JP2023023869A - Peripheral surface light-emission linear light guide body, and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバと光散乱部材とを備えた周面発光線状導光体、及びその製造方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a peripheral surface emitting linear light guide provided with an optical fiber and a light scattering member, and a manufacturing method thereof.
従来、例えば人体の食道や腸などの管腔臓器、あるいは血管や心臓内に光ファイバを備えた光ファイバカテーテルを挿入し、光ファイバのコアから放射される光を用いて治療又は検査を行うカテーテル治療やカテーテル検査が行われている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, for example, an optical fiber catheter equipped with an optical fiber is inserted into a hollow organ such as the esophagus and intestines of the human body, or into a blood vessel or heart, and the light emitted from the core of the optical fiber is used for treatment or examination. Treatment and catheterization are performed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の照射治療用光照射プローブは、筒状のクラッド内にコアが配置された導光部と、導光部を伝播した光をコアの軸方向に対し全方位周辺に散乱させる光散乱照射部とを有している。光散乱照射部は、例えば光ファイバの先端部におけるクラッドを所定の長さにわたって除去し、露出させたコアの側面に金属粒子等の光散乱粒子をアクリル等の透明樹脂と共に付着させることにより形成される。 The light irradiation probe for irradiation treatment described in Patent Document 1 includes a light guide part in which a core is arranged in a cylindrical clad, and light that propagates through the light guide part is scattered around in all directions with respect to the axial direction of the core. and a light scattering irradiation section. The light scattering irradiation part is formed, for example, by removing the clad at the tip of the optical fiber over a predetermined length and attaching light scattering particles such as metal particles to the exposed side surface of the core together with a transparent resin such as acrylic. be.
本発明者らは、多数の光散乱粒子を含む光散乱部材をクラッドから露出した部分のコアの周囲に形成するにあたり、光散乱粒子が分散混合された液状の熱硬化性樹脂をコアの先端面及び外周面に付着させた後、この熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる方法を創案した。しかし、この方法では、低コスト化が図れるものの、後述する比較例(図7参照)のように、コアの先端面を覆う光散乱部材が厚くなってしまい、この部分からの発光量が多くなるという課題があった。 In forming a light scattering member containing a large number of light scattering particles around the core exposed from the clad, the present inventors applied a liquid thermosetting resin in which the light scattering particles were dispersed and mixed to the tip surface of the core. And, after adhering to the outer peripheral surface, the method of heating and curing the thermosetting resin was devised. However, although this method can reduce the cost, the light scattering member covering the tip surface of the core becomes thick, as in a comparative example (see FIG. 7) described later, and the amount of light emitted from this portion increases. There was a problem.
そこで、本発明は、コアの先端面を覆う光散乱部材の量が過大となることを抑制し、光ファイバの長手方向において光散乱部材が形成された範囲におけるコアの径方向への光の強度の均一性を高めることが可能な周面発光線状導光体、及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention suppresses an excessive amount of the light scattering member covering the tip surface of the core, and increases the intensity of light in the radial direction of the core in the range where the light scattering member is formed in the longitudinal direction of the optical fiber. It is an object of the present invention to provide a peripheral surface emitting linear light guide capable of improving the uniformity of the light, and a method for manufacturing the same.
本発明は、上記課題を解決することを目的として、長手方向の一端部においてコアがクラッドから露出した光ファイバと、前記クラッドから露出した部分の前記コアの外周面の少なくとも一部を前記コアの先端面と共に所定の軸方向長さ範囲にわたって覆う光散乱部材とを備え、前記コアから出射された光が前記光散乱部材によって散乱放射される周面発光線状導光体であって、前記コアの前記先端面が凸曲面状である、周面発光線状導光体を提供する。 An object of the present invention is to solve the above problems by providing an optical fiber in which a core is exposed from the clad at one end in the longitudinal direction, and at least a portion of the outer peripheral surface of the core exposed from the clad is replaced by the core. and a light scattering member covering a predetermined axial length range together with the tip surface, wherein the light emitted from the core is scattered and emitted by the light scattering member, wherein the core is The peripheral surface emitting linear light guide is provided, wherein the tip end surface of is a convex curved surface.
また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、上記の周面発光線状導光体を製造する製造方法であって、前記光ファイバの端部の前記クラッドを除去して前記コアを露出させる露出工程と、前記コアの前記先端面を凸曲面化する曲面化工程と、前記コアの周囲に前記光散乱部材を形成する光散乱部材形成工程とを有し、前記曲面化工程において、前記コアの先端部を加熱して溶融させた後に冷却して硬化させることで前記コアの前記先端面を凸曲面化する、周面発光線状導光体の製造方法を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention also provides a manufacturing method for manufacturing the peripheral surface emitting linear light guide, wherein the clad at the end of the optical fiber is removed to remove the core. a surface forming step of convexly curving the end surface of the core; and a light scattering member forming step of forming the light scattering member around the core. A method for manufacturing a peripheral surface emitting linear light guide, wherein the tip end portion of the core is heated to melt and then cooled to harden, thereby forming the tip end surface of the core into a convex curved surface.
