JPH0329644A - 均一な照射のための光ファイバー拡散チップ - Google Patents
均一な照射のための光ファイバー拡散チップInfo
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- JPH0329644A JPH0329644A JP2135173A JP13517390A JPH0329644A JP H0329644 A JPH0329644 A JP H0329644A JP 2135173 A JP2135173 A JP 2135173A JP 13517390 A JP13517390 A JP 13517390A JP H0329644 A JPH0329644 A JP H0329644A
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
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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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- A61B18/20—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser
- A61B18/22—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor
- A61B18/24—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor with a catheter
- A61B18/245—Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body by applying electromagnetic radiation, e.g. microwaves using laser the beam being directed along or through a flexible conduit, e.g. an optical fibre; Couplings or hand-pieces therefor with a catheter for removing obstructions in blood vessels or calculi
-
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- A61B2018/2244—Features of optical fibre cables, e.g. claddings
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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- A61B2018/2255—Optical elements at the distal end of probe tips
- A61B2018/2261—Optical elements at the distal end of probe tips with scattering, diffusion or dispersion of light
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
皇五≧曵旦旦量亘
本発明は、レーザー照射の伝達及び拡散のための光ファ
イバー組立体、詳細には、処方された軸の長さにわたり
、ほぼ均一な円筒形照射パターンを発生する光ファイバ
ー拡散チップに関する．前記拡散チップは特に、冠状動
脈成形外科に使用するレーザーバルーンカテーテルに有
効であるが当該使用に限定されるものではない。
イバー組立体、詳細には、処方された軸の長さにわたり
、ほぼ均一な円筒形照射パターンを発生する光ファイバ
ー拡散チップに関する．前記拡散チップは特に、冠状動
脈成形外科に使用するレーザーバルーンカテーテルに有
効であるが当該使用に限定されるものではない。
灸区二韮里
バルーン血管成形外科は長年の間、ブラークの堆積で狭
窄した冠状動脈を処置するために使用されてきた．それ
の末端部に固定された膨張可能なバルーンを有するカテ
ーテルが狭窄した領域へと冠状動脈を通って漸進する．
次にバルーンは外部供給源からの液体により膨張し、冠
状動脈の狭窄した領域を膨張させる．次にバルーンは収
縮して抜き取られる．バルーン成形外科に関する一連の
問題の３０％が所謂、再狭窄であり、処置後直ちに、あ
るいは６カ月以内に発生している．直後の再狭窄は突然
の再閉塞として知られているが、ブラークのフラップ（
Ｍ状のもの）、あるいはセグメント、及びバルーン成形
外科手術の間に形成され、動脈をブロックする可能性の
ある、ブラークの乗った組織が原因である．そのような
動脈の閉塞は緊急の手術を要し、死に至る結果となるこ
とが多い．更に、外科手術チームはバルーン血管成形外
科の手術中は待機していることが要求される．後の時期
の再狭窄は全体としては知られていない原因から生ずる
．血栓の形成は重要な役割を果たしていると信じられて
いる．反復してバルーン血管成形外科又は手術が要求さ
れることが多く、その他の再狭窄の出来事が発生する可
能性がある． が角゜ しようとする課 再狭窄の問題を克服するための有望な見込みを示す技術
は、動脈のブラークで狭窄した領域に同時に熱と圧力と
をかける方法である．この技術はＡａ＋． Ｊ．心臓学
第５６−Ｓ％１９８５年１２月１日発行、 ９５３〜９
５７頁、ジョン・Ｆ，ヒーレ・Ｊｒ他の「人体の動脈ア
テローム、プラークー欠陥壁分離のＮｄ−ＹＡＧレーザ
ー溶融Ｉｎ Ｖｌｔｒｏ４及び、１９８９年１月２４日
付、リチャード・スピアに対する米国特許第４，７９９
，４７９号に説明されている．この技術によれば、それ
の末端部に膨張可能なバルーンを有するカテーテルが動
脈の狭窄した領域へ前進して、バルーン血管成形外科の
場合のようにバルーンが膨張する．しかしながら、バル
ーン血管戒形外科と異り、充分な熱がバルーンの壁を通
してかけられ、取り巻く組織を溶融し、それにより後に
なつて動脈をブロックする可能性のあるフラップの形成
を排除する．取り巻く組織を加熱する有利な手段は、カ
テーテルにより運ばれ、バルーン内部で終端する光ファ
イバーを通してレーザー照射を向けること社よる．次に
レーザー照射がバルーンの壁を通して向けられ、取り巻
く組織を加熱する． バルーンにより熱伝導式に加熱するのとは異り、取り巻
くブラーク及びプラークのかぶった組織及び動脈の壁を
貫通し、照射された熱により該傾城を加熱する熱放射を
応用することが望ましいことが判明している．さらに加
えて、２０〜４０ワットのパワーレベルをおよそ２０秒
照射することが望ましいと判明している．比較的高いパ
ワーレベルのレーザー照射を応用するについては、バル
ーンの全長にわたり、比較的均一な円筒形の照射パター
ンを提供することが重要である．そうでないと、ホット
スポットが局部的に組織を焼損し、潜在的危険を有する
溶融しない組織のフラップを冷たいスポットに残す可能
性がある． 従来技術では、レーザー照射を光ファイバーのチップか
ら外側に向ける方法が開示されてきた．ＩＩＩＩＩのレ
ーザー照射処置のための、拡散媒体により取り巻かれた
テーパした光ファイバーが、１９８５年９月１１日付、
英国特許申請第２，１５４，７６１号明細書に開示され
ている．光ファイバーのチップにおいて円筒形の光のパ
ターンを発生するための拡散媒体に取り巻かれた光ファ
イバーが、！９８７年４月２８日付、マクガバン・Ｊｒ
．に対する米国特許第４，６６０，９２５号明細書に開
示されている。レーザーエネルギーの照射の角度を広げ
るための、光ファイバーの表面を粗くする技術が、「光
学及びレーザー技術Ｊ １９８４年２月、４０〜４４頁
に、「粗い端面を有する光ファイバーの光拡散特性Ｊ
、ＨＪＡ井他により開示されている． 上述のスビアに対する米国特許第４，７９９，４７９号
明細書は、カテーテルを通して延び、膨張カテーテル内
部に配置された光拡散チップ内で終端する光ファイバー
を開示している．スビアは、この先拡散チップはファイ
バーチップの部分のタラッドを除去し、ファイバーのコ
ア表面を粗くすることにより提供できると説明している
．スビアは同様に、光拡散チップはレーザーエネルギー
を拡散できる不特定の材料からも製造可能であると述べ
ている． １９８３年１２月２７日付、オルコットに対する米国特
許第４，４２２，７１９号明細書は、接着されていない
スリーブに囲まれた透明なコアを含む光照明システムを
開示している．そのコアの表面は、スリーブを通して光
を反射する切断面又は不連続面を有することが可能であ
る．その他の実施例においては、スリーブの材料の中に
