO 5.41 5.49 5.23 5.20 5.18 5.12
TiO<sub>2</sub> 2.00 6.98 2.00 2.01
ZrO<sub>2</sub> 4.03 3.01 7.03 5.00 8.02 8.99
表5以氧化物重量百分比计的玻璃组成
氧化物 S T
SiO<sub>2</sub> 60.19 54.15
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 29.02 26.11
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 3.45
Na<sub>2</sub>O 6.61 5.68
CaO
ZnO 2.10 5.17
TiO<sub>2</sub>
ZrO<sub>2</sub> 2.08 5.18
表6以氧化物重量百分比计的玻璃组成
当漫射器主体由硼硅酸盐玻璃、锡硅酸盐玻璃或碱金属硅酸锌玻璃制成并且散射元件由白色玻璃棒制成时，就其制造工艺而言，可得到尤其优选的漫射器主体。
根据本发明的又一个实施例，提供了一种漫射器主体，其中漫射器主体包括玻璃陶瓷或由玻璃陶瓷材料制成。漫射器主体使用玻璃陶瓷材料的优点在于，漫射器主体可以整体上至少部分地或分段地在X射线图像中辨识，从而可以确定漫射器在患者体内的位置。
此外，玻璃陶瓷材料具有极强的抗热震性并且表现出波长高达约2.5μm的高光谱透射率，这对本发明特别有利。这里，不仅漫射器主体可以使用玻璃陶瓷材料，而且散射元件也可以使用玻璃陶瓷材料，例如热液石英玻璃陶瓷，该热液石英玻璃陶瓷可以通过合适的热处理工艺由高石英固溶体玻璃陶瓷制成。此外，堇青石玻璃陶瓷或硅酸镁铝玻璃陶瓷适合作为漫射器主体和/或散射元件。
用于漫射器主体和/或散射中心的特别合适的玻璃陶瓷材料以基于铝硅酸锂玻璃陶瓷的玻璃陶瓷(LAS玻璃陶瓷)为代表。在基于其的玻璃陶瓷的情况下，可以通过热处理工艺在材料的透明高石英混合晶体相和不透明辉石岩相之间进行预期选择，看起来特别合适。换句话说，制造玻璃陶瓷，优选为铝硅酸锂玻璃陶瓷，其中可以通过晶体形成以及晶体生长根据目标温度/时间应用来有针对性地设定所述漫射器主体体积中的微晶体尺寸及其分布，并且这些微晶体充当玻璃陶瓷中的散射中心。
举例来说，从来自美因茨的肖特公司(SCHOTT AG，Mainz)的商标名为CERAN
Figure BDA0003125237170000261
的炉灶，或商标名为
Figure BDA0003125237170000262
的壁炉观察面板正是由此类玻璃陶瓷材料所制成。这样的玻璃陶瓷和制造方法也例如由申请人在文件EP1266543A1中描述，该文献的全部内容在此同样构成本发明的主题的一部分。
原则上，也可以对于嵌入的散射元件的漫射器主体和/或护套使用x射线不透明玻璃或相应的透明玻璃陶瓷。
对于波长范围在0.4μm到约2.2μm的应用，例如当使用照明系统进行静脉内激光疗法(EVLT)时，也可以使用特定的红外透明玻璃，例如名称为N-PK52a(磷酸盐冠状玻璃)或IRG7(硅酸铅玻璃)的玻璃。所有这些均可以从来自美因茨的肖特公司(SCHOTT AG，Mainz)获得。
如果对漫射器主体进行随后的热处理，尤其是梯度热处理，则漫射器主体中的散射中心也可以在散射效果方面受到追溯影响。因此，例如，用作散射中心的白色玻璃棒中的分层过程随着这种梯度热处理而变化。在基于玻璃陶瓷的散射中心的情况下，可以影响漫射器主体的体积中的晶体形成和晶体生长或晶体尺寸及其分布。
以这种方式获得的漫射器主体然后可以通过拼接或使用折射率匹配的粘合剂的粘合连接于光波导。
为了减少不必要的散射、杂散光效应和/或光反射，特别是在从光波导到漫射器主体的过渡区域中，可以在另一种优选实施例中规定，对于在输入耦合面的紧邻处的散射中心，相对于漫射器主体的剩余体积中的散射效应，漫射器主体的输入耦合面表现出减小的散射效应。
举例来说，这可以通过例如在漫射器主体与光波导的拼接工序期间额外地暴露于热来实现。因此，可以以此方式至少部分地局部修改(例如，减小或甚至反转)在白色玻璃棒制成的散射元件的中存在的分层(例如，相分离、失透)。后者(反转)将降低此区域中的散射效果。
利用上面列出的用于制造漫射器主体的所有材料和方法，可以通过一定的温度/时间控制来实现与波长有关的散射效果，这主要是通过影响散射中心的大小来实现的。以这种方式，根据应用波长或应用波长的范围可以实现最佳的散射效果，从而满足例如发射均匀性的要求。因此可以有针对性地调节发射特性。
此外，可以有利地进行进一步的后续过程，在其中可以校正或调整漫射器主体的侧向发射的强度曲线。这些特别地包含如下过程，该过程一方面允许至少局部地修改体积内和/或其表面上的材料的特性，例如折射率和/或其组成(例如以胶体偏析和/或成核和/或结晶的形式)，和/或另一方面，允许以几乎任何几何形状和布置去除材料或修改材料沉积。
例如，这些包含例如激光处理方法，该方法允许例如通过使用短脉冲或CO2激光器来引入折射率的修改或在例如腔体和/或表面上的体积中产生结构，例如，空隙。
此外，印刷工艺可以用来施加或产生结构，例如在漫射器元件和/或漫射器主体和/或护套的表面上施加或产生网格图案，例如使用包含适当颜料的可印刷有机或陶瓷油墨，或者使用玻璃助熔剂基油墨，任选地进行相应的后续热处理。光刻技术和处理步骤也是可行的，诸如那些例如尤其用于光敏或可光结构化的玻璃和玻璃陶瓷的体积或表面结构化的光刻技术和处理步骤。
同样，也可以对漫射器主体和/或漫射器元件在其表面上进行选择性的湿式或干式化学蚀刻，并且在此情况下也可以使用光刻处理步骤。利用机械的和/或磨蚀效果的方法(例如磨削、研磨或喷砂)也可以用于结构化，特别是用于使漫射器主体和/或漫射器元件和/或护套的表面粗糙化。
所提出的示例性工艺或方法也可以组合使用。因此，可以以此类方式生产的漫射器元件和/或漫射器主体和/或护套在其体积和/或在其表面上至少部分地或分段地包括结构。
根据另一有利的实施变体，可以预期的是，漫射器主体至少部分地和/或分段地具有涂层，该涂层包含散射粒子，和/或漫射器主体至少部分地和/或分段地具有由染色玻璃或染色塑料制成的额外的另一包层。氮化硼(BN)涂层是此类涂层的实例，该涂层另外促进朗伯发射特性并且特别是在光输入耦合方向上减少向前导向的发射。此类型的其它涂层可以由例如氧化钛、碳酸钙或氧化锆制成。
举例来说，该额外包层可以例如由白色玻璃形成，其在其玻璃基质中包含散射元件。着色玻璃管可以作为额外包层在漫射器主体与光波导之间的接头附近或中间介质附近设置在过渡区域中，并且其着色和强度可以选择，使得特别是所使用的光波长被抑制或甚至被阻挡。
这可以用来抑制不想要的反射，从而抑制不希望的发射。举例来说，由塑料制成的合适包层包含染色的硅酮或PTFE或FEP管件。也可以有利地使用由硅酮或合适的塑料制成的类似浸渍涂层。
在所有上述示例性实施例中，必须考虑到施加在主体内的组成部件，特别是下面指定的组成部件的最小可能的加热，即漫射器元件和/或漫射器主体和/或护套在各自的应用波长处具有低吸收率。在该情况下，从医学技术的角度来看，尤其应避免温度升高超过42℃。例如，如果对于某些类型的治疗，以较高的激光功率操作漫射器，则这一点就显得尤为重要。除非涉及特别针对组织加热的疗法(例如LITT)。
根据本发明的具有与应用相匹配的照明轮廓的漫射器主体的制造，特别是在工作状态下所需的放射状的球形发射特性的强度的均匀性，对各种工艺步骤提出了重要的要求。因此，根据本发明的用于制造漫射器主体的方法同样是本发明的另一个有利方面。
