JP2003521293A - ファイバー光学プローブを保護するための方法およびその得られるファイバー光学プローブ - Google Patents

ファイバー光学プローブを保護するための方法およびその得られるファイバー光学プローブ

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JP2003521293A
JP2003521293A JP2001554089A JP2001554089A JP2003521293A JP 2003521293 A JP2003521293 A JP 2003521293A JP 2001554089 A JP2001554089 A JP 2001554089A JP 2001554089 A JP2001554089 A JP 2001554089A JP 2003521293 A JP2003521293 A JP 2003521293A
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optical fiber
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fiber optic
polishing
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リンカン，ダニー
ハレル，ティム
カマー，クリシュナ
パップ，ジョセフ
ファークァー，デビッド
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スペクトリクス，インコーポレイテッド
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    • G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
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    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B18/00—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body
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  • Optics & Photonics (AREA)
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  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)

Abstract

(57)【要約】 ハウジング、このハウジング内に配置される少なくとも１つの光ファイバーであって、この少なくとも１つの光ファイバーの各々の一末端がプローブ面を形成するハウジング内の開口に隣接して配置される、光ファイバー、このハウジング内に少なくとも１つの光ファイバーを結合する結合剤、および夾雑物が少なくとも１つの光ファイバーと接触するのを防ぐためにプローブ面を密閉被覆する保護コーティングを備えるファイバー光学プローブが提供される。ファイバー光学プローブを保護するための方法は、実質的に平坦なプローブ面を形成するためにプローブ面を研磨する工程、プローブ面を研磨する工程の後にプローブ面をクリーニングする工程、および保護コーティングでプローブ面を密閉する工程を包含する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） （１．発明の分野） 本発明は、ファイバー光学プローブを保護するための方法およびその得られる
ファイバー光学プローブに関する。
【０００２】 （２．関連技術の背景） 光ファイバーおよびこのような光ファイバーの集合または束は、現在、例えば
、医学、産業および科学における照明、遠隔観察および遠隔分光のために通常使
用される。束内の特定の光ファイバーの機能は、反射した光の遠隔観察または分
光分析のための対象またはサンプルからの光自体または光の集合の照明であり得
る。光ファイバーを一緒にかつプローブハウジング内の適切な位置に保持するた
めに、結合剤、接着剤、またはエポキシ材料を使用することは通常の実施である
。一旦適切な位置に固定された場合、光ファイバーの末端、従って結合剤および
ハウジングを共通の表面レベルに研磨することは通常の実施である。
【０００３】 例えば、図１は、ファイバー光プローブ１０を採用する例示的な内視鏡１を示
す。内視鏡１は、透過型光ファイバー束２０ａを備え、これは放射源２から標的
組織までの励起電磁放射を運搬する。内視鏡１は、標的組織から検出器３までの
反射／散乱の電磁放射または蛍光発光を伝達するための反射型光ファイバー束２
