JP2009531151A - 低反射の側方出力ファイバープローブ - Google Patents

Abstract

【解決手段】 ファイバーの先端にミラーを一体化させ、出射面に傾斜平面を使用することにより円柱形のファイバー壁の曲率に起因する非点収差を防止し、反射を最小限に抑えるシステムおよび方法。
【選択図】 図１

Description

本願は、２００６年３月２３日付けで出願された米国仮特許出願第６０／７８４，９８７号「Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｕｔｐｕｔ Ｆｉｂｅｒ Ｐｒｏｂｅ Ｈａｖｉｎｇ Ｎｏ Ａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ ａｎｄ Ｌｏｗ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ」（非点収差および低反射率を有さない側方出力ファイバープローブ）の優先権を主張するものであり、この参照によりその内容全体が本明細書に組み込まれるものである。

本開示は、一般に、ファイバープローブの反射を最小限に抑え非点収差を防ぐファイバープローブ、システム、および方法に関し、例えば複数のプローブを伴う干渉計システムに使用する。特に、当該開示は、発光ファイバーの反射を最小限に抑え非点収差を防ぐファイバープローブ、システム、および方法に関する。

医療における心臓診断では、プラーク、病巣、および他の血管病変部を検出し特徴付けて、心臓内科医が十分な治療を行えるよう情報を提供することが必要である。脆弱性プラークは、動脈の内側に成長し、動脈壁内に脂質を取り込む特定タイプのプラークである。プラークは、マクロファージ作用など人体に備えられた防御機構により薄くなる場合があり、その厚さが約６５ミクロン以下になると破綻（破裂）しやすくなる。このプラーク破綻により血流中に脂質が放出されると、血栓が生じる。脆弱性プラークは、突然の心停止による死亡の主要な原因である。ＭＲＩやＩＶＵＳなど当該分野の技術水準の解像度（分解能）は約１５０ミクロンと限られており、上記の重要な厚さを測定することは不可能である。ＬＣＩ（低コヒーレンス干渉計、Ｌｏｗ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙの略称）として知られる光干渉技術では、そのコヒーレンス長（現行のスーパールミネッセントダイオード広帯域光源の場合、約１０〜２０ミクロン）と同程度の軸方向の解像度が得られるため、脆弱性プラークの検出に適している。ＬＣＩ計器を構築する方法の１つは、すべてファイバーで作製された干渉計を設計し、カテーテルの一部としてプローブファイバー構成要素を使用することである。ただし、ファイバー中の光はファイバー軸に沿って伝播するため、一部の手段では、動脈壁へ向かってプローブ光を偏向させる必要がある。

また、動脈外周周辺の複数の点を同時に探査することが望ましい。複数の点を同時に探査しながら動脈に沿ってファイバーを引き戻すことにより、数センチメートルの長さの動脈を短時間で調べることができる。例えば、図１ａおよび１ｂは、１フレンチのガイドワイヤー内部にファイバーが６本ある場合について、構成１を２つ例示したものである。ガイドワイヤー１２は、カテーテルを使った心臓介入で一般に使用される可撓性の中空管であり、約０．３ｍｍ未満の内径および約０．３５ｍｍの外径を有する。市販のＣｏｒｎｉｎｇ ＳＭ（シングルモード、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅの略称）ファイバーは、クラッド直径が１２５ミクロンおよび約８０ミクロンのものが入手できる。前記ガイドワイヤーの内径は、直径１２５ミクロンのファイバーを６本収容するには小さすぎるが、直径８０ミクロン以下の８０ミクロンファイバー１０なら６本収容できる可能性がある。これより少数のファイバー、または１フレンチより大きいガイドワイヤーが望ましい場合もあるが、好適な実施形態では、クラッド直径８０ミクロンのＳＭファイバーであるファイバー１０を一度に６本使用する。図１ａは、中心ワイヤー１６の周囲に６本のファイバー１０を伴った構成を例示したものである。図１ｂは、前記６本のファイバー１０の外周の内側により形成された中空の中心領域１８を伴った構成を例示したものである。

これらの光ファイバーを通じて伝播する光は、矢印１４で例示したようにガイドワイヤー外部へ偏向される。光を例えば９０°で偏向させる態様の１つには、ファイバーの先端を４５°で研削および研磨し、角度をつけた表面をミラーコーティングするものがある。しかし、その結果、ファイバークラッドの円柱形表面を光が透過することにより、ビームプロファイルに非点収差が生じてしまう。例えば、光線は、ファイバーの円形断面を伴ったガウシアン（ガウス分布）形状から高度に楕円形の断面を伴った形状へと変形されてしまう。これにより光線は１方向に広がり、目標方向からの後方散乱光が減少して、ＬＣＩ信号が例えば約１０ｄＢ以上低下してしまう。非点収差がなくとも、ＬＣＩ信号は、ファイバーからの入射光より約６桁小さい。それ以上の損失は許されない。