本発明に係る周面発光線状導光体及びその製造方法によれば、コアの先端面を覆う光散乱部材の量が過大となることを抑制し、光ファイバの長手方向において光散乱部材が形成された範囲におけるコアの径方向への光の強度の均一性を高めることが可能となる。 According to the peripheral surface emitting linear light guide and the method for manufacturing the same according to the present invention, the amount of the light scattering member covering the tip surface of the core is suppressed from becoming excessive, and the light scattering member is prevented from becoming too large in the longitudinal direction of the optical fiber. It is possible to improve the uniformity of light intensity in the radial direction of the core in the formed range.
[実施の形態]
図1は、本発明の実施の形態に係る周面発光線状導光体3をカテーテルとして用いる治療装置1を、治療対象の患者Pと共に示す模式図である。治療装置1は、本体2と周面発光線状導光体3とを有し、周面発光線状導光体3の先端部が患者Pの体内に挿入されている。本体2は、レーザ光を発する光源21を有しており、光源21で発生したレーザ光が周面発光線状導光体3の基端部に入射する。
[Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a treatment apparatus 1 using a circumferential surface emitting
<周面発光線状導光体の構成>
図2は、患者Pの体内に挿入された周面発光線状導光体3の先端部を示す模式図である。図2では、患者Pの血管P1の一部を切り欠いて、血管P1内に挿入された周面発光線状導光体3の先端部を示している。周面発光線状導光体3から散乱放射されたレーザ光Lrは、治療部P2を照射し、予め治療部P2に含ませた薬剤を反応させる。これにより、血管内レーザ治療が行われる。
<Structure of Peripheral Light Emitting Linear Light Guide>
FIG. 2 is a schematic diagram showing the distal end portion of the circumferential surface emitting
図3(a)は、周面発光線状導光体3の一端部を示す斜視図である。図3(b)は、周面発光線状導光体3の軸方向に沿った図3(a)のA-A線断面である。図3(c)は、周面発光線状導光体3の軸方向に沿った図3(a)のB-B線断面である。
FIG. 3(a) is a perspective view showing one end of the peripheral surface emitting
周面発光線状導光体3は、光源21で発生したレーザ光を治療部P2に導く光ファイバ4と、光ファイバ4の一端部に設けられた光散乱部材5と、光散乱部材5を覆う保護コート層6とを備えている。光ファイバ4は、コア41、クラッド42、及びシース43を有している。光ファイバ4の長手方向の一端部では、図3(b)に示すように、クラッド42の外周面42aがシース43から露出しており、さらにコア41の外周面41aがクラッド42から露出している。
The circumferential surface emitting
光散乱部材5は、クラッド42から露出した部分のコア41の外周面41aの全周を所定の軸方向長さ範囲にわたって覆うと共に、コア41の先端面41bを覆っている。外周面41aが光散乱部材5に覆われた部分のコア41の軸方向長さは、例えば1~5cmである。コア41の長手方向の一部は、クラッド42にも光散乱部材5にも覆われていない非被覆部415となっている。保護コート層6は、光透過性を有しており、光散乱部材5、コア41の非被覆部415、及びシース43から露出した部分のクラッド42を覆っている。
The
コア41の先端面41bは、後述する周面発光線状導光体3の製造方法における曲面化工程で凸曲面化され、凸曲面となっている。ここで、コア41の先端面41bとは、直線状にしたコア41をその中心線Cに沿って軸方向から見た場合に見える範囲のコア41の表面をいう。また、凸曲面化されているとは、コア41を中心線Cに対して垂直に切断した場合の切断面(平面)に比較して、コア41の先端面41bが中心部ほど軸方向に大きく突出した凸曲面状であることをいう。本実施の形態では、図3(b)及び(c)に示すように、コア41の先端面41bが半球面状である。
The
本実施の形態では、コア41が石英ガラスからなり、クラッド42がポリマーからなる。シース43は、フッ素系樹脂であり、より具体的にはETFE(エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー)である。コア41の直径は、例えば200μmである。コア41の屈折率は、クラッド42の屈折率よりも高く、クラッド42内におけるコア41を伝搬する光がクラッド42との界面で全反射する。なお、図3(a)及び(b)では、コア41の太さや光散乱部材5の厚さを誇張して示している。
In this embodiment, the
光散乱部材5は、コア41の外周面41a及び先端面41bから出射した光を散乱放射する。光散乱部材5は、コア41よりも屈折率が高い光透過性の基材50に多数の光散乱粒子500が分散混合されている。ここで、分散混合されているとは、光散乱粒子500が基材50内の一部に固まってしまうことがないよう、基材50内に光散乱粒子500が均等に散らばるように混合されていることをいう。本実施の形態では、基材50が熱硬化性の樹脂である。光散乱粒子500は、肉眼では認識できない程度の微細な粒子であるが、図3(c)では、光散乱粒子500の大きさを誇張して示している。
