JP2005227272A - 改良された先端ディフューザーを有するレーザー装置用の光ファイバー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光源に接続された基端部及び治療部位に配置される先端部を有する、光エネルギー源を含むレーザー装置と共に使用する光ファイバーを提供すること。
【解決手段】 光ファイバーであって、基端部分、先端部分、及びその先端部に近接した先端面を有するコアと、コア基端部分からコア先端部分の近傍までコアを径方向に覆うクラッド層と、本質的に所定の種類の材料からなる、クラッド層を径方向に覆うスリーブと、コア先端部分を径方向に覆う先端ディフューザーとを含む。先端ディフューザーは、スリーブと実質的に同じ種類の材料を用いて成形された光散乱材料を含む。この光散乱材料は、光によって刺激されると温度に依存して蛍光を発する。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、レーザー装置と共に用いる光ファイバーに関し、より詳細には、光の散乱と温度信号提供の両方の機能を果たす改良されたディフューザー構造を先端部に有する光ファイバーに関する。

現在、外科医は、良性前立腺肥大症（一般にＢＰＨと呼ばれる）の治療にレーザー技術を利用した医療器具を使用している。ＢＰＨとは、前立腺が通常は２倍から４倍の大きさに肥大した症状を指す。この症状の治療に外科医が用いるレーザーエネルギーは、予測可能で制御された方式で径方向に光を分散できる光ファイバーによって送られる。このような治療の際の重要な因子の１つは治療する組織の温度である。例えば、ＢＰＨの治療として前立腺に人工的傷害部を形成するための現在推奨される１つの方法では、少量の組織を所定時間８５℃で加熱する。但し、この所定時間はファイバー及びレーザーのデザインによって異なる。これよりも低い温度で組織を加熱すると傷害形成が不完全となり、高い温度で組織を加熱すると過度に組織が損傷してしまう。従って、治療中に光ファイバー先端部の温度を正確に測定する能力が極めて重要である。

レーザーシステムの温度を監視する様々な方法があることを理解されたい。１つの方法が、本願の譲受人であるオハイオ州シンシナティのエシコン・エンド−サージェリィ社（Ethicon EndoSurgery, Inc.）が製造する「インディゴ８３０ｅレーザーオプティック・トリートメント・システム（Indigo 830e Laseroptic Treatment System）」及び「インディゴ・オプティマ・レーザーオプティック・トリートメント・システム（Indigo Optima Laseroptic Treatment System）」として知られているレーザー治療システムに利用されている。ディフューザーを備えた光ファイバーを製造する方法は、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に開示されている。これらの方法は全て、特許文献４及び特許文献５に開示されているようにファイバー先端部のスラッグ材料の光の刺激に対する蛍光反応が温度に依存するという原理を利用している。具体的には、ポンプエネルギーのパルスによってアレキサンドライトのスラグに蛍光パルスが起こるが、このパルスが材料の温度に相当する時間遅延する。

上記した各特許文献では、スラグは、適当な位置で硬化させた光学接着剤とアレキサンドライト粒子の混合物からなる。現在用いられているこのようなスラグの製造及び組立て方法は複雑で時間がかかる。例示的な工程では、スラグは、振動プレートに配置された成形型内の複数の小さなキャビティ内に粉砕されたアレキサンドライトを振りかけてバッチ式に製造する。次いで、アレキサンドライト粒子を光結合接着剤で覆い、次いで真空引きし、加熱または紫外光によりこの混合物を成形型内で硬化させる。スラグをバッチとして成形型から取り外し、組立て工程で、各スラグを先端スリーブの先端部の光ファイバーガラスの先端部に対して個々に配置する。

基本的なスラグ製造工程に様々な改良がなされてきたが、このような改良は全てアレキサンドライトと接着剤との混合物であるスラグに基づいたものであるため同様の不都合がある。１つの不都合は、最終的な成形構造の一部を構造的支持として用いるため、最終的に高価なアレキサンドライト材料をかなり廃棄することになる。製造工程は比較的長く、特殊な器具及び熟練工が必要である。更に、スラグ成形型の各キャビティにおける紫外結合剤に対するアレキサンドライトの比率（すなわち濃度）の制御が正確に行われないため、スラグ組成がばらつき、性能にばらつきが出てしまう。また、スラグが一方向性であり、光ファイバーの構成要素の大きさが非常に小さく、直接視認することができず、また構成要素間の機械的な配置及び最終的な機械的なインターロックがないため、当然のことながら光ファイバーの先端部内でのスラグの組立てが困難である。

別の現在の製造工程では、アレキサンドライトと接着剤の硬化していない混合物を光ファイバーの先端部に直接適用し所定の位置で硬化させる。これは、チューブ内の混合物をガラスコアの端部に直接分注し、これをスリーブまたは他のキャリヤ内に入れ、このスリーブを配置するか、或いはコア端部を接着剤の中に浸漬し、次いでアレキサンドライト粒子内に浸漬して達成することができる。しかしながら、この方法では、生産ベースで一定量の混合物を適切な位置に適用すること及びこれを監視することが困難であることが分かっている。
米国特許第６，５２２，８０６号明細書 米国特許第６，３６１，５３０号明細書 米国特許第５，９４６，４４１号明細書 米国特許第５，００４，９１３号明細書 米国特許第４，７０８，４９４号明細書

従って、上述したように、アレキサンドライトと接着剤の混合物及び上記製造工程に関連した不都合を解消したスラグ、このようなスラグの製造方法、及び光ファイバーへのスラグの取付けを開発するのが望ましい。また、このようなスラグが、光ファイバーの先端面におけるスラグのセンタリングを助け、ファイバーコアと外側スリーブとを確実に接触させ、これにより光散乱と温度検出の両方の機能を最適化するのが望ましい。更に、そのような光ファイバーのディフューザー部分のスリーブと光散乱材料を一体的に形成するのが望ましい。代替の構造では、光ファイバーの別のスラグを先端ディフューザーで置き換えるのが望ましい。この先端ディフューザーは、光散乱と温度検出の両方の機能を有し、光ファイバーの先端部に取り付けることができる。

