JPWO2019059160A1 - 医療機器照明用プラスチック光ファイバおよびそれを用いた医療機器照明 - Google Patents

Abstract

メチルメタクリレ−トを主成分とする（共）重合体からなるコアを有する医療機器用プラスチック光ファイバであって、クラッドが弗素組成重量率が６０〜７４％である共重合体からなり、理論開口数ＮＡが、ＮＡ＝０．４８〜０．６５であることを特徴とする医療機器照明用プラスチック光ファイバにより、開口数が高く、しかも、透光性、屈曲耐性に優れた医療機器照明用プラスチック光ファイバを提供し、また、それによりレンズコストの低減や、照明装置の設計の簡略化を図る。
【選択図】 なし

Description

本発明は、医療機器照明用プラスチック光ファイバおよびそれを用いた医療機器照明に関するものである。

医療機器に用いられる照明として、光源と、光源から先端部に光を伝送して被照射物に光照射させるライトガイドとを組み合わせたものがある。ライトガイドには、光ファイバを単線もしくは伝送光量を大きくするために複数本を束ねて作製されるものがある。

近年、ＣＣＤに代表される撮像素子の小型化により、内視鏡の観察用プローブの細径化が可能となり、当該プローブ内に配置されるライトガイドも細径化が望まれており、細径でも伝送光量が大きい光ファイバが望まれている。また、内視鏡の観察用プローブの細径化が可能となることで、これまでの当該プローブが入らなかった例えば胆管や膵管といった狭い管内を直接観察することができるようになる。胆管や膵管は５ｍｍ〜１０ｍｍと非常に細い管腔であるため、これらの管腔に挿入する内視鏡は、３ｍｍ〜４ｍｍの外径に制限される。また、胆管や膵管に挿入する内視鏡の観察用プローブは、通常、側視型の十二指腸内視鏡の観察用プローブの側面に設けられた開口部を通じて、十二指腸の乳頭に挿入された後、胆管や膵管に挿入されるが、十二指腸内視鏡の開口部において側面の９０度を向く方向に導かれるため、屈曲した場合でも光量が低下しない光ファイバが望ましい。

光ファイバには、大きくガラス光ファイバとプラスチック光ファイバ（Plastic Optical Fiber。以下、ＰＯＦと略記する）があるが、医療機器に用いられる光源として発熱量が大きくなりやすいハロゲン光源が好適に用いられているため、耐熱性が高いガラス光ファイバが用いられている。

しかしながら、ＰＯＦは、ガラス系光ファイバに比べて、同じ光ファイバ径でも光を伝送する部分のコア径が大きく、開口数も大きいため、より多くの伝送光量を得ることができるととともに、開口数が大きくなるにつれ光ファイバ内での許容反射角度が大きくなるため、屈曲した場合の光量低下を小さくできる。また、曲げても折れにくい特徴を持つ。このように、より高開口数のプラスチック光ファイバが医療機器照明用プラスチック光ファイバとして望まれている。

なお、理論開口数は次式のようにコア、クラッドの屈折率差にて表わされる。

開口数＝（（コアの屈折率）^２−（クラッドの屈折率）^２）^１／２
ＰＯＦは、通常コアとクラッドとの２層より構成されており、コアには、ポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡと略記する）に代表されるように、透光性に優れた重合体が一般に使用される。一方、クラッドには、コア内部に光を閉じ込めておくために、コアよりも低屈折率であることが必要であり、弗素含有重合体が広く使用されている。

このクラッド用の弗素含有重合体としては、一般的に下記３種が使用されているが、どれも開口数としては、０．４７前後もしくは０．５０前後である。
（１）弗化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体、弗化ビニリデン／ヘキサフルオロアセトン共重合体などの弗化ビニリデン系共重合体。
（２）フルオロアルキルメタクリレートとメチルメタクリレ−トとの共重合体をクラッドに用いたＰＯＦ。
（３）長鎖フルオロアルキルメタクリレートとメチルメタクリレ−トとの共重合体をクラッドに用いたＰＯＦ。

これらの開口数でも、ガラス系光ファイバと比べると、照明用としては十分な効果が得られるが、より開口数が大きいほうが、照明する範囲が拡大するため、手術での視認性がさらに向上して好ましい。より開口数の高いＰＯＦとするためには、さらに屈折率の低い弗素含有率の高いモノマーを共重合する必要がある。そのひとつとして、弗化ビニリデンとテトラフルオロエチレンに第３成分としてヘキサフルオロプロピレンを共重合した重合体（Ｄｙｎｅｏｎ社の商品名”ＴＨＶ２００”）をクラッドに用いたＰＯＦが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これは開口数が０．６０と高いが、クラッド材が柔軟で巻き取り時に粘着するなどの問題があるなど実用化が困難であった。