The
基材50は、屈折率がコア41よりも高く、コア41の外周面41a及び先端面41bから出射された光が光散乱部材5に入射する。本実施の形態では、基材50がシリコン樹脂であり、その屈折率が例えば1.52である。コア41の屈折率は、例えば1.46である。なお、保護コート層6の屈折率は、光散乱部材5の基材50の屈折率と同じか、あるいは基材50の屈折率よりも高い。
The
光散乱粒子500は、光散乱部材5に入射した光を反射する金属粒子である。本実施の形態では、光散乱粒子500として酸化チタン(TiO2)を用いる。ただし、これに限らず、酸化アルミニウム(アルミナ)や、銀、銅、鉄、もしくはこれらの合金の微細な金属粉を光散乱粒子500として用いてもよい。
The
光散乱部材5は、複数の層からなる多層構造であり、これら複数の層が少なくとも一部においてコア41の径方向に重なっている。本実施の形態では、光散乱部材5の層の数が4であり、コア41の先端部410における外周面41a及び先端面41bでは、4つの層が径方向に重なっている。以下、これら4つの層を、内側から順に、第1の光散乱層51、第2の光散乱層52、第3の光散乱層53、及び第4の光散乱層54とする。
The
図3(c)に示すように、コア41の先端部410における外周面41aの周囲に積層された第1乃至第4の光散乱層51~54のそれぞれの厚みt1~t4は同等である。t1~t4は、それぞれ例えば5~10μmである。なお、保護コート層6の厚みt5は、一例としてt1~t4と同じであるが、t1~t4と異なっていてもよい。
As shown in FIG. 3C, the thicknesses t 1 to
図3(b)に示すように、光散乱部材5に覆われたコア41の軸方向長さ範囲Eを層の数(本実施の形態では4)に応じて第1乃至第4の領域411~414に分割したとき、先端面41bを含む最もコア41の先端側の第1の領域411では、コア41の外周面41a及び先端面41bに第1乃至第4の光散乱層51~54が形成されており、最もクラッド42側の第4の領域414では、コア41の外周面41aに第4の光散乱層54のみが形成されている。第1の領域411に隣り合う第2の領域412では、コア41の外周面41aに第2乃至第4の光散乱層52~54が形成されており、第4の領域414に隣り合う第3の領域413では、コア41の外周面41aに第3及び第4の光散乱層53,54が形成されている。
As shown in FIG. 3B, the axial length range E of the core 41 covered with the
この多層構造により、コア41の外周面41aにおける光散乱部材5の径方向の厚みが、コア41の先端部410側ほど徐々に厚くなっている。また、コア41の外周囲における光散乱粒子500の量は、コア41の先端部410側ほど徐々に多くなっている。
Due to this multilayer structure, the radial thickness of the
コア41の外周面41a及び先端面41bと、第1乃至第4の領域411~414における第1乃至第4の光散乱層51~54のうち最も内側の層とは、それぞれ隙間なく互いに密着している。図3(c)に示すように、第1の領域411におけるコア41の外周面41aに形成された光散乱部材5の全体の厚み(平均値)をtaとし、先端面41bにおける光散乱部材5の全体の厚み(中心部における最大値)をtbとしたとき、tbは、taよりも厚く、taの2倍よりは薄い。すなわち、ta及びtbは、ta<tb<2taの関係式を満たす。なお、コア41の径方向への光の強度の均一性を高めるためには、tbがtaに近いことが望ましい。
The outer
本実施の形態では、基材50への光散乱粒子500の混合割合が第1乃至第4の光散乱層51~54のそれぞれで互いに異なっている。第1乃至第4の光散乱層51~54における光散乱粒子500の濃度をそれぞれC1~C4としたとき、第1の光散乱層51の濃度C1は例えば20mg/ml、第2の光散乱層52の濃度C2は例えば10mg/ml、第3の光散乱層53の濃度C3は例えば0mg/ml、第4の光散乱層54の濃度C4は例えば7mg/mlである。つまり、本実施の形態では、第1乃至第4の光散乱層51~54における光散乱粒子500の濃度C1~C4が、C1>C2>C4>C3の関係にある。
In this embodiment, the mixing ratio of the
なお、上記の例では、第3の光散乱層53の濃度C3が0mg/mlであり、第3の光散乱層53に光散乱粒子500が含まれていないが、第3の光散乱層53に光散乱粒子500を含めてもよい。また、ここでは光散乱部材5の層の数が4である場合について説明したが、光散乱部材5の層の数は4に限らず、2又は3もしくは5以上であってもよい。またさらに、光散乱部材5は、多層構造に限らず、基材50への光散乱粒子500の混合割合が均一な単層構造であってもよい。
In the above example, the concentration C3 of the third
<周面発光線状導光体3の製造方法>
次に、周面発光線状導光体3の製造方法について説明する。周面発光線状導光体3の製造方法は、光ファイバ4の端部のクラッド42を除去してコア41を露出させる露出工程と、コア41の先端面41bを凸曲面化する曲面化工程と、コア41の周囲に光散乱部材5を形成する光散乱部材形成工程とを有している。
<Manufacturing Method of Peripheral Light Emitting
Next, a method for manufacturing the peripheral surface emitting linear
図4(a)~(c)は、露出工程を示す断面図である。この露出工程では、図4(a)に示すように、コア41、クラッド42、及びシース43を有する光ファイバ4を用意し、図4(b)に示すようにシース43を所定の長さ範囲にわたって除去する。その後、図4(c)に示すようにシース43から露出した部分のクラッド42を所定の長さ範囲にわたって除去してコア41をクラッド42から露出させ、露出したコア41の一部を切断する。コア41の切断方法としては、例えば刃具91を用いてコア41の一部に傷を付け、傷を付けた箇所でコア41を折ることにより行うことができる。切断されたコア41の切断面41cは、光ファイバ4の長手方向に対して垂直な平面状である。