本発明の第１の例示的な実施形態では、光エネルギー源を含むレーザー装置と共に使用する光ファイバーを開示する。この光ファイバーは、光源に接続された基端部及び治療部位に配置される先端部を有する。光ファイバーは、基端部分、先端部分、及び光ファイバーの先端部に近接した先端面を含むコアと、コア基端部分からコア先端部分に近接した指定位置までコアを径方向に覆うクラッド層と、本質的に所定の種類の材料からなる、クラッド層を径方向に覆うスリーブと、コア先端部分を径方向に覆う先端ディフューザーとを含む。先端ディフューザーは、スリーブと実質的に同じ種類の材料を用いて成形された光散乱材料を含む。この光散乱材料は、光によって刺激されると温度に依存して蛍光を発する。具体的には、先端ディフューザーは開口したスリーブであり、クラッド層の指定位置は、光結合層がコア先端部分と先端ディフューザーとの間に配置されるように、コア先端部分部に近接している。

本発明の第２の例示的な実施形態では、光エネルギー源を含むレーザー装置と共に使用する光ファイバーを開示する。この光ファイバーは、光源に接続された基端部及び治療部位に配置される先端部を有する。光ファイバーは、基端部分、先端部分、及び光ファイバーの先端部に近接した先端面を含むコアと、コア基端部分からコア先端部分に近接した指定位置までコアを径方向に覆うクラッド層と、本質的に所定の種類の材料からなる、クラッド層を径方向に覆うスリーブと、コア先端部分を径方向に覆う先端ディフューザーとを含む。先端ディフューザーは、スリーブと実質的に同じ種類の材料を用いて成形された光散乱材料を含む。この光散乱材料は、光によって刺激されると温度に依存して蛍光を発する。具体的には、先端ディフューザーは、コア先端部分の一部を受容する基端部分と刺入先端を有する先端部分を含む中実ロッドである。クラッド層の指定位置は、光結合層がコア先端面と先端ディフューザーとの間に配置されるように、コア先端面に近接している。

本発明の第３の例示的な実施形態では、基端部分、先端部分、及び先端面を有するコアと、その基端部分から先端部分までコアを径方向に覆う本質的に所定の種類の材料からなるスリーブとを含む、レーザー装置と共に使用する光ファイバーの改良されたディフューザーの製造方法である。この方法は、光によって刺激されると温度に依存して蛍光を発する光散乱材料を、スリーブと同じ種類の材料を用いて所定の長さ及び形状を有する先端ディフューザーに成形するステップと、コア先端部分の少なくとも一部を先端ディフューザーに挿入するステップと、先端ディフューザーの第１の端部をスリーブの先端部に取り付けるステップとを含む。

光源に接続された基端部及び治療部位に配置される先端部を有する、光エネルギー源を含むレーザー装置と共に用いる光ファイバー及びその製造法が提供される。

まず、詳細な図面を参照されたい。各図面における同一の参照符号は同一の要素を示すものである。図１は、光ファイバー１２から光を散乱させるための医療器具１０の模式図である。医療器具１０は、好ましくはレーザーである光エネルギー源１４を含む。光ファイバー１２は、連結ポート１８に取り付けられたコネクタ１６によって光エネルギー源１４に接続され、ディフューザー部分２０まで延びている。医療器具１０に用いることができるこの種の一般的なコネクタ及び連結ポートは、オハイオ州シンシナティのエシコン・エンド−サージェリィ社（Ethicon EndoSurgery, Inc.）が販売するオプティマ・レーザー（Optima Laser）である。取付けコネクタ１６を備えた光ファイバー１２は、光ファイバー組立体として光エネルギー源１４とは別に販売されているため容易に用意することができる。

具体的には、光ファイバー１２は、先端部２４に光を送る光エネルギー源１４に接続された基端部２２を含む。先端部２４は、治療部位で光を拡散できるディフューザー部分２０を含む。光ファイバー１２は更に、ＢＰＨの治療の場合と同様の方式で光ファイバー１２が機能するようにする複数の組立て部品を含む。図２及び図３から分かるように、光ファイバー１２は、実質的にその中心を通るコア２６を含む。通常は石英ガラスから形成されるコア２６は、光エネルギー源１４に接続された基端部分２８を有する。この基端部分２８は、ディフューザー部分２０内に配置された先端部分３０に光を伝達する。先端部分３０は先端面３２を含むことを理解されたい。このようにして、ディフューザー部分２０が基端部分２８から受けたエネルギーを散乱させる。コア基端部分２８からコア先端部分３０の近傍までコア２６を径方向に覆うようにクラッド層３４を設けるのが好ましい。機械的に支持してコア２６を保護するクラッド層３４は、光ファイバー１２を通る光がコア２６から径方向に出射するのを防止するべく、コア２６の形成材料よりも低い屈折率有するのが好ましい。

光ファイバー１２は更に、コア先端部分３０の少なくとも一部分３８と、場合によってクラッド層３４の一部を径方向に覆うのが好ましい光結合材料の層３６を含む。光結合材料の例として、ジェネラルエレクトリック社（General Electric Company）が販売するＸＥ５８４４シリコーン、ジョージア州アルファレッタ（Alpharetta）で設立されたケメンス（Chemence）が販売するＵＶ５０接着剤、及びコネチカット州のダイマックス・オブ・トリントン（Dymax of Torrington）が販売する１４４‐Ｍ医療接着剤を挙げることができる。光結合層３６は、コア２６から光が出射するようにコア２６よりも大きい屈折率を有するのが好ましい。