埋め込まれた反射性の流により、又は粉内の気泡により
、スリーブを通して光が反射される． １９８６年４月２９日付、そりに対する米国特許第４，
５８５．２９８号明細書は、光ファイバーの端に連結さ
れた発光体を開示している．この発光体はそれの外側表
面に複数の冠状の発光ストリップを有する透明な先導部
材を含む。このストリップは光を伝える部分よりも高い
反射率を有し、それにより光が高い反射率のストリップ
において発光体の外側で連結される， １９８０年４月
１日付、ザンジャ他に対する米国特許第４，１９５，９
０７号明細書は、気泡を含むファイバーの使用を開示し
ている， １９８４年８月２１日付、ダニエルに対する
米国特許第４，４８６，６９７号明細書は、コア内に光
拡散粒子を有するファイバーを開示している．ザンジャ
他及びダニエルに対する特許は、光ファイバーのコア内
に拡散センターを設けることにより光ファイバーの側壁
から光を発生させる技術を描いている．１９８２年１２
月１４日付、ストウ他に対する米国特許第４，３６３，
５３３号明細書は、音響変換機として使用可能なファイ
バー光装置を開示している．この変換機は内側コアと外
側コアとの間に中間クラッドを有する光ファイバーを備
えてなる．この中間クラッドは内側コアよりも低い．反
射率を有する．光は内側コアから外側コアへ、クラッド
を通るエパネッセント場の貫通の結果として連結される
．コアの間の連結は装置にかかる機械的圧力に応答して
変化する．１９１１７年７月１４日付、バブラスに対す
る米国特許第４，［１７９，８９４号明細書は、次第に
エバネッセント場により隣接するファイバーの間で光が
連結されるファイバー光カブラを開示している． 従来の光拡散又は光拡大光ファイバーチップの技術はす
べて、柔軟性又はパワーを扱う能力、破壊性、不均一な
照射パターン及び製造の困難さを含めて、１つ又はそれ
以上の欠点を有する．普 を ゛するための 本発明の一般的目的は、改良された光ファイバー拡散チ
ップを提供することである．本発明のその他の目的は、
ほぼ均一な円筒形の照射パターンを有する光ファイバー
拡散チップを提供することである． 本発明のその他の目的は、改良されたレーザーバルーン
カテーテルを提供することである。
窄した冠状動脈を処置するために使用されてきた．それ
の末端部に固定された膨張可能なバルーンを有するカテ
ーテルが狭窄した領域へと冠状動脈を通って漸進する．
次にバルーンは外部供給源からの液体により膨張し、冠
状動脈の狭窄した領域を膨張させる．次にバルーンは収
縮して抜き取られる．バルーン成形外科に関する一連の
問題の３０％が所謂、再狭窄であり、処置後直ちに、あ
るいは６カ月以内に発生している．直後の再狭窄は突然
の再閉塞として知られているが、ブラークのフラップ（
Ｍ状のもの）、あるいはセグメント、及びバルーン成形
外科手術の間に形成され、動脈をブロックする可能性の
ある、ブラークの乗った組織が原因である．そのような
動脈の閉塞は緊急の手術を要し、死に至る結果となるこ
とが多い．更に、外科手術チームはバルーン血管成形外
科の手術中は待機していることが要求される．後の時期
の再狭窄は全体としては知られていない原因から生ずる
．血栓の形成は重要な役割を果たしていると信じられて
いる．反復してバルーン血管成形外科又は手術が要求さ
れることが多く、その他の再狭窄の出来事が発生する可
能性がある． が角゜ しようとする課 再狭窄の問題を克服するための有望な見込みを示す技術
は、動脈のブラークで狭窄した領域に同時に熱と圧力と
をかける方法である．この技術はＡａ＋． Ｊ．心臓学
第５６−Ｓ％１９８５年１２月１日発行、 ９５３〜９
５７頁、ジョン・Ｆ，ヒーレ・Ｊｒ他の「人体の動脈ア
テローム、プラークー欠陥壁分離のＮｄ−ＹＡＧレーザ
ー溶融Ｉｎ Ｖｌｔｒｏ４及び、１９８９年１月２４日
付、リチャード・スピアに対する米国特許第４，７９９
，４７９号に説明されている．この技術によれば、それ
の末端部に膨張可能なバルーンを有するカテーテルが動
脈の狭窄した領域へ前進して、バルーン血管成形外科の
場合のようにバルーンが膨張する．しかしながら、バル
ーン血管戒形外科と異り、充分な熱がバルーンの壁を通
してかけられ、取り巻く組織を溶融し、それにより後に
なつて動脈をブロックする可能性のあるフラップの形成
を排除する．取り巻く組織を加熱する有利な手段は、カ
テーテルにより運ばれ、バルーン内部で終端する光ファ
イバーを通してレーザー照射を向けること社よる．次に
レーザー照射がバルーンの壁を通して向けられ、取り巻
く組織を加熱する． バルーンにより熱伝導式に加熱するのとは異り、取り巻
くブラーク及びプラークのかぶった組織及び動脈の壁を
貫通し、照射された熱により該傾城を加熱する熱放射を
応用することが望ましいことが判明している．さらに加
えて、２０〜４０ワットのパワーレベルをおよそ２０秒
照射することが望ましいと判明している．比較的高いパ
ワーレベルのレーザー照射を応用するについては、バル
ーンの全長にわたり、比較的均一な円筒形の照射パター
ンを提供することが重要である．そうでないと、ホット
スポットが局部的に組織を焼損し、潜在的危険を有する
溶融しない組織のフラップを冷たいスポットに残す可能
性がある． 従来技術では、レーザー照射を光ファイバーのチップか
ら外側に向ける方法が開示されてきた．ＩＩＩＩＩのレ
ーザー照射処置のための、拡散媒体により取り巻かれた
テーパした光ファイバーが、１９８５年９月１１日付、
英国特許申請第２，１５４，７６１号明細書に開示され
ている．光ファイバーのチップにおいて円筒形の光のパ
ターンを発生するための拡散媒体に取り巻かれた光ファ
イバーが、！９８７年４月２８日付、マクガバン・Ｊｒ
．に対する米国特許第４，６６０，９２５号明細書に開
示されている。レーザーエネルギーの照射の角度を広げ
るための、光ファイバーの表面を粗くする技術が、「光
学及びレーザー技術Ｊ １９８４年２月、４０〜４４頁
に、「粗い端面を有する光ファイバーの光拡散特性Ｊ
、ＨＪＡ井他により開示されている． 上述のスビアに対する米国特許第４，７９９，４７９号
明細書は、カテーテルを通して延び、膨張カテーテル内
部に配置された光拡散チップ内で終端する光ファイバー
を開示している．スビアは、この先拡散チップはファイ
バーチップの部分のタラッドを除去し、ファイバーのコ
ア表面を粗くすることにより提供できると説明している
．スビアは同様に、光拡散チップはレーザーエネルギー
を拡散できる不特定の材料からも製造可能であると述べ
ている． １９８３年１２月２７日付、オルコットに対する米国特
許第４，４２２，７１９号明細書は、接着されていない
スリーブに囲まれた透明なコアを含む光照明システムを
開示している．そのコアの表面は、スリーブを通して光
を反射する切断面又は不連続面を有することが可能であ
る．その他の実施例においては、スリーブの材料の中に
埋め込まれた反射性の流により、又は粉内の気泡により
、スリーブを通して光が反射される． １９８６年４月２９日付、そりに対する米国特許第４，
５８５．２９８号明細書は、光ファイバーの端に連結さ
れた発光体を開示している．この発光体はそれの外側表
面に複数の冠状の発光ストリップを有する透明な先導部
材を含む。このストリップは光を伝える部分よりも高い
反射率を有し、それにより光が高い反射率のストリップ
において発光体の外側で連結される， １９８０年４月
１日付、ザンジャ他に対する米国特許第４，１９５，９
０７号明細書は、気泡を含むファイバーの使用を開示し
ている， １９８４年８月２１日付、ダニエルに対する
米国特許第４，４８６，６９７号明細書は、コア内に光
拡散粒子を有するファイバーを開示している．ザンジャ
他及びダニエルに対する特許は、光ファイバーのコア内
に拡散センターを設けることにより光ファイバーの側壁
から光を発生させる技術を描いている．１９８２年１２
月１４日付、ストウ他に対する米国特許第４，３６３，
５３３号明細書は、音響変換機として使用可能なファイ
バー光装置を開示している．この変換機は内側コアと外
側コアとの間に中間クラッドを有する光ファイバーを備
えてなる．この中間クラッドは内側コアよりも低い．反
射率を有する．光は内側コアから外側コアへ、クラッド
を通るエパネッセント場の貫通の結果として連結される
．コアの間の連結は装置にかかる機械的圧力に応答して
変化する．１９１１７年７月１４日付、バブラスに対す
る米国特許第４，［１７９，８９４号明細書は、次第に
エバネッセント場により隣接するファイバーの間で光が
連結されるファイバー光カブラを開示している． 従来の光拡散又は光拡大光ファイバーチップの技術はす
べて、柔軟性又はパワーを扱う能力、破壊性、不均一な
照射パターン及び製造の困難さを含めて、１つ又はそれ
以上の欠点を有する．普 を ゛するための 本発明の一般的目的は、改良された光ファイバー拡散チ
ップを提供することである．本発明のその他の目的は、
ほぼ均一な円筒形の照射パターンを有する光ファイバー
