JP2001517805A - バブル検出法 - Google Patents
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- A61B17/22004—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、ガスバブルの存在を診断しその情報を光音響血栓崩壊用のフィードバックシステムに組み合わせる手段に関する。光音響血栓崩壊では、超音波周波数のパルス状のレーザー放射を光ファイバに放出して内腔内を通り、血栓または閉塞した血管部分に向ける。したがって、閉塞部分の溶解は圧力または衝撃波を伝播する超音波作用により行われる。レーザー照射により閉塞部分の周りにある流体の蒸気バブルが形成されることがある。この蒸気バブルを用いて、閉塞部を直接崩壊したり、または圧力波を発生させるための手段として用いることもある。蒸気バブルの形成を検出したりその寿命を追跡することが望ましい。バブル形成とその寿命を知ることにより、バブルの最大の大きさ、吸収された放射の密度および吸収材料の特性に関する重要な情報を得ることができる。次いでこの情報をフィードバックシステムで用いて照射状態を変更する。
Description
【０００１】
本発明は、液体媒体に音響信号を発生させるためにレーザーを使用する方法に関
し、さらに詳しく言えば、液体媒体にガスバブルが存在するか否かを診断するた
めのシステムに関する。
し、さらに詳しく言えば、液体媒体にガスバブルが存在するか否かを診断するた
めのシステムに関する。
【０００２】 米国政府は、ローレンス・リバモア・ナショナル・ラボラトリー(Lawrence Live
rmore National Laboratory)の下、米国エネルギー省およびカリフォルニア大学
との間で結ばれた契約番号第Ｗ−７４０５−ＥＮＧ−４８号に従い本発明の権利
を有する。
rmore National Laboratory)の下、米国エネルギー省およびカリフォルニア大学
との間で結ばれた契約番号第Ｗ−７４０５−ＥＮＧ−４８号に従い本発明の権利
を有する。
【０００３】
「散乱光の位相および強度を用いて球状粒子の大きさおよび速度を測定するため
の方法(Method For Measuring The Size And Velocity Of Spherical Particles
Using The Phase And Intensity Of Scattered Light)」と題した米国特許第４
，９８６，６５９号公報には、交差する２つのレーザービームにより規定された
試料容積の有効断面積の変化を求める改良形装置および方法が開示されている。
一組の干渉性レーザービームを発生するようにレーザー発生器手段が設けられ、
さらにビームの分離、交角および焦点直径を変化させる手段が設けられる。これ
らのビームは軸方向に向き、所与の角度で軸に交わり、試料容積を構成する干渉
縞を規定する。試料容積内の粒子、小滴、バブル等で発生する光の散乱を感知す
るための収集装置が設けられている。現在の好適な実施形態では、所定の角度と
ビーム伝播の方向で規定される角度を有する軸外し後方散乱を含む好適な軸外し
角度に収集装置が配置される。収集した散乱光は、各光検出器および信号振幅決
定手段により発生する信号間の相対位相を測定するために、信号位相決定手段に
連結される光検出器に向けられ、粒子、小滴、バブル等が試料容器を通過する際
に発生する信号の相対振幅を測定する。サイジング手段は、信号位相および振幅
決定手段に連結されて、受信信号の位相および振幅変化から粒子、小滴、バブル
等の大きさを決定する。干渉縞を通過する粒子のサイズが様々であるために生じ
る試料容積における有効断面の変化を決定するための方法および装置が開示され
ている。粒子、小滴、バブル等の速度は、既知のレーザー式ドップラー測風技術
を用いて決定される。
の方法(Method For Measuring The Size And Velocity Of Spherical Particles
Using The Phase And Intensity Of Scattered Light)」と題した米国特許第４
，９８６，６５９号公報には、交差する２つのレーザービームにより規定された
試料容積の有効断面積の変化を求める改良形装置および方法が開示されている。
一組の干渉性レーザービームを発生するようにレーザー発生器手段が設けられ、
さらにビームの分離、交角および焦点直径を変化させる手段が設けられる。これ
らのビームは軸方向に向き、所与の角度で軸に交わり、試料容積を構成する干渉
縞を規定する。試料容積内の粒子、小滴、バブル等で発生する光の散乱を感知す
るための収集装置が設けられている。現在の好適な実施形態では、所定の角度と
ビーム伝播の方向で規定される角度を有する軸外し後方散乱を含む好適な軸外し
角度に収集装置が配置される。収集した散乱光は、各光検出器および信号振幅決
定手段により発生する信号間の相対位相を測定するために、信号位相決定手段に
連結される光検出器に向けられ、粒子、小滴、バブル等が試料容器を通過する際
に発生する信号の相対振幅を測定する。サイジング手段は、信号位相および振幅
決定手段に連結されて、受信信号の位相および振幅変化から粒子、小滴、バブル
等の大きさを決定する。干渉縞を通過する粒子のサイズが様々であるために生じ
る試料容積における有効断面の変化を決定するための方法および装置が開示され
ている。粒子、小滴、バブル等の速度は、既知のレーザー式ドップラー測風技術
を用いて決定される。
【０００４】 「レーザービームを利用して流体含有チャンバをリークテストするための装置(A
pparatus For Leak Testing A Fluid Containing Chamber Utilizing A laser B
eam)」と題した米国特許第５，２６３，３６１号公報では、チャンバがガスで加
圧され液体に沈めた液体含有チャンバをリークテストするための方法および装置
が開示されている。含浸させたチャンバから生じるガスのバブルは、光電子検出
器とそれぞれ光学的に連通した複数の所定の位置を通り過ぎる方向に向ける。検
出器からの信号を計数して、バブルの数が所定数を超えたとき、リークしている
容器を表示する信号が活性化される。多数の隣接した光電子検出器を所定のセッ
トにグループ化することにより、装置を用いて浸水するにつれチャンバ表面から
出るランダムなバブルとリークを示す所与の位置から発生するすべての数多くの
バブルとの間を区別することができる。光電子検出器は所定の位置に近接した液
体に配置されるか、もしくは液体から離れた位置に配置され、さらに光ファイバ
ケーブルにより所定の位置に連結される。その代わりとして、レーザービームを
所定の位置を通るように向けて、レーザー源の反対側の検出器によって受信され
る。バブルがレーザービームを妨害すれば、信号が発生される。
pparatus For Leak Testing A Fluid Containing Chamber Utilizing A laser B
eam)」と題した米国特許第５，２６３，３６１号公報では、チャンバがガスで加
圧され液体に沈めた液体含有チャンバをリークテストするための方法および装置
が開示されている。含浸させたチャンバから生じるガスのバブルは、光電子検出
器とそれぞれ光学的に連通した複数の所定の位置を通り過ぎる方向に向ける。検
出器からの信号を計数して、バブルの数が所定数を超えたとき、リークしている
容器を表示する信号が活性化される。多数の隣接した光電子検出器を所定のセッ
トにグループ化することにより、装置を用いて浸水するにつれチャンバ表面から
出るランダムなバブルとリークを示す所与の位置から発生するすべての数多くの
バブルとの間を区別することができる。光電子検出器は所定の位置に近接した液
体に配置されるか、もしくは液体から離れた位置に配置され、さらに光ファイバ
ケーブルにより所定の位置に連結される。その代わりとして、レーザービームを
所定の位置を通るように向けて、レーザー源の反対側の検出器によって受信され
る。バブルがレーザービームを妨害すれば、信号が発生される。
【０００５】 「粒子サイズおよび速度測定の光ファイバプローブおよびシステム(Fiber Optic
Probe And System For Particle Size And Velocity Measurement) 」と題した
米国特許第４，６６２，７４９号公報では、ロンチ(Ronchi)回折格子を通過する
光が干渉性光ファイバ束およびＧＲＩＮ像映レンズによって多重位相処理の流れ
内の測定容積に投影される多重処理環境において、バブルや小滴の大きさと速度
を同時に測定するためのシステムが開示されている。測定容積を通過する小滴や
バブルは、像映レンズの反対側に配置した速度および大きさを感知する光ファイ
バ束によって感知される光を反射または屈折し、さらに感知した信号が光信号を
電気信号に変換する信号処理手段に結合される。適切なサイズの速度測定器は、
鮮明度技術、位相遅れ技術または移動時間技術を用いて作られる。
Probe And System For Particle Size And Velocity Measurement) 」と題した
米国特許第４，６６２，７４９号公報では、ロンチ(Ronchi)回折格子を通過する
光が干渉性光ファイバ束およびＧＲＩＮ像映レンズによって多重位相処理の流れ
内の測定容積に投影される多重処理環境において、バブルや小滴の大きさと速度
を同時に測定するためのシステムが開示されている。測定容積を通過する小滴や
バブルは、像映レンズの反対側に配置した速度および大きさを感知する光ファイ
バ束によって感知される光を反射または屈折し、さらに感知した信号が光信号を
電気信号に変換する信号処理手段に結合される。適切なサイズの速度測定器は、
鮮明度技術、位相遅れ技術または移動時間技術を用いて作られる。
【０００６】 「レーザーを用いて材料を機械加工するための方法および装置(Method And Appa
ratus For The Machining Of Material By Means Of A Laser)」と題した米国特
許第５，４７３，１３６号公報において、機械加工対象の材料を検出してレーザ
ーを用いて材料を機械加工するための方法が開示されており、ここでレーザー光
はレーザー光学システムを介して材料に向けられ、材料に再度放出された光は光
強度を測定する第１の検出器装置に誘導され、その後方ではレーザーのエネルギ
ー力を制御するための評価回路が接続されている。レーザー光学システムを会し
て材料に供給されるエネルギーが測定され、検出器装置は誘電崩壊の開始を示す
ディスプレイ信号を評価回路に供給する。評価回路はレーザー電力を減少させ、
および／または所定のエネルギーが材料に供給された所定の時間にディスプレイ
信号がまだ生じていなければレーザーパルスを妨害する。
