JP2001502438A - 光ファイバの光散乱体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この光ファイバ部材は、光源に結合するための基端と、散乱領域と、を有するポリマー製の光ファイバを含んでいる。ポリマー製の光ファイバは、コアと同コアの周囲のクラッドとを含んでいる。散乱領域は、研磨、例えば、光ファイバを粒子ジェットに対して回転させ且つ並進させながら光ファイバに粒子ジェットを指し向けることによって形成されるのが好ましい。粒子ジェットは、光ファイバのコアを粗くする微細なガラスのビーズを含むことができる。散乱部位の密度は、所望の光出力パターンを作り出すために、散乱領域の長さに沿って変化させても良い。この光ファイバ部材は、カテーテル装置又は内視鏡装置の構成要素として光ファイバを含む医療用途において有用である。

Description

【発明の詳細な説明】 光ファイバの光散乱体及びその製造方法 発明の分野 本発明は、医療用途のための放射線伝送のための光ファイバ部材に関し、より 特定すると、プラスチック製の光ファイバと一体に形成された光ファイバの散乱 体及び同光ファイバ散乱体を製造する方法に関する。 発明の背景 光の医療用途は広く研究されて来た。光が血管又はその他の体内通路の如き患 者の体内の部位に給送される場合には、光ファイバは、典型的には、光を伝送す るために使用される。光ファイバは、直径が小さく、比較的可撓性で適度に高い エネルギを給送することが出来る。光の用途の例は、Ｓｐｅａｒｓに付与された １９８９年１月２４日発行の米国特許第４，７９９，４７９号に記載されている ように、動脈の内皮が狭くなった領域にレーザのエネルギ及び圧力を同時にかけ ることを含むレーザバルーン血管形成術である。光ファイバ部材は、通常は、光 の出力パターンを制御するための部材を末端に有している。光を散乱させるか集 光させるためのレンズ、光エネルギを熱エネルギに変えるための加熱部材及び光 をほぼ円筒形パターンで外方へと向けるための散乱チップ（先端部材）を含む種 々の光ファイバの先端部材が記載されてきた。光ファイバ部材は、限定的ではな いが、組織の蒸発、組織の凝固、薬の光による活性化及び光重合を含む種々の用 途に使用することができる。 散乱チップは、典型的には、体内の通路の指定された長さに亘ってほぼ均一な 光出力パターンが必要とされる場合に使用される。光を光ファイバの散乱チップ から外方に向けるためのいくつかの従来技術が開示されてきた。腫瘍の光照射治 療のために散乱媒体によって包囲されたテーパが付けられた光ファイバが、１９ ８５年９月１１日に公開された英国特許出願第２，１５４，７６１号に開示され ている。Ｓｉｎｏｆｓｋｙらに付与された１９８９年１１月７日発行の米国特許 第４，８７８，４９２号においても、テーパが付けられた光ファイバの散乱チッ プが開示されている。光ファイバの先端に光の円筒形パターンを形成するために 散乱媒体によって包囲された光ファイバが、ＭｃＣａｕｇｈａｎ，Ｊｒ．に付与 された１９８７年４月２８日発行の米国特許第４，６６０，９２５号に開示され ている。光の広角度照射を引き起こすために、光ファイバの先端の表面を粗くす るための技術が、１９８４年２月のＯｐｔｉｃｓ ａｎｄ Ｌａｓｅｒ Ｔｅｃ ｈｎｏｌｏｇｙ（光学及びレーザ技術）の第４０〜４４頁の”Ｌｉｇｈｔ Ｓｃ ａｔｔｅｒｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｒｏｕｇｈ−Ｅｎｄｅｄ Ｏ ｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ（端部が粗く仕上げられた光ファイバの光散乱特性） ”においてＨ．Ｆｕｊｉｉによって開示されている。 医療用途のための光ファイバ部材は、典型的には、ガラス又はシリカの光ファ イバを利用してきた。１９９１年２月２６日発行の米国特許第４，９９５，６９ １号及び１９９３年３月２日発行の米国特許第５，１９０，５３８号は、医療用 途にはポリマー製の光ファイバが適していることを示唆している。 上記の特許第４，７９９，４７９号は、カテーテル内に伸長し且つ先端が膨張 可能なバルーン内に配置された光−散乱チップで終わっているガラス製の光ファ イバを開示している。Ｓｐｅａｒｓは、光散乱チップは、ファイバの先端からク ラッドを除去し且つファイバのコアの表面を粗くすることによって提供され得る ことを教示している。粗面にされた末端を備えた光ファイバはまた、Ｍｕｌｌｅ ｒらに付与された１９９５年３月２８日発行の米国特許第５，４０１，２７０号 及び１９９１年５月１６日に発行されたＰＣＴ公開第ＷＯ９１／０６２５１号に も開示されている。クラッドが光ファイバを介して伝送される光線の一部分を伝 えるために選択された厚みを有する光ファイバ散乱チップが、Ｂａｋｅｒらに付 与された１９９１年８月２７日発行の米国特許第５，０４２，９８０号に開示さ れている。コアの物理的な変更なしにコアを露出するためにクラッド内に開口が 形成されている光ファイバ部材が、Ｂｌａｃｋらに付与された１９９３年９月２ ８日発行の米国特許第５，２４８，３１１号に開示されている。 全ての公知の従来技術による光ファイバ散乱チップは、一つ以上の不利な点を 有している。