(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つのレーザ光源（１０）と光導波路（３０）とを含む、特に医療技術を用いた治療システムおよび／または診断システムのための照明システム（１）に関する。この光導波路は、近位端で少なくとも１つのレーザ光源（１０）に接続可能であり、かつ／または少なくとも１つのレーザ光源に割り当て可能であり、さらにこの照明システムは、光導波路（３０）の遠位端に、光導波路の入力面に対して垂直に、ディフューザ要素へと延在する長手方向軸線を備えるディフューザ要素（４０）を有しており、ここでこのディフューザ要素は動作状態において、光を、自身の有効長（４０．２）にわたって、長手方向軸線に対して側方に放射し、ここでディフューザ要素（４０）は、少なくとも１つのディフューザ基体（４３）を有しており、このディフューザ基体（４３）は少なくとも１つの散乱要素（４３．６）を含み、ここで少なくとも１つの散乱要素（４３．６）は、ディフューザ基体（４３）の長手方向軸線（４３．２）に沿って、この長手方向軸線に対して実質的に平行に配向されており、または長手方向軸線に対して角度を成して配置されており、ディフューザ基体（４３）の遠位端および／または光導波路（３０）とディフューザ基体（４３）との間の移行領域および／またはディフューザ基体（４３）に、少なくとも部分的にまたは領域的に包囲する、ディフューザ基体（４３）の長手方向軸線（４３．２）に沿って放射強度を均質化するための手段が設けられており、この照明システムは動作状態において、平均側方放射強度から最大±５０％、有利には最大±３０％、最も有利には最大±５％偏差する側方放射の強度分布を有している。さらに本発明は、ディフューザ基体（４３）の製造方法および／またはディフューザ基体（４３）を少なくとも部分的にまたは領域的に構造化する方法に関する。
2020534956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に医療技術を用いた治療システムおよび／または診断システムのための照明システム（１）であって、
前記照明システムは、少なくとも１つのレーザ光源（１０）と光導波路（３０）とを含み、前記光導波路（３０）は、近位端で前記少なくとも１つのレーザ光源（１０）に接続可能でありかつ／または前記少なくとも１つのレーザ光源（１０）に割り当て可能であり、前記照明システムは、前記光導波路（３０）の遠位端でディフューザ要素（４０）を有しており、前記ディフューザ要素（４０）は、前記光導波路の入力面に対して垂直に、前記ディフューザ要素（４０）内へ、または前記ディフューザ要素（４０）内で延在する長手方向軸線を備えており、
前記ディフューザ要素（４０）は、動作状態において、光を、自身の有効長（４０．２）にわたって、前記長手方向軸線に対して側方に放射し、
前記ディフューザ要素（４０）は、少なくとも１つのディフューザ基体（４３）を有しており、前記ディフューザ基体（４３）は、少なくとも１つの散乱要素（４３．６）を含み、
有利には前記少なくとも１つの散乱要素（４３．６）は、前記ディフューザ基体（４３）の長手方向軸線（４３．２）に沿って、前記長手方向軸線に対して実質的に平行に配向されており、または、前記長手方向軸線に対して角度を成して配置されており、
前記ディフューザ基体（４３）の遠位端および／または光導波路（３０）とディフューザ基体（４３）との間の移行領域および／または前記ディフューザ基体（４３）に、前記ディフューザ基体を少なくとも部分的にまたは領域的に包囲する、前記ディフューザ基体（４３）の前記長手方向軸線（４３．２）に沿って放射強度を均質化するための手段が設けられており、
前記照明システムは、動作状態において、平均側方放射強度から最大±５０％、有利には最大±３０％、最も有利には最大±５％偏差する、側方放射の強度分布を有している、
照明システム（１）。
【請求項２】
前記ディフューザ要素（４０）の前記長手方向軸線の周りに配置されている複数の散乱要素（４３．６）が存在し、有利には前記散乱要素（４３．６）は、前記長手方向軸線（４３．２）の周りに規則的なパターンで、特に有利には環状に配置されている、
請求項１記載の照明システム（１）。
【請求項３】
前記ディフューザ基体（４３）の横断面積に関した単位面積当たりの前記散乱要素（４３．６）の数は、前記長手方向軸線（４３．２）に沿ったコア領域（４３．７）外で、前記コア領域（４３．７）内よりも大きい、
請求項２記載の照明システム（１）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの散乱要素（４３．６）は、管状に、特に前記ディフューザ基体（４３）の前記長手方向軸線（４３．２）に対して同軸に配置されている、
請求項１記載の照明システム（１）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの散乱要素（４３．６）は、三角形、特に双曲線の三角形または六角形、特に双曲線の六角形の横断面を有している、
請求項１から４までのいずれか１項記載の照明システム（１）。
【請求項６】
前記ディフューザ基体（４３）は、自身の横断面積に関して、前記少なくとも１つの散乱要素（４３．６）が埋め込まれているマトリクス（４３．４）を有しており、前記マトリクスは、特に前記マトリクス（４３．４）のコア領域（４３．７）と周辺領域との間で、異なる屈折率ｎ１およびｎ１’を有している、
請求項１から５までのいずれか１項記載の照明システム（１）。
【請求項７】
前記光導波路（３０）は、コア直径（３１．１）を有するコア（３１）とクラッド（３２）とを有する単独のファイバーを含み、
前記入力面の領域における前記ディフューザ基体（４３）の直径（４３．１）は、前記入力面（４６）の領域における前記光導波路（３０）のコア直径（３１．１）以上であり、
有利には前記光導波路のコア直径（３１．１）と前記ディフューザ基体（４３）の直径との比は、≦１．０から０．７、特に有利には≦１．０から０．８であり、または、
前記光導波路は、ファイバー束直径（３１．１）を有するファイバー束（３１）を含み、
前記入力面（４６）の領域における前記ディフューザ基体（４３）の直径（４３．１）は、前記入力面の領域における前記光導波路（３０）のファイバー束直径（３１．１）以上であり、
有利には前記光導波路のファイバー束直径（３１．１）と前記ディフューザ基体（４３）の直径との比は、≦１．０から０．７、特に有利には≦１．０から０．８である、
請求項１から６までのいずれか１項記載の照明システム（１）。
【請求項８】
前記ディフューザ要素（４０）は、前記ディフューザ基体（４３）の遠位端に、指向性にまたは拡散性に反射する反射面（４７）を有しており、前記反射面（４７）は、前記ディフューザ基体（４３）を閉じる、かつ／または、前記ディフューザ基体（４３）を少なくとも部分的にまたは領域的に、前記ディフューザ基体の周囲の面で包囲している、
請求項１から７までのいずれか１項記載の照明システム（１）。
【請求項９】
前記反射面（４７）は、前記ディフューザ基体（４３）と直接的に接触している、研磨された金属製のワイヤー部分から形成されている、
請求項８記載の照明システム（１）。
【請求項１０】
前記反射面（４７）は、前記ディフューザ基体（４３）の前記遠位端に、スパッタ蒸着または気相蒸着された誘電反射層として形成されており、
前記誘電反射層は、複数の層から構成されており、かつ、反射率に関して、使用される光の波長に合うように調整されており、有利には、前記反射率の極大値は、前記波長において存在している、
請求項８記載の照明システム（１）。
【請求項１１】
前記反射面（４７）は、背面のパッシベーションを伴う銀層として構成されている、
請求項８記載の照明システム（１）。
【請求項１２】
前記反射面（４７）は、凹状または凸状に形成されている、かつ／または、直接的にまたは間隔を空けて、反射面（４７）と前記ディフューザ基体（４３）の遠位端との間の中空空間を形成して、前記ディフューザ基体（４３）に隣接している本体（４７．１）および／または被覆部（４７．２）として、片側が閉じられた、反射する中空体として形成されている、
請求項１から１１までのいずれか１項記載の照明システム（１）。
【請求項１３】
前記ディフューザ基体（４３）の近位端と前記光導波路（３０）の遠位端との間に接続領域（４４）が設けられており、前記接続領域内に、光学要素および／または中間媒体（４５）が配置されている、
請求項１から１２までのいずれか１項記載の照明システム（１）。
【請求項１４】
前記接続領域（４４）は、被覆材料、特にスリーブ（４８）によって、少なくとも部分的にまたは領域的に覆われている、
請求項１３記載の照明システム（１）。
【請求項１５】
前記反射面（４７）を備える前記ディフューザ基体（４３）および前記接続領域（４４）は、少なくとも部分的にまたは領域的に、透明または半透明の、無色のまたは染色された被覆部（４９）によって包囲されており、
有利には前記被覆部（４９）は、剛性の管部分から、かつ／または、柔軟なチューブから形成されており、
前記管部分および／または前記チューブは、有利には散乱中心を含む、
請求項１から１４までのいずれか１項記載の照明システム（１）。
【請求項１６】
前記被覆部（４９）は、少なくとも領域的に１つまたは複数の薄肉の熱収縮チューブから構成されている、
請求項１５記載の照明システム（１）。
【請求項１７】
前記ディフューザ基体（４３）は、透明なプラスチック、ガラス、石英ガラスまたは透明なガラスセラミックスから作られたマトリクス（４３．４）を含む、または、透明なプラスチック、ガラス、石英ガラスまたは透明なガラスセラミックスから作られたマトリクス（４３．４）から作られており、
前記散乱要素（４３．６）は、
・プラスチックマトリクスの場合には、多孔質の、または着色された、または染色されたプラスチックを含み、または多孔質の、または着色された、または染色されたプラスチックから作られており、
・ガラスマトリクスの場合には、孔、粒子、多孔質の、または着色された、または染色された、または不均質性を含むガラスまたはガラスセラミックスまたはガラスセラミックス要素およびその中に含まれている結晶子を含み、または孔、粒子、多孔質の、または着色された、または染色された、または不均質性を含むガラスまたはガラスセラミックスまたはガラスセラミックス要素およびその中に含まれている結晶子から作られており、
・石英マトリクスの場合には、孔、多孔質の石英ガラスまたはセラミックのまたは多結晶の粒子を含み、または孔、多孔質の石英ガラスまたはセラミックのまたは多結晶の粒子から作られており、
・透明なガラスセラミックスマトリクスの場合には、孔、粒子、多孔質の、または着色された、または染色された、または不均質性を含むガラスまたはガラスセラミックスまたはガラスセラミックス要素およびその中に含まれている結晶子を含み、または孔、粒子、多孔質の、または着色された、または染色された、または不均質性を含むガラスまたはガラスセラミックスまたはガラスセラミックス要素およびその中に含まれている結晶子から作られており、または、
・各散乱要素（４３．６）の組み合わせを含む、
請求項１から１６までのいずれか１項記載の照明システム（１）。
【請求項１８】
ガラスマトリクスソリューションまたはガラスセラミックスマトリクスソリューションの場合に前記散乱要素（４３．６）を形成する、前記ガラスまたは前記ガラスセラミックスの前記不均質性は、相分離、偏析および／または粒子混入、核および／または結晶子を含む、
請求項１７記載の照明システム（１）。
【請求項１９】
前記ディフューザ基体（４３）は、ホウケイ酸ガラス、リン酸塩クラウンガラス、鉛ケイ酸塩ガラス、錫ケイ酸塩ガラスまたはアルカリ亜鉛ガラスから作られており、前記散乱要素（４３．６）は、ホウケイ酸ガラスから作られた被覆管（４３．３）によって包囲されている小型の白色ガラスロッドから形成されている、
請求項１７または１８のいずれか１項記載の照明システム（１）。
【請求項２０】
前記ディフューザ基体（４３）は、請求項１から１９までのいずれか１項記載の異なるディフューザ基体（４３）からの複数の部分から形成されている、
請求項１から１９までのいずれか１項記載の照明システム（１）。
【請求項２１】
前記散乱要素は、単位体積当たりの散乱中心密度を有する散乱中心を有しており、
前記ディフューザ基体（４３）の近位端での前記散乱中心密度は、遠位端での前記散乱中心密度とは異なっており、
有利には遠位端での前記散乱中心密度は、近位端での前記散乱中心密度よりも大きく、特に有利には前記散乱中心密度の勾配が存在する、
請求項１から２０までのいずれか１項記載の照明システム（１）。
【請求項２２】
前記散乱要素（４３．６）は、前記ディフューザ基体（４３）の入力面（４６）のすぐ近くにおいて、かつ／または、前記反射面（４７）のすぐ近くにおいて、前記ディフューザ基体（４３）に沿った散乱作用と比べて低減された散乱作用を有している、
請求項１から２１までのいずれか１項記載の照明システム（１）。
【請求項２３】
前記ディフューザ基体（４３）は、少なくとも部分的にまたは領域的に円錐形に形成されている、
請求項１から２２までのいずれか１項記載の照明システム（１）。
【請求項２４】
前記ディフューザ要素（４０）および／または前記ディフューザ基体（４３）は、少なくとも部分的にまたは領域的に、その体積部分および／またはその表面において構造化されている、
請求項１から２３までのいずれか１項記載の照明システム（１）。
【請求項２５】
前記ディフューザ基体（４３）は、散乱作用を有する粒子から作られたコーティングを有しており、かつ／または、前記ディフューザ基体（４３）は、染色されたガラスまたは染色されたプラスチックから作られた付加的な被覆部を有している、
請求項１から２４までのいずれか１項記載の照明システム（１）。
【請求項２６】
前記ディフューザ基体（４３）は、少なくとも１０個、有利には少なくとも２０個の、埋め込まれた散乱要素（４３．６）を含み、有利には、埋め込まれた散乱要素（４３．６）の横断面積とディフューザ基体（４３）の横断面積との比は、≦０．０１５、有利には≦０．００５、特に有利には≦０．００２である、
請求項１から２５までのいずれか１項記載の照明システム（１）。
【請求項２７】