また、出射面で反射され検出システムへ戻ってきてしまう光量も、重大な問題である。この反射光は、高出力光源により可能な限り、好ましくはプローブ光レベルの約−６５ｄＢ未満に低減して、いわゆるＲＩＮ（相対強度雑音、Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｎｏｉｓｅの略称）を光学的なショット雑音未満に抑えるべきである。上記の非点収差および反射の双方の問題を解決するアプローチの１つは、図２に例示するように２つの構成要素を使用することである。この設計には、ファイバープローブ１０およびそれと別個のミラー２４の２つの構成要素を含んだプローブが含まれ、前記ミラー２４は、例えば４５°の角度で研削および研磨された同様なファイバー２２の一部の表面に成膜される。光学ステージ２６として作用する溝付きフェルールに上記２つの構成要素を取り付けることにより、自己整合が可能となる。ファイバー先端からの反射は、例えば図２に示すように、反射光がファイバーコアから遠ざかるよう角度２８をつけて当該ファイバー先端を切断（または切断、研削、および研磨）することにより低減できる。その例として、ファイバーから水に移行する界面へ法線方向に光線が入射する場合、反射されてファイバーコアに戻る光量は約−２４ｄＢである。前記ファイバー先端２８にＡＲ（反射防止、ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎの略称）コーティングを使うと、反射光量は約−３５ｄＢまで減少する。角度をつけることにより、反射光の大半はファイバーコアから遠ざかり、ファイバーコアに捕捉される反射光の量（実効反射率）は、ＡＲコーティングなしでも約−６５ｄＢ未満になる。前記ミラー部２４の後部は、一部の透過光が反射されて前記ファイバーに戻らないよう、角度をつけて研削し、またはつや消ししてもよい。直径約１．５ｍｍおよび長さ約３．５ｍｍの前記フェルール２６を用いる構成は、ビームプロファイルを維持するが、１フレンチの管内にファイバーを複数配置する場合には適していない。

そのため、非点収差を防ぎ、ファイバープローブ内の反射を最小限に抑え、例えばＬＣＩを伴ったガイドワイヤー構成で複数のファイバーを使用して実施できるシステムおよび方法が必要とされている。

本明細書で説明する本発明は、反射を低減した側方出力光ファイバーを対象としている。当該光ファイバーには、発光ファイバーと、ミラーと、テーパー形状またはフレア形状の傾斜平面とが含まれる。この発光ファイバーには、コアおよびクラッドが含まれる。

前記ミラーは、一般に、前記傾斜平面に隣接して前記発光ファイバーの端部に形成され、前記発光ファイバーの軸方向の中心線と垂直に交差する平面から測定して約４５°の角度で形成することができる。

前記傾斜平面は、一般に、前記ミラーにより偏向された光の出射面周辺または方向においてクラッドを除去し、前記偏向された光が前記発光ファイバーから出射できる平面を提供することにより形成することができる。諸実施形態において、前記傾斜平面は、前記発光ファイバーの軸方向の中心線と最外面の接線とに平行な平面から測定して約３°〜約１２°の角度を有してよく、一部の実施形態では、前記傾斜平面は、前記発光ファイバーの軸方向の中心線と最外面の接線とに平行な平面から測定して約８°の傾斜角を有してよい。一部の実施形態の前記傾斜平面には覆い（被膜）が施され、特定の実施形態には、前記傾斜平面上にレンズまたは反射防止コーティングを含めることができる。特定の実施形態では、前記傾斜平面に、反射防止コーティングを含めることができる。

ミラーおよび傾斜平面を有する光ファイバーにおいて、前記発光ファイバーから反射される光の実質的な部分は、前記ファイバーコアにより再捕捉されず、また前記発光ファイバーから出射する光からは、非点収差を実質的に排除することができる。

例えば生物医学的用途の実施形態では、ステントを配備するための光プローブＬＣＩシステムで前記光ファイバーを使用してもよい。

本明細書に示す本発明には、反射の低減された側方出力光ファイバーを作製する方法も含まれ、この方法には、コアおよびクラッドを有する発光ファイバーを提供する工程と、前記発光ファイバーの端部にミラーを形成する工程と、前記ミラーにより偏向された光の出射面に傾斜平面を形成する工程とが含まれる。この方法には、前記出射面においてクラッドの一部を除去することにより傾斜平面を提供する工程をさらに含めることができ、前記出射面は、前記発光ファイバーの軸方向の中心線から測定して約９０°の角度にできる。