０ｂをさらに備える。この透過型および反射型の光ファイバーは、同じ場所に配
置され得るか；または同じ光ファイバーであり得る。内視鏡は、ファイバー光学
プローブ１０を配置するためのハンドル４をさらに備え得る。
【０００４】 図１Ｂは、内視鏡１のファイバー光学プローブ１０の構造を示す。この装置は
、長本体部５を有するハウジング６０を備え、それは患者の身体内に挿入される
ことが意図される。本体部５は、その本体部５が血管内に挿入され得るか、また
は患者の天然の管腔もしくは体腔内に挿入され得るように、十分に小さな直径を
有し得る。
【０００５】 図２に示されるように、各光ファイバーは、好ましくはガラスまたはプラスチ
ックから形成されるコア２０ａ、および好ましくはドープしたガラスまたはプラ
スチックから形成されるクラッディング２０ｂを備える。光ファイバー２０はま
た、好ましくは、例えばプラスチック、またはポリイミドのような保護材料から
形成されるバッファ２０ｃおよび／またはジャケット２０ｄを備え得る。図１Ｂ
、１Ｃおよび２に示されるように、光ファイバー２０は結合剤３０を使用して束
にされる。
【０００６】 上記のように構築され研磨されたファイバー光学プローブの顕微鏡検査は、し
ばしば、結合剤および光ファイバー成分が同じ高さにないことを明らかにする。
これらの材料が軟性の性質であることからさらに研磨されるか、またはこれらの
材料がエージングの際に収縮される。図１のファイバー光学プローブ１０の面１
５を示す図２に示されるように、これは、光ファイバーの末端または面３６と結
合剤３０との間の空間３５を形成し、ここに少量の埃、研磨化合物、接着剤の残
留物などのような夾雑物４０が収集し得る。このような光ファイバー２６の末端
がクリーニングのために拭き払われる場合、これらの空間に収集された物質は、
光ファーバーの末端または面３６まで移動され得、クリーニングの前より多くの
埃および残留物がファイバー面３６に残る。
【０００７】 さらに、医学および産業界において、プローブ上の空隙空間内またはファイバ
ーの表面上に物質が収集することを最小限にとどめることが望まれる。
【０００８】 （発明の要旨） 本発明の目的は、少なくとも上記の課題および／または不利益を解決し、少な
くとも本明細書以下に記載される利点を提供することである。
【０００９】 本発明の好ましい実施態様によれば、ファイバー光学プローブは、ハウジング
、このハウジング内に配置される少なくとも１つの光ファイバーであって、この
少なくとも１つの光ファイバーの各々の一末端がプローブ面を形成するハウジン
グ内の開口に隣接して配置される、光ファイバー、このハウジング内に少なくと
も１つの光ファイバーを結合する結合剤、および夾雑物が少なくとも１つの光フ
ァイバーと接触するのを防ぐためにプローブ面を密閉被覆する保護コーティング
を備える。この少なくとも１つの光ファイバーは、複数の光ファイバーを含み得
、保護コーティングは、複数の光ファイバー間に位置する結合剤の一部を密閉被
覆し得る。
【００１０】 保護コーティングは、好ましくは、接着剤、エポキシまたはポリマーから形成
される。結合剤はまた、好ましくは、接着剤、エポキシおよびポリマーから形成
される。保護コーティングは、好ましくは、少なくとも１つの光ファイバーの円
錐角が維持されるか、または少なくとも１つの光ファイバーが保護コーティング
を有しない円錐角と実質的に同じであるように、研磨される。
【００１１】 少なくとも１つの光ファイバーは、保護コーティングを有しない場合より保護
コーティングを有する方がより大きな対象表面積（ｓｕｂｊｅｃｔ ｓｕｒｆａ
ｃｅ ａｒｅａ）から光を受光し得る。さらに、少なくとも１つの光ファイバー
は、保護コーティングを有しない場合より保護コーティングを有する方がより大
きな対象表面積を照射し得る。
【００１２】 さらに、ハウジング、このハウジング内に配置される少なくとも１つの光ファ
イバーであって、この光ファイバーの各々の一末端がプローブ面を形成するハウ
ジング内の開口に隣接して配置される、光ファイバー、およびこのハウジング内
に少なくとも１つの光ファイバーを結合する結合剤、を含むファイバー光学プロ
ーブを保護するための、本発明を具体化する好ましい方法は、プローブ面を研磨
する工程、プローブ面を研磨する工程の後にプローブ面をクリーニングする工程
、および保護コーティングでプローブ面を密閉する工程を包含し得る。この方法
は、保護コーティングを研磨する工程をさらに包含する。この保護コーティング
を研磨する工程は、少なくとも１つの光ファイバーのスポットサイズ（ｓｐｏｔ
ｓｉｚｅ）を制御するために保護コーティングを研磨する工程を包含し得る。
プローブ面をクリーニングする工程は、超音波クリーニングする工程、または通
常の圧力または高い圧力で水および溶媒のうちの少なくとも１つをプローブヘッ