因此，提出了一种用于制造漫射器主体的方法，特别是用于如上所述照明系统或与所述照明系统一起使用的方法。该照明系统包括至少一个漫射器元件，所述漫射器元件具有至少一个漫射器主体和至少一个散射元件，其中优选地，所述至少一个散射元件布置在所述漫射器主体的体积中。所述方法优选地包括下述方法步骤。
示例性地，提出了一种以散射粒子为散射中心的，由白玻璃制造漫射器主体的方法。一种方法是通过适当的拉制工艺将白色玻璃制成棒状。这种棒的直径可以在0.2mm至2mm的范围内或者甚至更大范围内，并且取决于漫射器主体的预期尺寸。拉制可以直接从玻璃熔体中进行，玻璃熔体具有如上所述的组分的相应组成。
举例来说，白色玻璃棒中的散射中心可以由散射粒子或不均匀区域形成。这种棒中的散射中心的直径可以优选为在10nm至2000nm的范围内，尤其优选为100nm至1200nm。
如果将散射粒子用作散射中心，将其并入棒材的体积中，则可以以特别有利的方式将其添加于熔体中。这些散射粒子可以包括SiO2和/或SiN和/或BaO和/或MgO和/或ZnO和/或AI2O3和/或AIN和/或TiO2和/或ZrO2和/或Y2O3和/或仅这些氧化物的金属和/或BN和/或B2O3和/或Ru和/或Os和/或Rh和/或Ir和/或Ag和/或Au和/或Pd和/或Pt和/或类金刚石碳和/或玻璃陶瓷颗粒。
熔体中散射粒子的浓度还取决于漫射器主体所需的浓度，并且优选地在10ppm至1000ppm之间，尤其优选为20ppm至100ppm之间。在添加散射粒子之后，有利地，例如利用合适的搅拌器将熔融玻璃均化，从而获得期望的均匀的分布，可以根据从熔体中获得的样品来确定分布。
相反，如果将玻璃的不均匀区域用作散射中心，则玻璃棒中的不均匀区域的浓度优选地在1％至80％之间，尤其优选为10％至50％之间(以体积百分比计)。优选地，玻璃棒中的不均匀区域通过将其嵌入其中的玻璃的玻璃成分进行相分离和/或分层而形成。
也就是说，例如可以在玻璃中形成具有第二折射率的液滴形分层区或分层区域，所述玻璃具有第一折射率，第一折射率不同于第二折射率，并且所述分层区或分层区域由具有第一折射率的基础玻璃的一些玻璃组分形成。因此，这些具有折射率的分层区域具有不同的周围玻璃组成，因此也可以具有其他物理特性，例如有不同的折射率和/或不同的膨胀系数。
优选地，嵌入有不均匀区域作为散射中心的玻璃优选由含砷、铅的硅酸盐玻璃组成。在这种情况下，与周围的玻璃基质相比，不均匀区域可以具有更高的铅和/或砷含量。或者，其中嵌入有不均匀区域作为散射中心的玻璃优选地由含氟硅酸盐玻璃制成。与棒的周围玻璃基质相比，不均匀区域可以具有更高的氟含量。
通过拉制过程，可以生产出具有所需散射中心分布和浓度的玻璃棒。随后可以将玻璃棒切割成合适的长度，并且通过对以这种方式生产的部分进行随后的热处理，通过成型来制造所需的外部几何形状。
此处描述的用于制造漫射器主体的方法原则上也可以用于其他类型的玻璃，例如用于硼硅酸盐玻璃系统。
以这种方式获得的漫射器主体然后可以通过粘合或拼接的方式牢固地连接于光波导。
可以在所述漫射器主体连接于所述光波导之前或之后提供浸渍工艺，以便产生优选地完全包围所述漫射器主体的护套。因为如果连接点也由护套保护，则对于连接点的耐久性是有利的，所以有利的是，仅在所述漫射器主体连接于所述光波导之后进行浸渍。以这种方式，也可以封闭所述漫射器主体与所述光波导之间的连接区域，例如拼接区域。
在这种情况下，如上所述，所述护套可以包括对从所述漫射器元件横向发射的光呈透明或半透明的层，所述层包括液态硅酮、热塑性聚合物、热熔粘合剂、双组分粘合剂或溶胶-凝胶玻璃、收缩管或额外使用的透明或半透明连接元件。所述护套至少部分地或分段地或完全地包围所述漫射器主体和/或所述漫射器主体与所述光波导之间的过渡点。
对于LAS玻璃陶瓷，例如，可以通过在陶瓷化过程中进行温度控制，可以将原本透明的高石英混合晶体相转变为不透明的辉石岩相以用作散射中心。
此外，还提出了一种用于至少部分地或分段地构造结构的方法，特别是用于调节漫射器主体的发射强度曲线的方法，其中漫射器主体和/或其与光波导之间的连接区域至少部分地或分段地或全部由透明或半透明的护套包围，并且形成漫射器元件。
该护套优选地由柔性管形成，优选地，所述管包含散射中心；所述散射中心至少局部地改变其体积内和/或表面处的特性和/或组成，和/或形成在其中和/或其上具有几乎任何所需几何形状和布置的材料烧蚀或施加结构；并且所述方法包括：
-激光处理方法，特别是使用短脉冲或CO2激光的激光处理技术，其优选地引入折射率和/或组成的变化或在所述体积内和/或所述表面上产生结构；
-印刷工艺，其用于特别地通过含有相应颜料的可印刷有机或陶瓷颜色或使用基于玻璃流的颜色来涂覆或产生网格轮廓结构；
-湿式化学或干式化学蚀刻方法；
-光刻方法；
-研磨机械加工工艺；或者
这些方法的组合。
如上所述的照明系统及其各种实施变体中的优选应用是其在光动力疗法(PDT)中的用途，例如用于大脑、肺脏、呼吸道、膀胱或子宫中的肿瘤治疗。还可以想到的是，用于静脉内激光治疗(EVLT)(例如用于静脉曲张治疗)、用于激光诱导间质热疗法(LITT)、或用于牙科领域、用于膀胱或前列腺治疗、用于光诱导治疗颈部/咽部炎症(粘膜炎)、眼科和皮肤科，如开头所述。在牙科领域，此处特别需要提及伤口或牙周治疗的应用，其中可以通过这种漫射器对牙龈进行相应地有效照射。在眼科中，这允许提供在视网膜区域中进行干预的情况下可刺入眼球的探针，从而可以均匀地照射视网膜的大区域。此外，在脑研究中存在一些应用，其中可以通过光刺激大脑的个别区域以治疗疾病症状。
如上所述的照明系统在其各种实施变体中的另一应用是其在用于肿瘤治疗的光动力疗法(PDT)或光免疫疗法(PIT)中的用途，其中具有漫射器元件的至少一个光波导捕获从其它漫射器元件发射的光，以经由光波导将光传输到检测器进行光谱分析。在该过程中，除了多种发光漫射器-光波导之外，还将光捕获漫射器-光波导应用于患者，并且可以基于输入耦合光与接收光之间的光谱差异来评估对PDT治疗的响应(参见Finlay等人，Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng.2014年6月14日；5315：第132页至第142页)。美国国家图书馆医学在“RM-1929和复发性头颈癌患者的光免疫疗法研究(Study of RM-1929andPhotoimmunotherapy in Patients With Recurrent Head and Neck Cancer)”中对PIT治疗进行了描述。
考虑到PDT或PIT治疗中的剂量学，上述漫射器光元件也可以用于检测从组织散射回的光。使用这种方法，首先可以进行光谱检查，特别是如果分析的反向散射光的波长不同于光辐射的波长。利用这一点，例如，可以检测光敏剂完全反应的程度。其次，强度测量还可以提供关于受肿瘤侵袭的组织的照射充分或未过度暴露的程度。
此外，在工业领域中的应用也是有利的，例如用于检查难以到达的地方，例如在机器上或机器中，其中均匀照射尤为重要，或在光谱应用中，或在生化应用中，其中光促使了生化体外反应。
附图说明
现在将通过在附图中说明的示例性实施例来更详细地解释本发明，其中：
图1示意性地示出了在PDT应用中的包括光波导和漫射器元件的照明系统；
图2a至2c示出了漫射器元件不同几何表现形式的示意图；
图3示出了具有光波导的漫射器元件的横截面的详细示意图；
图4示出了随角度变化的强度曲线图；
图5示出了两个不同的漫射器主体的强度曲线和相应的特定散射长度的另一示意图；
图6示意性地示出了设计为气囊导管的漫射器元件；
图7a至7c示出了具有不同长度的漫射器元件；
图8示出了7a至图7c所示的漫射器元件的随角度变化的强度曲线的另一示意图，包括测量原理的示意图；
图9示出了球形漫射器的另一示意图，其中所述球形漫射器设计为球体，并且已对漫射器材料进行了不同的热预处理；