その改良として、”ＴＨＶ２００”をクラッド材に使用して上記（１）で示した弗化ビニリデン系共重合体あるいは弗化ビニリデンホモポリマー、ナイロン１２などをさらに被せて保護層として保護して、二層クラッド構造としたＰＯＦが提案されている（例えば、特許文献２〜３参照）。しかしながら、二層クラッドは特殊な口金を必要とするため一層クラッドに比して生産能力が低くコスト高になったり、薄層のクラッドを２分割することになるため、密着性が劣ったり機械特性が劣ったりするため、屈曲耐性に問題があった。

一方、Ｄｙｎｅｏｎ社の商品で、同じ共重合成分を有する組成物で組成比を変えた三元共重合体として、弗化ビニリデン組成が少ない”ＴＨＶ４００””ＴＨＶ５００”などがある。しかしながら、これらのポリマーは、”ＴＨＶ２００”のような粘着性の問題はないが、透光性に劣り、光ファイバ用途には適さなかった。

より開口数が高いＰＯＦとして、弗化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンに第４成分としてパーフルオロアルキルビニルエーテル類を共重合した重合体をクラッドに用いたＰＯＦが提案されている（例えば、特許文献４参照）。

また、医療機器の照明用に、ガラス系光ファイバを用いた場合、ライトガイド端面から出射される光が並行光に近いため、ライトガイド端面側の照明レンズを凹面にして光を拡散させる構造を提案している（例えば、特許文献５参照）。

特許第２８５７４１１号 特開平１１−９５０４４号公報 特開平１０−２７４７１６号公報 特許第４３１０８９９号 国際公開第２０１５／０１５９９６号

しかしながら、特許文献５に記載されたようなガラス系光ファイバを用いた医療機器照明では、照明用レンズを凹面にすることで、レンズの厚みを太くする必要が生じ、その分、光透過率が低下することや、設計が難しくなる問題があった。

発明者らは、メチルメタクリレ−トを主成分とする（共）重合体からなるコアと、弗素組成重量率が６０〜７４％である弗素含有（共）重合体からなるクラッドとからなり、理論開口数がＮＡ＝０．４８〜０．６５であるＰＯＦが、単線での伝送光量が大きく、屈曲した場合でも折れずに光量が低下しないため、医療機器照明用プラスチック光ファイバとして最適であることを見いだした。

本発明の主な目的は、開口数が高く、しかも、透光性、屈曲耐性に優れた医療機器照明用プラスチック光ファイバを提供することにある。また、それによりレンズコストを低減することや、照明装置の設計を簡略化することにある。

上記課題を解決するため、本発明は主として次の構成を有する。すなわち、本発明は、「メチルメタクリレ−トを主成分とする（共）重合体からなるコアを有する医療機器用プラスチック光ファイバであって、クラッドが弗素組成重量率が６０〜７４％である共重合体からなり、理論開口数ＮＡが、ＮＡ＝０．４８〜０．６５であることを特徴とする医療機器照明用プラスチック光ファイバ」である。

本発明によれば、医療機器照明用、特に、胆管や膵管に挿入できる内視鏡用途として好適な、開口数が高く、しかも、透光性と屈曲耐性に優れたＰＯＦを提供できる。また、レンズコストを低減することや、照明装置の設計を簡略化することができる。

照明用レンズの凹部レンズ厚みを示す模式図 照明用レンズの凹部レンズ厚みを示す模式図 照明用レンズのレンズ幅を示す模式図

本発明の医療機器照明用プラスチック光ファイバ（医療機器照明用ＰＯＦ）において、コアをなすメチルメタクリレートを主成分とする（共）重合体としては、ＰＭＭＡ、メチルメタクリレート主体の共重合体（例えば（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、置換スチレン、Ｎ−置換マレイミドなどを共重合）、あるいはそれらを高分子反応したグルタル酸無水物、グルタルイミドなどの変性重合体などが挙げられる。なお、（メタ）アクリル酸エステルとしては、メチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレ−ト、ｔ−ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ボルニルメタクリレート、アダマンチルメタクリレートなどが、置換スチレンとしては、スチレン、メチルスチレン、α−メチルスチレンなどが、Ｎ−置換マレイミドとしては、Ｎ−イソプロピルマレイミド、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド、Ｎ−メチルマレイミド、Ｎ−エチルマレイミド、Ｎ−ｏ−メチルフェニルマレイミドなどが挙げられる。これら共重合成分は、複数で用いても良く、これら以外の成分を少量使用してもよい。また、耐酸化防止剤などの安定剤が透光性に悪影響しない量だけ含まれていても構わない。これらの重合体の中で、実質的にＰＭＭＡであることが、生産性、透光性、耐環境性などの点から最も好ましい。