ガラス製の光ファイバが粗いコア表面を有している散乱チップは、 粗くされた領域においてファイバが弱くなっているので壊れる傾向がある。ガラ スは、切り欠きに対する感度が高く、クラックが進むためのエネルギが低いので 、表面欠陥のある部位で壊れる傾向があることが知られている。これに対して、 プラスチックは、ポリスチレン又はポリメチルメタクリレートの如き比較的脆い プラスチックでさえも、クラックが進むためのエネルギが遥かに高く、ガラスよ りもはるかに丈夫である。患者の体内で散乱チップが壊れると、極めて重大な不 都合な結果が生じるかもしれない。散乱媒体が透明な管内に包囲されているもの のような他の散乱チップは、光ファイバよりも直径が大きく、極めて小さな直径 を必要とするある種の用途においては使用することができないかもしれない。多 くの従来技術による散乱チップは、複雑で高価な製造技術を含んでいる。従来技 術による散乱チップは、不均一な放射パターン及び／又はユニットからユニット へと繰り返すことができない不均一な放射パターンを有している。 発明の概要 本発明に従って、光ファイバが提供される。この光ファイバ部材は、光源に結 合するための基端と、散乱領域と、を有するポリマー製の光ファイバからなる。 ポリマー製の光ファイバは、コアとコアの周囲のクラッドとを含んでいる。散乱 領域は、コアを露出させるためにクラッドが部分的に除去されており且つ露出さ れたコアと残りのクラッドとが当該ポリマー製の光ファイバ内を伝送される放射 線を外方へと散乱させるための粗い表面を有している長いポリマー製の光ファイ バを含んでいる。散乱領域は、光ファイバ部材の残りの部分と一体であるのが好 ましい。”一体”という用語は、いかなる継ぎ目も接合もなしに一部品材料によ って作られているという意味で使用されている。このような部材は、上記したよ うに、生命を脅かすか又は致命的である使用中における破壊に耐える。 好ましい実施形態においては、ポリマー製の光ファイバのコアは、ポリメチル メタクリレート（ＰＭＭＡ）からなり、クラッドは、フッ素を添加したＰＭＭＡ からなる。散乱領域は、典型的には、光ファイバの末端に配置されるが、基端と 末端との中間に配置しても良い。 コア及びクラッドの粗い表面は、複数の散乱部位を含んでも良い。散乱部位の 密度は、散乱領域の長さに沿って可変であっても良く、散乱領域の長さに沿って ほぼ均一の放射パターンを提供するように選択しても良い。散乱部位の長さは意 図的に変えることができる。従来技術の散乱装置と異なり、ファイバの直径に対 する散乱装置の長さの比の遥かに高い上限が存在する。 本発明のもう一つの特徴に従って、光ファイバ部材を製造するための方法が提 供される。この方法は、コアと同コアの周囲のクラッドとを含む細長い光ファイ バを提供するステップと、ファイバの選択された領域を処理してクラッドを部分 的に除去し且つコアを露出させ且つ露出されたコアの表面及び残りのクラッドの 表面を粗くし、それによって、光がコアから逃げ出すことができ且つファイバの 軸から外方に散乱される複数の散乱部位を有する散乱領域を形成するステップと 、を含んでいる。散乱部位の密度は、所望の放射パターンを提供するように製造 中に制御される。 好ましい実施形態においては、ファイバは、光ファイバに粒子ジェットを向け 、光ファイバをその長手軸線を中心として粒子ジェットに対して回転させ、光フ ァイバを前記長手軸線に沿って粒子ジェットに対して並進させることによって処 理される。粒子ジェット内の粒子は、約２〜１０マイクロメータの範囲の直径を 有するガラスビーズを含むのが好ましい。 この方法は、更に、光を光ファイバ内に向けるステップと、散乱領域が製造さ れつつあるときに散乱領域からの光出力を監視するステップと、を含んでも良い 。散乱領域からの光出力は、粒子ジェットを制御し、光ファイバの回転を制御し 及び／又は光ファイバの並進を制御することによって、製造工程を制御するため に使用しても良い。 本発明の更に別の特徴に従って、カテーテルが提供される。このカテーテルは 、末端と基端とを有する可撓性チューブと、同可撓性チューブ内で光を伝送する ために同可撓性チューブ内に配置された光ファイバ部材と、を有している。この 光ファイバ部材は、光源と結合するための基端と同ファイバの末端に配置された 散乱領域とを含むポリマー製の光ファイバからなる。このポリマー製の光ファイ バは、コアとコアの周囲のクラッドとを含む。散乱領域は、コアを露出させるた めにクラッドが部分的に除去され且つ露出されたコアと残りのクラッドとが当該 ポリマー製の光ファイバ内を伝送される光を外部へと散乱させるための粗い表面 を有しているある長さのポリマー製の光ファイバからなる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の光ファイバ部材の実施形態の断面図であり、 図２は、本発明の散乱チップを製造するための装置の例のブロック図であり、 図３は、本発明による散乱チップを製造するための方法の一つの実施形態を示 すフローチャートであり、 図４は、本発明の一つの実施形態によるカテーテルの末端の断面図であり、 図５は、本発明による散乱チップのための軸線方向位置の関数としての放射強 度のグラフである。 