ratus For The Machining Of Material By Means Of A Laser)」と題した米国特
許第５，４７３，１３６号公報において、機械加工対象の材料を検出してレーザ
ーを用いて材料を機械加工するための方法が開示されており、ここでレーザー光
はレーザー光学システムを介して材料に向けられ、材料に再度放出された光は光
強度を測定する第１の検出器装置に誘導され、その後方ではレーザーのエネルギ
ー力を制御するための評価回路が接続されている。レーザー光学システムを会し
て材料に供給されるエネルギーが測定され、検出器装置は誘電崩壊の開始を示す
ディスプレイ信号を評価回路に供給する。評価回路はレーザー電力を減少させ、
および／または所定のエネルギーが材料に供給された所定の時間にディスプレイ
信号がまだ生じていなければレーザーパルスを妨害する。
【０００７】
本発明の目的は、蒸気バブルの存在を検出する光学的な方法を提供することであ
る。 本発明の別の目的は、蒸気バブルの存在を表示する信号を発生させることである
。 本発明のさらなる別の目的は、バブル形成用に使用されるレーザーパルスを制御
するためのフィードバックシステムを提供することである。
る。 本発明の別の目的は、蒸気バブルの存在を表示する信号を発生させることである
。 本発明のさらなる別の目的は、バブル形成用に使用されるレーザーパルスを制御
するためのフィードバックシステムを提供することである。
【０００８】 レーザー等の光源を光ファイバに連結し、バブル形成の所望の発端源に伝送する
。ファイバの末端部の先端内に反射されて戻る光を回帰時にモニタして、ファイ
バの近端部から放出する。バブルが末端部で形成される場合、反射率の不整合が
増加する（ｎfiber −ｎair ＞ｎfiber −ｎliquid）ときに反射される光量が増
加する。この信号により、バブル形成および崩壊の時間、バブルの大きさ、材料
の吸収特性および材料の機械的特性等のバブルおよび照射材料に関する情報が得
られる。このデータを照射状態を最適化するためのフィードバック制御システム
内で用いることができる。本発明は、レーザー照射の結果として標的材料の空洞
または気化を遠隔的に検出する種々の応用で使用する場合もある。卒中治療のレ
ーザー使用方法と組み合わせて病院で使用することもあり、バブルが特に光ファ
イバの端面に形成される種々の実験で遠隔的にバブル検出を行うために使用する
ことも可能である。
。ファイバの末端部の先端内に反射されて戻る光を回帰時にモニタして、ファイ
バの近端部から放出する。バブルが末端部で形成される場合、反射率の不整合が
増加する（ｎfiber −ｎair ＞ｎfiber −ｎliquid）ときに反射される光量が増
加する。この信号により、バブル形成および崩壊の時間、バブルの大きさ、材料
の吸収特性および材料の機械的特性等のバブルおよび照射材料に関する情報が得
られる。このデータを照射状態を最適化するためのフィードバック制御システム
内で用いることができる。本発明は、レーザー照射の結果として標的材料の空洞
または気化を遠隔的に検出する種々の応用で使用する場合もある。卒中治療のレ
ーザー使用方法と組み合わせて病院で使用することもあり、バブルが特に光ファ
イバの端面に形成される種々の実験で遠隔的にバブル検出を行うために使用する
ことも可能である。
【０００９】
本発明は種々のバブル検出時の用途に用いられるものであるが、ここでは医療目
的の用途の点から記載し、ここでは体内の離れた位置でバブルが形成される。バ
ブル検出方法には様々な方法があるが、上記用途には非実用的である。バブル検
出用の光学的方法では、放射信号の反対側から光を収集する場合が多い。本発明
では、閉塞部に交差させる必要がなく、遠隔アクセスを可能にし、さらに侵入ア
クセスを最小限に抑えるように、光を同じ光ファイバから放出および収集する。
さらに、治療用の放射を放出するために用いる同じ光ファイバはバブル検出器メ
カニズム用に使用することも可能である。
的の用途の点から記載し、ここでは体内の離れた位置でバブルが形成される。バ
ブル検出方法には様々な方法があるが、上記用途には非実用的である。バブル検
出用の光学的方法では、放射信号の反対側から光を収集する場合が多い。本発明
では、閉塞部に交差させる必要がなく、遠隔アクセスを可能にし、さらに侵入ア
クセスを最小限に抑えるように、光を同じ光ファイバから放出および収集する。
さらに、治療用の放射を放出するために用いる同じ光ファイバはバブル検出器メ
カニズム用に使用することも可能である。
【００１０】 本発明は、ＨｅＮｅレーザービームまたはダイオードレーザービーム等の光源か
らのビームを組み合わせるもので、この光源はレンズを介して光ファイバに連結
されバブル形成部位に向けられる。この診断用ビームは、バブル発生用の第２の
レーザービームで使用される同じ光ファイバを用いることもできる。光ファイバ
の末端部から出る診断用光のうち、反射および散乱で光ファイバに戻り結合する
ものもある。光ファイバに反射され直接戻った光は、光ファイバｎ１と末端部の
材料ｎ２との屈折率の変化に依存するもので、ここで、反射光Ｒ＝｜（ｎ２−ｎ
１）／（ｎ２＋ｎ１）2 ｜である。さらに、末端部の材料の光学特性（散乱係数
、吸光係数および異方性）に依存して、光ファイバ内に散乱されて戻る光もある
。このように反射され散乱されたフィードバック信号は、同じファイバの近端部
で測定され、処理領域への遠隔アクセスが可能となる。バブルが現れると、フィ
ードバック光の強度が変化する。測定信号のＤＣレベルは、光ファイバ出力側の
材料に左右される。信号のＡＣ成分はバブル動力に対応する。成長や崩壊の時間
および発生したバブルまたは複数のバブルの大きさを求める。フィードバック信
号が材料の光学特性に依存するため、異なるタイプの組織を確認するための方法
として複数の波長でフィードバック信号を用いることができる。上述したように
、この情報を処理レーザーの照射パラメータを制御調整するフィードバックシス
テムに組み込むことも可能である。
らのビームを組み合わせるもので、この光源はレンズを介して光ファイバに連結
されバブル形成部位に向けられる。この診断用ビームは、バブル発生用の第２の
レーザービームで使用される同じ光ファイバを用いることもできる。光ファイバ
の末端部から出る診断用光のうち、反射および散乱で光ファイバに戻り結合する
ものもある。光ファイバに反射され直接戻った光は、光ファイバｎ１と末端部の
材料ｎ２との屈折率の変化に依存するもので、ここで、反射光Ｒ＝｜（ｎ２−ｎ
１）／（ｎ２＋ｎ１）2 ｜である。さらに、末端部の材料の光学特性（散乱係数
、吸光係数および異方性）に依存して、光ファイバ内に散乱されて戻る光もある
。このように反射され散乱されたフィードバック信号は、同じファイバの近端部
で測定され、処理領域への遠隔アクセスが可能となる。バブルが現れると、フィ
ードバック光の強度が変化する。測定信号のＤＣレベルは、光ファイバ出力側の
材料に左右される。信号のＡＣ成分はバブル動力に対応する。成長や崩壊の時間
および発生したバブルまたは複数のバブルの大きさを求める。フィードバック信
号が材料の光学特性に依存するため、異なるタイプの組織を確認するための方法
として複数の波長でフィードバック信号を用いることができる。上述したように
、この情報を処理レーザーの照射パラメータを制御調整するフィードバックシス
テムに組み込むことも可能である。
【００１１】 図１には本発明の実施形態が示されている。バブルを発生させるためにレーザー
システムがレーザービーム１０を提供する。このビームはダイクロイックミラー
またはビームスプリッタ１２で反射され、ビームスプリッタ１４（または穴付き
ミラー１４）を通り、レンズ１６により光ファイバ１８の近端部に集束する。こ
の光ファイバの末端部をレーザー光を血管系内の血栓付近等の媒体内に放出する
ように配置する。バブルを検出するために第２のレーザーシステムがレーザービ
ーム２０を提供する。レーザービーム２０は、ビームスプリッタ１２および１４
を通過し、レンズ１６により光ファイバ１８に集束される。レーザービーム１０
が液体媒体内にバブルを形成するので、レーザービーム２０は光ファイバ１８の
端部でファイバとバブルの境界面により種々に反射される（フレネル反射）。こ
のように反射された光は、光ファイバ１８の近端部の方に向かって再度戻り、出
口の方へと伝播されて、レンズ１６により収集される。ビームスプリッタ１４で
このように収集したビームの一部が反射され、偏光子２８を通り、レンズ２２で
集束され、フィルタ２４を介して回折格子２６に向かう。このシステムの他の面
はまた後方反射光を発生し、例えば不所望の後方反射光の主な原因は集束レンズ
１６と光ファイバ１８の近表面である。適切に指向させた線形偏光子２８はこれ
らの表面から線形に偏光されたレーザー光を受け入れず、光ファイバ１８からの
ランダムに偏光した光を伝送する。レーザービーム１０の成分もビームスプリッ
タ１４の方向に戻って伝播し、レンズ２２で集束されて、偏光子２８を通る。フ
ィルタ２４はこのバブル発生光の一部を除去する回折格子２６は、レーザービー
ム１０とレーザービーム２０によってそれぞれ発生した２つの波長を空間的に分
離する。検出器３０は一般的にレーザービーム２０からのみ光を受けるように配
置される。
システムがレーザービーム１０を提供する。このビームはダイクロイックミラー
またはビームスプリッタ１２で反射され、ビームスプリッタ１４（または穴付き
ミラー１４）を通り、レンズ１６により光ファイバ１８の近端部に集束する。こ
の光ファイバの末端部をレーザー光を血管系内の血栓付近等の媒体内に放出する
ように配置する。バブルを検出するために第２のレーザーシステムがレーザービ
ーム２０を提供する。レーザービーム２０は、ビームスプリッタ１２および１４
を通過し、レンズ１６により光ファイバ１８に集束される。レーザービーム１０
が液体媒体内にバブルを形成するので、レーザービーム２０は光ファイバ１８の
端部でファイバとバブルの境界面により種々に反射される（フレネル反射）。こ
のように反射された光は、光ファイバ１８の近端部の方に向かって再度戻り、出
口の方へと伝播されて、レンズ１６により収集される。ビームスプリッタ１４で
このように収集したビームの一部が反射され、偏光子２８を通り、レンズ２２で
集束され、フィルタ２４を介して回折格子２６に向かう。このシステムの他の面
はまた後方反射光を発生し、例えば不所望の後方反射光の主な原因は集束レンズ
１６と光ファイバ１８の近表面である。適切に指向させた線形偏光子２８はこれ
らの表面から線形に偏光されたレーザー光を受け入れず、光ファイバ１８からの
ランダムに偏光した光を伝送する。レーザービーム１０の成分もビームスプリッ
タ１４の方向に戻って伝播し、レンズ２２で集束されて、偏光子２８を通る。フ
ィルタ２４はこのバブル発生光の一部を除去する回折格子２６は、レーザービー