理論開口数ＮＡは、ＮＡ＝０．４８〜０．６５である。理論開口数が０．４８未満であると、照明範囲を維持するには、照明用レンズの曲率を大きくする必要が生じ、レンズ幅を小さくすることができない。レンズが厚くなる分、光量が減衰する不具合が生じる。また、プラスチック光ファイバの曲げ損失が大きくなり、光量が減少する。理論開口数が０．６５より大きい場合は、そのような高開口数を達成するためにクラッド材として用いる弗素ポリマーの製造自体が難しくなる。

本発明の医療機器照明用プラスチック光ファイバにおいて、クラッドの弗素組成重量率は、６０〜７４％である。弗素組成重量率が６０％より小さい場合、クラッドのポリマー組成物には、アクリレートやメタクリレート系の弗素含有率の低いモノマーを使用することになることから、耐屈曲性が弱くなる。弗素組成含有率が７４％より大きいものは、弗素ポリマーの製造自体が難しくなる。

クラッドの曲げ弾性率は２０〜２００ＭＰａであることが好ましい。一般に、医療用途で使用されるプラスチック光ファイバは、体内の細部まで先端を精密に駆動させながら進むため、繰り返し屈曲に対する耐久性を有することが好ましい。最内層のクラッドの曲げ弾性率が２０〜２００ＭＰａの範囲にあることで、この特性を満足することができる。

本発明の医療機器照明用プラスチック光ファイバにおいて、クラッドは、
ヘキサフルオロプロピレン １０〜３０重量％
テトラフルオロエチレン ４５〜７５重量％
弗化ビニリデン １０〜３５重量％
パーフルオロアルキルビニルエーテル類 １〜１０重量％
からなる共重合体からなり、かつ弗素組成重量率が７０〜７４％であることが好ましい。この範囲内の組成では、低屈折率化、低結晶化（無色透明化）が達成しやすい。また、コアのメチルメタクリレ−ト主体の（共）重合体への密着性に優れる。また、耐屈曲性などの機械特性、粘着性、および耐熱性にも優れる。その結果、高開口数を維持しバランス良いＰＯＦ特性とするためには、理論開口数はＮＡ＝０．６０〜０．６５であることが好ましい。

さらには、
ヘキサフルオロプロピレン １４〜２５重量％
テトラフルオロエチレン ４９〜７０重量％
弗化ビニリデン １４〜３０重量％
パーフルオロアルキルビニルエーテル類 ２〜７重量％
からなる共重合体であることが好ましく、またクラッドの弗素組成重量率が７１〜７４％であり、プラスチック光ファイバの理論開口数がＮＡ＝０．６１〜０．６５であることが好ましい。

他の共重合可能な成分として高開口数を維持するためには、パーフルオロアルキルビニルエーテル類を使用する。

クラッドを構成する共重合体の好ましい物性としては、ショアＤ硬度（ＡＳＴＭ Ｄ２２４０）は３５〜５５の範囲にあり、メルトフローインデックス（２６５℃／５ｋｇ）が５〜８０ｇ／１０分の範囲である。

また、クラッドの厚みは２〜２０μｍであることが好ましく、３〜１６μｍであることがより好ましく、４〜１２μｍであることがさらに好ましく、４〜１０μｍであることがいっそう好ましい。

クラッドの外側にさらに一層以上のクラッドを有し、最表層のクラッドが、
エチレン１０〜３５重量％、
テトラフルオロエチレン４５〜６９重量％、
ヘキサフルオロプロピレン２０〜４５重量％、及び、式（１）
ＣＨ_２＝ＣＸ^１（ＣＦ_２）_ｎＸ^２ （１）
（式中、Ｘ^１はフッ素原子又は水素原子を示し、Ｘ^２はフッ素原子、水素原子又は炭素原子を示し、ｎは１〜１０の整数である。）
で示されるフルオロビニル化合物０．０１〜１０重量％を含有する共重合体からなることが好ましい。

なお、さらに保護層として、弗化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体、弗化ビニリデン／ヘキサフルオロアセトン共重合体、弗化ビニリデンホモポリマーなどの弗化ビニリデン系（共）重合体、エチレン／テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン系（共）重合体、あるいはコアと同様なメチルメタクリレ−ト主体の（共）重合体、ナイロン１２などの重合体を２〜１００μｍ程度被せた構造としても構わない。この保護層は例えばカーボンブラックなどの顔料を入れて着色することも可能である。

本発明の医療機器照明用ＰＯＦは、一般的な製造法と同様にして製造することができる。例えば、コア材とクラッド材とを加熱溶融状態下で、同心円状複合用の複合口金から吐出してコア／クラッドの２層芯鞘構造を形成させる複合紡糸法が好ましく用いられる。続いて、機械特性を向上させる目的で１．２〜３倍程度の延伸処理が一般的に行なわれＰＯＦとなる。コア材の透明性を向上する目的から、モノマー精製、重合、クラッド材との溶融複合、延伸処理の一連の工程を密閉系で行う連続溶融複合防止法がより好ましく用いられる。また、保護層に設ける場合にも公知の方法によって製造することができるが、３層同時の複合紡糸法が好ましく用いられる。