4A to 4C are cross-sectional views showing the exposure process. In this exposure step, as shown in FIG. 4A, an
図4(d)は、コア41の切断面41cが凸曲面化され、凸曲面状の先端面41bとなった状態を示す断面図である。曲面化工程では、コア41の切断面41cの周辺を加熱することにより溶融させて液状とし、その後に冷却して硬化させる。加熱により液状となったコア41の一部は、表面張力によって自然に半球状となり、冷却によってその形状のまま固体となる。コア41を加熱する具体的な方法は、特に限定されるものではないが、例えばアーク放電によって加熱を行うことができる。また、冷却は、例えば自然冷却によって行うことができる。
FIG. 4(d) is a cross-sectional view showing a state in which the
図5(a)~(d)は、光散乱部材形成工程の各段階を示す断面図である。光散乱部材形成工程では、図5(a)及び(b)に示すように、コア41の第1の領域411における外周面41a及び先端面41bに第1の光散乱層51を形成した後、コア41の第2の領域412における外周面41a及び第1の光散乱層51の外側に第2の光散乱層52を形成する。さらにその後、図5(c)及び(d)に示すように、コア41の第3の領域413における外周面41a及び第2の光散乱層52の外側に第2の光散乱層52を形成し、コア41の第4の領域414における外周面41a及び第3の光散乱層53の外側に第4の光散乱層54を形成する。
5A to 5D are cross-sectional views showing each stage of the light scattering member forming process. In the light scattering member forming step, as shown in FIGS. 5A and 5B, after forming the first
また、コア41の周囲に第1乃至第4の光散乱層51~54を順次形成した後には、図5(e)に示すように、光散乱部材5、コア41の非被覆部415、及びシース43から露出した部分のクラッド42を覆うように、保護コート層6を形成する。
Further, after sequentially forming the first to fourth
図6(a)及び(b)は、第1乃至第4の光散乱層51~54を形成するための光散乱層形成装置7を示す概略構成図である。図6(a)及び(b)では、図面上下方向が鉛直方向の上下にあたる。光散乱層形成装置7は、ベースプレート71と、ベースプレート71に対して垂直に立設された支柱72と、支柱72に対して上下方向に移動可能な昇降台73と、光ファイバ4を保持するホルダ74と、支柱72に固定されたヒータ75とを備えている。
6A and 6B are schematic configuration diagrams showing a light scattering
昇降台73は、不図示のアクチュエータによって支柱72に対して上下方向に移動する。このアクチュエータとしては、例えば電動モータの回転をボールねじ等によって直線運動に変換する構成のものを用いることができる。昇降台73は、ホルダ74を支持する支持部731を有しており、この支持部731によってホルダ74を支持している。
The lift table 73 is vertically moved with respect to the
ホルダ74は、シース43に覆われた部分の光ファイバ4を所定の長さ範囲にわたって鉛直方向に保持している。これにより、配置工程において、クラッド42の端部から突出したコア41が鉛直方向下方に向かって垂れるように配置される。ホルダ74は、光ファイバ4を保持した状態で昇降台73と共に上下方向に移動する。
The
ヒータ75は、光ファイバ4を上下に挿通させる挿通孔750を有している。挿通孔750の周囲には、赤外線を放射する円筒状の放射材751が配置されており、放射材751が電熱線752によって加熱されることにより、赤外線が挿通孔750内に放射される。これにより、光ファイバ4のコア41の周囲を全方位から均等に加熱することが可能である。放射材751及び電熱線752は、ケース部材753に収容されており、ケース部材753が連結アーム754によって支柱72に連結されている。
The
第1乃至第4の光散乱層51~54は、光散乱粒子500の混合割合が異なる複数種類の液状体(第1乃至第4の液状体811~814)をコア41の周囲に付着させ、硬化させることにより形成される。第1の液状体811は、硬化によって第1の光散乱層51となり、第2の液状体812は、硬化によって第2の光散乱層52となる。また、第3の液状体813は、硬化によって第3の光散乱層53となり、第4の液状体814は、硬化によって第4の光散乱層54となる。
The first to fourth
第1乃至第4の液状体811~814には、硬化する前の液状の基材50Lに多数の光散乱粒子500が分散混合されている。液状の基材50Lは、加熱工程前において常温で液状であり、ヒータ75によって加熱されることにより硬化して、固体の基材50となる。第1乃至第4の液状体811~814における光散乱粒子500の濃度は、上記のC1>C2>C4>C3の関係に応じた濃度である。
In the first to fourth
第1乃至第4の液状体811~814は、それぞれ第1乃至第4の容器821~824に収容されている。第1乃至第4の容器821~824は、上方が開口したカップ状である。図6(a)では、第1乃至第4の容器821~824を断面で示し、その内部の第1乃至第4の液状体811~814を図示している。また、図6(a)及び(b)では、第2の容器822がベースプレート71におけるヒータ75の下方にあたる載置面71aに載置された状態を示している。ベースプレート71の載置面71aには、光散乱部材形成工程の段階に応じて第1乃至第4の液状体811~814が順次載置される。
The first to fourth