諸実施形態の前記傾斜平面は、前記発光ファイバーの軸方向の中心線と最外面の接線とに平行な平面から測定して約８°の傾斜角を有することができる。特定の実施形態では、前記方法に、前記傾斜平面上にレンズを取り付ける工程、および／または前記傾斜平面上に反射防止コーティングを施す工程をさらに含めることができる。

本発明には、０°以外の角度で発光ファイバーから出射する光の反射および非点収差を低減する方法も含まれる。この方法には、前記発光ファイバーの端部にミラーを形成する工程と、前記ミラーにより偏向された光の出射面に傾斜平面を形成する工程とが含まれる。一部の実施形態では、前記傾斜平面を形成する工程に、前記出射面でクラッドを除去して平面を提供する工程を含めることができる。

前記傾斜平面は、前記発光ファイバーの軸方向の中心線と最外面の接線とに平行な平面から測定して約８°の傾斜角を有することができる。

本装置、本システム、および本方法を説明する前に、本明細書で説明する特定の工程、装置、または方法論に本発明が限定されないことを理解すべきである。これは、これらの工程、装置、または方法論が場合により異なる可能性があるためである。また言うまでもなく、本説明で使用する用語は、特定のバージョンまたは実施形態のみを説明することを目的としたものであり、唯一添付の請求項だけに限定される本開示の範囲を限定するよう意図したものではない。

また、本明細書および添付の請求項において単数形扱いしている名称は、別段の断りがない限り、複数形も包含する。したがって、例えば「動脈」と言及した場合は、当業者に知られている１若しくはそれ以上の動脈およびそれと同等のものなどを指す。別段の定義がない限り、本明細書で使用するすべての科学技術用語は、当業者に一般に理解されているものと同じ意味を有する。「任意選択の」または「任意選択で」とは、その後に説明される構造、事象、または状況が起こる場合もあり、起こらない場合もあることを意味し、またこの説明は前記事象が起こる場合も起こらない場合も包含する。

本明細書における用語「約」とは、目標値付近の実用的な工学的範囲をいう。例えば、そのような範囲は、言及されている数値の±２０％を意味する。したがって、約５０％とは４５％〜５５％の範囲を意味する。

別段の断りがない限り、用語「病巣」とは、負傷または疾患の結果生じた器官または組織の構造における異常な変化をいう。

用語「プラーク」は、身体部分または体表面に生じた任意の局所的な異常斑（パッチ）を意味すると解釈できる。動脈プラークに関していうと、プラークは動脈の内壁に脂肪が沈着したもので、アテローム硬化性の特徴である。プラークは、炎症細胞、脂質、および可変量の結合組織が、動脈壁内に異常に蓄積したものである場合もある。本発明の実施形態の一部は、プラークの検出および治療を対象としている。

本明細書で説明する方法および材料と同様または同等なものは、すべて本開示の実施形態の実施または試験に使用できるが、以下では好適な方法、装置、および材料について説明する。本明細書のいかなる内容も、本発明が先行発明の開示に先行する資格がないことを認める趣旨に解釈すべきではない。

本開示は、一般に、ファイバープローブの反射を最小限に抑え非点収差を防ぐファイバープローブ、システム、および方法に関し、例えば複数のプローブを伴う干渉計システムに使用する。特に、当該開示は、発光ファイバーの反射を最小限に抑え非点収差を防ぐファイバープローブ、システム、および方法に関する。

本明細書における「発光ファイバー（ｏｐｔｉｃａｌ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｆｉｂｅｒ）」とは、通常、ガラス、または周囲媒体より高い誘電率を有する材料で作製した光ファイバーをいう。発光ファイバーは、一般に、コアおよびクラッドを有する。コアとは、光ファイバー内で光が導かれる部分を意味し、コアサイズの選択は、波長および開口数に依存し、また当該ファイバーの意図する光伝播モードが単一導波路モード（シングルモード）か複数導波路モード（マルチモード）かにも依存する。通常、可視光および近赤外の範囲の波長に対するシングルモードファイバーのコアサイズは、直径約５〜約９ミクロンである。クラッドは、コア材料より低い屈折率を有した材料から作られ、コアを取り囲んで導光を確実にし、かつファイバーの機械的強度を上げる。光ファイバーのコアおよびクラッドは、ガラス、高分子、プラスチック、およびこれらの組み合わせを含む（これに限定されるものではないが）任意の光透過材料で構成できる。