図２及び図３に示されている本発明の実施形態では、先端面３２に近接して配置されたスラグ４０が、光をコア２６内に反射して散乱させ、ディフューザー部分２０の光の強度を高くする。前述のスラグ４０は従来より、本質的に光散乱材料と接着剤とから形成されている。一般的な散乱材料には、酸化アルミニウム、二酸化チタン、及びダイヤモンド粉末が含まれるが、アレキサンドライトが好ましい。なぜなら、アレキサンドライトは、光散乱機能を果たすだけでなく、所定の波長の光によって刺激されると温度に依存した蛍光減衰率を示すためである。従って、アレキサンドライトは、ディフューザー部分２０の温度の導出及び制御に用いることができる光信号をコア２６内を逆に向かって放出できる。通常は光散乱材料と混合する接着剤は光結合層３６と同じであっても異なってもよいことを理解されたい。

光ファイバー１２はまた、光結合層３６とスラグ４０を径方向に覆うスリーブ４２を含むのが好ましいことに留意されたい。緩衝層４３が、ディフューザー部分２０の上流、場合によってはディフューザー部分２０においても、スリーブ４２とクラッド層３４との間に径方向に配置されるのが好ましい。スリーブ４２は、好ましくは光結合層３６の材料よりも大きい屈折率を有する所定の種類の材料から本質的に形成される。更に、このような材料は、好ましくは可撓性であって、対象の波長のレーザーエネルギーを吸収せず、融解温度が高く、光を散乱させる。所望の特性を有するスリーブ４２の好適な材料は、硫酸バリウム含浸ペルフルオロアルコキシ（perfluoroalkoxy：ＰＦＡ）である。この硫酸バリウム粒子が、治療部位の組織に向かって均等に光エネルギーを散乱させるのを助ける。エチレンテトラフルオロエチレン（Ethylenetetraflouroethylene：ＥＴＦＥ）及び他の種類のフルオロポリマー（flouropolymer）を含め、好適な波長に対して光学的に透明な他の材料をスリーブ４２の製造に用いることもできる。

スラグ４０に戻ると、本発明では、スリーブ４２に用いられるのと実質的に同じ種類の材料を用いてアレキサンドライト（または光で刺激された時に類似の温度依存特性を有する他の光散乱材料）を成形する。スラグ４０におけるアレキサンドライトの好適な濃度が存在し、この濃度がスラグ４０の構造及び組成によって異なることを理解されたい。スラグ４０が、約１０％の硫酸バリウムを含むペルフルオロアルコキシとアレキサンドライトとの実質的に均質の混合物である場合（図４を参照）、その中に含まれるアレキサンドライトの好適な濃度は約２５ｗｔ％〜７５ｗｔ％の範囲である。

スラグ４０の全体構造では、図示されているようにスラグ４０がコア先端部分３０の一部分４４を径方向に覆うのが好ましい。そして、コア先端部分３０に対してスラグ４０をセンタリングするために、スラグ４０の第１の端部４８内に構造４６を設けるのが好ましい。更に、スラグ４０は、正の組立て器具５４に結合するように、スラグ４０の第２の端５２に形成された負の構造５０を有するのが好ましい（図７を参照）。別法では、負の組立て器具５８と結合するようにスラグ４０の第２の端部に正の構造５６を形成するのが好ましい（図８を参照）。何れの場合も、スラグ４０をコア先端部分３０に容易に一致させることができる。しかしながら、器具構造とセンタリング構造が異なっていれば、組立てミスの防止に役立つ。スラグ４０が本質的にスリーブ４２の材料と同じ材料からなり、スリーブ４２の内面６０が溝６２や他の変化した表面構造を有するように削って、スリーブ４２に刺入先端部６４を形成する際に、スラグ４０が物理的結合によってスリーブ４２と機械的に結合するのが好ましい。とりわけ、スラグ４０はスリーブ４２の材料と実質的に同じ溶解点を有するため、溶解するとスラグ４０とスリーブ４２は結合する。

図４に示されている実質的に均質な混合物とは異なったスラグ４０の別の実施形態が図５及び図６に示されている。図５では、スラグ６６は、本質的に光散乱材料（例えば、アレキサンドライトまたは特性及び特徴が類似した他の任意の材料）からなる第１の部分６８を含む。この第１の部分は、コア先端面３２に近接して配置される。加えて、スラグ６６は、スリーブ４２と同じ種類の材料（例えば、硫酸バリウム粒子を含むペルフルオロアルコキシまたは特性及び特徴が類似した他の任意の材料）からなる第２の部分７０含む。第２のスラグ部分７０は、コア先端部分３０の一部分４４及び第１のスラグ部分６８の周りに配置するように成形するのが好ましい。

図６を参照すると、スラグ７２が内部に第１の部分７４を含むのが示されている。第１の部分７４は、本質的に光散乱材料とスリーブ４２と同じ種類の材料の実質的に均質な混合物（例えば、アレキサンドライトと硫酸バリウム粒子を含むペルフルオロアルコキシまたは特性及び特徴が類似した他の組成物）からなる。第１のスラグ部分７４は、コア先端面３２に近接して配置される。本質的にスリーブ４２と同じ種類の材料（硫酸バリウム粒子を含むペルフルオロアルコキシまたは特性及び特徴が類似した他の任意の材料）からなるスラグ７２の第２の部分７６は、コア先端部分３０の一部分４４及び第１のスラグ部分７４の周りに配置するように成形される。

第２の実施形態である光ファイバー７８では、図９及び図１０に示されているように、図２及び図３のスラグ４０が排除されている。そして、コア２６、クラッド層３４、及び緩衝層４３はそのままであるが、クラッド層３４を径方向に覆っているがコア先端部分３０を覆わないスリーブ８０が設けられている。従って、好ましくはコア先端部分３０及びコア先端面３２を覆う先端ディフューザー８２が設けられている。この場合、殆どの治療用の光を受けるコア２６の領域が、殆どのマーカー光励起も受ける。従って、治療する組織により近接して温度測定を行うことができる。

スラグ４０を用いて既に説明したように、先端ディフューザー８２は、スリーブ８０と実質的に同じ種類の材料を用いて成形された光散乱材料（例えば、アレキサンドライトまたは特性及び特徴が類似した他の任意の材料）を含むのが好ましい。先端ディフューザー８２は、スリーブ８０の先端部８６に近接して配置される第１の端部８４と、好ましくは刺入先端部９０に形成される第２の端部８８を含む。先端ディフューザー８２の第１の端部８４は、熱かしめ（heat staking）または溶接などによってスリーブ先端部８６に取り付けられるのが好ましいことを理解されたい。