图10示出了基本上设计为球体的漫射器；
图11示出了漫射器横截面的显微图像，其中所述漫射器设计为在球中心的球体；并且
图12示出了近表面区域中漫射器横截面的另一个显微图像。
具体实施方式
在实施例的以下详细描述中，附图中相同的附图标记在任意情况下均表示相同的组成部件或具有相同效果的组成部件。
为了更好地理解，提供了以下定义。
在本公开的意义范围内，术语“照明系统”包含照明装置，且特别是适用于医学技术目的的照明装置，并且可以至少在其若干区段中(特别是在其既定与活体组织接触时)被消毒和/或灭菌。
表述“用于医学治疗和/或诊断系统”还涵盖当前公开的照明系统本身在医学治疗和/或诊断系统中的用途或应用。
图1示意性地示出了根据本发明的优选实施例的照明系统1的配置。此处，作为实例说明医学PDT应用。
在所示实例中，照明系统1包括激光光源10，该激光光源10在其工作状态下发射特定光谱范围内的光。对于如在引言部分所述的PDT应用，所使用的激光发射的波长与先前施用的生物化学改质的染料(光敏剂)匹配，通常在可见光范围内，例如在532nm的绿色光谱范围内，或在例如690nm的红色光谱范围内。
光波导30在其近端经由连接器20连接到激光光源10。在此，近端是指光波导30用于耦合注入光的端部。光波导30在其远端具有漫射器元件40，该漫射器元件40直接或者经由插管(此处未详述)引入到形成在健康组织50内部的肿瘤组织60中。在此，远端是指光波导30的另一端，该另一端通常位于远离光波导30的近端的位置，并且特别地光从该另一端射出。
在此情况下，激光辐射通过在漫射器元件40处的光输入耦合41进入漫射器元件40，并且所述激光辐射在该漫射器元件40中被多次散射并通过表面被大致以放射球状的方式发射。在所示实施例中，光输出耦合是基于纯粹示例性的射线42示出的。在此，它实质上在漫射器元件40周围的球体中尽可能均匀地发射。特别应避免强度峰值。光诱导的生化反应如引言部分所述理想地在治疗后诱发肿瘤组织60的坏死。
通常，石英纤维被用作光波导30，并且连接器20通常以被称为SMA连接器或FC连接器的同轴连接器的形式来实施，在其中将纤维胶合到连接器20中。关于热弹性，具有镍银套筒的连接器20也可以是有利的，其中由于塑性变形，光波导30以形状配合方式容纳、卷曲于镍银套筒中。此外，为获得更高的激光功率，也可以使用连接器20，在其中光波导30的纤维端由锥体棱镜保护，这在调整不正确的情况下可是有利的。
图2a至2c示例性地和示意性地示出了大致呈球形发射的漫射器元件40的各种优选的几何表现。图2a示出了大致呈球形几何形状的漫射器元件40。图2b示出了呈椭圆形的漫射器元件的实施例。图2c示出了截面呈短圆柱形的漫射器元件40的实施例。对此，应当注意，漫射器元件40还可以是其他几何形状，例如液滴形或卵圆形几何形状，或者可以为前述基本几何形状叠加或组合而成的几何形状。圆顶形的几何形状也是可能的。在此情况下，其特征在于，相对于光波导30的外径而言，漫射器元件40的总长度相当短。通常，所使用的石英纤维在300μm至800μm之间，因此，根据本发明的漫射器元件40的一般长度相应地在200μm至最大10mm之间。图3详细示出了穿过具有光波导30的漫射器元件40的横截面的示意图。
可以例如通过与折射率匹配的高透明度的粘合剂的拼接或粘合工艺将漫射器主体43和光波导30固定在连接区域44中。在拼接期间，可以将光波导30和漫射器主体43部分熔化或通过电晕放电和/或通过激光器(通常为CO2激光器)进行熔化从而使彼此拼接在一起。取决于用于漫射器主体43和光波导30的材料，并出于匹配它们热膨胀系数的目的，可能需要使用中间介质45。在玻璃/石英融合的情况下，中间介质可以是焊接玻璃或转化玻璃或光学粘合剂或接合剂。
在上述应用中，光波导30通常由石英玻璃制成，其中，石英玻璃具有折射率为n1以及通常介于200至800μm之间的纤芯直径的DC 31.1的纤芯31，以及折射率为n2的包层32，其中n1＞n2。
通常，这种纤维还具有称为缓冲层的外部聚合物层，该外部聚合物层可以例如由聚酰胺或聚酰亚胺组成。通常，可以从其获得的数值孔径NA约为0.22。光输入耦合41通过输入耦合面实现，该输入耦合面由漫射器主体43的连接区域44形成。
如实施例所示，漫射器主体43可具有椭圆形横截面。如上所示(参见图2a至2c)，漫射器主体43也可以具有不同的形状。在此情况下，漫射器主体43的直径DD 43.1和沿其纵轴43.2的漫射器长度LD 43.3是其几何特征。直径DD43.1是指在与光输入耦合相垂直的方向(在输入耦合区域内垂直于光波导纵向方向的方向)上的长度。漫射器长度LD 43.3大致表现为卵形或椭圆形，即，在光输入耦合的区域中与光输入耦合的方向平行或在平行于光波导的纵向方向的方向上。
根据本发明并且如上所述，漫射器主体43由无机材料构成，特别是玻璃、玻璃陶瓷或类玻璃物质，其中，鉴于上述组成，可以有针对性地形成按一定尺寸分布的呈精细分布的散射中心。鉴于此，上述材料方法是特别适合的。
为保护起见，漫射器主体43设置有完全包围漫射器主体43的护套46，其中，如果还额外包围了漫射器主体43与光波导30之间的连接区域44，则这是有利的。通常，光波导30在该区域中不具有缓冲层(在图3中示出为没有包层32)，因此可以通过此类护套46来保护该区域，否则必须通过所谓的用于机械保护的重涂工艺来实现保护。
在此情况下，护套46可以包括对从所述漫射器元件侧向发射的光呈透明或半透明的层，所述层包括液态硅酮、热塑性聚合物、热熔粘合剂、双组分粘合剂或溶胶-凝胶玻璃、清漆层、收缩管或额外使用的透明或半透明连接元件，其中，该连接元件围绕漫射器主体43以及漫射器主体43与光波导30之间的转接点。
也可以考虑能在较低温度熔化的玻璃夹杂物，然而，在此情况下必须注意，当在高温下应用所述在低温下可熔化的玻璃时，不会对漫射器元件的发射特性产生不适当的干预。
在有利的构造中，漫射器主体43的直径DD 43.1被设计为大于光波导30的纤芯直径31.1或纤维束直径31.1，从而使光以最佳方式耦合到漫射器主体43中。其次，这可以简化光波导30和漫射器主体43的组装和调整和/或补偿组装公差。此外可以实现的是，仍然可以获得一定量的向后传播(即在由光波导引入光的方向)的光传播。
在图表100中，图4示出了两个漫射器主体43的强度曲线，这两个漫射器主体43被设置为棒状材料，从而能够基于经验确定特定的散射长度107.1、107.2。第一强度曲线106.1和第二强度曲线106.2示出了垂直于棒轴测量的强度101，其会随着距连接区域I(x)44或光输入耦合点的距离的变化而变化，所述光输入耦合点位于图表100的左侧，其中，强度值106.1、106.2直接在光输入耦合点处归一化为100％。在这两种情况下，只要散射效应在整个棒的长度上是恒定的，则强度101会近似基于以下指数函数关系式减小：
I(X)＝I0*exp(-X/LS) (1)
其中，I0表示光输入耦合点的初始强度，I(X)表示测得的强度101，该强度会随着距连接区域I(X)44的距离的变化而变化。
在此情况下，特定散射长度LS1、LS2 107.1、107.2被定义为距光强度下降到1/e或36.8％的值的光输入耦合点的距离。对于以示例性方式示出的具有相对强烈光散射的漫射器主体43(左侧的漫射器主体43)，其强度曲线106.1较陡峭，且相应地其散射长度LS1107.1相对较短。右侧示出的漫射器主体43则显示出较弱的散射效应，如图所示，其强度曲线106.2相当平坦，其散射长度LS2 107.2则相应地较长。根据本发明，如上所述，可以通过目标温度/时间过程来设置漫射器主体43材料的散射特性，并且可以使用这种测量来定量地表征漫射器主体43的材料。