特に請求項１から２６までのいずれか１項記載の照明システム（１）用のディフューザ基体（４３）の製造方法であって、
前記ディフューザ基体（４３）は、少なくとも１つの散乱要素（４３．６）を含み、
有利には前記少なくとも１つの散乱要素（４３．６）は、前記ディフューザ基体（４３）の長手方向軸線（４３．２）に沿って、前記長手方向軸線に対して実質的に平行に配向されており、または、前記ディフューザ基体（４３）の前記長手方向軸線に対して角度を成して配置されており、前記方法は、
・屈折率ｎ１および／またはｎ１’を有する、ガラスから作られた複数の導光ロッドを提供するステップと、
・前記導光ロッドの長手方向軸線と前記少なくとも１つの散乱ロッドの長手方向軸線とが少なくとも実質的に相互に平行に延在し、プリフォームが得られるように、屈折率ｎ１および／またはｎ１’を有する前記複数の導光ロッドと、散乱中心を含むガラスまたはガラスセラミックスから作られた少なくとも１つの散乱ロッドと、を配置するステップと、
・前記プリフォームを加熱するステップと、
・前記プリフォームを延伸してディフューザ基体（４３）を形成するステップと、
を有しており、これによって前記導光ロッドの複数の外周面は、互いに分離不可能に、材料接続で接続し、さらに前記少なくとも１つの散乱ロッドと接続し、特に相互に融合して、前記ディフューザ基体（４３）の前記マトリクス（４３．４）を、少なくとも１つの延伸された散乱ロッドから形成された少なくとも１つの埋め込まれたかつ／または接している散乱要素（４３．４）を伴って形成する、
方法。
【請求項２８】
前記プリフォームの前記加熱および延伸を前記複数の導光ロッドのガラスの融解温度より低い温度で行い、
前記少なくとも１つの埋め込まれた散乱要素（４３．６）を有している前記ディフューザ基体（４３）の前記マトリクスは、有利には、延伸された導光ロッドおよび／または散乱ロッド間の相境界を含む、
請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
パラメータである、前記プリフォームの延伸プロセスの速度、温度および／または力を変えることによって前記ディフューザ基体（４３）を少なくとも部分的にまたは領域的に先細りさせ、または円錐状に形成し、これによって、前記少なくとも１つの散乱要素（４３．６）が先細りの領域において、前記ディフューザ基体（４３）の前記長手方向軸線（４３．２）に対して角度を成して延在する、
請求項２７または２８記載のいずれか１項記載の方法。
【請求項３０】
特に、側方放射の強度プロファイルを整合させるために、少なくとも１つの散乱要素（４３．６）を含むディフューザ基体（４３）を少なくとも部分的にまたは領域的に構造化する方法であって、
有利には前記少なくとも１つの散乱要素（４３．６）が前記ディフューザ基体（４３）の長手方向軸線（４３．２）に沿って、前記長手方向軸線に対して実質的に平行に配向されている、または実質的に、前記ディフューザ基体（４３）および／またはディフューザ要素（４０）の長手方向軸線に対して角度を成して配置されており、
反射面（４７）と接続領域（４４）とを備える前記ディフューザ基体（４３）が、少なくとも部分的にまたは領域的に、透明または半透明の被覆部（４９）によって包囲されており、前記ディフューザ要素（４０）を形成し、
有利には、前記被覆部（４９）は、剛性の管部分および／または柔軟なチューブから形成されており、有利には前記管部分および／または前記チューブは、散乱中心を含み、前記散乱中心は、体積部分かつ／またはその表面において、その特性および／または組成を少なくとも局所的に修正し、かつ／または材料除去または被着で構造を、ほぼ任意の幾何学形状および配置で、その内部および／または上部に形成し、
前記方法は、
・有利には、屈折率の変化および／または組成の変化、または体積部分および／または表面における構造の生成をもたらす、特に短パルスレーザまたはＣＯ２レーザを用いたレーザ加工のプロセスを含み、
・特に、相応する顔料を使用した印刷可能な有機インクまたはセラミックインクを用いて、またはガラスフラックスベースのインクを用いて、グリッドパターン構造を被着するもしくは製造する印刷プロセスを含み、
・湿式化学エッチングまたは乾式化学エッチングのプロセスを含み、
・フォトリソグラフィプロセスを含み、
・研磨による機械的な加工プロセスまたは
これらのプロセスの組み合わせを含む、
方法。
【請求項３１】
医療的な治療方法、特に腫瘍治療のための光線力学療法（ＰＤＴ）、静脈瘤の治療のための血管内レーザ療法（ＥＶＬＴ）、レーザ間質熱療法（ＬＩＴＴ）または歯科医学、眼科ならびに皮膚科の領域における用途のための装置のコンポーネントとしての、請求項１から２６までのいずれか１項記載の照明システム（１）の使用。
【請求項３２】
腫瘍治療のための光線力学療法（ＰＤＴ）のための装置のコンポーネントとしての、請求項１から２６までのいずれか１項記載の照明システム（１）の使用であって、
前記ディフューザ要素（４０）を伴う少なくとも１つの光導波路（３０）は、別のディフューザ要素（４０）から放射された光を受光し、前記光導波路（３０）を介して、分光分析のために検出器に転送する
照明システム（１）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に医療技術を用いた治療システムおよび／または診断システムのための照明システムならびに特に照明システム用のディフューザ基体の製造方法および特に側方放射の強度プロファイルを整合させるために、ディフューザ基体を少なくとも部分的にまたは領域的に構造化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療環境におけるこの種の照明システムの使用は増大している。現在、以下の主要用途が分類されている。
・腫瘍治療のための光線力学療法（ＰＤＴ）
・静脈瘤の治療のための血管内レーザ治療（ＥＶＬＴ）
・レーザ間質熱療法（ＬＩＴＴ）ならびに
・その他の用途、とりわけ歯科医学、眼科ならびに皮膚科の領域
【０００３】
光線力学療法（ＰＤＴ）は、さまざまな癌に対する低侵襲治療手段である。ＰＤＴは、光活性化物質と組み合わせた、光による、腫瘍および他の組織変化（例えば血管新生等）を治療するための方法であると理解される。治療の開始時に、患者の血流内に光感受性物質、いわゆる光増感剤が静脈注射され、これが癌細胞の中もしくは癌細胞に接して蓄積する。これらの自然光物質は腫瘍細胞内に集まり、そこで強い感光性を引き起こす。このために、ＰＤＴ治療中に、数本のカニューレ（典型的には最大８本）が腫瘍組織内に穿刺され、これらのカニューレ内にそれぞれ、ディフューザ要素を備える光導波路が挿入される。ここでディフューザ要素は腫瘍組織にわたって可能な限り空間的に分散して配置されていなければならない。通常は可視スペクトル範囲の波長を有するレーザ光、例えば５３２ｎｍの波長を有する緑色光または６９０ｎｍの波長を有する赤色光が、光導波路を介してディフューザ要素内に入力されるので、腫瘍組織はできるだけ均質に、内側から照射される。ここでこのような細胞内に、腫瘍細胞を選択的に破壊する攻撃的な酸素ラジカルが形成される。病気の細胞とは対照的に、健康な細胞はこのような化学反応の影響を受けないままである。詳細な作用メカニズムは、とりわけ「Ｐｈｏｔｏｄｙｎａｍｉｃ  Ｔｈｅｒａｐｙ  ｏｆ  Ｃａｎｃｅｒ（Ｃａｎｃｅｒ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  ２００３）」に記載されている。
【０００４】
ここで、典型的な有効長が１０から５０ｍｍの円筒形のディフューザと、前方へ向けられた光円錐を生成するスポットディフューザと、半径方向の発光を有するポイント放射器とが区別される。円筒形のディフューザでは動作状態において、特に自身の長さにわたったディフューザ要素のできるだけ均質な側方放射が重要である。軸線方向で、すなわち長手方向軸線の方向において近位端から遠位端までの各線に沿ったすべての点で、放射強度は均質性要件の範囲において等しく、同様に半径方向でも、すなわち長手方向軸線に沿ったそれぞれの周囲の線のすべての点でも、放射強度は均質性要件の範囲において等しいので、これらのディフューザは、ほぼランベルト放射器として作用する。
【０００５】
同時に、組織内への可能な限り低い入熱を保証するために、高い散乱効率も得られなければならない。側方放射に対する典型的な均質性要件は、平均強度から最大±１０から２０％の偏差であり、ここで入力された光の１０％を超える、典型的には最大５％である、特に遠位端からの、前方へ向けられた放射は回避されるべきである。典型的なレーザ出力はＰＤＴ用途の場合には、５Ｗ未満の連続的な出力であるので、ディフューザの長さ１ｃｍあたり、最大で１００ｍＷから１０００ｍＷ、典型的には２００ｍＷから５００ｍＷが放射される。これは現在、プラスチックベースのディフューザアプローチの使用を可能にする。
【０００６】
既存の例は、薄いシリコーンシリンダから作られたディフューザ要素であり、その中に酸化チタンナノ粒子の形態の散乱粒子が埋め込まれている。独国特許出願公開第１０１２９０２９号明細書は、レーザ放射線をガイドする光導波路を備える、レーザ放射線による生物組織の熱的閉塞のための柔軟な装置を説明しており、光導波路の遠位端は、レーザ放射線に対して透過性である被覆チューブによって包囲されている。この被覆チューブは、ファイバー端を越えて突出しており、ファイバー端の前に位置する自身の体積部分においてシリコーンマトリクスによって充填されており、このシリコーンマトリクス内に散乱粒子が埋め込まれている。ここで、有利にはシリコーンから作られたプラスチックマトリクス内に、有利には二酸化ケイ素から作られた、直径が数ナノメートルの非散乱粒子が、有利には１から１０％の濃度範囲で混合されており、被覆チューブの遠位端は、レーザ放射線に対して透過性または非透過性のエンドピースによって密に閉じられている。
【０００７】
しかしこれらは、極めて多くの手間と高いコストとをかけてのみ、十分な放射均質性を備えて製造可能である。散乱粒子の集合体はしばしば、強度が明らかに平均を上回る放射スポットを生じさせる。
【０００８】
ディフューザ要素を備えるこのような光導波路は、通常、一度しか使用されず、治療のたびに廃棄される。したがって、ある程度のコストの圧迫も生じ、これは製造コストに関わる。したがって、再利用可能なソリューションに関する検討も増大している。ここでこの種のソリューションは、関連する既知の基準に従って処理可能、例えば消毒可能かつ／または滅菌可能でなければならない。ここで処理プロセスとして特に、強塩基性溶液による洗浄プロセス／消毒プロセスと、１３５°Ｃまでの温度および約３ｂａｒの典型的な蒸気圧でのオートクレーブによる滅菌とが挙げられる。ここで典型的に、この種の処理サイクルは数十から数百と想定される。これによって、耐熱性、耐薬品性および耐加水分解性も強く求められる。したがって、このような場合、特に、ガラスファイバーまたは石英ガラスファイバーから作られた光導波路アプローチおよびディフューザアプローチが適している。
【０００９】
ＥＶＬＴの場合、治療を行う医者は極めて小さい穿刺箇所を介して、該当する静脈内にカテーテルを挿入する。ここでこのカテーテルは、静脈レーザのガイドレールとして機能する。次に、血管の内壁が、ディフューザによるレーザエネルギーの所期の側方放射によって強く加熱され、その結果、静脈が圧迫されて閉じられる。これによって静脈血の病的な逆流が防止される。その結果、静脈が硬化し、退行し、体によって破壊され得る。ここで今日では、通常、いわゆるリングファイヤーシステムまたはダブルリングファイヤーシステムが放射要素として使用される。レーザ光が、比較的鋭く区切られたリング光またはダブルリング光の形で、半径方向に、静脈を包囲している組織に放出される。ここでこの放射要素を備える光導波路は、均質な治療のために、しばしば手動で、できるだけ一定の速度で、治療されるべき静脈区間を通して案内される。これはこの投与を複雑にする。なぜなら、そうしなかった場合、もしくは１か所での滞在時間が過度に長い場合、細胞の損傷が進んでしまうことがあるからである。
【００１０】
ここで、ＰＤＴ用途で使用されるような円筒形のディフューザは、利点をもたらすだろう。しかし、ＥＶＬＴ治療には格段に高いレーザ出力が必要である。レーザ出力は典型的に、ＮＩＲ範囲の波長で１０から５０Ｗであり、すなわち約８００ｎｍから１４８０ｎｍである。これは、現在、ダイオードレーザ（例えば８１０ｎｍ、９４０ｎｍまたは１４８０ｎｍ）またはＮｄ：ＹＡＧレーザ（１０６４ｎｍ）によって調達される。一方、ＥＶＬＴ治療のために、約２μｍの比較的長い波長も定着している。この場合には、例えば、Ｔｍ：ＹＡＧレーザ（１．９μｍ）およびＨｏ：ＹＡＧレーザ（２．１μｍ）が使用される。組織の吸収特性に基づいて、これらの波長では典型的に、１０Ｗ未満の比較的低いレーザ出力が必要である。しかしここでは、特にレーザ光を供給するために、既に強制的に石英ガラスの光導波路が使用されている。
【００１１】
ＥＶＬＴに使用可能なディフューザの側方放射に対する均質性要件は、ＰＤＴ用途ほど高くなく、平均強度から最大±３０％から最大±５０％の偏差であり得る。
【００１２】
ＬＩＴＴは、局所的な腫瘍破壊に使用される低侵襲手法である。ここでイメージングコントロール（例えば超音波検査法／ＭＲＩ）のもとで、腫瘍が穿刺され、１つ（または複数）のレーザファイバーが腫瘍の巣に導入され、熱エネルギーによってこれが硬化する。ここでは特にＮｄ：ＹＡＧレーザ（１０６４ｎｍ）ならびにディフューザチップアプリケータが使用される。レーザ出力は約５から８Ｗである（とりわけ、「Ｌａｓｅｒｉｎｄｕｚｉｅｒｔｅ  Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉｅｌｌｅ  Ｔｈｅｒｍｏｔｈｅｒａｐｉｅ  （ＬＩＴＴ）  ｂｅｉ  ｍａｌｉｇｎｅｎ  Ｔｕｍｏｒｅｎ（ＢＡＥＫ  ｕｎｄ  ＫＢＶ  ０１／２００２）」を参照）。
【００１３】
別のディフューザアプローチは、以降の文献から既知であり、ここではこれらを４つのカテゴリーに分けることができる。すなわち、体積散乱ディフューザ、散乱粒子が加えられたファイバー、レーザ加工によって製造されたディフューザおよび側方放射ファイバーから形成されたディフューザである。