詳細な説明 本発明の一つの実施形態による光ファイバ部材１０が図１に示されている。光 ファイバ部材１０は、理解を容易にするために実寸ではなく拡大されて示されて いる。光ファイバ部材１０は、コア１４、クラッド１６及び光学的外側保護被覆 １８を含んでいる。この部材は、更に、少なくとも一つの散乱領域を含んでいる 。散乱領域は、光ファイバ部材の末端２２に隣接した領域に配置された散乱チッ プ２０として形成することができる。光ファイバにおいて一般的であるように、 クラッド１６は、コア１４及び被覆１８（設けられている場合には）の屈折率よ りも小さい屈折率を有し且つコア１４及びクラッド１６の両方の屈折率よりも大 きい屈折率を有している。（このような被覆もまた透明であっても良い。）光源 ２４からのエネルギの如き光は、光ファイバ１２の基端２６に結合される。コア １４とクラッド１６との間の境界に臨界角よりも小さい角度で入射した光は、反 射されてコア１４内に戻され且つファイバの中を通って散乱チップ２０へと導か れる。散乱チップ２０は、以下に記すように、円筒形又はその他の望ましい放射 パターンで（光ファイバの長手軸線に対して横切る方向に）外方へと光を向ける 。当該技術において知られているように、光源２４からの光を光ファイバ１２の 基端へと集光させるためにレンズシステム（図示せず）を利用しても良い。 光ファイバ１２は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）の如きポリマー材 料であるのが好ましい。より特定すると、コア１４は、ＰＭＭＡであっても良く 、クラッド１６はフッ素を添加したＰＭＭＡであっても良い。他の適当なポリマ ー製の光ファイバ材料としては、ポリカーボネート及びフルオロポリマーがある 。好ましい実施形態においては、光ファイバのコア及びクラッドは、２６０マイ クロメータの外径を有している。しかしながら、これより大きいか又は小さい直 径の光ファイバ部材も本発明の範囲内に含まれる。ポリマー又はプラスチックの 光ファイバは、直径が小さい散乱チップを破壊のおそれなく設けることができる という、ガラス製光ファイバ及びシリカ製の光ファイバよりも優れた利点を有す る。散乱チップ２０の直径は、光ファイバ１２の直径を超えず、通常は光ファイ バ１２よりも直径が小さい。 散乱チップ２０は、存在する場合には、光ファイバ１２の任意的な被覆１８を 超えて延びているすり剥がされた部分３０を含んでいる。すり剥がされた部分３ ０は、光ファイバ１２の残りの部分のコア１４及びクラッド１６と一体であり、 光ファイバ部材１０の基端２６から末端２２までの連続した一体部品のコアを形 成している。クラッド１６の一部分は、散乱チップ２０の領域において、研磨方 法によって光ファイバ１２から除去されている。特に、クラッドは、コアの１以 上の領域を露出させるために部分的に除去され、残りのクラッド及び露出された コアは、粗くされ又はすり剥がされて、散乱部位を形成する。本発明による散乱 チップを走査電子顕微鏡によって評価することによって、クラッドは散乱チップ のいくつかの領域で除去されており、一方、他の領域ではクラッドが残っている ことを確認した。残りのクラッド及び露出されたコアは粗面にされている。すり 剥がされた部分３０は、所望の放射パターンの長さに対応する長さＬを有してい る。 すり剥がされた部分３０は、光を散乱チップ２０から外方へと向かせる粗面３ ２を有している。粗面３２は、数マイクロメータの程度の直径を有する多数の散 乱部位又は表面の凹凸を含んでいる。クラッド１６の破片は、通常は、粗くされ た面３２上に存在し、散乱チップ２０の光出力パターンの形成に関係するであろ う。すり剥がされた部分３０を通過し且つ表面の凹凸に入射する光の部分は、反 射されてコア材料内へと戻されるよりはむしろ散乱チップ２０から外方へと向け られる。光の別の部分は、すり剥がされた部分３０内で反射され且つ伝送方向に おける更に下流の表面の凹凸によって外方へと向けられるかもしれない。このよ うにして、光は、散乱チップ２０の長さＬに亘って徐々に外方へと向けられる。 この結果、散乱チップの長さＬに亘る光出力パターンが得られる。光出力パター ンは、典型的には、ほぼ円筒形状を有しており且つ長さＬに沿ってほぼ均一であ るのが好ましい。しかしながら、他の光出力パターンを本発明の範囲内で使用し ても良い。好ましくは、光の大部分は、粗くされた面３２を通って外方に向けら れ、その結果、エネルギがほとんど又は全く光ファイバ１２の末端２２を通過し ない。しかしながら、本発明は、エネルギの一部分が末端２２を通過する実施形 態をも含むことを意図している。 散乱チップ２０は、典型的には、すり剥がされた部分３０の３６０度全体に亘 って光を放射する。しかしながら、いくつかの場合には、３６０度未満の光出力 パターンが必要とされるかもしれない。例えば、散乱チップ２０の一部分を不透 明な材料でコーティングするか又は散乱チップ２０の一部分をすり剥がされない まま残すことによって、３６０度未満の光出力パターンを得ることができる。 上記したように、必要とされるパラメータＬとｄとの特定の比は存在しない。 しかしながら、従来技術による散乱体は、概して、この比を、曲げによる応力か らの付加的な保護を要求する前に、例えば、１００マイクロメータのファイバに 対する２ミリの長さの如き２０以下の値に制限されると信じられている。