为了获得理想的放射状均匀强度分布，则需基于漫射器主体的散射特性设置其几何形状，特别是漫射器的直径DD 43.1和漫射器长度DL 43.3，其中，该散射特性至少可以近似地根据经验由特定的散射长度LS1、LS2 107.1、107.2来描述。在此情况下，光波导30的纤芯直径DC 31.1或纤维束直径也起一定作用。在此过程中，可以发现以下几何关系是有利的：
此外，通过漫射器主体的长度来促进呈放射状的球形发射特性，其中，漫射器主体在第一方向上的最大长度LD不大于漫射器主体在与该第一方向垂直的第二方向上的长度DD的10倍，优选地，不大于5倍，尤其优选地不大于2.5倍，优选地不大于2倍，尤其优选地不大于1.5倍。
在尤其优选的实施例中，漫射器主体在第一方向上的长度等于漫射器主体在垂直于该第一方向的第二方向上的长度，由此提供了球形的实施例。
对于所使用的石英纤维，光波导的外径通常介于200μm至800μm之间，因此根据本发明优选实施例的漫射器元件的典型长度通常介于300μm至3mm之间。漫射器主体在一个方向上的最大长度LD介于200μm至10mm之间，优选地介于250μm至4mm之间，尤其优选地介于300μm至3mm之间。
优选地，下式适用于纤芯直径DC：
DD≥DC (2)
其中，DC通常介于200μm至500μm之间，优选地介于300μm至400μm之间。因此，有利地，光波导30的纤芯直径DC 31.1或光波导纤维束直径与漫射器主体的直径OD 43.1之比≤1.0，优选地介于1.0至0.8之间。基于所期望的发射特性，还可以设置该比值≤0.8。
对于构造为球形的漫射器主体43的直径或相当长的漫射器主体43的漫射器长度LD 43.3，其满足如下几何条件，其中，LS的有利值是LS近似对应于漫射器主体长度LD43.3：
LD≤LS (3)
LD≤3*DC，优选地，LD≤2*DC (4)
选择上述几何关系可以生成图5所示的图表100，其中，强度101随着观察角102的变化而绘制在漫射器元件30周围等距离处。第一强度曲线103.1示出了在漫射器元件40周围的水平面上的强度测量值。第二强度曲线103.2示出了在漫射器元件40周围与第一水平平面正交的垂直平面上的强度测量结果。显然，强度曲线103.1和103.2都位于紧密的强度公差带104中。因此，通常所获得的值小于±20％，优选地小于±15％，尤其优选地小于±10％。
若没有最佳地选择上述几何关系，例如，如果特定的散射长度LS明显大于漫射器长度LD 43.3或漫射器主体43的直径(在近似球形几何形状的情况下)，则强度曲线103.1、103.2在0°附近的区域(即从光传播的前向方向看)中会显著超额。相反，如果特定的散射长度LS明显小于漫射器长度LD 43.3或漫射器主体43的直径(在近似球形几何形状的情况下)，则可以在强度曲线103.1、103.2大约0°处识别出明显的凹痕。
根据另一示例性实施例，图6示出了集成在气囊导管内的漫射器。如上已示意性地示出了已被拼接到光波导30上的漫射器元件40，该光波导30被构造为石英纤维并且位于在治疗期间可以膨胀的气囊47中。特别是在相对较高的激光强度的情况下，还可以通过额外的供给和排出通道(参见液体供给和排放48.1、48.2)提供冷却液(例如0.9％的盐水或水)，使其能够在光波导周围或在光波导上循环，从而有助于大大减少输入到组织中的热量。
图7a至7c示出了具有不同几何形状的漫射器元件40。图7a示出了漫射器长度LD43.3在成圆工艺之后约为0.5mm的漫射器元件40。图7b示出了漫射器长度LD 43.3在成圆工艺之后约为0.8mm的漫射器元件40。图7c示出了漫射器长度LD 43.3在成圆工艺之后约为1.0mm的漫射器元件40。
如图8的另一图表100所示，相应测得的强度曲线103.1、103.2、103.3为图7a至图7c示出的漫射器元件40的方位扫描，其中，各个强度101则基于观察角102的变化而绘制。图8示意性地示出了测角仪测量的测量原理。激光光源10经由拼接在漫射器元件上的石英纤维(光波导30)照射漫射器元件40，使其呈放射状/球状发射光。在该过程中，检测器108以恒定的距离绕漫射器主体40枢转，该距离在此情况下约为35mm，并且在该过程中，所测得的强度101会随着观察角102的变化而变化。在图8中，强度曲线103.1、103.2、103.3在此情况下被归一化为最高的测量强度101(＝100％)。使用以下设置和以下硬件进行测量：
测角仪的测量范围：-145°至+145°
检测器198和漫射器元件40之间的距离：35mm
GIGAHERTZ OPTIK验光仪P-2000
灵敏度函数：辐射度400nm至1000nm
典型灵敏度：10nA/(W/m2)
检测器孔径(漫射板)：11mm
测量开口余弦视场
激光光源10：4mW@655nm
第一强度曲线103.1示出了图7a所示的通常漫射器长度LD 43.3为0.5mm的漫射器元件40的发射特性。显然，与其散射长度LS的特性相比，该漫射器元件40要短得多。这一点在在0°附近区域中的强度峰值可以明显看出。第二强度曲线103.2示出了图7b中所示的通常漫射器长度LD 43.3为0.8mm的漫射器元件40的发射特性。显然，与其散射长度LS相比，该漫射器元件40的漫射器长度LD 43.3是相匹配的，从而使得强度101近似均匀。第三强度曲线103.3示出了图7c中所示的通常漫射器长度LD 43.3为1.0mm的漫射器元件40的发射特性。显然，与其散射长度LS的特性相比，该漫射器元件40要长得多。这使得0°附近的区域中的强度会显着下降。
图9示出了构造为球的球形漫射器的另一图表100，其中，对漫射器材料进行了不同的热预处理。该图示出了相对强度101随观察角102的变化而变化的强度曲线103.1、103.2、103.3。
第一强度曲线103.1以示例性方式示出了更侧向发射的特性，其对应大于1的均向性。在此情况下，散射行为已经被设置得如此强，以使得耦合到漫射器中的辐射已经在相对早期的阶段散射到侧面，而且仅仅较小比例的光可以向前传播。
相反，第二强度曲线103.2示出了这样一种分布，其中，仅小部分光散射到侧面并且输入耦合光功率的主要部分在正向方向上进行透射，对应于小于1的均向性。
第三强度曲线103.3示出了在每个空间方向上近似均匀发射的实施例，对应于约等于1的均向性。强度曲线103.1至103.3会受到有针对性的、所监测的上述材料的目标温度和时间进程管理的影响。
如上所述，所示实施例涉及CoralPorTM的玻璃材料。在此情况下，激光波长为655nm。
图10示出了在显微镜图像下的漫射器。在此情况下，漫射器元件40大致构造为球或呈球形，并且具有约1mm的漫射器直径43.1。光波导30的纤芯直径约为400μm，相应地，所示实施例中光波导的纤芯直径与漫射器主体43的直径之比约为0.4。
图11示出了在SEM记录下图10所示漫射器元件40的漫射器主体43的球心的截面图。在此情况下，在SEM记录之前，会先用XeF2气体蚀刻抛光后的横截面，以便在抛光后的横截面中识别出玻璃的两个不同相。球心有一个结构长度大约为200nm的穿透结构。如图12所示，该结构从球表面下方的几微米处开始朝着表面逐渐变松，并形成几乎无定形的平坦表面。
为了进一步进行机械保护和/或使发射特性均质化，可以设置透明和/或半透明的、有色或无色的材料(如硅树脂、玻璃或石英玻璃)所制成的另一包层49，该包层至少部分地或分段地或者完全包围漫射器主体和/或护套。特别地，可以利用半透明材料和/或包含散射中心的材料来实现额外的均质化。例如，适宜地是，相应的主体或管由硅酮、聚四氟乙烯或聚醚嵌段酰胺嵌段共聚物制成，其例如以商标