ファイバー内の波動伝搬がシングルモードかマルチモードかは、本開示の種々の実施形態を実施する上で重要ではない。そのため、用語「発光ファイバー」は、シングルモードまたはマルチモードのファイバーを含むよう意図されている。シングルモードファイバーは大半の用途で好ましく、特に干渉計を伴う用途で好ましい。ファイバーを複数伴ったプローブに使用するファイバーの数は、任意でよい。好適な実施形態、すなわち１フレンチ（直径０．０１４インチ）のガイドワイヤー内にファイバーが含まれる実施形態では、利用できる光ファイバー数は、使用する光ファイバーの直径に応じて１〜１２本、より好ましくは１〜６本である。他の実施形態、例えばファイバーがカテーテルに収容される実施形態では、カテーテルの直径および光ファイバーの直径に応じてファイバー数を増やすことができる。例えば、直径１ｍｍのカテーテル内に直径８０ミクロンのファイバーを埋め込む場合、埋め込める光ファイバー数は３０本前後となる。

図３および図４に例示したように、光ファイバー１０には、ファイバー先端３２が含まれる。このファイバー先端３２には、その表面に一体化したミラー３６と、傾斜平面３４とを含めることができる。前記傾斜平面３４は、当該ファイバープローブの出射面Ｅを研削および研磨した平坦な傾斜面である。この傾斜平面３４の平坦な部分は、非点収差を低減または防止するよう作用し、この傾斜平面３４の傾斜した部分は、反射を防止または低減するよう作用する。この傾斜平面は、任意に構成してよい。例えば、図３では、テーパー構成を有した傾斜平面３４を例示している。代替態様として、この傾斜平面３４は、図４に例示するように、フレア（張り出し）構成を有してもよい。

前記傾斜平面３４の傾斜角は、その平面からの反射光が前記ミラーにおいて前記ファイバー先端３２から離れる方向へ向けられ、光全体のうち無視できる一部だけが当該傾斜平面３４から反射され前記ファイバー先端３２で捕捉されるよう構成できる。一般に、ファイバー先端３２から発せられた光線の円錐角は、当該発光ファイバーの開口数（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ、略称ＮＡ）にほぼ等しい例えば、一般的なシングルモードファイバーの場合、波長１３００ｎｍでのＮＡは、０．１２ラジアン（約７°に等しい）となる可能性がある。その逆に、その円錐内で前記ファイバー先端３２に入射する反射光は、前記ファイバー先端３２に再び入っていく。前記傾斜平面３４は、そのような再入射を防ぐ。反射の法則により、反射角の大きさは、入射角の大きさに等しい。

図５は、傾斜平面３４の傾斜角の決定を例示したものである。発光ファイバー５０はその端部に４５°の角度で配置されたミラー５２を有し、その反射光の出射面ｂはゼロではなく、出力角度は、スネルの法則に従って半径方向からαだけ外れる（数式１）。

半径方向の出力は、前記４５°の角度からａだけミラー角度をオフセットしてαをゼロにすることにより保つことができ、前記オフセット角ａと前記傾斜角ｂとの関係は、数式２で表せる。

１．４６７の屈折率ｎ_１を有する発光ファイバーの縁部と、１．３３０の血液屈折率ｎ_２を有する媒体との界面に関する、前記オフセット角ａおよび前記傾斜角ｂのプロットを図５に示す。

表１は、上記の例（ファイバーと血液の界面）について、傾斜角ｂを約４°から臨界角約６５°へと変化させた場合の諸パラメータを示したものである。前記臨界角とは、前記傾斜界面により分離された２つの媒体間で全内部反射が生じる角度である。この表で左から、第１列が前記傾斜角ｂ、第２列が屈折角、第３列が前記半径方向からの前記屈折角の逸脱（ずれ）αであり、最後の列は、αをゼロにするためのミラー角度（４５°）に対する補正ａである。角度はすべて度単位である。ｎ_１およびｎ_２と異なる値を有する他の任意材料を使ったシステムについても、これと同様な表を導くことができる。

実際には、前記逸脱（ずれ）αが当該光線の発散角以内である場合、前記補正ａは不要になる。光線の発散は約７°であるから、約２°未満のα値は許容範囲内である。この基準によれば、例えば前記傾斜角が約２０°未満の場合、補正は不要である。それより大きな約６５°までの傾斜角には、オフセット補正が必要とされる。