【００１４】
体積散乱ディフューザは、例えば、欧州特許出願公開第３１８４８８５号明細書に記載されている。この文献は、石英ガラスから作られた光ファイバーの端部にあるディフューザを開示している。ディフューザを生成するために、光ファイバーのファイバー遠位端に散乱コンパウンドを被着させ、それを硬化させてディフューザを形成する。散乱コンパウンドの被着は、（ａ）アモルファスＳｉＯ２粒子を含み、少なくとも９０重量パーセント、ＳｉＯ２から作られるＳｉＯ２粒状物を提供するステップ、（ｂ）外部に向かって開放されている中空空間を包囲する中空空間壁部を備える、ガラスから作られた中空体を提供するステップ、（ｃ）中空空間内にＳｉＯ２粒状物の床を形成し、ファイバー端の少なくとも一部がこの床に突出するように、中空空間内にファイバー端を導入するステップ、（ｄ）少なくとも部分的にガラス被覆部によって包囲されている、孔を有し、少なくとも９０重量パーセント、ＳｉＯ２から作られる焼結コンパウンドの形成を伴って、この床を熱によって圧縮するステップを含んでいる。この種のアプローチの欠点は、これらの体積散乱アプローチが、強度の、強い指数関数的な減少をもたらすということである。また多孔質材料は、それらの加工性の観点から医療技術的な用途においては好ましくない。
【００１５】
米国特許第６８１０１８４号明細書には、ナノ多孔質の二酸化ケイ素によってクラッドが設けられた光ファイバーが使用されるアプローチが記載されている。これによって、一体形成された拡散先端を有するファイバーおよび他のファイバーと融合可能な拡散先端が製造される。開示されたディフューザは円筒形に製造されてよく、ここで光は自身の長さに沿って拡散する。開示されたディフューザは球形に製造されてよく、外向きに球形のパターンで放射する光を伴う。または、開示されたディフューザは不規則な面または体積部分を照明するために使用者に応じて特注で製造されてよい。勾配特性およびステップインデックス特性も得られる。
【００１６】
文献ＥＰ２０６２０７７Ａ４、米国特許出願公開第２００９／０２０４１１１号明細書および独国特許出願公開第１０２０１５１１９８７５号明細書は、レーザによるその生成のために、ファイバー内もしくはファイバー上に構造が挿入されるもしくは被着されるディフューザを開示している。
【００１７】
文献ＥＰ２０６２０７７Ａ４もしくは国際公開第２００８／０２４３９７号は、とりわけ、少なくとも１本の光ファイバーの遠位端にある治療箇所に高い出力密度の光エネルギーを出力するディフューザを開示しており、ここでこのディフューザは、少なくとも１本の光ファイバーの遠位端の所定の長さの一部である。上記の文献はさらに、光ファイバーの遠位端の所定の長さの一部に位置付けられている散乱中心を開示しており、ここでこの散乱中心によって、入力された光エネルギーの一部が半径方向に治療箇所に流れ出る。ここでは、散乱中心が、ファイバーコアの所定の長さにおいて、またはファイバーコアとクラッディングとの間の界面に、またはその近傍に、所定の長さにおいて配置されている。散乱中心は、例えばナノクラックまたはナノボイド等のファイバーコアの欠陥であり、これはコア内にまたはコアとクラッディングとの間の界面に、またはその近傍に、局所的な屈折率相違を生じさせる。散乱中心は、コアまたはコアのクラッディングに含まれている散乱粒子であってよい。例えば、上述したナノクラックまたはナノボイドの分布および／または大きさに関した、手間がかかり、かつコントロール困難な導入に加えて、これらはまた、構成部分の破損しやすさにも悪影響を及ぼす可能性がある。さらに、すべてのアプローチにおいて、散乱中心の十分に均質な構成のもとで、側方放射の指数関数的な低下または不均質な分布が原因で、側方放射が、要求されている均質性を伴って実現されないことが、前もって計算に入れられるべきである。
【００１８】
米国特許出願公開第２００９／０２０４１１１号明細書は、レーザ搬送システムを開示しており、これは（ｉ）コアとコアの少なくとも一部を覆っているクラッド層とを備える光ファイバーを備えており、ここでクラッド層はコアよりも低い屈折率を有しており、（ｉｉ）非特徴部分と特徴部分とを備えており、ここで特徴部分は、特徴部分から光を強制的に半径方向に取り出し、所望の半径方向の光出力パターンを実現するという特徴を備えている。ここではこれらの特徴は、螺旋構造、半径方向のカット、軸線方向のカットおよびそれらの組み合わせから成るグループから選択されている。
【００１９】
独国特許出願公開第１０２０１５１１９８７５号明細書は、光導波コア、光導波路内の領域を含んでいる光導波路を開示しており、ここで光導波路の領域内にはマイクロモディフィケーション（微細修飾）が配置されており、ここでこのマイクロモディフィケーションの配列が整列されている。マイクロモディフィケーションを光導波路に導入する方法は、以降のステップを含んでいる。（ａ）光導波路をホルダー内に固定するステップ、ここで光導波路および／またはホルダーは可動に支承されている、（ｂ）高エネルギー放射線を焦点位置に焦点合わせするステップ、ここで焦点位置は光導波路の内部に位置付け可能であり、ここで放射線はパルス動作で放射線源によって生成され、高エネルギー放射線を焦点合わせする焦点合わせ装置は可動に支承されており、（ｃ）光導波路を通じて焦点位置を動かすステップ、ここで繰り返しレートに応じて光導波路内部の焦点位置の移動が選択される。
【００２０】
出願人の独国特許出願公開第１０２０１２２０８８１０号明細書は、側方放射ガラス要素を開示しており、このガラス要素は自身の外周面で互いに分離不可能に接続された、屈折率ｎ１のガラスから作られた複数の導光要素と、少なくとも１つの散乱要素とを含んでいる。これは、少なくとも１つの導光要素の外周面と分離不可能に接続されており、光がガラス要素内に導かれると、この光の一部をガラス要素から側方放射する。ここで個々の導光要素は、ｎ１とは異なる屈折率を有するクラッドガラスによって覆われておらず、導光要素間に相境界が存在している。この文献はまた、この種の側方放射ガラス要素の製造方法を開示しており、この方法は、（ｉ）屈折率ｎ１を有するガラスから作られた複数の導光ロッドを提供するステップ、（ｉｉ）導光ロッドの軸線と、少なくとも１つの散乱ロッドの軸線とが少なくとも実質的に互いに平行に延在し、プリフォームが得られるように、複数の導光ロッド内にまたはその近傍に、散乱中心を含んでいるガラスから作られた少なくとも１つの散乱ロッドを配置するステップ、（ｉｉｉ）プリフォームを加熱するステップ、（ｉｖ）導光ロッドの外周面が相互に分離不可能に、かつ少なくとも１つの散乱ロッドと分離不可能に接続するようにプリフォームを延伸して、側方放射ガラス要素を形成するステップを含んでいる。この文献に記載されたアプローチは、特に半径方向に配向された放射作用がそこで得られるべきである、特に装飾的な照明の目的に使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
したがって、本発明の課題は、ディフューザ、特に円筒形のディフューザならびに相応する照明システムの製造および使用もしくは繰り返しの可用性に対する、費用対効果の高いソリューションを提供することである。さらに、これらによって、一方では特にＰＤＴ用途に対して、側方放射の平均強度と全体的に可能な限りのランベルト放射特性とに関する、側方放射に対する上述した均質性要件が満たされるべきであり、他方では特にＥＶＬＴ用途の場合に、高い出力密度とのその互換性に関する要件が満たされるべきである。ここで独国特許出願公開第１０２０１２２０８８１０号明細書に記載されているアプローチは、この種のディフューザの提供に関してそれを最適化することが好適な基本的な技術を表している。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の課題は、独立請求項１および２７によって解決され、ここで好適な発展形態は、従属請求項ならびに明細書および図面のさらなる開示から明らかになる。
【００２３】
このために、少なくとも１つのレーザ光源と光導波路とを含んでいる、特に医療技術を用いた治療システムおよび／または診断システムのための照明システムが開示される。ここでこの光導波路は、近位端で少なくとも１つのレーザ光源に接続可能であり、かつ／または少なくとも１つのレーザ光源に割り当て可能であり、さらにこの照明システムは、光導波路の遠位端でディフューザ要素を含んでおり、このディフューザ要素は、光導波路の入力面に対して垂直に、ディフューザ要素内へ、またはディフューザ要素内で延在する長手方向軸線を備えており、ここでこのディフューザ要素は動作状態において、光を、自身の有効長にわたって、長手方向軸線に対して側方に放射する。ここでこのディフューザ要素は、少なくとも１つのディフューザ基体を有しており、このディフューザ基体は少なくとも１つの散乱要素を含んでおり、ここで有利には少なくとも１つの散乱要素は、ディフューザ基体の長手方向軸線に沿って、この長手方向軸線に対して実質的に平行に配向されており、またはディフューザ基体の長手方向軸線に対して角度を成して配置されており、ディフューザ基体の遠位端および／または光導波路とディフューザ基体との間の移行領域および／またはディフューザ基体に、ディフューザ基体を少なくとも部分的にまたは領域的に包囲する、ディフューザ基体の長手方向軸線に沿って放射強度を均質化するための手段が設けられており、ここでこの照明システムは動作状態において、平均側方放射強度から最大±５０％、有利には最大±３０％、最も有利には最大±５％偏差する、側方放射の強度分布を有している。
【００２４】
本開示において、側方放射は、ディフューザ基体の長手方向軸線から開始して半径方向に延在する方向成分を有する放射であると理解される。側方放射強度は、このような放射の強度であると理解される。
【００２５】
上述の課題は、特に好適には次のことによっても解決される。すなわち、少なくとも１つの散乱要素が、統一的な横断面を有するディフューザ基体の長手方向軸線全体に沿って、この長手方向軸線に対して実質的に平行に配置されており、または先細りしているディフューザ基体の場合には、この長手方向軸線に対して角度を成して配置されることによっても解決される。少なくとも１つの散乱要素は、好適には、管状に、特に長手方向軸線に対して同軸に配置されていてもよい。複数の散乱要素は、ディフューザ基体の長手方向軸線の周りに特定の所定の幾何学形状的配置で配置可能であり、有利にはこの長手方向軸線の周りに規則的なパターンで、特に有利には環状に配置可能である。したがって、角度を成して配置されている複数の散乱要素は、有利には、ディフューザ基体の外側の消失点で交わる。
【００２６】
ディフューザ基体の遠位端、光導波路とディフューザ基体との間の移行領域には、有利には、長手方向軸線に沿った側方放射を均質化するための手段および／または措置が設けられており、これらはディフューザ基体を少なくとも部分的にまたは領域的に、かつ／または実質的に完全に包囲している。例えば、これらの手段には、ディフューザの遠位端にあるスリーブ、被覆部、キャップおよび／または層が含まれており、これによって、遠位端からの前方に向けられた放射が阻止される、もしくはこれが反射されて戻され、これによって、ディフューザ基体において散乱プロセスが新たに提供され、他方でディフューザ基体の遠位端での散乱光作用および／または光の反射が回避される。同様のことが、光導波路とディフューザ基体との間の移行領域に当てはまる。ここでも散乱光作用および／または光の反射が発生する可能性がある。これは、この箇所での相応に作用する要素、例えばスリーブおよび／または層によって抑制することが可能である。光導波路は、単独のファイバー、例えば、コア直径を有するコアとクラッドとを含んでいる単一モード光ファイバーまたは多モード光ファイバーまたはファイバー束直径を有するファイバー束を含むことができる。
【００２７】
これによって、冒頭で述べたように、動作状態において均質に放射する、医学的な治療用の、再現可能であり、かつコストの最適化も行われているディフューザ要素が提供される。
【００２８】
有利な実施形態では、散乱要素はディフューザ基体において、ディフューザ基体の長手方向軸線の周りに半径方向に均質に分布して配置されており、ここで長手方向軸線の周りのコア領域は散乱要素を有していない、またはコア領域の外側での、単位面積あたりの散乱要素の数と比較して格段に少ない数の単位面積あたりの散乱要素を有しているため、散乱要素は主にこのようなコア領域の外側でマトリクス内に配置されている。したがって、通常は低いＮＡ（＜０．３、典型的には約０．２）で入力される入力光が、直ぐには散乱要素で散乱されないことが実現可能である。他方で、ほとんど散乱要素のないコア領域によって、十分な光を、散乱させずにディフューザ基体の遠位端まで案内することができる。このようにして、一方では、入力箇所（ディフューザ基体の近位端）近傍の強度を低減させることができ、他方では、ディフューザ基体の遠位端近傍の強度を増大させることができる。
【００２９】
別の有利な実施形態では、ディフューザ基体が、自身の横断面積に関してマトリクスを有しており、これは特に、散乱要素が埋め込まれているマトリクスのコア領域と周辺領域との間で異なる屈折率ｎ１およびｎ１’を有している。したがって、例えば、開口数ＮＡは、マトリクス屈折率がｎ１であるコア領域において、さらに屈折率がｎ１’であるマトリクスのコア領域の外側において影響を受け得る。さらに、これによって、ディフューザ基体における光の伝播、ひいてはディフューザの長さにわたった散乱中心の励起を、必要な放射特性に整合させることができる。さらに、製造プロセスにおいて、屈折率ｎ１のコア領域の任意の横断面幾何学形状、すなわち、例えば実質的に円形から多角形または星形の形状までが実現可能である。
【００３０】
側方放射の強度の均質化は、散乱要素が埋め込まれているディフューザ基体の直径が、光導波路のコア直径またはファイバー束直径以上である場合に支持され得る。
【００３１】
光導波路のコア直径もしくはファイバー束直径とマトリクスの直径との比が、≦１．０から０．７、特に有利には≦１．０から０．８であることが、特に有利であることが判明している。
【００３２】