光結合材料の層９２が、コア先端部分３０と先端ディフューザー８２との間に配置されるのが好ましい。図９及び図１０に示されているように、先端ディフューザー８２の内面９４は、光結合層９２が機械的に結合し、屈折率の問題が解消されるように、削って溝９６や他の変化した表面構造を設けるのが好ましい。

先端ディフューザー８２が、好ましくは光散乱材料とスリーブ８０の材料との実質的に均質な混合物であることを理解されたい。更に、先端ディフューザー８２のアレキサンドライトの好適な濃度が存在し、その濃度が先端ディフューザー８２の構造及び組成によって異なる。先端ディフューザー８２が約１０％の硫酸バリウムを含むペルフルオロアルコキシとアレキサンドライトとの実質的に均質な混合物である場合、そのアレキサンドライトの好適な濃度は約２５％〜７５％の範囲である。しかしながら、先端ディフューザー８２のこのようなアレキサンドライトの濃度は、コア先端部分３０に対するそれぞれの向きによって前記したスラグ４０の場合よりも低くできることを理解されたい。

図１１に、第３の実施形態である光ファイバー９８が示されている。光ファイバー９８は、図９及び図１０に示されている光ファイバーと同様にコア２６、緩衝層４３、及びスリーブ８０を含む。新規の先端ディフューザー１００を光ファイバーに用いている。この先端ディフューザー１００は、スリーブ８０の先端部８６に近接して配置される第１の端部１０２と刺入先端１０６で終わるのが好ましい第２の端部１０４とを有する中実ロッドから形成するのが好ましい。先端ディフューザー１００の第１の端部１０２は、熱かしめまたは溶接などによってスリーブ先端部８６に取り付けるのが好ましいことを理解されたい。

光ファイバー７８の先端ディフューザー８２とは対照的に、先端ディフューザー１００では、第１の端部１０２から形成した中空の部分１０７が小さいため、コア先端部分３０の僅かな部分１０８しか進入できない。コア２６を径方向に覆うクラッド層１１０がコア先端部分３０のコア先端面３２まで延びている。光結合材料の層１１２を、コア先端部分３０から光が放出され易いように、コア先端面３２と先端ディフューザー１００との間に配置するのが好ましい。クラッド層１１０がコア２６の先端まで延びたこの特殊な構造は、コア先端部分３０の可撓性を大きくする効果があるため、光ファイバー９８が、ある種の可撓性内視鏡により一層適合する。

先端ディフューザー１００は、スリーブ８０の材料と実質的に同じ種類の材料を用いて成形された光散乱材料（例えば、アレキサンドライトまたは特性及び特徴が類似した他の任意の材料）を含むのが好ましい。ここでも、先端ディフューザー１００が、好ましくは光散乱材料とスリーブ８０の材料との実質的に均質な混合物であることを理解されたい。更に、先端ディフューザー１００におけるアレキサンドライトの好適な濃度が存在し、その濃度が先端ディフューザー１００の構造及び組成によって異なる。先端ディフューザー１００が約１０％の硫酸バリウムを含むペルフルオロアルコキシとアレキサンドライトとの実質的に均質な混合物である場合、その中に含まれるアレキサンドライトの好適な濃度は約２５％〜７５％の範囲である。しかしながら、先端ディフューザー１００のこのようなアレキサンドライトの濃度は、コア先端部分３０に対するそれぞれの向きによって前記したスラグ４０の場合よりも低くできることを理解されたい。

図１２に、第４の実施形態である光ファイバー１１４が示されている。図示されているように、光ファイバー１１４は、図９及び図１０を用いて説明したコア２６、クラッド層３４、緩衝層４３、及びスリーブ８０を有するように構成されている。別の先端ディフューザー１１６が、好ましくはコア先端部分３０及びコア先端面３２を覆うように設けられている。更に、先端ディフューザー１１６は、スリーブ８０の先端部８６に近接して配置される第１の端部１１８と刺入先端１２２で終わるのが好ましい第２の端部１２０を含む。先端ディフューザー１１６の第１の端部１１８は、熱かしめまたは溶接などによってスリーブ先端部８６に取り付けるのが好ましいことを理解されたい。図示されているように光結合層１２３がコア先端部分３０と先端ディフューザー１１６との間に配置されていることを理解されたい。

具体的には、図１２の上側部分に示されているように、先端ディフューザー１１６は、コア先端部分３０の指定部分１２６を径方向に覆うように適合された大きさの第１の実質的に環状の部分１２４を含むのが好ましい。従って、第１の先端ディフューザー部分１２４は、コア先端部分３０を通る長軸１３３に沿ってコア先端部分３０の中間部分に軸方向に配置されている。この実施形態では、第１の先端ディフューザー部分１２４の温度検出能力が最も強い光を受けて増強されるように、コア先端部分３０が先端ディフューザー１１６の少なくとも中間部分まで延在するのが好ましい。この構造では、第１の先端ディフューザー部分１２４は、スリーブ先端部８６に取り付けられた（例えば、熱かしめまたは溶接などで）第１の端部１２７（先端ディフューザー１１６の第１の端部１１８と同じ）と第２の端部１２８を含む。

第１の先端ディフューザー部分１２４は、典型的な光散乱材料（例えば、アレキサンドライトまたは特性及び特徴が類似した他の任意の材料）か、或いはこのような光散乱材料とスリーブ８０の材料（例えば、硫酸バリウム粒子を含むペルフルオロアルコキシまたは特性及び特徴が類似した他の任意の材料）の実質的に均質の混合物からなるのが好ましい。もちろん、第１の先端ディフューザー部分１２４におけるアレキサンドライトの好適濃度が存在し、その濃度が先端ディフューザー部分１２４の構造及び組成によって異なる。先端ディフューザー部分１２４が約１０％の硫酸バリウムを含むペルフルオロアルコキシとアレキサンドライトとの実質的に均質な混合物である場合、その中に含まれるアレキサンドライトの好適な濃度は約２５％〜７５％の範囲である。しかしながら、先端ディフューザー部分１２４のこのようなアレキサンドライトの濃度は、コア先端部分３０に対するそれぞれの向きによって前記したスラグ４０の場合よりも低くできることを理解されたい。