発光ファイバーの傾斜角を調整することによっても、当該発光ファイバーと光透過媒体との屈折率整合が可能になり光ファイバー先端の反射防止コーティングが不要になって、反射を低減できる。通常、屈折率がｎ_１およびｎ_２である２つの媒体間の反射率は、数式３で表される。

ファイバーと血液の界面における反射率は、約０．２４％すなわち−２６ｄＢである。多くの用途では、この値は高すぎるため、屈折率整合により低減される。例えば、４分の１波長反射防止（ＡＲ）層を使用すると、屈折率整合が行える。ファイバーおよび血液という特定の場合、前記ＡＲ層に必要とされる屈折率は、市販製品では不可能な１．４であり、高出力広帯域光源を使った干渉計では、０．０１％すなわち−４０ｄＢ未満の反射率が好ましい。この屈折率整合効果は、ＡＲコーティングを使用しなくとも、傾斜によりもたらすことができる。そのため、傾斜を利用すると、通常の屈折率不整合より低い値について、またＡＲコーティングで実現できない値について、実効反射率を低減することができる。

前記傾斜平面の実効反射率は、光学モードプロファイル、前記屈折率、前記傾斜角、および前記傾斜面とファイバーコアとの間の距離に依存する。傾斜端面を使ったスーパールミネッセントダイオード設計に使用される計算によると、約４°未満の角度の場合は反射率がゆっくり減少し、より大きな角度の場合は急激に低下することが示されている（参照文献：Ｇ．Ａ．Ａｌｐｈｏｎｓｅ ａｎｄ Ｍ．Ｔｏｄａ、「Ｍｏｄｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｉｎ ａｎｇｌｅｄ ｆａｃｅｔ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ ａｎｄ ｓｕｐｅｒｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｉｏｄｅｓ」（傾斜端面を設けた半導体光増幅器およびスーパールミネッセントダイオードにおけるモード結合）、ＩＥＥＥ Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ、Ｖｏｌ．１０、ｐｐ．２１５−２１９、１９９２）。例えば、前記ファイバー−血液界面と同様な条件の場合、４°の傾斜角では反射率が０．１％（すなわち−３０ｄＢ）オーダーになり、８°の傾斜では０．００１％すなわち−５０ｄＢ未満の反射率を達成できることが概算で示される。

したがって本発明の実施形態では、側方出力発光ファイバーで約０．１％未満の反射率を実現するには、前記傾斜平面の傾斜角を少なくとも約４°にするとよく、それより傾斜角を大きくすると約０．１％未満の反射率をもたらすことができる。公称４５°の角度からミラー角度をオフセットすることにより十分な半径方向のずれ補正が実施されるという前提で実現できる最大角度は、入出力媒体間の全内部反射角、６５°であり、上記に例示した光ファイバーおよび血液間のシステムに関する最大ミラーオフセットは４．８８°である。最後に、傾斜角を使用するとミラーオフセットを不要にでき、その場合、半径方向からの出力の逸脱（ずれ）を光線の発散角より有意に小さくできる。例えば、半径方向の逸脱が約２°の場合は許容範囲内と見なされる。上記例示したファイバー−血液システムの場合、補正が不要な傾斜範囲は約４°〜約２０°である。特に、４５°±１°未満という妥当な公差内で十分低い反射率を提供するには、８°の傾斜で十分である。これを受けて、本発明の実施形態には、約４°〜約６５°、好ましくは約４°〜約２０°の傾斜角を有した側方出力発光ファイバーが含まれる。

一実施形態では、発光ファイバー１０の端部に形成されたミラー３６により偏向された光の出射面Ｅにおいて、当該発光ファイバーからクラッド材の一部を除去し、その表面（端面）を処理して前記ファイバー−クラッドの通常の出射面に対する傾斜平面を作製することにより、傾斜平面３４を当該発光ファイバー上に形成することができる。理論に制約されることは望まないが、上述のとおり傾斜平面３４を使用すると、光を側方に出力する光ファイバーの反射および非点収差を低減または排除でき、この反射および非点収差の低減または排除により、前記発光ファイバー１０の伝播する光信号のノイズ（雑音）の大幅に低減が可能になる。特定の実施形態では、反射および非点収差を低減するよう傾斜平面３４を有した側方出力発光ファイバーは、例えばＬＣＩ用途に使用できるマルチファイバー光プローブ１内で使用可能である。