コア直径もしくはファイバー束直径がマトリクスの直径より僅かだけ小さい場合には、入力箇所（光導波路とディフューザ基体との移行領域）において強度ピークが低減し得る。
【００３３】
これに対して、ディフューザ基体のマトリクスの直径に対して格段に小さいコア直径もしくはファイバー束直径、すなわち０．８未満の比は、入力箇所での強度の低下を生じさせることがあり、これも特定の要件に対しては有利であり得る。
【００３４】
さらに比が１と０．９との間の場合には、例えばスプライシングによる、特にロバストな機械的な結合もしくは接続が、光導波路とディフューザ基体との間で得られることが判明している。
【００３５】
理想的には、ディフューザ基体の遠位端にあるディフューザ要素は、指向性に反射する面、例えば、特にＡｌ、Ａｇ、Ａｕを含んでいる金属コーティングを備える金属ミラー面または例えば、ディフューザ基体を通過した光を反射してディフューザ基体に戻す白色のインク層を含んでいる、拡散性に反射する面の形態の反射面を有している。したがって、ディフューザ基体に沿って側方放射された光の強度の通常の指数関数的低下は少なくとも部分的に補償もしくは修正可能である。したがって、一定の散乱率のもとで提供することが可能な光の量を、少なくとも領域的に変えるもしくは整合させることが可能であり、これによって側方放射を均質化することができる。
【００３６】
ディフューザ基体に直接的に接触しており、ヒートシンクを形成する、短い、約０．５から２ｍｍの長さの、例えばアルミニウムまたは金から作られた、研磨された金属ワイヤー部分が、特にホットスポットを回避するのにも特に効果的な反射器であることが判明している。ホットスポットは、局所的に増大した光強度であり、これは、例えば境界面で吸収されると、不所望な局所的な温度上昇を生じさせる。
【００３７】
さらに、ディフューザ基体の遠位端にある、スパッタ蒸着または気相蒸着された誘電反射層が特に好適であることが判明している。これらは複数の層から構成されていてよく、かつ反射率に関して、使用される光の波長に合うように調整されていてよく、これはそれに合うように調整されている波長において極大値を有し得ることを意味している。このようにして、一方では、動作状態において入力された光もしくはその波長の理想的な後方反射を実現することができ、他方では、ホットスポットの回避を実現することができる。
【００３８】
択一的に、反射器が、背面のパッシベーション伴う、広い幅の、良好に反射する銀層から構成されていてもよい。これらは特にロバストであり、局所的な過剰強度およびホットスポットにもつながる可能性のある、妨害となる反射を抑制することができる。これによって特に、可視スペクトル範囲（ＶＩＳ）およびＩＲ／ＭＩＲ範囲の両方で、例えば１μｍと２．５μｍとの間の範囲で、極めて良好な反射特性を有している、極めて幅の広い反射器を実現することができる。背面のパッシベーションは、銀層の酸化を阻止する。
【００３９】
反射面が凹状または凸状に形成されている場合、反射された放射が少なくとも部分的に、長手方向軸線に対してほぼ平行な経過で、かつ／または長手方向軸線に対して比較的急峻な角度で反射して戻されることが実現可能である。これによって散乱要素でより頻繁に散乱が行われ、ディフューザ要素の遠位端への側方放射の取り出し効率が高くなり、これによって放射強度のより均質な経過がもたらされる。
【００４０】
反射面は、片側が閉じられた中空体として、もしくは被覆部またはキャップとして構成されていてもよく、これは中空空間または透明な本体へ反射する表面を伴う。ここでこれは例えば、円筒形のプラスチックキャップ、ガラスキャップまたは石英キャップであってよく、これらはディフューザ基体の遠位端に続いており、少なくともその表面で少なくとも領域的に、指向性にかつ／または拡散性に反射するように、例えばミラーコーティングされてまたは白色のインク層が設けられて、形成されていてよい。ミラーコーティングは、反射フィルムとして、または反射する、例えば気相蒸着されたコーティングとして構成されていてよい。
【００４１】
ディフューザ基体の遠位端に続く中空空間を包囲する金属キャップも好適である。このように形成された中空空間は、液体、固体また凝固材料が充填されて、存在していてもよく、これによって、例えば屈折率を調整することができる、かつ／または遠位端でのキャップの接着が実現可能である。同様に、キャップが直接的に、中空空間を伴わずに、遠位端を閉じてもよい。特に好適には、これらのキャップはここで、少なくとも部分的にまたは領域的に、例えば０．５から２ｍｍの長さにわたって半径方向にディフューザ基体を包囲する。このような要素によって、一方では散乱反射を回避することができ、他方では中空空間がある場合には、ディフューザ基体内に反射して戻る放射線の開口数を、中空空間の長さ、もしくは透明の本体の長さにわたって調整することができる。したがって、反射面は凹状または凸状に形成されて、かつ／または直接的にまたは間隔を空けて、反射面とディフューザ基体の遠位端との間の中空空間を形成して、ディフューザ基体に隣接している本体および／または被覆部として、片側が閉じられた中空体として形成されて、存在している。
【００４２】
金属キャップはさらに、これらが例えばＸ線マーカーとして利用可能であるという利点を提供する。したがって、介入中もしくは治療中に、患者の組織内のディフューザ要素の正確な位置が、Ｘ線ベースのイメージングによって視覚化可能である。イメージング方法に応じて、相応に構成されたキャップは、少なくとも同様に作用し得る。
【００４３】
有利な実施形態では、ディフューザ要素は、ディフューザ基体の近位端と光導波路の遠位端との間に接続領域を有しており、これは接着、スプライシングまたはプレッシングを用いて形状接続かつ／または材料接続で製造されており、少なくとも、ディフューザ基体の直径と光導波路のコア直径またはファイバー束直径とを接続する。
【００４４】
場合によって異なる熱膨張係数を整合させるために、ディフューザ基体の近位端と光導波路の遠位端との間で付加的に、接続領域において中間媒体が設けられているのは有利であり得る。これは、例えば、遷移ガラスまたはソルダーガラスであり得る。他方で、これは、透明で、継続的に弾性である接着剤であってよい。さらに、例えば屈折率の幾何学形状的な調整または整合によってビーム誘導および／または導光を修正するために、光学要素を接続領域内に配置することができ、または接続領域を光学要素として構成することができる。
【００４５】
特に、ディフューザ要素と光導波路との間の接続箇所の機械的安定性を高めるために、接続領域が被覆材料、例えばスリーブまたはチューブによって覆われているのは有利であり得る。スリーブまたはチューブはここで少なくとも部分的に透明、半透明かつ／または不透明であり、かつ／またはプラスチック、ガラス、セラミックスまたは洋白、チタンまたはステンレス鋼または合金等の金属から反射性に形成されていてよい。あるケースでは、これは、特に機械的安定性を高める薄肉の被覆ガラスであってよい。金属スリーブはこれが、例えばＸ線マーカーとしても利用可能であるという利点も提供する。したがって、介入中もしくは治療中に、患者の組織内のディフューザ要素の正確な位置が視覚化可能である。変形形態ではスリーブが、剛性の管部分から、例えばテフロン（Ｒ）、ガラスまたは石英から、かつ／または例えばシリコーンチューブからなる柔軟なチューブから形成されている。さらに管部分および／またはチューブが散乱中心を含んでいる場合、上述した放射特性の均質化をさらに改善することができる。
【００４６】
ディフューザ要素の特に有利な構成の変形形態では、ディフューザ基体の遠位に、上述した反射面およびその変形形態が設けられ、接続領域に、少なくとも部分的にまたは領域的にこれを包囲している透明かつ／または半透明な、染色された、または無色の被覆部を伴う上述したスリーブおよびその変形形態が設けられることが提案される。一方ではこれによって、機械的な保護が得られる。他方では、材料が適切に選択されることによって、特にこれらが散乱中心を含む場合には、側方放射の強度の均質性に関して放射特性をさらに最適化することもできる。これによって、例えば、ランベルト光放射を支持することができる。
【００４７】
有利な構成の変形形態では、被覆部は、少なくとも領域的に、１つまたは複数の薄肉の熱収縮チューブを備えて構成されている。これは一方では、付加的な拡散性の散乱作用を実現し、これによってランベルト放射を支持する。他方では、これによって機械的な保護を実現し、例えば、ディフューザが損傷されるであろう場合に、生じ得る削り取りを阻止することができる。例えば、白色に染色されたＰＥＴから作られた、壁の厚さが約５から１５μｍの薄肉の熱収縮チューブが被覆部として適していることが判明している。反射を抑制するためにさらに、薄肉の黒色のまたは有色に染色された熱収縮チューブを部分的に設けることができる。染色を、適用波長が特に良好に吸収されるように選択することができる。このような熱収縮チューブはさらに、生体に適合するように構成されている。
【００４８】
例えば汚れ、粒子、ざらつき等の、被覆部またはディフューザ基体の１つまたは複数の表面での、動作状態において不所望な不均質な放射を引き起こす可能性がある、場合によって生じる不規則性を補償、最小化もしくは阻止するために、好適には、ディフューザ基体と被覆部との間に浸液を加える、もしくは導入することができる。
【００４９】
ディフューザ基体は、実質的に、透明なプラスチック、ガラス、石英ガラスまたはガラスセラミックスから作られたマトリクスから構成されており、ここで、その中に埋め込まれた散乱要素は、例えばプラスチックマトリクスの場合には、多孔質の、または着色された、または例えば白色に染色されたプラスチックから作られていてよく、ガラスマトリクスの場合には、孔、粒子、多孔質の、または着色された、または例えば白色に染色された、または不均質性を含んでいるガラス要素またはガラスセラミックス要素およびその中に含まれている結晶子から作られていてよく、石英マトリクスの場合には、孔、多孔質の石英ガラスまたはセラミックのもしくは多結晶の粒子から作られていてよく、透明なガラスセラミックスマトリクスの場合には、孔、粒子、多孔質の、または着色された、または例えば白色に染色された、または不均質性を含んでいるガラス要素またはガラスセラミックス要素およびその中に含まれている結晶子から作られていてよい。ここで好適には、例として挙げた散乱要素の組み合わせも、各マトリクス内に存在していてよい。ガラスマトリクスソリューションまたはガラスセラミックスマトリクスソリューションの場合に散乱要素を形成し得るガラスまたはガラスセラミックスの不均質性には、例えば、相分離、偏析および／または粒子混入、核および／または結晶子が含まれる。ここで散乱領域における散乱要素の濃度は、１０ｐｐｍから１０００ｐｐｍ、有利には２０ｐｐｍから１００ｐｐｍであるべきである。ここでｐｐｍでの濃度表示は、各材料の構成要素の質量分率、特に、散乱粒子が埋め込まれているプラスチック、ガラスマトリクスまたは石英マトリクスに対する散乱粒子の割合に関連する。ここでは例えば、孔、粒子、多孔質の、または着色された、または例えば白色に染色された、または不均質性を含んでいるガラス要素またはガラスセラミックス要素およびその中に含まれている結晶子を意味する、形成される各散乱要素は、有利には１０ｎｍから１０００ｎｍ、特に有利には１００ｎｍから８００ｎｍの直径を有している。
【００５０】
例えば、ＰＭＭＡ、ＰＥＴまたはＰＣから作られたプラスチックロッドから作られたディフューザ基体用のプラスチックベースのソリューションアプローチは、既に、その製造または変形の際に低いプロセス温度のもとで実現される。しかし、このように構築されたディフューザ基体の熱耐性はこれに相応してかなり低く、したがって、むしろレーザ出力が低い用途に適している。さらにこれは、可視スペクトル範囲（ＶＩＳ）における用途に対してのみ適している。なぜならプラスチックは通常、ＮＩＲ範囲もしくはＩＲ範囲において高い吸収を有しているからである。ガラスベースのアプローチはここでは格段にロバストであり、とりわけ熱的に安定しているため、比較的大きいレーザ出力を与えることもできる。ディフューザ基体を構築するための要素として、例えば、タイプＮ−ＢＫ７のガラスのロッド、出願人の光学的なホウ素−クラウンガラス、ホウケイ酸ガラスまたはＰｂフリーガラスもしくは重金属フリーガラスが可能であり、これは、とりわけ、例えば、内視鏡または歯の詰め物を硬化するための歯科用ロッドのための光学的に高品質のガラスファイバーのコアガラスとして使用される。後者によって、今後のＲｏＨＳ要件を満たすことができる。この種のガラスは、出願人の独国特許出願公開第１０２０１２１００２３３号明細書ならびにＤＥ１０２０１３２０８８３８Ｂ４に記載されている。
【００５１】
鉛フリーの錫ケイ酸塩ガラスもしくはアルカリ亜鉛ケイ酸塩ガラスの領域からの、導光ロッドもしくはディフューザ基体のマトリクスに対するこの種のガラスの例は、以下の成分を含んでいる（酸化物ベースの重量パーセントで表示）。
【表１】
2020534956.tif 000003
【００５２】
プリフォームの後のクラッドおよび／またはクラッディングとして導光ロッドの周りに配置され得る被覆管は、有利には、それぞれ以下の成分を含んでいる以下のグループ１から４のうちの１つから構築されている（酸化物ベースの重量パーセントで表示）。
【表２】
2020534956.tif 000004
【００５３】
基本的に、Ｘ線不透過ガラスまたは相応する透明なガラスセラミックスも、ディフューザ基体もしくは埋め込まれた散乱要素および／または被覆管に使用可能である。これは、ディフューザ基体全体が、Ｘ線画像において少なくとも部分的にまたは領域的に識別可能であり、したがって、患者の身体におけるディフューザの位置が特定可能であるという利点を有している。
【００５４】
０．８μｍから約２．２μｍの適用波長に関して、例えば冒頭で述べたＥＶＬＴ用途の場合には、例えば出願人の、名称Ｎ−ＰＫ５２ａで知られているリン酸塩−クラウンガラスまたは名称ＩＲＧ７で知られている鉛ケイ酸塩ガラスのような特別なＩＲ透過性ガラスも使用可能であろう。
【００５５】