先端ディフューザー１１６は更に、好ましくはコア先端部分３０の第２の部分１３２を径方向に覆い刺入先端１２２で終わる第２の部分１３０を含む。第２の先端ディフューザー部分１３０は、好ましくは本質的にスリーブ８０と同じ材料からなり、第１の先端ディフューザー部分１２４の第２の端部１２８に取り付けられた（例えば、加熱かしめまたは溶接）、刺入先端１２２の反対側の端部１３４を含む。

図１２の下側部分に示されているように、先端ディフューザー１１６は、コア先端部分３０の上流側すなわち第３の部分１３８を径方向に覆うように適合した大きさの第３の実質的に環状の部分１３６を含むことができる。第３の先端ディフューザー部分１３６は、好ましくは本質的にスリーブ８０と同じ材料からなり、スリーブ先端部８６Ａに近接して配置され、第１の端部１４０（先端ディフューザーの第１の端部１１８と同じ）とその反対側の第２の端部１４２を含む。従って、第３の先端ディフューザー部分の第１の端部１４０は、スリーブ先端部８６Ａに取り付けられ（例えば、加熱かしめまたは溶接）、その第２の端部１４２は第１の先端ディフューザー部分１２４の第１の端部１２７に取り付けられている。

図１３に、別の代替実施形態である光ファイバー１４３が示されている。図示されているように、先端ディフューザー１４４は、第１の先端ディフューザー部分１４６、第２の先端ディフューザー部分１４８、及び第３の先端ディフューザー部分１５０を含む。先端ディフューザー１１６を用いて示したように、第３のディフューザー先端部分１５０は、好ましくは本質的にスリーブ８０と同じ種類の材料からなり、実質的に環状であり、コア先端部分３０の上流すなわち第３の部分１５２を径方向に覆うように適合した大きさである。第３の先端ディフューザー部分１５０は、スリーブ先端部８６に近接して配置され、第１の端部１５４とその反対側の第２の端部１５６を含む。

同様に、第２の先端ディフューザー部分１４８は、コア先端部分３０の第２の部分１５８を径方向に覆い、刺入先端１６０で終わっている。第２の先端ディフューザー部分１４８は、好ましくは本質的にスリーブ８０と同じ種類の材料からなり、第３の先端ディフューザー部分１５０の第２の端部１５６に取り付けられた（例えば、加熱かしめまたは溶接）、刺入先端１６０の反対側の端部１６２を含む。

第１の先端ディフューザー部分１４６は、その一部と第１の端部１６４が第３の先端ディフューザー部分の第２の端部１５６の中間部分１６８に形成された構造１６６内に受容される或いは他の方法で構造１６６に結合するような大きさ及び構造を有するのが好ましい。同様の構造１７０を第２の先端ディフューザー部分の端部１６２の中間部分１７２に形成して、第１の先端ディフューザー部分１４６の一部と第２の端部１７４がその構造１７０内に受容される或いは他の方法で構造１７９に結合するようにできる。具体的には、構造１６６及び構造１７０が雌型に示されているが、このような構造は、第１の先端ディフューザー部分１４６の第１の端部１６４及び第２の端部１７４のそれぞれに形成された補完的な雌型部分内に嵌合する雄型構造を有することもできる。何れの場合も、第１の先端ディフューザー部分１４６は、コア先端部分３０の中間部分１７６を径方向に覆うのが好ましいであろう。

ここに開示した光ファイバーの実施形態において、１つの改良点はこのような光ファイバーの製造及び組立て方法である。光ファイバー１２の製造では、第１のステップで、スリーブの開口した部分１７８がコア先端面３２の先端側に一定長さ延在するようにコア２６の周りを覆うスリーブ４２を設ける。次のステップで、スリーブ４２の材料に類似した材料を用いて、光によって刺激されると温度に依存して蛍光を発する光散乱材料を成形する。次いで、スラグ４０を、コア先端面３２に近接するようにスリーブの開口した部分１７８内に挿入する。次いで、スリーブの開口部分１７８を、所定の形状を有する刺入先端６４に形成する。スラグ４０も、先端形成ステップでスリーブ４２に物理的に結合することを理解されたい。また、コア先端部分３０とスリーブ４２との間に光結合層３６を配置するのが好ましい。

スラグ４０の物理的構造に関して、この製造方法は、スラグ４０をコア先端部分３０に対してセンタリングするために第１の端部４８に構造４６を成形するステップを含むことができる。更に、挿入ステップで、スラグ４０が対応する組立て器具５４または５８のそれぞれに対して配置し易いように、スラグ４０の第２の端部５２に負の構造５０または正の構造５６を成形するステップを含むことができる。

スラグ４０の材料に関して、好適なステップは、一緒に用いるスリーブの種類の材料に対して光散乱材料を好適な濃度にしてスラグ４０を最適化することを含む。好適な濃度は、スラグ４０の構造及び組成によって異なり得る。第１の場合、この方法は、成形ステップの前に光散乱材料とスリーブ４２と同じ種類の材料とを実質的に均質な混合物に混合するステップを含む。スラグ６６の場合、成形ステップは更に、光散乱材料を成形型内に予め導入するステップと、スリーブ４２と同じ種類の材料を直接、光散乱材料に対して圧縮成形するステップとを含む。スラグ７２の場合、成形ステップは更に、光散乱材料とスリーブ４２と同じ種類の材料とを実質的に均質な混合物に混合するステップと、スラグ７２の第１の部分７４を混合物で成形するステップと、第１のスラグ部分７４の一側（コア先端面３２と接触する部分）を除く全てを覆うように、スリーブ４２と同じ種類の材料からスラグ７２の第２の部分７６を成形するステップとを含む。