光散乱部材形成工程では、昇降台73の下方への移動によってコア41の軸方向の一部を第1乃至第4の液状体811~814の液面よりも下方に移動させた後、コア41を第1乃至第4の液状体811~814から引き上げ、ヒータ75によって加熱する。液状の基材50Lは、粘性を有しており、昇降台73が上方へ移動すると、基材50Lがその粘性によって周囲に付着した状態でコア41が引き上げられる。図6(a)では、コア41を第2の液状体812の液面812aから上方に引き上げつつある状態を示している。
In the light scattering member forming process, the
基材50Lを硬化させる際には、図6(b)に示すように、クラッド42から露出したコア41がヒータ75の挿通孔750内に位置するまで昇降台73を上昇させ、第1乃至第4の液状体811~814を放射材751から放射される赤外線によって加熱して硬化させる。第1乃至第4の液状体811~814は、第1乃至第4の容器821~824から引き上げられてから硬化するまでの間に、自重によって僅かに鉛直方向下方に流動するので、上記のようにtbがtaよりも厚くなる。
When curing the
その後さらに、保護コート層6を形成することによって周面発光線状導光体3が得られる。保護コート層6は、例えば第1乃至第4の光散乱層51~54と同様にして形成してもよいが、第1乃至第4の光散乱層51~54と異なる方法により保護コート層6を形成してもよい。
After that, a
<比較例に係る周面発光線状導光体3Aの構成>
図7は、比較例に係る周面発光線状導光体3Aを示す断面図である。この周面発光線状導光体3Aは、上記の実施の形態に係る周面発光線状導光体3と同様に、コア41の一部がクラッド42から露出した光ファイバ4を備えており、多数の光散乱粒子500が分散混合された光散乱部材5Aがコア41の周囲に形成されているが、コア41の先端面が凸曲面化されておらず、長手方向に対して垂直な切断面41cのままとなっている。また、光散乱部材5Aの構成が上記の実施の形態に係る光散乱部材5と異なり、光散乱粒子500の混合割合が全体にわたって均一な単層構造となっている。光散乱部材5Aは、保護コート層6Aに覆われている。
<Structure of Peripheral Light Emitting
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a peripheral surface emitting linear
周面発光線状導光体3Aの光散乱部材5Aは、実施の形態に係る周面発光線状導光体3の光散乱部材5と同様に、多数の光散乱粒子が分散混合された液状の基材をコア41に付着させた後、基材を加熱によって硬化させることにより形成されるが、切断面41cを覆う部分の光散乱部材5Aは、硬化前の液体の状態における表面張力により、半球状に形成される。このため、コア41の切断面41cを覆う光散乱部材5Aが厚くなっている。
The
<実施の形態及び比較例に係る周面発光線状導光体3,3Aの光強度分布>
図8は、上記の実施の形態に係る周面発光線状導光体3、及び比較例に係る周面発光線状導光体3Aの軸方向における光強度分布を測定する測定方法を示す説明図である。図8では、一例として周面発光線状導光体3の測定時の状態を示しているが、比較例に係る周面発光線状導光体3Aについても同様にして光強度分布を測定する。
<Light Intensity Distribution of Peripheral Light Emitting
FIG. 8 is an explanation showing a measuring method for measuring the light intensity distribution in the axial direction of the peripheral surface emitting linear
この測定方法では、光源21で発生したレーザ光Lrを光ファイバ4の基端部4aからコア41に入射させ、周面発光線状導光体3,3Aの光散乱部材5,5Aからコア41の径方向に放射される光の強度を光パワーメータ92によって測定する。測定時には、光パワーメータ92をコア41と平行なX方向に移動させ、複数のX方向位置で光の強度を測定する。
In this measurement method, the laser light Lr generated by the
図7及び図8において、X0は、コア41がクラッド42から露出した箇所(クラッド42の端部)のX方向の位置を示している。X1は、X方向における光散乱部材5,5Aのクラッド42側の端部の位置を示している。X2は、コア41の最先端部のX方向の位置(周面発光線状導光体3におけるコア41の先端面41bの頂点41b0の位置、及び周面発光線状導光体3Aにおけるコア41の切断面41cの位置)を示している。また、X3は、X方向における光散乱部材5,5Aのクラッド42側とは反対側の端部の位置を示している。
7 and 8, X0 indicates the position in the X direction of the portion where the
図9は、周面発光線状導光体3,3Aの光強度分布を示すグラフであり、横軸にX方向の位置を示し、縦軸に光パワーメータ92によって測定された光強度を示している。
FIG. 9 is a graph showing the light intensity distribution of the peripheral surface emitting linear light guides 3 and 3A, where the horizontal axis indicates the position in the X direction and the vertical axis indicates the light intensity measured by the
図9に示すように、X1とX2との間のX方向の範囲では、実施の形態に係る周面発光線状導光体3の光強度の極大値と極小値との差が、比較例に係る周面発光線状導光体3Aの光強度の極大値と極小値との差よりも小さく、光強度の均一性が高くなっている。これは、次のような理由によるものであると考えられる。