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而知名。例如由PET制成的薄壁收缩管可以具有单层或多层构造，并且至少分段地应用，这已经证明了其作为包层49的价值。
可以在漫射器主体43和由例如玻璃或塑料制成的包层49之间设置另外的层，以引入包层49和漫射器主体43之间，从而可以抑制可能在漫射器主体43上出现的对发射行为造成不利影响的表面不规则体，例如污垢、粗糙等。在此，出于良好适用性的考量，应注意首先需具有与玻璃系统相匹配的折射率、高透明度和足够高的粘度。例如，已经发现甘油或硅酮(油粘合剂)适用于该另外的层。
因此，包括由白玻璃制成的散射元件43.6的一个实施例提供了由散射颗粒形成的散射中心，散射区域中散射粒子的浓度介于10ppm至1000ppm之间，优选地介于20ppm至100ppm之间。
来自散射区域的输出耦合效率，以及来自散射棒或白玻璃管的白玻璃体积的输出耦合效率，除了作为固有参数的散射粒子的散射特性之外，还取决于散射区域中散射粒子的浓度。
在此情况下，以ppm表示的浓度规格是指，相对于散射粒子所嵌入的白玻璃的组成部分的质量比，散射粒子的占比。
如果将白玻璃的非均匀区域作为散射中心，则可以产生另一替代实施例，其中，优选地，该非均匀区域是通过嵌入有它们的玻璃的玻璃组分的相分离和/或分层而形成的。
由非均匀区域形成的散射中心的直径或最大长度优选地为10nm至1000nm，尤其优选地为100nm至800nm。这些散射中心尤其优选是球形的。
嵌入有非均匀区域作为漫射中心的白玻璃可以优选地由含As和Pb的硅酸盐玻璃组成。在此情况下，相较于周围的玻璃基质，散射中心的Pb和/或As含量较高。
或者，嵌入有非均匀区域作为散射中心的玻璃或白玻璃可以由含氟的硅酸盐玻璃组成。那么，相较于周围的玻璃基质，散射中心优选地具有较高的氟含量。
因此，根据所利用的材料以及散射元件43.6和围绕其的基质43.4的材料特性，可以通过梯度热处理，顺着漫射器的最大长度方向施加不同的温度，从而实现散射效应的改变，该改变可以例如是连续地。因此，对于直接设置在输入耦合面上的体积区域，可以例如在最开始就设置较低的散射效应，而对于相对的漫射器主体43的体积区域，则设置较高的散射效应。
可以据此得到具有散射中心的散射元件的漫射器主体，该散射中心每体积单位均具有散射中心密度，而且不同的体积区域中散射中心密度不同。因此，可以至少部分地补偿在与光输入耦合的方向相平行的方向上会有所下降的强度。
从物理意义上讲，目前所公开的以及权利要求中提到的强度或强度分布也对应于光亮度，也可以称为相对光亮度或亮度，只要如当前所述是通过捕获固定立体角的光学系统来执行测量。
附图标记列表：
Figure BDA0003125237170000401
Figure BDA0003125237170000411
Figure BDA0003125237170000421

Claims (36)

1.一种照明系统(1)，特别是用于医学治疗和/或诊断系统的照明系统，所述照明系统包括至少一个激光光源(10)和光波导(30)，所述光波导(30)在其近端处可连接和/或可关联于所述至少一个激光光源(10)，并且在其远端处包括漫射器元件(40)，所述漫射器元件(40)具有基本呈放射状的球形发射特性；其中所述漫射器元件(40)包括至少一个漫射器主体(43)，所述漫射器主体(43)包括无机材料，特别是玻璃、玻璃陶瓷、类玻璃物质或上述物质的复合物质，并且优选地包括至少一个散射元件(43.6)；并且，其中所述至少一个漫射器主体(43)的表面是无孔且光滑的。
2.根据前述权利要求所述的照明系统(1)，其中，所述至少一个漫射器主体(43)包括至少部分地或分段地或完全地将其包围的护套(46)。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)，其中，发射的强度分布偏离平均值不超过±30％、优选不超过±20％。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)，其中，所述至少一个漫射器主体(43)具有大致呈球形、椭圆形、液滴形或圆柱形的几何形状，或者具有由这些基本形状拼接而成的几何形状。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)，其中，所述光波导(30)包括具有纤芯(31)和包层(32)的单个纤维，所述纤芯(31)具有纤芯直径(31.1)，其中所述漫射器主体(43)在输入耦合面区域中的直径DD(43.1)在尺寸上大于或至少等于所述光波导(30)在所述输入耦合面区域中的所述纤芯直径(31.1)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)，其中，所述光波导的所述纤芯直径(31.1)与所述漫射器主体(43)的直径之比为≤1.0至0.3、尤其优选≤1.0至0.5。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)，其中，所述光波导(30)包括具有纤维束直径或纤维棒直径(31.1)的柔性纤维束或刚性纤维棒(31)，其中所述漫射器主体(43)在所述输入耦合面区域中的所述直径DD(43.1)在尺寸上大于或等于所述光波导(30)在所述输入耦合面区域中的所述纤维束直径(31.1)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)，其中，所述光波导的所述纤维束直径或纤维棒直径(31.1)与所述漫射器主体(43)的直径之比为≤1.0至0.3、尤其优选≤1.0至0.5。
9.根据前述权利要求中的至少一项所述的照明系统(1)，其中，所述至少一个漫射器主体(43)和所述光波导(30)通过粘合或拼接彼此牢固地连接。
10.根据前述权利要求中的至少一项所述的照明系统(1)，其中，连接区域(44)位于所述漫射器主体(43)与所述光波导(30)的远端之间，光学元件和/或中间介质(45)设置在所述连接区域(44)中。
11.根据前述权利要求中的至少一项所述的照明系统(1)，其中，所述护套(46)至少包围所述漫射器主体(43)与所述光波导(30)之间的所述连接区域。
12.根据前述权利要求中的至少一项所述的照明系统(1)，其中，所述护套(46)包括对从所述漫射器元件侧向发射的光透明或半透明的层，所述层包括有机清漆、液态硅酮、热塑性聚合物、热熔粘合剂、双组分粘合剂或溶胶-凝胶玻璃、收缩管或额外使用的透明或半透明连接元件。
13.根据前述权利要求所述的照明系统(1)，其中，所述护套(46)包括具有低加工温度的低熔点玻璃，所述低加工温度优选低于500℃、优选低于400℃、尤其优选低于300℃，和/或其中，待使用的所述玻璃的所述加工温度比所述漫射器元件的软化温度低至少50K、优选至少100K。
14.根据前述两项权利要求中的任一项所述的照明系统(1)，其中，所述护套(46)由透明的或光散射的由塑料或玻璃制成的连接帽制成。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)，其中，所述漫射器主体包括呈孔、颗粒、微晶体、多晶体、多孔和/或着色和/或光学活性颜料形式的散射中心，特别是呈具有磷光或荧光和/或有色区域的发光体形式的散射中心，例如呈有色颗粒、有色微晶体或有色颜料形式的散射中心，或者呈玻璃的变色形式或呈折射率波动形式的不均匀性的散射中心或这种散射中心的任何组合，其中所述无机材料的不均匀性包括相分离产物、分层夹杂物和/或微粒夹杂物、晶种和/或微晶体。