石英ガラスが特に少ないＯＨ基を有している場合には、石英ガラスベースのアプローチの場合、特に、ＵＶおよび／または約２．５μｍの波長までのＩＲ範囲における用途が対応可能である。ここでの別の利点は、石英の極めて高い熱耐性と極めて低い固有吸収であり、これによって、特に最大５０Ｗまでの比較的大きいレーザ出力がこの用途において許容される。多孔質の石英ガラスから作られた散乱要素の他に、セラミック顔料から作られた散乱要素、またはセラミック顔料を伴う散乱要素も使用可能である。これは、例えば二酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化アルミニウムである。石英ガラスベースのディフューザ基体は、石英ファイバーから形成された光導波路に特に良好にスプライシングされる。ここで石英ファイバーは、コアと、クラッディングとも称されるクラッドとから構成されており、コアとクラッドとは僅かに、屈折率において相違している。クラッディングは、フッ素樹脂、ＰＭＭＡまたはポリイミド等の有機材料から作られていてもよい。しかし、ディフューザ基体の製造プロセスには、ガラスベースのアプローチに必要とされるものよりも格段に高い延伸温度が必要になる。
【００５６】
ディフューザ基体および／または散乱要素に対するガラスセラミックスベースのアプローチは、例えば暖炉のガラス窓または調理面に使用されるような、透明なアルミノケイ酸塩−高温石英固溶体ガラスセラミックスから作られていてよい。これは熱衝撃に対して極めて高い耐性を有しており、約２．５μｍまでの高い分光透過率を備えている。散乱要素として、例えばキータイトガラスセラミックスが適しており、これは、適切な熱処理プロセスによって高温石英固溶体ガラスセラミックスから製造可能である。さらに、コーディエライトガラスセラミックスまたはケイ酸アルミニウムマグネシウムガラスセラミックスが、ディフューザ基体および／または散乱要素として適している。
【００５７】
ディフューザ基体がホウケイ酸ガラスロッド、錫ケイ酸塩ガラスロッドまたはアルカリ亜鉛ケイ酸塩ガラスロッドから作られた導光ロッドから作られており、散乱要素が、ホウケイ酸ガラス、錫ケイ酸塩ガラスまたはアルカリ亜鉛ケイ酸塩ガラスから作られた被覆管によって囲まれており、プリフォームを形成する小型の白色ガラスロッドから形成されている場合、その製造プロセスに関して特に有利なディフューザ基体が得られる。
【００５８】
本発明の発展形態では、ディフューザ基体と被覆管との両方が同じ種類のガラスから作られていてよい。ここで被覆管の屈折率は有利には、マトリクスのガラスの屈折率より大きくなく、特に有利には、２つの屈折率は同じ大きさである。これは、ディフューザにおいて散乱された光の取り出しを促進する。
【００５９】
これによって、ディフューザを製造するための、それほど費用のかからないプロセスが可能になり、これによって、ディフューザがほぼ任意の長さで、均質な放射強度を伴って実現される。さらにこれを、別の幾何学形状パラメータ、例えばその直径に関して、投与に合わせることができ、半製品として使用することができる。その後にこれは、例えば用途にあわせて長さが切断され、場合によっては後処理され得る。
【００６０】
ディフューザ要素もしくはディフューザ基体の長さにわたって、動作状態において側方放射された放射線の強度プロファイルもしくは均質性の所定の許容範囲を守るために、ディフューザ基体が、延伸プロセスにおいてディフューザ基体の直径に延伸されたプリフォームの部分から形成されていることが必要な場合がある。この場合にはディフューザ基体は複数の部分からも合成され、これらの部分は、散乱要素の数と配置とが異なる、異なるプリフォームから製造されている。ここでこれらのディフューザ部分は、スプライシングまたは屈折率が整合された接着剤による接着によって、１つのディフューザ基体に合成されていてよい。ここである実施形態では、好適には、光が入力される第１のディフューザ部分の散乱作用は最も低くされている。この場合に有利には、ディフューザ基体における光伝播方向において、散乱作用は、後続の個々のディフューザ部分において増大する。このようにして、段階において、動作状態における側方放射の強度を許容範囲内で一定に保つことができる。
【００６１】
強度の通常の指数関数的減少の少なくとも部分的な補償を、ディフューザ基体の部分が、延伸プロセス後に熱処理、特に勾配熱処理に供される場合にも得ることができる。このような勾配熱処理によって、ディフューザ基体内のその長さの延在に沿って、散乱要素は、自身の散乱作用に関して後から影響され得る。例えば散乱要素として使用される小型の白色ガラスロッドの場合に、例えば偏析プロセスを、そのような勾配熱処理によって変えることができる。ガラスセラミックスベースの散乱要素の場合、結晶形成および結晶成長または結晶子の大きさおよびディフューザ基体の長手方向軸線に沿ったそれらの分布が影響され得る。
【００６２】
特に光導波路とディフューザ基体との移行領域もしくはディフューザ基体の遠位端での不所望な散乱、散乱光作用および／または光反射を低減するために、別の有利な構成の変形形態では、ディフューザ基体の入力面のすぐ近くにある近位端での散乱要素および／または反射面のすぐ近くにある遠位端での散乱要素は、ディフューザ基体に沿った散乱作用と比べて低減された散乱作用を有している。これは例えば、例えばディフューザ基体の近位端と光導波路とのスプライシングプロセス中にさらに温度を加えることによって得ることができる。これによって例えば、局所的に、散乱要素として使用される小型の白色ガラスロッドの場合に存在する偏析（例えば相分離、失透）を、少なくとも部分的に変えることができ、例えば低減させる、または再び逆行させることもできる。後者は、この領域における散乱作用を低減させる。同様に、ディフューザ基体の遠位端が加熱され、これによって例えば、凸状に形成されてよい、かつ／または少なくとも丸められてよい。ここで同様に、散乱作用を有する失透を少なくとも部分的に変えることができ、例えば再び逆行させることもできる。ここでも、このような追加の熱処理プロセスを使用して、このような領域のホットスポットとして目立つ、不所望な散乱を減らすことができる。
【００６３】
動作状態において側方で取り出された光の強度の低下の、さらなる、少なくとも部分的な補償は、ディフューザ基体が延伸プロセス中に、例えば延伸速度、延伸温度および／または延伸力の変化によって少なくとも部分的にまたは領域的に円錐形に延伸され、切断プロセス後に、少なくとも部分的にまたは領域的に先細りするディフューザ基体が得られる場合にも実現される。例えば、円錐形の先細りしているディフューザ基体が得られ、これは、先細りに基づいて、光線の角度拡張をもたらし、その結果、光はより長い距離を進み、したがって、ディフューザ基体の長手方向において散乱が大きくなる。プリフォームの製造時に、そうでなければ長手方向軸線に対して平行に配置されている散乱要素は、先細り領域において、ディフューザ基体の長手方向軸線に対して、もはや平行ではなく、長手方向軸線対して角度を成しており、理想的には共通の消失点で交差する。
【００６４】
さらに、ディフューザ基体および／またはディフューザ要素の側方放射の強度プロファイルを修正もしくは整合させることが可能な、さらなる後続のプロセスを好適に実行することが可能である。これらは特に、一方では材料の体積部分および／または表面において、その特性、例えばその屈折率および／または組成を、例えばコロイド排出および／または核形成および／または結晶化として、少なくとも局所的に修正することができ、かつ／または他方でほぼ任意の幾何学形状および配置での、材料除去または材料被着による修正を実現するプロセスを含んでいる。これらには例えば、レーザ加工のプロセスが含まれ、これらは例えば、短パルスレーザまたはＣＯ２レーザを用いて、屈折率変化の導入または体積部分における構造、例えば中空空間の生成および／または表面における構造の生成をもたらすことができる。さらに、構造の被着もしくは製造、例えば、相応する顔料を伴う印刷可能な有機インクまたはセラミックインクを用いた、またはガラスフラックスベースのインクを用いた、ディフューザ基体および／またはディフューザ要素の表面上でのグリッドパターン構造の被着もしくは製造のための印刷プロセスが適用可能であり、これは場合によっては相応する熱的な後処理を伴う。同様に、例えば特に、例えば感光性のガラスおよびガラスセラミックスまたは光構造化が可能なガラスおよびガラスセラミックスの体積部分の構造化または表面の構造化のために使用されるようなフォトリソグラフィプロセスおよびプロセスステップが実行可能である。同様に、ディフューザ基体および／またはその表面のディフューザ要素の、場合によっては選択的な湿式または乾式の化学エッチングが可能であり、ここでもフォトリソグラフィプロセスステップが使用され得る。機械的かつ／または研磨作用を有するプロセスも構造化に使用可能である。これは特に、ディフューザ基体および／またはディフューザ要素の表面を粗面化すること、例えば研削、ラッピングまたはサンドブラストである。
【００６５】
提案された例示的な手法またはプロセスを組み合わせて使用することもできる。したがって、このようにして得られるディフューザ要素および／またはディフューザ基体は、それらの体積部分内に、かつ／またはそれらの表面に、少なくとも部分的にまたは領域的に構造を有している。
【００６６】
別の好適な構成の変形形態では、ディフューザ基体が少なくとも部分的に、かつ／または領域的に、散乱粒子および／またはディフューザ基体でのコーティングを有しており、少なくとも部分的に、かつ／または領域的に、染色されたガラスまたは染色されたプラスチックから作られた付加的なさらなる被覆部を有している。付加的に、ランベルト放射特性を支持し、ここで特に、光入力方向において前方へ向けられた放射を低減する、この種のコーティングの例は、窒化ホウ素（ＢＮ）でのコーティングである。この種の他のコーティングは、例えば、酸化チタン、炭酸カルシウムまたは酸化ジルコニウムから作られていてよい。付加的な被覆部は、例えば、そのガラスマトリクス内に散乱要素を含んでいる白色ガラス管として構成されていてよい。
【００６７】
移行領域、接続箇所の領域もしくはディフューザ基体と光導波路との間の中間媒体の領域では、付加的な被覆部として、例えば有色ガラス管を設けることができ、ここでは特に、光の使用される波長が抑制または完全に阻止されるように、染色およびその強度を選択することができる。
【００６８】
これによって、不所望な反射、ひいては不所望な側方放射を抑制することができる。プラスチックから作られた相応の被覆部は、例えば、染色されたシリコーンチューブまたはＰＴＦＥチューブである。別の変形形態として、特にディフューザの遠位端での前方へ向けられた放射を抑制するために、ディフューザ基体またはその被覆管に、光の波長を吸収する染色されたガラスロッドをスプライシングすることが可能である。好適には、シリコーンまたは対応するプラスチックから作られた相応する浸漬被覆も使用可能である。
【００６９】
適用目的に整合された照明プロファイル、特に動作状態における側方放射の強度の均質性を備える、本発明のディフューザ基体の製造は、重大な課題である。したがって、本発明のディフューザ基体の製造方法は同様に、本発明の好適な別の態様である。
【００７０】
少なくとも１つの散乱要素を含む、先行する請求項のいずれか１項記載の、特に照明システム用のディフューザ基体の製造方法が提示され、ここで有利には、少なくとも１つの散乱要素が、ディフューザ基体の長手方向軸線に沿って、長手方向軸線に対して実質的に平行に配向されている、またはディフューザ基体の長手方向軸線に対して角度を成して配置されている。ここでこの方法は、
・屈折率ｎ１および／またはｎ１’を有する、ガラスから作られた複数の導光ロッドを提供するステップを有し、
・屈折率ｎ１および／またはｎ１’を有する複数の導光ロッドと、ガラスまたは散乱中心を含んでいるガラスセラミックスから作られた少なくとも１つの散乱ロッドとを配置するステップを有し、これによって導光ロッドの長手方向軸線と少なくとも１つの散乱ロッドの長手方向軸線とが実質的に相互に平行に延在し、プリフォームが得られ、
・プリフォームを加熱するステップを有し、
・プリフォームを延伸して、ディフューザ基体を形成するステップを有し、これによって導光ロッドの複数の外周面が相互に分離不可能に、材料接続で接続し、かつ少なくとも１つの散乱ロッドと接続し、特に相互に溶融して、ディフューザ基体のマトリクスを、少なくとも１つの延伸された散乱ロッドから形成された、少なくとも１つの埋め込まれた、かつ／または接している散乱要素を伴って形成する。
【００７１】
したがって、屈折率ｎ１もしくはｎ１’を有する、ガラスから作られた複数の導光ロッドが提供される。得られるべき照明プロファイルに応じて、上述した散乱中心を含んでいる、ガラスまたはガラスセラミックスから作られた少なくとも１つの、または複数の散乱ロッドが必要数提供され、導光ロッドの隣にもしくは導光ロッド間に配置されて、導光ロッドと散乱ロッドとの配列が生じ、この配列において、導光ロッドの長手方向軸線と散乱ロッドの長手方向軸線とが好適には、相互に実質的に平行に配置される。この配列における散乱ロッドの分布は、所望の照明プロファイルに応じたパターンに従って行われてよい。この配列は適切な手段によって固定されて、プリフォームを形成する。
【００７２】
次のステップでは、プリフォームが加熱されて、延伸され、側方放射ガラス要素が形成される。これによって、導光ロッドと少なくとも１つの散乱ロッドとは、自身の外周面で分離不可能に相互に接続する。延伸時の温度制御によって、導光要素間に相境界が残るようにもされる。これは特に、延伸温度を導光ロッドのガラスの融解温度より低く保ち、それらを特に焼結温度でともに焼結することによって得られる。本発明では、導光ロッドの完全な溶融が回避される。同様に、導光ロッドと、必要な場合には散乱要素の有利な形状接続が温度制御によって実現される。このようにして得られたガラス要素は直接的に、ディフューザ基体を形成することができる。しかし、特に、ディフューザ基体および／またはその一部は、製造されたガラス要素を調整する、例えば、長さを切断することによっても得られる。ディフューザ基体のマトリクスはここで、延伸された、形状接続された導光ロッドから形成され、ここには、延伸された散乱ロッドから形成された、散乱中心を伴う少なくとも１つの散乱要素が同様に形状接続で、実質的にプリフォーム内のその配置に相応に埋め込まれている。