拡散チップを提供することである． 本発明のその他の目的は、改良されたレーザーバルーン
カテーテルを提供することである。
本発明の更にその他の目的は、直径が小さく高度に柔軟
な光ファイバー拡散チップを提供することである． 本発明の更にその他の目的は、高出力レーザー照射を供
給できる光ファイバー拡散チップを提供することである
． 本発明のその他の目的は、バルーンを取り巻く組織をほ
ぼ均一に加熱するレーザーバルーンカテーテルを提供す
ることである． 本発明によれば、これらその他の目的及び利点は、レー
ザー照射源に連結されるために使用される一端を有する
光ファイバー、ほぼ半径方向外側にレーザー照射を向け
るための光ファイバーの他端に連結されたチップ組立体
を備えてなるレーザー伝達及び拡敗組立体において達成
される．前記チップ組立体はコアと、前記コアの周囲の
クラッドと、前記クラッドの周囲のジャケットとを含む
．前記ジャケットは、コア及びクラッドの屈折率よりも
高い屈折率を有する．クラッドはコアよりも低い屈折率
を有し、光ファイバーを通って運ばれるレーザー照射の
部分を伝達するように選択された厚さを有し、それによ
りレーザー照射がップ組立体の長さ全体をクラッド及び
ジャケッ１って貫通する． コアよりも低い屈折率を有するクラッドは照射の入射角
がファイバーの開口数よりも低い場合は、レーザー照射
をコア内へ反射し返す．本発明のチップ組立体は、クラ
ッドの厚さがクラッドの次第にエバネッセント場の貫通
深さとほぼ同じかそれよりわずかに小さいクラッドを提
供することにより作動する．チップ組立体に沿った軸方
向の各位置において、レーザー照射の部分がコアからク
ラッドを通ってジャケットへと連結されている．その結
果、光はチップ組立体の長さに沿ってほぼ半径方向に伝
達される．クラッドを通って連結されているレーザー照
射の量は、コアの屈折率とクラッドの屈折率との間の差
、クラッドの厚さ、伝達されるレーザー照射の波長、ジ
ャケットの屈折率、及びチップ組立体の曲げの関数であ
る．好ましい実施例においては、クラッドは、波長１．
０６マイクロメータに対し、およそ１マイクロメータの
厚さである．クラッドの厚さは所望の照射パターンを提
供するために、チップ組立体の長さに沿って変更可能で
ある。特に、クラッドの厚さはほぼ均一の円筒形照射パ
ターンを提供するために、チップ組立体の長さに沿って
テーパさせることが可能である． 本発明のその他の視点によれば、末端部と基部端とを有
する細長い可撓性チューブと、それの末端部で又はそれ
の近くで前記可撓性チューブに固定された膨張可能なバ
ルーンと、前記バルーンを膨張させ収縮させる手段と、
レーザー照射を前記可撓性チューブを通って前記バルー
ンへ運ぶための光ファイバーと、前記バルーンの表面の
大部分を通って半径方向外側にレーザー照射を向けるた
めの前記バルーン内部にあって光ファイバーに連結され
ているチップ組立体手段とを備えてなるレーザーバルー
ンカテーテルが提供されている．前記チップ組立体はコ
アと、前記コアの周囲にあるクラッドと、前記クラッド
．の周囲にあるジャケットとを含む．クラッドはコアよ
りも低い屈折率を有し、コアからクラッドへ貫通するレ
ーザー照射の少なくとも一部を伝達するように選択され
た厚さを有する．前記ジャケットはコア及びクラッドの
屈折率よりも高い屈折率を有し、それにより、光ファイ
バーを通って運ばれるレーザー照射がクラッド及びジャ
ケットを通って前記チップ組立体手段の全長にわたり貫
通するようになされている． 東−４虹一伏 第１図及び第２図にレーザーバルーンカテーテルが示さ
れている．細長い可撓性チューブ１０はそれの末端部に
レーザーバルーン組立体ｌ２と、それの基部端にコネク
タ１４、ｌ８、ｌ８及び２０を有している．レーザーバ
ルーン組立体１２はレーザー照射を発生する光ファイバ
ーチップ組立体２４（第２図）と、ガイドワイヤを運び
、処置領域に液体を運ぶように採用された中央シャフト
（図示されていない）と、可撓性チューブｌＯの基部端
から膨張しかつ収縮するバルーン３０とを含む．中央シ
ャフト２６は、バルーン３０が膨張した時に、ガイドワ
イヤ上でシャフト２６が破壊されるのを防ぐための強化
スプリング２８を含む．好ましい実施例においては、可
撓性チューブｌＯは光ファイバー、ガイドワイヤ及び膨
張液を運ぶための３本の内腔を含む．光ファイバー３２
がコネクタ２０から可撓性チューブｌＯを通って光ファ
イバーチップ組立体２４内で終端している．コネクタ２
０がレーザー源の出力へ連結されている（図示されてい
ない）．ガイドワイヤがカテーテル内へコネクタ１６、
可撓性チューブ１０、中央シャフト２６を通して導入さ
れている．加圧液体源（図示されていない）がコネクタ
１４を通してバルーン３０の内部へ連結されている．バ
ルーンの内部のものを排出する手段もコネクタ１４を通
してバルーン３０の内部に連結されている。
な光ファイバー拡散チップを提供することである． 本発明の更にその他の目的は、高出力レーザー照射を供
給できる光ファイバー拡散チップを提供することである
． 本発明のその他の目的は、バルーンを取り巻く組織をほ
ぼ均一に加熱するレーザーバルーンカテーテルを提供す
ることである． 本発明によれば、これらその他の目的及び利点は、レー
ザー照射源に連結されるために使用される一端を有する
光ファイバー、ほぼ半径方向外側にレーザー照射を向け
るための光ファイバーの他端に連結されたチップ組立体
を備えてなるレーザー伝達及び拡敗組立体において達成
される．前記チップ組立体はコアと、前記コアの周囲の
クラッドと、前記クラッドの周囲のジャケットとを含む
．前記ジャケットは、コア及びクラッドの屈折率よりも
高い屈折率を有する．クラッドはコアよりも低い屈折率
を有し、光ファイバーを通って運ばれるレーザー照射の
部分を伝達するように選択された厚さを有し、それによ
りレーザー照射がップ組立体の長さ全体をクラッド及び
ジャケッ１って貫通する． コアよりも低い屈折率を有するクラッドは照射の入射角
がファイバーの開口数よりも低い場合は、レーザー照射
をコア内へ反射し返す．本発明のチップ組立体は、クラ
ッドの厚さがクラッドの次第にエバネッセント場の貫通
深さとほぼ同じかそれよりわずかに小さいクラッドを提
供することにより作動する．チップ組立体に沿った軸方
向の各位置において、レーザー照射の部分がコアからク
ラッドを通ってジャケットへと連結されている．その結
果、光はチップ組立体の長さに沿ってほぼ半径方向に伝
達される．クラッドを通って連結されているレーザー照
射の量は、コアの屈折率とクラッドの屈折率との間の差
、クラッドの厚さ、伝達されるレーザー照射の波長、ジ
ャケットの屈折率、及びチップ組立体の曲げの関数であ
る．好ましい実施例においては、クラッドは、波長１．
０６マイクロメータに対し、およそ１マイクロメータの
厚さである．クラッドの厚さは所望の照射パターンを提
供するために、チップ組立体の長さに沿って変更可能で
ある。特に、クラッドの厚さはほぼ均一の円筒形照射パ
ターンを提供するために、チップ組立体の長さに沿って
テーパさせることが可能である． 本発明のその他の視点によれば、末端部と基部端とを有
する細長い可撓性チューブと、それの末端部で又はそれ
の近くで前記可撓性チューブに固定された膨張可能なバ
ルーンと、前記バルーンを膨張させ収縮させる手段と、
レーザー照射を前記可撓性チューブを通って前記バルー
ンへ運ぶための光ファイバーと、前記バルーンの表面の
大部分を通って半径方向外側にレーザー照射を向けるた
めの前記バルーン内部にあって光ファイバーに連結され
ているチップ組立体手段とを備えてなるレーザーバルー
ンカテーテルが提供されている．前記チップ組立体はコ
アと、前記コアの周囲にあるクラッドと、前記クラッド
．の周囲にあるジャケットとを含む．クラッドはコアよ
りも低い屈折率を有し、コアからクラッドへ貫通するレ
ーザー照射の少なくとも一部を伝達するように選択され
た厚さを有する．前記ジャケットはコア及びクラッドの
屈折率よりも高い屈折率を有し、それにより、光ファイ
バーを通って運ばれるレーザー照射がクラッド及びジャ
ケットを通って前記チップ組立体手段の全長にわたり貫
通するようになされている． 東−４虹一伏 第１図及び第２図にレーザーバルーンカテーテルが示さ
れている．細長い可撓性チューブ１０はそれの末端部に
レーザーバルーン組立体ｌ２と、それの基部端にコネク
タ１４、ｌ８、ｌ８及び２０を有している．レーザーバ
ルーン組立体１２はレーザー照射を発生する光ファイバ
ーチップ組立体２４（第２図）と、ガイドワイヤを運び
、処置領域に液体を運ぶように採用された中央シャフト
（図示されていない）と、可撓性チューブｌＯの基部端
から膨張しかつ収縮するバルーン３０とを含む．中央シ
ャフト２６は、バルーン３０が膨張した時に、ガイドワ
イヤ上でシャフト２６が破壊されるのを防ぐための強化
スプリング２８を含む．好ましい実施例においては、可
撓性チューブｌＯは光ファイバー、ガイドワイヤ及び膨