このＰＯＦの外径は通常０．１〜３．０ｍｍ程度であり、目的に応じて適宜選択すればよいが、内視鏡の観察用プローブへの収納性と取り扱い性の点から、０．１〜２．０ｍｍが好ましく、０．１〜１．５ｍｍがより好ましい。さらには、胆管や膵管に挿入できる内視鏡の観察用プローブに関しては、撮像素子ならびに処置用鉗子とともにＰＯＦを収納する必要性や、胆管や膵管に挿入する際に観察用プローブが９０度屈曲させる必要性を考慮すると、観察用プローブの径は７ｍｍ以下であることが好ましく、４ｍｍ以下であることがより好ましい。また、ＰＯＦの外径は０．１〜１．０ｍｍがより好ましい。

本発明の医療機器照明用ＰＯＦには、更に、ポリエチレン、ポリプロピレンあるいはそれらの共重合体、ブレンド品、有機シラン基を含有するオレフィン系ポリマー、エチレン−酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ弗化ビニリデン、ナイロン１２などのポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ナイロンエラストマー、ポリエステルエラストマーあるいはウレタン樹脂、弗素樹脂といった樹脂を被覆し、コードとすることができる。被覆層は１層でも多層でも良く、多層の場合は間にケブラーなどのテンションメンバーを入れても良い。これらの被覆材には、難燃剤の他、耐酸化防止剤、耐老化剤、ＵＶ安定剤などの安定剤などを含んでも良い。なお、被覆層はクロスヘッドダイを使用した溶融押し出し成形法等の公知の方法によって形成することができる。

医療機器に用いられる照明として、光源と、光源から先端部に光を伝送して被照射物に光照射させるライトガイドとを組み合わせたものがあり、ライトガイドは本発明のＰＯＦによって構成される。１本のＰＯＦでライトガイドを構成しても、２本以上のＰＯＦを束状にしてライトガイドを構成しても良い。ライトガイドにより、光源から照射された照明光を先端部まで導光することができる。先端部には照明用レンズが設けられていることが好ましい。ライトガイドによって導光された光は、挿入部の先端に設けられた照明用レンズから被検体内に照射される。照明光学系を構成するライトガイドは１個でも２個以上を組み合わせて構成しても良い。また、観察用プローブの径を小さくするには、ライトガイドに挿入するＰＯＦの本数を１０本以下にすることが好ましい。

光源としては、一般の白熱電球より明るいハロゲンランプや、高輝度で自然光に近いキセノンランプ、高輝度の光源としてＬＥＤなどの既存の光源を用いることができる。高輝度であり、点灯に伴う熱の発生が小さい点から、ＬＥＤを光源とすることが好ましい。

本発明の実施の形態に係る医療機器照明の一態様としては、光源と、光源から先端部に光を伝送して被照射物に光照射させるライトガイドとを備え、照明用レンズ側のライトガイド端面の長軸径ＦＬ_Ｌと短軸径ＦＬ_Ｓが、０．９≦ＦＬ_Ｓ／ＦＬ_Ｌ≦１の関係であることが好ましい。ＦＬ_Ｓ／ＦＬ_Ｌが０．９以上であることで、プラスチック光ファイバの端面とレンズの位置を調整する工程が容易となり、ライドガイド内にファイバを施工する設計が容易となる。

本発明の実施の形態に係る医療機器照明の一態様としては、光源と、光源から先端部に光を伝送して被照射物に光照射させるライトガイドとを備え、ライトガイド側の照明レンズの端面が凹面であり、レンズの短軸の曲率半径Ｒ_Ｓと、ライトガイドのレンズ側端面の短軸径ＦＬ_Ｓとが、Ｒ_Ｓ／ＦＬ_Ｓ＞０．７の関係であることが好ましい。Ｒ_Ｓ／ＦＬ_Ｓ＞０．７であることで、ライトガイドのレンズ側端面の短軸径あたりの、照明用レンズの最小厚みが小さくなって、レンズを薄くすることができる。それにより、レンズコストを低減することや、照明装置の設計を簡略化することができる。より好ましくは、Ｒ_Ｓ／ＦＬ_Ｓ≧０．９である。

照明用レンズは、球面レンズでも、非球面レンズでも良い。非球面レンズの場合、球面と見なした形状で曲率半径を決定する。レンズの形状は、レーザー干渉計により測定する。球面レンズでは一律の曲率を求めることができる。非球面レンズでは非球面理論式からの曲率を得ることができる。