As shown in FIG. 9, in the range in the X direction between X1 and X2 , the difference between the maximum value and the minimum value of the light intensity of the peripheral surface emitting linear
コア41の外周面41aから出射されて光散乱部材5,5Aに入射した光は、光散乱粒子500に当たらないで基材50を透過し、保護コート層6,6Aと大気との界面に到達すると、この界面で反射して再度コア41に入射する割合が大きい。光源21からコア41を伝搬して来た光は、コア41の軸方向に対する角度が浅いためである。しかし、光散乱部材5,5Aに入射した光が光散乱粒子500に当たると、光散乱粒子500がこの光を散乱させ、散乱光が比較的大きな角度で保護コート層6,6Aと大気との界面に当たる。これにより、光散乱粒子500で散乱された散乱光は、光散乱部材5,5A及び保護コート層6,6Aから外部に放射されやすい。
Light emitted from the outer
比較例に係る周面発光線状導光体3Aでは、コア41の外周面41aを覆う光散乱部材5Aの厚み及び光散乱粒子500の混合割合が軸方向の全体にわたって均一であるので、光パワーメータ92によって測定される光強度分布は、コア41から光散乱部材5Aに入射する光の強度分布に概ね一致する。コア41の外周面41aから出射される光は、X方向においてX1の位置をX2側に少し越えたあたりで極大となり、その後はコア41内を伝搬するにつれて徐々に弱くなるので、光散乱部材5Aから放射される光の強度も、これと同様に徐々に低下する。
In the peripheral surface emitting linear
一方、実施の形態に係る周面発光線状導光体3では、コア41の外周における光散乱粒子500の量が第4の領域414の外周では少なく、第3の領域413、第2の領域412、第1の領域411の外周で徐々に多くなる。このため、コア41の第4の領域414における外周面41aから光散乱部材5に出射された光は、保護コート層6と大気との界面で反射してコア41に戻りやすい。一方、コア41の第1の領域411における外周面41aから光散乱部材5に出射された光は、光散乱粒子500に当たって反射され、保護コート層6の外部に放射されやすい。すなわち、周面発光線状導光体3では、コア41内における光の強度と光散乱部材5及び保護コート層6の外部への放射のされやすさとのバランスにより、X1とX2との間のX方向の範囲でフラットな光強度分布が得られている。
On the other hand, in the peripheral surface emitting linear
また、図9に示すように、X2の近傍では、比較例に係る周面発光線状導光体3Aの光強度が極端に大きくなっている。これは、比較例に係る周面発光線状導光体3Aでは、コア41の切断面41cで内部反射が起こりにくく、また切断面41cを覆う部分の光散乱部材5Aの厚みが大きいために、切断面41cから出射された光の大部分が光散乱部材5A及び保護コート層6の外部に放射されるためである。
Further, as shown in FIG. 9, in the vicinity of X2 , the light intensity of the peripheral surface emitting linear
一方、実施の形態に係る周面発光線状導光体3では、X2の近傍における光強度の極端な上昇が抑えられている。これは、実施の形態に係る周面発光線状導光体3では、その長手方向の先端部における光散乱部材5の外表面が半球状であるものの、コア41の先端面41bもまた半球状であるため、コア41の先端面41bを覆う部分の光散乱部材5が比較的薄いためである。
On the other hand, in the peripheral surface emitting linear
(実施の形態の作用及び効果)
以上説明した実施の形態によれば、コア41の先端面41bを覆う光散乱部材5の量が過大となることを抑制することができ、光ファイバ4の長手方向において光散乱部材5が形成された範囲におけるコア41の径方向への光の強度の均一性を高めることが可能となる。これにより、例えば図2に示すように周面発光線状導光体3が患部の治療に用いられる場合には、治療の精度と安全性を向上させることができる。
(Actions and effects of the embodiment)
According to the embodiment described above, it is possible to prevent the amount of the
(変形例)
図10(a)~(c)は、コア41の先端部410の形状の変形例を示す断面図である。図10(d)は、上記の実施の形態に係る光ファイバ4のコア41の外周面41a及び先端面41bに単層構造の光散乱部材5Bを形成した変形例を示す断面図である。
(Modification)
10A to 10C are sectional views showing modifications of the shape of the
本発明は、コア41の先端面41bが正半球状に限らず、凸曲面状であれば、上記の効果を奏することができる。ここで、正半球状とは、先端面41bの全体がコア41の直径の半分の曲率半径を有する凸曲面であることをいう。図10(a)~(c)では、コア41の先端面が正半球状である場合の形状を仮想線Lで示している。図10(a)は、仮想線Lよりもコア41の先端面41bが軸方向に突出した場合を示し、図10(b)は、仮想線Lよりもコア41の先端面41bが軸方向に突出していない場合を示している。また、図10(c)は、先端面41bを含むコア41の先端部410の直径D1が、曲面化工程を行う前のコア41の直径D2よりも大径である場合を示している。
The present invention is not limited to having a regular hemispherical shape, and the present invention can achieve the above effects as long as the