ム１０とレーザービーム２０によってそれぞれ発生した２つの波長を空間的に分
離する。検出器３０は一般的にレーザービーム２０からのみ光を受けるように配
置される。
【００１２】 図２Ａは、検出器３０により放出される信号を示す図である。この信号は、図３
に示すように、フィードバック情報を提供する論理制御電子装置に伝送される。
検出器に到達した光の大きさと時間的履歴および検出器の出力信号は、光ファイ
バの末端部でのバブル形成の状態と材料の特性に関する重要な情報を提供する。
バブル形成および崩壊中の検出器からの典型的な出力を図２Ａに示す。バブルが
光ファイバの先端で形成されると、検出器信号は光ファイバ内に反射されて戻る
光よりも大きさが増加する。図２Ｂは、１５μｓの時間で光ファイバ１８の先端
でのバブル４０の形成を示す図である。バブルが存在するか否かは、治療用レー
ザーをあてる前の信号とその直後の信号、例えば１０μｓでの信号を比較するこ
とにより、簡単に求めることができる。図３に示すように、治療用レーザー５４
（およびそれと関連する電源５６）に向かうトリガ信号５２はまた、フィードバ
ック装置の論理制御電子装置５０にも伝送される。この信号により、フィードバ
ックシステムがレーザー５４がパルス状になる直前に出力された検出器３０から
の試料５８を獲得する。第２の試料６２は所定の遅延６０で取られ、ブロック６
４に示すように第１の試料と比較される。ブロック６６に示すように、予め設定
したしきい値を超えている場合、バブルが形成されたものとする。バブルが形成
されていなければ、その原因として例えば、供給レーザーエネルギーの不足か、
希釈試料による不十分な吸水性か、もしくは光ファイバの先端の不適切な位置の
いずれかが挙げられる。この情報を用いて、ブロック６８に示すように、レーザ
を一時的に止めて、無駄なエネルギーを供給しないようにする。ブロック７０に
示すように、レーザーコンピュータコントローラ７２からのレーザートリガとレ
ーザーゲート信号および論理制御信号は、バブル発生レーザー５４をあてる前か
ら存在するものでなければならない。
に示すように、フィードバック情報を提供する論理制御電子装置に伝送される。
検出器に到達した光の大きさと時間的履歴および検出器の出力信号は、光ファイ
バの末端部でのバブル形成の状態と材料の特性に関する重要な情報を提供する。
バブル形成および崩壊中の検出器からの典型的な出力を図２Ａに示す。バブルが
光ファイバの先端で形成されると、検出器信号は光ファイバ内に反射されて戻る
光よりも大きさが増加する。図２Ｂは、１５μｓの時間で光ファイバ１８の先端
でのバブル４０の形成を示す図である。バブルが存在するか否かは、治療用レー
ザーをあてる前の信号とその直後の信号、例えば１０μｓでの信号を比較するこ
とにより、簡単に求めることができる。図３に示すように、治療用レーザー５４
（およびそれと関連する電源５６）に向かうトリガ信号５２はまた、フィードバ
ック装置の論理制御電子装置５０にも伝送される。この信号により、フィードバ
ックシステムがレーザー５４がパルス状になる直前に出力された検出器３０から
の試料５８を獲得する。第２の試料６２は所定の遅延６０で取られ、ブロック６
４に示すように第１の試料と比較される。ブロック６６に示すように、予め設定
したしきい値を超えている場合、バブルが形成されたものとする。バブルが形成
されていなければ、その原因として例えば、供給レーザーエネルギーの不足か、
希釈試料による不十分な吸水性か、もしくは光ファイバの先端の不適切な位置の
いずれかが挙げられる。この情報を用いて、ブロック６８に示すように、レーザ
を一時的に止めて、無駄なエネルギーを供給しないようにする。ブロック７０に
示すように、レーザーコンピュータコントローラ７２からのレーザートリガとレ
ーザーゲート信号および論理制御信号は、バブル発生レーザー５４をあてる前か
ら存在するものでなければならない。
【００１３】 試料追跡（図２Ａ）から分かるように、バブルの寿命は増加した検出器信号の持
続時間から求められる。検出器信号は多数回抽出されて、信号が基線に戻るとき
を決定する。図２Ｃ〜２Ｅは、時間５５μｍ，８５μｍおよび１００μｍのそれ
ぞれでのバブル４０の成長および崩壊を示す。その代わりに、タイミング回路は
立上りエッジしきい値を超えると動作が開始し、立下りエッジで終了する。これ
により、最大のバブル直径に直接相互関係があるバブル寿命のデータが発生する
（図４）。
続時間から求められる。検出器信号は多数回抽出されて、信号が基線に戻るとき
を決定する。図２Ｃ〜２Ｅは、時間５５μｍ，８５μｍおよび１００μｍのそれ
ぞれでのバブル４０の成長および崩壊を示す。その代わりに、タイミング回路は
立上りエッジしきい値を超えると動作が開始し、立下りエッジで終了する。これ
により、最大のバブル直径に直接相互関係があるバブル寿命のデータが発生する
（図４）。
【００１４】 図５を参照すると、バブルの大きさはエネルギー密度（レーザーエネルギー、ス
ポットの大きさおよび浸透深度）および材料の特性の関数となっている。反射さ
れた光の強度が光ファイバおよびその周囲の媒体との間の屈折率の差に依存して
いるため、検出器信号を分析することにより組織を区別することができる。生物
学上の組織の屈折率は、約１．３３〜１．５間で変化するものである。光ファイ
バの材料の選択に応じて（ｎ＝１．４〜１．５）、光ファイバの先端でのフレネ
ル反射のみにより反射光率は、０〜０．３％の間で変化するようにされる。前の
（屈折率の）較正曲線とポテンシャル組織の前の知識を合わせて検出器信号をモ
ニタすることにより、ユーザーはどの材料が光ファイバの先端に直接的に近い位
置にあるかを区別することができる。異なる波長が組織でかなり異なる光学特性
（屈折率、吸光率、散乱性、異方性）を示すため、プローブ波長をさらに用いて
さらに容易に組織の区別をすることができる。２以上のプローブ波長からの戻り
信号と検出された信号の比率をとって、材料の種類を識別する。例えば、プロー
ブが血液に浸っているかまたは動脈壁の近くにあるかを区別するために、血液に
かなり吸収された波長（青波長）および両方にあまり吸収されていない波長（赤
波長）を用いることがある。光ファイバが血液に浸っている場合、赤色光と強く
吸収されあまり散乱していない青色との比率は、光ファイバが血管に隣接する場
合よりも大きいものである。このように、標的となる可能性のある組織に対して
レーザー波長を的確に選択することができ、較正曲線を発生させることができる
。「スマート」なレーザーシステムは、どの組織が照射されるかを決定し照射パ
ラメータ（波長、パルスの持続時間、エネルギー／パルス、電力等）を変更する
ためにこのようなデータを提供して、所望の効果を達成したり不所望の結果を防
いだりすることができる。不適切な標的が存在する場合には、標的材料の最も高
い吸光率のものにレーザーを合わせるようにしたり、動作停止の状態にすること
もできる。コンピュータを用いてこのデータを解析してレーザーを制御するか、
またはこれらのタスクをタイミング、レベル検出および論理回路により実行する
こともできる。
ポットの大きさおよび浸透深度）および材料の特性の関数となっている。反射さ
れた光の強度が光ファイバおよびその周囲の媒体との間の屈折率の差に依存して
いるため、検出器信号を分析することにより組織を区別することができる。生物
学上の組織の屈折率は、約１．３３〜１．５間で変化するものである。光ファイ
バの材料の選択に応じて（ｎ＝１．４〜１．５）、光ファイバの先端でのフレネ
ル反射のみにより反射光率は、０〜０．３％の間で変化するようにされる。前の
（屈折率の）較正曲線とポテンシャル組織の前の知識を合わせて検出器信号をモ
ニタすることにより、ユーザーはどの材料が光ファイバの先端に直接的に近い位
置にあるかを区別することができる。異なる波長が組織でかなり異なる光学特性
（屈折率、吸光率、散乱性、異方性）を示すため、プローブ波長をさらに用いて
さらに容易に組織の区別をすることができる。２以上のプローブ波長からの戻り
信号と検出された信号の比率をとって、材料の種類を識別する。例えば、プロー
ブが血液に浸っているかまたは動脈壁の近くにあるかを区別するために、血液に
かなり吸収された波長（青波長）および両方にあまり吸収されていない波長（赤
波長）を用いることがある。光ファイバが血液に浸っている場合、赤色光と強く
吸収されあまり散乱していない青色との比率は、光ファイバが血管に隣接する場
合よりも大きいものである。このように、標的となる可能性のある組織に対して
レーザー波長を的確に選択することができ、較正曲線を発生させることができる
。「スマート」なレーザーシステムは、どの組織が照射されるかを決定し照射パ
ラメータ（波長、パルスの持続時間、エネルギー／パルス、電力等）を変更する
ためにこのようなデータを提供して、所望の効果を達成したり不所望の結果を防
いだりすることができる。不適切な標的が存在する場合には、標的材料の最も高
い吸光率のものにレーザーを合わせるようにしたり、動作停止の状態にすること
もできる。コンピュータを用いてこのデータを解析してレーザーを制御するか、
またはこれらのタスクをタイミング、レベル検出および論理回路により実行する
こともできる。
【００１５】 本発明の１つの実施形態では、フィードバックシステムが卒中の治療として血栓
を崩壊するレーザーをベースとした方法に含まれている場合がある。治療用レー
ザーはパルス状のレーザーからなるものでもよい。熱エネルギーが最小であれば
合併症を引き起こしさらに損傷を与える可能性があるため、照射度は出来るかぎ
りある範囲に制限すべきものである。治療用のレーザーが所望の効果を発生しな
ければ、動作の継続を止めるべきである。連続波低電力レーザーを組み合わせた
現在のフィードバックシステムは、光ファイバ伝達システムの末端部での状態を
モニタする。治療パルスの直前と数秒後に検出器信号に重要な変化が見られなけ
れば、フィードバックシステムは治療用レーザーの伝達を遮断する。ある時間が
経過した後、別の治療パルスを与えてバブルモニタがバブルが存在するという表
示をプローブを用いて精査する。バブルが検出されると、レーザーが標的媒体と
適切に相互作用しあい、治療を続けることが可能であるとされる。このようにし
て、熱の無駄かつ潜在的に有害な堆積を防げる。
を崩壊するレーザーをベースとした方法に含まれている場合がある。治療用レー
ザーはパルス状のレーザーからなるものでもよい。熱エネルギーが最小であれば
合併症を引き起こしさらに損傷を与える可能性があるため、照射度は出来るかぎ
りある範囲に制限すべきものである。治療用のレーザーが所望の効果を発生しな
ければ、動作の継続を止めるべきである。連続波低電力レーザーを組み合わせた
現在のフィードバックシステムは、光ファイバ伝達システムの末端部での状態を
モニタする。治療パルスの直前と数秒後に検出器信号に重要な変化が見られなけ
れば、フィードバックシステムは治療用レーザーの伝達を遮断する。ある時間が