本発明 のファイバ散乱体は、機械的な問題に遭遇することなく且つ脆くなることなく、 ５０，１００，２００，３００又はそれ以上のＬ／ｄ比を有することができる。 上記したように、すり剥がされた部分３０内を通過する光は、粗面３２によっ て徐々に外方に向けられ、それによって、部分３０に沿った距離の関数として部 分３０内に残る光を徐々に減じる。従って、粗面３２が部分３０の長さに沿って 均一な密度の散乱部位を有するとき、光出力のパターンの強さは、末端２２から の距離が短くなるにつれて小さくなる。この作用を打ち消し且つ長さＬに沿って 均一な強度を作り出すために、表面の凹凸密度を散乱チップ２０の長さに沿って 変化させることができる。ほぼ均一な密度を作り出すために、表面の凹凸密度は 、末端２２からの距離が小さくなるにつれて増加される。より一般的には、表面 の凹凸密度は、散乱チップ２０の長さに沿った距離の関数として変化させて所望 の放射パターンを作り出すことができる。 図１に示された散乱チップ２０は、光ファイバ部材１０の末端に配置されてい る。別の実施形熊においては、本発明の光ファイバ部材は、光ファイバ部材の基 端と末端との中間に１以上の散乱領域を含んでも良い。このタイプの光ファイバ 部材は、末端に散乱領域を有しても良いし有しなくても良い。各々の散乱領域は 、如何なる所望の長さを有しても良い。各々の場合にも、散乱領域は、被覆を有 しない光ファイバの部分を含んでおり、この領域内で、クラッドはコアを露出さ せるために部分的に除去されており且つ露出されたコア及び残りのクラッドは光 を所望の光出力パターンで外方へ向けるために粗面を有している。 本発明の光ファイバ部材は、光ファイバ材料の伝送帯域内に含まれるあらゆる 波長の光を伝送するために使用することができる。光は、可視波長域、赤外波長 域又は紫外波長域であっても良い。 本発明による光ファイバを製造するための適当な装置の例が図２に示されてい る。この装置は、光ファイバ１２の末端に散乱チップ２０を形成するために使用 される。被覆１８（存在する場合には）は、化学的又は機械的剥離によって散乱 チップ２０の領域で光ファイバ１２から除去される。光ファイバ１２は、散乱チ ップ２０の領域が処理されるために露出された状態でファイバホルダー６０内に 配置される。ファイバホルダー６０はファイバスピン機構６２に取り付けられる 。スピン機構６２は、散乱部位が形成されるべき光ファイバの部分を長手軸線を 中心に時計方向及び反時計方向に交互に回転させる。ファイバは、典型的には、 各方向に１回又は２〜３回回転せしめられる。光ファイバ１２は、ファイバが回 転されている間にファイバに余分な応力がかかるのを防止するために十分なたる みをもってファイバホルダ内に取り付けられる。 粒子ジェット発生器６６は、散乱チップ２０の領域で光ファイバ１２に粒子ジ ェット７０を指し向ける。粒子ジェット７０は、クラッド１６を部分的に除去し 且つコア１４の露出された部分及び残りのクラッド１６を粗くするために選択さ れた細かい粒子の流れである。粒子ジェット発生器６６は、粒子発生源６８から の粒子の供給を受け取る。粒子は、例えば、約２〜１０マイクロメータの範囲の 直径を有するガラスビーズとすることができる。ガラスビーズは、散乱部位とし て機能する表面の凹凸をコア１４及びクラッド１６上に形成する。上記の直径範 囲のガラスビーズは、典型的には、約５マイクロメータ程度の直径を有する表面 の凹凸を形成し、これは、ＰＭＭＡコアからの可視光の効果的な散乱を形成する ことが分かった。 アルミナ又はシリコンカーバイド又は当該技術において知られているその他の 粒子による研磨を使用することができる。一般に、粒子の組成及び大きさは、フ ァイバの大きさ及び光ファイバのコア及びクラッドの材料に基づいて選択される 。典型的に及び可視光と共に使用するためには、粒子の大きさは、約１〜５０マ イクロメータ、好ましくは２〜２０マイクロメータ、より好ましくは３〜１０マ イクロメータ、最も好ましくは約５マイクロメータ程度の大きさの散乱部位を付 与するように選択される。赤外線のようなより長い波長の光に対してはより大き いサイズが更に許容可能であろう。更に、散乱部位の典型的な大きさは、均一性 を提供するためには、ファイバの直径よりも実質的に小さくなければならない。 粒子ジェット発生器６６は、例えば、Ｈｕｎｔｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎ ｃ．によるマイクロジェット、モデル２００の如き小型のサンドブラスト装置と することができる。この装置は、２０〜４０ｐｓｉ、好ましくは、約３５ｐｓｉ の空気圧で作動せしめられる。ノズルの直径は、０．５０８ミリメートル〜０． ２５４ミリメートル（０．０２０インチ又は０．０１０インチ）とすることがで きる。ノズルからファイバまでの距離は、１２．７ミリメートル〜５０．８ミリ メートル（０．５〜２．０インチ）とすることができる。 粒子ジェット発生器６６は、粒子ジェット７０を散乱チップ２０の長さに沿っ た矢印で示された方向に並進する直線並進台７４上に取り付けることができる。 