16.根据前述权利要求所述的照明系统(1)，其中，所述散射区域中的所述散射中心的浓度为10ppm至1000ppm，并且优选20ppm至100ppm。
17.根据前述权利要求中的至少一项所述的照明系统(1)，其中，所述散射中心均匀分布在所述漫射器主体(43)的整个体积上。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)，其中，所述散射中心在一个方向上的直径或最大范围为10nm至5000nm、尤其优选100nm至1200nm。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)，其中，散射粒子包括SiO2和/或SiN和/或BaO和/或MgO和/或ZnO和/或AI2O3和/或AIN和/或TiO2和/或ZrO2和/或Y2O3和/或仅这些氧化物的金属和/或BN和/或B2O3和/或Ru和/或Os和/或Rh和/或Ir和/或Ag和/或Au和/或Pd和/或Pt和/或类金刚石碳和/或玻璃陶瓷颗粒。
20.根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)，其中，所述至少一个漫射器主体(43)包括硅酸盐玻璃，优选Na-Al-K硅酸盐玻璃，尤其优选Na-Al-K-Ca-Zn硅酸盐玻璃或Na-Al-K-As-Pb硅酸盐玻璃。
21.根据前述权利要求1至18中的任一项所述的照明系统(1)，其中，所述至少一个漫射器主体(43)包括硼硅酸盐玻璃，优选具有以重量％计的以下组成：
Figure FDA0003125237160000031
22.根据前述权利要求1至18中的任一项所述的照明系统(1)，其中，所述至少一个漫射器主体(43)包括玻璃陶瓷，优选锂铝硅酸盐玻璃陶瓷(LAS GC)、堇青石玻璃陶瓷或镁铝硅酸盐玻璃陶瓷，尤其优选透明的锂铝硅酸盐玻璃陶瓷，其已通过施加目标温度/时间而至少部分地转变为具有光散射微晶体的状态。
23.根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)，其中，所述漫射器元件(40)和/或所述漫射器主体(43)和/或所述护套(46)在各自的应用波长处具有低的吸收。
24.根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)，其中，所述漫射器元件(40)和/或所述漫射器主体(43)和/或护套(46)至少部分地或分段地在其体积内和/或其表面上被结构化。
25.根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)，其中，所述漫射器主体(43)和/或所述护套(46)具有散射粒子涂层；和/或所述漫射器主体(43)具有由有色玻璃或有色塑料制成的额外包层。
26.根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)，其中，所述漫射器元件(40)和/或所述漫射器主体(43)和/或所述护套由可膨胀的透明或光散射气囊(47)包封。
27.根据权利要求16所述的照明系统(1)，其中，冷却液体或气体能够在所述气囊(47)中的所述漫射器元件(40)和/或所述漫射器主体(43)周围冲洗，并且用于所述冷却液体的附加供给和排放通道设置在所述光波导(30)旁边。
28.一种用于制造特别是用于根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)的漫射器主体(43)的方法，其包括以下步骤：
-提供由具有预定组成的玻璃原料制成的玻璃熔体，以制造起始玻璃，优选为硅酸盐玻璃，更优选为Na-Al-K硅酸盐玻璃，尤其优选为Na-Al-K-Ca-Zn硅酸盐玻璃或Na-Al-K-As-Pb硅酸盐玻璃；
-添加散射粒子作为散射中心或利用化学和/或热工艺在所述材料中制造散射中心，所述散射中心的直径优选为10nm至2000nm、尤其优选100nm至1200nm；
-将所述熔体均质化，直到获得所需浓度，所需浓度优选为10ppm至1000ppm、尤其优选20ppm至100ppm；
-将所述起始玻璃拉制成玻璃棒，其直径优选为0.1mm至5mm、尤其优选0.2mm至2mm；
-将所获得的所述玻璃棒切割成一定长度；以及
-通过随后的热处理形成区段。
29.一种用于制造特别是用于根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)的漫射器主体(43)的方法，其包括以下步骤：
-提供由具有预定组成的玻璃原料制成的玻璃熔体，以制造初始玻璃，优选为硼硅酸盐玻璃，更优选为碱金属硼硅酸盐玻璃；
-在500℃至800℃，例如600℃至800℃、优选650℃至750℃、尤其优选700℃至725℃的温度范围内，利用受控的温度/时间曲线进行热处理以实现相分离；
-热处理进行的时间段为1至150小时，例如24至48小时或48至80小时；
-利用这种热处理在所述材料中制造散射中心，其中所述组成分离为富含硅酸盐的相和富含硼的相，目的是通过酸浸步骤和/或孔隙清洗碱浸步骤在所述玻璃中制造开放孔隙率，以获得具有次序为200nm至700nm，例如200nm至500nm、优选为300nm至500nm、尤其优选为300nm至450nm的分散相颗粒或孔隙的玻璃，其数量密度约为108mm-3至1012mm-3、优选109mm-3至1011mm-3、尤其优选1010mm-3至1011mm-3。
30.一种用于制造特别是用于根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)的漫射器主体(43)的方法，其包括以下步骤：
-提供由具有预定组成的玻璃原料制成的玻璃熔体，以用于制造起始玻璃，优选为玻璃陶瓷，更优选为锂铝硅酸盐玻璃陶瓷，其中，
-通过回火工艺对所述起始玻璃进行陶瓷化，以便通过晶体形成以及晶体生长有针对性地设定所述漫射器主体体积中的微晶体尺寸及其分布，并且这些微晶体充当散射中心。
31.一种用于制造根据权利要求27至29中的任一项所述的漫射器主体(43)的方法，其中，通过温度/时间导向来获得波长相关的散射效果。
32.根据前述权利要求所述的用于制造漫射器主体(43)的方法，其中，由此获得的所述漫射器主体通过粘合或拼接牢固地连接至所述光波导。
33.根据前述权利要求中的任一项所述的用于制造所述漫射器主体(43)的方法，其中，对所述漫射器主体和/或连接至所述光波导的漫射器主体、至少包括所述漫射器主体与所述光波导之间的连接区域的执行涂覆工艺，从而形成护套(46)。
34.一种用于至少部分地或分段地构造所述漫射器主体(43)的方法，特别是用于调整所述漫射器主体(43)的侧向发射的强度曲线的方法，其中所述漫射器主体(43)和/或连接区域(44)至少部分或分段地被透明或半透明护套(49)包围并且形成漫射器元件(40)；优选地，所述护套(49)由柔性管形成；优选地，所述管包含散射中心；所述散射中心至少局部地改变其体积内和/或表面处的特性和/或组成，和/或形成在其中和/或其上具有几乎任何所需几何形状和布置的材料烧蚀或施加结构；所述方法包括：
-激光处理方法，特别是使用短脉冲或CO2激光器的激光处理，其优选地引入折射率和/或组成的变化或在体积内和/或在表面上产生结构；
-印刷工艺，其用于尤其通过具有相应颜料的可印刷的有机或陶瓷颜色或通过基于玻璃流的颜色来涂覆或产生网格轮廓结构；
-湿式化学蚀刻或干式化学蚀刻方法；
-光刻方法；
-研磨、机械加工工艺；或者这些方法的组合。