経過した後、別の治療パルスを与えてバブルモニタがバブルが存在するという表
示をプローブを用いて精査する。バブルが検出されると、レーザーが標的媒体と
適切に相互作用しあい、治療を続けることが可能であるとされる。このようにし
て、熱の無駄かつ潜在的に有害な堆積を防げる。
【００１６】 本発明により考えうる用途には、蒸気または空洞化バブルの検出が望ましいもの
であればいかなる方法または処置も含まれる。用途には、バブル診断用メカニズ
ムおよび／またはフィードバックメカニズムを以下の治療中に含む場合もある。 −虚血性卒中を引き起こす血管閉塞のレーザー使用治療（例えば、光学音響血栓
崩壊）。この技術は、血栓を溶解し影響を受けた脳の組織の再灌流となる。 −脳の血管痙攣のレーザー使用治療（例えば、光学音響血栓崩壊）。この技術は
、血管狭窄を弛緩させ通常の灌流を回復することで、さらなる一過性脳虚血発作
や他の異常な灌流状態を防ぐことができる。 −心臓血管閉塞のレーザー使用治療（例えば、光学音響血栓崩壊）。この技術は
、血栓を溶解するかまたは動脈からアテローム硬化性プラークを除去することが
できる。 −頸動脈狭窄のレーザー使用治療（例えば、光学音響血栓崩壊）。 −光ファイバを経皮的に挿入して引き続き蒸気療法による切除により容易に接近
可能な人体の管腔通路のあらゆる場所での開通率の一般的な回復。 −レーザーまたは蒸気バブルを発生する他の手段を用いたあらゆる蒸気療法また
は空洞ベースの処置。
であればいかなる方法または処置も含まれる。用途には、バブル診断用メカニズ
ムおよび／またはフィードバックメカニズムを以下の治療中に含む場合もある。 −虚血性卒中を引き起こす血管閉塞のレーザー使用治療（例えば、光学音響血栓
崩壊）。この技術は、血栓を溶解し影響を受けた脳の組織の再灌流となる。 −脳の血管痙攣のレーザー使用治療（例えば、光学音響血栓崩壊）。この技術は
、血管狭窄を弛緩させ通常の灌流を回復することで、さらなる一過性脳虚血発作
や他の異常な灌流状態を防ぐことができる。 −心臓血管閉塞のレーザー使用治療（例えば、光学音響血栓崩壊）。この技術は
、血栓を溶解するかまたは動脈からアテローム硬化性プラークを除去することが
できる。 −頸動脈狭窄のレーザー使用治療（例えば、光学音響血栓崩壊）。 −光ファイバを経皮的に挿入して引き続き蒸気療法による切除により容易に接近
可能な人体の管腔通路のあらゆる場所での開通率の一般的な回復。 −レーザーまたは蒸気バブルを発生する他の手段を用いたあらゆる蒸気療法また
は空洞ベースの処置。
【００１７】 本発明の実施形態では、光ファイバを含んだカテーテルを組み合わせる。光ファ
イバは、図１に示すように、レーザービーム１１０のビーム経路に沿って光パル
スを注入する高反復率のレーザーシステムの近端部に連結される。末端部で光フ
ァイバから出た光は、カテーテルの周りの流体に吸収される。この流体は、血液
、吸収色素を含む生理的食塩水、血栓崩壊薬または血栓自体のものである。光フ
ァイバはエネルギー伝達の手段として機能することで、レーザーで発生する光エ
ネルギーを光ファイバの端部に送る。光ファイバの末端部から出た高反復率のレ
ーザー光は、１０Ｈｚ〜１００ｋＨｚ内のパルス周波数、２００ｎｍ〜５，００
０ｎｍの範囲内の波長および０．０１Ｊ／ｃｍ2 〜４Ｊ／ｃｍ2 内か、もしくは
光ファイバの直径が小さいものであれば、５０Ｊ／ｃｍ2 までのエネルギー密度
を有する。加えるエネルギーは、５ミリジュールより低く維持され、１ミリジュ
ールよりも小さいものが好ましい。ある実施形態において、パルス周波数は５ｋ
Ｈｚ〜２５ｋＨｚの範囲内のものである。その代わりに、パルス周波数範囲の下
端は１００Ｈｚで、パルス周波数範囲の上端は１００ｋＨｚである。
イバは、図１に示すように、レーザービーム１１０のビーム経路に沿って光パル
スを注入する高反復率のレーザーシステムの近端部に連結される。末端部で光フ
ァイバから出た光は、カテーテルの周りの流体に吸収される。この流体は、血液
、吸収色素を含む生理的食塩水、血栓崩壊薬または血栓自体のものである。光フ
ァイバはエネルギー伝達の手段として機能することで、レーザーで発生する光エ
ネルギーを光ファイバの端部に送る。光ファイバの末端部から出た高反復率のレ
ーザー光は、１０Ｈｚ〜１００ｋＨｚ内のパルス周波数、２００ｎｍ〜５，００
０ｎｍの範囲内の波長および０．０１Ｊ／ｃｍ2 〜４Ｊ／ｃｍ2 内か、もしくは
光ファイバの直径が小さいものであれば、５０Ｊ／ｃｍ2 までのエネルギー密度
を有する。加えるエネルギーは、５ミリジュールより低く維持され、１ミリジュ
ールよりも小さいものが好ましい。ある実施形態において、パルス周波数は５ｋ
Ｈｚ〜２５ｋＨｚの範囲内のものである。その代わりに、パルス周波数範囲の下
端は１００Ｈｚで、パルス周波数範囲の上端は１００ｋＨｚである。
【００１８】 血栓、アテローム硬化性プラークまたは管状組織のあらゆる他の閉塞材料の細胞
溶解は、閉塞箇所付近の流体で作り出された超音波放射電磁界により容易に達成
される。補助的な治療として、光ファイバの周りにあるかまたは光ファイバに平
行に走る作業チャンネルを用いて少量の血栓崩壊薬を拡散させて、音響血栓崩壊
処理で残ったあらゆる明確なサイズの破片（＞５μｍ直径の粒子）をさらに容易
に細胞溶解できる。熱弾性、熱力学またはこれらの組み合わせであるいくつかの
メカニズムを介して、光学エネルギーから音響エネルギーへの変換を行う。図６
Ａは、平行作動チャンネル１１２付きの光ファイバ１１０を示しており、光ファ
イバ１１０および作動チャンネル１１２の両方を、血管１１６内に挿入したカテ
ーテル１１４内に配置する。光ファイバ１１９の末端部は、血管１１６内の血栓
１１８および／または狭窄プラーク１２０の付近に配置される。図６Ｂでは、光
ファイバ１１０はレーザー光を発して、崩壊空洞バブル１１１およびそれによっ
て生じる膨張音響波１１３を発生する。カテーテル１１４の平行作業チャンネル
１１２は補助的流体１１５を発し、血管１１６内から閉塞１１７を除去しやすく
する。
溶解は、閉塞箇所付近の流体で作り出された超音波放射電磁界により容易に達成
される。補助的な治療として、光ファイバの周りにあるかまたは光ファイバに平
行に走る作業チャンネルを用いて少量の血栓崩壊薬を拡散させて、音響血栓崩壊
処理で残ったあらゆる明確なサイズの破片（＞５μｍ直径の粒子）をさらに容易
に細胞溶解できる。熱弾性、熱力学またはこれらの組み合わせであるいくつかの
メカニズムを介して、光学エネルギーから音響エネルギーへの変換を行う。図６
Ａは、平行作動チャンネル１１２付きの光ファイバ１１０を示しており、光ファ
イバ１１０および作動チャンネル１１２の両方を、血管１１６内に挿入したカテ
ーテル１１４内に配置する。光ファイバ１１９の末端部は、血管１１６内の血栓
１１８および／または狭窄プラーク１２０の付近に配置される。図６Ｂでは、光
ファイバ１１０はレーザー光を発して、崩壊空洞バブル１１１およびそれによっ
て生じる膨張音響波１１３を発生する。カテーテル１１４の平行作業チャンネル
１１２は補助的流体１１５を発し、血管１１６内から閉塞１１７を除去しやすく
する。
【００１９】 図７Ａから図７Ｃに示されているように、熱弾性モードでは、光ファイバ１２１
を介して各レーザーパルス１２２が流体１２４に制御したエネルギーレベルを送
り、少量の流体に多大な熱弾性圧力をかける。この圧力の膨張方向は、図７Ａの
矢印１２５に示されているものである。レーザーパルス１２２で過熱される流体
１２４の量は、流体１２４のレーザー光の吸光深度によって決定され、所望の大
きさのものを得るように制御されるものでなければならない。例えば、適切な大
きさとは、光ファイバの直径または閉塞を含む小部分の血管と比較できる程度の
距離のものである。これは、レーザーの波長や流体の組成を制御することによっ
て調整されるため、ほとんどのレーザーエネルギーは所望の大きさの流体深度に
堆積される。レーザーパルスの持続時間は、最小の吸収領域にわたる音響移動時
間よりも短いタイムスケールですべてのレーザーエネルギーを吸収流体に堆積で
きる程度の短さが理想的なものである。これは、等容（一定容積）の過熱処理で
ある。直径が約１００μｍの吸収容積では、音響移動時間は約７０ｎｓであるた
め、堆積時間はこの時間よりもかなり短い、例えば約１０ｎｓのものでなければ
ならない。
を介して各レーザーパルス１２２が流体１２４に制御したエネルギーレベルを送
り、少量の流体に多大な熱弾性圧力をかける。この圧力の膨張方向は、図７Ａの
矢印１２５に示されているものである。レーザーパルス１２２で過熱される流体
１２４の量は、流体１２４のレーザー光の吸光深度によって決定され、所望の大
きさのものを得るように制御されるものでなければならない。例えば、適切な大
きさとは、光ファイバの直径または閉塞を含む小部分の血管と比較できる程度の
距離のものである。これは、レーザーの波長や流体の組成を制御することによっ
て調整されるため、ほとんどのレーザーエネルギーは所望の大きさの流体深度に
堆積される。レーザーパルスの持続時間は、最小の吸収領域にわたる音響移動時
間よりも短いタイムスケールですべてのレーザーエネルギーを吸収流体に堆積で
きる程度の短さが理想的なものである。これは、等容（一定容積）の過熱処理で
ある。直径が約１００μｍの吸収容積では、音響移動時間は約７０ｎｓであるた
め、堆積時間はこの時間よりもかなり短い、例えば約１０ｎｓのものでなければ
ならない。
【００２０】 吸収流体はエネルギーの堆積に対して熱弾性的に反応するため、高圧領域が過熱
容積の流体に作りだされる。高圧ゾーンの境界は音響波パターンに崩壊する。す
なわち、圧縮波はエネルギー堆積領域から離れる方向に伝播し（発散波面）、膨
張波はエネルギー堆積領域の中心方向に伝播する（収束波面）。膨張波が最初の
堆積領域の中心に収束すると、合体してより大きなバブル１３０を形成する数多
くの空洞バブルを形成する引張応力の領域１２６を作りだす。最終的には、空洞
バブルは崩壊して（１３２）、膨張音響波１３３になる。空洞バブルの崩壊およ
び引き続き生じる反動によって、周囲の流体に音響衝撃を発し、空洞のエネルギ
ーの一部を奪い取る。主に流体密度および最初の空洞の最大の大きさによって決
定されるタイムスケールで崩壊および反動の工程が生じる。第１の崩壊および反
動の次に生じる崩壊および反動のイベントは、空洞のエネルギーが流体に放散さ
れるまで強度を小さくする。引き続きレーザーパルスが放出されてこのサイクル
を繰り返すかまたは継続し、レーザーパルス周波数で決定される１つの周波数ま
たは複数の周波数で超音波放射電磁界で発生する。
容積の流体に作りだされる。高圧ゾーンの境界は音響波パターンに崩壊する。す
なわち、圧縮波はエネルギー堆積領域から離れる方向に伝播し（発散波面）、膨
張波はエネルギー堆積領域の中心方向に伝播する（収束波面）。膨張波が最初の
堆積領域の中心に収束すると、合体してより大きなバブル１３０を形成する数多