本発明の傾斜平面３４には、光を変更、排除、または吸収することなく透過させることが当該技術分野で知られている任意材料の覆い（被膜）を含めることもできる。そのような材料の非限定的な例としては、ガラス、高分子、プラスチック、およびこれらの組み合わせなどがある。前記覆いは、光学セメント、エポキシ、または前記傾斜平面を前記プローブなどに付着させることのできる他の化合物など（これに限定されるものではないが）当該技術分野で知られた任意の方法を使ってプローブに取り付けることができる。前記覆いは、光をコリメートまたは特定の距離で焦点合わせ（集光）するためのレンズであってよい。他の実施形態では、反射防止コーティングで前記傾斜平面３４をコーティングし、前記発光ファイバー１０から出射されたのち反射により当該発光ファイバー内に戻ってしまう光をさらに低減できる。

前記ファイバー先端の前記ミラー３６は、当該技術分野で知られた任意の手段で作製してよく、蒸着させた金属、または２若しくはそれ以上の誘電体で作製した多層干渉ミラーであってよい（これに限定されるものではないが）。一般に、ミラーは発光ファイバーの端部に配置でき、前記ミラー３６を研削する角度は、前記発光ファイバー軸方向の中心線と垂直に交差する平面から測定できる。前記ミラーは角度をつけて研削でき、その角度は、望ましい角度とは１方向あるいは別方向にややずらして前記ファイバーの半径方向の出力に対する傾斜平面の作用について補正を行うようにしてもよい。例えば一実施形態では、光を４５°からやや逸脱させる角度をつけて前記ミラー３６を研削することにより、前記発光ファイバー１０の軸方向の中心線から約９０°の角度で光がファイバーから出射できるようにすることができる。

図５は、上記の条件を満たす前記ミラーの角度と前記傾斜角との関係のプロットを、モード屈折率１．４６７のファイバーと、屈折率１．３３０の血液とについてモデル化し、例示したものである。Ｘ軸は前記ミラー３６の逸脱（ずれ）角「ａ」を表し、Ｙ軸は前記傾斜角「ｂ」を表している。この図にはテーパー形状の実施形態しか示していないが、この定式はフレア形状の実施形態または他の実施形態にも使用できる。例えば８°の傾斜については、前記ミラー３６の約４５°からの逸脱（ずれ）は、わずか約０．３８°である。この約０．３８°の逸脱角を実装しなくとも、半径方向からのオフセットは約０．８３°だけで実際には無視できる程度である。

本開示の一実施形態には、ファイバープローブの出射面からの反射を最小限に抑え非点収差を低減または防止するとともに、前記ファイバープローブの側方へ光を偏向させる工程が含まれ、特定の実施形態では、前記ファイバープローブをプローブシステムに使用することができる。例えば、実施形態の１若しくはそれ以上の側方出力ファイバープローブを有したカテーテルまたはガイドワイヤーを使用すると、動脈内腔を探査し、動脈内腔寸法を測定して当該領域でステントを正確に展開することができる。一部の実施形態では、カテーテル装置に複数の側方出力発光ファイバーを含め、これらをガイドワイヤー構造内またはカテーテル構造内に含めることができる。前記ガイドワイヤーは、当業者に公知のとおり冠動脈用途に使用される現行の代表的なガイドワイヤーサイズである、直径約０．０１４インチであってよい。あるいは、望ましい用途に応じてガイドワイヤーのサイズを変更してよい。例えば、ガイドワイヤーおよび発光ファイバーをバルーンカテーテル内に含めることもできる。そのバルーンカテーテルは、前記ガイドワイヤーに被せて導入される中空管であってよい。未拡張のバルーンカテーテルの直径は、冠動脈用途の場合、約１ｍｍであってよい。次に、それに対応したサイズのステントを前記バルーンカテーテルの外周に配備できる。

当該開示の別の実施形態は、光照射を使った血管内腔のサイズを決定する方法を対象としている。この方法は、コヒーレンス長が例えば２０μｍより短く、または一部の実施形態では約１０μｍ未満の光を照射する工程を含む干渉方法であってよい。干渉計の解像度（または分解能。隣接しあう特徴（形状）を区別する能力）は、光源のコヒーレンス長により決定される。例えば、コヒーレンス長が２０μｍの光源では、約２０μｍの解像度が得られる。ＬＣＩ反射信号は動脈のサイズ決定を可能にし、これを使用すると、バルーンの周りで展開されたステントまでの発光ファイバーの直線距離と、前記内腔壁までの直線距離とを決定することもできる。これらの線寸法は、当該発光ファイバーにより受信された鏡面反射の解析により得られ、断面積の決定を可能にし、その面積から、ステントの拡張直径が決定できる。