【００７３】
好適な実施形態では、導光ロッドは、上述したように、完全には相互に溶融されておらず、散乱ロッドも、導光ロッドの少なくとも１つと完全には溶融されていない。ここで、相境界が散乱ロッドと導光ロッドとの間に存在することもあり、したがって、形成されたマトリクスおよびディフューザ基体の散乱要素内に残る。このような実施形態は、導光ロッドのガラスの軟化温度が、散乱ロッドの軟化温度以下であることによって得られる。
【００７４】
同様に好適な実施形態では、導光ロッドは完全には相互に溶融されておらず、それらの間に相境界が存在しているが、少なくとも１つの散乱要素が少なくとも１つの導光ロッド上に融解されている。これは、散乱ロッドのガラスの軟化温度を、導光ロッドのガラスの軟化温度より低く選択することによって実現される。散乱ロッドのガラスの５０Ｋまでの、比較的低い軟化温度、特に３０Ｋまでの比較的低い軟化温度が好適であることが判明している。
【００７５】
延伸時に導光ロッドからマトリクスになり、散乱ロッドからガラス要素の散乱要素になる。したがって、導光ロッドは、屈折率ｎ１を有するガラスから作られ、個別には、屈折率ｎ２を有するクラッドガラスによって覆われていない。
【００７６】
導光ロッドおよび散乱ロッドから作られたプリフォームの配列を固定するための手段は、例えば、後で取り外すことができるクランプであってよい。しかし、有利には、屈折率ｎ２を有するガラスから作られた被覆管が使用される。導光ロッドと散乱ロッドとの配列は、このような実施形態では、被覆管の内部にまとめられる。被覆管は、特に有利には、片側が閉じられている。被覆管は、少なくとも自身の外周に沿って、上述したプリフォームを取り囲んでいる。加熱および延伸時に、被覆管は軟化し、導光ロッドと散乱ロッドとから成る配列上に位置し、これによってガラス要素の周りにクラッドが形成される。加熱および延伸によって得られた製品は、ディフューザ基体を得るために、切り分けられてもよい、かつ／またはさらに加工されてもよい。
【００７７】
プリフォームの延伸プロセスにおけるパラメータ、すなわち速度、温度および／または力を変えることによって、場合によっては調整後に、少なくとも部分的にまたは領域的に、円錐形の、先細るディフューザ基体を得ることができる。ここで少なくとも先細り領域では、散乱要素はディフューザ基体の長手方向軸線に対してもはや平行に延在しておらず、この長手方向軸線に対して角度を成して延在している。
【００７８】
好適には、特に側方放射の強度プロファイルを整合させるために、少なくとも１つの散乱要素を含んでいるディフューザ基体を少なくとも部分的にまたは領域的に構造化する方法も提示され、ここで有利には、少なくとも１つの散乱要素は、ディフューザ基体の長手方向軸線に沿って、この長手方向軸線に対して実質的に平行に配向されている、またはディフューザ基体および／またはディフューザ要素の長手方向軸線に対して角度を成して配置されており、ここで反射面と接続領域とを備えるディフューザ基体は、少なくとも部分的にまたは領域的に、透明または半透明の被覆部によって包囲されており、ディフューザ要素を形成し、有利には、この被覆部は、剛性の管部分および／または柔軟なチューブから形成されており、有利にはこの管部分および／またはチューブは散乱中心を含んでおり、この散乱中心は、体積部分においてかつ／またはその表面において、特性および／または組成を少なくとも局所的に修正する、かつ／または材料除去または被着で構造を、ほぼ任意の幾何学形状および配置で、その内部および／または上部に形成し、この方法は、
・特に短パルスレーザまたはＣＯ２レーザを用いたレーザ加工プロセスを含んでおり、これは有利には、屈折率変化および／または組成変化または体積部分および／または表面における構造の生成を導入し、
・相応する顔料を使用した印刷可能な有機インクまたはセラミックインクを用いて、またはガラスフラックスベースのインクを用いて、特にグリッドパターン構造を被着もしくは製造する印刷プロセス
・湿式化学エッチングまたは乾式化学エッチングのプロセス
・フォトリソグラフィプロセス
・研磨による機械的な加工プロセスまたは
これらのプロセスの組み合わせを含んでいる。
【００７９】
そのさまざまな構成の変形形態において上述したように、照明システムは有利には、例えば腫瘍治療のための光線力学療法（ＰＤＴ）、例えば静脈瘤の治療のための血管内レーザ療法（ＥＶＬＴ）、レーザ間質熱療法（ＬＩＴＴ）または冒頭で説明したように、歯科医学、眼科ならびに皮膚科の分野における用途に使用される。歯科医学の分野では特に、創傷治療または歯周治療のための適用が挙げられる。さらに、脳の個々の領域が光によって刺激され、これによって病気の症状を治療することができる、脳研究における適用がある。
【００８０】
照明システムはさらに、そのさまざまな構成の変形形態において上述したように、腫瘍治療のための光線力学療法（ＰＤＴ）に対して使用され、ここでディフューザ要素を備える少なくとも１つの光導波路は他のディフューザ要素から放射された光を受光し、光導波路を介して、分光分析のために検出器に転送する。さまざまな発光ディフューザ−光導波路に加えて、患者には、受光ディフューザ−光導波路も付与される。ここで、入力された光と受光された光との間のスペクトルの違いに基づいて、ＰＤＴ治療の反応が推測可能である（Ｆｉｎｌａｙ等著「Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ  Ｉｎｔ．Ｓｏｃ．Ｏｐｔ．Ｅｎｇ．（２０１４年６月１４日、５３１５、１３２−１４２頁）」を参照）。
【００８１】
さらに、産業分野における適用も好適であり、例えば、均質な照明が特に重要である機械上または機械内等の届きにくい場所の点検のための適用または分光学的な適用または光によって生化学的なＩｎ  Ｖｉｔｒｏ反応が刺激される生化学における適用も有利である。
【００８２】
本発明を以降で、図示された実施例に基づいてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】ＰＤＴ用途における、光導波路およびディフューザ要素を有する照明システムを概略的に示す。
【図２】ディフューザ要素の概略的な横断面図を示す。
【図３】図３ａから図３ｄは、ディフューザ基体における散乱要素の配置に対する種々の実施例を示す。
【図４】図４ａおよび図４ｂは、ディフューザ基体のマトリクス内の散乱要素に対する種々の実施例を示す。
【図５】図５ａから図５ｃは、ディフューザ基体の反射面の種々の実施例を概略的に示す。
【図６】図６ａから図６ｃは、強度プロファイルを均質化するための種々のアプローチを概略的に示す。
【図７】種々の概略的な強度プロファイルを経過図で示す。
【図８】測定された強度プロファイルを別の経過図で示す。
【図９】図３ａに示されたディフューザ基体の磨き加工された面の横断面の写真を示す。
【図１０】図３ｄに示されたディフューザ基体の、割れ目をつけて折っただけの面の横断面の写真を示している。
【図１１】そのマトリクス４３．４が異なる屈折率ｎ１とｎ１’とを有しているディフューザ基体４３の横断面を示している。
【図１２】図２に示されたディフューザ要素の概略的な横断面図の一部を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８４】
詳細な実施形態の以下の説明では、添付の図面における同じ参照記号はそれぞれ、同じ構成部分または同じ作用を有する構成部分を示している。
【００８５】
以下の定義は、理解を深めるためのものである。
【００８６】
本開示では、概念「照明システム」は、照明装置、特に医療技術の目的の適用に適しており、特に、それらが生体組織と接触すべき場合には、少なくとも領域的に消毒可能および／または滅菌可能な照明装置を含んでいる。
【００８７】
記述「医療技術を用いた治療システムおよび／または診断システムのための」は、本明細書において開示された照明システム自体の、医学的な治療システムおよび／または診断システムとしての使用または適用も含んでいる。
【００８８】
図１は、本発明の有利な実施形態による照明システム１の構造を概略的に示している。ここでは例示的に、医療技術を用いたＰＤＴ用途を示している。
【００８９】
図示の例では、照明システム１は、動作状態において特定のスペクトル範囲の光を送出するレーザ光源１０を含んでいる。冒頭で説明したように、ＰＤＴ用途の場合には、事前に投与された生化学的に修正された色素（光増感剤）に合うように調整された波長を送出するレーザが使用される。これは通常、可視範囲、例えば５３２ｎｍの緑色のスペクトル範囲または例えば６９０ｎｍの赤色のスペクトル範囲である。
【００９０】
光導波路３０は、自身の近位端でコネクタ２０を用いてレーザ光源１０に接続されている。ここでは、光が入力される光導波路３０の端部が近位端と称される。遠位端において、光導波路３０は、ここには示されていないカニューレを介して、健康な組織５０内に形成された腫瘍組織６０内に導入されるディフューザ要素４０を有している。ここでは、通常、光導波路３０の近位端に対して離れて配置されており、そこから特に光が出る、光導波路３０の他方の端部が遠位端と称される。
【００９１】
ここでレーザ放射線は、ディフューザ要素４０の光入力４１を介してディフューザ要素４０に達し、ディフューザの長さにわたって側方放射される（光出力４２）。ここで重要なのは、ディフューザ要素４０の長さにわたって、放射ができるだけ均質であることである。特に、強度ピークは回避されるべきである。冒頭に記載したように、光誘発生化学反応によって、治療後に、理想的には、腫瘍組織６０が死滅する。通常は、光導波路３０として石英ファイバーが使用され、この場合にはコネクタ２０は通常、ファイバーがコネクタ２０内で接着されている、同軸コネクタ、いわゆるＳＭＡコネクタとして形成されている。熱負荷容量に関して、洋白スリーブを有するコネクタ２０も好適であってよく、ここでは光導波路３０が洋白スリーブ内に、形状接続で、塑性変形によって導入され、圧着されている。さらに、レーザ出力がより大きい場合には、光導波路３０のファイバー端が円錐形のプリズムによって保護されているコネクタ２０も使用でき、これはアライメントエラーの場合に好適であり得る。
【００９２】
図２は、本発明の有利な実施形態によるディフューザ要素４０の構造を概略的に示している。
【００９３】
ディフューザ要素４０は、接続領域４４を介して光導波路３０に固定されているディフューザ基体４３から成る。上述した適用では、光導波路３０は多くの場合、屈折率ｎ１および通常２００から６００μｍのコア直径３１．１を有するコア３１と、屈折率ｎ２を有するクラッド３２と、を伴い、石英ガラスから作られている。ここで、ｎ１＞ｎ２である。これによって通常得られる開口数ＮＡは約０．２２になる。光入力４１は、ディフューザ基体４３の入力面４６を介して行われる。
【００９４】
有利な実施形態では、直径４３．１を有するディフューザ基体４３は、被覆管４３．３と、散乱要素４３．６が埋め込まれたマトリクス要素４３．５から作られたマトリクス４３．４と、を備えるか、被覆管４３．３と、散乱要素４３．６（ここには示されていない。図３ａから図３ｄならびに図４ａおよび図４ｂを参照）が埋め込まれたマトリクス要素４３．５から作られたマトリクス４３．４と、から構成される。動作状態における、側方放射の強度に関する均質性要件を満たすことを可能にするために、ディフューザ基体４３は、ある実施形態において、少なくとも１０個、有利には少なくとも２０個の、埋め込まれた散乱要素４３．６を含んでいる。これは同様に有利には１００個を超えない。なぜなら、そうでなければプリフォームの組み立てが過度に複雑になってしまうからである。
【００９５】
埋め込まれた散乱要素４３．６の横断面積とディフューザ基体４３の横断面積との比は、≦０．０１５、有利には≦０．００５、特に有利には≦０．００２である。散乱要素４３．６はここで、ディフューザ基体４３の全長にわたって、長手方向軸線４３．２に対して実質的に平行に配向されている。
【００９６】
好適な構成では、ディフューザ基体４３の直径は、光導波路３０のコア直径３１．１またはファイバー束直径３１．１よりも大きくなるように形成されており、これによって一方では、コントロールされていない散乱光が例えば被覆管４３．３内に入力されず、他方ではこれによって、光導波路３０およびディフューザ基体４３の組み立ておよびアライメントを容易にすることができる、かつ／または組み立て公差を補償することができる。したがって、光導波路３０のコア直径３１．１またはファイバー束直径３１．１と、埋め込まれた散乱要素４３．６を備えるディフューザ基体４３．１の直径との比は、好適には≦１．０、有利には１．０と０．８の間である。望まれている放射特性に応じて、≦０．８の比も設定可能である。
【００９７】
ディフューザ基体４３の近位端と光導波路３０の遠位端との間の接続領域４４に光学要素を配置することができる。この光学要素は、例えば、ビーム成形要素、導光要素または光ファイバーテーパとして、場合によっては円錐形に形成されていてよい。したがって、例えば直径の相違の幾何学形状的な整合も可能になる。ここで、ディフューザ基体４３の近位端とは、光が入力されるディフューザ基体４３の端部を意味する。
【００９８】
接続領域４４からの散乱光を回避するためだけでなく、接続領域４４を機械的に安定させるためにも、プラスチック、ガラス、金属またはセラミック材料から作られたスリーブ４８が設けられている。これによって、光は光導波路３０から、光導波路３０の長手方向軸線の方向において特定の側方角度で通過することができるが、端面で散乱体の近位端に入射し得る光は暗くされる。
【００９９】
近位端の反対側にあるディフューザ基体４３の遠位端には、放射特性を最適化するために、反射面４７が設けられている。この反射面は、指向性に反射して、ミラー要素として小型金属シートの形態で、または薄いミラーフィルムとして、例えば、気相蒸着されたミラー層を有するキャリアフィルム、または反射率＞９５％のコーティングの形態で形成されていてよい。例えば被着、例えば有利には白色インキでの印刷を用いた拡散性反射層も好適であることが判明している。
【０１００】