くの空洞バブルを形成する引張応力の領域１２６を作りだす。最終的には、空洞
バブルは崩壊して（１３２）、膨張音響波１３３になる。空洞バブルの崩壊およ
び引き続き生じる反動によって、周囲の流体に音響衝撃を発し、空洞のエネルギ
ーの一部を奪い取る。主に流体密度および最初の空洞の最大の大きさによって決
定されるタイムスケールで崩壊および反動の工程が生じる。第１の崩壊および反
動の次に生じる崩壊および反動のイベントは、空洞のエネルギーが流体に放散さ
れるまで強度を小さくする。引き続きレーザーパルスが放出されてこのサイクル
を繰り返すかまたは継続し、レーザーパルス周波数で決定される１つの周波数ま
たは複数の周波数で超音波放射電磁界で発生する。
【００２１】 要約すると、第１のモードで動作する装置は、以下の方法で流体に超音波放射電
磁界を発生させる。（ｉ）光ファイバの寸法に相当する流体容積に、この寸法を
渡る音響移動時間よりも短い時間のタイムスケールでレーザーエネルギーを堆積
させる（場合に応じてレーザー波長や吸収流体を選択することによって制御され
る）。（ｉｉ）空洞バブルの最大の大きさが光ファイバの直径とほぼ同じ大きさ
のものになるようにレーザーエネルギーを制御する。（ｉｉｉ）この処理の複数
サイクルが周囲の流体で音響放射電磁界を発生させるようにある繰り返し速度で
レーザーをパルス状にする。例えば、共振動作は、レーザーパルスの繰り返し速
度を空洞の寿命に同期させることで達成される。通常の動作では流体ベースの変
調器は、（通常の光ファイバの寸法で）往復変位が１００〜２００μｍを有する
１〜１００ｋＨｚの周期を成す。この変位は機械作動の超音波血管形成装置に見
られるものとかなり類似したものである。
磁界を発生させる。（ｉ）光ファイバの寸法に相当する流体容積に、この寸法を
渡る音響移動時間よりも短い時間のタイムスケールでレーザーエネルギーを堆積
させる（場合に応じてレーザー波長や吸収流体を選択することによって制御され
る）。（ｉｉ）空洞バブルの最大の大きさが光ファイバの直径とほぼ同じ大きさ
のものになるようにレーザーエネルギーを制御する。（ｉｉｉ）この処理の複数
サイクルが周囲の流体で音響放射電磁界を発生させるようにある繰り返し速度で
レーザーをパルス状にする。例えば、共振動作は、レーザーパルスの繰り返し速
度を空洞の寿命に同期させることで達成される。通常の動作では流体ベースの変
調器は、（通常の光ファイバの寸法で）往復変位が１００〜２００μｍを有する
１〜１００ｋＨｚの周期を成す。この変位は機械作動の超音波血管形成装置に見
られるものとかなり類似したものである。
【００２２】 図８Ａ〜図８Ｃに示すように、過熱した蒸気膨張モードでは、光ファイバ１４１
において各レーザーパルス１４０が、カテーテルを含む血管の特徴サイズと比較
してかなり小さいものであるか、または光ファイバの直径と比較しても小さいも
のである吸収深度内で流体に制御エネルギーレベルを放出する。吸収深度はまた
、音波がレーザーパルスの持続時間中に走行する距離と比較しても小さいもので
ある。レーザーエネルギーは十分なエネルギーレベルを堆積して、大気圧で流体
の気化温度を十分に超える吸収深度内でほとんどの流体を加熱する。レーザーエ
ネルギーを堆積する工程において、熱弾性的に発生した音響波が流体内に送りだ
され、加熱領域を出て伝播する。１μｓよりも長いタイムスケールで、過熱流体
１４２に蒸発作用を施し、蒸気バブルを発生させる。流体が気化すると、その容
積１４４は多数倍増加する。
において各レーザーパルス１４０が、カテーテルを含む血管の特徴サイズと比較
してかなり小さいものであるか、または光ファイバの直径と比較しても小さいも
のである吸収深度内で流体に制御エネルギーレベルを放出する。吸収深度はまた
、音波がレーザーパルスの持続時間中に走行する距離と比較しても小さいもので
ある。レーザーエネルギーは十分なエネルギーレベルを堆積して、大気圧で流体
の気化温度を十分に超える吸収深度内でほとんどの流体を加熱する。レーザーエ
ネルギーを堆積する工程において、熱弾性的に発生した音響波が流体内に送りだ
され、加熱領域を出て伝播する。１μｓよりも長いタイムスケールで、過熱流体
１４２に蒸発作用を施し、蒸気バブルを発生させる。流体が気化すると、その容
積１４４は多数倍増加する。
【００２３】 バブル膨張はほぼ等圧進行のものであるため、レーザーパルスの持続時間を熱弾
性モードと同じくらいの短い時間に制限する必要はない。しかしながら、レーザ
ーパルスの持続時間はバブルの膨張時間よりも短くするべきであり、さらに過熱
領域の通常の熱緩和時間よりもかなり短くするべきである。（レイリーのバブル
崩壊説によれば、水中のバブル崩壊の時間はバブル直径が５０μｍに対して約２
５μｓである。すなわち、熱緩和は数百マイクロ秒のタイムスケースで生じるた
め、レーザーパルスの持続時間は数マイクロ秒以下のものでなければならない。
）蒸気バブルは、流体に最初に作りだされた蒸気圧や流体の特性に左右される最
大半径まで膨張する。バブルの半径が最大になったとき、膨張したバブルの蒸気
圧は大気圧よりもかなり低い圧力に落ち、バブル１４６は崩壊して、拡大音響波
１４８になる。反動および引き続き生じる崩壊のイベントは第１の崩壊に引き続
いて生じる。バブルが膨張し崩壊することで音響エネルギーが流体に結合される
。引き続いて生じるレーザーパルスを放出してこのサイクルを繰り返すかまたは
継続させて、レーザーパルス周波数で決定される１つの周波数または複数の周波
数で超音波放射電磁界を発生させる。第１のモードと同じように、共振動作はレ
ーザーパルス期間を蒸気バブルの寿命に合わせることによ達成されることもある
。
性モードと同じくらいの短い時間に制限する必要はない。しかしながら、レーザ
ーパルスの持続時間はバブルの膨張時間よりも短くするべきであり、さらに過熱
領域の通常の熱緩和時間よりもかなり短くするべきである。（レイリーのバブル
崩壊説によれば、水中のバブル崩壊の時間はバブル直径が５０μｍに対して約２
５μｓである。すなわち、熱緩和は数百マイクロ秒のタイムスケースで生じるた
め、レーザーパルスの持続時間は数マイクロ秒以下のものでなければならない。
）蒸気バブルは、流体に最初に作りだされた蒸気圧や流体の特性に左右される最
大半径まで膨張する。バブルの半径が最大になったとき、膨張したバブルの蒸気
圧は大気圧よりもかなり低い圧力に落ち、バブル１４６は崩壊して、拡大音響波
１４８になる。反動および引き続き生じる崩壊のイベントは第１の崩壊に引き続
いて生じる。バブルが膨張し崩壊することで音響エネルギーが流体に結合される
。引き続いて生じるレーザーパルスを放出してこのサイクルを繰り返すかまたは
継続させて、レーザーパルス周波数で決定される１つの周波数または複数の周波
数で超音波放射電磁界を発生させる。第１のモードと同じように、共振動作はレ
ーザーパルス期間を蒸気バブルの寿命に合わせることによ達成されることもある
。
【００２４】 要約すると、第２のモードで動作する装置は、以下の方法で流体に超音波放射電
磁界を発生させる。（ｉ）小さな容積の流体にレーザーエネルギーを堆積させる
（場合に応じてレーザー波長や吸収流体を選択することによって制御される）。
（ｉｉ）蒸気バブルの最大の大きさがバブルが周辺の組織にダメージを与えない
ような大きさのものになるようにレーザーエネルギーを制御する。（ｉｉｉ）バ
ブル発生および崩壊処理の複数サイクルが周囲の流体で音響放射電磁界を発生さ
せるようにある繰り返し速度でレーザーをパルス状にする。第１のモードと違っ
て、放出時間は重要な問題ではなく、より長いパルス持続時間を有するレーザー
（数μｓまでのもの）が有益である。
磁界を発生させる。（ｉ）小さな容積の流体にレーザーエネルギーを堆積させる
（場合に応じてレーザー波長や吸収流体を選択することによって制御される）。
（ｉｉ）蒸気バブルの最大の大きさがバブルが周辺の組織にダメージを与えない
ような大きさのものになるようにレーザーエネルギーを制御する。（ｉｉｉ）バ
ブル発生および崩壊処理の複数サイクルが周囲の流体で音響放射電磁界を発生さ
せるようにある繰り返し速度でレーザーをパルス状にする。第１のモードと違っ
て、放出時間は重要な問題ではなく、より長いパルス持続時間を有するレーザー
（数μｓまでのもの）が有益である。
【００２５】 いずれかの動作モードにおいて、レーザー波長、レーザーパルスの持続時間およ
びレーザー吸収深度は、十分な音響反応が最小のレーザーパルスエネルギーで得
られるように正確に制御されなければならない。第１のモードでは、これは吸収
容積をシステムの特徴寸法、例えば光ファイバの直径または小部分の血管の直径
等に合わせす必要があり、さらに短いレーザーパルス（２０ｎｓより短い）を用
いる必要がある。第２のモードでは、これはレーザーエネルギーをかなり浅い吸
収深度に堆積して、例えば僅かなエネルギーの蓄えに収容できるような少量の流
体量で十分な過熱レベルを達成する必要があり、さらに周囲の組織にダメージを
与える程の大きさをもつ蒸気バブルを作りださないようにする必要がある。
びレーザー吸収深度は、十分な音響反応が最小のレーザーパルスエネルギーで得
られるように正確に制御されなければならない。第１のモードでは、これは吸収
容積をシステムの特徴寸法、例えば光ファイバの直径または小部分の血管の直径
等に合わせす必要があり、さらに短いレーザーパルス（２０ｎｓより短い）を用
いる必要がある。第２のモードでは、これはレーザーエネルギーをかなり浅い吸
収深度に堆積して、例えば僅かなエネルギーの蓄えに収容できるような少量の流
体量で十分な過熱レベルを達成する必要があり、さらに周囲の組織にダメージを
与える程の大きさをもつ蒸気バブルを作りださないようにする必要がある。
【００２６】 レーザーエネルギーを組織の音響励起内に結合させるこれらの光音響モードには
多数の特徴がある。高反復率と組み合わせてレーザーパルスエネルギーを和らげ
て低くすると、過度の組織過熱や強度の衝撃発生がなくなる。レーザーエネルギ
ーは局所的に吸収される。レーザーエネルギーは周囲の流体と熱弾性的かもしく
は熱力学的に相互作用する。光ファイバの先端でバブルが膨張および崩壊を繰り
返すことにより音響放射電磁界が発生する。共振動作はレーザーパルス期間を発
生したバブルの寿命に合わせることによって達成される。軟質の繊維状の閉塞（
血栓）は、血栓内に直接バブルを発生させることによって崩壊されることもある
。
多数の特徴がある。高反復率と組み合わせてレーザーパルスエネルギーを和らげ
て低くすると、過度の組織過熱や強度の衝撃発生がなくなる。レーザーエネルギ
ーは局所的に吸収される。レーザーエネルギーは周囲の流体と熱弾性的かもしく
は熱力学的に相互作用する。光ファイバの先端でバブルが膨張および崩壊を繰り
返すことにより音響放射電磁界が発生する。共振動作はレーザーパルス期間を発
生したバブルの寿命に合わせることによって達成される。軟質の繊維状の閉塞（