図１０‐図１３に示されている光ファイバー７８、９８、１１４、及び１４３に関して、製造工程は、スリーブ８０と同じ種類の材料を用いて光散乱材料を、所定の長さ及び形状を有する先端ディフューザー８２、１００、１１６、及び１４４のそれぞれの少なくとも一部分に成形するステップを含む。次いで、先端ディフューザー８２、１００、１１６、及び１４４のそれぞれに、コア先端部分３０の少なくとも一部分を挿入する。次いで、先端ディフューザー８２、１００、１１６、及び１４４のそれぞれの第１の端部８４、１０２、１１８、及び１５４をスリーブ８０の先端部８６に取り付ける。もちろんこの工程は、それぞれの先端ディフューザー８２、１００、１１６、及び１４４のそれぞれの第２の端部８８、１０４、１２０、及び１５５に刺入先端９０、１０６、１２２、及び１６０を形成するステップを含む。刺入先端９０、１０６、１２２、及び１６０の形成は、上記した挿入ステップの前または後に行うことができる。

光ファイバー７８、１１４、及び１４３の製造方法は、好ましくは、コア先端部分３０と先端ディフューザー８２、１１６、及び１４４のそれぞれとの間に光結合材料の層９２、１２３、及び１５７のそれぞれを設けるステップを含む。光結合層９２、１２３、及び１５７のそれぞれと先端ディフューザー８２、１１６、及び１４４の内面９４、１２５、及び１５９のそれぞれとの間に所望の物理的または機械的な結合を得るために、挿入ステップの前に、内面９４、１２５、及び１５９のそれぞれを削るのが好ましい。光ファイバー７８、１１４、及び１４３のそれぞれの先端ディフューザー８２、１１６、及び１４４は、図示されているようにコア先端部分３０の実質的に全てを覆って延在するが、光ファイバー９８の先端ディフューザー１００はコア先端部分３０の一部分１０８のみを覆って延在する。

先端ディフューザー８２及び１００の組成に関して、製造工程は、光散乱材料とスリーブ８０と同じ種類の材料を実質的に均質な混合物に混合するステップと、その混合物を、所定の長さ及び形状を有するそれぞれの先端ディフューザー８２及び１００に成形するステップを含む。

光ファイバー１１４及び１４３の製造工程は、好ましくは、光散乱材料とスリーブ８０と同じ種類の材料を実質的に均質な混合物に混合するステップと、その混合物を用いて、コア先端部分３０の部分１２６及び１７６を径方向に覆う大きさの環状に第１の先端ディフューザー部分１２４及び１４６を成形するステップと、スリーブ８０と同じ種類の材料を用いて、部分１３２及び１５８を覆うように第２の先端ディフューザー部分１３０及び１４８を成形するステップとを含む。更に、このような工程は、好ましくは、共通の長軸１３３及び１６０を有するように、第１の先端ディフューザー部分１２４及び１４６のそれぞれを第２の先端ディフューザー部分１３０及び１４８に取り付けるステップを含む。更に、第２の先端ディフューザー部分１３０及び１４８に所定の形状の刺入先端１２２及び１６０を形成するステップと、先端ディフューザー１１６及び１４４のそれぞれの内面１２５及び１５９を削るステップを含むことができる。

場合によっては、製造工程は、スリーブ８０と同じ種類の材料を用いて、コア先端部分３０の部分１３８及び１５２を径方向に覆う大きさの環状に第３の先端ディフューザー部分１３６及び１５０を成形するステップを含むことができる。

光ファイバー１１４に関して、製造工程で第１の端部１２７をスリーブ先端部８６または第３の先端ディフューザー部分１３６の第２の端部１４２に取り付けできるように、第１の先端ディフューザー部分１２４を構成するのが好ましい。何れの場合も、第１の先端ディフューザー部分１２４の第２の端部１２８は、第２の先端ディフューザー部分１３０の尖っていない先端部１３４に取り付ける。

光ファイバー１４３に関して、第１の先端ディフューザー部分１４６の取付けには、第３の先端ディフューザー部分１５０の第２の端部１５６に構造１６６を形成するステップ、及び／または第２の先端ディフューザー部分１４８の端部１６２に構造１７０を形成するステップを含む。この場合、第１の先端ディフューザー部分１４６が、第２の先端ディフューザー部分１４８及び／または第３の先端ディフューザー部分１５０に結合する。

本発明の好適な実施形態を図を参照して説明してきたが、スラグ４０、６６、及び７２及び／またはスリーブ４２及び８０を含む光ファイバー１２、７８、９８、及び１１４、並びにこのような光ファイバーの製造及び組立て方法の更なる改変は、当業者による本発明の範囲から逸脱しない適当な変更で達成できる。

本発明の実施態様は以下の通りである。
（１）光エネルギー源を含むレーザー装置と共に使用する、前記光エネルギー源に接続された基端部及び治療部位に配置される先端部を備えた光ファイバーであって、
（ａ）基端部分、先端部分、及び前記先端部に近接した先端面を有するコアと、
（ｂ）前記コア基端部分から前記コアの指定位置まで前記コアを径方向に覆うクラッド層と、
（ｃ）本質的に所定の種類の材料からなる、前記クラッド層を径方向に覆うスリーブと、
（ｄ）前記コア先端部分の少なくとも一部を径方向に覆う先端ディフューザーとを含み、
前記先端ディフューザーが、前記スリーブと実質的に同じ種類の材料を用いて成形された光散乱材料を含み、前記光散乱材料が、光によって刺激されると温度に依存して蛍光を発することを特徴とする光ファイバー。
（２）前記先端ディフューザーが更に、前記スリーブの先端部に近接した配置された第１の端部と刺入先端で終わっている第２の端部とを含むことを特徴とする実施態様（１）に記載の光ファイバー。
（３）前記先端ディフューザーの前記第１の端部が前記スリーブの前記先端部に取り付けられていることを特徴とする実施態様（２）に記載の光ファイバー。
（４）前記先端ディフューザーが更に、前記コア先端部分の実質的に全てを受容するための開口したスリーブを含むことを特徴とする実施態様（１）に記載の光ファイバー。
（５）前記クラッド層の前記指定位置が前記コア先端部分の前端部に近接していることを特徴とする実施態様（４）に記載の光ファイバー。