別の構成の変形形態では、反射面４７が、ディフューザ基体４３と直接接触している、アルミニウムまたは金から作られた、短い、研磨されたワイヤー部分として製造されていてよい。これによってさらに、ホットスポットを回避するのに役立つ小さいヒートシンクが得られる。さらに、ディフューザ基体４３の遠位端上の、スパッタ蒸着または気相蒸着された誘電反射層が特に好適であることが判明している。これは複数の層から成り、反射率に関して、使用される光の波長に合うように調整されている。「反射率に関して、使用される光の波長に合うように調整されている」という概念は、本開示において次のことを示している。すなわち、調整時に、このような波長のもとでできるだけ高い反射率が得られるか、またはむしろ反射率の極大値が、それに合うように各調整が行われる波長に位置しているということを示している。そのような反射層の例は、交互に被着されたΤｉΟ２層とＳｉＯ２層とから成る多層システムであり、これは例えば、９９％を上回る反射率を、適用波長範囲において、例えば（６９０±１０）ｎｍを有する赤色光に対して有している。この種の層システムを、各適用波長に相応に整合させることができ、すなわち、上述したように調整することができる。これによって、一方で理想的な後方反射を実現し、他方でホットスポットを回避することができる。これに対して択一的にまたは付加的に、背面のパッシベーションを伴う銀層を反射面４７として設けることもできる。
【０１０１】
さらなる機械的な保護および／または放射特性の均質化のために、ディフューザ基体を少なくとも部分的にまたは領域的に包囲する、透明かつ／または半透明の、染色されたまたは無色の材料（シリコーン、ガラスまたは石英ガラス）から作られた被覆部４９を設けることができる。特に、半透明な、かつ／または散乱中心を含んでいる材料によって、付加的な均質化を実現することができる。例えば、シリコーン、テフロンまたは例えばＰＥＢＡＸ（Ｒ）として商業的に知られているポリエーテルブロックアミド共重合体から作られた、相応する基体またはチューブが適している。例えばＰＥＴから作られた、少なくとも領域的に被着された薄肉の熱収縮チューブが被覆部４９として有利であることが判明している。これは、１つの層でまたは複数の層で構成されていてよい。ランベルト放射器に即した光出力４２は、このようにしてさらに支持される、もしくは実現される。ここで、ディフューザ要素４０の有効長４０．２が、スリーブ４８と反射面４７との間の間隔として生じ、例えば、ディフューザ要素４０の全長にわたって、またはディフューザ要素４０の有効長４０．２にわたって延在していてよい。
【０１０２】
ディフューザ基体４３と、例えばガラスまたはプラスチックから作られた被覆部４９と、の間で、ディフューザ基体４３上の、放射特性に悪影響を与える、場合によって生じ得る表面の不規則性、例えば汚れ、ざらつき等を抑制するために、被覆部４９とディフューザ基体４３との間に液浸層が導入されていてよい。ここでは、ガラスシステムに整合した屈折率、高い透明性ならびに十分に高い粘性が良好な適用性に関して留意されるべきである。例えば、グリセリンまたはシリコーン（オイルまたは接着剤）が、液浸層として適切であることが判明している。
【０１０３】
干渉反射を回避するために付加的に、反射面４７が、短い長さにわたってその周囲の面でディフューザ基体４３を側方で包囲している被覆部またはキャップ４７．２によって覆われていてよい、または被覆部またはキャップ４７．２によって形成されていてよい。このような場合、有効長４０．２はスリーブ４８とこのような保護キャップとの間の間隔に相当する。スリーブ４８もしくはキャップ４７．２が金属から作られている場合、これによってディフューザ要素４０の有効長４０．２もしくは位置をＸ線画像において識別可能にするラジオマーカー（無線位置標識）機能を得ることができる。ディフューザ要素４０の全直径４０．１は、ＰＤＴ用途の場合には典型的に０．８から１．２ｍｍである。１ｍｍ弱の直径４０．１が一般的である。ここで決定的なのは、ディフューザ要素４０を患者に投与するカニューレの直径である。
【０１０４】
ディフューザ基体４３および光導波路３０は、例えば、スプライシングプロセスまたは屈折率が整合された高い透明性を有する接着剤を用いた接着プロセスによって、接続領域４４内で固定される。スプライシング時に、コロナ放電および／またはレーザ、通常はＣＯ２レーザを用いて、光導波路３０とディフューザ基体４３とは、接して融解され、もしくは重ねて融解され、合体される。ディフューザ基体４３および光導波路３０に使用される材料に応じて、それらの熱膨張係数を整合させるために中間媒体４５を使用することが必要な場合がある。例えば、ガラス溶融／石英溶融の場合、これは、ソルダーガラスまたは遷移ガラス、または光学接着剤またはパテであってよい。スリーブの形態の機械的なプレスも可能であり、実現するのに好適であり、この場合には反射損失を回避するために移行部だけが光学パテによって充填されている。同様に、ディフューザ基体４３の近位端と光導波路３０の遠位端との間の接続領域４４に配置された光学要素を組み込むもしくは接続することができる。
【０１０５】
図３ａから図３ｄには、ディフューザ基体４３における少なくとも１つの散乱要素４３．６の配置に対するさまざまな実施例が示されている。ディフューザ基体４３はそれぞれ、被覆管４３．３およびマトリクス４３．４を有しており、マトリクスには散乱要素４３．６が、ディフューザ基体４３の全長にわたって長手方向軸線４３．２（図２を参照）に対して平行に、有利な配置で埋め込まれている。ここで個々の散乱要素の軸線方向の延在を、ディフューザ基体４３の全長よりも小さくすることができる。
【０１０６】
図３ａは、複数の散乱要素４３．６がディフューザ基体４３の直径４３．１にわたって多かれ少なかれ統計的に一様に分布して配置されている配置を示している。すなわち、長手方向軸線の周りに配置されている複数の散乱要素４３．６が存在し、有利にはこれらの散乱要素は長手方向軸線の周りに規則的なパターンで配置されている。
【０１０７】
図３ｂは、個々の散乱要素４３．６が特にリング状の配置を形成している、すなわち、長手方向軸線の周りに有利には環状に配置されている複数の散乱要素が存在している配置を示している。
【０１０８】
図３ｃは、図３ｂに対して択一的に、１つの散乱要素４３．６のみが管部分の形態でマトリクス４３．４内に埋め込まれている配置を示している。すなわち、少なくとも１つの散乱要素（４３．６）が、管状に、長手方向軸線の周りに、特に長手方向軸線に対して同軸に配置されている。このような配置では好適には、ディフューザ基体４３のプリフォームの製造は、特に、それほど費用がかからず、かつ再現可能である。なぜならここでは、製造プロセスを格段に簡略化することができるからである。
【０１０９】
基本的には、例えば六角形、正方形、三角形のような、少なくとも１つの散乱要素４３．６および／または複数の散乱要素４３．６の配列の他の幾何学形状も可能であり、好適に実現可能である。
【０１１０】
図３ｄは、散乱中心４３．６が多かれ少なかれマトリクス４３．４において均等に分布して配置されているが、ディフューザ基体４３の長手方向軸線４３．２の周りのコア領域４３．７は空けられている配置を示している。すなわち、長手方向軸線に沿ったコア領域４３．７外のディフューザ基体４３の横断面積の単位面積当たりの散乱要素４３．６の数は、コア領域４３．７内の単位面積当たりの散乱要素４３．６の数よりも大きい。
【０１１１】
このような配置は、通常、小さな開口数（ＮＡ、典型的に０．３未満）しか有していないレーザ光が、はじめにディフューザ基体４３に入力した後に、コア領域４３．７の周りの外側領域における散乱要素４３．６ではそれほど散乱されず、入力面４６（図２を参照）から若干離れた後に、個々の放射が周辺領域において散乱要素４３．６に達したときにはじめて強く散乱されるという利点を有している。したがって、側方放射された光の強度低減は、入力面４６の直後に実現され、ひいてはディフューザに沿った強度プロファイルの均質化が実現される。
【０１１２】
ディフューザ基体の長手方向軸線に沿って一定の散乱要素濃度のもとで、強度プロファイルはＩ（ｌ）＝Ｉ０ｘｅ−ｌ／ｋの典型的な指数関数的な減少を有する。ここで、ｋがディフューザ基体の長さ（具体的な例では４０ｍｍ）にほぼ相応するのがｋにとって有利な値であることが判明した。ここから、ディフューザ基体に沿って動作状態において側方放射される放射線の強度の約１／ｅの低下が生じる。これは、さらなる措置によって、特にＰＤＴ用途に対する上述した均質性要件が満たされるように修正可能である。有利な実施例では、プリフォームの原材料としてのそれぞれ０．３ｍｍの直径を有する２１個の散乱要素および約６００μｍのマトリクス直径（プリフォームの初期の幾何学形状では３４ｍｍの直径）のもとで、４２ｍｍのｋ値が求められた。
【０１１３】
図４ａおよび図４ｂは、ディフューザ基体４３の長手方向軸線に対して垂直な横断面における、ディフューザ基体４３内のマトリクス４３．４の構造に対する２つの実施例を概略的に示している。
【０１１４】
図４ａは、個別ロッドの形態のマトリクス要素４３．５間の細い、小型のロッドとしてプリフォーム内に埋め込まれている散乱要素４３．６を例示的に示している。図示の例では、散乱要素４３．６は、マトリクス要素４３．５としての３つの個別ロッドの間隙（ペンデンティブ）を埋めている。図示の例では、プリフォームの製造のために、マトリクス要素４３．５として、直径２ｍｍの個別ガラスロッドが使用された。散乱要素は、０．３ｍｍの厚さの白色ガラスロッドから形成されている。熱による延伸プロセスの後、すなわちディフューザ基体４３の直径４３．１まで引き出した後、散乱要素４３．６が接して融解され、または重ねて融解され、三角形、例えば、特に双曲線の三角形の横断面を有する。
【０１１５】
白色ガラスロッドとして形成された散乱要素４３．６または白色ガラス管の実施形態では、ここで、散乱中心が散乱粒子によって形成され、ここで散乱粒子の濃度は散乱領域において、１０ｐｐｍから１０００ｐｐｍ、有利には２０ｐｐｍから１００ｐｐｍである。
【０１１６】
散乱領域、つまり散乱ロッドの白色ガラスまたは白色ガラス管の体積部分からの取り出し効率は、固有パラメータとしての散乱粒子の散乱特性だけでなく、散乱領域における散乱粒子の濃度自体にも関連している。
【０１１７】
ｐｐｍでの濃度表示はここで、散乱粒子が埋め込まれている白色ガラスの構成部分の質量分率に対する散乱粒子の割合に関係する。
【０１１８】
白色ガラスの不均質な領域が散乱中心として用いられる場合、不均質な領域が有利には、それらが埋め込まれているガラスのガラス成分の相分離および／または偏析によって形成される択一的な実施形態が生じる。
【０１１９】
不均質な領域によって形成される散乱中心は、有利には１０ｎｍから１０００ｎｍ、特に有利には１００ｎｍから８００ｎｍの直径を有している。
【０１２０】
これらの散乱中心は、特に有利には球形である。非球形の散乱中心の場合、その最大の延在が直径として理解される。
【０１２１】
不均質な領域が散乱中心として埋め込まれている、ここでは白色ガラスと称されるガラスは有利には、Ａｓを含有するケイ酸塩ガラスおよびＰｂを含有するケイ酸塩ガラスから作られる。このような場合、散乱中心は、有利には、周囲のガラスマトリクスと比べて高いＰｂ含有量および／またはＡｓ含有量を有している。
【０１２２】
択一的に、不均質な領域が散乱中心として埋め込まれているガラスもしくは白色ガラスは、フッ素含有Ｃａ−Ｚｎケイ酸塩ガラスから作られていてよい。この場合に散乱中心は、周囲のガラスマトリクスと比べて、有利には、高いフッ素含有量を有している。
【０１２３】
図４ｂは、散乱要素４３．６の直径が、個別ロッドとして形成されたマトリクス要素４３．５の直径以下である、択一的な配置を示している。ここでは、相応に組み立てられたプリフォームにおける延伸プロセス前の典型的な直径は、例えば小型の白色ガラスロッドとしての散乱要素４３．６およびマトリクス要素４３．５の場合には、０．５から１ｍｍの範囲にある。熱による延伸プロセスの後、すなわち、ディフューザ基体４３の直径４３．１まで引き出した後、散乱要素４３．６が接して融解され、または重ねて融解され、六角形、例えば特に双曲線の六角形の横断面を有する。
【０１２４】
プリフォームのペンデンティブにおける散乱ロッドの配置はここで、所定のサイズの導光ロッドおよび所定の横断面割合のもとで、より多くの数の散乱体、ひいてはより良好な均質性を得ることを可能にする。延伸プロセスの後、マトリクス要素４３．５および散乱要素４３．６は、ディフューザ基体４３として、円形、六角形、正方形または三角形の横断面、特にその双曲線の変形形態を有することができる。
【０１２５】
図５ａおよび図５ｂに示されているように、強度プロファイルの均質化のために、反射面４７が凹状（図５ａ）または凸状（図５ｂ）に形成されていてよい。したがって、長手方向軸線４３．２に対してほぼ平行な経過を有する、反射された放射は、長手方向軸線４３．２に対してより急峻な角度で反射して戻され、これによって散乱要素４３．６でより多くの散乱が行われ、その結果、ディフューザ要素４０の遠位端での取り出し効率が増大する。
【０１２６】
図５ｃに概略的に示されているように、ディフューザ基体４３の遠位端にある反射面４７は、中空空間および／または透明な本体内に反射する被覆部４７．２を有する、中空かつ／または透明な本体４７．１として構成されていてもよい。被覆部４７．２は、有利には指向性にまたは拡散性に反射するコーティングおよび／またはキャップとして構成されていてよい。これらはまた、中空空間なく、直接的に、ディフューザ基体４３で終了してもよく、これを両方の場合において、短い長さにわたって遠位端で、少なくとも部分的にまたは領域的にその周囲で半径方向に包囲する。
【０１２７】
したがって、反射面４７は凹状または凸状に形成されて、かつ／または直接的または間隔を空けて、反射面４７とディフューザ基体４３の遠位端との間の中空空間を形成して、ディフューザ基体４３に隣接している本体４７．１および／または被覆部４７．２として、片側が閉じられた中空体として形成されて、存在している。
【０１２８】
ディフューザに沿ったできるだけ一定な強度プロファイルに関してさらなる均質化を実現するために、図６ａから図６ｃに概略的に示されているように、さらなるプロセスステップを適用することができる。