血栓）は、血栓内に直接バブルを発生させることによって崩壊されることもある
。
【００２７】 図１および図３に示されているように、光ファイバの先端で流体に堆積されるエ
ネルギーを空間的かつ一時的に分布させて制御および／または取扱うことで、近
視野音響放射パターンを修正し、例えば光ファイバに近接した物体上に音響エネ
ルギーを集中させたり、音響放射をより均一に分布したりする。この方針に基づ
いた技術は、レーザーパルスの持続時間が短く流体吸収率も比較的大きい熱弾性
応答（第１のモード）の特定の場合に非常に有効であり、レーザーエネルギーは
光ファイバの先端の表面に隣接した薄膜層に堆積される。例えば、光ファイバ先
端上に凹状表面を形成することによって、光エネルギーを同様の形状の分布で流
体に堆積させる。この凹状分布から放出される音響波は光ファイバの先端から距
離Ｒの点に集束する傾向にあり、ここでＲは凹状表面の曲率半径である。平面フ
ァイバの先端がファイバ先端に近接して最初の平面音響波面を発生する。凸状フ
ァイバの先端が音響エネルギーを大きな立体角に発散させる発散球状波面を発生
させる。近視野放射パターンを修正する別の手段はファイバ束を用いてレーザー
エネルギーを放出し、堆積したレーザーエネルギーの一時的な分布を制御するた
めのものである。レーザーエネルギーは、異なる時間にカテーテルの先端で個々
のファイバ素線に到達するように配置され、これらの個々の素線の異なる空間的
な位置と組み合わせて、レーダーで用いるフェイズドアレイの技術と同様に、音
響放射パターンの方向性および形状を制御するように調整される。
ネルギーを空間的かつ一時的に分布させて制御および／または取扱うことで、近
視野音響放射パターンを修正し、例えば光ファイバに近接した物体上に音響エネ
ルギーを集中させたり、音響放射をより均一に分布したりする。この方針に基づ
いた技術は、レーザーパルスの持続時間が短く流体吸収率も比較的大きい熱弾性
応答（第１のモード）の特定の場合に非常に有効であり、レーザーエネルギーは
光ファイバの先端の表面に隣接した薄膜層に堆積される。例えば、光ファイバ先
端上に凹状表面を形成することによって、光エネルギーを同様の形状の分布で流
体に堆積させる。この凹状分布から放出される音響波は光ファイバの先端から距
離Ｒの点に集束する傾向にあり、ここでＲは凹状表面の曲率半径である。平面フ
ァイバの先端がファイバ先端に近接して最初の平面音響波面を発生する。凸状フ
ァイバの先端が音響エネルギーを大きな立体角に発散させる発散球状波面を発生
させる。近視野放射パターンを修正する別の手段はファイバ束を用いてレーザー
エネルギーを放出し、堆積したレーザーエネルギーの一時的な分布を制御するた
めのものである。レーザーエネルギーは、異なる時間にカテーテルの先端で個々
のファイバ素線に到達するように配置され、これらの個々の素線の異なる空間的
な位置と組み合わせて、レーダーで用いるフェイズドアレイの技術と同様に、音
響放射パターンの方向性および形状を制御するように調整される。
【００２８】 商業上のファイバは通常環境から保護するように被覆されている。「裸」のまた
は被覆していないファイバも入手可能である。ファイバ上に被膜を施すとファイ
バをより簡単にカテーテルに滑り込ませやすくなる。可変形直径の光ファイバを
用いると、近端部での物理的強度が大きくなり、さらに末端部での接近度も大き
くなる。これを達成するには、既存のファイバを修正したり（コアの周辺から保
護被膜を剥がす）、または特注ファイバを作る。特注製造は、ファイバの押し出
し率や延伸率を変えることで達成される。ガラスやプラスチックの組成をファイ
バを延伸させる関数として変化させることで、光学特性を損なうことなく末端部
からのファイバを高度に制御することができる。このような一つの特定の例を挙
げると、ファイバの先端が「軟質」となるように処理することで、端部がカテー
テルの被膜内に入り込むことがなくなる。また、チップ内の形状記憶によって、
カテーテルの被膜の末端部から突出する場合ファイバの方向を変えることができ
る。
は被覆していないファイバも入手可能である。ファイバ上に被膜を施すとファイ
バをより簡単にカテーテルに滑り込ませやすくなる。可変形直径の光ファイバを
用いると、近端部での物理的強度が大きくなり、さらに末端部での接近度も大き
くなる。これを達成するには、既存のファイバを修正したり（コアの周辺から保
護被膜を剥がす）、または特注ファイバを作る。特注製造は、ファイバの押し出
し率や延伸率を変えることで達成される。ガラスやプラスチックの組成をファイ
バを延伸させる関数として変化させることで、光学特性を損なうことなく末端部
からのファイバを高度に制御することができる。このような一つの特定の例を挙
げると、ファイバの先端が「軟質」となるように処理することで、端部がカテー
テルの被膜内に入り込むことがなくなる。また、チップ内の形状記憶によって、
カテーテルの被膜の末端部から突出する場合ファイバの方向を変えることができ
る。
【００２９】 本発明に用いるパルス状のレーザーエネルギーは、気体、液体または固体の媒体
をベースにしたものである。希土類をドープした固体レーザー、ルビーレーザー
、アレキサンダーレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーおよびＨｏ：ＹＬＦレーザー
はすべて、高反復率のパルスモードで動作し本発明で使用されるレーザーの例で
ある。これらの固体レーザーはいずれも非線形の周波数二倍結晶または周波数三
倍結晶と組み合わせて基本的なレーザー光を放射する波長と調和させる。紫外線
放射の干渉性ビームを発生する固体レーザーを本発明と直接用いたり、または色
素レーザーと組み合わせて用いて、紫外線および可視スペクトルの広範囲部分に
調節可能な出力ビームを発生する。広範囲スペクトルに対して調節可能であるこ
とによって、レーザー波長をカテーテルの末端部に配置した流体の吸収特性に合
わせるような広範囲の柔軟性を提供できる。出力ビームは光ファイバによって、
例えば経皮カテーテルを介して手術部位に結合される。動作中、光のパルス状の
ビームは超音波励起を生じ、この励起によって、下部組織にダメージを与えずさ
らに従来の装置よりも血管壁に孔をあけないように血栓またはアテローム硬化プ
ラークを除去および／または乳化させる。
をベースにしたものである。希土類をドープした固体レーザー、ルビーレーザー
、アレキサンダーレーザー、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーおよびＨｏ：ＹＬＦレーザー
はすべて、高反復率のパルスモードで動作し本発明で使用されるレーザーの例で
ある。これらの固体レーザーはいずれも非線形の周波数二倍結晶または周波数三
倍結晶と組み合わせて基本的なレーザー光を放射する波長と調和させる。紫外線
放射の干渉性ビームを発生する固体レーザーを本発明と直接用いたり、または色
素レーザーと組み合わせて用いて、紫外線および可視スペクトルの広範囲部分に
調節可能な出力ビームを発生する。広範囲スペクトルに対して調節可能であるこ
とによって、レーザー波長をカテーテルの末端部に配置した流体の吸収特性に合
わせるような広範囲の柔軟性を提供できる。出力ビームは光ファイバによって、
例えば経皮カテーテルを介して手術部位に結合される。動作中、光のパルス状の
ビームは超音波励起を生じ、この励起によって、下部組織にダメージを与えずさ
らに従来の装置よりも血管壁に孔をあけないように血栓またはアテローム硬化プ
ラークを除去および／または乳化させる。
【００３０】 種々の他のパルス状のレーザーを開示したレーザー源と置き換えることもできる
。同様に、種々の色素材料や構造を色素レーザーで使用できる。色素を浸したプ
ラスチックフィルムやキュベット含有色素等の自由に流れる色素以外の構造も色
素レーザーに置き換え可能である。色素レーザーはまた、複数の異なる色素を蓄
え、使用中に現れるユーザーが開始する制御信号または状況に自動的に応じて別
のものに置き換えることもできる（例えば、血液で満たされた範囲から食塩水の
範囲に切り換える場合かもしくは石灰化した堆積に応じて切り換える場合等）。
本発明の色素レーザーでの使用に適した色素は、例えばＰ−テルフェニル（ピー
ク波長：３３９）、ＢｉＢｕＱ（ピーク波長：３８５）、ＤＰＳ（ピーク波長：
４０５）およびクマリン２（ピーク波長：４４８）等を含む。
。同様に、種々の色素材料や構造を色素レーザーで使用できる。色素を浸したプ
ラスチックフィルムやキュベット含有色素等の自由に流れる色素以外の構造も色
素レーザーに置き換え可能である。色素レーザーはまた、複数の異なる色素を蓄
え、使用中に現れるユーザーが開始する制御信号または状況に自動的に応じて別
のものに置き換えることもできる（例えば、血液で満たされた範囲から食塩水の
範囲に切り換える場合かもしくは石灰化した堆積に応じて切り換える場合等）。
本発明の色素レーザーでの使用に適した色素は、例えばＰ−テルフェニル（ピー
ク波長：３３９）、ＢｉＢｕＱ（ピーク波長：３８５）、ＤＰＳ（ピーク波長：
４０５）およびクマリン２（ピーク波長：４４８）等を含む。
【００３１】 さらなる別の実施形態では、パルス状の光源は、周波数二倍または周波数三倍固
体レーザーで励起させる光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）の場合もある。ＯＰ
Ｏシステムにより完全に固体光学要素からなる小形のシステムで広範囲の波長の
調整が可能となる。ＯＰＯシステムのレーザー波長はまた、使用中ユーザーが開
始する制御信号または状態に自動的に応答して変化することもある。
体レーザーで励起させる光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）の場合もある。ＯＰ
Ｏシステムにより完全に固体光学要素からなる小形のシステムで広範囲の波長の
調整が可能となる。ＯＰＯシステムのレーザー波長はまた、使用中ユーザーが開
始する制御信号または状態に自動的に応答して変化することもある。
【００３２】 本発明を実行するのに有益なカテーテルは、種々の形状を持っている。例えば、
ある実施例ではカテーテルの外径は３．５ミリメートル以下、好ましくは２．５
ミリメートル以下のものからなることもある。カテーテル内に配置するものは、
直径が４００ミクロンの光ファイバかもしくはマサチューセッツ州、スタブリッ
ジのスペクトラム社(Spectram, Inc.)で製造されるモデルＳＧ８００ファイバ等
の小形のシリカ（石英ガラス）ファイバである。カテーテルは多穴のものであり
、フラッシィングや吸引口を提供する。ある実施形態では、カテーテルの先端は
放射を通さず耐熱性の材料で構成される。放射を通さない先端を用いてカテーテ
ルをＸ線透視を受けるように配置する。
ある実施例ではカテーテルの外径は３．５ミリメートル以下、好ましくは２．５