また、照明用レンズの凹部レンズ厚みは、ライトガイドの短軸径の０．２５倍以下であることが好ましい。より好ましくは、０．１６倍以下である。

図１は、照明用レンズの凹部レンズ厚みを示す模式図である。ライトガイド１の先端に、平凹形状の照明用レンズ２が備えられている。凹部レンズ厚み３は、照明用レンズの凹面側の、凹部の深さに相当する厚みである。図１（ａ）は、照明用レンズ２の短軸幅をライトガイド１の短軸幅と一致させた条件のもとで、Ｒ_Ｓ／ＦＬ_Ｓ＝０．６である場合であり、凹部レンズ厚み３が大きい。図１（ｂ）、（ｃ）は、（ａ）と同じ条件のもとで、それぞれＲ_Ｓ／ＦＬ_Ｓ＝０．８、１．０である場合であり、その値が大きいほど凹部レンズ厚み３が小さくなる。図１（ａ）〜（ｃ）のように、照明用レンズ２の短軸幅をライトガイド１の短軸幅と一致させた場合、凹部レンズ厚み３の値は、図１（ａ）〜（ｃ）において、それぞれ、ＦＬ_ｓ×０．２７、ＦＬ_ｓ×０．１８、ＦＬ_ｓ×０．１３となる。

図２は、照明用レンズが別の形状の場合の凹部レンズ厚みを示す模式図である。図２（ａ）〜（ｂ）では、照明用レンズが、それぞれ、凸凹形状、凹凹形状である。これらの場合は、その凹部レンズ厚みは、ライトガイド端面の方の凹形状における凹部の深さに相当する厚みである。

なお、照明用レンズが凹部も凸部も有しない平面レンズである場合は、そのレンズ厚みは、レンズ全体の厚みである。

さらには、照明用レンズのレンズ幅は、ライトガイドの短軸径と同等程度であることが好ましい。より具体的には、ライトガイドの短軸径の０．９倍以上１．５倍以下であることが好ましい。この範囲であると、レンズを必要以上に大きくすることなく、ライトガイドの端面の一番端から出射光もレンズ内で捉えることができる。より好ましくは、０．９５倍以上１．３倍以下である。なお、ここでいうレンズ幅は、レンズの短軸径である。すなわち、ライトガイドの短軸に合わせて設置されるレンズの、短軸方向のレンズ幅である。

図３は、照明用レンズのレンズ幅を示す模式図である。ライトガイド１の先端に、平凹形状の照明用レンズ２が備えられている。図３（ａ）は、照明用レンズ２の凹部レンズ厚み３をライトガイド１の短軸幅の半分の長さと一致させた条件のもとで、Ｒ_Ｓ／ＦＬ_Ｓ＝０．６である場合であり、レンズ幅４が小さい。図３（ｂ）、（ｃ）は、（ａ）と同じ条件のもとで、それぞれＲ_Ｓ／ＦＬ_Ｓ＝０．８、１．０である場合であり、その値が大きいほどレンズ幅４が大きくなる。図３（ａ）〜（ｃ）のように、照明用レンズ２の凹部レンズ厚み３が一定の値ＦＬ_ｓ×０．２７となるような場合を考えると、レンズ幅４の値は、図３（ａ）〜（ｃ）において、それぞれ、ＦＬ_ｓ×１．２、ＦＬ_ｓ×１．５、ＦＬ_ｓ×１．７となる。

照明用レンズの材質は、ガラスでもプラスチックでも良い。光学系に使用されるガラス材料は、光学ガラスや、基板ガラス、レンズ用ガラスがあり、光学ガラスとしては、ＢＫ７や合成石英などが、基板ガラスとしては、板ガラスの材料として使用されている“パイレックス”（登録商標）や、白板、青板と呼ばれるガラスが、また、レンズ用ガラスとしては、クラウン系ガラスやフリント系ガラスがあるが、これらに限定されない。また、光学プラスチックとしては、アクリル系や、スチレン系、ポリカーボネート系、ポリオレフィン系等が、これらに限定されない。屈折率は、１．３〜１．９が好ましい。より好ましくは、１．４５〜１．８５である。

また、ライトガイドの端面とレンズの間に空間であっても良いし、ライトガイドに挿入されるプラスチック光ファイバの端面の形状と、照明レンズの形状が一致させて空間がない状態にしても良い。また、最小レンズ厚みの分だけ空間がある場合は、空気で充填されていても、透明な液体や固体、透明な樹脂で充填されていてもよい。

本発明の実施の形態に係る医療機器照明の一態様としては、光源と、光源から先端部に光を伝送して被照射物に光照射させるライトガイドとを備え、照明用レンズにおけるプラスチック光ファイバ側の面が平面であることが好ましい。当該面が平面であることで、曲率半径分の、最小レンズ厚みを勘案することなく、所望のガラス厚みを検討することができるため、コストを安く抑えることができ、また、ライトガイドとの中心位置合わせ調整も簡単となる。