【０１２９】
例えば、散乱要素４３．６およびそれらを包囲しているマトリクス４３．４の使用されている材料および材料特性に応じて、勾配熱処理を使用して、ディフューザの長さにわたった異なる温度付加によって、散乱作用を例えば連続的に変化させることができる。これによって、例えば、入力面４６の直後に、まずはかなり低い散乱作用を設定し、ディフューザ基体４３の他の端部、すなわち反射面４７に、かなり高い散乱作用を設定することができる。図６ａは、このような手法を概略的に示している。このようにして、単位体積当たりの散乱中心密度を有する散乱中心を有する散乱要素を有するディフューザ基体を得ることができ、ここでディフューザ基体の近位端における散乱中心密度は、遠位端における散乱中心密度とは異なっている。散乱中心密度は有利には、近位端と比べて遠位端でより大きい。特に有利には、散乱中心密度の勾配が存在する。
【０１３０】
図６ｂは、「カスケード」アプローチを示しており、ここでは、異なって製造されたディフューザ部分がそれぞれ、マトリクス４３．４における散乱要素４３．６の異なる配置および／または密度を伴い、スプライシングまたは屈折率が整合された接着剤を用いた接着によって、領域的にディフューザ基体４３に合成されている。ここで、光入力４１が行われる第１のディフューザ部分の散乱作用は、最小になるように構成されていてよい。ここで、ディフューザ基体４３内の光伝播の方向において、部分を相応に選択すると、個々のディフューザ部分において散乱作用が増大する。このようにして、段階において、放射強度を、軸線方向および半径方向に放射される光の均質性の許容範囲内に、動作状態において一定に保つことができる。これによって、ディフューザ基体４３を、異なるディフューザ基体からの複数の部分から形成することができる。
【０１３１】
図６ｃは、できる限り一定な、ディフューザに沿った強度プロファイルを得るための別の手法を示している。ここでプリフォームから延伸されたディフューザロッドは、延伸パラメータである速度、温度、および／または力を変えることによって領域的に先細りし、その後、切断され、端部で加工される。先細りによって光放射の角度を広げる、円錐状に先細りになったディフューザ基体４３を得ることによって、光はより長い距離を進むので、ディフューザ基体４３の長手方向の散乱が大きくなる。ここで、散乱要素はさらに、一様に配置されて延在し、理想的には共通の消失点に向かって配置されて延在する。したがって、ディフューザ基体４３は、少なくとも部分的にまたは領域的に円錐形に形成可能であり、ここで少なくとも１つの散乱要素４３．６は、ディフューザ基体４３の長手方向軸線４３．２に沿って、実質的に、長手方向軸線に対して角度を成して配置されている。
【０１３２】
ディフューザ基体４３の近位端から遠位端までの、通常予想される強度の指数関数的な減少は、上述した例および／またはそれらの組み合わせによって少なくとも部分的に補償可能である。
【０１３３】
さらに、既に上述したように、さらなる後続のプロセスが可能であり、好適に実行可能であり、ここではディフューザ基体４３および／またはディフューザ要素４０の側方放射の強度プロファイルは、それらの体積部分および／またはそれらの表面での構造化によって、修正もしくは整合可能である。
【０１３４】
図７には、動作状態において側方放射された放射線の強度１０１の異なる経過１０３、１０４、１０５が、入力面からの距離１０２に関連して、経過図１００で概略的に示されている。
【０１３５】
第１の経過１０３は、典型的な、強度１０１の指数関数的な低下を示しており、これは、長さにわたって均質な散乱経過に対する微分方程式の解として得られ、すなわち、長さ部分において、散乱された放射線に対する入射した放射線の一定の比が存在する。
【０１３６】
反射面４７をディフューザ基体４３（図２を参照）の遠位端に取り付けることによって、放射線の一部を再び、反射して戻すことができ、これによってここで、特に反射面４７の前の領域において追加的な散乱寄与がもたらされる。数学的にはこれは、図８にも示されているように、第２の経過１０４に相当する２つの指数関数の追加を意味する。
【０１３７】
図８に示されている第３の経過１０５では、ディフューザ基体４３のさらに最適化された構成に対する強度プロファイルが示されている。特に図３ｄに示されているように、散乱要素４３．６の幾何学形状的な配置によって、入力面４６の近傍、すなわちディフューザ基体４３の近位端で強度１０１の経過曲線は平坦化される、またはむしろはじめは１つまたは複数の強度許容範囲１０６内で上昇するように設定され、これによって全体的に、実質的に、ディフューザ要素４０の有効長４０．２にわたって、入力された光の側方放射の比較的小さい強度変動もしくは良好な均質性が強度許容範囲１０６内で得られる。
【０１３８】
それにもかかわらず、特に、入力面４６でまたは入力面４６の近傍で、さらに反射面４７でまたは反射面４７の近傍で、強度ピーク１０７が発生する可能性があり、これは、例えば、図２および図５ｃにおいて、かつ図２および図５ｃに関して説明したように、建設的な措置、例えば、スリーブ４８またはキャップもしくは被覆部４７．２によって阻止可能である、もしくは最小化可能である。
【０１３９】
図８は、動作状態において側方放射された放射線の強度１０１の、４つの測定された経過を、入力面からの距離１０２に関連して、別の経過図１００において示している。入力は、約６００μｍの直径を有するディフューザ基体４３において、約３６０μｍのコア直径３１．１を有する光導波路３０によってそれぞれ行われた。ここで強度１０１は、例えばＣＣＤカメラのグレースケール値強度として求められ、示されている。
【０１４０】
具体的には、図８の測定においてそれぞれ、６８５ｎｍの波長を有する単色光で測定が行われた。カメラとして、Ｎｉｋｏｎ社のタイプ１Ｖ１のカメラが使用され、それぞれこのカメラから出力された赤色チャネルのみが使用された。
【０１４１】
ここで、ディフューザ基体４３の長手方向軸線４３．２に対して平行に延在し、図１２に示された、光出射口、特に散乱光の光出射口の場所に位置した直線１０９が測定された。ここで、このような測定時に、結像光学系によって、このような直線１０９の方向に延在する、１ｃｍあたり４００ピクセルの測定の局所解が得られる。この結像光学系に対して、それぞれ５．６の絞りの開きで動かされた、焦点距離３０ｍｍの対物レンズが使用された。
【０１４２】
固定された３０ｍｍの焦点距離のもとで、５．６の絞りの開きの使用によって実現された、固定された立体角を捕捉する光学システムを使用して測定が行われる場合には、本明細書に開示され、特許請求の範囲に記載されている強度または強度分布は、物理的な観点において、照度または明度とも称される輝度にも相当する。
【０１４３】
輝度の分布として、ここからそれぞれ、図８に示された、この測定結果に用いた直線１０９に沿った分布が得られる。
【０１４４】
しかし、本開示に対して、照明システムの平均側方放射強度とこの平均側方放射強度からの百分率の偏差との間の相対的な値が示されるので、ここで、点の強度、輝度、照度または明度がこの被測定直線１０９上で測定される場合、このような表示に対してそれぞれ同じ百分率の偏差値が得られる。
【０１４５】
直線１０９上で測定されたすべての値の平均値が、平均側方放射強度として使用される。しかし、このような平均値を特定する際に、強度の著しい低下が観察される、測定区間の最初と最後とに局所的に位置する測定点は含まれていない。ここでは、それぞれ直線１０９上の約４０ｍｍの長さの測定区間の場合には、最初および最後の２ｍｍの値は平均化に加えられていない。
【０１４６】
照明システムが動作状態において、最大±５０％、有利には最大±３０％、最も有利には最大±５％偏差する側方放射の強度分布を有しているとの記述は、以降でより詳細に説明されるように、このような偏差に対して、移動平均に基づいている。
【０１４７】
ここでは、直線１０９上に、側方で互いに並んで位置する１０個の測定されたピクセルにわたった平均化が移動平均として理解される。
【０１４８】
このような平均化は算術平均であるので、ここではそれぞれ１つのピクセルに対して、１０個の隣接するピクセルが平均化されてよく、次の、側方で隣接する測定されるピクセルに対して、これらの１０個のピクセルは、１ピクセルぶん側方に移動され、同様に算術平均が行われる。
【０１４９】
図示の例では、ディフューザ基体４３は約４０ｍｍの長さを有している。２１個の散乱要素４３．６が、図３ｄに示された配置で、ディフューザ基体４３内に配置されており、ここで、図４ａに示された配置と同様に、プリフォームにおいて、散乱要素４３．６は０．３ｍｍの厚さの小型の白色ガラスロッドとして構築されており、マトリクス４３．５は２ｍｍの厚さの導光ロッドとして構築されている。わかりやすくするために、曲線は移動平均として示されており、ここで生データは例示的に経過１０３のもとに割り当てられている。経過１０３は、図３ａおよび図９に従った散乱要素の配置における、反射面４７を使用しない場合の強度プロファイルを示している。
【０１５０】
経過１０４は、貼り付けられたミラーフィルムとして形成されている反射面４７を有する、図３ａもしくは図９に示されたディフューザ基体の強度プロファイルを示している。急峻に上昇する初めの領域もしくは減少する終わりの領域を無視し、場合によって存在する強度ピークも無視すると、ここで、さらなる付加的な措置を行わない場合には、平均値から±２０％未満の強度変動が得られる。
【０１５１】
経過１０８は、拡散性に反射する白色コーティングとして形成されている反射面４７を備える、図３ａもしくは図９に示されたディフューザ基体の強度プロファイルを示している。急峻に上昇する初めの領域もしくは減少する終わりの領域を無視し、場合によって存在する強度ピークも無視すると、ここで、さらなる付加的な措置を行わない場合には、平均値から±１０％未満の強度変動が得られる。
【０１５２】
経過１０５は、拡散性に反射する白色コーティングとして形成されている反射面４７を備える、図３ｄもしくは図１０に示されたディフューザ基体の強度プロファイルを示している。さらに、図３ｄに示された配置の作用が明らかになる。
【０１５３】
図１１は、ディフューザ基体４３の横断面を概略的に示しており、ここではディフューザ基体４３は、自身の横断面積に関して、コア領域４３．７とマトリクスの周辺領域との間に異なる屈折率ｎ１およびｎ１’を有しているマトリクス４３．４を有しており、ここに散乱要素４３．６が埋め込まれている。これによって所期のように、コア領域４３．７における開口数ＮＡは、マトリクスの屈折率ｎ１およびマトリクスの周辺領域において屈折率ｎ１’によって影響され、ひいては所期のように、ディフューザ基体４３における光の伝播、ひいてはディフューザ基体４３の長さにわたった散乱中心４３．６の励起が必要な放射特性に整合される。さらに、製造プロセスの際に、屈折率ｎ１を有するコア領域４３．７の任意の横断面幾何学形状も実現可能であり、すなわち、図１１に示されているように、実質的に円形の形状から多角形または星形の形状まで実現可能である。例えば、屈折率ｎ１＝１．６２５のガラスロッドから形成されているコア領域４３．７におけるマトリクス要素４３．５と、屈折率ｎ１’＝１．５８８のガラスロッドから形成されている周辺領域におけるマトリクス要素４３．５とから、コア領域４３．７と周辺領域とにおける異なる開口数が実現される。ここでこのような例において、被覆管４３．３の屈折率ｎ２は１．４９である。記載した例では、コア領域４３．７のＮＡは０．３５であり、周辺領域のＮＡは０．５５である。したがって、所期のように、光の伝播、ひいては散乱中心４３．３の励起が影響される。
【０１５４】
一般的に有利には、少なくとも１つの散乱要素４３．６は、少なくとも、小型の白色ガラスロッドまたは白色ガラス管として形成されている場合には、ディフューザ基体４３の長手方向軸線４３．２に沿って、この長手方向軸線に対して実質的に平行に配向されている。これは、例えば図１２に示されているように、小型の白色ガラスロッド４３．９の長手方向軸線４３．８がディフューザ基体４３の長手方向軸線４３．２に対して、１°未満の角度４３．１０を成していることを意味する。
【０１５５】
少なくとも１つの散乱要素４３．６は、少なくとも、小型の白色ガラスロッドまたは白色ガラス管として形成されている場合には、ディフューザ基体４３の長手方向軸線４３．２に沿って、ディフューザ基体４３の長手方向軸線に対して角度４０．１０で配置されている。これは、例えば図１２に示されているように、小型の白色ガラスロッド４３．９の長手方向軸線４３．８がディフューザ基体４３の長手方向軸線４３．２に対して、１０°未満の角度４３．１０を成していることを意味する。
【０１５６】
白色ガラス管が散乱要素４３．６を形成する場合には、同様のことが、図示されていない、白色ガラス管の長手方向軸線にも当てはまる。
【０１５７】
本発明の照明システムは、一方ではディフューザ基体４３を備えるディフューザ要素４０を、それほど費用をかけずに、再現可能に製造することができ、他方では動作状態における側方放射の強度の放射特性に関して均質に形成することができるという利点を有している。照明システムは、動作状態において、平均側方放射強度から最大±５０％、有利には最大±３０％、最も有利には最大±５％偏差する側方放射の強度分布を有することができる。したがって、特にＰＤＴ領域における用途に対応可能である。しかし、これらのディフューザ要素４０によって、例えばＥＶＬＴの場合の、より高いレーザ出力を伴う用途も可能になる。
【符号の説明】
【０１５８】
【表３−１】
2020534956.tif 000005
【表３−２】
2020534956.tif 000006
【図１】
2020534956.tif 000007
【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４ａ】
2020534956.tif 000013
【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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