並進台７４は、例えば、Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐ．のモデ ル４３０とすることがてきる。粒子ジェット７０は、散乱チップ２０の全長に沿 って並進されて、クラッドを部分的に除去し、コアを露出させ、残りのクラッド 及び露出されたコアの表面を粗く仕上げる。代替え的な実施形態においては、粒 子ジェット発生器６６は固定しておき、散乱チップ２０を粒子ジェット７０に対 して並進させることができる。作動状態では、ファイバスピン機構６２が散乱チ ップ２０を回転させ、直線並進台７４は、粒子ジェット７０が散乱チップ２０に 向けられたときに粒子ジェット発生器７６を並進させ、それによって、散乱チッ プ２０の領域のクラッド表面及び露出されたコアの表面を粗く仕上げる。 現在のところ、小型サンドブラストが好ましいけれども、本発明の一体化され た散乱チップを得るために、クラッドを部分的に除去し且つ残りのクラッド及び 露出されたコアを粗く仕上がるための他の手段を使用しても良い。例えば、被覆 が存在する場合には、同被覆を除去されたファイバを、光学的ラッピング紙の層 と層との間に配置し、実習用作業台のような面上で回転させることによって、こ れらのラッピング紙の層の間で前後に回転させることが出来る。特に、より大き なファイバに対しては、Ｅｒａｓｅｒの電動化されたワイヤストリッパの如きサ ンドペーパーを利用する装置を使用することも可能である。粗面にされて磨かれ ていない表面を作るためには、ファイバのコア及びクラッドを形成している特定 のプラスチックに従って選択されるならば、化学的腐食液を使用しても良い。別 の方法として、研磨剤のスラリー浴内でファイバを超音波によって激しく動かす ことが有効かもしれない。これらの方法のいずれにおいても、浴から散乱領域を 徐々に引き抜くことによって勾配が形成され得る。センターレス研磨を使用する こともできる。 上に示したように、散乱チップ２０によって作られる光出力パターンは、光フ ァイバのコア上の表面の凹凸の分布の関数である。単位面積当たりにより多数の 表面凹凸があると、与えられた光入力に対する光出力が増加する。散乱チップ２ ０の全長に亘る表面の凹凸の変化によって、光出力パターンが決まる。典型的な 用途においては、実質的に均一な円筒形の光パターンが望ましい。しかしながら 、特定の用途のためには、他の光パターンが必要とされるかもしれない。図２に おいて、製造中に散乱チップ２０からの光出力を検知し且つリアルタイムで製造 パラメータを制御するために、任意的な検知装置を使用しても良い。光源２４か らの光は、光ファイバ１２の基端に結合され、ＣＣＤ検知器の如き光センサ８０ が散乱チップ２０に隣接して配置されている。光センサ８０は、製造プロセス中 における散乱チップ２０の光出力を監視し且つ光出力を表す信号をコンピュータ 化されたコントローラ８２に供給する。コンピュータ化されたコントローラ８２ は、光センサ信号を所望の光出力を表す値又は値の範囲と比較し、製造プロセス を制御するようにプログラムされている。例えば、直線並進台７４の速度は、光 センサ信号が特定の範囲外であるときに必要に応じて増加するか又は減じること ができる。他の製造パラメータは、個々に又は組み合わせて制御しても良い。例 えば、粒子ジェット７０内の単位時間当たりの粒子の数及び／又は粒子ジェット の速度を制御しても良い。更に、所望の光出力パターンを作るために、散乱チッ プ２０の回転速度を制御しても良い。 光センサ８０は、リアルタイム感知及び光出力パターンの制御を提供する。本 発明の他の実施形態においては、所望の光出力パターンを形成するのに必要なプ ロセスパラメータは実験的に決められ、所定のパラメータはコントローラ８２内 にプログラムされる。散乱チップ２０の製造中に、プロセスは所定のパラメータ に従って制御されるが、このパラメータは、時間の関数としての並進速度、粒子 ジェットパラメータ、ファイバ回転パラメータ及びこれらのパラメータの組み合 わせを含んでも良い。 上記したように、ほぼ均一な円筒形の光出力パターンが望ましいことが多い。 散乱チップ２０の長さに沿った散乱部位の密度が距離に応じて対数的に変化する ときに、ほぼ均一な光出力パターンが形成されることが分かった。 図２の装置によって実行されたプロセスが図３に示されている。ステップ１０ ０において、光ファイバ１２の被覆１８が存在する場合には同被覆が除去され、 ステップ１０２においてファイバがホルダー６０に取り付けられる。ステップ１ ０４において、クラッド１６を部分的に除去するため並びに残りのクラッド及び 露出されたコア１４を粗面にするために、粒子ジェット７０が散乱チップ２０に 向けられる。ステップ１０４と同時に、ステップ１０６でファイバが時計方向及 び反時計方向に交互に回転され、ステップ１０８において粒子ジェット７０に対 して並進せしめられる。光センサ８０が利用される場合には、ステップ１１０に おいて散乱チップの光出力が検知される。ステップ１１２において光出力が特定 の範囲内にあるときに、散乱領域の端部に到達するまで研磨プロセスが続けられ る。検知された光出力が特定の範囲外であるときには、ステップ１１４において １以上の製造パラメータが調整される。このプロセスは、散乱チップの長さに沿 って１以上のパス（ｐａｓｓ）使用しても良い。