張液を運ぶための３本の内腔を含む．光ファイバー３２
がコネクタ２０から可撓性チューブｌＯを通って光ファ
イバーチップ組立体２４内で終端している．コネクタ２
０がレーザー源の出力へ連結されている（図示されてい
ない）．ガイドワイヤがカテーテル内へコネクタ１６、
可撓性チューブ１０、中央シャフト２６を通して導入さ
れている．加圧液体源（図示されていない）がコネクタ
１４を通してバルーン３０の内部へ連結されている．バ
ルーンの内部のものを排出する手段もコネクタ１４を通
してバルーン３０の内部に連結されている。
光ファイバーチップ組立体２４の目的は、所望の照射パ
ターン、通常はほぼ均一な円筒形パターンで、レーザー
エネルギーをバルーン３０の壁を通して外側へ向けるこ
とである．第２図の実施例においては、光ファイバーチ
ップ組立体２４は、中央シャフト２６によりできる影を
避けるためにらせん形状である．レーザーバルーンカテ
ーテルの構造に関する更なる詳細は、１９８７年ｌ８月
８日付、申請中の特許第１０６，６０９号明細書、及び
ここに参照のために組み込まれている上述の特許１ｇ４
，７９９，４７９号に提供されている． 本発明による光ファイバーチップ組立体２４は第３図及
び第４図に示され、これらは拡大されているが理解を容
易にするほど大きくはない．チップ組立体２４は光ファ
イバー３２の末端部に連結されている．光ファイバー３
２はコア４４、クラッド４６、及びバッファ４７を含む
．チップ組立体又は拡散チップ２４はコア４４の延長部
、薄いクラッド４８、及びジャケット５０を含む．第３
図及び第４図の実施例においては、拡散チップ２４は、
後述のようならせん構造を提供するための、追加の熱成
形可能なチューブ５２を含んでいる．クラッド４８はコ
ア４４よりも低い屈折率を有する。ジャケット５０はコ
ア４４とクラッド４８の両方よりも大きい屈折率を有す
る．後述のように、クラッド４８のパラメータは、拡散
チップ２４の全長にわたり円筒形又はその他の所望のパ
ターンでレーザー照射を発生するようにコア４４に対し
相対的に選択される．ジャケット５０はコア４４とクラ
ッド４８とを、クラッド４８を通過するレーザー照射を
減衰することなしに損傷から保護する． 光ファイバー３２は、コア４４よりも高い屈折率を有す
る比較的厚いクラッド４６により取り巻かれたコア４４
を含む従来の多モード光ファイバーである．レーザー照
射はコア４４とクラッド４６との間の臨界面に臨界角よ
りも小さい角度で入射するレーザー照射は一部はクラッ
ド４６へ貫通し、コア内へ反射され、従来の方式でファ
イバーを通って案内される．入射レーザー照射は′所定
の貢通深さでクラッドへ貫通する．クラッド内へ貫通す
るレーザー照射の一郎は次第に消える波又はエバネッセ
ント場として知られている．貫通深さはコアとクラッド
との間の屈折率の差、レーザー照射の波長、及びファイ
バーの曲げの関数である．貫通深さは同様にコアークラ
ッド上へのレーザー照射の入射角の関数でもある．しか
しながら、光ファイバー内では、入射角はファイバーの
形状により制限される．ファイバーゴ２のような従来の
光ファイバーにおいては、クラッド４６はエバネツセン
ト場の貫通深さよりもほぼ厚く、レーザー照射はファイ
バーの側壁を貫通しない． 従来の光ファイバーの作用状態が第５八図及び５Ｂ図に
描かれている．第５＾図においては、コア４４とクラッ
ド４６の間の界面に入射するレーザーエネルギー５５は
一部がクラッド４Ｂに貫通し、コア４４内へ反射される
．クラッド４６は前記エバネッセント場の貫通深さより
も厚いので、レーザーエネルギーはクラッド４６を通っ
ては伝達しない．第５八図の光ファイバーにおける半径
方向の位置の関数としてのレーザーの強さの分布は、第
５Ｂ図に示されている．この分布はほぼベル型曲線５６
を措き、コアの中央で最大となる．その強さはクラッド
内でゼロに落ち、レーザーエネルギーはクラッドを通っ
ては伝達されない． 本発明による拡散チップ２４は、光散布又は拡散を生ず
るエパネッセント場を利用する．クラッド４８はエバネ
ッセント場の貫通深さと同じかそれよりわずかに少ない
厚さを有する．上述のように、クラッド４８はコア４４
よりも低い屈折率を有し、ジャケット５０はコア４４と
クラッド４８の両方よりも大きい屈折率を有する．クラ
ッド４８はコア４４よりも屈折率が小さいため、レーザ
ー照射はクラッド４８により反射される． 拡散チップ２４の作用が第５Ｃ図に図式的に描かれてい
る．クラッド４８は、エバネツセント場の貫通深さと同
じかわずかに小さい厚さを有するため、レーザー照射の
部分５７は反射されないでクラッド４８及びジャケット
５０を通って伝達される．クラッド４８を通って伝達さ
れないレーザー照射の部分５８はコア４４内へ反射され
、拡散チツブ２４をそれの末端部へ向かって下降し続け
る（ｃｏｎｔｉｎｕｅｓ ｄｏｗｎ），拡散チップ２４
に沿った各場所で、レーザー照射の部分５７はクラッド
４８を通って伝達され、部分５８は反射される．その結
果、レーザー照射は拡散チツプ２４の全長にわたり伝達
される．所定のレーザー照射の波長に対し、クラッド４
８の厚さと屈折率とは、円筒形又はその他の所望の照射
パターンを発生するように選択可能である．拡散チップ
２４内の半径方向の位置の関数としてのレーザーの強さ
の分布は第５Ｄ図に曲線５９として描かれている．クラ
ッドの半径方向外側曲線５９の部分は拡散チップから伝
達される． 好ましい実施例においては、拡散チップ２４のコア４４
とクラッド４８とは光ファイバー３２の一体化した延長
部である．クラッド４８の所望の厚さは、フッ化水素酸
をエッチング手段として使用して光ファイバー３２のチ
ップをエッチングすることにより得られる．コア４４と
クラッド４８とは、通常は要求された屈折率を有する溶
融シリカである．ジャケット５０はクラッド４８に接着
し、要求された屈折率を有する任意の材料である．好ま
しいジャケットの材料は光学的に透明なエポキシである
．薄いクラッド４８を製造するためにその他の技術が使
用可能である．従来のクラッドはチップ領域のて光ファ
イバーから完全に除去可能であり、コアは適当な低い屈
折率の材料内に浸潤可能である．その他のアプローチで
は、ファイバーは加熱され、所望のクラッドの厚さを提
供するように弓かれる，なおその他のアプローチにおい
ては、クランド４８は蒸着又はイオン撃ち込みにより形
成可能である， 上述のように、コア４４を取り巻くクラッドのエバネッ
セント場の貫通深さは、レーザーの波長、コア及びクラ
ッドの屈折率、及び対象となっている拡散チップ２４の
曲げの関数である．貫通深さはグース・ヘンヘン・シフ
トとしても知られているが、以下のように表現可能であ
る． ｄ−λ／ ［ ２ ｙｒ （ ｎ ．２ｓｉｎ２θ−ｎ
，２） Ｉ／２ ］ここで ｄ寓貫通深さ λ−レーザー照射の波長 ｎ，−コアの屈折率 ｎ２エクラッドの屈折率 θ麿入射角 殆どの場合において、拡散チップ２４のほぼ全長にわた
りかつ周縁で均一な円筒形照射パターンが望ましい．ク
ラッド４８が拡散チップ２４の全長に沿って厚さが均一
な場合、レーザー強度はいくらか拡散チップ２４の全長
にわたり不均一であることが判明している．より良い均
一性を提供するために、クラッド４８の厚さは拡散チッ
プ２４の全長にわたり変更可能である．特に、クラッド
は光ファイバー３２に連結する拡敢チップ２４の、より
厚い基郎端２４ａからテーパして、それの末端部へと薄
くなっている．クラッド４８の厚さが次第に減少するこ
とにより、より均一なパターンを生ずる．他の場合では
、拡散チップ２４の全長にわたり不均一な照射パターン
を生ずることが望ましい場合がある．この場合には、ク
ラッド４８の厚さは所望の照射パターンを生ずるように
ｆｌＪｍ可能である．厚さの異るクラッド４１１は、ク
ラッドの異る部分が異る時間エッチング溶液に浸される
ように制御された割り合いでエッチング溶液から拡散チ
ップを取り出すことにより達成可能である． 一定の厚さのクラッド４８に対しては、固定されたパー
セントのレーザーエネルギーが単位長さごとにコアの外
から連結される．レーザーエネルギーは次第にファイバ
ーの外から連結されるために、固定されたバーセントの
連結により該拡散チップの全長にわたり伝達される強さ
の減少が生ずる．ＪＬ位長さごとに一定の強さを得るた
めに、可変連結バーセントが使用される．可変連結バー
セントはクラッドの厚さをテーパすることにより実行さ
れる．可変連結バーセントは又、ファイバーの曲げを可
変にすることによっても実行可能である．拡散チップ２
４がらせん形状である第１図及び第２図においては、ら
せんのピッチを可変とすることが可能である． 好ましい実施例においては、拡散チップ２４は１．０６
マイクロメータの波長に使用され、およそ２〜３ｃｍの
長さを有する．好ましい実施例においては、コア４４は
直径１０５マイクロメータ、屈折率１．４５、純粋な溶
融シリカから製造される．クラッド４８は厚さおよそｌ
マイクロメータ（外径は１０７マイクロメータとなる）