本発明の実施の形態に係る医療機器照明の一態様としては、光源と、光源から先端部に光を伝送して被照射物に光照射させるライトガイドとを備えているが、先端部に照明用レンズを備えないものであってもよい。すなわち、場合によっては、照明レンズレスとすることも可能である。

上記のような医療機器照明を適用できる医療機器としては、内視鏡、特に好ましくは、その観察プローブを胆管あるいは膵管に挿入することができる内視鏡が挙げられる。

以下、本発明を実施例により、更に詳細に説明する。なお、作製したＰＯＦの評価は以下の方法で行った。

フッ素含有率：元素分析にて求めた。

屈折率：測定装置としてアッベ屈折率計を使用して、室温２５℃雰囲気にて測定した。

透光性：ハロゲン平行光（波長６５０ｎｍ）を使用して３０／２ｍカットバック法により測定した。

連続屈曲破断回数：コードの一端に２００ｇの荷重をかけ、直径３０ｍｍφのマンドレルで支持し、その支持点を中心にファイバの他端を角度９０°で連続的に屈曲させて、ファイバが切断するまでの回数を測定した（ｎ＝５の平均値）。

照明用レンズの曲率半径：レーザー干渉計で測定した。

照明用レンズの凹部レンズ厚み：図１に即して、照明用レンズ２の短軸幅をライトガイド１の短軸幅と一致させた場合の凹部レンズ厚み３を求めた。

照明用レンズのレンズ幅：図３に即して、凹部レンズ厚み３が、ライトガイドの短軸径ＦＬ_Ｓの半分である場合のレンズ幅４を求めた。

［実施例１］
クラッド材として表１の共重合比の弗化ビニリデン（２Ｆ）／テトラフルオロエチレン（４Ｆ）／ヘキサフルオロプロピレン（６Ｆ）／パーフルオロプロピルビニルエーテル共重合体（屈折率１．３６０、フッ素含有率７１．７％）を複合紡糸機に供給した。さらに、連続魂状重合によって製造したＰＭＭＡ（屈折率１．４９２）をコア材として複合紡糸機に供給して、２３５℃にてコア、クラッドを芯鞘複合溶融紡糸し、ファイバ径５００μｍ（コア径４８６μｍ、クラッド厚７．０μｍ）のベアファイバを得た。さらに、医療機器照明のライトガイドの役目として、光ファイバに、ポリエチレンを被覆して外径１．０ｍｍのコードとした。すなわち、ライトガイド端面の短軸径は１．０ｍｍである。

こうして得られたＰＯＦを上記の透光性および連続屈曲破断回数に関する評価方法により評価し、その結果を表１に示した。表１からわかるように、このＰＯＦは高開口数であり、透光性、繰り返し屈曲性が良好であり、医療機器照明用プラスチック光ファイバとして好適なものであった。

次に、ライトガイドからの散乱光を測定した。方法としては、ポリエチレンを被覆したコードを３０ｍ準備し、そのファイバの両端面をホットプレート処理した後、片方の端面に、凹部レンズ厚み０．１３ｍｍ、レンズ幅１．７ｍｍ、Ｒ_Ｓ／ＦＬ_Ｓ＝１．０となるような平凹形状の照明用レンズ（シグマ光機製球面平凹レンズ 材質ＢＫ７ 屈折率１．５１７）を、その凹面側がコードの先端と接するように取り付けた。もう一方の端面から５０Ｗのハロゲンランプ光源（ウシオライティング製）を用いて光を入射させ、照明用レンズから出射される光の距離毎に設置した紙に写し出される光の広がりの直径を、暗室で測定した。その結果、照明レンズから５．３ｃｍの位置の広がり半径は、９．９ｃｍであった。

［実施例２］
クラッド材として表１の共重合比の弗化ビニリデン（２Ｆ）／テトラフルオロエチレン（４Ｆ）共重合体（屈折率１．４０５、フッ素含有率６４％）を複合紡糸機に供給した。さらに、連続魂状重合によって製造したＰＭＭＡ（屈折率１．４９２）をコア材として複合紡糸機に供給して、２３５℃にてコア、クラッドを芯鞘複合溶融紡糸し、ファイバ径５００μｍ（コア径４８６μｍ、クラッド厚７．０μｍ）のベアファイバを得た。さらに、ポリエチレンを被覆して外径１．０ｍｍのコードとした。

こうして得られたＰＯＦを上記の透光性および連続屈曲破断回数に関する評価方法により評価し、その結果を表１に示した。表１からわかるように、実施例１と比較し、このＰＯＦは低開口数であったが、透光性、繰り返し屈曲性が良好であり、医療機器照明用プラスチック光ファイバとして好適なものであった。