本開示のさらに別の実施形態は、動脈内から受信された反射光を使い、そのようなデータから諸寸法を計算してリアルタイムでステント拡張サイズおよび内腔サイズを決定する方法である。フィードバックまたは他の信号処理をリアルタイムで使うと、工程中、望ましい拡張サイズが達成された時点で、前記内腔の最大直径を超えることなくステント拡張を停止することができる。例えば、ステントの拡張は、手動で、または医師により制御でき、あるいは自動ソフトウェアシステムにより制御できる。また、前記ソフトウェアシステムにフェイルセーフ機構を含めることにより、測定された動脈内腔直径である最大サイズを超えてステントが拡張できないようにすることもできる。

図６は、どちらか一方のタイプの傾斜平面３４を備えた付加的な実施形態を例示したものである。この実施形態は、ファイバーの追加部分６０を前記プローブ１０に継ぎ目なく付着させることにより得られる。当該技術分野で知られた光学セメント、エポキシ、または他の任意の方法を使用すると前記追加部分６０を取り付けられるが、融着接続を使用することにより過剰な材料を使うことなく主要なファイバーと同じ全体直径を維持できる。

この設計では、ファイバーの出射面を動脈壁に近づけて血中の伝播距離を縮める能力がプローブに備わる。血液を通じた伝播では、検査中の動脈試料から後方散乱されてくる信号が減少する。この概念の特定の実施形態が、図７に例示したプッシュプル複数プローブ７０である。例えば、中心ワイヤー７２の長さが当該プローブの発光ファイバー７４の長さと同じで、前記発光ファイバー７４が例えば側方アンカー（係止部）７８によりガイドワイヤー７６に係止されている場合、光の出射点である傾斜平面７０２に対し遠位にある延出部７００が互いに付着され、かつ前記中心ワイヤー７２にも付着されている場合、前記中心ワイヤーを引っ張ると、出力光線の方向が変わらない態様で前記ファイバーが屈曲する。そのため、この設計により、前記複数のプローブ素子は、光線方向を変えることなく動脈壁により近づくことができる。

本発明の特定の特徴は、明瞭性のため別個の実施形態の文脈で説明しており、組み合わせて単一の実施形態として提供することもできることを理解すべきである。逆に、簡略化のため単一の実施形態の文脈で説明している本発明の種々の特徴も、別個にまた任意の適切なサブコンビネーションで提供可能である。

当業者であれば、本発明が、上記で特に示して説明した内容に限定されないことが理解されるであろう。むしろ、本発明の範囲は、添付の請求項により定義され、上述した種々の特徴の組み合わせ（コンビネーション）およびサブコンビネーションの双方と、変形形態および変更（修正）形態とを含むものであり、これらは当業者であれば以上の説明を読んだ時点で考案可能であろう。

当該開示の理解を助け、その効果をもたらす実施方法を示すため、ここで添付の図面を参照する。これらに示す特定の内容は、単に本開示の好適な実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理および概念的な態様について最も有用で容易に理解されると考えられる説明を提供するため示したものであることを強調する。この点で、本発明の基本的な理解を助けるため、本発明の構造について必要以上の詳述は試みておらず、当業者であれば、当該図面を参照した説明により、本発明のいくつかの形態を実際に具体化（実施）する方法が明確に理解されるであろう。添付の図面は、以下のとおりである。
図１は、中空のガイドワイヤー中にファイバーが６本ある構成を２つ例示した図である。図１ａは、中心ワイヤーを伴った構成を例示したものである。図１ｂは、中心ワイヤーを伴わない構成を例示したものである。 図２は、２つの構成要素を含んだプローブを例示した図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る出力光ファイバーの構成を例示したものである。 図４は、本発明に係る別の実施形態を例示した図である。 図５は、血中または水中で確実に光を半径方向に出力するための、傾斜角と、ミラーの４５°からの逸脱（ずれ）との関係のプロットを例示した図である。 図６ａは、ファイバーコアを通過した光がテーパー形状の傾斜平面から反射する様子を例示した図である。図６ｂは、ファイバーコアを通過した光がフレア形状の傾斜平面から反射する様子を例示した図である。 図７は、本発明の別の一実施形態を例示した図である。 (図８は、複数の光と各々の標的（ターゲット）との距離を制御するプッシュプル複数プローブを例示した図である。)

Claims (24)