、圧折率１，４３、フッ化物浸潤溶融シリカから製造さ
れる．好ましい実施例においては、クラッド４８はその
厚さが拡散チップ２４の基部端２ ４ ａにおいて１マ
イクロメータからそれの末端部２４ｂで殆どゼロまでテ
ーパしている。
ターン、通常はほぼ均一な円筒形パターンで、レーザー
エネルギーをバルーン３０の壁を通して外側へ向けるこ
とである．第２図の実施例においては、光ファイバーチ
ップ組立体２４は、中央シャフト２６によりできる影を
避けるためにらせん形状である．レーザーバルーンカテ
ーテルの構造に関する更なる詳細は、１９８７年ｌ８月
８日付、申請中の特許第１０６，６０９号明細書、及び
ここに参照のために組み込まれている上述の特許１ｇ４
，７９９，４７９号に提供されている． 本発明による光ファイバーチップ組立体２４は第３図及
び第４図に示され、これらは拡大されているが理解を容
易にするほど大きくはない．チップ組立体２４は光ファ
イバー３２の末端部に連結されている．光ファイバー３
２はコア４４、クラッド４６、及びバッファ４７を含む
．チップ組立体又は拡散チップ２４はコア４４の延長部
、薄いクラッド４８、及びジャケット５０を含む．第３
図及び第４図の実施例においては、拡散チップ２４は、
後述のようならせん構造を提供するための、追加の熱成
形可能なチューブ５２を含んでいる．クラッド４８はコ
ア４４よりも低い屈折率を有する。ジャケット５０はコ
ア４４とクラッド４８の両方よりも大きい屈折率を有す
る．後述のように、クラッド４８のパラメータは、拡散
チップ２４の全長にわたり円筒形又はその他の所望のパ
ターンでレーザー照射を発生するようにコア４４に対し
相対的に選択される．ジャケット５０はコア４４とクラ
ッド４８とを、クラッド４８を通過するレーザー照射を
減衰することなしに損傷から保護する． 光ファイバー３２は、コア４４よりも高い屈折率を有す
る比較的厚いクラッド４６により取り巻かれたコア４４
を含む従来の多モード光ファイバーである．レーザー照
射はコア４４とクラッド４６との間の臨界面に臨界角よ
りも小さい角度で入射するレーザー照射は一部はクラッ
ド４６へ貫通し、コア内へ反射され、従来の方式でファ
イバーを通って案内される．入射レーザー照射は′所定
の貢通深さでクラッドへ貫通する．クラッド内へ貫通す
るレーザー照射の一郎は次第に消える波又はエバネッセ
ント場として知られている．貫通深さはコアとクラッド
との間の屈折率の差、レーザー照射の波長、及びファイ
バーの曲げの関数である．貫通深さは同様にコアークラ
ッド上へのレーザー照射の入射角の関数でもある．しか
しながら、光ファイバー内では、入射角はファイバーの
形状により制限される．ファイバーゴ２のような従来の
光ファイバーにおいては、クラッド４６はエバネツセン
ト場の貫通深さよりもほぼ厚く、レーザー照射はファイ
バーの側壁を貫通しない． 従来の光ファイバーの作用状態が第５八図及び５Ｂ図に
描かれている．第５＾図においては、コア４４とクラッ
ド４６の間の界面に入射するレーザーエネルギー５５は
一部がクラッド４Ｂに貫通し、コア４４内へ反射される
．クラッド４６は前記エバネッセント場の貫通深さより
も厚いので、レーザーエネルギーはクラッド４６を通っ
ては伝達しない．第５八図の光ファイバーにおける半径
方向の位置の関数としてのレーザーの強さの分布は、第
５Ｂ図に示されている．この分布はほぼベル型曲線５６
を措き、コアの中央で最大となる．その強さはクラッド
内でゼロに落ち、レーザーエネルギーはクラッドを通っ
ては伝達されない． 本発明による拡散チップ２４は、光散布又は拡散を生ず
るエパネッセント場を利用する．クラッド４８はエバネ
ッセント場の貫通深さと同じかそれよりわずかに少ない
厚さを有する．上述のように、クラッド４８はコア４４
よりも低い屈折率を有し、ジャケット５０はコア４４と
クラッド４８の両方よりも大きい屈折率を有する．クラ
ッド４８はコア４４よりも屈折率が小さいため、レーザ
ー照射はクラッド４８により反射される． 拡散チップ２４の作用が第５Ｃ図に図式的に描かれてい
る．クラッド４８は、エバネツセント場の貫通深さと同
じかわずかに小さい厚さを有するため、レーザー照射の
部分５７は反射されないでクラッド４８及びジャケット
５０を通って伝達される．クラッド４８を通って伝達さ
れないレーザー照射の部分５８はコア４４内へ反射され
、拡散チツブ２４をそれの末端部へ向かって下降し続け
る（ｃｏｎｔｉｎｕｅｓ ｄｏｗｎ），拡散チップ２４
に沿った各場所で、レーザー照射の部分５７はクラッド
４８を通って伝達され、部分５８は反射される．その結
果、レーザー照射は拡散チツプ２４の全長にわたり伝達
される．所定のレーザー照射の波長に対し、クラッド４
８の厚さと屈折率とは、円筒形又はその他の所望の照射
パターンを発生するように選択可能である．拡散チップ
２４内の半径方向の位置の関数としてのレーザーの強さ
の分布は第５Ｄ図に曲線５９として描かれている．クラ
ッドの半径方向外側曲線５９の部分は拡散チップから伝
達される． 好ましい実施例においては、拡散チップ２４のコア４４
とクラッド４８とは光ファイバー３２の一体化した延長
部である．クラッド４８の所望の厚さは、フッ化水素酸
をエッチング手段として使用して光ファイバー３２のチ
ップをエッチングすることにより得られる．コア４４と
クラッド４８とは、通常は要求された屈折率を有する溶
融シリカである．ジャケット５０はクラッド４８に接着
し、要求された屈折率を有する任意の材料である．好ま
しいジャケットの材料は光学的に透明なエポキシである
．薄いクラッド４８を製造するためにその他の技術が使
用可能である．従来のクラッドはチップ領域のて光ファ
イバーから完全に除去可能であり、コアは適当な低い屈
折率の材料内に浸潤可能である．その他のアプローチで
は、ファイバーは加熱され、所望のクラッドの厚さを提
供するように弓かれる，なおその他のアプローチにおい
ては、クランド４８は蒸着又はイオン撃ち込みにより形
成可能である， 上述のように、コア４４を取り巻くクラッドのエバネッ
セント場の貫通深さは、レーザーの波長、コア及びクラ
ッドの屈折率、及び対象となっている拡散チップ２４の
曲げの関数である．貫通深さはグース・ヘンヘン・シフ
トとしても知られているが、以下のように表現可能であ
る． ｄ−λ／ ［ ２ ｙｒ （ ｎ ．２ｓｉｎ２θ−ｎ
，２） Ｉ／２ ］ここで ｄ寓貫通深さ λ−レーザー照射の波長 ｎ，−コアの屈折率 ｎ２エクラッドの屈折率 θ麿入射角 殆どの場合において、拡散チップ２４のほぼ全長にわた
りかつ周縁で均一な円筒形照射パターンが望ましい．ク
ラッド４８が拡散チップ２４の全長に沿って厚さが均一
な場合、レーザー強度はいくらか拡散チップ２４の全長
にわたり不均一であることが判明している．より良い均
一性を提供するために、クラッド４８の厚さは拡散チッ
プ２４の全長にわたり変更可能である．特に、クラッド
は光ファイバー３２に連結する拡敢チップ２４の、より
厚い基郎端２４ａからテーパして、それの末端部へと薄
くなっている．クラッド４８の厚さが次第に減少するこ
とにより、より均一なパターンを生ずる．他の場合では
、拡散チップ２４の全長にわたり不均一な照射パターン
を生ずることが望ましい場合がある．この場合には、ク
ラッド４８の厚さは所望の照射パターンを生ずるように
ｆｌＪｍ可能である．厚さの異るクラッド４１１は、ク
ラッドの異る部分が異る時間エッチング溶液に浸される
ように制御された割り合いでエッチング溶液から拡散チ
ップを取り出すことにより達成可能である． 一定の厚さのクラッド４８に対しては、固定されたパー
セントのレーザーエネルギーが単位長さごとにコアの外
から連結される．レーザーエネルギーは次第にファイバ
ーの外から連結されるために、固定されたバーセントの
連結により該拡散チップの全長にわたり伝達される強さ
の減少が生ずる．ＪＬ位長さごとに一定の強さを得るた
めに、可変連結バーセントが使用される．可変連結バー
セントはクラッドの厚さをテーパすることにより実行さ
れる．可変連結バーセントは又、ファイバーの曲げを可
変にすることによっても実行可能である．拡散チップ２
４がらせん形状である第１図及び第２図においては、ら
せんのピッチを可変とすることが可能である． 好ましい実施例においては、拡散チップ２４は１．０６
マイクロメータの波長に使用され、およそ２〜３ｃｍの
長さを有する．好ましい実施例においては、コア４４は
直径１０５マイクロメータ、屈折率１．４５、純粋な溶
融シリカから製造される．クラッド４８は厚さおよそｌ
マイクロメータ（外径は１０７マイクロメータとなる）
、圧折率１，４３、フッ化物浸潤溶融シリカから製造さ
れる．好ましい実施例においては、クラッド４８はその
厚さが拡散チップ２４の基部端２ ４ ａにおいて１マ
イクロメータからそれの末端部２４ｂで殆どゼロまでテ
ーパしている。
これは基郎靖における外径１０７マイクロメータと、末
端部の外径１０５マイクロメータとに対応している．好