35.一种根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)作为用于医疗方法的装置的部件的用途，特别是作为用于肿瘤治疗的光动力疗法(PDT)或光免疫治疗(PIT)、用于治疗静脉曲张的静脉内激光疗法(EVLT)、用于膀胱或前列腺治疗、用于激光诱导间质热疗法(LITT)、用于颈/咽炎症(粘膜炎)的光诱导治疗、或者用于在牙科、眼科和皮肤病学领域中的应用的装置的部件的用途。
36.一种根据前述权利要求中的任一项所述的照明系统(1)作为用于肿瘤治疗的光动力疗法(PDT)的装置的部件的用途，其中，具有漫射器元件(40)的至少一个光波导(30)捕获由其它漫射器元件(40)发射的光，并经由所述光波导(30)将所述光传输到用于光谱分析和/或用于剂量学的检测器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115162896A (zh) * 2022-08-03 2022-10-11 杭州华发实业有限公司 一种带可发光商标logo的中空玻璃门的制备工艺

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11633565B2 (en) 2019-07-12 2023-04-25 Bose Corporation Light diffusers for smart relaxation masks
DE102019123448B4 (de) 2019-09-02 2024-01-25 Schott Ag Beleuchtungssystem mit einem Lichtleiter und einem Abstrahlelement
US11911630B1 (en) * 2022-08-13 2024-02-27 Lumeda Inc. Small profile light therapy probe

Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU3375789A (en) * 1988-04-28 1989-11-02 Lifescan, Inc. Determination of glucose in whole blood
US5074632A (en) * 1990-03-07 1991-12-24 Health Research, Inc. Fiber optic diffusers and methods for manufacture of the same
WO1999023041A1 (en) * 1997-10-30 1999-05-14 Miravant Systems, Inc. Fiber optic diffuser and method of manufacture
JP2000081516A (ja) * 1998-02-18 2000-03-21 Hikariya Lighting:Kk 散光部付光ファイバ及びその製造方法
US6366719B1 (en) * 2000-08-17 2002-04-02 Miravant Systems, Inc. Photodynamic therapy light diffuser
US20030128944A1 (en) * 2002-01-09 2003-07-10 Ceramoptec Industries, Inc. Device and method to scatter optical fiber output
BR0107527A (pt) * 2001-07-13 2003-09-09 Fapesp Fundacao De Amparo A Pe Processo de produção de difusores cilìndricos em fibras ópticas
US20040036975A1 (en) * 2001-12-10 2004-02-26 Michael Slatkine Method and apparatus for improving safety during exposure to a monochromatic light source
JP3111263U (ja) * 2005-03-02 2005-07-14 新子 井上 光学式マウス用パッド
CN1953781A (zh) * 2004-05-03 2007-04-25 伍德韦尔丁公司 光漫射器及其制造方法
WO2008024397A2 (en) * 2006-08-24 2008-02-28 Ceramoptec Industries, Inc Medical light diffusers for high power applications and their manufacture
US20090318912A1 (en) * 2004-05-03 2009-12-24 Woodwelding Ag Light diffuser and process for producing the same
US20100298738A1 (en) * 2009-05-13 2010-11-25 Felts John T Vessel, coating, inspection and processing apparatus
CN103635839A (zh) * 2011-04-28 2014-03-12 L.E.S.S.有限责任公司 用于照明系统的波导装置
US20140268815A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Corning Incorporated Light-diffusing elements
US20140270639A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 Schott Corporation Optical element for mie scattering light from an optical fiber
CN106066511A (zh) * 2015-04-24 2016-11-02 莱尼电缆控股有限公司 纤维光学的设备和用于制造这样的设备的方法
EP3185057A1 (de) * 2015-12-22 2017-06-28 Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG Faseroptische streueinrichtung und herstellungsverfahren dafür
EP3184885A1 (de) * 2015-12-22 2017-06-28 Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG Faseroptische streueinrichtung und herstellungsverfahren dafür
JP2018130530A (ja) * 2017-02-15 2018-08-23 住友電気工業株式会社 医療用レーザプローブ
TWM571489U (zh) * 2018-12-11 光學照明裝置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10014373C2 (de) 2000-03-23 2003-12-11 Schott Glas Kochfeld
DE10129029A1 (de) 2001-06-11 2002-12-19 Trumpf Medizin Systeme Gmbh & Co Kg Flexibler Laserapplikator zur thermischen Behandlung von biologischem Gewebe