ドに注ぐ工程を包含し得る。
【００１３】 保護コーティングは、好ましくは接着剤、エポキシおよび／またはポリマーか
ら形成される。保護コーティングは、好ましくは、少なくとも１つの光ファイバ
ーの円錐角が維持されるように研磨される。さらに、この保護コーティングは、
少なくとも１つの光ファイバーが、保護コーティングを有しない場合より保護コ
ーティングを有する方がより大きな対象表面積から光を受光するように構成され
得る。さらに、この保護コーティングは、少なくとも１つの光ファイバーが、保
護コーティングを有しない場合より保護コーティングを有する方がより大きな対
象表面積を照射するように構成され得る。
【００１４】 本発明のさらなる利点、目的、および特徴は以下の説明に一部記載され、そし
て一部は以下の検査の際に当業者にとって明らかとなるか、または本発明の実施
から理解され得る。本発明の目的および利点は、添付の特許請求の範囲に特に示
されるように理解され得そして達成され得る。
【００１５】 （好ましい実施態様の詳細な説明） 本発明は、以下の図面を参照して詳細に記載され、同じ参照番号は同じ構成要
素を意味する。
【００１６】 図３は、本発明の好ましい実施態様に従うファイバー光学プローブ１１０の面
１１５を示す。このファイバー光学プローブ１１０は、ハウジング１６０を備え
、ここで光ファイバー１２０が結合剤１３０を使用して束にされる。各光ファイ
バー１２０は、コア１２０ａ（好ましくは、ガラスまたはプラスチックから形成
される）、およびクラッディング１２０ｂ（好ましくは、ドープしたガラスまた
はプラスチックから形成される）を備える。光ファイバー１２０はまた、バッフ
ァー１２０ｃおよび／またはジャケット１２０ｄ（好ましくは、例えばプラスチ
ックまたはポリイミドのような保護材料から形成される）を備え得る。結合剤１
３０は、好ましくは、接着剤、エポキシおよび／またはポリマーから形成され；
しかし他の材料もまた適切であり得る。
【００１７】 プローブ１１５の面が製造後に研磨される場合、光ファイバー１３６の末端ま
たは面と、結合剤１３０ならびに／または光ファイバー１２０のバッファー１２
０ｃおよびジャケット１２０ｄとの間に空間１３５が形成される。保護コーティ
ング１５０は、それが空間１３５を被覆かつ実質的に充填し、そして光ファイバ
ーの末端または面１３６を被覆するように、プローブ面に結合される。この保護
コーティング１５０は、好ましくは、接着剤、エポキシまたはポリマーから形成
され；しかし、他の材料もまた適切であり得る。この保護コーティング１５０は
、例えば、少量の埃、研磨化合物、接着残留物などのような夾雑物が光ファイバ
ーの末端または面１３６上に、および空間１３５内に収集するのを防ぐ。
【００１８】 本発明の好ましい方法によれば、ファイバー光学プローブの製造後、ファイバ
ー光学プローブの面が研磨される。研磨後、光ファイバーの末端または面１３６
は、結合剤１３０と実質的に同一平面であり得るか、または空間１３５は光ファ
イバーの末端または面１３６と結合剤１３０との間に形成され得る。ついで、プ
ローブ面１１５は、超音波クリーニングすることによって（これは、空間１３５
から夾雑物を追い払い除去するために音波を採用する）、または空間１３５から
夾雑物を追い払い除去するために、例えば通常の圧力または高い圧力で、例えば
水または溶媒をプローブ面１１５に注入することによって、清浄にされる。次い
で、プローブ面１１５は保護コーティング１５０で密閉される。
【００１９】 保護コーティングは、所望の光特性を得るために研磨される。すなわち「円錐
角」、すなわちそれぞれの光ファイバー１２０の光ファイバーに入射する光を光
ファイバーが光を受光する最大角度が維持されながら、それぞれの光ファイバー
１２０の、「スポットサイズ」、すなわち光ファイバーが照射する対象の表面積
、または光ファイバーが反射光を受光する対象の表面積が増加される。
【００２０】 例えば、図４を参照して、保護コーティングを有しない場合のファイバー光学
プローブに対して、スネルの法則が以下のように適用される；
【００２１】
【数１】 ここで、ｎ1は光ファイバーの屈折率であり、ｎ2はファイバークラッディングの
屈折率であり、θ1は入射角でありθ2は屈折角である。臨界角の計算のために、
θ1はθCriticalに等しいと設定され、ここでθ2はπ／２に等しく、次いで
【００２２】
【数２】 であり、これは、通常、光ファイバーの開口数（ＮＡ）として定義される。「円
錐角」を計算するために、臨界角の場合に対してスネルの法則が適用される。
【００２３】
【数３】 図５に示されるように、屈折率ｎ3を有する保護コーティングを有する場合、
以下が適用され：
【００２４】
【数４】 その結果、得られる円錐角、θmax2は、あたかも保護コーティングが存在しない
かのように保護コーティング後と同じであるが、その層の表面の有効スポットサ