（６）更に、前記コア先端部分と前記先端ディフューザーとの間に配置された光結合材料の層を含むことを特徴とする実施態様（４）に記載の光ファイバー。
（７）前記光結合層と前記先端ディフューザーが機械的に結合されることを特徴とする実施態様（６）に記載の光ファイバー。
（８）前記先端ディフューザーが更に、前記コア先端部分の一部を受容するための内部に形成された部分を備えた前端部を有するロッドを含むことを特徴とする実施態様（１）に記載の光ファイバー。
（９）前記クラッド層の前記指定位置が前記コアの前記先端面に近接していることを特徴とする実施態様（８）に記載の光ファイバー。
（１０）更に、前記コア先端面と前記先端ディフューザーとの間に配置された光結合材料の層を含むことを特徴とする実施態様（８）に記載の光ファイバー。

（１１）前記光散乱材料が温度に依存した光学的蛍光減衰率を有することを特徴とする実施態様（１）に記載の光ファイバー。
（１２）前記先端ディフューザーの前記光散乱材料がアレキサンドライトであることを特徴とする実施態様（１１）に記載の光ファイバー。
（１３）前記スリーブと同じ種類の前記材料がフルオロポリマーであることを特徴とする実施態様（１）に記載の光ファイバー。
（１４）前記スリーブ材料が硫酸バリウム粒子含浸ペルフルオロアルコキシであることを特徴とする実施態様（１３）に記載の光ファイバー。
（１５）前記先端ディフューザーにおける前記スリーブの種類の材料に対する前記光散乱材料の濃度が約２５ｗｔ％〜７５ｗｔ％の範囲であることを特徴とする実施態様（１）に記載の光ファイバー。

（１６）前記先端ディフューザーが、前記光散乱材料と前記スリーブの種類の材料との実質的に均質な混合物であることを特徴とする実施態様（１）に記載の光ファイバー。
（１７）基端部分、先端部分、及び先端面を有するコアと、前記基端部分から前記先端部分まで前記コアを径方向に覆う本質的に所定の種類の材料からなるスリーブとを含む、レーザー装置と共に使用する光ファイバーの改良されたディフューザーの製造方法であって、
（ａ）光によって刺激されると温度に依存して蛍光を発する光散乱材料を、前記スリーブと同じ種類の材料を用いて所定の長さ及び形状を有する先端ディフューザーに成形するステップと、
（ｂ）前記コア先端部分の少なくとも一部を前記先端ディフューザーに挿入するステップと、
（ｃ）前記先端ディフューザーの第１の端部を前記スリーブの先端部に取り付けるステップとを含むことを特徴とする改良されたディフューザーの製造方法。
（１８）更に、前記先端ディフューザーの第２の端部に所定の形状の刺入先端を形成するステップを含むことを特徴とする実施態様（１７）に記載の方法。
（１９）更に、前記コア先端部分と前記先端ディフューザーとの間に光結合材料を設けるステップを含むことを特徴とする実施態様（１７）に記載の方法。
（２０）更に、前記挿入ステップの前に前記先端ディフューザーの内面を削るステップを含むことを特徴とする実施態様（１７）に記載の方法。

（２１）前記挿入ステップの後に前記刺入先端を形成することを特徴とする実施態様（１７）に記載の方法。
（２２）前記挿入ステップの前に前記刺入先端を形成することを特徴とする実施態様（１７）に記載の方法。
（２３）前記先端ディフューザーが前記コア先端部分の実質的に全ての周りに延在することを特徴とする実施態様（１７）に記載の方法。
（２４）前記先端ディフューザーが前記コア先端部分の一部の周りにしか延在しないことを特徴とする実施態様（１７）に記載の方法。
（２５）更に、前記コア先端面と前記先端ディフューザーとの間に光結合材料を設けるステップを含むことを特徴とする実施態様（１７）に記載の方法。

（２６）更に、（ａ）前記光散乱材料と前記スリーブと同じ種類の材料とを実質的に均質な混合物に混合するステップと、
（ｂ）前記混合物を、所定の長さ及び形状を有する先端ディフューザーに成形するステップとを含むことを特徴とする実施態様（１７）に記載の方法。

医療処置を実施するために用いる本発明の光ファイバーを含むレーザーシステムの線図である。 先端部が形成される前の図１に示されている光ファイバーの部分拡大断面図である。 先端部が形成された後の図１及び図２に示されている光ファイバーの部分拡大断面図である。 図２及び図３に示されている光ファイバーのスラグの拡大断面図である。 図２及び図３に示されているスラグの第１の代替実施形態の拡大断面図である。 図２及び図３に示されているスラグの第２の代替実施形態の拡大断面図である。 スラグの一端に形成された、離間した組立て器具に結合するための構造を含む図４に示されているスラグの拡大断面図である。 スラグの一端に形成された、離間した組立て器具に結合するための代替の構造を含む図４に示されているスラグの拡大断面図である。 先端ディフューザーが取り付けられていない、刺入先端が形成される前の図１‐図３に示されている光ファイバーの第１の代替実施形態の部分拡大断面図である。 先端ディフューザーが取り付けられ刺入先端が形成された後の図９に示されている光ファイバーの部分拡大断面図である。 先端ディフューザーが取り付けられ刺入先端が形成された後の図１‐図３に示されている光ファイバーの第２の代替実施形態の部分拡大断面図である。 光散乱材料及びスリーブ材料からなる環状部分を含む先端ディフューザーが取り付けられ刺入先端が形成された後の図１‐図３に示されている光ファイバーの第４の代替実施形態の部分拡大断面図である。 光散乱材料からなる環状のスラグを含む先端ディフューザーが取り付けられ刺入先端が形成された後の図１‐図３に示されている光ファイバーの第３の代替実施形態の部分拡大断面図である。