ミリメートル以下のものからなることもある。カテーテル内に配置するものは、
直径が４００ミクロンの光ファイバかもしくはマサチューセッツ州、スタブリッ
ジのスペクトラム社(Spectram, Inc.)で製造されるモデルＳＧ８００ファイバ等
の小形のシリカ（石英ガラス）ファイバである。カテーテルは多穴のものであり
、フラッシィングや吸引口を提供する。ある実施形態では、カテーテルの先端は
放射を通さず耐熱性の材料で構成される。放射を通さない先端を用いてカテーテ
ルをＸ線透視を受けるように配置する。
【００３３】 特別に記載した実施形態の変化および変更は、添付の請求の範囲により限定され
ている本発明の範囲から逸脱することなく実行可能である。
ている本発明の範囲から逸脱することなく実行可能である。
【図１】 本発明の実施形態を示す図である。
【図２Ａ】 バブル形成および崩壊中の図１の検出器からの典型的な出力を示す図である。
【図２Ｂ〜図２Ｅ】 ５μｓ、５５μｓ、８５μｓ、１００μｓのそれぞれの時間におけるバブル成長
および崩壊を示す図である。
および崩壊を示す図である。
【図３】 本発明のフィードバックシステムの実施形態の論理制御要素を示すフローチャー
トである。
トである。
【図４】 バブル寿命に関するデータを示す図である。
【図５】 バブル直径対エネルギー／パルスに関するデータを示す図である。
【図６Ａ】 光ファイバベースの光音響血栓崩壊カテーテルの用途を示す略図である。
【図６Ｂ】 補助液体を用いた阻害物の超音波溶解を示す図である。
【図７Ａ〜図７Ｃ】 バブル形成方法として熱弾性動作を示す図である。
【図８Ａ〜図８Ｃ】 バブル形成方法として過熱した蒸気膨張モードを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マミニ，ベス エム. アメリカ合衆国、94555、カリフォルニア 州、フリーモント、ダンヒル ドライブ 34282 (72)発明者 ダ シルバ，ルッツ ビー. アメリカ合衆国、94526、カリフォルニア 州、ダンビル、カミノ ラモン プレイス 1995 (72)発明者 セリアズ，ピーター エム. アメリカ合衆国、94709、カリフォルニア 州、バークレイ、スプルース ストリート 1530 Ｆターム(参考） 2G059 AA05 BB12 CC16 EE01 EE02 EE05 EE11 GG01 GG03 GG04 GG08 JJ02 JJ05 JJ07 JJ11 JJ13 JJ17 JJ19 JJ22 KK01 MM01 MM05 MM08 MM10 4C060 FF01 KK03 MM25
Claims (61)
- 【請求項１】 近端部および末端部からなる光ファイバを液体環境媒体に挿入す
るステップと、 高反復率レーザーシステムからのもので、前記液体環境媒体内の前記末端部から
出る第１のレーザー光ビームを前記近端部に結合するステップと、 第２のレーザー光ビームを前記近端部に伝送し、前記第２の光ビームは前記末端
部に部分的に反射されて反射された第２のビームを発生し、前記バブルが前記末
端部で形成されて成長するときに、前記末端部で反射された光量が増加するステ
ップと、 前記反射された第２のビームを検出して検出信号を発生させるステップと、 前記高反復率レーザーシステムが前記第１のレーザー光ビームを励起する前に、 前記検出信号の第１の試料を格納するステップと、 前記高反復率レーザーシステムが前記第１のレーザー光ビームを励起した後の所
定の遅延間で前記検出信号の第２の試料を格納するステップと、 前記第２の試料を前記第１の試料から減算して試料差を求めるステップとからな
るバブルの存在を検出するための方法であって、 前記試料差が所定のしきい値レベルよりも大きければ、前記高反復率レーザーシ
ステムから前記第１のレーザー光ビームを励起し続けるか、もしくは 前記試料差が前記所定のしきい値レベルよりも小さければ、（ｉ）少なくともあ
る一定の時間前記高反復率レーザーシステムから前記第１のレーザー光ビームの
励起を切断し、（ｉｉ）前記バブルが形成されるまで前記第１のレーザービーム
の電力を所定の電力まで増加させることからなるグループから選択される方法に
より、前記高反復率レーザーシステムを制御するバブルの存在の検出方法。 - 【請求項２】 近端部および末端部からなる光ファイバを介してレーザー光ビー
ムを伝送し、前記レーザー光ビームの一部は前記末端部により反射され、前記レ
ーザー光ビームの前記反射部分内にある光量は前記バブルが前記末端部で形成さ
れ成長するにつれ増加するステップと、 前記レーザー光ビームの前記反射部分を検出して検出信号を発生させるステップ
と、 バブル形成レーザーシステムが前記第１のレーザー光ビームを励起する前に前記
検出信号の第１の試料を格納するステップと、 前記バブル形成レーザーシステムが前記第１のレーザー光ビームを励起した後の
所定の遅延間で前記検出信号の第２の試料を格納するステップと、 前記第２の試料を前記第１の試料から減算して試料差を求めるステップとからな
るバブルの存在を検出するための方法であって、 前記試料差が所定のしきい値レベルよりも大きければ、前記バブル形成レーザー
システムから前記第１のレーザー光ビームを励起し続けるか、もしくは 前記試料差が前記所定のしきい値レベルよりも小さければ、（ｉ）少なくともあ
る一定の時間前記バブル形成レーザーシステムから前記第１のレーザー光ビーム
の励起を切断し、（ｉｉ）前記バブルが形成されるまで前記第１のレーザービー
ムの電力を所定の電力まで増加させることからなるグループから選択される方法
により、前記バブル形成レーザーシステムを制御するバブルの存在の検出方法。 - 【請求項３】 屈折率に関する予備情報や遭遇する可能性のある材料の予備知識
をユーザーが持っていれば、どの材料がファイバの先端に直接的に近接している
かを区別することが可能である請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記複数の試料は少なくとも２つの交流波長で獲得され、異なる
波長は材料の光学特性が異なり、前記光学特性は屈折率、吸光率、散乱性および
異方性からなるグループから選択されるもので、少なくとも２つの交流波長から
の検出信号の比率で材料の種類が示される請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 近端部および末端部からなる光ファイバを液体環境媒体に挿入す
る手段と、 高反復率レーザーシステムからのもので、前記液体環境媒体内の前記末端部から
出る第１のレーザー光ビームを前記近端部に結合する手段と、 第２のレーザー光ビームを前記近端部に伝送し、前記第２の光ビームは前記末端
部に部分的に反射されて反射された第２のビームを発生し、前記バブルが前記末
端部で形成されて成長するときに、前記末端部で反射された光量が増加する手段
と、 前記反射された第２のビームを検出して検出信号を発生させる手段と、 前記高反復率レーザーシステムが前記第１のレーザー光ビームを励起する前に、 前記検出信号の第１の試料を格納する手段と、 前記高反復率レーザーシステムが前記第１のレーザー光ビームを励起した後の所
定の遅延間で前記検出信号の第２の試料を格納する手段と、 前記第２の試料を前記第１の試料から減算して試料差を求める手段と、 前記試料差に基づいて前記高反復率レーザーシステムを制御するための手段とか
らなるバブルの存在を検出するための装置。 - 【請求項６】 近端部および末端部からなる光ファイバを介してレーザー光ビー
ムを伝送し、前記レーザー光ビームの一部は前記末端部により反射され、前記レ
ーザー光ビームの前記反射部分内にある光量は前記バブルが前記末端部で形成さ
れ成長するにつれ増加する手段と、 前記レーザー光ビームの前記反射部分を検出して検出信号を発生させる手段と、
バブル形成レーザーシステムが前記第１のレーザー光ビームを励起する前に前記
検出信号の第１の試料を格納する手段と、 前記バブル形成レーザーシステムが前記第１のレーザー光ビームを励起した後の
所定の遅延間で前記検出信号の第２の試料を格納する手段と、 前記第２の試料を前記第１の試料から減算して試料差を求める手段と、 前記試料差が所定のしきい値レベルよりも大きければ、前記バブル形成レーザー
システムから前記第１のレーザー光ビームを励起し続ける手段と、 前記試料差が前記所定のしきい値レベルよりも小さければ、（ｉ）少なくともあ
る一定の時間前記バブル形成レーザーシステムから前記第１のレーザー光ビーム
の励起を切断し、（ｉｉ）前記バブルが形成されるまで前記第１のレーザービー
ムの電力を所定の電力まで増加させることからなるグループから選択される方法
により、前記バブル形成レーザーシステムを制御する手段とからなるバブルの存
在を検出するための装置。 - 【請求項７】 バブル形成レーザービームとバブル診断レーザービームを組み合
わせてそれらを同一直線上にするための手段と、 近端部および末端部からなる光ファイバと、 前記バブル形成レーザービームと前記バブル診断レーザービームを前記光ファイ
バの前記近端部に集束させるための手段と、 検出器と、 前記光ファイバの前記末端部から反射された光を前記検出器へと向けるための手
段と、 前記検出器により発生した信号を分析して前記バブルの存在を検出するための手
段とからなる論理回路システムとからなるバブルの存在を検出するための装置。 - 【請求項８】 前記検出器により発生した前記信号を分析してバブル形成レーザ
ーを制御するための手段とからさらになる請求項７記載の装置。 - 【請求項９】 前記バブル診断レーザービームは、ダイオードレーザーと、色素
レーザーと、Ｈｅ−Ｎｅレーザーとからなるグループから選択されるレーザーに
より発生する請求項７記載の装置。 - 【請求項１０】 バブル形成レーザービームとバブル診療レーザービームを組み
合わせてそれらを同一直線上にするための前記手段は、ダイクロイックミラーか
らなる請求項７記載の装置。 - 【請求項１１】 バブル形成レーザービームとバブル形成レーザービームを組み
合わせてそれらを同一直線上にするための前記手段は、ビームスプリッタからな
る請求項７記載の装置。 - 【請求項１２】 前記光ファイバの前記末端部から反射された光を前記検出器に
向けるための前記手段は、ビームスプリッタからなる請求項７記載の装置。 - 【請求項１３】 前記光ファイバの前記末端部から反射された光を前記検出器に
向けるための前記手段は、穴付きミラーからなる請求項７記載の装置。 - 【請求項１４】 前記光ファイバの前記末端部から反射された光を前記検出器に
向けるための前記手段は偏光子と、フィルタと、回折格子とからなり、前記バブ
ル形成レーザービームと前記バブル診断レーザービームの一次表面反射から光を
遮断する請求項７記載の装置。 - 【請求項１５】 前記光ファイバの前記末端部から反射された光を前記検出器に
向けるための前記手段は偏光子からなり、前記バブル形成レーザービームと前記