コア41が図10(a)~(c)のような形状であっても、コア41の先端面41bを覆う光散乱部材の量が過大となることを抑制することができ、コア41の径方向への光の強度の均一性を高めることが可能となる。なお、図10(c)に示すようにコア41の先端部410の直径D1が曲面化工程を行う前のコア41の直径D2よりも大径である場合には、この直径D1の部分の外周に光散乱部材及び保護コート層を形成した際の全体の外径がシース43の外径を越えないことが望ましい。
Even if the
また、図10(d)に示すように、コア41の外周面41a及び先端面41bに単層構造の光散乱部材5Bが形成されていても、コア41の先端面41bを覆う光散乱部材の量が過大となることを抑制することができ、上記の比較例に比較して、コア41の径方向への光の強度の均一性を高めることが可能となる。なお、図10(d)の図示例では、コア41の外周面41aを覆う光散乱部材5Bの厚みが均一である場合を示しているが、例えば外周面41aを覆う光散乱部材5Bの厚みがコア41の先端部410側ほど厚くなるようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 10(d), even if the
(実施の形態のまとめ)
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
(Summary of embodiment)
Next, technical ideas understood from the embodiments described above will be described with reference to the reference numerals and the like in the embodiments. However, each reference numeral in the following description does not limit the constituent elements in the claims to the members and the like specifically shown in the embodiment.
[1]長手方向の一端部においてコア(41)がクラッド(42)から露出した光ファイバ(4)と、前記クラッド(42)から露出した部分の前記コア(41)の外周面(41a)の少なくとも一部を前記コア(41)の先端面(41b)と共に所定の軸方向長さ範囲にわたって覆う光散乱部材(5,5B)とを備え、前記コア(41)から出射された光が前記光散乱部材(5)によって散乱放射される周面発光線状導光体(3)であって、前記コア(41)の前記先端面(41b)が凸曲面状である、周面発光線状導光体(3)。 [1] An optical fiber (4) in which the core (41) is exposed from the clad (42) at one end in the longitudinal direction, and an outer peripheral surface (41a) of the core (41) exposed from the clad (42) a light scattering member (5, 5B) covering at least a part of the core (41) together with the tip surface (41b) of the core (41) over a predetermined axial length range, and the light emitted from the core (41) A circumferential surface emitting linear light guide (3) for scattered radiation by a scattering member (5), wherein the tip surface (41b) of the core (41) is convexly curved. Light body (3).
[2]前記コア(3)の前記外周面(41a)における前記光散乱部材(5)の径方向の厚みが、前記コア(41)の先端部(410)側ほど徐々に厚くなっている、上記[1]に記載の周面発光線状導光体(3)。 [2] The radial thickness of the light scattering member (5) on the outer peripheral surface (41a) of the core (3) gradually increases toward the tip (410) side of the core (41). The peripheral surface emitting linear light guide (3) according to the above [1].
[3]前記光散乱部材(5)がn個(nは2以上の自然数)の層からなり、前記コア(42)の前記先端面(41b)に形成された前記光散乱部材(5)の層数がnであり、前記コア(41)の前記外周面(41a)に形成された前記光散乱部材(5)の層数が前記先端部(410)側から前記クラッド(42)側に向かって徐々に少なくなる、上記[2]に記載の周面発光線状導光体(3)。 [3] The light scattering member (5) is composed of n layers (n is a natural number of 2 or more), and the light scattering member (5) is formed on the tip surface (41b) of the core (42). The number of layers is n, and the number of layers of the light scattering member (5) formed on the outer peripheral surface (41a) of the core (41) increases from the tip (410) side toward the clad (42) side. The peripheral surface emitting linear light guide (3) according to the above [2], which gradually decreases as the number increases.