1. 反射の低減された側方出力光ファイバーであって、
   コアおよびクラッドを有する発光ファイバーと、
   ミラーと、
   テーパー形状またはフレア形状の傾斜平面と
   を有する反射の低減された側方出力光ファイバー。
2. 請求項１記載の光ファイバーにおいて、前記ミラーは前記発光ファイバーの端部に形成され、前記傾斜平面に隣接するものである。
3. 請求項２記載の光ファイバーにおいて、前記ミラーは、前記発光ファイバーの軸方向の中心線と垂直に交差する平面から測定して約４５°の角度で形成されるものである。
4. 請求項２記載の光ファイバーにおいて、前記ミラーは、約２０°を超える傾斜角を有した傾斜平面からの反射を低減するよう４５°の角度から逸脱する（ずれる）ものである。
5. 請求項１記載の光ファイバーにおいて、前記傾斜平面は、前記ミラーにより偏向された光の出射面の周辺でクラッドを除去することにより、前記偏向された光が前記発光ファイバーから出射する平面を提供するように形成されるものである。
6. 請求項１記載の光ファイバーにおいて、前記傾斜平面は、前記発光ファイバーへ戻る方向の前記傾斜平面の反射率が、傾斜角および／または反射防止コーティングを有さない平面からの反射率より低くなるように、傾斜角を有するものである。
7. 請求項1記載の光ファイバーにおいて、前記傾斜平面は、前記発光ファイバーの軸方向の中心線と最外面の接線とに平行な平面から測定して約４°〜約６５°の角度を有するものである。
8. 請求項1記載の光ファイバーにおいて、前記傾斜平面は、前記発光ファイバーの軸方向の中心線と最外面の接線とに平行な平面から測定して約４°〜約２０°の角度を有するものである。
9. 請求項1記載の光ファイバーにおいて、前記傾斜平面は、前記発光ファイバーの軸方向の中心線と最外面の接線とに平行な平面から測定して約８°の角度を有するものである。
10. 請求項１記載の光ファイバーにおいて、この光ファイバーは、さらに、
    前記傾斜平面上に覆い（被膜）を有するものである。
11. 請求項１記載の光ファイバーにおいて、この光ファイバーは、さらに、
    前記傾斜平面上にレンズを有するものである。
12. 請求項１記載の光ファイバーにおいて、この光ファイバーは、さらに、
    前記傾斜平面上に反射防止コーティングを有するものである。
13. 請求項１記載の光ファイバーにおいて、前記発光ファイバーから反射される光の実質的な部分は、前記ファイバーコアにより再捕捉されないものである。
14. 請求項１記載の光ファイバーにおいて、前記発光ファイバーから出射する光は、非点収差が実質的にないものである。
15. 請求項１記載の光ファイバーにおいて、当該光ファイバーは、ステントを配備するための光プローブＬＣＩシステムに使用されるものである。
16. 反射の低減された側方出力光ファイバーを作製する方法であって、
    コアおよびクラッドを有する発光ファイバーを提供する工程と、
    前記発光ファイバーの端部にミラーを形成する工程と、
    前記ミラーにより偏向された光の出射面に傾斜平面を形成する工程と
    を有する方法。
17. 請求項１６記載の方法において、前記傾斜平面を形成する工程は、前記出射面においてクラッドの一部を除去して平面を提供する工程を有するものである。
18. 請求項１７記載の方法において、前記出射面は、前記発光ファイバーの軸方向の中心線から測定して約９０°の角度である。
19. 請求項１６記載の方法において、前記傾斜平面は、前記発光ファイバーの軸方向の中心線と最外面の接線とに平行な平面から測定して約８°の傾斜角を有するものである。
20. 請求項１６記載の方法において、この方法は、さらに、
    前記傾斜平面上にレンズを取り付ける工程を有するものである。
21. 請求項１６記載の方法において、この方法は、さらに、
    前記傾斜平面上に反射防止コーティングを施す工程を有するものである。
22. ０°以外の角度で発光ファイバーから出射する光の反射および非点収差を低減する方法であって、
    前記発光ファイバーの端部にミラーを形成する工程と、
    前記ミラーにより偏向された光の出射面に傾斜平面を形成する工程と
    を有する方法。
23. 請求項２２記載の方法において、前記傾斜平面を形成する工程は、前記出射面においてクラッドの一部を除去して平面を提供する工程を有するものである。
24. 請求項２２記載の方法において、前記傾斜平面は、前記発光ファイバーの軸方向の中心線と最外面の接線とに平行な平面から測定して約８°の傾斜角を有するものである。

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