ましい実施例においては、拡散チップ２４のコア４４は
光ファイバー３２の延長部と一体であり、クラッド４８
は光ファイバークラッド４６の延長部と一体である．ク
ラッド４６は外径１２５マイクロメータであり、クラッ
ド４６とクラッド４８の間のテーパした推移部５４が軸
方向におよそ４分の１０の距離を有する．ジャケット５
０はマスターポンドから入手可能な透明なエポキシであ
り、その屈折率は１．５より大きい．ジャケット５ｏは
、ファイバーの表面を保謹し、強度を保つために薄い被
覆を形成するためのエポキシに該ファイバーを浸潤する
ことにより形成される． 第１図ないし第４図の好ましい実施例においては、拡散
チップ２４は、らせん構造を提供するために、加熱成厄
可能なチューブ５２内で使用可能である．好ましい実施
例においては、チューブ５２は、外径０．０１４インチ
（約０．３５６ ＋ｇｌ） ％内径０．００８ −１’
ンチ（約０．２０３ ａｍ）のポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）である．エポキシのジャケット５ｏはク
ラッド４８とチューブ５２との間の空間を埋める．ＰＥ
Ｔチェーブは事前にマンドレルの周囲に４！きつけ、加
熱処理することにより所望のら番ん構造に形成する．該
マンドレルは外径０．０２６インチ（約０．６６ｖ＋＋
）であり、２０■−の長さにわたり２回転巻いている．
次にコア４４とクラッド４８が、上述の薄いエポキシの
被膜に守られて、チューブ５２内へ挿入され、エポキシ
がそれらの間に注入される．エポキシを硬化することじ
より、一体化した拡散チップ組立体が製造される．らせ
ん構造の製造に関するそれ以上の詳細は上述の特許申請
第１０６，６０９号明細書に記載されている． らせん拡散チップの曲げがそれの作用を補助する．レー
ザーエネルギーが、低いオーダーモードでも励起するた
めに、低い開口数（０．１〜０．１５）でファイバー３
２内に送り出され、それにより、良好な伝達率と低に曲
げ損失を有するカテーテルを提供する．拡散チップ２４
においては、ファイバーの曲げは高いオーダーモードに
連結されるべきところを低いオーダーモードの原因とな
る．オーダーモードが高いと損失が大きくなり、クラッ
ドへ更に接近して移動する．エパネッセント場連結を生
ずるために、レーザーエネルギーはクラッドへ接近して
移動しなければならない．高いオーダーモードに連結し
ない低いオーダーモードはファイバーの末端部へ伝達す
る． その他の実施例においては、拡散チップは中央シャフト
２Ｂの外側表面にチューブ５２なしでらせん又は直練形
状Ｃエポキシ付けすることができる．チューブ５２は拡
散チップを事前に形成するために使い捨て（ｏｎｅ ｗ
ａｙ） ｔ”使用され、事前成形が必要でない場合は省
略される．直線形状においては、特許申請第１０６．１
１０９号明細書に示され、説明されているように、均一
な先の分布が、拡散チップ及び中央シャフト２６の両方
を取り巻く逆方向の導波管の使用により達成可能である
．本発明においてバルーン組立体への拡散チップの取り
付けは選択の問題である．しかしながら、コア４４及び
クラッド４８の曲げはクラッド４８の厚さを決定するた
めに計算に入れなければならない、なぜなら、例えば拡
散チップ２４がらせん形状に曲げられた場合、エバネッ
セント場がより深くクラッドへ賞通するからである． 様々な拡散チップの形状に対する通常の照射パターンは
第６八図ないし第６０図に示されている．各場合におい
て、拡散チップにより放射されるレーザーの相対的強さ
は拡散チップに沿った軸方向の位置の関数としてプロッ
トされる．同様に各場合において、拡散チップの基部端
は番号６０により指定され、末端部は番号６２により指
定されている．更に各場合において、上述のようならせ
ん構造を有し、直径１０５マイクロメータのコアを有す
る光ファイバーが使用される． 第６Ａ図においては、クラッド４８は拡散チップの全長
にわたり均一な厚さであり、外径１０９マイクロメータ
であった（厚さ２マイクロメータ）．曲線６６により示
されているように、レーザー照射の殆どは拡散チップの
末端部で放射している．第６Ｂ図においては、クラッド
４８は拡散チップの全長にわたり均一な厚さであり、外
径１０７マイクロメータであった（厚さ１マイクロメー
タ）．曲線８８で示されるレーザー照射パターンは、第
６＾図に示されたパターンよりもかなり均一である．し
かしながら、ビーク６４が末端部に現れている．第６Ｃ
図においては、クラッドは拡散チップから除去され、外
径１０５マイクロメータとなっている．曲Ｊｌ７０によ
り示されているように、レーザー照射は拡散チップの基
部端に近いところで放射している． 第６Ｄ図においては、クラッド４８は拡散チップの基郎
端の外径１０７マイクロメータ（圧さ１マイクロメータ
）から拡散チップの末端部の外径ｔＯＳマイクロメータ
（厚さゼロ）までテーパしている．曲線７２により示さ
れているように、パターンはかなり均一で、末端部の近
くのピークは除去されている．拡散チップ２４は選択さ
れた波長で所望の照射パターン用に設計される．本発明
の事例においては、設計波長は１．０５マイクロメ・一
夕である．設計波長よりも短い波長を有する光はすべて
拡散チップの末端部へ案内され、こうして第６Ａ図に近
い分布を生ずる．設計波長よりも長い波長を有する光は
すべて拡散チップの基部端へ案内され、こうして第６Ｃ
図に近い分布を生ずる．更に加えて、拡散チップの半径
方向の集光効率は波長に依存する．半径方向の集光効率
は光ファイバー３２を通る逆方向に光エネルギーを向け
る能力を測定する．設計波長よりも短い波長を有する光
はすべて拡散チップの全長にわたり集光可能である．設
計波長よりも長い波長を有する光はすべて拡散チップの
長さの部分に集光される． 本発明の拡散チップは直径が小さく柔軟である．それに
加えて、骸拡散チップは破壊に強い．照射パターンはク
ラッドの厚さ及びテーパを適当に選択することにより制
御可能である．ここで本発明の好ましい実施例と考察さ
れたものが示され説明されたが、それの改良及び変更は
、申請の請求により定義された本発明の範囲から逸脱す
ることなく、可能であることは当業者には明白である．
端部の外径１０５マイクロメータとに対応している．好
ましい実施例においては、拡散チップ２４のコア４４は
光ファイバー３２の延長部と一体であり、クラッド４８
は光ファイバークラッド４６の延長部と一体である．ク
ラッド４６は外径１２５マイクロメータであり、クラッ
ド４６とクラッド４８の間のテーパした推移部５４が軸
方向におよそ４分の１０の距離を有する．ジャケット５
０はマスターポンドから入手可能な透明なエポキシであ
り、その屈折率は１．５より大きい．ジャケット５ｏは
、ファイバーの表面を保謹し、強度を保つために薄い被
覆を形成するためのエポキシに該ファイバーを浸潤する
ことにより形成される． 第１図ないし第４図の好ましい実施例においては、拡散
チップ２４は、らせん構造を提供するために、加熱成厄
可能なチューブ５２内で使用可能である．好ましい実施
例においては、チューブ５２は、外径０．０１４インチ
（約０．３５６ ＋ｇｌ） ％内径０．００８ −１’
ンチ（約０．２０３ ａｍ）のポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）である．エポキシのジャケット５ｏはク
ラッド４８とチューブ５２との間の空間を埋める．ＰＥ
Ｔチェーブは事前にマンドレルの周囲に４！きつけ、加
熱処理することにより所望のら番ん構造に形成する．該
マンドレルは外径０．０２６インチ（約０．６６ｖ＋＋
）であり、２０■−の長さにわたり２回転巻いている．
次にコア４４とクラッド４８が、上述の薄いエポキシの
被膜に守られて、チューブ５２内へ挿入され、エポキシ
がそれらの間に注入される．エポキシを硬化することじ
より、一体化した拡散チップ組立体が製造される．らせ
ん構造の製造に関するそれ以上の詳細は上述の特許申請
第１０６，６０９号明細書に記載されている． らせん拡散チップの曲げがそれの作用を補助する．レー
ザーエネルギーが、低いオーダーモードでも励起するた
めに、低い開口数（０．１〜０．１５）でファイバー３
２内に送り出され、それにより、良好な伝達率と低に曲
げ損失を有するカテーテルを提供する．拡散チップ２４
においては、ファイバーの曲げは高いオーダーモードに
連結されるべきところを低いオーダーモードの原因とな
る．オーダーモードが高いと損失が大きくなり、クラッ
ドへ更に接近して移動する．エパネッセント場連結を生
ずるために、レーザーエネルギーはクラッドへ接近して
移動しなければならない．高いオーダーモードに連結し
ない低いオーダーモードはファイバーの末端部へ伝達す
る． その他の実施例においては、拡散チップは中央シャフト
２Ｂの外側表面にチューブ５２なしでらせん又は直練形
状Ｃエポキシ付けすることができる．チューブ５２は拡