[4]上記[1]乃至[3]の何れかに記載の周面発光線状導光体(3)を製造する製造方法であって、前記光ファイバ(4)の端部の前記クラッド(42)を除去して前記コア(41)を露出させる露出工程と、前記コア(41)の前記先端面(41b)を凸曲面化する曲面化工程と、前記コア(41)の周囲に前記光散乱部材(5)を形成する光散乱部材形成工程とを有し、前記曲面化工程において、前記コア(41)の先端部(410)を加熱して溶融させた後に冷却して硬化させることで前記コア(41)の前記先端面(41b)を凸曲面化する、周面発光線状導光体(3)の製造方法。 [4] A manufacturing method for manufacturing the peripheral surface emitting linear light guide (3) according to any one of [1] to [3] above, wherein the clad (4) at the end of the optical fiber (4) 42) is removed to expose the core (41); a surface forming step is to form the tip surface (41b) of the core (41) into a convex surface; a light scattering member forming step of forming a scattering member (5), and in the curving step, the tip (410) of the core (41) is heated to melt and then cooled to harden. A method for manufacturing a peripheral surface emitting linear light guide (3), wherein the tip surface (41b) of the core (41) is convexly curved.
[5]前記光散乱部材(5)は、前記コア(41)よりも屈折率が高い熱硬化性の樹脂に光散乱粒子(500)が分散混合されたものであり、前記光散乱部材形成工程は、前記コア(41)を前記先端部(410)が鉛直方向下方となるように支持しつつ前記コア(41)の周囲に液状の前記光散乱部材(5)を付着させ、当該付着させた前記光散乱部材(5)を加熱して硬化させる工程である、上記[4]に記載の周面発光線状導光体(3)の製造方法。 [5] The light scattering member (5) is formed by dispersing and mixing light scattering particles (500) in a thermosetting resin having a refractive index higher than that of the core (41). supports the core (41) so that the tip portion (410) faces vertically downward, and adheres the liquid light scattering member (5) around the core (41) to adhere the light scattering member (5). The method for producing a peripheral surface emitting linear light guide (3) according to the above [4], which is a step of heating and curing the light scattering member (5).
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments described above do not limit the invention according to the scope of claims. Also, it should be noted that not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention.
3…周面発光線状導光体
4…光ファイバ
41…コア
410…先端部
411~414…第1乃至第4の領域
41a…外周面
41b…先端面
42…クラッド
5,5A,5B…光散乱部材
50…基材
50L…液状の基材
500…光散乱粒子
51~54…第1乃至第4の光散乱層
6…保護コート層
3... Peripheral light-emitting linear
Claims (5)
前記コアの前記先端面が凸曲面状である、
周面発光線状導光体。 An optical fiber in which the core is exposed from the clad at one end in the longitudinal direction, and light scattering that covers at least a part of the outer peripheral surface of the core exposed from the clad together with the tip surface of the core over a predetermined axial length range. A peripheral surface emitting linear light guide in which light emitted from the core is scattered and emitted by the light scattering member,
wherein the tip surface of the core is convexly curved;
Peripheral emitting linear light guide.
請求項1に記載の周面発光線状導光体。 The radial thickness of the light scattering member on the outer peripheral surface of the core gradually increases toward the tip end of the core.
The peripherally emitting linear light guide according to claim 1.
請求項2に記載の周面発光線状導光体。 The light scattering member is composed of n layers (n is a natural number of 2 or more), the number of layers of the light scattering member formed on the tip end surface of the core is n, and the light scattering member is formed on the outer peripheral surface of the core. the number of layers of the light-scattering member thus formed gradually decreases from the tip portion side toward the clad side;
The peripherally emitting linear light guide according to claim 2.
前記光ファイバの端部の前記クラッドを除去して前記コアを露出させる露出工程と、
前記コアの前記先端面を凸曲面化する曲面化工程と、
前記コアの周囲に前記光散乱部材を形成する光散乱部材形成工程とを有し、
前記曲面化工程において、前記コアの先端部を加熱して溶融させた後に冷却して硬化させることで前記コアの前記先端面を凸曲面化する、
周面発光線状導光体の製造方法。 A manufacturing method for manufacturing the peripheral surface emitting linear light guide according to any one of claims 1 to 3,
an exposing step of removing the cladding at the end of the optical fiber to expose the core;
a curved surface forming step of convexly curving the distal end surface of the core;
a light scattering member forming step of forming the light scattering member around the core;
In the curved surface forming step, the tip end surface of the core is formed into a convex surface by heating and melting the tip portion of the core and then cooling and hardening it.
A method for manufacturing a peripheral surface emitting linear light guide.
前記光散乱部材形成工程は、前記コアを前記先端部が鉛直方向下方となるように支持しつつ前記コアの周囲に液状の前記光散乱部材を付着させ、当該付着させた前記光散乱部材を加熱して硬化させる工程である、
請求項4に記載の周面発光線状導光体の製造方法。 The light-scattering member is a thermosetting resin having a higher refractive index than the core and light-scattering particles dispersed and mixed,
The light-scattering member forming step includes attaching the liquid light-scattering member around the core while supporting the core so that the distal end faces downward in the vertical direction, and heating the attached light-scattering member. is a step of curing by
5. The method for manufacturing the peripheral surface emitting linear light guide according to claim 4.
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