次に、上記コードの先端に、凹部レンズ厚み０．１３ｍｍ、レンズ幅１．７ｍｍ、Ｒ_Ｓ／ＦＬ_Ｓ＝１．０となるような平凹形状の照明用レンズを、その凹面側がコードの先端と接するように取り付けた。照明レンズ側の逆の端面から、光を照射したところ、照明用レンズから５．３ｃｍの位置の光の広がり半径は７．２ｃｍであった。

［実施例３〜１０、参考例１〜２および比較例１〜２］
コア材またはクラッド材を表１のとおりに変更した以外は実施例１と同様にしてＰＯＦまたはガラスファイバを得た。これらのファイバを使用して実施例１と同じ評価を行った。

また、実施例３〜７、９〜１０、参考例１〜２および比較例１〜２では、各コードの先端に、凹部レンズ厚み、レンズ幅、Ｒ_Ｓ／ＦＬ_Ｓが表１に記載の値となるような平凹形状の照明用レンズを、その凹面側がコードの先端と接するように取り付けた。実施例８では照明用レンズを用いなかった。実施例９では平面形状の照明用レンズを用いた。実施例１０では、ライドガイドの設計を表１に記載の通りに変更した。

各実施例、参考例および比較例において、実施例１と同様にして照明用レンズから５．３ｃｍの位置の光の広がりを測定した。各評価結果等を表１に示した。

本発明の実施例３〜１０は透光性、繰り返し屈曲性がいずれも優れており、医療機器照明用プラスチック光ファイバとして好適なものであった。

実施例３、４は、凹部レンズ厚みが０．１３ｍｍのレンズを用いて、照明用レンズから５．３ｃｍの位置の光の広がりが、それぞれ１０．２ｃｍ、１０．４ｃｍという好適な結果であった
実施例５では、実施例３と同じ組成のファイバを用いたコードに対し凹部レンズ厚み０．２７ｍｍ、レンズ幅１．２ｍｍ、Ｒ_Ｓ／ＦＬ_Ｓ＝０．６となるような平凹形状の照明用レンズを用いたところ、照明用レンズから５．３ｃｍの位置の光の広がりは、１１．９ｃｍであり広かったが、そのために凹部レンズ厚みを０．２７ｍｍと厚くしなければならないものであった。

実施例６では、実施例３と同じ組成のファイバを用いたコードに対し凹部レンズ厚み０．０６ｍｍ、レンズ幅２．６ｍｍ、Ｒ_Ｓ／ＦＬ_Ｓ＝２．０となるような平凹形状の照明用レンズを用いたところ、レンズ厚みが０．０６ｍｍと薄いにも関わらず、照明用レンズから５．３ｃｍの位置の光の広がりは、８．９ｃｍと好適であった。

実施例７では、実施例３と同じ組成のファイバを用いたコードに対し凹部レンズ厚み０．１８ｍｍ、レンズ幅１．５ｍｍ、Ｒ_Ｓ／ＦＬ_Ｓ＝０．８となるような平凹形状の照明用レンズを用いたところ、照明用レンズから５．３ｃｍの位置の光の広がりは、１１．１ｃｍであり広かったが、そのために凹部レンズ厚みを０．１８ｍｍとやや厚くしなければならないものであった。

実施例８では、実施例３と同じ組成のファイバを用いたコードに対し照明用レンズを取り付けず、そのまま医療機器照明用プラスチック光ファイバとして評価した。コード端部から５．３ｃｍの位置の光の広がりは、８．５ｃｍと好適であった。

実施例９では、実施例３と同じ組成のファイバを用いたコードに対し平面形状の照明用レンズを用いた。照明用レンズが平面であるので、レンズ厚みを考慮する必要がなかった。照明用レンズから５．３ｃｍの位置の光の広がりは、８．５ｃｍと好適であった。

実施例１０では、実施例３と同じ組成のファイバで、ファイバ径０．２５ｍｍ、コード径０．５ｍｍとなるように設計を変更した。そのコードに対し凹部レンズ厚み０．０７ｍｍ、レンズ幅０．９ｍｍ、Ｒ_Ｓ／ＦＬ_Ｓ＝１．０となるような平凹形状の照明用レンズを用いたところ、照明用レンズから５．３ｃｍの位置の光の広がりは、１０．０ｃｍと好適であった。

比較例１では、透光性、繰り返し屈曲性がいずれも実施例と比べて劣っていた。また、コードの端面にＲ_Ｓ／ＦＬ_Ｓ＝１．０となるような平凹形状の照明用レンズを用いたところ、照明用レンズから５．３ｃｍの位置の光の広がりは、６．０ｃｍであり、医療機器照明用光ファイバとしては光の広がりが不十分であった。