散チップを事前に形成するために使い捨て（ｏｎｅ ｗ
ａｙ） ｔ”使用され、事前成形が必要でない場合は省
略される．直線形状においては、特許申請第１０６．１
１０９号明細書に示され、説明されているように、均一
な先の分布が、拡散チップ及び中央シャフト２６の両方
を取り巻く逆方向の導波管の使用により達成可能である
．本発明においてバルーン組立体への拡散チップの取り
付けは選択の問題である．しかしながら、コア４４及び
クラッド４８の曲げはクラッド４８の厚さを決定するた
めに計算に入れなければならない、なぜなら、例えば拡
散チップ２４がらせん形状に曲げられた場合、エバネッ
セント場がより深くクラッドへ賞通するからである． 様々な拡散チップの形状に対する通常の照射パターンは
第６八図ないし第６０図に示されている．各場合におい
て、拡散チップにより放射されるレーザーの相対的強さ
は拡散チップに沿った軸方向の位置の関数としてプロッ
トされる．同様に各場合において、拡散チップの基部端
は番号６０により指定され、末端部は番号６２により指
定されている．更に各場合において、上述のようならせ
ん構造を有し、直径１０５マイクロメータのコアを有す
る光ファイバーが使用される． 第６Ａ図においては、クラッド４８は拡散チップの全長
にわたり均一な厚さであり、外径１０９マイクロメータ
であった（厚さ２マイクロメータ）．曲線６６により示
されているように、レーザー照射の殆どは拡散チップの
末端部で放射している．第６Ｂ図においては、クラッド
４８は拡散チップの全長にわたり均一な厚さであり、外
径１０７マイクロメータであった（厚さ１マイクロメー
タ）．曲線８８で示されるレーザー照射パターンは、第
６＾図に示されたパターンよりもかなり均一である．し
かしながら、ビーク６４が末端部に現れている．第６Ｃ
図においては、クラッドは拡散チップから除去され、外
径１０５マイクロメータとなっている．曲Ｊｌ７０によ
り示されているように、レーザー照射は拡散チップの基
部端に近いところで放射している． 第６Ｄ図においては、クラッド４８は拡散チップの基郎
端の外径１０７マイクロメータ（圧さ１マイクロメータ
）から拡散チップの末端部の外径ｔＯＳマイクロメータ
（厚さゼロ）までテーパしている．曲線７２により示さ
れているように、パターンはかなり均一で、末端部の近
くのピークは除去されている．拡散チップ２４は選択さ
れた波長で所望の照射パターン用に設計される．本発明
の事例においては、設計波長は１．０５マイクロメ・一
夕である．設計波長よりも短い波長を有する光はすべて
拡散チップの末端部へ案内され、こうして第６Ａ図に近
い分布を生ずる．設計波長よりも長い波長を有する光は
すべて拡散チップの基部端へ案内され、こうして第６Ｃ
図に近い分布を生ずる．更に加えて、拡散チップの半径
方向の集光効率は波長に依存する．半径方向の集光効率
は光ファイバー３２を通る逆方向に光エネルギーを向け
る能力を測定する．設計波長よりも短い波長を有する光
はすべて拡散チップの全長にわたり集光可能である．設
計波長よりも長い波長を有する光はすべて拡散チップの
長さの部分に集光される． 本発明の拡散チップは直径が小さく柔軟である．それに
加えて、骸拡散チップは破壊に強い．照射パターンはク
ラッドの厚さ及びテーパを適当に選択することにより制
御可能である．ここで本発明の好ましい実施例と考察さ
れたものが示され説明されたが、それの改良及び変更は
、申請の請求により定義された本発明の範囲から逸脱す
ることなく、可能であることは当業者には明白である．
本発明のその他の目的、利点及び可能性とともに本発明
をより良く理解するために、ここに添附された図面が参
照される． 第１図は、本発明による光ファイバー拡散チップを組み
込んだレーザーバルーンカテーテルの分解見取図、 ′ｓ２図は、第１図の２−２の線Ｃ沿ったレーザーバル
ーンカテーテルの末端部の拡大断面図、第３図は、本発
明による光ファイバー拡散チップの拡大断面図、 第４図は、第３図の４−４の線に沿った光ファイバー拡
散チップの拡大断面図、 第５Ａ図は、クラッド内へのレーザー照射の貫通を示す
従来の光ファイバーの拡大部分断面図、第５Ｂ図は、第
５＾図図の従来の光ファイバーにおける半径方向の位置
の関数としてのレーザーの強さを示すグラフ、 第５Ｃ図は、クラッドを通るレーザー照射の貫通を示す
本発明の拡散チップの拡大部分断面図、第５０図は、第
５Ｃ図の拡散チップにおける半径方向の位置の関数とし
てのレーザーの強さを示すグラフ、 第６＾−６Ｄ図は、異るクラッド構造に対する拡散チッ
プに沿った軸方向の位置の関数としての相対的レーザー
の強さを示すグラフ． ｌＯ・・・可撓性チューブ， １２・・・レーザーバル
ーン組立体、１４、１Ｇ、ｌ８、２０・・・コネクタ、
２４・・・光ファイバーチップ組立体、２訃・・中央シ
ャフト、２８・・・強化スプリング、３０・・・バルー
ン、３２・・・光ファイバー４４・・・コア、４６・・
・クラッド、４７・・・バッファ、４８・・・クラッド
、５０・・・ジャケット、５２・・・加熱成形チューブ
、５４・・・テーパした推移部、６０・・・基部端、６
２・・・末端部、６８、７０、７２・・・曲線． Ｆｉｇ． ６Ａ 卸芦的の伜Ｉ Ｆｉｇ ６Ｃ 坪由方１−７４４九１Ｌ Ｆｉｇ６Ｂ 郵オ山の偉置 Ｆｉｇ． ６０
をより良く理解するために、ここに添附された図面が参
照される． 第１図は、本発明による光ファイバー拡散チップを組み
込んだレーザーバルーンカテーテルの分解見取図、 ′ｓ２図は、第１図の２−２の線Ｃ沿ったレーザーバル
ーンカテーテルの末端部の拡大断面図、第３図は、本発
明による光ファイバー拡散チップの拡大断面図、 第４図は、第３図の４−４の線に沿った光ファイバー拡
散チップの拡大断面図、 第５Ａ図は、クラッド内へのレーザー照射の貫通を示す
従来の光ファイバーの拡大部分断面図、第５Ｂ図は、第
５＾図図の従来の光ファイバーにおける半径方向の位置
の関数としてのレーザーの強さを示すグラフ、 第５Ｃ図は、クラッドを通るレーザー照射の貫通を示す
本発明の拡散チップの拡大部分断面図、第５０図は、第
５Ｃ図の拡散チップにおける半径方向の位置の関数とし
てのレーザーの強さを示すグラフ、 第６＾−６Ｄ図は、異るクラッド構造に対する拡散チッ
プに沿った軸方向の位置の関数としての相対的レーザー
の強さを示すグラフ． ｌＯ・・・可撓性チューブ， １２・・・レーザーバル
ーン組立体、１４、１Ｇ、ｌ８、２０・・・コネクタ、
２４・・・光ファイバーチップ組立体、２訃・・中央シ
ャフト、２８・・・強化スプリング、３０・・・バルー
ン、３２・・・光ファイバー４４・・・コア、４６・・
・クラッド、４７・・・バッファ、４８・・・クラッド
、５０・・・ジャケット、５２・・・加熱成形チューブ
、５４・・・テーパした推移部、６０・・・基部端、６
２・・・末端部、６８、７０、７２・・・曲線． Ｆｉｇ． ６Ａ 卸芦的の伜Ｉ Ｆｉｇ ６Ｃ 坪由方１−７４４九１Ｌ Ｆｉｇ６Ｂ 郵オ山の偉置 Ｆｉｇ． ６０
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、レーザーバルーンカテーテルであって、末端と基部
端とを有する細長い可撓性チューブと、 前記可撓性チューブの末端かそれに近い場所に固定され
た膨張可能なバルーンと、 前記バルーンを膨張、収縮させる手段と、 前記可撓性チューブを通つて前記バルーン内へレーザー
照射を運ぶ光ファイバーとを備え、チップ組立体が前記
バルーン内部に配置され、このチップ組立体は前記バル
ーン表面の大部分を通って外側へレーザー照射を向ける
ように前記光ファイバーに連結され、前記チップ組立体
手段がコアと、該コアの周囲を取り巻くクラッドと、該
クラッドを取り巻くジャケットとを含み、前記クラッド
がコアよりも屈折率が低く、前記光ファイバーを通って
運ばれるレーザー照射の少なくとも一部を伝達するため
に選択された厚さを有する、レーザーバルーンカテーテ
ル。 ２、請求項１に記載のレーザーバルーンカテーテルにお
いて、前記クラッドの厚さが、前記チップ組立体手段の
全長にわたりほぼ均一な軸方向のレーザー照射の分布を
提供するように選択されることを特徴とするレーザーバ
ルーンカテーテル。 ３、請求項１に記載のレーザーバルーンカテーテルにお
いて、所望の軸方向の分布パターンを提供するために、
前記チップ組立体手段の全長にわたり前記クラッドの厚
さが変化していることを特徴とするレーザーバルーンカ
テーテル。 ４、請求項１に記載のレーザーバルーンカテーテルにお
いて、前記クラッドが厚い基部端から、薄い末端へとテ
ーパしていることを特徴とするレーザーバルーンカテー
テル。 ５、前記クラッドが、およそ１．０６マイクロメータの
レーザーの波長に対しておよそ１マイクロメータの厚さ
であることを特徴とするレーザーバルーンカテーテル。 ６、請求項１に記載のレーザーバルーンカテーテルにお
いて、前記コア及び前記クラッドが溶融シリカからなり
前記ジャケットがエポキシからなることを特徴とするレ