イズは、ｄｔａｎθmax1であり、これはファイバーコア半径より大きな半径であ
り、ここでｄは光ファイバーの面１３６に隣接して配置される保護コーティング
１５０の表面と保護コーティング１５０の外側表面との間の保護コーティングの
厚みである。
【００２５】 インテロゲート（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｅ）される組織に依存して、保護コー
ティングの材料（すなわち、屈折率）および厚みが、種々の光ファイバー間のク
ロストークを最小限にとどめながら、所望のパラメータを得るように選択され得
る。さらに、保護コーティングの材料は、ファイバー光学プローブが保護コーテ
ィングの光学特性に影響を及ぼさずに消毒され得そして／または滅菌され得るよ
うに選択され得る。
【００２６】 このようなプローブ面上の保護コーティングは、ファイバー光学プローブのク
リーニングおよびメンテナンスをより容易にする。高い屈折率の材料を使用する
ことによって、光ファイバーの開口数（ＮＡ）を効果的に減少させることにより
、より狭いスポットに各光ファイバーを収束することもまた可能である。特定の
厚みに保護コーティングを研磨することによって、プローブ面での各光ファイバ
ーのスポットサイズを合わせることが可能である。
【００２７】 上記の実施態様および利益は、単なる例示に過ぎず、本発明を限定するものと
して構成されるべきではない。本教示は他のタイプの装置に容易に適用され得る
。本発明の記載は、例示的であり特許請求の範囲を限定するものではないことが
意図される。多くの代替、改変、および変形は当業者にとって明らかである。特
許請求の範囲において、手段＋機能の項は、記載される機能を達成するような本
明細書中に記載される構造、構造的等価物および等価な構造をカバーすることが
意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 図１Ａは、ファイバー光学プローブを採用する例示的な内視鏡を示す。
【図１Ｂ】 図１Ｂは、ファイバー光学プローブを採用する例示的な内視鏡を示す。
【図１Ｃ】 図１Ｃは、ファイバー光学プローブを採用する例示的な内視鏡を示す。
【図２】 図２は、夾雑物が散らかった関連技術のファイバー光学プローブの面を示す。
【図３】 図３は、本発明の好ましい実施態様に従うファイバー光学プローブの面を示す
。
【図４】 図４は、本発明の保護コーティングがないファイバー光学プローブに入射する
光の概略図を示す。
【図５】 図５は、本発明の好ましい実施態様に従うファイバー光学プローブに入射する
光の概略図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，Ｌ Ｋ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，Ｔ Ｍ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ ，ＺＷ (72)発明者 カマー，クリシュナ アメリカ合衆国 ジョージア 30096，デ ュルス，アパートメント イー，コート ドライブ 1020 (72)発明者 パップ，ジョセフ アメリカ合衆国 ジョージア 30096，デ ュルス，ウェズレイ プランテイション ドライブ 1010 (72)発明者 ファークァー，デビッド アメリカ合衆国 ジョージア 30530，コ マース，クレイグ ロード 234 Ｆターム(参考） 2H046 AA02 AA09 AA42 AA62 AC28 AD01 AZ08 AZ09 4C061 AA00 BB02 CC07 DD00 FF46 JJ06 JJ11 【要約の続き】

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ファイバー光学プローブであって、以下： ハウジング； 該ハウジング内に配置される少なくとも１つの光ファイバーであって、該少な
    くとも１つの光ファイバーの各々の１つの末端がプローブ面を形成する該ハウジ
    ング内の開口に隣接して配置される、光ファイバー； 該ハウジング内に該少なくとも１つの光ファイバーを結合する、結合剤；およ
    び 夾雑物が該少なくとも１つの光ファイバーに接触するのを防ぐために該プロー
    ブ面を密閉被覆する、保護コーティング、 を備える、ファイバー光学プローブ。
  2. 【請求項２】前記保護コーティングが、接着剤、エポキシおよびポリマーか
    らなる群から選択される材料から形成される、請求項１に記載のファイバー光学
    プローブ。
  3. 【請求項３】前記結合剤が、接着剤、エポキシおよびポリマーからなる群か
    ら選択される材料から形成される、請求項１に記載のファイバー光学プローブ。