比較例２では、直径０．５ｍｍのガラスファイバ束にポリエチレンで被覆した１．０ｍｍのコードを用いたが、繰り返し屈曲性が実施例と比べ劣っていた。また、コードに対しＲ_Ｓ／ＦＬ_Ｓ＝１．０となるような平凹形状の照明用レンズを用いたところ、照明用レンズから５．３ｃｍの位置の光の広がりは、４．０ｃｍであり、医療機器照明用光ファイバとしては光の広がりが不十分であった。

１ ライトガイド
２ 照明用レンズ
３ 凹部レンズ厚み
４ レンズ幅

Claims (17)

1. メチルメタクリレ−トを主成分とする（共）重合体からなるコアを有する医療機器用プラスチック光ファイバであって、
   クラッドが弗素組成重量率が６０〜７４％である共重合体からなり、
   理論開口数ＮＡが、ＮＡ＝０．４８〜０．６５であることを特徴とする医療機器照明用プラスチック光ファイバ。
2. 前記クラッドの曲げ弾性率が２０〜２００Ｍｐａである請求項１に記載の医療機器照明用プラスチック光ファイバ。
3. 前記クラッドが、
   ヘキサフルオロプロピレン１０〜３０重量％
   テトラフルオロエチレン４５〜７５重量％
   弗化ビニリデン１０〜３５重量％
   パーフルオロアルキルビニルエーテル類１〜１０重量％
   を共重合成分とし、弗素組成重量率が７０〜７４％の共重合体からなり、前記理論開口数がＮＡ＝０．６０〜０．６５である請求項１または２に記載の医療機器照明用プラスチック光ファイバ
4. 前記クラッドが
   ヘキサフルオロプロピレン１４〜２５重量％、
   テトラフルオロエチレン４９〜７０重量％、
   弗化ビニリデン１４〜３０重量％、および
   パーフルオロアルキルビニルエーテル類 ２〜７重量％
   を共重合成分とする共重合体からなる請求項１〜３のいずれかに記載の医療機器照明用プラチック光ファイバ。
5. 前記クラッドの厚みが２〜２０μｍである請求項１〜４のいずれかに記載の医療機器照明用プラスチック光ファイバ。
6. 前記クラッドの外側にさらに一層以上のクラッドを有し、最表層のクラッドが、
   エチレン１０〜３５重量％、
   テトラフルオロエチレン４５〜６９重量％、
   ヘキサフルオロプロピレン２０〜４５重量％、及び、式（１）
   ＣＨ_２＝ＣＸ^１（ＣＦ_２）_ｎＸ^２ （１）
   （式中、Ｘ^１はフッ素原子又は水素原子を示し、Ｘ^２はフッ素原子、水素原子又は炭素原子を示し、ｎは１〜１０の整数である。）
   で示されるフルオロビニル化合物０．０１〜１０重量％
   を含有する共重合体からなる請求項１〜５のいずれかに記載の医療機器照明用プラスチック光ファイバ。
7. 光源と、光源から先端部に光を伝送して被照射物に光照射させるライトガイドとを備えた医療機器照明であって、前記ライトガイドが、請求項１〜６のいずれかに記載のプラスチック光ファイバにより構成される、医療機器照明。
8. 前記プラスチック光ファイバが１０本以下である、請求項７に記載の医療機器照明。
9. 前記プラスチック光ファイバが１本である、請求項７または８に記載の医療機器照明。
10. 前記プラスチック光ファイバの外径が０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である、請求項７〜９のいずれかに記載の医療機器照明。
11. 前記医療機器の観察用プローブの外径が７ｍｍ以下である、請求項７〜１０のいずれかに記載の医療機器照明。
12. さらに、前記先端部に設けられた照明用レンズを備え、前記照明用レンズ側のライトガイド端面の長軸径ＦＬ_Ｌと短軸径ＦＬ_Ｓが、０．９≦ＦＬ_Ｓ／ＦＬ_Ｌ≦１の関係である、請求項７〜１１のいずれかに記載の医療機器照明。
13. さらに、前記先端部に設けられた照明用レンズを備え、前記照明用レンズにおける前記ライトガイド側の面が凹面であり、該レンズの短軸の曲率半径Ｒ_Ｓと、前記ライトガイドのレンズ側端面の短軸径ＦＬ_Ｓとが、Ｒ_Ｓ／ＦＬ_Ｓ＞０．７の関係である、請求項７〜１１のいずれかに記載の医療機器照明。
14. さらに、前記先端部に設けられた照明用レンズを備え、前記照明用レンズにおける前記プラスチック光ファイバ側の面が平面である、請求項７〜１１のいずれかに記載の医療機器照明。
15. 前記先端部に照明用レンズを備えない、請求項７〜１１のいずれかに記載の医療機器照明。
16. 前記医療機器が内視鏡である、請求項７〜１５のいずれかに記載の医療機器照明。
17. 前記内視鏡が、その観察プローブを胆管あるいは膵管に挿入することができる内視鏡である、請求項１６に記載の医療機器照明。

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