ーザーバルーンカテーテル。 ７、請求項１に記載のレーザーバルーンカテーテルにお
いて、前記チップ組立体手段の前記コアが前記光ファイ
バーのコアと一体であることを特徴とするレーザーバル
ーンカテーテル。 ８、請求項１に記載のレーザーバルーンカテーテルにお
いて、ほぼ均一の軸方向の分布パターンを提供するため
に、前記チップ組立体手段の全長にわたり前記クラッド
がその厚さを変えていることを特徴とするレーザーバル
ーンカテーテル。 ９、請求項１に記載のレーザーバルーンカテーテルにお
いて、前記チップ組立体手段が、前記チップ組立体手段
を所望の形状に形成するために、前記ジャケットの周囲
に加熱成形チューブを更に含むことを特徴とするレーザ
ーバルーンカテーテル。 １０、請求項９に記載のレーザーバルーンカテーテルに
おいて、前記バルーン内部に中央シャフト手段を更に含
み、前記チップ組立体手段が前記中央シャフト手段と前
記バルーン表面との間に配置されていることを特徴とす
るレーザーバルーンカテーテル。 １１、請求項１に記載のレーザーバルーンカテーテルに
おいて、前記コアと、前記クラッドと、前記ジャケット
とが前記クラッドを通つてレーザー照射の伝達を生ずる
ような所定の曲げを有することを特徴とするレーザーバ
ルーンカテーテル。 １２、レーザーバルーンカテーテルであって、末端と基
部端とを有する細長い可撓性チューブと、 前記可撓性チューブの末端かそれに近い場所に固定され
た膨張可能なバルーンと、 前記バルーンを膨張、収縮させる手段と、 前記可撓性チューブを通って前記バルーン内へレーザー
照射を運ぶ光ファイバーとを備え、チップ組立体が前記
バルーン内部に配置され、前記バルーン表面の大部分を
通つて外側へレーザー照射を向けるように前記光ファイ
バーに連結され、前記チップ組立体手段がコアと、該コ
アの周囲を取り巻くクラッドと、該クラッドを取り巻く
ジャケットとを含み、前記クラッドがコアよりも屈折率
が低く、前記光ファイバーを通って運ばれるレーザー照
射の少なくとも一部を放射するために、選択された厚さ
を有し、前記レーザー照射が前記コアから前記クラッド
へと貫通し、前記ジャケットの屈折率が前記コア及び前
記クラッドの屈折率よりも高く、それにより前記光ファ
イバーを通って運ばれたレーザー照射が、前記チップ組
立体手段の全長にわたり前記クラッド及び前記ジャケッ
トを通って貫通することを特徴とするレーザーバルーン
カテーテル。 １３、レーザーバルーンカテーテルであって、末端と基
部端とを有する細長い可撓性チューブ前記可撓性チュー
ブの末端かそれに近い場所に固定された膨張可能なバル
ーンと、 前記バルーンを膨張、収縮させる手段と、 前記可撓性チューブを通って前記バルーン内へレーザー
照射を運ぶ光ファイバーとを備え、チップ組立体が前記
バルーン内部に配置され、前記バルーン表面の大部分を
通って外側へレーザー照射を向けるように前記光ファイ
バーに連結され、前記チップ組立体手段がコアと、該コ
アの周囲を取り巻くクラッドと、該クラッドを取り巻く
ジャケットとを含み、前記クラッドが前記光ファイバー
を通して運ばれた前記レーザー照射の第１部分を伝達し
、前記レーザー照射の第２部分を反射するように選択さ
れた厚さを有し、それによりレーザー照射が前記チップ
組立体手段の全長にわたり前記クラッドを通つて貫通す
るレーザーバルーンカテーテル。 １４、レーザー伝達及び拡散組立体であって、レーザー
照射源に連結するための一端を有する光ファイバーを備
え、 レーザー照射を外側へ向けるための前記光ファイバーの
他端に連結されるチップ組立体を備え、前記チップ組立
体がコアと、前記コアを取り巻くクラッドと、前記クラ
ッドを取り巻くジャケットとを含み、前記クラッドが前
記コアよりも屈折率が低く、かつ前記光ファイバーを通
って運ばれる前記レーザー照射の一部を伝達するために
選択された厚さを有し、それによりレーザー照射が前記
チップ組立体の全長にわたり、前記クラッド及び前記ジ
ャケットを通して貫通するレーザー伝達及び拡散組立体
。 １５、請求項１４に記載のレーザー伝達及び拡散組立体
において、前記クラッドの厚さが、前記チップ組立体の
全長にわたりほぼ均一な軸方向の分布を提供するように
選択されることを特徴とするレーザー伝達及び拡散組立
体。 １６、請求項１４に記載のレーザー伝達及び拡散組立体
において、前記クラッドの厚さが前記チップ組立体の全
長にわたり、所望の軸方向の分布パターンを提供するよ
うに、変更可能なことを特徴とするレーザー伝達及び拡
散組立体。 １７、請求項１４に記載のレーザー伝達及び拡散組立体
において、前記クラッドがその厚い基部端から薄い末端
へ向かってテーパしていることを特徴とするレーザー伝
達及び拡散組立体。 １８、請求項１４に記載のレーザー伝達及び拡散組立体
において、前記コア及び前記クラッドが溶融シリカから
なり、前記ジャケットがエポキシからなることを特徴と
するレーザー伝達及び拡散組立体。 １９、請求項１４に記載のレーザー伝達及び拡散組立体
において、ほぼ均一の軸方向の分布パターンを提供する
ために、前記チップ組立体の全長にわたり前記クラッド
がその厚さを変えていることを特徴とするレーザー伝達
及び拡散組立体。 ２０、請求項１４に記載のレーザー伝達及び拡散組立体
において、前記光ファイバーがコアを含み、前記チップ
組立体のコアが前記光ファイバーの前記コアと一体であ
ることを特徴とするレーザー伝達及び拡散組立体。 ２１、請求項２０に記載のレーザー伝達及び拡散組立体
において、前記光ファイバーがクラッドを含み、前記チ
ップ組立体の前記クラッドが前記光ファイバーの前記ク
ラッドと一体であることを特徴とするレーザー伝達及び
拡散組立体。 ２２、請求項１４に記載のレーザー伝達及び拡散組立体
において、前記コアと前記クラッドと前記ジャケットと
が、前記クラッドを通してレーザー照射を伝達するよう
な所定の曲げを有していることを特徴とするレーザー伝
達及び拡散組立体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US358443 | 1989-05-26 | ||
| US07/358,443 US5042980A (en) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | Optical fiber diffusion tip for uniform illumination |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0329644A true JPH0329644A (ja) | 1991-02-07 |
Family
ID=23409676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2135173A Pending JPH0329644A (ja) | 1989-05-26 | 1990-05-24 | 均一な照射のための光ファイバー拡散チップ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5042980A (ja) |
| EP (1) | EP0400802A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0329644A (ja) |
| CA (1) | CA2015554A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100445888B1 (ko) * | 2001-04-23 | 2004-08-25 | 다키겐 세이조 가부시키가이샤 | 인출회전조작형 문짝용 로크핸들장치 |
| WO2009125767A1 (ja) * | 2008-04-07 | 2009-10-15 | 学校法人慶應義塾 | 生体組織に光線を照射するためのコイル状光拡散体及びそれを含む光拡散デバイス |
| JP2018079136A (ja) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | 一般財団法人バイオダイナミックス研究所 | 内視鏡による光照射治療用光照射プローブ |
Families Citing this family (43)
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|---|---|---|---|---|
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| US5205836A (en) * | 1990-12-13 | 1993-04-27 | Burlington Industries, Inc. | Formaldehyde-free textile finish |
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