バブル診療レーザービームの一次表面反射からの光を遮断する請求項７記載の装
置。 - 【請求項１６】 前記光ファイバの前記末端部から反射される光を前記検出器に
向けるための前記手段はフィルタからなり、前記バブル形成レーザービームから
の光を遮断する請求項７記載の装置。 - 【請求項１７】 前記光ファイバの前記末端部から反射された光を前記検出器に
向けるための前記手段は回折格子からなり、前記ボトル形成レーザービームから
の光を遮断する請求項７記載の装置。 - 【請求項１８】 光ファイバの末端部を人体の内腔内の流体媒体内に挿入するス
テップと、 第１の光ビームを末端部に放出することによって、第１のビームは流体媒体と相
互作用して閉塞材料を破壊するステップと、 第２の光ビームを末端部に放出するステップと、 末端部内の第２のビームの反射をモニタして、末端部のあらゆるバブルに関する
情報と、末端部でのあらゆる材料に関する第２の情報と、それらのあらゆる組み
合わせとからなるグループから選択された情報を求め、第１の情報はバブルの不
在または存在と、バブルの持続時間と、バブルの大きさと、それらのあらゆる組
み合わせとからなるグループから選択され、第２の情報は材料の種類と、材料の
吸収特性と、材料の機械的特性と、それらのあらゆる組み合わせとからなるグル
ープから選択されるステップと、 前記情報に基づいて第１のビームを制御するステップとからなる内部に閉塞材料
を有する人体の内腔内で光ファイバ装置を使用する方法。 - 【請求項１９】 前記人体の内腔は心血管または脳血管である請求項１８記載の
方法。 - 【請求項２０】 前記閉塞材料は血栓またはアテローム硬化プラークである請求
項１８記載の方法。 - 【請求項２１】 前記流体媒体は、血液、光吸収色素を含有する生理的食塩水、
血栓崩壊薬、もしくは血栓である請求項１８記載の方法。 - 【請求項２２】 前記第１および第２の光ビームの少なくとも１つのビームはレ
ーザーによって発生する請求項１８記載の方法。 - 【請求項２３】 前記第１のビームはパルス状のレーザーによって発生する請求
項２２記載の方法。 - 【請求項２４】 前記第２のビームは連続波レーザーによって発生する請求項２
２記載の方法。 - 【請求項２５】 前記第１のビームは光パラメトリック発振器によって発生する
請求項１８記載の方法。 - 【請求項２６】 第１のビームと流体媒体との間の相互作用は光吸収である請求
項１８記載の方法。 - 【請求項２７】 第１のビームと流体媒体との間の相互作用はバブルの発生であ
る請求項１８記載の方法。 - 【請求項２８】 閉塞材料の破壊は、光音響メカニズム、熱弾性メカニズム、熱
力学メカニズム、もしくはそれらのあらゆる組み合わせによって容易に実行され
る請求項１８記載の方法。 - 【請求項２９】 閉塞材料の破壊は、血栓崩壊薬によって容易に実行される請求
項１８記載の方法。 - 【請求項３０】 閉塞材料の破壊は、閉塞材料の乳化、除去、細胞溶解、もしく
はそれらのあらゆる組み合わせを含む請求項１８記載の方法。 - 【請求項３１】 前記モニタステップは、ＤＣ成分および第１の情報を提供する
ＡＣ成分とを有する信号によって表される第２のビームの反射をモニタするステ
ップからなる請求項１８記載の方法。 - 【請求項３２】 前記制御ステップは、少なくとも一時的な前記第１のビームの
放出を切断するステップからなる請求項１８記載の方法。 - 【請求項３３】 前記制御ステップは、前記第１のビームの放出を継続するステ
ップからなる請求項１８記載の方法。 - 【請求項３４】 前記制御ステップは第１のビームの照射パラメータを制御する
ステップからなる請求項１８記載の方法。 - 【請求項３５】 前記バブルは、気化、空洞化、もしくはそれらのあらゆる組み
合わせによって形成される請求項１８記載の方法。 - 【請求項３６】 近端部および末端部を有し、人体の内腔内の流体媒体内に末端
部を十分に挿入できる構造を有する光ファイバと、 第１の光ビームと第２の光ビームを近端部内に結合して末端部に放出する手段で
あって、第１のビームは流体媒体と相互作用をして閉塞材料を破壊することが可
能な手段と、 末端部内の第２のビームの反射をモニタして、末端部のあらゆるバブルに関する
第１の情報と、末端部のあらゆる材料に関する第２の情報と、それらのあらゆる
組み合わせとからなるグループから選択された情報を求めるための手段であって
、第１の情報はバブルの不在または存在と、バブルの持続時間と、バブルの大き
さと、それらのあらゆる組み合わせとからなるグループから選択され、第２の情
報は材料の種類と、材料の吸収特性と、材料の機械的特性と、それらのあらゆる
組み合わせとからなるグループから選択される手段と、 前記情報に基づいて第１のビームを制御するための手段とからなる内部に閉塞材
料を有する人体の内腔を処理するための光ファイバ装置。 - 【請求項３７】 光ファイバを含み、人体の内腔内に光ファイバの末端部を十分
に挿入できる程の構造を有するカテーテルからさらになる請求項３６記載の装置
。 - 【請求項３８】 光ファイバを囲み光ファイバに平行に走行する作業チャンネル
からさらになる請求項３６記載の装置。 - 【請求項３９】 前記作業チャンネルは、閉塞材料の破壊を容易にする流体を放
出するためのチャンネルである請求項３８記載の装置。 - 【請求項４０】 光ファイバおよび作業チャンネルを含み、人体の内腔内に光フ
ァイバの末端部を十分に挿入できる程の構造を有するカテーテルからさらになる
請求項３８記載の装置。 - 【請求項４１】 前記人体の内腔は心血管もしくは脳血管である請求項３６記載
の装置。 - 【請求項４２】 前記閉塞材料は血栓もしくはアテローム硬化プラークである請
求項３６記載の装置。 - 【請求項４３】 前記流体媒体は、血液、光吸収色素を含有する生理的食塩水、
血栓崩壊薬、もしくは血栓である請求項３６記載の装置。 - 【請求項４４】 前記第１および第２の光ビームの少なくとも１つのビームはレ
ーザーによって発生する請求項３６記載の装置。 - 【請求項４５】 前記第１のビームはパルス状レーザーによって発生する請求項
４４記載の装置。 - 【請求項４６】 前記第２のビームは連続波レーザーによって発生する請求項４
４記載の装置。 - 【請求項４７】 前記第１のビームは光パラメトリック発振器によって発生する
請求項３６記載の装置。 - 【請求項４８】 第１のビームおよび流体媒体との間の相互作用は光吸収である
請求項３６記載の装置。 - 【請求項４９】 第１のビームおよび流体媒体との間の相互作用はバブルの発生
を含む請求項３６記載の装置。 - 【請求項５０】 閉塞材料の破壊は、光音響メカニズム、熱弾性メカニズム、熱
力学メカニズム、もしくはそれらのあらゆる組み合わせによって容易に実行され
る請求項３６記載の装置。 - 【請求項５１】 前記閉塞材料の破壊は血栓崩壊薬によって容易に実行される請
求項３６記載の装置。 - 【請求項５２】 前記閉塞材料の破壊は、閉塞材料の乳化、除去、細胞溶解、も
しくはそれらのあらゆる組み合わせを含む請求項３６記載の装置。 - 【請求項５３】 前記モニタ手段は、ＤＣ成分および第１の情報を提供するＡＣ
成分を有する信号で表される第２のビームの反射をモニタするための手段からな
る請求項３６記載の装置。 - 【請求項５４】 前記制御手段は、少なくとも一時的な第１のビームの放出を切
断するための手段からなる請求項３６記載の装置。 - 【請求項５５】 前記制御手段は第１のビームの放出を継続するための手段から
なる請求項３６記載の装置。 - 【請求項５６】 前記制御手段は第１のビームの照射パラメータを制御するため
の手段からな請求項３６記載の装置。 - 【請求項５７】 前記バブルは、気化、空洞化、もしくあそれらのあらゆる組み
合わせによって形成される請求項３６記載の装置。 - 【請求項５８】 前記材料は、前記検出信号のあらゆる試料内である波長で反射
された光量から屈折率を決定し、次いで前記屈折率を材料に相関させることによ
り区別される請求項３記載の方法。 - 【請求項５９】 近端部および末端部とからなる光ファイバを液体環境媒体に挿
入するステップと、 レーザーシステムからのもので、前記液体環境媒体内の前記末端部から出る第１
のレーザー光ビームを前記近端部内に結合するステップと、 第２のレーザー光ビームを前記近端部内に伝送し、前記第２の光ビームは前記末
端部により反射されて反射された第２のビームを発生し、前記バブルが前記末端
部で形成され成長するとき、前記末端部で反射された光量は増加するステップと
、 前記反射された第２のビームを検出して情報を発生させるステップと、 前記情報に基づいて前記レーザーシステムを制御するステップとからなるバブル
の存在を検出するための方法。 - 【請求項６０】 近端部および末端部とからなる光ファイバと介してレーザー光
ビームを伝送するための手段であって、前記レーザー光ビームの一部が前記末端
部で反射され、前記光ビームの前記部分内にある光量は前記バブルが前記末端部
で形成され成長すると増加する手段と、 前記レーザー光ビームの前記部分を検出して情報を発生させるための手段と、前
記情報に基づいてバブル形成レーザーシステムを制御するための手段とからなる
バブルの存在を検出するための装置。 - 【請求項６１】 前記高反復率レーザーシステムを制御するための前記手段は、
前記試料差が所定のしきい値レベルよりも大きければ、前記高反復率レーザーシ
ステムから前記第１のレーザー光ビームの励起を続ける手段と、前記試料差が前
記所定のしきい値レベルよりも小さければ、前記高反復率レーザーシステムの励
起を切断するための手段とからなる請求項５記載の装置。
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| US08/941,015 | 1997-09-30 | ||
| US08/941,015 US6538739B1 (en) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Bubble diagnostics |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001517805A true JP2001517805A (ja) | 2001-10-09 |
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|---|---|---|---|
| JP2000513512A Pending JP2001517805A (ja) | 1997-09-30 | 1998-09-29 | バブル検出法 |
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| EP (1) | EP1018952A1 (ja) |
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