  4. 【請求項４】前記保護コーティングが、前記少なくとも１つの光ファイバー
    の円錐角が前記少なくとも１つの光ファイバーが該保護コーティングを有しない
    場合の円錐角と実質的に同じであるように研磨される、請求項１に記載のファイ
    バー光学プローブ。
  5. 【請求項５】前記少なくとも１つの光ファイバーが前記保護コーティングを
    有しない場合より該保護コーティングを有する方がより大きな対象表面積から光
    を受光する、請求項１に記載のファイバー光学プローブ。
  6. 【請求項６】前記少なくとも１つの光ファイバーが、前記保護コーティング
    を有しない場合より該保護コーティングを有する方がより大きな対象表面積を照
    射する、請求項１に記載のファイバー光学プローブ。
  7. 【請求項７】前記少なくとも１つの光ファイバーが複数の光ファイバーを備
    え、前記保護コーティングがまた該複数の光ファイバー間に配置される前記結合
    剤の一部を密閉被覆する、請求項１に記載のファイバー光学プローブ。
  8. 【請求項８】ファイバー光学プローブを保護するための方法であって、該フ
    ァイバー光学プローブが、ハウジング、該ハウジング内に配置される少なくとも
    １つの光ファイバーであって、該少なくとも１つの光ファイバーの各々の１つの
    末端がプローブ面を形成する該ハウジング内の開口に隣接して配置される、光フ
    ァイバー、および該ハウジング内に少なくとも１つの光ファイバーを結合する結
    合剤、を備え、該方法が以下： 該プローブ面を研磨する工程； 該プローブ面を研磨する工程の後、該プローブ面をクリーニングする工程；お
    よび 保護コーティングで該プローブ面を密閉する工程、 を包含する、方法。
  9. 【請求項９】前記保護コーティングを研磨する工程をさらに包含する、請求
    項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記保護コーティングを研磨する工程が、前記少なくとも１
    つの光ファイバーのスポットサイズを制御するために該保護コーティングを研磨
    する工程を包含する、請求項９に記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記保護コーティングを研磨する工程が、前記少なくとも１
    つの光ファイバーの円錐角が該少なくとも１つの光ファイバーが該保護コーティ
    ングを有しない場合の円錐角と実質的に同じであるように、該保護コーティング
    を研磨する工程を包含する、請求項９に記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記プローブ面をクリーニングする工程が、超音波クリーニ
    ングする工程を包含する、請求項８に記載の方法。
  13. 【請求項１３】前記プローブ面をクリーニングする工程が、水および溶媒の
    少なくとも１つをプローブヘッドに注入する工程を包含する、請求項８に記載の
    方法。
  14. 【請求項１４】前記保護コーティングが、接着剤、エポキシおよびポリマー
    からなる群から選択される材料から形成される、請求項８に記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記密閉する工程が、前記保護コーティングを有しない場合
    より該保護コーティングを有する場合の方がより大きな対象表面積から前記少な
    くとも１つの光ファイバーが光を受光するように該保護コーティングを形成する
    工程、を包含する、請求項８に記載の方法。
  16. 【請求項１６】前記密閉する工程が、前記保護コーティングを有しない場合
    より該保護コーティングを有する場合の方がより大きな対象表面積を前記少なく
    とも１つの光ファイバーが照射するように該保護コーティングを形成する工程を
    包含する、請求項８に記載の方法。
  17. 【請求項１７】前記少なくとも１つの光ファイバーが複数の光ファイバーを
    備え、前記密閉する工程が、前記保護コーティングが該複数の光ファイバー間の
    前記結合剤の一部を被覆するように、そして前記プローブ面が実質的に平坦であ
    るように、該保護コーティングを形成する工程を包含する、請求項８に記載の方
    法。
  18. 【請求項１８】前記保護コーティングを研磨する工程が、前記保護コーティ
    ングの厚みが、前記光ファイバーが該保護コーティングを有しない場合と実質的
    に同じ円錐角を有する少なくとも１つの光ファイバーを生じるように、該保護コ
    ーティングを研磨する工程、をさらに包含する、請求項８に記載の方法。
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