光検知及びプロセスパラメータ のフィードバック制御が利用される場合には、パラメータの調整を許容するため に１以上のパスを使用しても良い。ステップ１１６において、プロセスは、散乱 領域の端部に到達したか否かを判断する。散乱領域の端部に到達すると、プロセ スは完了する。そうでない場合には、プロセスは、散乱領域の端部に到達するま で続けられる。製造プロセス中に光出力が検知され、製造パラメータが必要に応 じて調整されて所望の光出力パターンが得られる。ステップ１１２において、光 センサ信号が比較される特定の範囲を変えることによって、光出力パターンを変 えることができる。 本発明を使用する特定の用途に対して制御され、特別注文され、調整すること ができる臨界的光学特性のうちの一つは、ファイバの散乱部分に沿った距離又は 軸線方向の分布の関数としての放射強度である。好ましい技術を利用して製造さ れた典型的な光ファイバ散乱体のための軸線方向の位置の関数としての結果的に 得られた放射強度が図５に示されている。図示された放射強度又は軸線方向の分 布は、直径が２００μｍのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）光ファイバを 使用して達成された。放射長さは４．０ｃｍであった。軸線方向の分布は、クロ ーズアップレンズ（コンピュータモデルズーム（１８−１０８／２．５））を使 用した８ｍｍ×８ｍｍのＣＣＤカメラ（Ｃｏｈｕモデル４８１２）上に光ファイ バの放射部分を結像させることによって測定した。ＣＣＤカメラの出力は、ビー ムアナライザ（ＳｐｉｒｉｃｏｎモデルＬＢＡ−１００Ａ）に入力した。像の強 度分布を、像分析ソフトウエア（ＳｐｉｒｉｃｏｎＬＢＡ−１００Ａ）を使用し て分析した。 本発明による光ファイバ部材を使用したカテーテルの末端の簡素化した断面図 が図４に示されている。外側カテーテル１２６は、基端閉塞バルーン１３０を担 持しており、一方、内側カテーテルシャフト１３４は、末端閉塞バルーン１３８ 及び血管形成タイプのバルーン１４２を担持している。内側シャフト及び血管形 成タイプのバルーンは、ポリプロピレン又はポリエチレンテレフタレートの如き 透明又は半透明材料によって作られている。シャフト１３４の中心は中空であり 、最初はガイドワイヤを含んでいる。ガイドワイヤに沿って適当な位置へカテー テルを案内した後に、ガイドワイヤは除去され、本発明の光ファイバが中空シャ フト内に挿入される。散乱チップ２０を含む光ファイバ部材１０の末端が図示さ れている。必ずしも図示されたバルーンの全てを有する必要がないこのようなカ テーテルは、米国特許第５，４１０，０１６号に記載されているようにコーティ ングをポリマー化するための部位に光を向けるために、又は米国特許第５，２１ ３，５８０号に記載されているように舗装材料を軟化させるために使用すること ができる。他の用途としては、光線治療において使用される薬剤によって処置さ れる領域を照射すること、高強度又はレーザ光を使用してある領域から組織又は その他の物質を除去すること、又は、内視鏡による場合によく見えるようにある 領域を単に均一に照射すること、が含まれる。 更に、光ファイバ上に一体の散乱放射領域を作ることは、他の技術と組み合わ せることができる。例えば、血液の酸素濃度、ｐＨ又はその他のパラメータを検 知するのに使用することができる染料のような蛍光染料によって、このような光 ファイバの放射領域を染めることができる。次いで、光の励起波長が、蛍光プロ ーブが配置された位置と同じ位置でファイバの特定の領域において効率よく射出 され、バックグラウンドを減少させる一方で装置の基端において蛍光放射を検知 器へと伝送して戻すためのファイバの有効口径を増す。 本発明の散乱体の好ましい使用方法は、血管、特に心臓の血管を処置するため のカテーテル装置の一部として使用する方法である。しかしながら、このような 使用に適したカテーテルにおいて本発明の散乱体を使用することに関して説明及 び図面が表されているけれども、本発明の光ファイバは、人体の一部分に光を放 射状に又は対称的に供給することを必要とする如何なる医療用途においても潜在 的に使用することができ、特に、使用中における散乱体の破壊が危険である状況 において使用することができる。従って、このファイバは、特に、例えば、トロ カールのカニューレの如きカニューレのような最少の侵入手段によって到達され るときに、体の如何なる中空体腔内の検査又は治療において内視鏡又はその他の 外科装置において使用することができる。このような使用の例としては、Ｓ字結 腸鏡、結腸鏡又はこれらと同様の装置によって腸の内部の検査又は治療がある。 以上、現在のところ、本発明の好ましい実施形態と考えられるものを図示し且 つ説明したが、特許請求の範囲によって規定された本発明の範囲から逸脱するこ となく種々の変更及び変形を施すことができることは、当業者にとって明らかと なるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．光ファイバ部材であって、 光源に結合するための基端と、散乱領域と、を含むポリマー製の光ファイバか らなり、同ポリマー製の光ファイバは、コアと同コアの周囲のクラッドとを含み 、前記散乱領域は、前記クラッドが部分的に除去されて前記コアが露出され且つ 露出されたコアと残りのクラッドとが前記ポリマー製光ファイバ内を伝送される 光を外方に散乱させるための粗くなされた面を有する、光ファイバ部材。 ２．請求項１に記載の光ファイバ部材であって、 同光ファイバ部材が継ぎ目がない一体品である、光ファイバ部材。 ３．請求項１に記載の光ファイバ部材であって、 前記散乱領域が前記ポリマー製光ファイバの末端に配置されている、光ファイ バ部材。 ４．請求項１に記載の光ファイバ部材であって、 前記散乱領域が前記ポリマー製光ファイバの基端と末端との中間に配置されて いる、光ファイバ部材。 ５．請求項１に記載の光ファイバ部材であって、 前記コアがポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなり、前記クラッドが フッ素を添加したＰＭＭＡからなる、光ファイバ部材。 ６．請求項１に記載の光ファイバ部材であって、 前記粗くされた面が、複数の散乱部位を含み、同散乱部位の密度が前記散乱領 域の長さに沿って可変である、光ファイバ部材。 ７．請求項６に記載の光ファイバ部材であって、 前記散乱部位の密度が、前記ポリマー製の光ファイバの基端からの距離に従っ て増加するようになされた、光ファイバ部材。 ８．請求項６に記載の光ファイバであって、 前記散乱領域の長さに沿った前記散乱部位の密度が、前記散乱領域の長さに沿 ってほぼ均一な光の密度を提供するように選択されている、光ファイバ部材。 ９．請求項１に記載の光ファイバ部材であって、 前記散乱領域の直径が、前記ポリマー製のファイバの直径を超えないようにな されている、光ファイバ部材。 １０．請求項６に記載の光ファイバ部材であって、 前記散乱部位が約１〜５０マイクロメータ程度の大きさである、光ファイバ部 材。 １１．請求項６に記載の光ファイバ部材であって、 前記散乱部位が約２〜２０マイクロメータ程度の大きさである、光ファイバ部 材。 １２．請求項６に記載の光ファイバ部材であって、 前記散乱部位が約３〜１０マイクロメータ程度の大きさである、光ファイバ部 材。 １３．請求項６に記載の光ファイバ部材であって、 前記散乱部位が約５マイクロメータ程度の大きさである、光ファイバ部材。 １４．請求項１に記載の光ファイバ部材であって、 前記クラッドが、前記散乱領域において前記コアから少なくとも部分的に除去 されている、光ファイバ部材。 １５．請求項１に記載の光ファイバ部材であって、 前記クラッドが、前記散乱領域において少なくとも部分的に残されている、光 ファイバ部材。 １６．請求項１に記載の光ファイバ部材であって、 前記光ファイバが、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート及びフルオ ロポリマーからなる群から選択されたポリマーからなる、光ファイバ部材。 １７．請求項１に記載の光ファイバ部材であって、 前記散乱領域がある長さと直径とを有し、同散乱領域の直径に対する同散乱領 域の長さの比が５０よりも大きい、光ファイバ部材。 １８．請求項１に記載の光ファイバ部材であって、 前記散乱領域がある長さと直径とを有し、同散乱領域の直径に対する同散乱領 域の長さの比が１００よりも大きい、光ファイバ部材。 １９．請求項１に記載の光ファイバ部材であって、 前記散乱領域がある長さと直径とを有し、同散乱領域の直径に対する同散乱領 域の長さの比が２００よりも大きい、光ファイバ部材。 ２０．請求項１に記載の光ファイバ部材であって、 前記散乱領域がある長さと直径とを有し、同散乱領域の直径に対する同散乱領 域の長さの比が３００よりも大きい、光ファイバ部材。 ２１．光ファイバ部材を製造するための方法であって、 ａ）コアと同コアの周囲のクラッドとを含み、長手軸線を有する細長い光ファ イバを準備するステップと、 ｂ）前記クラッドを部分的に除去し且つ前記コアを露出させ、露出されたコア の表面と残ったクラッドの表面とを粗面にするように、前記ファイバの選択され た領域を処理して、前記光ファイバの散乱領域を形成するステップと、を含む方 法。 ２２．請求項２１に記載の方法であって、 前記ファイバの選択された領域を処理するステップが、 粒子ジェットを光ファイバに向けるステップと、 前記長手軸線を中心として前記光ファイバを前記粒子ジェットに対して回転さ せるステップと、 前記長手軸線に沿って前記光ファイバを前記粒子ジェットに対して並進させる ステップと、を含む方法。 ２３．請求項２１に記載の方法であって、 ファイバの光出力パターンを評価するステップと、 ファイバの光出力パターンが所望のパターンに対応するまで前記ファイバの選 択された領域を処理するステップと、を更に含む方法。 ２４．請求項２２に記載の方法であって、 前記粒子ジェットを指し向けるステップが、ガラスビーズを指し向けることを 含む、方法。 ２５．請求項２２に記載の方法であって、 前記粒子ジェットを指し向けるステップが、約２〜１０マイクロメータの範囲 の直径のガラスビーズを指し向けることを含む、方法。 ２６．請求項２２に記載の方法であって、 前記光ファイバを回転させるステップが、前記光ファイバを時計方向及び反時 計方向に交互に回転させることを含む、方法。 ２７．