符号の説明

１０ 医療器具
１２、７８、９８、１１４、１４３ 光ファイバー
１４ 光エネルギー源
１６ コネクタ
１８ 連結ポート
２０ ディフューザー部分
２２ 光ファイバー基端部
２４ 光ファイバー先端部
２６ コア
２８ コア基端部分
３０ コア先端部分
３２ コア先端面
３４、１１０ クラッド層
３６、９２、１２３、１５７ 光結合層
４０、６６、７２ スラグ
４２、８０ スリーブ
４３ 緩衝層
４６ スラグの第２の端部のセンタリング構造
４８ スラグの第１の端部
５０ スラグの第２の端部の負の構造
５２ スラグの第２の端部
５４ 正の組立て器具
５６ スラグの第２の端部の正の構造
５８ 負の組立て器具
６０ スリーブの内面
６２ スリーブ内面の溝
６４、９０、１０６、１２２、１６０ 刺入先端
８２、１００、１１６、１４４ 先端ディフューザー
８４、１０２、１１８、１５４ 先端ディフューザーの第１の端部
８６ スリーブの先端部
８８、１０４、１２０、１５５ 先端ディフューザーの第２の端部
９４、１２５、１５９ 先端ディフューザー内面
９６ 先端ディフューザー内面の溝
１０７ 先端ディフューザーの中空部分
１１２ コア先端面の光結合層
１２４ 第１の先端ディフューザー部分
１２６ 指定部分
１２７、１６４ 第１の先端ディフューザー部分の第１の端部
１２８ 第１の先端ディフューザー部分の第２の端部
１３０ 第２の先端ディフューザー部分
１３２ コア先端部分の第２の部分
１３４ 第２の先端ディフューザー部分の尖っていない端部
１３６ 第３の先端ディフューザー部分
１４０ 第３の先端ディフューザー部分の第１の端部
１４２ 第３の先端ディフューザー部分の第２の端部
１４６ 第１の先端ディフューザー部分
１４８ 第２の先端ディフューザー部分
１５０ 第３の先端ディフューザー部分
１５４ 第３の先端ディフューザー部分の第１の端部
１５６ 第３の先端ディフューザー部分の第２の端部
１６２ 第２のディフューザー部分の第２の端部

Claims (17)

1. 光エネルギー源を含むレーザー装置と共に使用する、前記光エネルギー源に接続された基端部及び治療部位に配置される先端部を備えた光ファイバーであって、
   （ａ）基端部分、先端部分、及び前記先端部に近接した先端面を有するコアと、
   （ｂ）前記コア基端部分から前記コアの指定位置まで前記コアを径方向に覆うクラッド層と、
   （ｃ）本質的に所定の種類の材料からなる、前記クラッド層を径方向に覆うスリーブと、
   （ｄ）前記コア先端部分の少なくとも一部を径方向に覆う先端ディフューザーとを含み、
   前記先端ディフューザーが、前記スリーブと実質的に同じ種類の材料を用いて成形された光散乱材料を含み、前記光散乱材料が、光によって刺激されると温度に依存して蛍光を発することを特徴とする光ファイバー。
2. 前記先端ディフューザーが更に、前記スリーブの先端部に近接した配置された第１の端部と刺入先端で終わっている第２の端部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー。
3. 前記先端ディフューザーの前記第１の端部が前記スリーブの前記先端部に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバー。
4. 前記先端ディフューザーが更に、前記コア先端部分の実質的に全てを受容するための開口したスリーブを含むことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー。
5. 前記クラッド層の前記指定位置が前記コア先端部分の前端部に近接していることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバー。
6. 更に、前記コア先端部分と前記先端ディフューザーとの間に配置された光結合材料の層を含むことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバー。
7. 前記光結合層と前記先端ディフューザーが機械的に結合されることを特徴とする請求項６に記載の光ファイバー。
8. 前記先端ディフューザーが更に、前記コア先端部分の一部を受容するための内部に形成された部分を備えた前端部を有するロッドを含むことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー。
9. 前記クラッド層の前記指定位置が前記コアの前記先端面に近接していることを特徴とする請求項８に記載の光ファイバー。
10. 更に、前記コア先端面と前記先端ディフューザーとの間に配置された光結合材料の層を含むことを特徴とする請求項８に記載の光ファイバー。
11. 前記光散乱材料が温度に依存した光学的蛍光減衰率を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー。
12. 前記先端ディフューザーの前記光散乱材料がアレキサンドライトであることを特徴とする請求項１１に記載の光ファイバー。
13. 前記スリーブと同じ種類の前記材料がフルオロポリマーであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー。
14. 前記スリーブ材料が硫酸バリウム粒子含浸ペルフルオロアルコキシであることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバー。
15. 前記先端ディフューザーにおける前記スリーブの種類の材料に対する前記光散乱材料の濃度が約２５ｗｔ％〜７５ｗｔ％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー。
16. 前記先端ディフューザーが、前記光散乱材料と前記スリーブの種類の材料との実質的に均質な混合物であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー。
17. 基端部分、先端部分、及び先端面を有するコアと、前記基端部分から前記先端部分まで前記コアを径方向に覆う本質的に所定の種類の材料からなるスリーブとを含む、レーザー装置と共に使用する光ファイバーの改良されたディフューザーの製造方法であって、
    （ａ）光によって刺激されると温度に依存して蛍光を発する光散乱材料を、前記スリーブと同じ種類の材料を用いて所定の長さ及び形状を有する先端ディフューザーに成形するステップと、
    （ｂ）前記コア先端部分の少なくとも一部を前記先端ディフューザーに挿入するステップと、
    （ｃ）前記先端ディフューザーの第１の端部を前記スリーブの先端部に取り付けるステップとを含むことを特徴とする改良されたディフューザーの製造方法。
    

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