CN101970049A (zh) 2008-02-13 2011-02-09 安德里亚斯·罗斯 提供径向光输出模式的光递送装置
EP2243048B1 (de) 2008-02-14 2019-04-24 Schott AG Seitenemittierende stufenindexfaser, methode der herstellung, und verwendung selbiger
US20130017387A1 (en) 2011-07-12 2013-01-17 James Iii William H Chemically durable porous glass with enhanced alkaline resistance
DE102013208838B4 (de) 2013-05-14 2015-03-05 Schott Ag Beleuchtungseinrichtung mit erweitertem Nutzspektrum und deren Verwendung
DE202015009023U1 (de) 2015-06-19 2016-07-18 Laser- Und Medizin- Technologie Gmbh Lateral abstrahlende Lichtwellenleiter
US10295718B2 (en) 2015-12-18 2019-05-21 Novaris Ag Diverging light from fiber optics illumination delivery systems

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM571489U (zh) * 2018-12-11 光學照明裝置
AU3375789A (en) * 1988-04-28 1989-11-02 Lifescan, Inc. Determination of glucose in whole blood
US5074632A (en) * 1990-03-07 1991-12-24 Health Research, Inc. Fiber optic diffusers and methods for manufacture of the same
WO1999023041A1 (en) * 1997-10-30 1999-05-14 Miravant Systems, Inc. Fiber optic diffuser and method of manufacture
JP2000081516A (ja) * 1998-02-18 2000-03-21 Hikariya Lighting:Kk 散光部付光ファイバ及びその製造方法
US6366719B1 (en) * 2000-08-17 2002-04-02 Miravant Systems, Inc. Photodynamic therapy light diffuser
BR0107527A (pt) * 2001-07-13 2003-09-09 Fapesp Fundacao De Amparo A Pe Processo de produção de difusores cilìndricos em fibras ópticas
US20040036975A1 (en) * 2001-12-10 2004-02-26 Michael Slatkine Method and apparatus for improving safety during exposure to a monochromatic light source
US20030128944A1 (en) * 2002-01-09 2003-07-10 Ceramoptec Industries, Inc. Device and method to scatter optical fiber output
CN1953781A (zh) * 2004-05-03 2007-04-25 伍德韦尔丁公司 光漫射器及其制造方法
US20090318912A1 (en) * 2004-05-03 2009-12-24 Woodwelding Ag Light diffuser and process for producing the same
JP3111263U (ja) * 2005-03-02 2005-07-14 新子 井上 光学式マウス用パッド
WO2008024397A2 (en) * 2006-08-24 2008-02-28 Ceramoptec Industries, Inc Medical light diffusers for high power applications and their manufacture
US20100298738A1 (en) * 2009-05-13 2010-11-25 Felts John T Vessel, coating, inspection and processing apparatus
CN103635839A (zh) * 2011-04-28 2014-03-12 L.E.S.S.有限责任公司 用于照明系统的波导装置
US20140270639A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 Schott Corporation Optical element for mie scattering light from an optical fiber
US20140268815A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Corning Incorporated Light-diffusing elements
CN106066511A (zh) * 2015-04-24 2016-11-02 莱尼电缆控股有限公司 纤维光学的设备和用于制造这样的设备的方法
EP3185057A1 (de) * 2015-12-22 2017-06-28 Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG Faseroptische streueinrichtung und herstellungsverfahren dafür
EP3184885A1 (de) * 2015-12-22 2017-06-28 Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG Faseroptische streueinrichtung und herstellungsverfahren dafür
JP2018130530A (ja) * 2017-02-15 2018-08-23 住友電気工業株式会社 医療用レーザプローブ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115162896A (zh) * 2022-08-03 2022-10-11 杭州华发实业有限公司 一种带可发光商标logo的中空玻璃门的制备工艺
CN115162896B (zh) * 2022-08-03 2024-03-22 杭州华发实业有限公司 一种带可发光商标logo的中空玻璃门的制备工艺

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