請求項２２に記載の方法であって、 前記コアの粗くされた面が、前記コア上の複数の散乱部位を含み、同散乱部位 の密度を前記散乱領域に沿った長手方向の位置の関数として変化させるステップ を更に含む、方法。 ２８．請求項２７に記載の方法であって、 前記散乱部位の密度を変化させるステップが、前記光ファイバを可変の速度で 並進させるステップを実行することを含む、方法。 ２９．請求項２７に記載の方法であって、 前記散乱部位の密度を変えるステップが、可変の単位時間当たりの粒子の数に よって前記粒子ジェットを指し向けるステップを実行することを含む、方法。 ３０．請求項２１に記載の方法であって、 前記ファイバの選択された領域を処理するステップが、前記光ファイバの末端 に前記散乱領域を形成することを含む、方法。 ３１．請求項２１に記載の方法であって、 前記ファイバの選択された領域を処理するステップが、前記光ファイバの末端 と基端との中間に前記散乱領域を形成することを含む、方法。 ３２．請求項２１に記載の方法であって、 前記光ファイバ内に光を導くことと、前記ファイバの選択された領域を処理す るステップ中に前記散乱領域からの光出力を監視すること、とを含む方法。 ３３．請求項３２に記載の方法であって、 前記散乱領域からの光出力に応答して前記ファイバの選択された領域を処理す るステップを制御することを更に含む、方法。 ３４．請求項３２に記載の方法であって、 前記散乱領域の長さに沿ってほぼ均一な光出力を提供するために、前記散乱領 域からの光出力に応答して前記ファイバの選択された領域を処理するステップを 制御することを更に含む、方法。 ３５．請求項２１に記載の方法であって、 前記光ファイバを準備するステップが、ポリマー製の光ファイバを準備するこ とを更に含む、方法。 ３６．請求項２１に記載の方法であって、 前記光ファイバを準備するステップが、ポリメチルメタクリレート製の光ファ イバを準備することを更に含む、方法。 ３７．請求項２１に記載の方法であって、 前記散乱領域の長さに沿ってほぼ均一な光出力を提供するために、前記散乱領 域からの光出力に応答して前記ファイバの選択された領域を処理するステップを 制御することを更に含む、方法。 ３８．請求項２２に記載の方法であって、 前記光ファイバに付着する前記粒子ジェットの粒子を除去するステップを更に 含む、方法。 ３９．請求項２２に記載の方法であって、 前記粒子ジェットを指し向けるステップが、小型のサンドブラスト装置によっ て前記粒子ジェットを発生することを含む、方法。 ４０．光給送装置であって、 光源に結合するための基端と、同基端の末端側に配置された散乱領域と、を含 むポリマー製の光ファイバを含む光ファイバ部材であって、前記ポリマー製の光 ファイバが、コアと同コアの周囲のクラッドとを含み、前記散乱領域が、前記コ アを露出させるために前記クラッドが部分的に除去され、露出されたコアと残り のクラッドとが前記ポリマー製の光ファイバ内を伝送される光を外方に散乱させ るための粗くされた面を有する、光ファイバ部材と、 人体内の選択された領域の近くに前記散乱領域を配置するのに適した搬送部材 と、を含む装置。 ４１．請求項４０に記載の光給送装置であって、 前記ポリマー製の光ファイバ部材が、末端と基端とを有する細長く可撓性のチ ューブ内に位置決めされており、同チューブは、前記光ファイバ部材からの光に 対して少なくとも部分的に透明か又は半透明である領域を有する、装置。 ４２．請求項４０に記載の光給送装置であって、 前記コアがポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）からなり、前記クラッドが フッ素が添加されたＰＭＭＡからなる、装置。 ４３．請求項４０に記載の光給送装置であって、 前記搬送部材がカテーテルである、装置。 ４４．請求項４０に記載の光給送装置であって、 前記搬送部材がカニューレへの挿入に適している、装置。 ４５．光給送カテーテルであって、 末端と基端とを有する細長い可撓性のチューブと、同可撓性のチューブ内を光 を伝送するために同可撓性のチューブ内に配置された光ファイバ部材と、を含み 、同光ファイバ部材が、光源に結合するための基端と同基端の末端側に配置され た散乱領域とを含み、前記ポリマー製の光ファイバは、コアと同コアの周囲のク ラッドとを含み、前記散乱領域は、前記コアを露出させるために前記クラッドが 部分的に除去され、露出されたコアと残りのクラッドとが前記ポリマー製の光フ ァイバ内を伝送される光を外方に散乱させるための粗くされた面を有する、ある 長さの前記ポリマー製の光ファイバからなることを特徴とする、カテーテル。 ４６．光ファイバ部材を製造するための方法であって、 ａ）コアと同コアの周囲のクラッドとを含み且つ長手軸線を有する細長い光フ ァイバを準備するステップと、 ｂ）前記クラッドを部分的に除去し且つ前記コアを露出させ、露出されたコア 及び残りのクラッドを粗くするために、光ファイバに粒子ジェットを指し向ける ステップと、 ｃ）ステップｂ）中に、前記光ファイバを前記長手軸線を中心に前記粒子ジェ ットに関して回転させるステップと、 ｄ）前記領域が粗面を有する前記光ファイバの散乱領域を形成するために、ス テップｂ）中に、前記光ファイバを前記長手軸線に沿って前記粒子ジェットに対 して並進させるステップと、を含む方法。